JP2005197023A - 高圧放電ランプおよび照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
白濁や黒化によるスクリーン照度が低下することなしに発光中の赤色成分を増加して演色性が向上した、画像を拡大投影する装置用として好適な高圧放電ランプおよびこれを用いた照明装置を提供する。
【解決手段】
高圧放電ランプは、内部に内容積Ｑ（ｍｍ^３）の放電空間１ａ１を有する耐火性で透光性の気密容器１と；放電空間１ａ１内に電極間距離ｌ（ｍｍ）で対向するように気密容器１に封装された一対の電極１ｂ、１ｃと；数式１を満足するＭ（ｍｇ）の水銀、ハロゲンおよび希ガスを含んで気密容器１の放電空間１ａ１内に封入されるとともに、点灯時の水銀蒸気圧が少なくとも１０ＭＰａ以上になる放電媒体と；を具備し、安定点灯時のランプ電力が３０〜１５０Ｗであるとともにランプ電圧Ｖ（Ｖ）が数式２を満足する。
（数式１）０．２≦Ｍ／Ｑ≦０．２８、（数式２）５８≦Ｖ／ｌ≦７２
【選択図】
図１

Description

本発明は、超高圧水銀蒸気放電により可視光が発生する高圧放電ランプおよびこれを用いた照明装置に関する。

液晶プロジェクタやオーバーヘッドプロジェクタなどのような画像を拡大投影する装置においては、その光源として高圧放電ランプが採用されている。これらの装置の中でも特に液晶プロジェクタは、静止画はもちろんのこと動画においても投影することができる装置である。そして、ビデオ信号またはパソコンの画像信号を入力することにより、様々な画像を投影することができることから、プレゼンテーションのツール用、シアター用または大画面テレビ用などとして様々な分野で使用されている。

このような装置において、光源は、点光源に近いこと、および寿命が長いことが要求される。この要求に対して、超高圧水銀蒸気放電により可視光が発生する高圧放電ランプが貢献するとして多用されている。この高圧放電ランプとして、水銀の蒸気圧を２００ｂａｒと超高圧にし、かつ、ハロゲンを封入した高圧放電ランプが知られえている（例えば、特許文献１参照。）。この高圧放電ランプは、封入したハロゲンによって、点灯時の電極温度により電極を形成しているタングステンが蒸発し、透光性放電容器の内壁面で凝固することによって生じる黒化を抑制することができる旨記載されている。さらに加えて、点灯スペクトルが５８０〜７８０ｎｍの波長範囲にあるハロゲン化金属を封入することにより、赤色成分が増加して演色性に優れた発光が得られることも特許文献１に記載されている。

また、上述した超高圧水銀蒸気放電により可視光が発生する高圧放電ランプの寿命改善に関しては、ハロゲン量を適量封入することによって、スクリーン照度の照度維持率が優れることなどが知られている（例えば、特許文献２参照。）。さらに、封入するハロゲン化物については、ＣＨ_２Ｂｒ_２ガスによる封入が知られている（特許文献３参照。）。

しかし、本発明者らの研究によれば、放電媒体として封入するか、または不純物として封入されたアルカリ金属が透光性放電容器の内部に存在すると、アルカリ金属が透光性放電容器の内壁の失透核となり、その核から失透が広がってしまう。そのため、点灯数百時間で透光性放電容器を構成している石英ガラスに白濁を生じさせる。また、白濁の発生が透光性放電容器の黒化にまで発展し、これらが相乗的に影響して、スクリーン照度の低下をもたらしていることが分かった。この知見に基づいて、本発明者らは、放電媒体に波長５８０〜７８０ｎｍの範囲の発光スペクトルに影響を与える程度にアルカリ金属またはアルカリ金属ハロゲン化物を含んでいない発明をなした。その結果、光束維持率が改善されるとともに、寿命の長い高圧放電ランプを提供することができるようになった（特許文献４参照。）。
特許第２８２９３３９号公報 特開平０６−０５２８３０号公報 特開平０８−２４５８４０号公報 特開２００２−２８９１４１号公報

ところが、上述のような超高圧水銀蒸気放電により可視光が発生する高圧放電ランプにおいて、赤色成分が増加して演色性に優れた発光が得られることは、極めて有意義であるにもかかわらず、アルカリ金属を用いることなしに、比較的簡単にそれを実現する手段が見出せていない。

