JP3106951B2 - ショートアーク型メタルハライドランプ - Google Patents

ショートアーク型メタルハライドランプ

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JP3106951B2
JP3106951B2 JP08099485A JP9948596A JP3106951B2 JP 3106951 B2 JP3106951 B2 JP 3106951B2 JP 08099485 A JP08099485 A JP 08099485A JP 9948596 A JP9948596 A JP 9948596A JP 3106951 B2 JP3106951 B2 JP 3106951B2
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光男 成田
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、オーバーヘッドプ
ロジェクター(OHP)などの光源に使用されるショー
トアーク型のメタルハライドランプに関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】OHPの光源は、従来はハロゲンランプ
が使用されていたが、色温度が高く、演色性の優れた光
が要求されるので、最近では、ショートアーク型メタル
ハライドランプが使用されるようになってきた。
【0003】ショートアーク型のメタルハライドランプ
は、発光管内に、一対の電極が数mmの間隔で対向配置
され、緩衝金属としての水銀、始動用の希ガスととも
に、発光金属としてハロゲン化金属が封入されている。
ハロゲン化金属は、点灯中は溶融して発光管内面の管壁
に液体として存在する一方、一部は気体となって蒸発
し、アーク中心の高温部で金属原子とハロゲン原子に分
離し、金属元素がアークで励起されてその金属固有のス
ペクトルを放射する。
【0004】このように、メタルハライドランプは、ハ
ロゲン化金属を蒸発させるので、金属単体の場合に比べ
て低い温度で十分な蒸気圧が得られ、高圧水銀ランプに
比べて発光効率が優れ、また封入金属を適宜選択するこ
とにより優れた演色性を得ることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ハロゲン化金属とし
て、スカンジウム、ナトリウム、ジスプロシウム、ネオ
ジウム、スズ、ツリウム、セリウムなどの内の数種類の
金属とヨウ素あるいは臭素などのハロゲンの化合物を使
用したショートアーク型のメタルハライドランプが実用
化されているが、例えば、ネオジウム(Nd)、ジスプ
ロシウム(Dy)、セシウム(Cs)のハロゲン化物を
封入したショートアーク型のメタルハライドランプをO
HPの光源に使用したときに、投影スクリーンの上方が
黄色に、下方が赤色に偏色する色分離の問題点が生じ
る。
【0006】メタルハライドランプの発光は、アークの
中心部が原子発光であり、アークの周辺部が分子発光で
あるが、投影スクリーンにおける色分離は、アーク中心
部の原子発光とアーク周辺部の分子発光の色温度の差に
よって生じるものであり、ネオジウム(Nd)、ジスプ
ロシウム(Dy)、セシウム(Cs)のハロゲン化物を
封入したメタルハライドランプにおいては、この色温度
差が大きいために、投影スクリーン上の色分離が肉眼で
もはっきりと認識され、見た目にきわめて違和感のある
ものであった。
【0007】そこで本発明は、発光効率やランプ寿命を
損なうことなく、OHPの光源に使用したときの投影ス
クリーン上の色分離を抑制でき、見た目に違和感を感じ
させないショートアーク型メタルハライドランプを提供
することを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明のショートアーク型メタルハライドランプ
は、一対の電極を備えた発光管内に、水銀および始動用
希ガスとともに、ランタン(La)、ジスプロシウム
(Dy)、セシウム(Cs)のハロゲン化物を封入し、
LaとDyの封入モル比を、0.05≦Dy/La≦
0.3、かつLa、Dy、Csのハロゲン化物の封入量
を、発光管の内容積1cm3 当たり、(1.0〜4.
5)×10-6モルにする。
【0009】本発明者は、メタルハライドランプに封入
するハロゲン化金属として、La、Dy、Csのハロゲ
ン化物を所定割合で所定量封入することにより、アーク
中心部の原子発光とアーク周辺部の分子発光の色温度の
差が小さくなって、OHPの光源に使用したときの投影
スクリーン上の色分離を抑制でき、色分離が実用上問題
にならないことを見出して本発明を完成した。
【0010】すなわち、投影スクリーン上の色分離が小
さくて実用上許容されるためには、La、Dy、Csの
ハロゲン化物の封入量が、発光管の内容積1cm3 当た
り、4.5×10-6モル以下、LaとDyの封入モル比
が、Dy/La≦0.3である必要がある。しかし、発
光管の内容積1cm3 当たり、1.0×10-6モル以下
になると発光効率が低下し、また、LaとDyの封入モ
ル比が、Dy/La<0.05になると、発光管の石英
ガラスが短時間の点灯で白濁しやすくなってランプ寿命
が短くなり、メタルハライドランプが実用に耐えられな
くなる。従って、LaとDyの封入モル比を、0.05
≦Dy/La≦0.3、かつLa、Dy、Csのハロゲ
ン化物の封入量を、発光管の内容積1cm3 当たり、
(1.0〜4.5)×10-6モルにする必要がある。
【0011】
【発明の実施の形態】図1は、定格電力が150Wの一
端封止(シングルエンド)型のショートアーク型メタル
ハライドランプを示すが、石英ガラスからなる発光管1
の一端に偏平状をした封止部2が一体に連設されてい
