JP2004303573A - 高圧水銀ランプ、この高圧水銀ランプを用いたランプユニット、およびこのランプユニットを用いた画像表示装置 - Google Patents
高圧水銀ランプ、この高圧水銀ランプを用いたランプユニット、およびこのランプユニットを用いた画像表示装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】始動性およびランプ特性を低下させることなく、長期の点灯時間に亘って透光性容器の内壁が黒化するのを防止し、長寿命化を実現する。
【解決手段】内部に、一対の電極７が配置され、かつ水銀、ハロゲンおよび希ガスがそれぞれ封入された石英ガラス製の透光性容器６を備え、透光性容器６内にはハロゲンの封入量が１．０×１０−６μｍｏｌ／ｍｍ３〜１．０×１０−２μｍｏｌ／ｍｍ３であり、かつハロゲンの封入量に対して２．５ｍｏｌ％〜２５ｍｏｌ％の酸素が封入されている。
【選択図】 図１
【解決手段】内部に、一対の電極７が配置され、かつ水銀、ハロゲンおよび希ガスがそれぞれ封入された石英ガラス製の透光性容器６を備え、透光性容器６内にはハロゲンの封入量が１．０×１０−６μｍｏｌ／ｍｍ３〜１．０×１０−２μｍｏｌ／ｍｍ３であり、かつハロゲンの封入量に対して２．５ｍｏｌ％〜２５ｍｏｌ％の酸素が封入されている。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧水銀ランプ、この高圧水銀ランプを用いたランプユニット、およびこのランプユニットを用いた画像表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近時、テレビやビデオの映像を投影するためのシステム、あるいはパソコンを用いたプレゼンテーション用のシステムとして、液晶プロジェクタやデジタルライトプロセッシング（ＤＬＰ）を用いたプロジェクタ等の画像表示装置が広く普及しつつある。
【０００３】
この種の画像表示装置に使用されている光源としては、点光源に近いショートアークの高圧水銀ランプが用いられている。
【０００４】
この種の高圧水銀ランプは、一般的に、内部に、タングステン製の一対の電極が互いに略対向するように配置され、かつ水銀、ハロゲン、例えば臭素、および希ガスがそれぞれ封入された透光性容器を備えている。
【０００５】
ハロゲンは、点灯中、高温となった電極から蒸発した電極材料であるタングステンを再び電極に戻し（ハロゲンサイクル）、タングステンが透光性容器の内壁に付着し、透光性容器の内壁が黒化するのを防止するために封入されている。
【０００６】
ところで、上記ハロゲンサイクルに関して、ハロゲン原子Ｘの他に、微量の酸素（Ｏ）が存在すると、ハロゲンサイクルが促進されることが一般的によく知られている。これは、ＷＯｎＸｍの飽和蒸気圧が化合物ＷｎＸｍの飽和蒸気圧よりも高いためである。
【０００７】
しかしながら、分子状態にある不純ガス、例えば酸素（Ｏ２）が透光性容器内に混入していると、始動電圧が高くなるために始動不良を引き起こすことが知られている。
【０００８】
また、透光性容器内にハロゲンとともに相当量の酸素が混入すると、点灯中、タングステン製の電極が酸化されてタングステンの蒸発が加速され、電極の先端部の浸食、変形が激しくなり、その結果、電極間の距離が当初の設計値から変わってしまい、ランプ特性が低下することも知られている。つまり、電極間の距離が長くなって本来の目的であるショートアーク化による高輝度化を実現することができなくなる。
【０００９】
そこで、従来から高圧水銀ランプを含め高圧放電ランプにおいては、透光性容器内に酸素（Ｏ２）等の不純ガスが混入しないようにそれらを積極的に除去するプロセスがとられてきた。
【００１０】
具体的には、透光性容器の部材としてＯＨ基の含有量が例えば５ｐｐｍ以下の高純度の石英ガラスを用いるとともに、その石英ガラスの成形、加工時に使用するガスバーナーによって石英ガラス内に含侵する水（Ｈ２Ｏ）を除去するため、成形、加工後の透光性容器に真空高温加熱処理を施している。
【００１１】
また、電極については、透光性容器内への封着前に、その脱ガスのための水素還元処理や、真空高温加熱処理が行われている。
【００１２】
さらに、電極を透光性容器内に封着する工程では、封着の際の加熱によって電極が酸化するのを防止するため、例えばアルゴンガス雰囲気中で行われる。
【００１３】
したがって、従来の高圧水銀ランプでは、酸素が透光性容器内に極力混入しないようにし、その一方で透光性容器の内壁が黒化するのを防止するため、ハロゲンサイクルの阻害要因であるカリウム（Ｋ）を、ランプに使用する部材、例えば電極中から削減することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１４】
【特許文献１】
特開平１１−１４９８９９号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の高圧水銀ランプの定格寿命時間は２０００時間程度であるが、近時、例えばリアＴＶ用の光源として使用する場合等ではそれを越える定格寿命時間５０００時間という長寿命の要望がある。
【００１６】
ところが、電極中のカリウムの含有量を低減した高純度の電極を用いた従来の高圧水銀ランプであっても、点灯経過時間が３０００時間を越えると、透光性容器の内壁のうち、特に電極の周辺に位置する部分が黒化し、長寿命を実現することができないという問題があった。また、その黒化に起因して透光性容器が異常に高温となり、その結果、透光性容器が破損するという場合もあった。
【００１７】
また、画像表示装置（プロジェクタ）において、高圧水銀ランプを定格電力（例えば２２０Ｗ）で点灯させる標準モードと、高圧水銀ランプへの入力電力を定格電力に対して小さくし、標準モードに比して明るさを抑えた省エネモードとの二つのモード（調光機能）を備えたものがある。
【００１８】
そして、従来の高圧水銀ランプでは、このような調光動作をさせたとき、つまり定格電力よりも低い電力で点灯させたとき、定格電力で点灯させたときに比して透光性容器の内壁のうち、特に電極の周辺に位置する部分が著しく黒化し、よって省エネモード（低電力）で使用した場合、寿命が短くなるという問題があった。
【００１９】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、始動性およびランプ特性を低下させることなく、長期の点灯時間に亘って透光性容器の内壁が黒化するのを防止することができ、長寿命化を実現することができる高圧水銀ランプ、この高圧水銀ランプを用いたランプユニット、およびこのランプユニットを用いた画像表示装置を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明の高圧水銀ランプは、内部に、一対の電極が配置され、かつ水銀、ハロゲンおよび希ガスがそれぞれ封入された石英ガラス製の透光性容器を備え、前記透光性容器内には前記ハロゲンの封入量が１．０×１０−６μｍｏｌ／ｍｍ３〜１．０×１０−２μｍｏｌ／ｍｍ３であり、かつ前記ハロゲンの封入量に対して２．５ｍｏｌ％〜２５ｍｏｌ％の酸素が封入されている構成を有する。
