JP2006260891A - 超高圧放電灯ユニット - Google Patents
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Abstract
【課題】 「長寿命化」の要請に応えることのできる超高圧放電灯ユニットを提供する。
【解決手段】 超高圧放電灯ユニット10は、凹状の反射面14aを有するリフレクタ14と、発光管部22とその両端部に設けられた封止部24とによって構成された封体容器26を有する超高圧放電灯12とを備えており、発光管部22の前方に位置する封止部24には、超高圧放電灯12の前方に配設された光学機器16,20からの反射光Aを遮断する遮蔽部材18が取り付けられている。したがって、光学機器16,20から発光管部22へ向かう反射光Aを遮蔽部材18によって遮断でき、超高圧放電灯12の温度上昇を抑制して、超高圧放電灯12の寿命を引き延ばすことができる。
【選択図】 図1
【解決手段】 超高圧放電灯ユニット10は、凹状の反射面14aを有するリフレクタ14と、発光管部22とその両端部に設けられた封止部24とによって構成された封体容器26を有する超高圧放電灯12とを備えており、発光管部22の前方に位置する封止部24には、超高圧放電灯12の前方に配設された光学機器16,20からの反射光Aを遮断する遮蔽部材18が取り付けられている。したがって、光学機器16,20から発光管部22へ向かう反射光Aを遮蔽部材18によって遮断でき、超高圧放電灯12の温度上昇を抑制して、超高圧放電灯12の寿命を引き延ばすことができる。
【選択図】 図1
Description
本発明は、映像素子に表示された情報を投影光学系によって投射する投射型プロジェクター等に用いられる超高圧放電灯ユニットに関する。
近年では、ビジネスにおけるプレゼンテーション、家庭におけるホームシアターまたはリアプロジェクションテレビ等の様々なシーンで投射型プロジェクターが使用されており、その主要部品である光源装置には、図7に示すように、凹状の反射面2aを有するリフレクタ2の中央部に放電灯3が取り付けられた放電灯ユニット1が一般に用いられている。
そして、このような放電灯ユニット1には、「明るさ向上」に対する強い要請があり、従来では、放電灯3の高圧化(0.15mg/mm3以上の水銀封入)や、放電灯3の小型化(0.8W/mm2以上の管壁負荷)等によってこの要請に応えていた。また、放電灯3を高圧化した場合には、その破裂頻度が高くなるため、破裂時における破片や水銀の飛散を防止するために、リフレクタ2の開口部2bにカバー4を取り付けるようにしていた。なお、図7に示した放電灯ユニット1と同様の構成は、特許文献1等にも開示されている。
特開2004−362864号公報
放電灯ユニット1(図7)を投射型プロジェクター等の光源装置として用いる際には、放電灯ユニット1がプロジェクターハウジング内の所定位置に配設され、放電灯ユニット1の前方にUV/IRカットフィルタ5等の光学機器が配設される。そして、投射型プロジェクターの起動スイッチを入れて放電灯3を点灯させると、放電灯3から出射された光がカバー4を通して光学機器へ与えられ、その光の一部が光学機器で反射され、反射光Aとして放電灯3の発光管部3aへ戻される。したがって、発光管部3aは、反射光Aによって適正温度以上に加熱されることとなり、その結果、放電灯3の寿命が短くなるという問題があった。
そして、このような問題は、図8に示すような平行光を照射する放電灯ユニット6においても同様に生じていた。つまり、光学機器に与えられる光が平行光であっても、その平行光には一定の広がりがあることから、その反射光Aにも一定の広がりがあり、反射光Aの広がり部分によって発光管部3aが適正温度以上に加熱されるという問題があった。
なお、「適正温度」とは、実験により求められた「放電灯に異常をきたさない温度」を意味し、放電灯3を構成する封体容器が石英ガラス製である場合には、800〜900℃であることが確認されている。
それゆえに、本発明の主たる課題は、発光管部の温度上昇を抑制することによって「長寿命化」の要請に応えることのできる、超高圧放電灯ユニットを提供することである。
