JP2002208377A - ショートアーク型超高圧放電ランプ - Google Patents

ショートアーク型超高圧放電ランプ

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、ランプ発光管の耐圧が高く、点灯
時の光特性として高い演色性を持ち、且つ高輝度で安定
した点光源を提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明のショートアーク型超高圧水銀放
電ランプは、石英ガラスからなるバルブ部を持ち、該バ
ルブ部内に対抗した一組の電極を有し、該電極に連接し
た内部リード棒と、該内部リード棒が一端に溶接された
金属箔と、該金属箔の他端に溶接された外部リード棒と
からなる金属部材を石英ガラスで覆った封止部が該バル
ブ部の両端に形成されたステム部に配置され、且つ放電
空間内に発光物質を封入したショートアーク型超高圧放
電ランプにおいて、該封止部の一部がバルブ部の端、又
はステム部の溶着された部分より放電空間内の電極側に
突出していることを特徴とするショートアーク型超高圧
放電ランプ

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プロジェクター等
の映像投射用の光源に関し、更に詳しくはショートアー
ク型超高圧放電ランプの封止構造に関する。
【0002】
【従来の技術】プロジェクター用光源には高い演色性と
高照度が求められている。以前は演色性を高めるために
種々の発光金属を封入したメタルハライドランプが用い
られていたが、近年更に高演色性を持ち、且つ高輝度の
ランプが求められ、水銀等の蒸気圧を利用し発光管内部
圧力を非常に高くしたショートアーク型超高圧放電ラン
プが使用されるようになった。
【0003】近年メタルハライドランプに変わって使用
されるようになったショートアーク型超高圧放電ランプ
(以下、従来のショートアーク型超高圧放電ランプと称
する)の概略構成図を図6に示す。従来のショートアー
ク型超高圧放電ランプ1は、バルブ部10と枝管部9と
からなっている。該バルブ部10内には陰極2と陽極3
とが対向配置され、該陰極2と同一部材で構成された陰
極2側の内部リード棒4と陽極3に連接されている陽極
3側の内部リード棒5とがある。また、該陰極2の先端
部には始動用コイル6が配置されている。更に、該内部
リード棒4、5は各々封止用の金属箔7の一端に溶接さ
れ、該金属箔7の他端には外部リード棒8が溶接されて
いる。前記の内部リード棒4、5と金属箔7と外部リー
ド棒8とは石英ガラス製の枝管部9の内部に配置されバ
ルブ部10と外部との気密を確保するように封止された
ステム部11を構成している。該ショートアーク型超高
圧放電ランプ1のバルブ部10内部には水銀が0.15mg/m
m3以上封入されている。
【0004】図6に示した従来のショートアーク型超高
圧放電ランプに封入された水銀は点灯時に蒸発し該バル
ブ部10内を1.5×107Pa以上といった非常に高い圧
力にまで引き上げ、該高圧下における発光スペクトルの
圧力広がり等により良好な演色性を実現するものであ
る。しかし、市場の要求は更に高輝度で且つ高い演色性
を備えた光源である。この要求を実現するためには、点
灯時の圧力を更に高めることが考えられる。しかし、従
来のショートアーク型超高圧放電ランプの点灯圧力であ
る1.5×107Pa以上といった非常に高い圧力下では、
ランプを構成しているバルブ部や外部との気密を保って
いるステム部が該部分の耐え得る最大耐圧近くにまで達
しており、それ以上点灯圧力を上昇させると該バルブ部
やステム部自身の破壊が起こってしまうといった問題が
あった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ランプ発光管の耐圧が
高く、点灯時の光特性として高い演色性を持ち、且つ高
輝度で安定した点光源を提供することを目的とする。
【0006】図6に示した従来のショートアーク型超高
圧放電ランプが破壊する場合を種々調査すると、ステム
部11のバルブ10側を起点として破壊している場合が
多く見られた。これは、ステム部11のバルブ10側に
