JP2005005027A - 口金付きショートアーク型放電ランプおよび光源ユニット - Google Patents
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Abstract
【課題】封止部に対する高い信頼性を有し、長い使用寿命を有すると共に、光源ユニットの製作工程の煩雑さが緩和されて高い生産性が得られる口金付きショートアーク型放電ランプ、並びに高い生産性が得られる光源ユニットの提供。
【解決手段】ショートアーク型放電ランプは、発光管部と当該発光管部の両端に連続する封止部とを有する石英ガラス製のバルブを具備し、当該封止部内において気密に埋設された金属箔により気密シール構造が形成され、一端が金属箔に接続された外部リード棒が封止部の外端面より外方に突出して伸びるよう設けられ、少なくとも一方の封止部に、口金が外部リード棒に接続された状態で取り付けられたものであって、口金には、封止部に当接されてバルブの管軸が当該口金に対して変位することを規制する位置規制部材が設けられている。光源ユニットは、上記放電ランプを備えてなる。
【選択図】 図１
【解決手段】ショートアーク型放電ランプは、発光管部と当該発光管部の両端に連続する封止部とを有する石英ガラス製のバルブを具備し、当該封止部内において気密に埋設された金属箔により気密シール構造が形成され、一端が金属箔に接続された外部リード棒が封止部の外端面より外方に突出して伸びるよう設けられ、少なくとも一方の封止部に、口金が外部リード棒に接続された状態で取り付けられたものであって、口金には、封止部に当接されてバルブの管軸が当該口金に対して変位することを規制する位置規制部材が設けられている。光源ユニットは、上記放電ランプを備えてなる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、口金付きショートアーク型放電ランプおよび光源ユニットに関し、例えば液晶ディスプレイ装置や投写型プロジェクター装置などの光源として好適に用いられる口金付きショートアーク型放電ランプおよびこの口金付きショートアーク型放電ランプを備えてなる光源ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、例えば液晶ディスプレイ装置や投写型プロジェクター装置などにおいては、例えばショートアーク型放電ランプよりなる光源が利用されている。
図８は、従来におけるショートアーク型放電ランプを用いた光源ユニットの一例における構成の概略を示す断面図である。
この光源ユニット７０は、ショートアーク型放電ランプ（以下、単に「放電ランプ」という。）８０がリフレクタ７１に組み込まれて構成されており、放電ランプ８０は、口金９０が取り付けられた一方の封止部８３Ｂが、リフレクタ７１の頸部７２に例えば接着剤７４Ａにより固定されたベース７３に挿通された状態で配置されて、ベース７３の外端部分において接着剤７４Ｂにより固定されている。同図において、７５は、リフレクタ７１の前方に開口する光投射口７１Ａを塞ぐよう設けられた防爆用の前面ガラスである。
【０００３】
放電ランプ８０は、石英ガラスからなり、略楕円球形状の放電空間を形成する発光管部８２と、この発光管部８２の両端に連続して外方に伸びるロッド状の封止部８３Ａ、８３Ｂとを有するバルブ８１を備えている。
バルブ８１における発光管部８２内には、陰極８４および陽極８５が対向配置され、各々、電極を先端に有する電極棒８６Ａ、８６Ｂが、封止部８３Ａ、８３Ｂに気密に埋設された、例えばモリブデンからなる金属箔８７Ａ、８７Ｂを介して、外部リード棒８８Ａ、８８Ｂに接続されており、これにより、気密シール構造が形成されている。
そして、放電ランプ８０における一方の封止部８３Ｂの端部には、筒状の口金９０がその内部に当該封止部８３Ｂを受容した状態で装着されており、この口金９０は、例えば、適正な量の無機系耐熱性接着剤９１が封止部８３Ｂと口金９０とにより形成される空隙９２に注入されることによりバルブ８１の口金９０に対する姿勢および管軸方向における口金９０の装着位置が調整された状態で、固定されている。
【０００４】
一般に、例えばプロジェクタ等の光源として用いられる放電ランプにおいては、ランプ点灯時における、発光管部の内部におけるガスの圧力を増大させる理由から、例えば０．１５ｍｇ／ｍｍ３ 以上もの多量の水銀が封入されている。
そして、このような放電ランプにおいては、点灯時の発光管部の内部における圧力が１０ＭＰａ以上という高いものになるため、封止部においては特に高い耐圧強度が必要とされる。
【０００５】
しかしながら、上記のような放電ランプ８０においては、次のような問題がある。
口金９０をバルブ８１の封止部８３Ｂに固定するに際して好適に用いられる無機系耐熱性接着剤９１には、例えばナトリウムなどのアルカリ金属成分が多量に含まれており、ランプ点灯時にバルブ８１の温度が高温になることに伴ってアルカリ金属がイオン化して、封止部８３Ｂを構成する石英ガラスの肉厚中に浸入する。その結果、石英ガラスと金属箔８７Ｂとの間の酸素を介した結合が切断されて石英ガラスおよび金属箔８７Ｂの両者の密着強度が低下し、これにより、封止部８７Ｂの耐圧強度が低下してリーク（気密漏洩）やバルブ８１の破裂などが生じることがある、という問題がある。
特に、バルブ８１が高温に曝される場合には、アルカリ金属のイオンを核として石英ガラスが結晶化し、封止部８３Ｂを脆弱化させやすい。
【０００６】
また、口金が設けられていない放電ランプを用いた場合においても、当該放電ランプとリフレクタとを固定するに際して接着剤が使用されるので（例えば特許文献１等参照。）、結局、封止部の耐圧強度を低下させてランプの破損や不点灯、あるいは、バルブの失透を生じさせることがある。
【０００７】
更に、上記構成の光源ユニット７０においては、次のような問題がある。
一般に、光源ユニットにおいては、放電ランプ８０の管軸とリフレクタ７１の光軸とが一致していること、および、放電ランプ８０のアーク中心位置とリフレクタ７１の焦点位置 （例えば楕円反射面を有するリフレクタにおいては第１焦点）とが一致していることが必要とされる。
そして、放電ランプ８０をリフレクタ７１に固定する工程においては、通常、作業者が手作業により１個ずつ位置合わせを行って固定している。この理由は、同じ仕様のランプであっても、各々、バルブ８１における封止部８３Ａ、８３Ｂの長さが異なり、また、アーク中心位置に対する口金９０の装着位置も異なる場合も少なくなく、放電ランプ８０とリフレクタ７１との位置決めを行うに際して、例えば封止部や口金などを基準にして位置調整を行ったのであれば、放電ランプ８０のアーク中心位置とリフレクタの焦点位置とを一致させることが困難であるためである。例えば、個々のランプについて、アーク中心位置と口金装着位置との離間距離のバラツキの程度が最大で５ｍｍ程度異なる場合がある。
従って、上記のような光源ユニット７０は、その製作工程が煩雑であり、高い生産性を得ることが困難であるのが実状である。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−３５８８０３号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであって、封止部の耐圧強度の低下が確実に抑制され、従って、封止部に対する高い信頼性を有し、長い使用寿命を有する口金付きショートアーク型放電ランプを提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、光源ユニットの光源として用いられる口金付きショートアーク型放電ランプであって、当該ランプをリフレクタとの関係において適正な位置に高い精度で容易に配置することでき、従って、光源ユニットの製作工程の煩雑さが緩和されて高い生産性を得ることができる口金付きショートアーク型放電ランプを提供することにある。
【００１０】
本発明の更に他の目的は、リフレクタに組み込まれたランプにおける封止部の耐圧強度の低下が確実に抑制され、従って、ランプを長い使用寿命を有するものとすることができ、しかも、製作工程の煩雑さが緩和されて高い生産性が得られる光源ユニットを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の口金付きショートアーク型放電ランプは、石英ガラスからなり、発光管部と当該発光管部の両端に連続する封止部とを有するバルブを具備してなり、当該封止部内において気密に埋設された金属箔により気密シール構造が形成され、一端が金属箔に接続された外部リード棒が封止部の外端面より外方に突出して伸びるよう設けられており、少なくとも一方の封止部に、口金が外部リード棒に接続された状態で取り付けられたものであって、
口金には、封止部に当接されてバルブの管軸が当該口金に対して変位することを規制する位置規制部材が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の口金付きショートアーク型放電ランプにおいては、口金は、内部に封止部の一部が受容される有底筒状のものであって、
