JP2003217509A - ショートアーク型超高圧放電ランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水銀蒸気圧が高いショートアーク型超高圧水
銀ランプにおいて、点灯中に水銀粒が移動する問題とい
うを良好に解決するものである。 【解決手段】 内部に一対の電極（６，７）が対向配置
され、かつ、０．１８ｍｇ／ｍｍ^３以上の水銀を封入し
た発光部（２）と、その両側に延在して電極（６，７）
の一部を封止するとともに電極と金属箔（８）を接合す
る封止部（３）からなり、前記封止部（３）のうち少な
くとも一方の封止部であって、前記発光部（２）との境
界部分には両端が自由端となっているコイル部材（１
０）が設けられたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、点灯時の水銀蒸気
圧が１５０気圧以上となるショートアーク型超高圧放電
ランプに関し、特に、液晶ディスプレイ装置やＤＭＤ
（デジタルミラーデバイス）を使ったＤＬＰ（デジタル
ライトプロセッサ）などのプロジェクター装置のバック
ライトとして使うショートアーク型超高圧放電ランプに
関する。

【０００２】

【従来の技術】投射型のプロジェクター装置は、矩形状
のスクリーンに対して、均一にしかも十分な演色性をも
って画像を照明させることが要求され、このため、光源
としては、水銀や金属ハロゲン化物を封入させたメタル
ハライドランプが使われている。また、このようなメタ
ルハライドランプも、最近では、より一層の小型化、点
光源化が進められ、また電極間距離の極めて小さいもの
が実用化されている。

【０００３】このような背景のもと、最近では、メタル
ハライドランプに代わって、今までにない高い水銀蒸気
圧、例えば１５０気圧、を持つランプが提案されてい
る。これは、水銀蒸気圧をより高くすることで、アーク
の広がりを抑える(絞り込む）とともに、より一層の光
出力の向上を図るというものである。このような超高圧
放電ランプは、例えば、特開平２−１４８５６１号、特
開平６−５２８３０号に開示されている。

【０００４】また、最近はより水銀蒸気圧の高い放電ラ
ンプも検討されており、例えば、１８０気圧以上の水銀
蒸気圧を有する放電ランプでは、点灯中においても未蒸
発の水銀が発光部内に存在することがある。図２はこの
ような放電ランプの点灯状態を示すもので、放電ランプ
１は発光部２と封止部３から構成され、発光部２内には
陰極６と陽極７が対向配置している。Ｈ１は未蒸発の水
銀粒を示し、一般的には、発光部２内で最も温度が低く
なる陰極６の根元に発生する。

【０００５】ここで、ランプ点灯中に、凝縮した水銀粒
はある程度成長すると重力により、図示Ｈ１からＨ２の
ように移動することがある。この場合、水銀粒Ｈ２が蒸
発することで発光部２内の水銀蒸気圧状態が瞬間的に変
化したり、あるいは、水銀粒Ｈ２が放射光を一時的に遮
光することになり、ランプからの放射光は一時的に不安
定な状態になってしまう。本発明のこのようなランプ点
灯中に存在する未蒸発の水銀粒の存在から生ずる問題を
解決するものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この発明が解決しよう
とする課題は、水銀蒸気圧が高いショートアーク型超高
圧水銀ランプにおいて、点灯中に水銀粒が移動する問題
というを良好に解決するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明に係るショートアーク型超高圧放電ランプ
は、内部に一対の電極が対向配置され、かつ、０．１８
ｍｇ／ｍｍ^３以上の水銀を封入した発光部と、その両側
に延在して電極の一部を封止するとともに電極と金属箔
を接合する封止部からなり、前記封止部のうち少なくと
も一方の封止部であって、前記発光部との境界部分には
両端が自由端となっているコイル部材が設けられたこと
を特徴とする。

【０００８】さらに、前記封止部のうち陰極側封止部に
前記コイル部材が設けられたことを特徴とする。さら
に、前記コイル部材は、前記発光部側の最終端部で形成
される円形における外径値は、その他の部分に形成され
る円形における外径値より大きいことを特徴とする。さ
らに、前記コイル部材は、前記封止部外面に巻きつけら
れた同電位ワイヤーを覆うように巻きつけられることを
特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１に本発明のショートアーク型
超高圧放電ランプ（以下、単に「放電ランプ」ともい
う）の全体構成を示す。放電ランプ１は、石英ガラスか
らなる放電容器によって形成された略ラグビボール状の
発光部２を有し、この発光部２内には、陰極６と陽極７
が互いに対向するよう配置している。また、発光部２の
両端部から伸びるよう各々封止部３が形成され、これら
の封止部３内には、通常モリブデンよりなる導電用金属
箔８が、例えばピンチシールにより気密に埋設されてい
る。陰極６および陽極７の端部が、金属箔８の一端部で
溶接されて電気的に接続される。また、金属箔８の他端
には、外部に突出する外部リード９が溶接されている。