【００２１】
つまり、ハロゲンの封入量を規定するとともに、前記ハロゲンの原子数に対する酸素の原子数の割合を規定している。
【００２２】
この構成によれば、ハロゲンの封入量と酸素の封入量との組み合わせが最適化され、透光性容器内に存在する酸素に起因して始動不良が生じたり、ランプ特性が低下したりするのを抑制することができるとともに、ハロゲンサイクルを極めて良好に作用させることができるので、長期の点灯時間に亘って透光性容器の内壁のうち、特に電極の近傍部分が黒化するのを防止することができ、長寿命化を実現することができる。
【００２３】
ハロゲンとしては、塩素、臭素、およびヨウ素を用いることができるが、特に電極への浸食作用が小さい臭素を用いることが好ましい。
【００２４】
また、本発明は、特に定格電力に対して低い電力、例えば定格電力に対して８５％以下の低電力で使用することができる調光機能対応型の高圧水銀ランプに極めて適している。
【００２５】
これは、定格電力で点灯している場合、透光性容器の内壁の温度が十分高く、タングステンとハロゲンとの化合物が蒸発しやすい状態にあるため、ハロゲンサイクルを十分に機能させることができるが、低電力、特に定格電力の８５％以下の電力で点灯させた場合、透光性容器の内壁の温度が低くなるので、前記化合物が蒸発しにくくなってその内壁に付着したままになるためである。
【００２６】
特に、透光性容器の寸法が大きくなり、定格電力で点灯した場合の透光性容器の内壁の温度と、低電力で点灯した場合の透光性容器の内壁の温度との温度差が大きくなる定格電力２００Ｗ以上の高圧水銀ランプに一層適している。
【００２７】
しかも、前記温度差は透光性容器の内壁のうち、特に電極の近傍部分で顕著に現れる。これは、高圧水銀ランプをその長手方向が鉛直方向を略垂直になるように点灯させた場合、通常、電極の根元部分が最冷点となるためである。そのため、透光性容器が略球状または略回転楕円体形状であり、かつ一対の電極が互いに略対向するようにその透光性容器内に配置された定格電力２００Ｗ以上の高圧水銀ランプであって、電極間の距離をＬ（ｍｍ）、透光性容器における電極の長手方向の最大内径をｒ（ｍｍ）とした場合、Ｌ≦２．０ｍｍ、ｒ／Ｌ＞５なる関係式を満たす高圧水銀ランプにおいては、電極の根元部分の温度がかなり低くなり、その部分での黒化が一層発生しやすくなるが、本発明を適用すればその黒化を十分に防止することができる。
【００２８】
また、前記電極に含まれるカリウムの含有量は、ハロゲンサイクルの阻害要因を除去し、ハロゲンサイクルを一層作用させるために、１０ｐｐｍ以下にすることが好ましい。
【００２９】
また、本発明のランプユニットは、凹面反射鏡内に、請求項１〜請求項７のいずれかに記載の高圧水銀ランプが、前記一対の電極間の中心と前記反射鏡の焦点位置とが略一致するように、取り付けられている構成を有している。
【００３０】
この構成によれば、光源である高圧水銀ランプとして、透光性容器の内壁の黒化が極めて少ないものを用いているので、照度維持率を向上させることができ、長寿命化を実現することができる。
【００３１】
さらに、本発明の画像表示装置は、請求項８記載のランプユニットと、前記ランプユニットに組み込まれている高圧水銀ランプを点灯させるための点灯回路と、前記ランプユニットから照射される光を集光する集光手段と、前記集光手段によって集光された光を用いて画像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段によって形成された画像を、被投射部材に投射する投射手段とを備えている。
【００３２】
この構成によれば、照度維持率が高いランプユニットを用いているので、長寿命化を実現することができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００３４】
図１に示すように、本発明の実施の形態であるプロジェクタ用のランプユニット１は、調光機能対応型であって、かつ交流点灯形の定格電力２２０Ｗ（低電力時１８０Ｗ）の高圧水銀ランプ２が凹面反射鏡３内に後述する電極７間の中心と凹面反射鏡３の焦点位置とが略一致するように、かつ高圧水銀ランプ２の長手方向の中心軸Ｘと凹面反射鏡３の光軸（図１中の中心軸Ｘと同じ）とが略平行になるように配置されている。
【００３５】
高圧水銀ランプ２は、図２に示すように、外形形状が略球状または略回転楕円体形状であり、最大外径Ｒが１２ｍｍ、電極７の長手方向における最大内径ｒが１０．７ｍｍの発光部４と、この発光部４の両端部に形成された直径６ｍｍの円柱状の封止部５とを有する石英ガラス製の透光性容器６を備えている。
【００３６】
なお、透光性容器６に用いている石英ガラスのＯＨ基の含有量は５ｐｐｍ以下である。
【００３７】
点灯中、透光性容器６（発光部４）の内壁にかかる管壁負荷は８０Ｗ／ｃｍ２以上、例えば１４０Ｗ／ｃｍ２である。透光性容器６の構成材料が石英ガラスである場合、管壁負荷の実使用の範囲として２００Ｗ／ｃｍ２以下が好ましい。
【００３８】
なお、透光性容器６（発光部４）の内容積は例えば０．２ｃｃである。
【００３９】
発光部４内には、一対の電極７が互いに略対向するように配置されているとともに、水銀（発光物質）、例えばアルゴンガスやキセノンガス等の希ガス、および例えば臭素等のハロゲンがそれぞれ封入され、かつ放電空間８が形成されている。
【００４０】
水銀の封入量は０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上、実使用の範囲としては０．３５ｍｇ／ｍｍ３以下が好ましい。希ガスの封入量は５ｋＰａ〜４０ｋＰａ程度である。ハロゲンの封入量は１０−６μｍｏｌ／ｍｍ３〜１０−２μｍｏｌ／ｍｍ３である。
【００４１】
電極７は、タングステンを主成分とし、不純物としてカリウム（Ｋ）の含有量が１０ｐｐｍ以下、例えば５ｐｐｍである直径０．３ｍｍ〜０．４５ｍｍの電極棒９と、この電極棒９の一端部に巻き付けられ、かつ電極棒９と同一成分である２層巻のコイル１０とを有している。また、電極７の先端部は、電極棒９の一部とともにコイル１０の一部が溶融して略半球形状の塊状になっている。電極７間の距離Ｌは０．２ｍｍ〜５．０ｍｍ、例えば１．５ｍｍである。よって、本発明の実施の形態であるプロジェクタ用のランプユニット１に用いられている高圧水銀ランプ２は、Ｌ≦２．０ｍｍ、ｒ／Ｌ＞５なる関係式を満たす。
【００４２】
電極棒９の他端部は、封止部５に封止されたモリブデン製の金属箔１１を介してモリブデン製の外部リード線１２，１３に電気的に接続されている。
【００４３】