位置規制部材は、口金の半径方向内方に伸びる突子からなり、複数の突子が口金の周方向に互いに離間した位置に設けられた構成とすることができる。
【００１３】
このような口金付きショートアーク型放電ランプにおいては、口金の内部には、封止部の外端面と当該口金の内端面との間に弾性部材が介在されていることが好ましい。
なお、口金に対する封止部の挿入深さが調整されて、管軸方向における口金の装着位置とアーク中心位置との離間距離が一定の大きさとなる状態に調整されていることが好ましい。ここに、「アーク中心位置」は、発光管部内に対向配置される両電極間に形成されるアークの輝点の位置をいう。
【００１４】
また、本発明の口金付きショートアーク型放電ランプにおいては、口金は柱状のものであって、一方の端部に位置規制部材が装着されてなるものであり、
位置規制部材は、前記口金の周面に適合する断面形状を有する板状のものであって、その一方の端面が封止部の外端面に当接された状態で、口金に固定された構成とすることができる。
【００１５】
なお、このような口金付きショートアーク型放電ランプにおいては、口金は、管軸方向における口金の装着位置とアーク中心位置との離間距離が一定の大きさとなる状態で、装着されていることが好ましい。
【００１６】
本発明の光源ユニットは、上記に記載の口金付きショートアーク型放電ランプがリフレクタに組み込まれてなり、当該口金付きショートアーク型放電ランプがアルカリ金属成分を含有する接着剤によりリフレクタに固定されてなる光源ユニットであって、
当該口金付きショートアーク型放電ランプの封止部が前記接着剤と非接触となる状態とされていることを特徴とする。
【００１７】
【作用】
上記構成の口金付きショートアーク型放電ランプによれば、口金が、従来より好適に利用されているアルカリ金属成分を含有する接着剤（例えば無機系耐熱性接着剤）を用いることなしに、位置規制部材によってバルブの管軸が変位することが規制された状態において、封止部における所定の位置に固定されているので、口金が前記接着剤により固定されたものであれば、当該接着剤に含まれるアルカリ金属のイオンに起因して封止部における石英ガラスと金属箔との密着強度を低下させる、という問題が、実質的に生ずることがなく、その結果、封止部における耐圧強度の低下によるリークやバルブの破損等の問題が生ずるおそれを低減することができ、従って、封止部に対する高い信頼性が得られ、長い使用寿命が得られる。
【００１８】
また、口金が、管軸方向におけるアーク中心位置との離間距離が一定の大きさとなる状態で、装着されていることにより、個々のランプにおける電極配置位置と口金装着位置との離間距離についての個体差が実質的になくなるので、光源ユニットを製造する過程において、口金付きショートアーク型放電ランプとリフレクタとの位置決めを行うに際しては、口金付きショートアーク型放電ランプを口金の装着位置を基準としてリフレクタに組み込めばよいので、当該口金付きショートアーク型放電ランプを適正な位置に極めて容易に配置することができ、光源ユニットの製造工程における煩雑さを緩和することができ、従って、高い生産性が得られる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の口金付きショートアーク型放電ランプの一例における構成を示す説明図であって、（ａ）がバルブの管軸に沿った断面を示す縦断断面図、 （ｂ）は、（ａ）におけるＸ−Ｘ断面の横断断面図であり、図２は、図１に示す口金付きショートアーク型放電ランプにおける口金装着部分の分解斜視図である。
この口金付きショートアーク型放電ランプ１０は、例えば超高圧水銀ランプであって、例えば石英ガラスからなり、略楕円球形状の放電空間を形成する発光管部１２と、この発光管部１２の両端に連続して外方に伸びるロッド状の封止部１３Ａ、１３Ｂとを有するバルブ１１を備えている。
【００２１】
発光管部１２内には、陰極１４および陽極１５が互いに対向配置されており、各々、陰極１４または陽極１５を先端に有する電極棒（内部リード棒）１６Ａ、１６Ｂが、封止部１３Ａ、１３Ｂに気密に埋設された例えばモリブデンよりなる金属箔１７Ａ、１７Ｂを介して、封止部１３Ａ、１３Ｂの外端面より外方に突出して伸びるよう設けられた、例えばタングステンよりなる外部リード棒１８Ａ、１８Ｂに接続されており、これにより、気密シール構造が形成されている。ここに、外部リード棒１８Ａ、１８Ｂの、封止部１３Ａ、１３Ｂの外端面からの突出長さは、適宜に設定することができる。
また、発光管部１２内には、例えば０．１５ｍｇ／ｍｍ３ 以上の水銀が封入されている。
【００２２】
バルブ１１における陽極側の封止部１３Ｂの端部には、口金２０が取り付けられている。
口金２０は、封止部１３Ｂの外径寸法の大きさより例えば一回り大きい内径寸法を有する有底筒状の封止部受容部２１と、この封止部受容部２１の底部に連設された接点部２２とを有してなり、接点部２２には、封止部受容部２１の底面に開口する、管軸方向外方に伸びる外部リード棒挿通用孔２３が形成されている。封止部受容部２１の開口部の近傍には、互いに周方向に等間隔毎に離間して並んだ位置において、後述する位置規制部材３０が設けられる、例えば３つの貫通孔２４が穿設されている。
【００２３】
封止部受容部２１における底面には、例えばバネ材よりなる弾性部材２５が配設されており、これにより、後述するように、外部リード棒１８Ｂと口金２０とが仮固定されたときに、封止部１３Ｂが弾性部材２５によって管軸方向内方に向かって押圧されて口金２０に対するバルブ１１の管軸（ランプの軸）Ａの変位の程度が小さくされた状態において、位置規制部材３０によって径方向に対する位置調整（姿勢調整）を行うことができる。
【００２４】
口金２０には、封止部１３Ｂに当接されてバルブ１１の管軸Ａが当該口金２０に対して変位することを規制する位置規制部材（振れ止め部材）３０が設けられている。
具体的には、位置規制部材３０は、口金２０の封止部受容部２１に穿設された貫通孔２４の内径の大きさと同等の、または貫通孔２４の内径の大きさより若干小さい外径を有する棒状の突子３０からなり、口金２０の内周面より半径方向内方に突出して伸び、封止部１３Ｂの外周面に当接するよう設けられて、封止部１３Ｂを支持している。
各々の突子３０の管軸方向における配置位置は、封止部１３Ｂの長さによっても異なるが、例えば発光管部１２の外端縁位置より１０〜３０ｍｍ外方側の位置であることが好ましい。これにより、バルブ１１の管軸Ａが口金２０の中心軸に対して変位することを確実に防止することができる。
【００２５】
各々の突子３０は、その突出長さｄがいずれも同じ大きさとなる状態とされており、これにより、口金２０が、バルブ１１の管軸Ａが口金２０の中心軸と一致する適正な姿勢に調整された状態で、装着される。
【００２６】
以下に、口金２０の装着方法を図２を参照して説明する。
先ず、陽極側の外部リード棒１８Ｂを口金２０の接点部２２における外部リード棒挿通孔２３に挿通させて封止部１３Ｂを口金２０の封止部受容部２１内に挿入して、弾性部材２５を圧縮させた状態において、バルブ１１と口金２０とを互いに相対的に離間させていき、管軸方向における口金２０の装着位置を、アーク中心位置の配置位置との関係において調整する。
具体的には、例えば、口金２０における内方側の端縁（開口縁）位置とアーク中心位置との離間距離Ｌが一定の大きさとなるよう位置合わせを行う。ここに、封止部１３Ｂの口金２０に対する挿入深さの調整は、例えば陽極１５の配置位置を確認しながら、画像処理による自動調整によって行うことができる。アーク中心位置と口金２０の内方側端縁位置との離間距離Ｌの大きさは、例えば３０〜４５ｍｍの範囲内において設定される。
この状態において、口金２０の接点部２２の外端部と外部リード棒１８Ｂの後端部とを、例えば溶接により接続し、これにより、口金２０と封止部１３Ｂとの仮固定が達成される。
【００２７】
この状態では、封止部１３Ｂが弾性部材２５によって口金２０の開口方向（管軸方向内方）に押圧されているため、バルブ１１の管軸Ａの、口金２０の中心軸に対する変位の程度が小さい状態とされて装着姿勢が比較的安定しているものの、外部リード棒１８Ｂと接点部２２との接合部を支点としてバルブ１１の管軸が傾くおそれがあるので、バルブ１１と口金２０との最終的な固定を行うことが必要である。
そこで、バルブ１１の管軸Ａと口金２０の中心軸とが一致するようバルブ１１の装着姿勢を調整した状態において、突子３０を口金２０の封止部受容部２１における貫通孔２４の各々に挿入し、口金２０の径方向内方に対する各々の突子３０の突出長さｄを同一の大きさとなるよう調整して封止部１３Ｂの外周面に当接させ、例えばカシメ、溶接などにより口金２０に固定する。これにより、封止部１３Ｂの外周面が突子３０によって三方向から支持されてバルブ１１の管軸が口金２０の中心軸に対して変位する（軸が振れる）ことが禁止されて、バルブ１１と口金２０との最終的な固定が達成され、以て、図１に示される口金付きショートアーク型放電ランプが得られる。なお、突子３０の、口金２０の外周面より径方向外方に突出する部分は切断される。