請求項1に記載した発明は、「凹状の反射面14aを有するリフレクタ14と、発光管部22とその両端部に設けられた封止部24とによって構成された封体容器26を有し、一方の前記封止部24において前記リフレクタ14の中央部に取り付けられた超高圧放電灯12とを備える、超高圧放電灯ユニット10において、前記超高圧放電灯12の前方に配設された光学機器16,20からの反射光Aを遮断する遮蔽部材18が、前記発光管部22の前方に位置する他方の前記封止部24に取り付けられていることを特徴とする、超高圧放電灯ユニット10」である。
この発明では、超高圧放電灯12の前方に配設された光学機器16,20からの反射光Aを、封止部24に取り付けられた遮蔽部材18によって遮断することができるので、この反射光Aが発光管部22へ戻るのを阻止でき、発光管部22の温度上昇を抑制できる。
請求項2に記載した発明は、請求項1に記載した「超高圧放電灯ユニット10」において、「前記超高圧放電灯12の前記封体容器26は、石英ガラスによって構成されており、前記封体容器26内には、タングステンからなる電極34と、0.15mg/mm3以上の水銀と、希ガスと、ハロゲンとが封入されており、前記封体容器26の管壁負荷は、0.8W/mm2以上に設定されている」ことを特徴とする。
この発明では、封体容器26に高圧水銀(0.15mg/mm3以上)が封入された小型(管壁負荷0,8W/mm2以上)の超高圧放電灯12が用いられるので、「明るさ」を向上させることができる。
請求項3に記載した発明は、請求項1または2に記載した「超高圧放電灯ユニット10」において、「前記遮蔽部材18は、前記封止部24の外面に鍔状に形成されている」ことを特徴とする。
この発明における遮蔽部材18は、封止部24との関係では鍔状であるが、遮蔽部材18の単独では、これをリング状に形成することができる。したがって、リング状の遮蔽部材18を封止部24の外面に嵌合するだけで、簡単かつ安価に製造することができる。
請求項4に記載した発明は、請求項1または2に記載した「超高圧放電灯ユニット10」において、「前記遮蔽部材18は、前記超高圧放電灯12の前方に配設された光学機器16,20からの反射光Aを前記発光管部22の下部へ導く導光路48を確保しつつ、前記封止部24に取り付けられている」ことを特徴とする。
発光管部22の下部の温度が低い場合には、水銀の蒸発速度が遅くなって照度の立ち上がり時間が遅延する。そこで、この発明では、光学機器16,20からの反射光Aを発光管部22の下部へ導く導光路48を確保し、反射光Aによって発光管部22の下部を加熱するようにしている。
請求項1〜4に記載した発明によれば、超高圧放電灯を用いているので、十分な「明るさ」を確保できる。また、光学機器から超高圧放電灯の発光管部へ向かう反射光を遮蔽部材で遮断するようにしているので、発光管部の温度上昇を抑制でき、超高圧放電灯の「長寿命化」を達成できる。
図1は、本発明が適用された超高圧放電灯ユニット10を示す断面図であり、図2は、超高圧放電灯ユニット10を示す部分拡大図である。超高圧放電灯ユニット10は、投射型プロジェクター等の光源装置を構成するものであり、超高圧放電灯12と、リフレクタ14と、カバー16と、遮蔽部材18とを備えており、超高圧放電灯ユニット10を投射型プロジェクター等に組み込んで使用する際には、超高圧放電灯ユニット10の前方にUV/IRカットフィルタ20等の光学機器が配設される。
超高圧放電灯12は、図2に示すように、略球状の発光管部22と、発光管部22の両端からストレートに延びた棒状の封止部24とを有する石英ガラス製の封体容器26を有しており、各封止部24の内部には、電極棒28と、リード棒30と、これらを電気的に接続するモリブデン箔32とが配設されており、発光管部22の内部における電極棒28の端部間には、タングステン等の高融点金属からなる電極34が設けられている。また、発光管部22の内部には、0.15mg/mm3以上の高圧水銀と、アルゴン等の希ガスと、ヨウ素,臭素,塩素,フッ素等のうち少なくとも1つのハロゲン(金属ハロゲン化物またはハロゲンガス等)とが封入されている。
なお、超高圧放電灯12の大きさは、特に限定されるものではないが、「明るさ向上」の観点からは小型であることが望ましく、この実施例では、封体容器26の管壁負荷が0.8W/mm2以上に設定されている。