外部リード線１２，１３は各々、透光性容器６の外部に導出しており、図１に示すように、さらに一方の外部リード線１２は凹面反射鏡３に形成された後述の貫通孔２１を通って凹面反射鏡３の外部に導出している電力供給線１４に電気的に接続されている。他方の外部リード線１３（図１では図示せず）は高圧水銀ランプ２の端部に接着剤（図示せず）等によって固着されている金属製の口金１５に電気的に接続されている。
【００４４】
凹面反射鏡３は、図１に示すように、前方に開口部１６と後方にネック部１７とをそれぞれ有し、かつ内面に例えば回転放物面または回転楕円面等からなる反射面１８が形成されている本体部１９を備えている。
【００４５】
高圧水銀ランプ２と凹面反射鏡３とは、高圧水銀ランプ２に固着されている口金１５がネック部１７内に取り付けられ、接着剤２０等によって固着されて一体化されている。
【００４６】
本体部１９には、電力供給線１４を凹面反射鏡３の外部に導出させるための貫通孔２１が設けられている。
【００４７】
開口部１６には、通常、図示していないが、前面ガラスが取り付けられる。
【００４８】
次に、高圧水銀ランプ２を点灯させるための点灯装置について説明する。
【００４９】
点灯装置は、図３に示すように、交流電源（ＡＣ１００Ｖ）（図示せず）に接続される直流電源（ＤＣ電源）２２と、この直流電源２２に接続され、かつ高圧水銀ランプ２に接続されたバラスト２３とを備えている。
【００５０】
バラスト２３は、高圧水銀ランプ２が点灯に必要とする電力を供給するためのＤＣ／ＤＣコンバータ２４と、このＤＣ／ＤＣコンバータ２４の出力を所定の周波数の交流電流に変換するＤＣ／ＡＣインバータ２５と、始動時に高圧水銀ランプ２に高圧パルスを重畳するための高圧発生器２６と、高圧水銀ランプ２のランプ電流を検知するための電流検出器２７と、高圧水銀ランプ２のランプ電圧を検知するための電圧検出器２８と、電流検出器２７および電圧検出器２８の検出信号を受けて、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４およびＤＣ／ＡＣインバータ２５を制御するための制御部２９とを備えている。
【００５１】
高圧水銀ランプ２の電極７間において絶縁破壊が生じ、電極７間にアーク放電電流が流れ出すと、電流検出器２７は制御部２９に検知信号を送り、制御部２９内の点灯判別回路が「点灯開始」を判断する。この点灯開始後、制御部２９は電流検出器２７と、電圧検出器２８とのそれぞれの検出信号に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ２４に信号を送り、高圧水銀ランプ２の点灯電力を制御する。この制御は定電力制御であり、電流検出器２７によって検出された電流値と、電圧検出器２８によって検出された電圧値との積を、制御部２９の内部メモリに格納されている電力基準値と比較し、定電力となるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２４の出力電流を制御することによって行う。制御部２９には、バラストの外部に設けられた調光動作指示のためのスイッチ（図示せず）が接続されており、調光動作が指示された場合には前記電力基準値を切り替えることによって調光動作を実現する。
【００５２】
次に、このようなランプユニット１を用いた画像表示装置の一例として、３板式液晶プロジェクタについて説明する。
【００５３】
画像表示装置は、図４に示すように、光源としてのランプユニット１と、ミラー３０と、ランプユニット１からの白色光を青、緑、赤の三原色に分離するためのダイクロイックミラー３１，３２と、分離された光をそれぞれ反射するミラー３３，３４，３５と、分離された三原色について、それぞれ単色光画像を形成するための液晶ライトバルブ３６，３７，３８と、フィールドレンズ３９，４０，４１と、リレーレンズ４２，４３と、液晶ライトバルブ３６，３７，３８をそれぞれ透過した光を合成するダイクロイックプリズム４４と、投射レンズ４５とを備えている。
【００５４】
そして、画像表示装置からの画像はスクリーン４６上に投影される。
【００５５】
なお、上記画像表示装置は、ランプユニット１を除いては公知の構成なので、ＵＶフィルタ等の光学素子については省略している。
【００５６】
次に、臭素（Ｂｒ）の封入量（１．０×１０−６μｍｏｌ／ｍｍ３〜１．０×１０−２μｍｏｌ／ｍｍ３）に対する酸素（Ｏ）の封入量を２．５ｍｏｌ％〜２５ｍｏｌ％に規定した理由について説明する。
【００５７】
本発明の実施の形態にかかるランプユニット１に用いられている高圧水銀ランプ２において、臭素の封入量をそれぞれ１．０×１０−８μｍｏｌ／ｍｍ３、１．０×１０−６μｍｏｌ／ｍｍ３、１．１×１０−４μｍｏｌ／ｍｍ３、１．０×１０−２μｍｏｌ／ｍｍ３、１．０×１０−１μｍｏｌ／ｍｍ３と変化させ、かつ各々の臭素の封入量に対する酸素の封入量を２．０ｍｏｌ％〜３０ｍｏｌ％の間で種々変化させたものをそれぞれ５本ずつ作製した。
【００５８】
そして、作製した各々の高圧水銀ランプ２を定格電力（２２０Ｗ）で点灯させた場合と、低電力（１８０Ｗ）で点灯させた場合において、５時間点灯経過後の照度を１００％とした場合の３０００時間点灯経過後、および５０００時間点灯経過後の照度維持率（％）をそれぞれ測定したところ、表１に示すとおりの結果が得られた。
【００５９】
なお、ここで言う「照度維持率」は、前記画像表示装置を用いて４０インチのスクリーンに投影した場合の平均照度維持率（％）である。
【００６０】
また、始動パルス電圧を半値幅１００ｎｓｅｃでピーク値１０ｋＶとし、周波数２００Ｈｚの矩形波電圧で点灯させた。
【００６１】
また、照度維持率の評価基準としては、定格電力による点灯、および低電力による点灯の両方において、実用的観点から５０００時間点灯経過後で５０％以上であれば「良好」とした。
【００６２】
さらに、前記始動パルス電圧で始動するか否かの始動性の確認も行い、その結果を表１に併せて示した。
【００６３】
【表１】
【００６４】
表１の結果から、臭素の封入量が１．０×１０−６μｍｏｌ／ｍｍ３〜１．０×１０−２μｍｏｌ／ｍｍ３であり、その臭素の封入量に対して酸素の封入量が２．５ｍｏｌ％〜２５ｍｏｌ％である場合には、照度維持率が前記評価基準を満足するとともに、始動性も良好であった。
【００６５】
これは、臭素の封入量と酸素の封入量との組み合わせが最適化され、酸素の封入量を最小限に抑えつつも、ハロゲンサイクルを極めて良好に作用させることができたので、良好な始動性を得ることができるとともに、透光性容器の内壁が黒化するのを防止することができ、その結果、照度維持率を向上させることができたためと考えられる。
【００６６】
しかし、臭素の封入量が１．０×１０−６μｍｏｌ／ｍｍ３〜１．０×１０−２μｍｏｌ／ｍｍ３の範囲であっても、その臭素の封入量に対して酸素の封入量が２．５ｍｏｌ％未満、例えば２．０ｍｏｌ％の場合、始動性は良好であり、かつ定格電力時での照度維持率は前記評価基準を満足するものの、低電力時での照度維持率は前記評価基準を満足しなかった。