ここにおいて、本発明者は、アルカリ金属の封入によらないで赤色成分を増加させる研究を行う中で、水銀封入量および電極間の電界の強度を適切化することによって、発光中の赤色成分が増加することを見出し、この知見に基づいて本発明をなすに至った。

本発明は、白濁や黒化によるスクリーン照度が低下することなしに発光中の赤色成分を増加して演色性が向上した、画像を拡大投影する装置用として好適な高圧放電ランプおよびこれを用いた照明装置を提供することを目的とする。

請求項１の高圧放電ランプは、内部に内容積Ｑ（ｍｍ^３）の放電空間を有する耐火性で透光性の気密容器と；放電空間内に電極間距離ｌ（ｍｍ）で対向するように気密容器に封装された一対の電極と；数式１を満足するＭ（ｍｇ）の水銀、ハロゲンおよび希ガスを含んで気密容器の放電空間内に封入されるとともに、点灯時の水銀蒸気圧が少なくとも１０ＭＰａ以上になる放電媒体と；を具備し、安定点灯時のランプ電力が３０〜１５０Ｗであるとともにランプ電圧Ｖ（Ｖ）が数式２を満足することを特徴としている。

（数式１）
０．２≦Ｍ／Ｑ≦０．２８
（数式２）
５８≦Ｖ／ｌ≦７２
本発明および以下の各発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は次による。

＜気密容器について＞ 気密容器は、その内部に生起する放電を外部に対して包囲する手段であり、耐火性で、かつ、透光性であるとともに、内部に放電空間を有している。「耐火性」とは、高圧放電ランプにおける通常の高温の作動温度に十分耐える意味である。したがって、気密容器は、耐火性を備える材料であればよい。また、「透光性」とは、放電によって発生した所望波長域の可視光を少なくとも一部から外部に導出することができることを意味している。したがって、本発明において、気密容器は、上記の条件を満足すれば、どのようなもので作られていてもよいが、好適には石英ガラス、透光性セラミックスなどを用いて形成することができる。なお、必要に応じて、気密容器の内面に耐ハロゲン性または耐ハロゲン化物性の透明性被膜を形成するか、気密容器の内面を改質することが許容される。

また、気密容器内部の放電空間は、外気に対して気密に封止されていて、その内容積がＱ（ｍｍ^３）である。この内容積Ｑは、後述する水銀の封入量が数式１を満足するうえでの函数に含まれる。さらに、気密容器の放電空間内には、後述するように一対の電極が所定の間隔で対向した状態で放電空間に臨んで封装される。また、放電空間は、適当な形状であることを許容するものであるが、好適には球体または回転楕円球体のような形状に形成することができる。さらに、放電空間を包囲部により外部に対して気密に包囲するために、包囲部に連結する封止部が形成されていることを許容する。

気密容器が石英ガラスにより製作される場合、封止部は、１対の封止部によって構成することができる。そして、一対の封止部は、包囲部の両端に形成されている。また、一対の封止部は、包囲部の両端から棒状に延在し、内部に後述する電極を支持するとともに、気密容器の包囲部の両端を封止し、さらに電極に導入導体を接続している。このために、封着金属箔を一対の封止部のそれぞれの中間部内部に埋設して電極と導入導体との間を接続するとともに、封着金属箔に封止部の石英ガラスを気密に密着させることによって気密容器を封止することができる。この場合の封止には、減圧封止法を用いることにより、気密容器の耐圧性を高めることができる。すなわち、本発明において、一対の封止部は、減圧封止部を構成しているのが好ましい。

＜一対の電極について＞ 本発明において、一対の電極は、交流点灯および直流点灯のいずれで点灯するように構成されていてもよい。また、電極は、純タングステン（Ｗ）、トリウムタングステンまたはドープドタングステンによって形成することができる。

交流点灯の場合、一対の電極は同一構造に構成することができる。各電極は、一般的には電極軸と、その先端部に位置する電極主部とで構成される。電極主部は、電極軸の先端部近傍に電極軸と同一材料性のコイルを巻装して構成することができる。しかし、要すれば、削り出し構造の凸部を備えた構造に代えることができる。また要すれば、電極軸のみからなる電極主部を構成することが許容される。