【００１０】発光部２には、水銀と、希ガスと、必要に
応じてハロゲンガスが封入されている。水銀は、必要な
可視光波長、例えば、波長３６０〜７８０ｎｍという放
射光を得るためのもので、０．１５ｍｇ／ｍｍ^３以上、
例えば、０．１７ｍｇ／ｍｍ^３、あるいは、０．２０ｍ
ｇ／ｍｍ^３、０．２５ｍｇ／ｍｍ^３という量が封入され
ている。この封入量は、温度条件によっても異なるが、
点灯時１５０気圧以上で極めて高い蒸気圧となる。ま
た、水銀をより多く封入することで点灯時の水銀蒸気圧
２００気圧以上という高い水銀蒸気圧の放電ランプを作
ることができ、水銀蒸気圧が高くなるほどプロジェクタ
ー装置に適した光源を実現することができる。希ガス
は、例えば、アルゴンガスが約１３ｋＰａ封入され、点
灯始動性を改善するためのものである。

【００１１】ハロゲンは、沃素、臭素、塩素などが水銀
その他の金属との化合物という形態で封入され、ハロゲ
ンの封入量は、例えば、１０^−６〜１０^−２μｍｏｌ／
ｍｍ ^３の範囲から選択できるものであって、その機能は
ハロゲンサイクルを利用した長寿命化であるが、本発明
の放電ランプのように極めて小型で高い内圧を有するも
のは、このようなハロゲンを封入することで放電容器の
黒化、失透を防止することもできる。

【００１２】このような放電ランプの数値例を示すと、
例えば、発光部２の最大外径はφ６．０〜１５．０ｍｍ
の範囲で例えば９．５ｍｍ、電極間距離は０．５〜２．
０ｍｍの範囲で例えば１．５ｍｍ、発光管内容積は４０
〜２００ｍｍ^３の範囲で例えば７５ｍｍ^３、点灯条件
は、例えば、定格電圧８０Ｖ、定格電力１５０Ｗであ
る。また、このショートアーク型超高圧放電ランプは、
小型化するプロジェクター装置などに内蔵されるもので
あり、全体構造が極めて小型化される一方で高い光量が
要求される。したがって、発光部内の熱的条件は極めて
厳しいものとなり、管壁負荷値は０．８〜２．０Ｗ／ｍ
ｍ²、具体的には１．５Ｗ／ｍｍ²というものである。そ
して、前記したプロジェクター装置やオーバーヘッドプ
ロジェクターのようなプレゼンテーション用機器に搭載
され、演色性の良い放射光を提供することができる。

【００１３】ここで、陰極側封止部３の外表面にはコイ
ル部材１０が巻きつけられている。しかし、コイル部材
１０の端部１０ａ、１０ｂはともに他の給電線などと接
続されておらず、自由端として存在する。つまり、封止
部に対してコイル部材１０を強固に巻きつけたり、給電
線と接続されるというという形態ではなく、本発明のコ
イル部材１０は封止部に緩く巻きつけられるとともに、
コイル部材の端部が給電線などに接続されていないこと
を特徴としている。コイル部材１０によって、発光部２
内を暖めることができ、これにより水銀粒の発生を防止
できる。そして、コイル部材を封止部に対して強固に巻
きつけると封止部にヒビを発生させたりするため、締め
付けたりすることなく緩く巻きつけることを特徴として
いる。コイル部材１０について、一例を示すと、Φ０．
３ｍｍの鉄クロム線が３０ターンしている。