【００６７】
これは、低電力時における透光性容器６の内壁の温度が定格電力時における透光性容器６の内壁の温度に比して低くなるので、電極７から蒸発したタングステンが透光性容器６の内壁、特に電極７の近傍部分に付着し、黒化したためであると考えられる。
【００６８】
また、臭素の封入量が１．０×１０−６μｍｏｌ／ｍｍ３〜１．０×１０−２μｍｏｌ／ｍｍ３の範囲であっても、その臭素の封入量に対して酸素の封入量が２５ｍｏｌ％を越える、例えば３０ｍｏｌ％の場合、始動性は良好であるものの、定格電力時および低電力時での照度維持率はいずれも前記評価基準を満足しなかった。
【００６９】
これは、目視ではほとんど黒化の発生が見られないものの、電極７がその酸素による酸化によって侵食、変形し、電極７間の距離等が当初の設計値よりも変わり、輝度が低下したためであると考えられる。
【００７０】
一方、臭素の封入量がそれぞれ１．０×１０−６μｍｏｌ／ｍｍ３よりも少ないと、その臭素の封入量に対する酸素の封入量がたとえ２．５ｍｏｌ％〜２５ｍｏｌ％の範囲であっても、始動性は良好なものの、定格電力時および低電力時での照度維持率はいずれも前記評価基準を満足しなかった。
【００７１】
これは、ハロゲンサイクルが十分に作用していないためであると考えられる。
【００７２】
また、臭素の封入量がそれぞれ１．０×１０−２μｍｏｌ／ｍｍ３よりも多いと、その臭素の封入量に対する酸素の封入量がたとえ２．５ｍｏｌ％〜２５ｍｏｌ％の範囲であっても、始動性は良好なものの、定格電力時および低電力時での照度維持率はいずれも前記評価基準を満足しなかった。
【００７３】
これは、封入された臭素量が多すぎ、電極７がその臭素によって浸食され、電極７間の距離が当初の設計よりも変わり、輝度が低下したためであると考えられる。
【００７４】
以上の理由により、臭素の封入量を１．０×１０−６μｍｏｌ／ｍｍ３〜１．０×１０−２μｍｏｌ／ｍｍ３、その臭素の封入量に対して酸素の封入量を２．５ｍｏｌ％〜２５ｍｏｌ％と規定した。
【００７５】
以上のとおり本発明の実施の形態であるランプユニット１に用いた高圧水銀ランプ２にかかる構成によれば、臭素の封入量と酸素の封入量との組み合わせが最適化され、透光性容器６内に存在する酸素に起因して始動不良が生じたり、ランプ特性（輝度）が低下したりするのを抑制することができるとともに、ハロゲンサイクルを極めて良好に作用させることができるので、長期の点灯時間に亘って透光性容器の内壁のうち、特に電極の近傍部分が黒化するのを防止することができ、長寿命化を実現することができる。
【００７６】
また、ランプユニット１として、このような黒化の発生が極めて少ない高圧水銀ランプ２を用いているので、照度維持率を向上させることができ、長寿命化を実現することができる。
【００７７】
さらに、画像表示装置にこのような照度維持率が高いランプユニットを用いることにより、長寿命な画像表示装置を実現することができる。
【００７８】
なお、上記実施の形態では、定格電力２２０Ｗ（低電力時１８０Ｗ）の高圧水銀ランプ２を例示して説明したが、本発明は例えば定格電力２００Ｗ、１５０Ｗ、１２０Ｗ等の高圧水銀ランプに適用することもできる。
【００７９】
また、上記実施の形態では、始動パルス電圧を半値幅１００ｎｓｅｃでピーク値１０ｋＶとし、周波数２００Ｈｚの矩形波電圧で点灯させた場合について説明したが、始動パルス電圧を半値幅１ｎｓｅｃ〜１００μｓｅｃ、ピーク値２ｋＶ〜２０ｋＶ、周波数５０Ｈｚ〜１０ｋＨｚの矩形波電圧であっても上記同様の作用効果を得ることができる。また、波形は矩形波に限らず、正弦波や三角波、あるいはその他の歪波等でもよく、波形には依存せず上記作用効果を得ることができる。
【００８０】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明は始動性およびランプ特性を低下させることなく、長期の点灯時間に亘って透光性容器の内壁が黒化するのを防止することができ、長寿命化を実現することができる高圧水銀ランプを提供することができるものである。
【００８１】
また、本発明は、照度維持率を向上させることができ、長寿命化を実現することができるランプユニットを提供することができるものである。
さらに、本発明は、長寿命化を実現することができる画像表示装置を提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態であるプロジェクタ用のランプユニットの一部切欠正面図
【図２】同じくプロジェクタ用のランプユニットに用いられている高圧水銀ランプの正面断面図
【図３】点灯装置の構成を示すブロック図
【図４】本発明の実施の形態であるプロジェクタ用のランプユニットを用いた画像表示装置の模式図
【符号の説明】
１ ランプユニット
２ 高圧水銀ランプ
３ 凹面反射鏡
４ 発光部
５ 封止部
６ 透光性容器
７ 電極
８ 放電空間
９ 電極棒
１０ コイル
１１ 金属箔
１２，１３ 外部リード線
１４ 電力供給線
１５ 口金
１６ 開口部
１７ ネック部
１８ 反射面
１９ 本体部
２０ 接着剤
２１ 貫通孔
２２ 直流電源
２３ バラスト
２４ ＤＣ／ＤＣコンバータ
２５ ＤＣ／ＡＣインバータ
２６ 高圧発生器
２７ 電流検出器
２８ 電圧検出器
２９ 制御部
３０，３３，３４，３５ ミラー
３１，３２ ダイクロイックミラー
３６，３７，３８ 液晶ライドバルブ
３９，４０，４１ フィールドレンズ
４２，４３ リレーレンズ
４４ ダイクロイックプリズム
４５ 投射レンズ
４６ スクリーン
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧水銀ランプ、この高圧水銀ランプを用いたランプユニット、およびこのランプユニットを用いた画像表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近時、テレビやビデオの映像を投影するためのシステム、あるいはパソコンを用いたプレゼンテーション用のシステムとして、液晶プロジェクタやデジタルライトプロセッシング（ＤＬＰ）を用いたプロジェクタ等の画像表示装置が広く普及しつつある。
【０００３】
この種の画像表示装置に使用されている光源としては、点光源に近いショートアークの高圧水銀ランプが用いられている。
【０００４】
この種の高圧水銀ランプは、一般的に、内部に、タングステン製の一対の電極が互いに略対向するように配置され、かつ水銀、ハロゲン、例えば臭素、および希ガスがそれぞれ封入された透光性容器を備えている。
【０００５】
ハロゲンは、点灯中、高温となった電極から蒸発した電極材料であるタングステンを再び電極に戻し（ハロゲンサイクル）、タングステンが透光性容器の内壁に付着し、透光性容器の内壁が黒化するのを防止するために封入されている。
【０００６】