【００２８】
上記構成の口金付きショートアーク型放電ランプ１０によれば、口金２０が、従来より好適に利用されているアルカリ金属成分を含有する接着剤（例えば無機系耐熱性接着剤）を用いることなしに、位置規制部材３０によってバルブ１１の管軸Ａが口金２０に対して変位することが規制された状態において、封止部１３Ｂにおける所定の位置に固定されているので、口金が前記接着剤により固定されたものであれば、当該接着剤に含まれるアルカリ金属のイオンに起因して封止部１３Ｂにおける石英ガラスと金属箔１７Ｂとの密着強度を低下させる、という問題が、実質的に生ずることがなく、その結果、封止部１３Ｂにおける耐圧強度の低下によるリークやバルブ１１の破損等の問題が生ずるおそれを低減することができ、従って、封止部１３Ｂに対する高い信頼性が得られ、長い使用寿命が得られる。
【００２９】
また、口金２０が、管軸方向におけるアーク中心位置との離間距離Ｌの大きさが一定の大きさとなるよう調整された状態で、装着されていることにより、個々のランプにおけるアーク中心位置と口金装着位置との離間距離Ｌについての個体差が実質的になくなるので、光源ユニットを製造する過程において、口金付きショートアーク型放電ランプ１０とリフレクタとの位置決めを行うに際しては、口金付きショートアーク型放電ランプ１０を、口金２０の装着位置を基準としてリフレクタに組み込めばよいので、口金付きショートアーク型放電ランプ１０を適正な位置に極めて容易に配置することができ、光源ユニットの製造工程における煩雑さを緩和することができ、従って、高い生産性が得られる。
【００３０】
以上においては、本発明の口金付きショートアーク型放電ランプについての好適な一実施形態について説明したが、上記第１実施形態においては、種々の変更を加えることができる。
例えば、位置規制部材である突子は口金の肉厚を貫通させた状態で設けられた構成とされている必要はなく、口金の内方側の端縁より管軸方向内方側の位置、例えば口金の内方側の端面に固定されて封止部を支持する構成とされていてもよい。
また、突子の数は特に限定されるものではないが、実際上、３つ以上であれば、バルブを口金に対して適正な姿勢で支持することができる。
さらに、本発明の口金付きショートアーク型放電ランプは上記形態のものに限定されるものではなく、以下に示すような構成とすることができる。
【００３１】
＜第２実施形態＞
図３は、本発明の口金付きショートアーク型放電ランプの他の例における構成の概略を示す説明図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ断面における横断断面図であり、図４は、図３に示す口金付きショートアーク型放電ランプにおける口金装着部分の分解斜視図である。なお、第１実施形態に係る口金付きショートアーク型放電ランプと同一の構成部材については、便宜上、同一の符号が付してある。
この口金付きショートアーク型放電ランプ４０における口金４１は、例えばニッケルなどの金属よりなり、全体が略円柱状のものであって、バルブ１１側に位置される一方の端面４１Ａが平坦とされており、一方の端部における外周面には、各々、互いに周方向に離間した位置において、複数、例えば３つの位置規制部材装着用溝４２が管軸方向外方に伸びるよう形成されている。
【００３２】
位置規制部材（振れ止め部材）４５は、口金４１における位置規制部材装着用溝４２に適合する断面形状、例えば円弧状を有する板状のものであって、各々、口金４１の内方側の端縁から管軸方向内方側に突出して、例えば一方の端面４５Ａが封止部１３Ｂの外端面に当接するよう、口金４１における位置規制部材装着用溝４２に固定されて設けられている。
【００３３】
上記のような口金付きショートアーク型放電ランプ４０の製造工程において、口金４１を封止部１３Ｂに装着するに際しては、先ず、図５に示されているように、陽極１５側の外部リード棒１８Ｂの外端面に口金４１における平坦面を当接させた状態において、例えば溶接などにより電気的に接続して、バルブ１１と口金４１との仮固定を行う。ここに、外部リード棒１８Ｂと口金４１とを接合するに際しては、口金４１を溶融させてアーク中心位置と口金４１の装着位置とを所定の位置関係となる（両者の離間距離Ｌが一定の大きさとなる）よう調整した状態で確実に接合することができるという理由から、バット溶接などの口金４１を溶融させる溶接法により行うことが好ましい。
【００３４】
この状態において、口金４１における位置規制部材装着用溝４２の各々に、位置規制部材４５を、管軸方向内方側に突出する突出長さが同一の大きさとなるよう調整して、その一方の端面４５Ａを封止部１３Ｂの外端面に当接させて、これにより、バルブ１１の管軸Ａと口金４１の中心軸とが一致するよう口金４１に対するバルブ１１の管軸Ａに直交する方向の位置調整（バルブ１１の装着姿勢の調整）を行った状態において、位置規制部材４５を口金４１に例えば溶接などにより固定する。これにより、封止部１３Ｂの外端面が周方向における等間隔毎に離間した３つの個所において支持されてバルブ１１の管軸が口金４１に対して変位する（外部リード棒１８Ｂのたわみ等に起因してランプの軸が振れる）ことが禁止されて、バルブ１１と口金４１との最終的な固定が達成され、以て、図３に示す口金付きショートアーク型放電ランプ４０が得られる。
【００３５】
上記構成の口金付きショートアーク型放電ランプ４０によれば、第１実施形態に係るものと同様に、実用上十分な効果が得られる。
すなわち、口金４１が、従来より好適に利用されているアルカリ金属成分を含有する接着剤（例えば無機系耐熱性接着剤）を用いることなしに、位置規制部材４５によってバルブ１１の管軸Ａが変位することが規制された状態において、封止部１３Ｂにおける所定の位置に固定されているので、口金４１が前記接着剤により固定されたものであれば、当該接着剤に含まれるアルカリ金属のイオンに起因して封止部１３Ｂにおける石英ガラスと金属箔１７Ｂとの密着強度を低下させる、という問題が、実質的に生ずることがなく、その結果、封止部１３Ｂにおける耐圧強度の低下によるリークやバルブ１１の破損等の問題が生ずるおそれを低減することができ、従って、封止部１３Ｂに対する高い信頼性が得られ、長い使用寿命が得られる。
【００３６】
また、口金４１が、管軸方向におけるアーク中心位置との離間距離Ｌが一定の大きさとなるよう位置調整された状態で、装着されていることにより、個々のランプにおける電極配置位置と口金装着位置との離間距離Ｌについての個体差が実質的になくなるので、光源ユニットを製造する過程において、口金付きショートアーク型放電ランプ４０とリフレクタとの位置決めを行うに際しては、口金付きショートアーク型放電ランプ４０を口金４１の装着位置を基準としてリフレクタに組み込めばよいので、口金付きショートアーク型放電ランプ４０を適正な位置に極めて容易に配置することができ、光源ユニットの製造工程における煩雑さを緩和することができ、従って、高い生産性が得られる。
【００３７】
この第２実施形態においては、管軸方向における口金４１の装着位置を調整するに際しては、口金４１それ自体を溶融させて口金４１に対する外部リード棒１８Ｂの挿入深さを調整することにより行っているが、口金４１の一方の端面４１Ａに管軸方向外方に伸びる外部リード棒挿入用孔を形成しておき、この外部リード棒挿入用孔に対する外部リード棒１８Ｂの挿入深さを調整することにより、あるいは、外部リード棒１８Ｂが変形されること（曲げられること）により、口金４１の装着位置をアーク中心位置との関係において調整するようにしてもよい。また、位置規制部材は封止部の外周面を支持（保持）するよう設けられていてもよい。
【００３８】
以上において、第１実施形態および第２実施形態に係る口金付きショートアーク型放電ランプの数値例を示すと、例えば、発光管部１２の内容積が５０〜１００ｍｍ３ 、封止部１３Ａ、１３Ｂの外径が５．５〜６．０ｍｍ、封止部１３Ａ、１３Ｂの長さが２０〜２５ｍｍ、電極間距離が０．５〜１．５ｍｍ、外部リード棒１８Ａ、１８Ｂの外径が０．５〜０．８ｍｍ、口金２０の封止部受容部２１の内径が６．５〜７．５ｍｍ（第１実施形態）、口金の外径が３．０〜８．０ｍｍ（第２実施形態）、管壁負荷が１．５〜２．５Ｗ／ｍｍ２ 、定格電圧が５０〜１５０Ｖ、定格電力が１００〜２５０Ｗである。
【００３９】
以上のような口金付きショートアーク型放電ランプは、例えば、リフレクタに組み込まれて、当該ショートアーク型放電ランプから放射される光をリフレクタにより集光して被照射領域に投射する光源ユニットとして構成され、例えば液晶ディスプレイ装置や投写型プロジェクター装置などの光源として好適に用いられる。
以下に、本発明に係る口金付きショートアーク型放電ランプを利用した光源ユニットについて説明する。
【００４０】