これに対して、直流点灯の場合、一対の電極はその一方が陽極となり、他方が陰極になる。陽極は、ランプ電流の大部分を占める電子の流入による発熱で高温になるので、その放熱面積を大きくするために、電極主部を電極軸より相対的に径大に形成するのが一般的である。タングステンの相対的に大径の棒を削り出して陽極の電極主部を形成したり、タングステンの電極軸の先端にタングステン細線からなるコイルを巻装してなる電極主部を形成して陽極としたりすることができる。一方、陰極は、熱電子放出を行い、かつ、ランプ電流のわずかな部分を占めるイオンが流入するので、その電極主部を相対的に小径のタングステンからなる電極軸の先端部のみによって構成される。

また、本発明においては、電極間の距離は、いわゆる短アーク形の放電が生起するような関係に封装される。短アーク形は、気密容器内に形成される電極間距離が小さく構成されているという特徴があり、したがって発光部を形成するアーク放電領域を小さくすることができる。このため、高圧放電ランプの発光をなるべく点光源に近付けることができるので、反射鏡またはレンズなどの光学系による集光を効率よく行うことができる。液晶プロジェクタなどの投射に用いる場合においては、小形の短アーク形の高圧放電ランプを用いるが、その電極間距離は、３ｍｍ以下が好適である。電極間距離が４ｍｍを超えると、点光源から離れてしまって、光学系の焦点特性が悪くなり、液晶プロジェクタ用などとして用いた場合に、スクリーン照度が低下してしまう。なお、最適には０．５〜２．０ｍｍである。

さらに、電極軸の中間部が封止部の石英ガラスが溶着すると、両者の熱膨張係数の相違によって石英ガラスにクラックが生じやすくなるので、封止部の石英ガラス部分は、電極の振れを防止する程度に緩くくわえ込むように支持するだけで、溶着しないように留意すべきである。なお、石英ガラスが電極部に溶着しにくくする手段として、例えば電極軸の封止部内に埋設される部位にタングステンの細線を大きなピッチで巻き付けてくわえ込みコイルを形成し、その上から石英ガラスが緩く当接するように構成することができる。

＜放電媒体について＞ 本発明において、気密容器内に封入される放電媒体は、水銀、希ガスおよびハロゲンを含んで構成されている。また、加えて安定点灯時に水銀蒸気圧が少なくとも１０ＭＰａ以上、好ましくは１５ＭＰａ以上になるように所要量の水銀が封入され、かつ、高圧放電ランプが所要に作動される。

（水銀について） 水銀（Ｈｇ）は、下記数式１を満足するように封入する。

（数式１）
０．２≦Ｍ／Ｑ≦０．２８
すなわち、水銀は、その蒸気が放電により高圧放電ランプが発生する可視光の発光金属として作用し、気密容器の放電空間の単位内容積（１ｍｍ^３）当たり０．２〜０．２８ｍｇ封入するものとする。水銀の封入量が上記の範囲内であれば、数式２を同時に満足することを前提として、発光中の赤色成分が増加して演色性が向上することが分かった。また、併せて気密容器の点灯中の破裂を抑制することができる。しかし、Ｍ／Ｑの値が０．２未満になると、赤色成分の増加が不足して演色性の向上が十分に得られない。また、Ｍ／Ｑの値が０．２８を超えると、高圧放電ランプ点灯中における水銀の蒸気圧が高くなりすぎて、気密容器が破裂しやすくなる。

（希ガスについて） 希ガスは、高圧放電ランプの始動ガスおよび緩衝ガスとして作用する。また、希ガスは、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）およびキセノン（Ｘｅ）などの一種または複数種を混合して用いることができる。

（ハロゲンについて） ハロゲンは、高圧放電ランプの点灯中に気密容器の内面に付着した電極材料の蒸着などの付着物を清浄化して、気密容器の黒化を抑制するように作用する。また、ハロゲンは、それ単体またはハロゲン化物として封入することができる。さらに、ハロゲンは、ヨウ素（Ｉ）、臭素（Ｂｒ）および塩素（Ｃｌ）のいずれか一種または複数種、好適には臭素（Ｂ）のハロゲン化物または臭素単体からなる。さらにまた、ハロゲンを気密容器の放電空間の内容積に対して１．０×１０^−４μｍｏｌ／ｍｍ^３以上封入することにより、気密容器内でハロゲンサイクルが機能して、電極の損傷および気密容器内のタングステンの飛散による黒化が抑制され、高圧放電ランプの長寿命を実現する。なお、ハロゲンの封入量は、５．０×１０^−４μｍｏｌ／ｍｍ^３程度を目安にすれば、電極の腐食などの不都合が生じにくくなる。そうして、ハロゲンの封入量は、１．０×１０^−４〜５．０×１０^−４μｍｏｌ／ｍｍ^３の範囲であるのが好ましく、その中でも２．０×１０^−４μｍｏｌ／ｍｍ^３前後が特に好適である。