リフレクタ14(図1,図2)は、超高圧放電灯12の発光管部22で発生した光を前方へ反射させるものであり、石英ガラスによって碗形に形成されている。そして、リフレクタ14の内面には、鏡面状の反射面14aが形成されており、リフレクタ14の中央部には、超高圧放電灯12の一方の封止部24が挿通される筒状の放電灯取付部36が形成されている。
なお、リフレクタ14における開口部14bの形状は、特に限定されるものではなく、円形,楕円形または四角形等のような任意の形状でよい。また、リフレクタ14の材質としては、石英ガラスに代えて、アルミニウム,ステンレス,真鍮,ニッケル,クロム,ニッケル−クロム合金,銅または銅−ニッケル合金等のような金属が用いられてもよい。金属を用いた場合には、熱伝導率が高いため、放熱による冷却効果を期待できる。
カバー16(図1,図2)は、リフレクタ14の開口部14bを封鎖するものであり、石英ガラス等のような透光性および耐熱性を有する材料によって板状に形成されている。
遮蔽部材18(図1,図2)は、超高圧放電灯12の前方に配設された光学機器(カバー16,UV/IRカットフィルタ20等)からの反射光Aを遮断することによって、この反射光Aが超高圧放電灯12の発光管部22へ戻されるのを阻止する鍔状部材である。遮蔽部材18の形状は、封止部24との関係では鍔状であるが、遮蔽部材18の単独では、図3に示すように、中央部に貫通孔18aを有するリング状である。遮蔽部材18における貫通孔18aの内径は、封止部24の外径とほぼ同じサイズに設定されており、遮蔽部材18の外径は、図2に示すように、リフレクタ14における反射面14aの最内部で反射された反射光Bを遮断することのないように設定されている。ただし、遮蔽部材18が反射光Bを遮断したとしても、その遮断量が僅かであれば、超高圧放電灯ユニット10の性能を損なう心配はない。
なお、遮蔽部材18の形状は、特に限定されるものではなく、図3に示すような円形の他、楕円形,四角形または六角形等であってもよい。また、遮蔽部材18の材質は、遮光性および耐熱性を有するものであればよく、具体的には、アルミナ,セラミック,金属,合金,炭素または炭素化合物等を用いることができる。
超高圧放電灯ユニット10を組み立てる際には、図1に示すように、超高圧放電灯12の一方の封止部24がリフレクタ14の放電灯取付部36に挿通され、この封止部24の端部に金属端子38および金属放熱板40が取り付けられる。そして、この封止部24が放電灯取付部36に対してセメント42によって接合される。また、発光管部22の前方に位置する他方の封止部24の外面には、遮蔽部材18が接着剤によって取り付けられ、リフレクタ14の開口部14bには、カバー16が接着剤によって取り付けられる。
なお、封止部24に対する遮蔽部材18の取り付け位置は、光学機器(カバー16,UV/IRカットフィルタ20等)から発光管部22へ向かう反射光Aを遮断し得る位置であればよく、特に限定されるものではない。
超高圧放電灯ユニット10を投射型プロジェクター等の光源装置として用いる際には、超高圧放電灯ユニット10がプロジェクターハウジング内の所定位置に配設され、超高圧放電灯ユニット10の前方にUV/IRカットフィルタ20やフライアイレンズ(図示省略)等の光学機器が配設される。そして、超高圧放電灯12を点灯させると、超高圧放電灯12から出射された光がカバー16を通してUV/IRカットフィルタ20等の光学機器へ与えられ、その光の一部が光学機器(カバー16を含む。)で反射され、反射光Aとしてリフレクタ14内へ戻される。しかし、発光管部22の前方の封止部24には、遮蔽部材18が取り付けられているので、反射光Aは遮蔽部材18によって遮断されることとなり、発光管部22へ戻されることはない。したがって、反射光Aによって発光管部22が加熱されることはなく、発光管部22の温度上昇が抑制される。
この実施例によれば、高圧水銀が封入された小型の超高圧放電灯12を用いているので、十分な「明るさ」を得ることができる。また、発光管部22へ向かう反射光Aを遮蔽部材18で遮断することができるので、発光管部22の温度上昇を抑制することができ、ひいては超高圧放電灯12の「長寿命化」を達成できる。
なお、図1実施例では、反射面14aで反射された反射光Bを焦点Pに集光させることのできるリフレクタ14を採用しているが、図4に示した超高圧放電灯ユニット44のように、反射面14aで反射された反射光Bを平行光として出射させることのできるリフレクタ14を採用してもよい。この場合でも、光学機器(カバー16,UV/IRカットフィルタ20等)から発光管部22へ向かう反射光Aを遮蔽部材18によって遮断することができるので、発光管部22の温度上昇を抑制でき、超高圧放電灯12の「長寿命化」を達成できる。