図６は、図１に示す口金付きショートアーク型放電ランプが利用された光源ユニットの一例における構成の概略を示す断面図である。
この光源ユニット５０は、前方（図６においては左方）に光投射口５１Ａを有するリフレクタ５１と、上記第１実施形態に係る口金付きショートアーク型放電ランプ（以下、単に、「放電ランプ」という。）１０と、この放電ランプ１０を保持する、リフレクタ５１の中央部背面に装着されたベース５５と、光投射口５１Ａを塞ぐよう装着された防爆用の光透過性ガラス６５とを備えている。
【００４１】
リフレクタ５１は、放電ランプ１０から放射された光を集光するための空間を形成する、例えば楕円面状の反射面５２Ａを有する集光部５２と、この集光部５２の中央部背面位置において、集光部５２に連続して後方に伸びるよう形成された、放電ランプ１０の陽極側の封止部１３Ａが挿通される筒状の頸部５３とにより構成されている。
【００４２】
ベース５５は、リフレクタ５１の頸部５３が収容される大径筒状部分５６と、この大径筒状部分５６と段部５７を介して一体に形成された小径筒状部分５８とにより構成されており、リフレクタ５１の頸部５３の外端面が大径筒状部分の底面に当接させた状態において、頸部５３の外周面と大径筒状部分５６の内周面との間に形成される環状空隙５９Ａに接着剤６０Ａが充填され、これにより、リフレクタ５１とベース５５とが一体に固定されている。
【００４３】
放電ランプ１０は、バルブ１１の管軸がリフレクタ５１の光軸と一致し、かつ、アーク中心位置がリフレクタ５１の第１焦点位置に一致するよう管軸方向における位置調整が行われた状態で、リフレクタ５１内に配置されており、陽極側の封止部１３Ｂは、口金２０の外周面とベース５５の小径筒状部分５８の内周面との間に環状間隙５９Ｂが形成された状態で、当該小径筒状部分５８を介して外方に突出しており、この環状間隙５９Ｂの外端部分において、当該環状空隙５９Ｂに放電ランプ１０の封止部１３Ｂに直接的に接触することなく充填された接着剤６０Ｂにより固定され、これにより、放電ランプ１０がベース５５に保持されている。ここに、接着剤としては、例えば、従来より好適に用いられている、アルカリ金属成分を含む無機系耐熱性接着剤が用いられる。
【００４４】
而して、上記構成の光源ユニット５０によれば、アルカリ金属成分を含有する接着剤が放電ランプ１０の封止部１３Ｂに接触していない、換言すれば、アルカリ金属成分を含有する接着剤が口金２０とリフレクタ５１との間に形成される環状空隙５９Ｂにのみ介在する状態とされているので、当該接着剤に含まれるアルカリ金属のイオンに起因して封止部１３Ｂにおける石英ガラスと金属箔との密着強度を低下させるという問題が実質的に生じることがなく、封止部１３Ｂにおける耐圧強度の低下を防止することができ、従って、放電ランプを長い使用寿命を有するものとすることができる。
しかも、放電ランプ１０が、口金２０がアーク中心位置と所定の位置関係を満足する状態で装着されて、実質的に、口金装着位置とアーク中心位置との離間距離についての放電ランプの個体差がないものとされているので、光源ユニット５０の製造過程において、放電ランプ１０とリフレクタ５１との位置合わせを行うに際して、作業者が個々の放電ランプについて手作業で行うといった煩雑な処理を行うことなく、口金２０の装着位置を基準としていわば機械的に行うことができるので、放電ランプ１０を適正な位置に極めて容易に配置することができ、光源ユニット５０の製造工程における煩雑さを緩和することができ、従って、高い生産性を得ることができる。
【００４５】
また、図７に示されているように、図３に示す構成の口金付きショートアーク型放電ランプを用いた場合であっても、実用上、十分な効果が得られる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明の口金付きショートアーク型放電ランプによれば、口金が、従来より好適に利用されているアルカリ金属成分を含有する接着剤を用いることなしに、位置規制部材によってバルブの管軸が変位することが規制された状態において、封止部における所定の位置に固定されているので、口金が前記接着剤により固定されたものであれば、当該接着剤に含まれるアルカリ金属のイオンに起因して封止部における石英ガラスと金属箔との密着強度を低下させる、という問題が、実質的に生ずることがなく、その結果、封止部における耐圧強度の低下によるリークやバルブの破損等の問題が生ずるおそれを低減することができ、従って、封止部に対する高い信頼性が得られ、長い使用寿命が得られる。
【００４７】
また、口金が、管軸方向におけるアーク中心位置との離間距離が一定の大きさとなるよう調整された状態で、装着されていることにより、個々のランプにおける電極配置位置と口金装着位置との離間距離についての個体差が実質的になくなるので、光源ユニットを製造する過程において、口金付きショートアーク型放電ランプとリフレクタとの位置決めを行うに際しては、口金付きショートアーク型放電ランプを口金の装着位置を基準としてリフレクタに組み込めばよいので、口金付きショートアーク型放電ランプを適正な位置に極めて容易に配置することができ、光源ユニットの製造工程における煩雑さを緩和することができ、従って、高い生産性が得られる。
【００４８】
本発明の光源ユニットによれば、特定の口金付きショートアーク型放電ランプが用いられ、当該放電ランプとリフレクタとを固定するに際して、アルカリ金属成分を含有する接着剤と、放電ランプの封止部とが互いに非接触の状態とされることにより、当該接着剤に含まれるアルカリ金属のイオンに起因して封止部を構成する石英ガラスと金属箔との密着強度を低下させるという問題が実質的に生じることがなく、封止部の耐圧強度が低下することを確実に防止することができ、従って、放電ランプは長い使用寿命を有するものとすることができる。
また、光源ユニットを製造する過程において、口金付きショートアーク型放電ランプとリフレクタとの位置決めを行うに際しては、口金付きショートアーク型放電ランプを口金の装着位置を基準としてリフレクタに組み込めばよいので、口金付きショートアーク型放電ランプを適正な位置に極めて容易に配置することができ、光源ユニットの製造工程における煩雑さを緩和することができ、従って、高い生産性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の口金付きショートアーク型放電ランプの一例における構成を示す説明図であり、（ａ）がバルブの管軸に沿った断面を示す縦断断面図、（ｂ）は、 （ａ）におけるＸ−Ｘ断面の横断断面図である。
【図２】図１に示す口金付きショートアーク型放電ランプにおける口金装着部分の分解斜視図である。
【図３】本発明の口金付きショートアーク型放電ランプの他の例における構成の概略を示す説明図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ断面における横断断面図である。
【図４】図３に示す口金付きショートアーク型放電ランプにおける口金装着部分の分解斜視図である。
【図５】図３に示す口金付きショートアーク型放電ランプの製造工程において、外部リード棒と口金とが仮固定された状態を示す平面図である。
【図６】図１に示す口金付きショートアーク型放電ランプが利用された、本発明の光源ユニットの一例における構成の概略を示す断面図である。
【図７】図３に示す口金付きショートアーク型放電ランプが利用された、本発明の光源ユニットの他の例における構成の概略を示す断面図である。
【図８】従来におけるショートアーク型放電ランプを用いた光源ユニットの一例における構成の概略を示す断面図である。
【符号の説明】
１０ 口金付きショートアーク型放電ランプ
１１ バルブ
１２ 発光管部
１３Ａ、１３Ｂ 封止部
１４ 陰極
１５ 陽極
１６Ａ、１６Ｂ 電極棒（内部リード棒）
１７Ａ、１７Ｂ 金属箔
１８Ａ、１８Ｂ 外部リード棒
２０ 口金
２１ 封止部受容部
２２ 接点部
２３ 外部リード棒挿通用孔
２４ 貫通孔
２５ 弾性部材
３０ 突子
４０ 口金付きショートアーク型放電ランプ
４１ 口金
４１Ａ 一方の端面
４２ 位置規制部材装着用溝
４５ 位置規制部材
４５Ａ 一方の端面
５０ 光源ユニット
５１ リフレクタ
５１Ａ 光投射口
５２ 集光部
５２Ａ 反射面
５３ 頸部
５５ ベース
５６ 大径筒状部分
５７ 段部
５８ 小径筒状部分
５９Ａ、５９Ｂ 環状空隙
６０Ａ、６０Ｂ 接着剤
６５ 光透過性ガラス
７０ 光源ユニット
７１ リフレクタ
７１Ａ 光投射口
７２ 頸部
７３ ベース
７４Ａ、７４Ｂ 接着剤
７５ 前面ガラス
８０ ショートアーク型放電ランプ
８１ バルブ
８２ 発光管部
８３Ａ、８３Ｂ 封止部
８４ 陰極
８５ 陽極
８６Ａ、８６Ｂ 電極棒
８７Ａ、８７Ｂ 金属箔
８８Ａ、８８Ｂ 外部リード棒
９０ 口金
９１ 無機系耐熱性接着剤
９２ 空隙
【発明の属する技術分野】