（アルカリ金属について） ナトリウム（Ｎａ）およびリチウム（Ｌｉ）などのアルカリ金属は、放電により波長５８０〜７８０ｎｍの範囲に発光スペクトルを生じる物質である。ところが、既述のようにこれらの金属またはそのハロゲン化物は、これが気密容器の内部に存在すると、アルカリ金属が気密容器の内壁の失透核となり、その核から失透が広がってしまうので、いわゆる放電媒体として意識的に封入されていると否（例えば、不純物として封入されている場合。）とにかかわらず、高圧放電ランプの発光スペクトル分布の中に影響を与える、換言すればピークを有するような量が封入されていてはならない。

＜ランプ電力について＞ 本発明において、高圧放電ランプの安定点灯時のランプ電力は、３０〜１５０Ｗである。本発明が目指す各種の照明装置用として好適な高圧放電ランプは、安定点灯時のランプ電力が上記の範囲内にあればよい。しかし、液晶プロジェクタなどの画像を拡大投影する装置用として好適な高圧放電ランプとしては、８０〜１５０Ｗである。

＜一対の電極間における電位傾度について＞ 本発明において、下記の数式２中のＶ／ｌは、高圧放電ランプの点灯中に一対の電極間に形成される電位傾度を示す。

（数式２）
５８≦Ｖ／ｌ≦７２
すなわち、数式２において、記号Ｖは、安定点灯時のランプ電圧（Ｖ）であり、したがって一対の電極間における電圧降下である。記号ｌは、電極間距離（ｍｍ）であり、一対の電極の先端間に形成される間隔を示す。よって、数式２において、Ｖ／ｌは、一対の電極間における電位傾度（Ｖ／ｍｍ）を示していることになる。

そうして、Ｖ／ｌが数式２を満足するとともに、既述の数式１を同時に満足することにより、発光中の赤色成分が好ましい範囲内になる。しかし、Ｖ／ｌが５８未満になると、赤色成分の過不足のばらつきが顕著になる。また、Ｖ／ｌが７２を超えると、ランプの水銀点灯圧が過大になり、気密容器が破裂しやすくなる。

＜本発明の作用について＞ 本発明は、上記の構成を具備していることにより、気密容器における放電空間の単位内容積当たりの水銀封入量を示すＭ／Ｑの値（数式１）と、電極間の電位傾度を示すＶ／ｌの値（数式２）とが相乗的に作用し合って、安定点灯時における発光中の赤色成分が増加する。その結果、演色性が向上する。また、点灯中に気密容器が破裂に至るようなことが著しく少なくなる。

＜本発明のその他の構成について＞ 本発明の必須構成要件ではないが、以下の構成を必要に応じて選択的に付加することにより、本発明の高圧放電ランプの性能が向上したり、機能が追加されたりする。

１．（口金について） 高圧放電ランプを機械的に例えば後述する凹形反射鏡などに支持させるとともに、点灯回路から受電するために、口金を高圧放電ランプの一端に装着させることができる。この口金は、筒状の口金本体、その基端から外部へ突出するねじ端子およびねじ端子に羅合するランププラグを含み、口金本体が一方の封止部に嵌合するとともに無機接着剤を介して封止部に接着され、ねじ端子は口金本体の内部において封止部から突出した導入導体に接続している。そして、ねじ端子を液晶プロジェクタなどの組込機器の取付部に挿入し、ランププラグを締め付けることによって高圧放電ランプを所定の位置に固定するとともに、一方の電極を点灯回路に接続する。なお、高圧放電ランプの他方の電極は、凹形反射鏡の反射鏡部分を貫通する接続導体を経由して点灯回路に接続するのが一般的である。

したがって、口金にはランププラグおよびねじ端子を介して比較的大きなトルクが作用するので、封止部と口金本体との間の向き接着剤による接着が剥がれやすいという傾向がある。この剥がれが生じると、集光位置がずれてしまうので、所望により口金本体の内面に凹凸を形成することができる。この凹凸を形成することにより、無機接着剤を介した封止部との接着が剥がれにくくなる。その結果、ランププラグおよびねじ端子を介して口金に比較的大きなトルクが作用しても、集光位置ずれが生じにくくなる。なお、凹凸は、口金本体の管軸方向に沿って延在する凹凸条からなる構造であることを許容するものである。しかし、凹凸は、荒めの粗面によって形成されていてもよい。