【００１４】ここで、コイル部材１０は発光部側端部１
０ａの最終端外径Ｓ１がその他の部分の外径よりも大き
いことを特徴とする。これにより、放射光Ｌ１の照射を
受けたコイル部材の端部１０ａから輻射熱を生じること
ができ、これにより、水銀粒の存在を防止できるからで
ある。一例をあげると、封止部３の外径Φ５．５ｍｍ、
コイル部材１０の端部１０ａの外径Φ８ｍｍ、コイル部
材１０のその他の部分はΦ６〜７ｍｍ程度である。ここ
で、最終端外径Ｓ１とは、コイル部材の素線によって最
終端に形成される円形の外径値をいう。従って、コイル
部材の最終端部が、例えば、円形の起動から外れるよう
に位置していたとしても、最も発光部側において素線に
よって形成された円形の外径をもって判断することにな
る。また、コイル部材１０は発光部内で未蒸発の水銀が
発生しやすい部位、すなわち、最も低い温度となる部分
に設ける必要があり、必ずしも陰極側封止部である必要
はない。

【００１５】図３は、本発明に係るショートアーク型超
高圧放電ランプの他の実施形態を示す。この放電ランプ
は、図１に示す構造と比較して、コイル部材１０の内側
にさらに他の同電位ワイヤー２０が巻き付けられている
ことを特徴とする。この同電位ワイヤー２０は接続ワイ
ヤー２１によって外部リード９に接続されている。この
ような構造によって、陰極６の根元と陰極側封止部３の
外面を同電位にすることができ、これにより、発光部２
内に浮遊するプラスイオンが陰極根元に入り込むことを
良好に防止できる。そして、コイル部材１０の内側に同
電位ワイヤ２０を設けることでコイル部材１０も外部リ
ード９、すなわち、陰極６とほぼ同一の電位をすること
ができる。なお、接続ワイヤー２１を同電位ワイヤ２０
ではなく、コイル部材１０に直接接続させることで、同
電位ワイヤ２０は不要ということも理屈上は考えられ
る。しかしながら、コイル部材１０と同電位ワイヤ２０
は、もともと期待する機能が異なるため別個に設けるこ
とが好ましい。

【００１６】なお、図１に示す構造であって定格１５０
Ｗの放電ランプと、コイル部材を巻きつけていない点の
みが相違する別の放電ランプを各々３０本点灯させて放
射光のチラツキを観測した。そして、コイル部材を巻き
つけていない放電ランプは、３０本中の５本が点灯中チ
ラツキを発生させたのに対し、コイル部材を巻きつけた
放電ランプは３０本全てがチラツキを発生させなかっ
た。これは、コイル部材を巻きつけることで保温作用を
起こし、未蒸発の水銀が点灯中に発生しなかったことを
意味している。

【００１７】以上、説明したように、本発明のショート
アーク型超高圧放電ランプは、少なくとも一方の封止部
において、発光部との境界部分に両端が自由端となって
いるコイル部材が設けられているので、当該コイル部材
が発光部を保温する作用を起こし、これにより点灯中に
未蒸発の水銀が発生することを良好に防止できる。特
に、コイル部材は陰極側封止部に設けることにより、最
も温度の低い部位となって未蒸発の水銀が発生しやすい
部位を良好に保温することができる。また、コイル部材
は、発光部側に位置する最終端部の外径値は、その他の
部分に形成される外径値より大きくすることで、コイル
部材からの輻射熱によって未蒸発の水銀をより効果的に
蒸発させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るショートアーク型超高圧放電ラン
プの全体構成を示す。

【図２】従来の問題を説明するためのショートアーク型
超高圧放電ランプを示す。

【図３】本発明に係るショートアーク型超高圧放電ラン
プの他の実施形態を示す。

【符号の説明】

１ 放電ランプ ２ 発光部 ３ 封止部 ６ 陰極 ７ 陽極 ８ 金属箔 ９ 外部リード

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内部に一対の電極が対向配置され、かつ、
   ０．１８ｍｇ／ｍｍ^３以上の水銀を封入した発光部と、
   その両側に延在して電極の一部を封止するとともに電極
   と金属箔を接合する封止部からなるショートアーク型超
   高圧放電ランプにおいて、 前記封止部のうち少なくとも一方の封止部であって、前
   記発光部との境界部分には両端が自由端となっているコ
   イル部材が設けられた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】前記封止部のうち陰極側封止部に前記コイ
   ル部材が設けられ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。
3. 【請求項３】前記コイル部材は、前記発光部側の最終端
   部で形成される外径値は、その他の部分の外径値より大
   きい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】前記コイル部材は、前記封止部外面に巻き
   つけられた同電位ワイヤーを覆うように巻きつけられる
   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。