ところで、上記ハロゲンサイクルに関して、ハロゲン原子Ｘの他に、微量の酸素（Ｏ）が存在すると、ハロゲンサイクルが促進されることが一般的によく知られている。これは、ＷＯｎＸｍの飽和蒸気圧が化合物ＷｎＸｍの飽和蒸気圧よりも高いためである。
【０００７】
しかしながら、分子状態にある不純ガス、例えば酸素（Ｏ２）が透光性容器内に混入していると、始動電圧が高くなるために始動不良を引き起こすことが知られている。
【０００８】
また、透光性容器内にハロゲンとともに相当量の酸素が混入すると、点灯中、タングステン製の電極が酸化されてタングステンの蒸発が加速され、電極の先端部の浸食、変形が激しくなり、その結果、電極間の距離が当初の設計値から変わってしまい、ランプ特性が低下することも知られている。つまり、電極間の距離が長くなって本来の目的であるショートアーク化による高輝度化を実現することができなくなる。
【０００９】
そこで、従来から高圧水銀ランプを含め高圧放電ランプにおいては、透光性容器内に酸素（Ｏ２）等の不純ガスが混入しないようにそれらを積極的に除去するプロセスがとられてきた。
【００１０】
具体的には、透光性容器の部材としてＯＨ基の含有量が例えば５ｐｐｍ以下の高純度の石英ガラスを用いるとともに、その石英ガラスの成形、加工時に使用するガスバーナーによって石英ガラス内に含侵する水（Ｈ２Ｏ）を除去するため、成形、加工後の透光性容器に真空高温加熱処理を施している。
【００１１】
また、電極については、透光性容器内への封着前に、その脱ガスのための水素還元処理や、真空高温加熱処理が行われている。
【００１２】
さらに、電極を透光性容器内に封着する工程では、封着の際の加熱によって電極が酸化するのを防止するため、例えばアルゴンガス雰囲気中で行われる。
【００１３】
したがって、従来の高圧水銀ランプでは、酸素が透光性容器内に極力混入しないようにし、その一方で透光性容器の内壁が黒化するのを防止するため、ハロゲンサイクルの阻害要因であるカリウム（Ｋ）を、ランプに使用する部材、例えば電極中から削減することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１４】
【特許文献１】
特開平１１−１４９８９９号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の高圧水銀ランプの定格寿命時間は２０００時間程度であるが、近時、例えばリアＴＶ用の光源として使用する場合等ではそれを越える定格寿命時間５０００時間という長寿命の要望がある。
【００１６】
ところが、電極中のカリウムの含有量を低減した高純度の電極を用いた従来の高圧水銀ランプであっても、点灯経過時間が３０００時間を越えると、透光性容器の内壁のうち、特に電極の周辺に位置する部分が黒化し、長寿命を実現することができないという問題があった。また、その黒化に起因して透光性容器が異常に高温となり、その結果、透光性容器が破損するという場合もあった。
【００１７】
また、画像表示装置（プロジェクタ）において、高圧水銀ランプを定格電力（例えば２２０Ｗ）で点灯させる標準モードと、高圧水銀ランプへの入力電力を定格電力に対して小さくし、標準モードに比して明るさを抑えた省エネモードとの二つのモード（調光機能）を備えたものがある。
【００１８】
そして、従来の高圧水銀ランプでは、このような調光動作をさせたとき、つまり定格電力よりも低い電力で点灯させたとき、定格電力で点灯させたときに比して透光性容器の内壁のうち、特に電極の周辺に位置する部分が著しく黒化し、よって省エネモード（低電力）で使用した場合、寿命が短くなるという問題があった。
【００１９】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、始動性およびランプ特性を低下させることなく、長期の点灯時間に亘って透光性容器の内壁が黒化するのを防止することができ、長寿命化を実現することができる高圧水銀ランプ、この高圧水銀ランプを用いたランプユニット、およびこのランプユニットを用いた画像表示装置を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明の高圧水銀ランプは、内部に、一対の電極が配置され、かつ水銀、ハロゲンおよび希ガスがそれぞれ封入された石英ガラス製の透光性容器を備え、前記透光性容器内には前記ハロゲンの封入量が１．０×１０−６μｍｏｌ／ｍｍ３〜１．０×１０−２μｍｏｌ／ｍｍ３であり、かつ前記ハロゲンの封入量に対して２．５ｍｏｌ％〜２５ｍｏｌ％の酸素が封入されている構成を有する。
【００２１】
つまり、ハロゲンの封入量を規定するとともに、前記ハロゲンの原子数に対する酸素の原子数の割合を規定している。
【００２２】
この構成によれば、ハロゲンの封入量と酸素の封入量との組み合わせが最適化され、透光性容器内に存在する酸素に起因して始動不良が生じたり、ランプ特性が低下したりするのを抑制することができるとともに、ハロゲンサイクルを極めて良好に作用させることができるので、長期の点灯時間に亘って透光性容器の内壁のうち、特に電極の近傍部分が黒化するのを防止することができ、長寿命化を実現することができる。
【００２３】
ハロゲンとしては、塩素、臭素、およびヨウ素を用いることができるが、特に電極への浸食作用が小さい臭素を用いることが好ましい。
【００２４】
また、本発明は、特に定格電力に対して低い電力、例えば定格電力に対して８５％以下の低電力で使用することができる調光機能対応型の高圧水銀ランプに極めて適している。
【００２５】
これは、定格電力で点灯している場合、透光性容器の内壁の温度が十分高く、タングステンとハロゲンとの化合物が蒸発しやすい状態にあるため、ハロゲンサイクルを十分に機能させることができるが、低電力、特に定格電力の８５％以下の電力で点灯させた場合、透光性容器の内壁の温度が低くなるので、前記化合物が蒸発しにくくなってその内壁に付着したままになるためである。
【００２６】
特に、透光性容器の寸法が大きくなり、定格電力で点灯した場合の透光性容器の内壁の温度と、低電力で点灯した場合の透光性容器の内壁の温度との温度差が大きくなる定格電力２００Ｗ以上の高圧水銀ランプに一層適している。
【００２７】
しかも、前記温度差は透光性容器の内壁のうち、特に電極の近傍部分で顕著に現れる。これは、高圧水銀ランプをその長手方向が鉛直方向を略垂直になるように点灯させた場合、通常、電極の根元部分が最冷点となるためである。そのため、透光性容器が略球状または略回転楕円体形状であり、かつ一対の電極が互いに略対向するようにその透光性容器内に配置された定格電力２００Ｗ以上の高圧水銀ランプであって、電極間の距離をＬ（ｍｍ）、透光性容器における電極の長手方向の最大内径をｒ（ｍｍ）とした場合、Ｌ≦２．０ｍｍ、ｒ／Ｌ＞５なる関係式を満たす高圧水銀ランプにおいては、電極の根元部分の温度がかなり低くなり、その部分での黒化が一層発生しやすくなるが、本発明を適用すればその黒化を十分に防止することができる。