は、金属と石英ガラスとが溶着された部分と放電空間と
の境界部分が存在しており、該境界部分に金属と石英ガ
ラス間での膨張率差や該境界面での極端な形状変化等が
応力を集中させやすい状態を形成し、且つ該境界部分で
ある金属と石英ガラスとの溶着部へ放電空間内で発生し
た非常に高い圧力が加わり、該放電空間内の非常に高い
圧力とランプ外部の圧力差に石英ガラスが耐えられず該
バルブ10側からクラック等を生じ、該クラック等が起
点となって該ランプが破壊されると考えられる。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明のショートアーク
型超高圧放電ランプは、石英ガラスからなるバルブ部を
持ち、該バルブ部内に対抗した一組の電極を有し、該電
極に連接した内部リード棒と、該内部リード棒が一端に
溶接された金属箔と、該金属箔の他端に溶接された外部
リード棒とからなる金属部材を石英ガラスで覆った封止
部が該バルブ部の両端に形成されたステム部に配置さ
れ、且つ放電空間内に発光物質を封入したショートアー
ク型超高圧放電ランプにおいて、該封止部の一部がバル
ブ部の端、又はステム部の溶着された部分より放電空間
内の電極側に突出していることを特徴とする。また、バ
ルブ部の端、又はステム部の溶着された部分より放電空
間内の電極側に突出している封止部が、該封止部のうち
該内部リード棒を石英ガラスで覆った部分であれば更に
効果がある。
【0008】また、放電空間内に発光物質として水銀を
0.15mg/mm3以上封入したことを特徴とする。
【0009】更には、封止部を構成する石英ガラス部材
とバルブ部を構成する石英ガラス部材とが別体で構成さ
れていても良い。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明のショートアーク型超高圧
放電ランプの概略構成図を図1−a)に示す。本発明の
ショートアーク型超高圧放電ランプ21は、バルブ部3
0とステム部31とからなっている。該バルブ部30内
には陰極22と陽極23とが対向配置され、該陰極22
と同一部材で構成された陰極22側の内部リード棒24
と陽極23に連接されている陽極23側の内部リード棒
25とがある。また、該陰極22の先端部には始動用コ
イル26が配置されている。前記ステム部31には、該
内部リード棒24、25と該内部リード棒24、25各
々の一端に溶接された金属箔27、該金属箔の他端に溶
接された外部リード棒28とが配置され、それらを石英
ガラス部材で覆った封止部29があり、バルブ部30に
連接されている石英ガラス製の枝管部32と該封止部2
9とが溶着されステム部31を構成している。更に該ス
テム部31内に溶着された封止部29のうち該内部リー
ド棒を石英ガラスで覆った部分が前記バルブ部30の端
より放電空間内の電極22、又は23側にLだけ突出し
ている。また、図1−b)は、図a)のA−A'線部に
おける断面を示す図である。金属箔27の周りを石英ガ
ラス部材が覆った封止部29が形成されている。該封止
部29の断面形状は、例えば略楕円形である。更に、該
封止部29の周りに枝管部31が配置され、溶着されて
いる。
【0011】従来のショートアーク型超高圧放電ランプ
では、点灯時に圧力が高くなると封止部と内部リード棒
との境を起点とするクラックが発生し、該ランプ自体の
破壊をもたらす場合がある。該クラックの発生原因とし
ては内部リード棒と石英ガラス、及び金属箔と石英ガラ
スとの熱膨張率の差により該封止部と該内部リード棒部
等との間に応力が集中するのに加えて、該封止部と該内
部リード棒部の境において金属部分と石英ガラス部分と
の密着部の形状が複雑で鋭角部を持つ等の耐圧の低い形
状となるためと考えられる。更には、該形状に加えて、
該境界部分である金属と石英ガラスとの溶着部へ放電空
間内で発生した非常に高い圧力が加わり、該放電空間内
の非常に高い圧力とランプ外部の圧力差に石英ガラスが
耐えられず該バルブ側からクラックを生じると考えられ
る。そこで、本発明は、例えばバルブ部30内部に該バ
ルブ部30とは別部材で構成された内部リード棒24,
25と金属箔27とを封着した封止部29を作製し、該