本発明は、口金付きショートアーク型放電ランプおよび光源ユニットに関し、例えば液晶ディスプレイ装置や投写型プロジェクター装置などの光源として好適に用いられる口金付きショートアーク型放電ランプおよびこの口金付きショートアーク型放電ランプを備えてなる光源ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、例えば液晶ディスプレイ装置や投写型プロジェクター装置などにおいては、例えばショートアーク型放電ランプよりなる光源が利用されている。
図８は、従来におけるショートアーク型放電ランプを用いた光源ユニットの一例における構成の概略を示す断面図である。
この光源ユニット７０は、ショートアーク型放電ランプ（以下、単に「放電ランプ」という。）８０がリフレクタ７１に組み込まれて構成されており、放電ランプ８０は、口金９０が取り付けられた一方の封止部８３Ｂが、リフレクタ７１の頸部７２に例えば接着剤７４Ａにより固定されたベース７３に挿通された状態で配置されて、ベース７３の外端部分において接着剤７４Ｂにより固定されている。同図において、７５は、リフレクタ７１の前方に開口する光投射口７１Ａを塞ぐよう設けられた防爆用の前面ガラスである。
【０００３】
放電ランプ８０は、石英ガラスからなり、略楕円球形状の放電空間を形成する発光管部８２と、この発光管部８２の両端に連続して外方に伸びるロッド状の封止部８３Ａ、８３Ｂとを有するバルブ８１を備えている。
バルブ８１における発光管部８２内には、陰極８４および陽極８５が対向配置され、各々、電極を先端に有する電極棒８６Ａ、８６Ｂが、封止部８３Ａ、８３Ｂに気密に埋設された、例えばモリブデンからなる金属箔８７Ａ、８７Ｂを介して、外部リード棒８８Ａ、８８Ｂに接続されており、これにより、気密シール構造が形成されている。
そして、放電ランプ８０における一方の封止部８３Ｂの端部には、筒状の口金９０がその内部に当該封止部８３Ｂを受容した状態で装着されており、この口金９０は、例えば、適正な量の無機系耐熱性接着剤９１が封止部８３Ｂと口金９０とにより形成される空隙９２に注入されることによりバルブ８１の口金９０に対する姿勢および管軸方向における口金９０の装着位置が調整された状態で、固定されている。
【０００４】
一般に、例えばプロジェクタ等の光源として用いられる放電ランプにおいては、ランプ点灯時における、発光管部の内部におけるガスの圧力を増大させる理由から、例えば０．１５ｍｇ／ｍｍ３ 以上もの多量の水銀が封入されている。
そして、このような放電ランプにおいては、点灯時の発光管部の内部における圧力が１０ＭＰａ以上という高いものになるため、封止部においては特に高い耐圧強度が必要とされる。
【０００５】
しかしながら、上記のような放電ランプ８０においては、次のような問題がある。
口金９０をバルブ８１の封止部８３Ｂに固定するに際して好適に用いられる無機系耐熱性接着剤９１には、例えばナトリウムなどのアルカリ金属成分が多量に含まれており、ランプ点灯時にバルブ８１の温度が高温になることに伴ってアルカリ金属がイオン化して、封止部８３Ｂを構成する石英ガラスの肉厚中に浸入する。その結果、石英ガラスと金属箔８７Ｂとの間の酸素を介した結合が切断されて石英ガラスおよび金属箔８７Ｂの両者の密着強度が低下し、これにより、封止部８７Ｂの耐圧強度が低下してリーク（気密漏洩）やバルブ８１の破裂などが生じることがある、という問題がある。
特に、バルブ８１が高温に曝される場合には、アルカリ金属のイオンを核として石英ガラスが結晶化し、封止部８３Ｂを脆弱化させやすい。
【０００６】
また、口金が設けられていない放電ランプを用いた場合においても、当該放電ランプとリフレクタとを固定するに際して接着剤が使用されるので（例えば特許文献１等参照。）、結局、封止部の耐圧強度を低下させてランプの破損や不点灯、あるいは、バルブの失透を生じさせることがある。
【０００７】
更に、上記構成の光源ユニット７０においては、次のような問題がある。
一般に、光源ユニットにおいては、放電ランプ８０の管軸とリフレクタ７１の光軸とが一致していること、および、放電ランプ８０のアーク中心位置とリフレクタ７１の焦点位置 （例えば楕円反射面を有するリフレクタにおいては第１焦点）とが一致していることが必要とされる。
そして、放電ランプ８０をリフレクタ７１に固定する工程においては、通常、作業者が手作業により１個ずつ位置合わせを行って固定している。この理由は、同じ仕様のランプであっても、各々、バルブ８１における封止部８３Ａ、８３Ｂの長さが異なり、また、アーク中心位置に対する口金９０の装着位置も異なる場合も少なくなく、放電ランプ８０とリフレクタ７１との位置決めを行うに際して、例えば封止部や口金などを基準にして位置調整を行ったのであれば、放電ランプ８０のアーク中心位置とリフレクタの焦点位置とを一致させることが困難であるためである。例えば、個々のランプについて、アーク中心位置と口金装着位置との離間距離のバラツキの程度が最大で５ｍｍ程度異なる場合がある。
従って、上記のような光源ユニット７０は、その製作工程が煩雑であり、高い生産性を得ることが困難であるのが実状である。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−３５８８０３号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであって、封止部の耐圧強度の低下が確実に抑制され、従って、封止部に対する高い信頼性を有し、長い使用寿命を有する口金付きショートアーク型放電ランプを提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、光源ユニットの光源として用いられる口金付きショートアーク型放電ランプであって、当該ランプをリフレクタとの関係において適正な位置に高い精度で容易に配置することでき、従って、光源ユニットの製作工程の煩雑さが緩和されて高い生産性を得ることができる口金付きショートアーク型放電ランプを提供することにある。
【００１０】
本発明の更に他の目的は、リフレクタに組み込まれたランプにおける封止部の耐圧強度の低下が確実に抑制され、従って、ランプを長い使用寿命を有するものとすることができ、しかも、製作工程の煩雑さが緩和されて高い生産性が得られる光源ユニットを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の口金付きショートアーク型放電ランプは、石英ガラスからなり、発光管部と当該発光管部の両端に連続する封止部とを有するバルブを具備してなり、当該封止部内において気密に埋設された金属箔により気密シール構造が形成され、一端が金属箔に接続された外部リード棒が封止部の外端面より外方に突出して伸びるよう設けられており、少なくとも一方の封止部に、口金が外部リード棒に接続された状態で取り付けられたものであって、
口金には、封止部に当接されてバルブの管軸が当該口金に対して変位することを規制する位置規制部材が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の口金付きショートアーク型放電ランプにおいては、口金は、内部に封止部の一部が受容される有底筒状のものであって、
位置規制部材は、口金の半径方向内方に伸びる突子からなり、複数の突子が口金の周方向に互いに離間した位置に設けられた構成とすることができる。
【００１３】
このような口金付きショートアーク型放電ランプにおいては、口金の内部には、封止部の外端面と当該口金の内端面との間に弾性部材が介在されていることが好ましい。
なお、口金に対する封止部の挿入深さが調整されて、管軸方向における口金の装着位置とアーク中心位置との離間距離が一定の大きさとなる状態に調整されていることが好ましい。ここに、「アーク中心位置」は、発光管部内に対向配置される両電極間に形成されるアークの輝点の位置をいう。
【００１４】
また、本発明の口金付きショートアーク型放電ランプにおいては、口金は柱状のものであって、一方の端部に位置規制部材が装着されてなるものであり、
位置規制部材は、前記口金の周面に適合する断面形状を有する板状のものであって、その一方の端面が封止部の外端面に当接された状態で、口金に固定された構成とすることができる。
【００１５】
なお、このような口金付きショートアーク型放電ランプにおいては、口金は、管軸方向における口金の装着位置とアーク中心位置との離間距離が一定の大きさとなる状態で、装着されていることが好ましい。
【００１６】
本発明の光源ユニットは、上記に記載の口金付きショートアーク型放電ランプがリフレクタに組み込まれてなり、当該口金付きショートアーク型放電ランプがアルカリ金属成分を含有する接着剤によりリフレクタに固定されてなる光源ユニットであって、
当該口金付きショートアーク型放電ランプの封止部が前記接着剤と非接触となる状態とされていることを特徴とする。
【００１７】
【作用】