【００２８】
また、前記電極に含まれるカリウムの含有量は、ハロゲンサイクルの阻害要因を除去し、ハロゲンサイクルを一層作用させるために、１０ｐｐｍ以下にすることが好ましい。
【００２９】
また、本発明のランプユニットは、凹面反射鏡内に、請求項１〜請求項７のいずれかに記載の高圧水銀ランプが、前記一対の電極間の中心と前記反射鏡の焦点位置とが略一致するように、取り付けられている構成を有している。
【００３０】
この構成によれば、光源である高圧水銀ランプとして、透光性容器の内壁の黒化が極めて少ないものを用いているので、照度維持率を向上させることができ、長寿命化を実現することができる。
【００３１】
さらに、本発明の画像表示装置は、請求項８記載のランプユニットと、前記ランプユニットに組み込まれている高圧水銀ランプを点灯させるための点灯回路と、前記ランプユニットから照射される光を集光する集光手段と、前記集光手段によって集光された光を用いて画像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段によって形成された画像を、被投射部材に投射する投射手段とを備えている。
【００３２】
この構成によれば、照度維持率が高いランプユニットを用いているので、長寿命化を実現することができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００３４】
図１に示すように、本発明の実施の形態であるプロジェクタ用のランプユニット１は、調光機能対応型であって、かつ交流点灯形の定格電力２２０Ｗ（低電力時１８０Ｗ）の高圧水銀ランプ２が凹面反射鏡３内に後述する電極７間の中心と凹面反射鏡３の焦点位置とが略一致するように、かつ高圧水銀ランプ２の長手方向の中心軸Ｘと凹面反射鏡３の光軸（図１中の中心軸Ｘと同じ）とが略平行になるように配置されている。
【００３５】
高圧水銀ランプ２は、図２に示すように、外形形状が略球状または略回転楕円体形状であり、最大外径Ｒが１２ｍｍ、電極７の長手方向における最大内径ｒが１０．７ｍｍの発光部４と、この発光部４の両端部に形成された直径６ｍｍの円柱状の封止部５とを有する石英ガラス製の透光性容器６を備えている。
【００３６】
なお、透光性容器６に用いている石英ガラスのＯＨ基の含有量は５ｐｐｍ以下である。
【００３７】
点灯中、透光性容器６（発光部４）の内壁にかかる管壁負荷は８０Ｗ／ｃｍ２以上、例えば１４０Ｗ／ｃｍ２である。透光性容器６の構成材料が石英ガラスである場合、管壁負荷の実使用の範囲として２００Ｗ／ｃｍ２以下が好ましい。
【００３８】
なお、透光性容器６（発光部４）の内容積は例えば０．２ｃｃである。
【００３９】
発光部４内には、一対の電極７が互いに略対向するように配置されているとともに、水銀（発光物質）、例えばアルゴンガスやキセノンガス等の希ガス、および例えば臭素等のハロゲンがそれぞれ封入され、かつ放電空間８が形成されている。
【００４０】
水銀の封入量は０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上、実使用の範囲としては０．３５ｍｇ／ｍｍ３以下が好ましい。希ガスの封入量は５ｋＰａ〜４０ｋＰａ程度である。ハロゲンの封入量は１０−６μｍｏｌ／ｍｍ３〜１０−２μｍｏｌ／ｍｍ３である。
【００４１】
電極７は、タングステンを主成分とし、不純物としてカリウム（Ｋ）の含有量が１０ｐｐｍ以下、例えば５ｐｐｍである直径０．３ｍｍ〜０．４５ｍｍの電極棒９と、この電極棒９の一端部に巻き付けられ、かつ電極棒９と同一成分である２層巻のコイル１０とを有している。また、電極７の先端部は、電極棒９の一部とともにコイル１０の一部が溶融して略半球形状の塊状になっている。電極７間の距離Ｌは０．２ｍｍ〜５．０ｍｍ、例えば１．５ｍｍである。よって、本発明の実施の形態であるプロジェクタ用のランプユニット１に用いられている高圧水銀ランプ２は、Ｌ≦２．０ｍｍ、ｒ／Ｌ＞５なる関係式を満たす。
【００４２】
電極棒９の他端部は、封止部５に封止されたモリブデン製の金属箔１１を介してモリブデン製の外部リード線１２，１３に電気的に接続されている。
【００４３】
外部リード線１２，１３は各々、透光性容器６の外部に導出しており、図１に示すように、さらに一方の外部リード線１２は凹面反射鏡３に形成された後述の貫通孔２１を通って凹面反射鏡３の外部に導出している電力供給線１４に電気的に接続されている。他方の外部リード線１３（図１では図示せず）は高圧水銀ランプ２の端部に接着剤（図示せず）等によって固着されている金属製の口金１５に電気的に接続されている。
【００４４】
凹面反射鏡３は、図１に示すように、前方に開口部１６と後方にネック部１７とをそれぞれ有し、かつ内面に例えば回転放物面または回転楕円面等からなる反射面１８が形成されている本体部１９を備えている。
【００４５】
高圧水銀ランプ２と凹面反射鏡３とは、高圧水銀ランプ２に固着されている口金１５がネック部１７内に取り付けられ、接着剤２０等によって固着されて一体化されている。
【００４６】
本体部１９には、電力供給線１４を凹面反射鏡３の外部に導出させるための貫通孔２１が設けられている。
【００４７】
開口部１６には、通常、図示していないが、前面ガラスが取り付けられる。
【００４８】
次に、高圧水銀ランプ２を点灯させるための点灯装置について説明する。
【００４９】
点灯装置は、図３に示すように、交流電源（ＡＣ１００Ｖ）（図示せず）に接続される直流電源（ＤＣ電源）２２と、この直流電源２２に接続され、かつ高圧水銀ランプ２に接続されたバラスト２３とを備えている。
【００５０】
バラスト２３は、高圧水銀ランプ２が点灯に必要とする電力を供給するためのＤＣ／ＤＣコンバータ２４と、このＤＣ／ＤＣコンバータ２４の出力を所定の周波数の交流電流に変換するＤＣ／ＡＣインバータ２５と、始動時に高圧水銀ランプ２に高圧パルスを重畳するための高圧発生器２６と、高圧水銀ランプ２のランプ電流を検知するための電流検出器２７と、高圧水銀ランプ２のランプ電圧を検知するための電圧検出器２８と、電流検出器２７および電圧検出器２８の検出信号を受けて、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４およびＤＣ／ＡＣインバータ２５を制御するための制御部２９とを備えている。
【００５１】
高圧水銀ランプ２の電極７間において絶縁破壊が生じ、電極７間にアーク放電電流が流れ出すと、電流検出器２７は制御部２９に検知信号を送り、制御部２９内の点灯判別回路が「点灯開始」を判断する。この点灯開始後、制御部２９は電流検出器２７と、電圧検出器２８とのそれぞれの検出信号に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ２４に信号を送り、高圧水銀ランプ２の点灯電力を制御する。この制御は定電力制御であり、電流検出器２７によって検出された電流値と、電圧検出器２８によって検出された電圧値との積を、制御部２９の内部メモリに格納されている電力基準値と比較し、定電力となるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２４の出力電流を制御することによって行う。制御部２９には、バラストの外部に設けられた調光動作指示のためのスイッチ（図示せず）が接続されており、調光動作が指示された場合には前記電力基準値を切り替えることによって調光動作を実現する。