封止部29のうち、内部リード棒を石英ガラスで覆った
部分を該バルブ部30の端、又はステム部31のうち枝
管部32に溶着された部分より放電空間内の電極22、
又は23側にLだけ突出させ且つ該バルブ部30と該封
止部29の石英ガラスで構成された部分とを溶着させた
ものである。
【0012】図1に示した様に封止部29のうち、内部
リード棒を石英ガラスで覆った部分がバルブ部30内に
突出している構成を採ることにより高い点灯圧力でも破
裂等の不具合を起こさないショートアーク型超高圧放電
ランプを実現できる。
【0013】図2には、本発明のショートアーク型超高
圧放電ランプと従来のショートアーク型超高圧放電ラン
プとで点灯時に封止部に掛る力を比較した模式図を示
す。図2−a)は本発明のショートアーク型超高圧放電
ランプであって、該ランプの構成部材は図1で示したも
のと同じ符号で表している。また、矢印34は点灯時に
内部リードと石英ガラスとの間の微少空間に高い点灯圧
が加わることによって生じる力を表すベクトルである。
該ベクトル34は内部リード棒の周りを覆っている石英
ガラスを該内部リード棒から引き剥がそうとする方向に
働いている。該ベクトル34に対して、矢印35で示し
たのは放電空間から封止部に掛る高い点灯圧による力を
示すベクトルである。該ベクトル35は該封止部29を
外側から圧縮する方向に働く力であって、該ベクトル3
5と前記のベクトル34とは同じ点等圧による力であ
り、お互いに相殺する方向に働いている。図2−b)は
従来のショートアーク型超高圧放電ランプであって、該
ランプの構成部材は前記した図6の従来ランプの説明で
示したものと同じ符号を用いている。また、矢印34は
前記したものと同じく点灯時に内部リード棒と石英ガラ
スの間に生じる力を表している。矢印36は従来のショ
ートアーク型超高圧放電ランプにおいて、封止部が大気
圧から受ける力を表すベクトルである。該ベクトル34
に対して該ベクトル36は非常に小さな力であって、結
果として従来のショートアーク超高圧放電ランプでは点
灯時に内部リード棒の周りの石英ガラスを引き剥がす方
向へ強い力が働いており、該ランプの破壊を引き起こす
場合もあった。
【0014】上述した様に、本発明では内部リード棒2
4、25の周囲に密着している封止部29の石英ガラス
に該ショートアーク型超高圧放電ランプの外圧となる大
気圧と該ショートアーク型超高圧放電ランプのバルブ内
側から発生する非常に高い点灯圧との差から生じる力が
発生しない、つまり該封止部29のうち、内部リード棒
を石英ガラスで覆った部分がバルブ部30内に突出する
ことにより該突出部に該封止部にかかる外圧として点灯
圧と同じ圧力が加えられるため圧力差によって該封止部
を引き裂く力が発生しないためである。
【0015】図3に本発明のショートアーク型超高圧放
電ランプに使用するバルブ部とは別体からなる封止部の
作製方法の一実施例を示す。手順としては図3のa)、
b)、c)の順に形成する。図3-a)に示すのは、外
部リード棒28と金属箔27と内部リード棒24又は2
5とが一体に溶接されたマウントを封入した石英ガラス
管33からなる形成体である。該形成体は該マウントを
石英ガラス管33の中に該内部リード棒24,25の先
端に配置された電極部が対向するように入れて真空排気
したアンプル状ものである。図3-b)は、前記の形成
体を前記マウントの金属箔部27部分で封止した状態を
示すものである。該金属箔部27部分を例えば酸水素バ
ーナー等で加熱することにより、該形成体の内圧と外圧
との差によって封止される。図3-c)に示したのは、
該形成体を金属箔部27周囲で封止した状態の部分を切
り出したものであり、該部分が図1に示した本発明のシ
ョートアーク型超高圧放電ランプにおける封止部29を
構成する。
【0016】また、該構成を採ることにより該ショート
アーク型超高圧放電ランプの製造時に陽極と陰極との位
置を合わせやすく、電極が正確に対向することにより点
灯時に安定した放電が発生し安定した点光源を提供でき
るといった効果もある。
【0017】本発明の第2の実施例を図4に示す。バル
ブ部30とは別体で構成された封止部29の外部リード
棒28側と枝管部32とが溶着されている。該構成によ