上記構成の口金付きショートアーク型放電ランプによれば、口金が、従来より好適に利用されているアルカリ金属成分を含有する接着剤（例えば無機系耐熱性接着剤）を用いることなしに、位置規制部材によってバルブの管軸が変位することが規制された状態において、封止部における所定の位置に固定されているので、口金が前記接着剤により固定されたものであれば、当該接着剤に含まれるアルカリ金属のイオンに起因して封止部における石英ガラスと金属箔との密着強度を低下させる、という問題が、実質的に生ずることがなく、その結果、封止部における耐圧強度の低下によるリークやバルブの破損等の問題が生ずるおそれを低減することができ、従って、封止部に対する高い信頼性が得られ、長い使用寿命が得られる。
【００１８】
また、口金が、管軸方向におけるアーク中心位置との離間距離が一定の大きさとなる状態で、装着されていることにより、個々のランプにおける電極配置位置と口金装着位置との離間距離についての個体差が実質的になくなるので、光源ユニットを製造する過程において、口金付きショートアーク型放電ランプとリフレクタとの位置決めを行うに際しては、口金付きショートアーク型放電ランプを口金の装着位置を基準としてリフレクタに組み込めばよいので、当該口金付きショートアーク型放電ランプを適正な位置に極めて容易に配置することができ、光源ユニットの製造工程における煩雑さを緩和することができ、従って、高い生産性が得られる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の口金付きショートアーク型放電ランプの一例における構成を示す説明図であって、（ａ）がバルブの管軸に沿った断面を示す縦断断面図、 （ｂ）は、（ａ）におけるＸ−Ｘ断面の横断断面図であり、図２は、図１に示す口金付きショートアーク型放電ランプにおける口金装着部分の分解斜視図である。
この口金付きショートアーク型放電ランプ１０は、例えば超高圧水銀ランプであって、例えば石英ガラスからなり、略楕円球形状の放電空間を形成する発光管部１２と、この発光管部１２の両端に連続して外方に伸びるロッド状の封止部１３Ａ、１３Ｂとを有するバルブ１１を備えている。
【００２１】
発光管部１２内には、陰極１４および陽極１５が互いに対向配置されており、各々、陰極１４または陽極１５を先端に有する電極棒（内部リード棒）１６Ａ、１６Ｂが、封止部１３Ａ、１３Ｂに気密に埋設された例えばモリブデンよりなる金属箔１７Ａ、１７Ｂを介して、封止部１３Ａ、１３Ｂの外端面より外方に突出して伸びるよう設けられた、例えばタングステンよりなる外部リード棒１８Ａ、１８Ｂに接続されており、これにより、気密シール構造が形成されている。ここに、外部リード棒１８Ａ、１８Ｂの、封止部１３Ａ、１３Ｂの外端面からの突出長さは、適宜に設定することができる。
また、発光管部１２内には、例えば０．１５ｍｇ／ｍｍ３ 以上の水銀が封入されている。
【００２２】
バルブ１１における陽極側の封止部１３Ｂの端部には、口金２０が取り付けられている。
口金２０は、封止部１３Ｂの外径寸法の大きさより例えば一回り大きい内径寸法を有する有底筒状の封止部受容部２１と、この封止部受容部２１の底部に連設された接点部２２とを有してなり、接点部２２には、封止部受容部２１の底面に開口する、管軸方向外方に伸びる外部リード棒挿通用孔２３が形成されている。封止部受容部２１の開口部の近傍には、互いに周方向に等間隔毎に離間して並んだ位置において、後述する位置規制部材３０が設けられる、例えば３つの貫通孔２４が穿設されている。
【００２３】
封止部受容部２１における底面には、例えばバネ材よりなる弾性部材２５が配設されており、これにより、後述するように、外部リード棒１８Ｂと口金２０とが仮固定されたときに、封止部１３Ｂが弾性部材２５によって管軸方向内方に向かって押圧されて口金２０に対するバルブ１１の管軸（ランプの軸）Ａの変位の程度が小さくされた状態において、位置規制部材３０によって径方向に対する位置調整（姿勢調整）を行うことができる。
【００２４】
口金２０には、封止部１３Ｂに当接されてバルブ１１の管軸Ａが当該口金２０に対して変位することを規制する位置規制部材（振れ止め部材）３０が設けられている。
具体的には、位置規制部材３０は、口金２０の封止部受容部２１に穿設された貫通孔２４の内径の大きさと同等の、または貫通孔２４の内径の大きさより若干小さい外径を有する棒状の突子３０からなり、口金２０の内周面より半径方向内方に突出して伸び、封止部１３Ｂの外周面に当接するよう設けられて、封止部１３Ｂを支持している。
各々の突子３０の管軸方向における配置位置は、封止部１３Ｂの長さによっても異なるが、例えば発光管部１２の外端縁位置より１０〜３０ｍｍ外方側の位置であることが好ましい。これにより、バルブ１１の管軸Ａが口金２０の中心軸に対して変位することを確実に防止することができる。
【００２５】
各々の突子３０は、その突出長さｄがいずれも同じ大きさとなる状態とされており、これにより、口金２０が、バルブ１１の管軸Ａが口金２０の中心軸と一致する適正な姿勢に調整された状態で、装着される。
【００２６】
以下に、口金２０の装着方法を図２を参照して説明する。
先ず、陽極側の外部リード棒１８Ｂを口金２０の接点部２２における外部リード棒挿通孔２３に挿通させて封止部１３Ｂを口金２０の封止部受容部２１内に挿入して、弾性部材２５を圧縮させた状態において、バルブ１１と口金２０とを互いに相対的に離間させていき、管軸方向における口金２０の装着位置を、アーク中心位置の配置位置との関係において調整する。
具体的には、例えば、口金２０における内方側の端縁（開口縁）位置とアーク中心位置との離間距離Ｌが一定の大きさとなるよう位置合わせを行う。ここに、封止部１３Ｂの口金２０に対する挿入深さの調整は、例えば陽極１５の配置位置を確認しながら、画像処理による自動調整によって行うことができる。アーク中心位置と口金２０の内方側端縁位置との離間距離Ｌの大きさは、例えば３０〜４５ｍｍの範囲内において設定される。
この状態において、口金２０の接点部２２の外端部と外部リード棒１８Ｂの後端部とを、例えば溶接により接続し、これにより、口金２０と封止部１３Ｂとの仮固定が達成される。
【００２７】
この状態では、封止部１３Ｂが弾性部材２５によって口金２０の開口方向（管軸方向内方）に押圧されているため、バルブ１１の管軸Ａの、口金２０の中心軸に対する変位の程度が小さい状態とされて装着姿勢が比較的安定しているものの、外部リード棒１８Ｂと接点部２２との接合部を支点としてバルブ１１の管軸が傾くおそれがあるので、バルブ１１と口金２０との最終的な固定を行うことが必要である。
そこで、バルブ１１の管軸Ａと口金２０の中心軸とが一致するようバルブ１１の装着姿勢を調整した状態において、突子３０を口金２０の封止部受容部２１における貫通孔２４の各々に挿入し、口金２０の径方向内方に対する各々の突子３０の突出長さｄを同一の大きさとなるよう調整して封止部１３Ｂの外周面に当接させ、例えばカシメ、溶接などにより口金２０に固定する。これにより、封止部１３Ｂの外周面が突子３０によって三方向から支持されてバルブ１１の管軸が口金２０の中心軸に対して変位する（軸が振れる）ことが禁止されて、バルブ１１と口金２０との最終的な固定が達成され、以て、図１に示される口金付きショートアーク型放電ランプが得られる。なお、突子３０の、口金２０の外周面より径方向外方に突出する部分は切断される。
【００２８】
上記構成の口金付きショートアーク型放電ランプ１０によれば、口金２０が、従来より好適に利用されているアルカリ金属成分を含有する接着剤（例えば無機系耐熱性接着剤）を用いることなしに、位置規制部材３０によってバルブ１１の管軸Ａが口金２０に対して変位することが規制された状態において、封止部１３Ｂにおける所定の位置に固定されているので、口金が前記接着剤により固定されたものであれば、当該接着剤に含まれるアルカリ金属のイオンに起因して封止部１３Ｂにおける石英ガラスと金属箔１７Ｂとの密着強度を低下させる、という問題が、実質的に生ずることがなく、その結果、封止部１３Ｂにおける耐圧強度の低下によるリークやバルブ１１の破損等の問題が生ずるおそれを低減することができ、従って、封止部１３Ｂに対する高い信頼性が得られ、長い使用寿命が得られる。
【００２９】
また、口金２０が、管軸方向におけるアーク中心位置との離間距離Ｌの大きさが一定の大きさとなるよう調整された状態で、装着されていることにより、個々のランプにおけるアーク中心位置と口金装着位置との離間距離Ｌについての個体差が実質的になくなるので、光源ユニットを製造する過程において、口金付きショートアーク型放電ランプ１０とリフレクタとの位置決めを行うに際しては、口金付きショートアーク型放電ランプ１０を、口金２０の装着位置を基準としてリフレクタに組み込めばよいので、口金付きショートアーク型放電ランプ１０を適正な位置に極めて容易に配置することができ、光源ユニットの製造工程における煩雑さを緩和することができ、従って、高い生産性が得られる。
【００３０】
以上においては、本発明の口金付きショートアーク型放電ランプについての好適な一実施形態について説明したが、上記第１実施形態においては、種々の変更を加えることができる。