【００５２】
次に、このようなランプユニット１を用いた画像表示装置の一例として、３板式液晶プロジェクタについて説明する。
【００５３】
画像表示装置は、図４に示すように、光源としてのランプユニット１と、ミラー３０と、ランプユニット１からの白色光を青、緑、赤の三原色に分離するためのダイクロイックミラー３１，３２と、分離された光をそれぞれ反射するミラー３３，３４，３５と、分離された三原色について、それぞれ単色光画像を形成するための液晶ライトバルブ３６，３７，３８と、フィールドレンズ３９，４０，４１と、リレーレンズ４２，４３と、液晶ライトバルブ３６，３７，３８をそれぞれ透過した光を合成するダイクロイックプリズム４４と、投射レンズ４５とを備えている。
【００５４】
そして、画像表示装置からの画像はスクリーン４６上に投影される。
【００５５】
なお、上記画像表示装置は、ランプユニット１を除いては公知の構成なので、ＵＶフィルタ等の光学素子については省略している。
【００５６】
次に、臭素（Ｂｒ）の封入量（１．０×１０−６μｍｏｌ／ｍｍ３〜１．０×１０−２μｍｏｌ／ｍｍ３）に対する酸素（Ｏ）の封入量を２．５ｍｏｌ％〜２５ｍｏｌ％に規定した理由について説明する。
【００５７】
本発明の実施の形態にかかるランプユニット１に用いられている高圧水銀ランプ２において、臭素の封入量をそれぞれ１．０×１０−８μｍｏｌ／ｍｍ３、１．０×１０−６μｍｏｌ／ｍｍ３、１．１×１０−４μｍｏｌ／ｍｍ３、１．０×１０−２μｍｏｌ／ｍｍ３、１．０×１０−１μｍｏｌ／ｍｍ３と変化させ、かつ各々の臭素の封入量に対する酸素の封入量を２．０ｍｏｌ％〜３０ｍｏｌ％の間で種々変化させたものをそれぞれ５本ずつ作製した。
【００５８】
そして、作製した各々の高圧水銀ランプ２を定格電力（２２０Ｗ）で点灯させた場合と、低電力（１８０Ｗ）で点灯させた場合において、５時間点灯経過後の照度を１００％とした場合の３０００時間点灯経過後、および５０００時間点灯経過後の照度維持率（％）をそれぞれ測定したところ、表１に示すとおりの結果が得られた。
【００５９】
なお、ここで言う「照度維持率」は、前記画像表示装置を用いて４０インチのスクリーンに投影した場合の平均照度維持率（％）である。
【００６０】
また、始動パルス電圧を半値幅１００ｎｓｅｃでピーク値１０ｋＶとし、周波数２００Ｈｚの矩形波電圧で点灯させた。
【００６１】
また、照度維持率の評価基準としては、定格電力による点灯、および低電力による点灯の両方において、実用的観点から５０００時間点灯経過後で５０％以上であれば「良好」とした。
【００６２】
さらに、前記始動パルス電圧で始動するか否かの始動性の確認も行い、その結果を表１に併せて示した。
【００６３】
【表１】
表１の結果から、臭素の封入量が１．０×１０−６μｍｏｌ／ｍｍ３〜１．０×１０−２μｍｏｌ／ｍｍ３であり、その臭素の封入量に対して酸素の封入量が２．５ｍｏｌ％〜２５ｍｏｌ％である場合には、照度維持率が前記評価基準を満足するとともに、始動性も良好であった。
【００６５】
これは、臭素の封入量と酸素の封入量との組み合わせが最適化され、酸素の封入量を最小限に抑えつつも、ハロゲンサイクルを極めて良好に作用させることができたので、良好な始動性を得ることができるとともに、透光性容器の内壁が黒化するのを防止することができ、その結果、照度維持率を向上させることができたためと考えられる。
【００６６】
しかし、臭素の封入量が１．０×１０−６μｍｏｌ／ｍｍ３〜１．０×１０−２μｍｏｌ／ｍｍ３の範囲であっても、その臭素の封入量に対して酸素の封入量が２．５ｍｏｌ％未満、例えば２．０ｍｏｌ％の場合、始動性は良好であり、かつ定格電力時での照度維持率は前記評価基準を満足するものの、低電力時での照度維持率は前記評価基準を満足しなかった。
【００６７】
これは、低電力時における透光性容器６の内壁の温度が定格電力時における透光性容器６の内壁の温度に比して低くなるので、電極７から蒸発したタングステンが透光性容器６の内壁、特に電極７の近傍部分に付着し、黒化したためであると考えられる。
【００６８】
また、臭素の封入量が１．０×１０−６μｍｏｌ／ｍｍ３〜１．０×１０−２μｍｏｌ／ｍｍ３の範囲であっても、その臭素の封入量に対して酸素の封入量が２５ｍｏｌ％を越える、例えば３０ｍｏｌ％の場合、始動性は良好であるものの、定格電力時および低電力時での照度維持率はいずれも前記評価基準を満足しなかった。
【００６９】
これは、目視ではほとんど黒化の発生が見られないものの、電極７がその酸素による酸化によって侵食、変形し、電極７間の距離等が当初の設計値よりも変わり、輝度が低下したためであると考えられる。
【００７０】
一方、臭素の封入量がそれぞれ１．０×１０−６μｍｏｌ／ｍｍ３よりも少ないと、その臭素の封入量に対する酸素の封入量がたとえ２．５ｍｏｌ％〜２５ｍｏｌ％の範囲であっても、始動性は良好なものの、定格電力時および低電力時での照度維持率はいずれも前記評価基準を満足しなかった。
【００７１】
これは、ハロゲンサイクルが十分に作用していないためであると考えられる。
【００７２】
また、臭素の封入量がそれぞれ１．０×１０−２μｍｏｌ／ｍｍ３よりも多いと、その臭素の封入量に対する酸素の封入量がたとえ２．５ｍｏｌ％〜２５ｍｏｌ％の範囲であっても、始動性は良好なものの、定格電力時および低電力時での照度維持率はいずれも前記評価基準を満足しなかった。
【００７３】
これは、封入された臭素量が多すぎ、電極７がその臭素によって浸食され、電極７間の距離が当初の設計よりも変わり、輝度が低下したためであると考えられる。
【００７４】
以上の理由により、臭素の封入量を１．０×１０−６μｍｏｌ／ｍｍ３〜１．０×１０−２μｍｏｌ／ｍｍ３、その臭素の封入量に対して酸素の封入量を２．５ｍｏｌ％〜２５ｍｏｌ％と規定した。
【００７５】
以上のとおり本発明の実施の形態であるランプユニット１に用いた高圧水銀ランプ２にかかる構成によれば、臭素の封入量と酸素の封入量との組み合わせが最適化され、透光性容器６内に存在する酸素に起因して始動不良が生じたり、ランプ特性（輝度）が低下したりするのを抑制することができるとともに、ハロゲンサイクルを極めて良好に作用させることができるので、長期の点灯時間に亘って透光性容器の内壁のうち、特に電極の近傍部分が黒化するのを防止することができ、長寿命化を実現することができる。
【００７６】