また、所望により上記の構成に加えて口金本体の外面に凹凸を形成することができる。これにより、凹形反射鏡の口金に対する接着が強固になる。その結果、より一層集光位置ずれを防止することができる。

２．（凹形反射鏡について） 高圧放電ランプからの発光を集光するために、凹形反射鏡を高圧放電ランプに固定的に付加することができる。凹形反射鏡は、口金セメントのような無機質接着剤などの固着手段によって高圧放電ランプに対して所定の位置関係に固着するのが適当である。しかし要すれば、両者を着脱可能な形態で一体に固定することもできる。

また、高圧放電ランプを凹形反射鏡に固定するために、透光性放電容器の封止部に固着した口金を利用することができる。なお、高圧放電ランプは、その全体が凹形反射鏡の中に完全に収納されるように配置されてもよいし、一部が反射鏡から外部へ突出してもよい。

さらに、凹形反射鏡は、ガラスまたは金属を基体として構成しているものを用いることができる。いずれの構成においても、反射面に可視光反射・熱線透過性能を備えるたとえばダイクロイックミラーを採用することにより、熱線が被照面に投射されるのを低減することができる。

さらにまた、凹形反射鏡の前面開口に透光性前面カバーを配設することができる。この場合、凹形反射鏡と透光性前面カバーとの間を気密に構成することができる。しかし、気密に構成しなくてもよい。そして、透光性前面カバーを凹形反射鏡に固定するには、シリコーン接着剤や低融点ガラスなどによって接着してもよいし、金属枠によって機械的に固着してもよい。なお、透光性前面カバーの内面または外面に可視光透過・熱線反射膜を形成することにより、被照面に投射される熱線をより一層良好に遮断することができる。また、要すれば、透光性前面カバーに可視光に対して特定波長域の光を良好に透過する色フィルタの機能を付与することもできる。

３．（外管について） 本発明の高圧放電ランプを外管内に収納することができる。この場合、外管を高圧放電ランプの機械的保護、紫外線遮断や温度管理などを目的とするその目的は限定されない。また、外管内の雰囲気をどのようにするかは、その目的に照らして適当に構成することができる。例えば、機械的保護や紫外線遮断を目的とする場合には、外管内を外気に対して封止する必要がない。また、高圧放電ランプの温度管理を目的とする場合には、内部を排気して真空雰囲気や不活性ガスの減圧雰囲気などの構成にすることができる。

請求項２の発明の照明装置は、照明装置本体と；照明装置本体に配設された請求項１記載の高圧放電ランプと；を具備していることを特徴としている。

本発明において、照明装置とは、高圧放電ランプの発光を利用するあらゆる装置を含む広い概念であり、したがって液晶プロジェクタ、オーバーヘッドプロジェクタなどの光投射装置、自動車用前照灯、照明器具、表示装置および光ファイバー照明装置などであることを許容する。もちろん、照明器具は屋内用および屋外用のいずれであってもよい。

そうして、本発明においては、集光効率および発光効率が低下することなしに色特性すなわち演色性が改善された照明装置を得ることができる。

請求項１の発明によれば、安定点灯時における発光中の赤色成分がアルカリ金属によることなしに増加し、その結果、演色性が向上するとともに、寿命中の白濁や黒化によるスクリーン照度の低下が抑制されて、点灯中に気密容器が破裂に至るようなことが著しく少なくなる高圧放電ランプを提供することができる。

請求項２の発明によれば、請求項１の効果を有する特に液晶プロジェクタなどの投光装置に好適な照明装置を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための形態を説明する。

図１は、本発明の高圧放電ランプを実施するための第１の形態を示す正面図である。各図において、１は気密容器、２、２は一対の電極、３は封着金属箔、４は導入導体、５は口金、６は接続導体である。気密容器１の内部には、放電媒体が封入されている。

＜気密容器１＞ 気密容器１は、石英ガラスからなり、中央の包囲部１ａおよび両端の第１および第２の封止部１ｂ、１ｃからなる。包囲部１ａは、外形がほぼ球体に近い回転楕円体形状をなしているが、内部が管軸方向に長い細長い回転楕円体形状をなした放電空間１ａ１が形成されている。第１および第２の封止部１ｂ、１ｃは、包囲部１ａの両端に減圧封止構造により一体に接続して形成されている。