例えば、位置規制部材である突子は口金の肉厚を貫通させた状態で設けられた構成とされている必要はなく、口金の内方側の端縁より管軸方向内方側の位置、例えば口金の内方側の端面に固定されて封止部を支持する構成とされていてもよい。
また、突子の数は特に限定されるものではないが、実際上、３つ以上であれば、バルブを口金に対して適正な姿勢で支持することができる。
さらに、本発明の口金付きショートアーク型放電ランプは上記形態のものに限定されるものではなく、以下に示すような構成とすることができる。
【００３１】
＜第２実施形態＞
図３は、本発明の口金付きショートアーク型放電ランプの他の例における構成の概略を示す説明図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ断面における横断断面図であり、図４は、図３に示す口金付きショートアーク型放電ランプにおける口金装着部分の分解斜視図である。なお、第１実施形態に係る口金付きショートアーク型放電ランプと同一の構成部材については、便宜上、同一の符号が付してある。
この口金付きショートアーク型放電ランプ４０における口金４１は、例えばニッケルなどの金属よりなり、全体が略円柱状のものであって、バルブ１１側に位置される一方の端面４１Ａが平坦とされており、一方の端部における外周面には、各々、互いに周方向に離間した位置において、複数、例えば３つの位置規制部材装着用溝４２が管軸方向外方に伸びるよう形成されている。
【００３２】
位置規制部材（振れ止め部材）４５は、口金４１における位置規制部材装着用溝４２に適合する断面形状、例えば円弧状を有する板状のものであって、各々、口金４１の内方側の端縁から管軸方向内方側に突出して、例えば一方の端面４５Ａが封止部１３Ｂの外端面に当接するよう、口金４１における位置規制部材装着用溝４２に固定されて設けられている。
【００３３】
上記のような口金付きショートアーク型放電ランプ４０の製造工程において、口金４１を封止部１３Ｂに装着するに際しては、先ず、図５に示されているように、陽極１５側の外部リード棒１８Ｂの外端面に口金４１における平坦面を当接させた状態において、例えば溶接などにより電気的に接続して、バルブ１１と口金４１との仮固定を行う。ここに、外部リード棒１８Ｂと口金４１とを接合するに際しては、口金４１を溶融させてアーク中心位置と口金４１の装着位置とを所定の位置関係となる（両者の離間距離Ｌが一定の大きさとなる）よう調整した状態で確実に接合することができるという理由から、バット溶接などの口金４１を溶融させる溶接法により行うことが好ましい。
【００３４】
この状態において、口金４１における位置規制部材装着用溝４２の各々に、位置規制部材４５を、管軸方向内方側に突出する突出長さが同一の大きさとなるよう調整して、その一方の端面４５Ａを封止部１３Ｂの外端面に当接させて、これにより、バルブ１１の管軸Ａと口金４１の中心軸とが一致するよう口金４１に対するバルブ１１の管軸Ａに直交する方向の位置調整（バルブ１１の装着姿勢の調整）を行った状態において、位置規制部材４５を口金４１に例えば溶接などにより固定する。これにより、封止部１３Ｂの外端面が周方向における等間隔毎に離間した３つの個所において支持されてバルブ１１の管軸が口金４１に対して変位する（外部リード棒１８Ｂのたわみ等に起因してランプの軸が振れる）ことが禁止されて、バルブ１１と口金４１との最終的な固定が達成され、以て、図３に示す口金付きショートアーク型放電ランプ４０が得られる。
【００３５】
上記構成の口金付きショートアーク型放電ランプ４０によれば、第１実施形態に係るものと同様に、実用上十分な効果が得られる。
すなわち、口金４１が、従来より好適に利用されているアルカリ金属成分を含有する接着剤（例えば無機系耐熱性接着剤）を用いることなしに、位置規制部材４５によってバルブ１１の管軸Ａが変位することが規制された状態において、封止部１３Ｂにおける所定の位置に固定されているので、口金４１が前記接着剤により固定されたものであれば、当該接着剤に含まれるアルカリ金属のイオンに起因して封止部１３Ｂにおける石英ガラスと金属箔１７Ｂとの密着強度を低下させる、という問題が、実質的に生ずることがなく、その結果、封止部１３Ｂにおける耐圧強度の低下によるリークやバルブ１１の破損等の問題が生ずるおそれを低減することができ、従って、封止部１３Ｂに対する高い信頼性が得られ、長い使用寿命が得られる。
【００３６】
また、口金４１が、管軸方向におけるアーク中心位置との離間距離Ｌが一定の大きさとなるよう位置調整された状態で、装着されていることにより、個々のランプにおける電極配置位置と口金装着位置との離間距離Ｌについての個体差が実質的になくなるので、光源ユニットを製造する過程において、口金付きショートアーク型放電ランプ４０とリフレクタとの位置決めを行うに際しては、口金付きショートアーク型放電ランプ４０を口金４１の装着位置を基準としてリフレクタに組み込めばよいので、口金付きショートアーク型放電ランプ４０を適正な位置に極めて容易に配置することができ、光源ユニットの製造工程における煩雑さを緩和することができ、従って、高い生産性が得られる。
【００３７】
この第２実施形態においては、管軸方向における口金４１の装着位置を調整するに際しては、口金４１それ自体を溶融させて口金４１に対する外部リード棒１８Ｂの挿入深さを調整することにより行っているが、口金４１の一方の端面４１Ａに管軸方向外方に伸びる外部リード棒挿入用孔を形成しておき、この外部リード棒挿入用孔に対する外部リード棒１８Ｂの挿入深さを調整することにより、あるいは、外部リード棒１８Ｂが変形されること（曲げられること）により、口金４１の装着位置をアーク中心位置との関係において調整するようにしてもよい。また、位置規制部材は封止部の外周面を支持（保持）するよう設けられていてもよい。
【００３８】
以上において、第１実施形態および第２実施形態に係る口金付きショートアーク型放電ランプの数値例を示すと、例えば、発光管部１２の内容積が５０〜１００ｍｍ３ 、封止部１３Ａ、１３Ｂの外径が５．５〜６．０ｍｍ、封止部１３Ａ、１３Ｂの長さが２０〜２５ｍｍ、電極間距離が０．５〜１．５ｍｍ、外部リード棒１８Ａ、１８Ｂの外径が０．５〜０．８ｍｍ、口金２０の封止部受容部２１の内径が６．５〜７．５ｍｍ（第１実施形態）、口金の外径が３．０〜８．０ｍｍ（第２実施形態）、管壁負荷が１．５〜２．５Ｗ／ｍｍ２ 、定格電圧が５０〜１５０Ｖ、定格電力が１００〜２５０Ｗである。
【００３９】
以上のような口金付きショートアーク型放電ランプは、例えば、リフレクタに組み込まれて、当該ショートアーク型放電ランプから放射される光をリフレクタにより集光して被照射領域に投射する光源ユニットとして構成され、例えば液晶ディスプレイ装置や投写型プロジェクター装置などの光源として好適に用いられる。
以下に、本発明に係る口金付きショートアーク型放電ランプを利用した光源ユニットについて説明する。
【００４０】
図６は、図１に示す口金付きショートアーク型放電ランプが利用された光源ユニットの一例における構成の概略を示す断面図である。
この光源ユニット５０は、前方（図６においては左方）に光投射口５１Ａを有するリフレクタ５１と、上記第１実施形態に係る口金付きショートアーク型放電ランプ（以下、単に、「放電ランプ」という。）１０と、この放電ランプ１０を保持する、リフレクタ５１の中央部背面に装着されたベース５５と、光投射口５１Ａを塞ぐよう装着された防爆用の光透過性ガラス６５とを備えている。
【００４１】
リフレクタ５１は、放電ランプ１０から放射された光を集光するための空間を形成する、例えば楕円面状の反射面５２Ａを有する集光部５２と、この集光部５２の中央部背面位置において、集光部５２に連続して後方に伸びるよう形成された、放電ランプ１０の陽極側の封止部１３Ａが挿通される筒状の頸部５３とにより構成されている。
【００４２】
ベース５５は、リフレクタ５１の頸部５３が収容される大径筒状部分５６と、この大径筒状部分５６と段部５７を介して一体に形成された小径筒状部分５８とにより構成されており、リフレクタ５１の頸部５３の外端面が大径筒状部分の底面に当接させた状態において、頸部５３の外周面と大径筒状部分５６の内周面との間に形成される環状空隙５９Ａに接着剤６０Ａが充填され、これにより、リフレクタ５１とベース５５とが一体に固定されている。
【００４３】
放電ランプ１０は、バルブ１１の管軸がリフレクタ５１の光軸と一致し、かつ、アーク中心位置がリフレクタ５１の第１焦点位置に一致するよう管軸方向における位置調整が行われた状態で、リフレクタ５１内に配置されており、陽極側の封止部１３Ｂは、口金２０の外周面とベース５５の小径筒状部分５８の内周面との間に環状間隙５９Ｂが形成された状態で、当該小径筒状部分５８を介して外方に突出しており、この環状間隙５９Ｂの外端部分において、当該環状空隙５９Ｂに放電ランプ１０の封止部１３Ｂに直接的に接触することなく充填された接着剤６０Ｂにより固定され、これにより、放電ランプ１０がベース５５に保持されている。ここに、接着剤としては、例えば、従来より好適に用いられている、アルカリ金属成分を含む無機系耐熱性接着剤が用いられる。