また、ランプユニット１として、このような黒化の発生が極めて少ない高圧水銀ランプ２を用いているので、照度維持率を向上させることができ、長寿命化を実現することができる。
【００７７】
さらに、画像表示装置にこのような照度維持率が高いランプユニットを用いることにより、長寿命な画像表示装置を実現することができる。
【００７８】
なお、上記実施の形態では、定格電力２２０Ｗ（低電力時１８０Ｗ）の高圧水銀ランプ２を例示して説明したが、本発明は例えば定格電力２００Ｗ、１５０Ｗ、１２０Ｗ等の高圧水銀ランプに適用することもできる。
【００７９】
また、上記実施の形態では、始動パルス電圧を半値幅１００ｎｓｅｃでピーク値１０ｋＶとし、周波数２００Ｈｚの矩形波電圧で点灯させた場合について説明したが、始動パルス電圧を半値幅１ｎｓｅｃ〜１００μｓｅｃ、ピーク値２ｋＶ〜２０ｋＶ、周波数５０Ｈｚ〜１０ｋＨｚの矩形波電圧であっても上記同様の作用効果を得ることができる。また、波形は矩形波に限らず、正弦波や三角波、あるいはその他の歪波等でもよく、波形には依存せず上記作用効果を得ることができる。
【００８０】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明は始動性およびランプ特性を低下させることなく、長期の点灯時間に亘って透光性容器の内壁が黒化するのを防止することができ、長寿命化を実現することができる高圧水銀ランプを提供することができるものである。
【００８１】
また、本発明は、照度維持率を向上させることができ、長寿命化を実現することができるランプユニットを提供することができるものである。
さらに、本発明は、長寿命化を実現することができる画像表示装置を提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態であるプロジェクタ用のランプユニットの一部切欠正面図
【図２】同じくプロジェクタ用のランプユニットに用いられている高圧水銀ランプの正面断面図
【図３】点灯装置の構成を示すブロック図
【図４】本発明の実施の形態であるプロジェクタ用のランプユニットを用いた画像表示装置の模式図
【符号の説明】
１ ランプユニット
２ 高圧水銀ランプ
３ 凹面反射鏡
４ 発光部
５ 封止部
６ 透光性容器
７ 電極
８ 放電空間
９ 電極棒
１０ コイル
１１ 金属箔
１２，１３ 外部リード線
１４ 電力供給線
１５ 口金
１６ 開口部
１７ ネック部
１８ 反射面
１９ 本体部
２０ 接着剤
２１ 貫通孔
２２ 直流電源
２３ バラスト
２４ ＤＣ／ＤＣコンバータ
２５ ＤＣ／ＡＣインバータ
２６ 高圧発生器
２７ 電流検出器
２８ 電圧検出器
２９ 制御部
３０，３３，３４，３５ ミラー
３１，３２ ダイクロイックミラー
３６，３７，３８ 液晶ライドバルブ
３９，４０，４１ フィールドレンズ
４２，４３ リレーレンズ
４４ ダイクロイックプリズム
４５ 投射レンズ
４６ スクリーン
Claims (9)
- 内部に、一対の電極が配置され、かつ水銀、ハロゲンおよび希ガスがそれぞれ封入された石英ガラス製の透光性容器を備え、前記透光性容器内には前記ハロゲンの封入量が１．０×１０−６μｍｏｌ／ｍｍ３〜１．０×１０−２μｍｏｌ／ｍｍ３であり、かつ前記ハロゲンの封入量に対して２．５ｍｏｌ％〜２５ｍｏｌ％の酸素が封入されていることを特徴とする高圧水銀ランプ。
- 前記ハロゲンは臭素であることを特徴とする請求項１記載の高圧水銀ランプ。
- 定格電力に対して低い電力で使用することができる調光機能対応型であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の高圧水銀ランプ。
- 前記低い電力として、前記定格電力に対して８５％以下であることを特徴とする請求項３記載の高圧水銀ランプ。
- 前記定格電力は２００Ｗ以上であることを特徴とする請求項３または請求項４記載の高圧水銀ランプ。
- 前記透光性容器が略球状または略回転楕円体形状であり、かつ前記一対の電極が互いに略対向するようにこの透光性容器内に配置されており、前記電極間の距離をＬ（ｍｍ）、前記透光性容器において前記電極の長手方向の最大内径をｒ（ｍｍ）とした場合、Ｌ≦２．０ｍｍ、ｒ／Ｌ＞５なる関係式を満たすことを特徴とする請求項５記載の高圧水銀ランプ。
- 前記電極に含まれるカリウムの含有量が１０ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の高圧水銀ランプ。
- 凹面反射鏡内に、請求項１〜請求項７のいずれかに記載の高圧水銀ランプが、前記一対の電極間の中心と前記反射鏡の焦点位置とが略一致するように、取り付けられていることを特徴とするランプユニット。
- 請求項８記載のランプユニットと、前記ランプユニットに組み込まれている高圧水銀ランプを点灯させるための点灯回路と、前記ランプユニットから照射される光を集光する集光手段と、前記集光手段によって集光された光を用いて画像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段によって形成された画像を、被投射部材に投射する投射手段とを備えていることを特徴とする画像表示装置。
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|---|---|---|---|---|
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| JP2013502040A (ja) * | 2009-08-10 | 2013-01-17 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 長寿命、高効率、および高ルーメン維持の街路照明ランプ |
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006286289A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Ushio Inc | 放電ランプ |
| JP4661311B2 (ja) * | 2005-03-31 | 2011-03-30 | ウシオ電機株式会社 | 放電ランプの製造方法及び放電ランプ |
| JP2013502040A (ja) * | 2009-08-10 | 2013-01-17 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 長寿命、高効率、および高ルーメン維持の街路照明ランプ |
| KR101779223B1 (ko) * | 2009-09-28 | 2017-09-18 | 제너럴 일렉트릭 캄파니 | 고 루멘 유지율을 위해 선택된 산소 함량을 갖는 세라믹 금속 할로겐화물 램프 |
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