＜電極２＞ 電極２は、電極軸２ａ、電極主部２ｂおよびくわえ込みコイル２ｃを備えている。電極軸２ａは、純タングステン棒からなる。そして、基端が後述する封着金属箔３に溶接され、中間部が第１および第２の封止部１ｂ、１ｃに緩く支持され、かつ、先端部が気密容器１の包囲部１ａの内部に突出している。電極主部２ｂは、純タングステン線を電極軸２ａの先端に数回密巻により２重に巻装することによって形成されている。くわえ込みコイル２ｃは、純タングステン細線を電極軸の中間部の少なくとも第１および第２の封止部１ｂ、１ｃの石英ガラスによるくわえ込み部分に対向する部位に適当なピッチで巻装されている。

＜封着金属箔３＞ 封着金属箔３は、モリブデンからなる。そして、封着金属箔３は、その先端部に電極軸２ａの基端を、基端部に導入導体４の先端を、それぞれ溶接して電極マウントを形成した状態で、気密容器１の両端の第１および第２の封止部１ｂ、１ｃの内部に気密に埋設されている。

＜放電媒体＞ 放電媒体は、水銀、希ガスおよびハロゲンからなる。水銀は、封入量が数式１を満足する値である。希ガスは、アルゴン（Ａｒ）などからなる。ハロゲンは、ＣＨ_２Ｂｒ_２などからなる。

＜導入導体４＞ 導入導体４は、モリブデン（Ｍｏ）線からなり、封着金属箔３の基端に先端が溶接し、基端が第１の封止部１ｂから外部に露出している。なお、導入導体４は、図において左右対称構造であるが、右側の導入導体は後述する口金５内に位置しているため外部から見えない。

＜口金５＞ 口金５は、筒状の口金本体５ａおよびねじ端子５ｂを備えている。口金本体５ａは、黄銅などの金属からなり、その一端部が第１の封止部１ｂの端部に口金セメントすなわち無機質接着剤によって固着されている。ねじ端子５ｂは、外囲にねじ溝が形成され、口金本体５ａと一体に形成されて口金本体５ａの中心部から管軸に沿って外方へ突出しているとともに、その中心部に形成された貫通孔に導入導体４を挿通し、かつ、溶接することによって導入導体４と接続している。そして、ねじ端子５ｂは、そこに図示していないランププラグがねじ込まれて高圧放電ランプを所定の位置に固定するとともに、点灯回路の一方の出力端子に接続することによって給電を行うのに寄与することができる。

＜接続導体６＞ 接続導体６は、その先端が第２の封止部１ｃから外部へ突出している導入導体４に先端が溶接している。そして、点灯回路の他方の出力端子が接続導体６を経由して接続することによって給電を行うのに寄与することができる。

放電容器１ ：石英ガラス製、最大外径９．０ｍｍ、最大内径４．０ｍｍ、
内容積５０ｍｍ^３、第１および第２の封止部の直径５．６ｍｍ、
長さ２１ｍｍ、封着金属の封止長１７ｍｍ
電極１ｂ ：直径０．１５ｍｍの純タングステン線、電極主部のコイル線径
０．１５ｍｍ、電極間距離１．４ｍｍ、くわえ込みコイルの線径
０．０７５ｍｍ、ピッチ１５０％
放電媒体
水銀 ：１１．５ｍｇ
ハロゲン ：１．０μｇ
希ガス ：Ａｒ０．１５気圧
ランプ電圧 ：８０Ｖ
ランプ電力 ：１００Ｗ

次に、図２ないし図４を参照して、水銀封入量と発光中の赤色成分との関係、電極間の電界の強さと発光中の赤色成分との関係、および水銀封入量とランプ破裂との関係についての実験結果を説明する。なお、実験に供した高圧放電ランプは、図１に示した第１の形態である。

図２は、水銀封入量と発光中の赤色成分との関係についての実験結果を示すグラフである。図において、横軸はＭ／Ｑ（ｍｇ／ｍｍ^３）（Ｍ：水銀の封入量（ｍｇ）、Ｑ：気密容器の内容積（ｍｍ^３））を、縦軸はＲ９値を、それぞれ示す。Ｍ／Ｑは、水銀の封入量を振ることにより数値を変化させて実験を行ったものである。なお、Ｒ９は、演色評価色票のうち、赤色成分を示す特殊演色評価数の値である。