【００４４】
而して、上記構成の光源ユニット５０によれば、アルカリ金属成分を含有する接着剤が放電ランプ１０の封止部１３Ｂに接触していない、換言すれば、アルカリ金属成分を含有する接着剤が口金２０とリフレクタ５１との間に形成される環状空隙５９Ｂにのみ介在する状態とされているので、当該接着剤に含まれるアルカリ金属のイオンに起因して封止部１３Ｂにおける石英ガラスと金属箔との密着強度を低下させるという問題が実質的に生じることがなく、封止部１３Ｂにおける耐圧強度の低下を防止することができ、従って、放電ランプを長い使用寿命を有するものとすることができる。
しかも、放電ランプ１０が、口金２０がアーク中心位置と所定の位置関係を満足する状態で装着されて、実質的に、口金装着位置とアーク中心位置との離間距離についての放電ランプの個体差がないものとされているので、光源ユニット５０の製造過程において、放電ランプ１０とリフレクタ５１との位置合わせを行うに際して、作業者が個々の放電ランプについて手作業で行うといった煩雑な処理を行うことなく、口金２０の装着位置を基準としていわば機械的に行うことができるので、放電ランプ１０を適正な位置に極めて容易に配置することができ、光源ユニット５０の製造工程における煩雑さを緩和することができ、従って、高い生産性を得ることができる。
【００４５】
また、図７に示されているように、図３に示す構成の口金付きショートアーク型放電ランプを用いた場合であっても、実用上、十分な効果が得られる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明の口金付きショートアーク型放電ランプによれば、口金が、従来より好適に利用されているアルカリ金属成分を含有する接着剤を用いることなしに、位置規制部材によってバルブの管軸が変位することが規制された状態において、封止部における所定の位置に固定されているので、口金が前記接着剤により固定されたものであれば、当該接着剤に含まれるアルカリ金属のイオンに起因して封止部における石英ガラスと金属箔との密着強度を低下させる、という問題が、実質的に生ずることがなく、その結果、封止部における耐圧強度の低下によるリークやバルブの破損等の問題が生ずるおそれを低減することができ、従って、封止部に対する高い信頼性が得られ、長い使用寿命が得られる。
【００４７】
また、口金が、管軸方向におけるアーク中心位置との離間距離が一定の大きさとなるよう調整された状態で、装着されていることにより、個々のランプにおける電極配置位置と口金装着位置との離間距離についての個体差が実質的になくなるので、光源ユニットを製造する過程において、口金付きショートアーク型放電ランプとリフレクタとの位置決めを行うに際しては、口金付きショートアーク型放電ランプを口金の装着位置を基準としてリフレクタに組み込めばよいので、口金付きショートアーク型放電ランプを適正な位置に極めて容易に配置することができ、光源ユニットの製造工程における煩雑さを緩和することができ、従って、高い生産性が得られる。
【００４８】
本発明の光源ユニットによれば、特定の口金付きショートアーク型放電ランプが用いられ、当該放電ランプとリフレクタとを固定するに際して、アルカリ金属成分を含有する接着剤と、放電ランプの封止部とが互いに非接触の状態とされることにより、当該接着剤に含まれるアルカリ金属のイオンに起因して封止部を構成する石英ガラスと金属箔との密着強度を低下させるという問題が実質的に生じることがなく、封止部の耐圧強度が低下することを確実に防止することができ、従って、放電ランプは長い使用寿命を有するものとすることができる。
また、光源ユニットを製造する過程において、口金付きショートアーク型放電ランプとリフレクタとの位置決めを行うに際しては、口金付きショートアーク型放電ランプを口金の装着位置を基準としてリフレクタに組み込めばよいので、口金付きショートアーク型放電ランプを適正な位置に極めて容易に配置することができ、光源ユニットの製造工程における煩雑さを緩和することができ、従って、高い生産性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の口金付きショートアーク型放電ランプの一例における構成を示す説明図であり、（ａ）がバルブの管軸に沿った断面を示す縦断断面図、（ｂ）は、 （ａ）におけるＸ−Ｘ断面の横断断面図である。
【図２】図１に示す口金付きショートアーク型放電ランプにおける口金装着部分の分解斜視図である。
【図３】本発明の口金付きショートアーク型放電ランプの他の例における構成の概略を示す説明図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ断面における横断断面図である。
【図４】図３に示す口金付きショートアーク型放電ランプにおける口金装着部分の分解斜視図である。
【図５】図３に示す口金付きショートアーク型放電ランプの製造工程において、外部リード棒と口金とが仮固定された状態を示す平面図である。
【図６】図１に示す口金付きショートアーク型放電ランプが利用された、本発明の光源ユニットの一例における構成の概略を示す断面図である。
【図７】図３に示す口金付きショートアーク型放電ランプが利用された、本発明の光源ユニットの他の例における構成の概略を示す断面図である。
【図８】従来におけるショートアーク型放電ランプを用いた光源ユニットの一例における構成の概略を示す断面図である。
【符号の説明】
１０ 口金付きショートアーク型放電ランプ
１１ バルブ
１２ 発光管部
１３Ａ、１３Ｂ 封止部
１４ 陰極
１５ 陽極
１６Ａ、１６Ｂ 電極棒（内部リード棒）
１７Ａ、１７Ｂ 金属箔
１８Ａ、１８Ｂ 外部リード棒
２０ 口金
２１ 封止部受容部
２２ 接点部
２３ 外部リード棒挿通用孔
２４ 貫通孔
２５ 弾性部材
３０ 突子
４０ 口金付きショートアーク型放電ランプ
４１ 口金
４１Ａ 一方の端面
４２ 位置規制部材装着用溝
４５ 位置規制部材
４５Ａ 一方の端面
５０ 光源ユニット
５１ リフレクタ
５１Ａ 光投射口
５２ 集光部
５２Ａ 反射面
５３ 頸部
５５ ベース
５６ 大径筒状部分
５７ 段部
５８ 小径筒状部分
５９Ａ、５９Ｂ 環状空隙
６０Ａ、６０Ｂ 接着剤
６５ 光透過性ガラス
７０ 光源ユニット
７１ リフレクタ
７１Ａ 光投射口
７２ 頸部
７３ ベース
７４Ａ、７４Ｂ 接着剤
７５ 前面ガラス
８０ ショートアーク型放電ランプ
８１ バルブ
８２ 発光管部
８３Ａ、８３Ｂ 封止部
８４ 陰極
８５ 陽極
８６Ａ、８６Ｂ 電極棒
８７Ａ、８７Ｂ 金属箔
８８Ａ、８８Ｂ 外部リード棒
９０ 口金
９１ 無機系耐熱性接着剤
９２ 空隙
Claims (5)
- 石英ガラスからなり、発光管部と当該発光管部の両端に連続する封止部とを有するバルブを具備してなり、当該封止部内において気密に埋設された金属箔により気密シール構造が形成され、一端が金属箔に接続された外部リード棒が封止部の外端面より外方に突出して伸びるよう設けられており、少なくとも一方の封止部に、口金が外部リード棒に接続された状態で取り付けられた口金付きショートアーク型放電ランプであって、
口金には、封止部に当接されてバルブの管軸が当該口金に対して変位することを規制する位置規制部材が設けられていることを特徴とする口金付きショートアーク型放電ランプ。 - 口金は、内部に封止部の一部が受容される有底筒状のものであって、
位置規制部材は、口金の半径方向内方に伸びる突子からなり、複数の突子が口金の周方向に互いに離間した位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の口金付きショートアーク型放電ランプ。 - 口金の内部には、封止部の外端面と当該口金の内端面との間に弾性部材が介在されていることを特徴とする請求項２に記載の口金付きショートアーク型放電ランプ。
- 口金は柱状のものであって、一方の端部に位置規制部材が装着されてなるものであり、
位置規制部材は、前記口金の周面に適合する断面形状を有する板状のものであって、その一方の端面が封止部の外端面に当接された状態で、口金に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の口金付きショートアーク型放電ランプ。 - 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の口金付きショートアーク型放電ランプがリフレクタに組み込まれてなり、当該口金付きショートアーク型放電ランプがアルカリ金属成分を含有する接着剤によりリフレクタに固定されてなる光源ユニットであって、
当該口金付きショートアーク型放電ランプの封止部が前記接着剤と非接触となる状態とされていることを特徴とする光源ユニット。
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