発明者等は、図1実施例および図4実施例の効果を以下の実験により確認した。
[実験方法]
図1に示した超高圧放電灯ユニット10を本件試料1とし、図4に示した超高圧放電灯ユニット44を本件試料2とした。また、図7に示した従来の超高圧放電灯ユニット1を比較試料1とし、図8に示した従来の超高圧放電灯ユニット6を比較試料2とした。そして、各試料の前方にUV/IRカットフィルタを配設し、使用時における発光管部の上部温度(℃)と照度維持率が50%に低下するまでの時間とを、それぞれ3個の試料について測定した(測定回数3回)。なお、各試料の具体的構成は、以下の通りである。
図1に示した超高圧放電灯ユニット10を本件試料1とし、図4に示した超高圧放電灯ユニット44を本件試料2とした。また、図7に示した従来の超高圧放電灯ユニット1を比較試料1とし、図8に示した従来の超高圧放電灯ユニット6を比較試料2とした。そして、各試料の前方にUV/IRカットフィルタを配設し、使用時における発光管部の上部温度(℃)と照度維持率が50%に低下するまでの時間とを、それぞれ3個の試料について測定した(測定回数3回)。なお、各試料の具体的構成は、以下の通りである。
本件試料1: 本件試料1では、150Wで直流点灯式の超高圧放電灯12が採用されており、超高圧放電灯12の封体容器26は、0.8W/mm2の管壁負荷で石英ガラスによって構成されおり、封体容器26内には、アーク長1.1mmのタングステンからなる電極34と、0.22mg/mm3の高圧水銀と、臭素(ハロゲン)と、アルゴン(希ガス)とが封入されている。
本件試料2: 本件試料2では、150Wで直流点灯式の超高圧放電灯12が採用されており、超高圧放電灯12の封体容器26は、0.8W/mm2の管壁負荷で石英ガラスによって構成されおり、封体容器26内には、アーク長1.0mmのタングステンからなる電極34と、0.15mg/mm3の高圧水銀と、臭素(ハロゲン)と、アルゴン(希ガス)とが封入されている。
比較試料1: 遮蔽部材18が設けられてない点を除いて、本件試料1と同じ構成を備えている。
比較試料2: 遮蔽部材18が設けられてない点を除いて、本件試料2と同じ構成を備えている。
[実験結果]
実験結果は、表1に示した通りである。
実験結果は、表1に示した通りである。
表1より、本件試料1および2によれば、比較試料1および2よりも発光管部22の上部温度の上昇を抑制でき、照度維持率が50%に低下するまでの時間を引き延ばすこと、すなわち、「長寿命化」を達成できることが分かる。
また、上述の実施例(図1,図4)では、発光管部22の上部へ向かう反射光Aだけでなく、下部へ向かう反射光Aをも遮断するようにしているが、図5に示す超高圧放電灯ユニット46のように、封止部24の下部を除いた位置に遮蔽部材18を設けることによって、反射光Aを発光管部22の下部へ導く導光路48を確保し、導光路48を通る反射光Aによって発光管部22の下部を加熱するようにしてもよい。
この場合でも、発光管部22の上部へ向かう反射光Aを遮断できるので、発光管部22の温度上昇を抑制でき、超高圧放電灯12の「長寿命化」を達成できる。また、発光管部22の下部を反射光Aによって加熱することができるので、超高圧放電灯12の照度立ち上がり時間を短縮することができる。
発明者等は、図5実施例の効果を以下の実験により確認した。
[実験方法]
図5に示した超高圧放電灯ユニット46を本件試料とし、図7に示した従来の超高圧放電灯ユニット1を比較試料1とし、図1に示した超高圧放電灯ユニット10を比較試料2とした。そして、各試料の前方にUV/IRカットフィルタを配設し、使用時における発光管部の上部温度(℃)と、照度維持率が50%に低下するまでの時間と、超高圧放電灯12の立ち上がり時間とを、それぞれ3個の試料について測定した(測定回数3回)。なお、各試料の具体的構成は、以下の通りである。