図から理解できるように、Ｍ／Ｑが大きくなるほどＲ９が高くなり、０．２以上であれば発光中の赤色成分が良好な値であることが分かる。なお、この実験におけるランプ電圧は８０Ｖ、電極間距離は１．３ｍｍである。

図３は、電極間の電位傾度と発光中の赤色成分との関係についての実験結果を示すグラフである。図において、横軸はＶ／ｌ（Ｖ／ｍｍ）を、縦軸はＲ９の値を、それぞれ示す。なお、Ｖ／ｌは、電極間距離ｌを１．３ｍｍ±０．０５ｍｍにし、水銀量を振って変化させた。この実験における気密容器の内容積Ｑは約５０ｍｍ^３である。

図から理解できるように、Ｖ／ｌが大きくなるにしたがってＲ９の値が、アルカリ金属封入ランプすなわちアルカリ金属を封入して赤色成分を増加した高圧放電ランプにおけるＲ９の値であるところの−６０付近になる。また、Ｖ／ｌが７５以上であれば、アルカリ金属を封入した高圧放電ランプより優れたＲ９が得られる。

図４は、点灯１０００時間以内における水銀封入量とランプ破裂との関係についての実験結果を示すグラフである。図において、横軸はＭ／Ｑ（ｍｇ／ｍｍ^３）を、縦軸は破損発生率（％）を、それぞれ示す。

図４から理解できるように、Ｍ／Ｑが０．２８を超えると、破裂やクラックなどいわゆる破裂しやすくなる。

図５は、本発明の高圧放電ランプを実施するための第２の形態を示す一部断面正面図である。本形態は、凹形反射鏡を一体に備えている点において異なる。なお、図１と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。図において、１１は高圧放電ランプ、１２は凹形反射鏡、１３は無機質接着剤、１４は中継端子、１５はワイヤハーネス、１６は前面カバーである。

高圧放電ランプ１１は、図１に示すのと同一構造である。

凹形反射鏡１２は、内面が凹形をなすガラス基体１２ａ、可視光反射・熱線透過膜１２ｂおよび筒状部１２ｃからなる。ガラス基体１２ａは、内面の凹形部が回転放物面を基本とする曲面に形成され、頂部の外側に筒部１２ｃが一体に突出して形成されている。可視光反射・熱線透過膜１２ｂは、ダイクロイック反射膜からなる。

高圧放電ランプ１１を凹形反射鏡１２に取り付けるには、口金５を筒状部１２ｃに挿入し、高圧放電ランプ１１の発光中心を凹形反射鏡１２の焦点に合致させて口金５と筒状部１２ｃとの間に無機質接着剤１３を介在させて両者を固着する。

高圧放電ランプ１１の一方の電極２側の導入導体４に接続導体６を溶接して凹形反射鏡１２の背面側へ導出させている。すなわち、接続導体６は、鏡面の一部に形成した通孔１２ｄを通って凹形反射鏡１２の背面側へ導出されている。

中継端子１４は、凹形反射鏡１２の外面において通孔１２ｄの近傍に固着されている。そして、高圧放電ランプ１１に接続している接続導体６とワイヤハーネス１５との接続を中継している。

ワイヤハーネス１５は、コネクタ１５ａおよび一対の絶縁被覆導線１５ｂ、１５ｃからなる。コネクタ１５は、図示を省略している点灯装置の出力端のコネクタに着脱可能に結合して接続するとともに、絶縁被覆導線１５ｂ、１５ｃの一端に接続している。絶縁被覆導線１５ｂは、その他端が中継端子１４に接続している。絶縁被覆導線１５ｃは、その他端が口金５のねじ端子５ｂにローレット付きナット５ｃによって締め付けられて接続している。

前面カバー１６は、透明ガラス板からなり、凹形反射鏡１２の前面開口端に接着されている。

そうして、ワイヤハーネス１５のコネクタ１５ａを点灯装置に接続して、高圧放電ランプ１１を点灯すると、高圧放電ランプ１１から発生した光線は、凹形反射鏡１２の可視光反射・熱線反射膜１２ｂに入射し、そのうち可視光は反射して光軸と平行に出射し、前面カバー１６を通過して照明に利用される。これに対して、熱線は可視光反射・熱線透過膜１２ｂを透過し、さらにガラス基体１２ａを透過して凹形反射鏡１２の背面側へ放散されるので、液晶表示体などの温度上昇を抑制することができる。