れば、枝管部32の一部が放電空間を形成する形とな
り、実質的には封止部29の内部リード棒を石英ガラス
で覆った部分がステム部31のうち枝管部32に溶着さ
れた部分より放電空間内の電極22、又は23側にLだ
け突出させたことになる。
【0018】本発明の第3の実施例を図5に示す。バル
ブ部30とは別体で構成された該封止部29のうち、内
部リード棒25又は26を石英ガラスで覆った部分はバ
ルブ部30の端より放電空間内の電極22、又は23側
にLだけ突出させている。また、該封止部29の内部リ
ード棒25又は26側と、バルブ部30又は枝管部32
とが溶着されており、該封止部29の外部リード棒28
側がバルブ部30の両端から突出するステム部を兼ねて
いる。
【0019】
【発明の効果】ランプの耐圧強度が従来のショートアー
ク型超高圧放電ランプと比べて非常に高くなり、且つ演
色性が高く高照度のランプが提供できる。更には、封止
部を別体で形成しているため電極の位置あわせが容易で
電極の軸ズレによる放電の偏りが無い高輝度で安定した
点光源を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の1形態を示す構成概略図であ
る。
【図2】本発明のランプと従来のランプとの封止部に掛
る力を比較した模式図。
【図3】本発明における別体で構成された封止部の作製
方法の一例を示す図である。
【図4】本発明の第2の実施例を示す構成概略図であ
る。
【図5】本発明の第3の実施例を示す構成概略図であ
る。
【図6】従来の超高圧放電ランプの構成を示す概略図で
ある。
【符号の説明】
1 超高圧放電ランプ 2 陰極 3 陽極 4、5 内部リード棒 6 始動用コイル 7 金属箔 8 外部リード棒 9 枝管部 10 バルブ部 11 ステム部 21 超高圧放電ランプ 22 陰極 23 陽極 24、25 内部リード棒 26 始動用コイル 27 金属箔 28 外部リード棒 29 封止部 30 バルブ部 31 ステム部 32 枝管部 33 石英ガラス管 34 放電空間内部から内部リード棒周辺のガラスに
掛る力 35 放電空間内部から封止部周辺のガラスに掛る力 36 大気圧による内部リード棒周辺のガラスに掛る
力 L 突出部の距離

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 石英ガラスからなるバルブ部を持ち、該
    バルブ部内に対抗した一組の電極を有し、該電極に連接
    した内部リード棒と、該内部リード棒が一端に溶接され
    た金属箔と、該金属箔の他端に溶接された外部リード棒
    とからなる金属部材を石英ガラスで覆った封止部が該バ
    ルブ部の両端に形成されたステム部に配置され、且つ放
    電空間内に発光物質を封入したショートアーク型超高圧
    放電ランプにおいて、 該封止部の一部がバルブ部の端、又はステム部の溶着さ
    れた部分より放電空間内の電極側に突出していることを
    特徴とするショートアーク型超高圧放電ランプ
  2. 【請求項2】 バルブ部の端、又はステム部の溶着され
    た部分より放電空間内の電極側に突出している封止部
    が、 該封止部のうち該内部リード棒を石英ガラスで覆った部
    分であることを特徴とする請求項1に記載のショートア
    ーク型超高圧放電ランプ
  3. 【請求項3】 放電空間内に発光物質として水銀を0.15
    mg/mm3以上封入したことを特徴とする請求項1に記載の
    ショートアーク型超高圧放電ランプ
  4. 【請求項4】 封止部を構成する石英ガラス部材とバル
    ブ部を構成する石英ガラス部材とが別体で構成されたこ
    とを特徴とする請求項1または請求項3に記載されたシ
    ョートアーク型超高圧放電ランプ
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CN102683157A (zh) * 2011-03-18 2012-09-19 中电联大(大连)照明有限公司 一种氙气灯

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