図5に示した超高圧放電灯ユニット46を本件試料とし、図7に示した従来の超高圧放電灯ユニット1を比較試料1とし、図1に示した超高圧放電灯ユニット10を比較試料2とした。そして、各試料の前方にUV/IRカットフィルタを配設し、使用時における発光管部の上部温度(℃)と、照度維持率が50%に低下するまでの時間と、超高圧放電灯12の立ち上がり時間とを、それぞれ3個の試料について測定した(測定回数3回)。なお、各試料の具体的構成は、以下の通りである。
本件試料: 本件試料では、150Wで直流点灯式の超高圧放電灯12が採用されており、超高圧放電灯12の封体容器26は、0.8W/mm2の管壁負荷で石英ガラスによって構成されており、封体容器26内には、アーク長1.1mmのタングステンからなる電極34と、0.22mg/mm3の高圧水銀と、臭素(ハロゲン)と、アルゴン(希ガス)とが封入されている。そして、遮蔽部材18として、封止部24の上部に取り付けられる半リング状のものが用いられている。
比較試料1: 遮蔽部材18が設けられてない点を除いて、本件試料と同じ構成を備えている。
比較試料2: 遮蔽部材18がリング状である点を除いて、本件試料と同じ構成を備えている。
[実験結果]
実験結果は、表2に示した通りである。
実験結果は、表2に示した通りである。
表2より、本件試料によれば、比較試料1よりも発光管部22の上部温度の上昇を抑制でき、照度維持率が50%に低下するまでの時間を引き延ばすこと、すなわち、「長寿命化」を達成できることが分かる。また、本件試料によれば、比較試料2よりも超高圧放電灯12の立ち上がり時間を短縮できることが分かる。
10,44,46… 超高圧放電灯ユニット
12… 超高圧放電灯
14… リフレクタ
16… カバー
18… 遮蔽部材
20… UV/IRカットフィルタ
22… 発光管部
24… 封止部
26… 封体容器
36… 放電灯取付部
48… 導光路
12… 超高圧放電灯
14… リフレクタ
16… カバー
18… 遮蔽部材
20… UV/IRカットフィルタ
22… 発光管部
24… 封止部
26… 封体容器
36… 放電灯取付部
48… 導光路
Claims (4)
- 凹状の反射面を有するリフレクタと、発光管部とその両端部に設けられた封止部とによって構成された封体容器を有し、一方の前記封止部において前記リフレクタの中央部に取り付けられた超高圧放電灯とを備える、超高圧放電灯ユニットにおいて、
前記超高圧放電灯の前方に配設された光学機器からの反射光を遮断する遮蔽部材が、前記発光管部の前方に位置する他方の前記封止部に取り付けられていることを特徴とする、超高圧放電灯ユニット。 - 前記超高圧放電灯の前記封体容器は、石英ガラスによって構成されており、前記封体容器内には、タングステンからなる電極と、0.15mg/mm3以上の水銀と、希ガスと、ハロゲンとが封入されており、前記封体容器の管壁負荷は、0.8W/mm2以上に設定されている、請求項1に記載の超高圧放電灯ユニット。
- 前記遮蔽部材は、前記封止部の外面に鍔状に形成されている、請求項1または2に記載の超高圧放電灯ユニット。
- 前記遮蔽部材は、前記超高圧放電灯の前方に配設された光学機器からの反射光を前記発光管部の下部へ導く導光路を確保しつつ、前記封止部に取り付けられている、請求項1または2に記載の超高圧放電灯ユニット。
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Cited By (1)
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KR20190111045A (ko) * | 2017-02-02 | 2019-10-01 | 가부시키가이샤 브이 테크놀로지 | 고압 방전 램프 |
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2005
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KR20190111045A (ko) * | 2017-02-02 | 2019-10-01 | 가부시키가이샤 브이 테크놀로지 | 고압 방전 램프 |
KR102483865B1 (ko) * | 2017-02-02 | 2023-01-03 | 페닉스덴키가부시키가이샤 | 고압 방전 램프 |
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