図６は、本発明の高圧放電ランプを実施するための第３の形態を示し、凹形反射鏡のネック部に対向している口金の部分において断面した横断面図である。本形態は、口金５が図５に示す第２の形態におけるのとは異なる。

すなわち、口金５は、その口金本体５ａの内外両周面に形成された凹凸５ｃ、５ｄを有している。凹凸５ｃ、５ｄは、ともに管軸方向に沿って形成された複数の凸条からなる。しかし、外周面の凹凸５ｄを形成しないで、内周面の凹凸５ｃのみを形成するだけでもよい。なお、図中の符号６は無機質接着剤であり、口金本体５ａと第１の封止部１ｂとの間を固着している。無機質接着剤６は、口金本体５ａの凹凸５ｃが形成されている部分に充填されているので、凹凸５ｃは、口金本体５ａに対して外部から比較的大きなトルクが作用した場合に、無機接着剤６と口金本体５ａとの間に剥がれが生じて口金５が第１の封止部１ｂに対して相対的に動くのを阻止するように作用する。

一方、口金本体５ａの外周面に形成された凹凸５ｄは、凹形反射鏡１２の筒状部１２ｃと高圧放電ランプ１１の口金５とを固着する無機質接着剤１３が充填される部分に形成されている。このため、口金５または凹形反射鏡１２に対して外部から比較的大きなトルクが作用した場合に、無機質接着剤１３と口金本体５ａとの間に剥がれが生じて口金５が凹形反射鏡１２に対して相対的に動くのを阻止するように作用する。

図７は、本発明の照明装置を実施するための一形態としての液晶プロジェクタを示す概念的断面図である。図において、２１は高圧放電ランプ、２２は液晶表示手段、２３は画像制御手段、２４は光学系、２５は高圧放電ランプ点灯装置、２６は本体ケース、２７はスクリーンである。

高圧放電ランプ２１は、図６に示す本発明を実施するための第２の形態のものと同一である。

液晶表示手段２２は、投射すべき画像を液晶によって表示するもので、その背面から高圧放電ランプ装置２１によって照明される。

画像制御手段２３は、液晶表示手段２２を駆動および制御するもので、要すればテレビジョン受信機能をも備えることができる。

光学系２４は、液晶表示手段２２を通過した光をスクリーン２７に投射する。

高圧放電ランプ点灯装置２５は、高圧放電ランプ２１を点灯する。

本体ケース２６は、以上の各要素２１〜２６を収納する。

本発明の高圧放電ランプを実施するための第１の形態を示す正面図 水銀封入量と発光中の赤色成分との関係についての実験結果を示すグラフ 電極間の電位傾度と発光中の赤色成分との関係についての実験結果を示すグラフ 点灯１０００時間以内における水銀封入量とランプ破裂との関係についての実験結果を示すグラフ 本発明の高圧放電ランプを実施するための第２の形態を示す一部断面正面図 本発明の高圧放電ランプを実施するための第３の形態を示し、凹形反射鏡のネック部に対向している口金の部分において断面した横断面図 本発明の照明装置を実施するための一形態としての液晶表示装置を示す概念的断面図

符号の説明

１…透光性放電容器、１ａ…包囲部、１ａ１…放電空間、１ｂ…第１の封止部、１ｃ…第２の封止部、２…電極、２ａ…電極軸、２ｂ…電極主部、３…封着金属箔、４…導入導体、５…口金、５ａ…口金本体、５ｂ…ねじ端子、６…接続導体

Claims (2)

1. 内部に内容積Ｑ（ｍｍ^３）の放電空間を有する耐火性で透光性の気密容器と；
   放電空間内に電極間距離ｌ（ｍｍ）で対向するように気密容器に封装された一対の電極と；
   数式１を満足するＭ（ｍｇ）の水銀、ハロゲンおよび希ガスを含んで気密容器の放電空間内に封入されるとともに、点灯時の水銀蒸気圧が少なくとも１０ＭＰａ以上になる放電媒体と；
   を具備し、安定点灯時のランプ電力が３０〜１５０Ｗであるとともにランプ電圧Ｖ（Ｖ）が数式２を満足することを特徴とする高圧放電ランプ。
   （数式１）
   ０．２≦Ｍ／Ｑ≦０．２８
   （数式２）
   ５８≦Ｖ／ｌ≦７２
2. 照明装置本体と；
   照明装置本体に配設された請求項１記載の高圧放電ランプと；
   を具備していることを特徴とする照明装置。

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