る。発光管1内には、略逆L字型をした一対の電極3,
3が、その先端が対向した状態で配置されている。電極
3,3の先端間の距離、つまり電極間距離は4.0mm
である。封止部2には、モリブデン箔4,4が埋設され
ている。そして、電極3の一端がモリブデン箔4に溶接
されており、また、外部リード棒5の一端もモリブデン
箔4に溶接されて封止部2から外部に伸び出している。
なお、本発明のショートアーク型メタルハライドランプ
は、前記の一端封止型に限られるものではなく、発光管
の両端に封止部が連設された両端封止(ダブルエンド)
型であってもよい。
【0012】発光管1内には、緩衝金属としての水銀お
よび始動用の希ガスとしてアルゴンガスが封入されてい
る。そして、必須の発光金属として、La、Dy、Cs
のハロゲン化物としてヨウ化物が封入されている。ここ
で、LaとDyの封入モル比は、0.05≦Dy/La
≦0.3の範囲内であり、かつLa、Dy、Csのハロ
ゲン化物の封入量は、発光管の内容積1cm3 当たり、
(1.0〜4.5)×10-6モルの範囲内である。な
お、ハロゲン化物をヨウ化物と臭化物の混合物にしても
良い。
【0013】かかるショートアーク型メタルハライドラ
ンプは、色温度が高くて優れた演色性を有するが、OH
Pの光源として使用すると、投影スクリーン上の色分離
を目視によって観察することができない程度に抑制する
ことができ、また、十分なランプ効率とランプ寿命を得
ることができる。
【0014】次に、LaとDyの封入モル比およびL
a、Dy、Csのハロゲン化物の封入量を変化させたと
きの、投影スクリーン上の色分離と、ランプ効率および
ランプ寿命に及ぼす影響を調査した結果を説明する。色
分離の評価はxy色度図によって判断した。つまり、図
1に示すショートアーク型メタルハライドランプを、扁
平な封止部を水平方向にしてOHPの灯具内に配置し、
投影スクリーンの25地点における色度x、yを測定
し、色度x、yのそれぞれの最大値と最小値の差、Δ
x、Δyで評価したが、色度差Δx、Δyが0.015
以上になると目視で色分離を認められるようになる。ラ
ンプ効率は、球面光束計にて測定したが、OHPの光源
として使用するとき、60lm/W以上が要求される。
また、ランプ寿命は光束維持率で評価したが、500時
間点灯時において50%以上の光束維持率が要求され
る。
【0015】図2は、LaとDyの封入モル比をDy/
La=0.2の一定値にしたときの、La、Dy、Cs
のハロゲン化物の封入量と色度差Δx、Δyの関係を示
すが、封入量が多くなると色度差Δx、Δyが大きくな
り、封入量が4.5×10-6モル/cm3 を越えると色
度差Δx、Δyが0.015大きくなり、色分離が目視
によって確認できるようになる。このため、La、D
y、Csのハロゲン化物の封入量は、4.5×10-6
ル/cm3 以下でなくてはならない。
【0016】図3は、同じくLaとDyの封入モル比を
Dy/La=0.2の一定値にしたときの、La、D
y、Csのハロゲン化物の封入量とランプ効率の関係を
示すが、ランプ効率は、封入量が0から1.0×10-6
モル/cm3 の間で急速に上昇し、1.0×10-6モル
/cm3 で60lm/Wのランプ寿命を得ることができ
る。そして、封入量がこれ以上増加するとランプ寿命は
なだらかに上昇する。従って、ランプ効率の観点からは
La、Dy、Csのハロゲン化物の封入量は1.0×1
-6モル/cm3 以上であることが必要である。従っ
て、図2に示す色分離の観点と併せて、La、Dy、C
sのハロゲン化物の封入量は、(1.0〜4.5)×1
-6モル/cm3 であることが必要である。
【0017】図4は、La、Dy、Csのハロゲン化物
の封入量を2.5×10-6モル/cm3 の一定値にした
ときの、LaとDyの封入モル比と色度差Δx、Δyの
関係を示すが、Dy/Laが大きくなると色度差Δx、
Δyが大きくなり、Dy/Laが0.3を越えると色度
差Δx、Δyが0.015より大きくなり、色分離が目
視によって確認できるようになる。このため、Dy/L
aは0.3以下でなくてはならない。
【0018】図5は、同じくLa、Dy、Csのハロゲ
ン化物の封入量を2.5×10-6モル/cm3 の一定値
にしたときの、LaとDyの封入モル比と光束維持率の
関係を示すが、Dy/Laが大きくなるほど光束維持率
は向上するが、Dy/La=0.05のとき、500時
間点灯時において50%の光束維持率が得られ、Dy/
Laは0.05以上であることが必要である。従って、
図4に示す色分離の観点と併せて、LaとDyの封入モ
ル比は、0.05≦Dy/La≦0.3であることが必
要である。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のショート
アーク型メタルハライドランプは、必須の発光金属とし
てLa、Dy、Csを使用し、LaとDyの封入モル比
と、La、Dy、Csのハロゲン化物の封入量を最適範
囲に規定したので、発光効率やランプ寿命を損なうこと
なく、OHPの光源に使用したときの投影スクリーン上
の色分離を抑制でき、見た目に違和感を感じさせないシ
ョートアーク型メタルハライドランプとすることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】一端封止型のショートアーク型メタルハライド
ランプの平面図である。
【図2】ハロゲン化物の封入量と色度差Δx、Δyの関
係図である。
【図3】ハロゲン化物の封入量とランプ効率の関係図で
ある。
【図4】LaとDyの封入モル比と色度差Δx、Δyの
関係図である。
【図5】LaとDyの封入モル比と光束維持率の関係図
である。
【符号の説明】
1 発光管 2 封止部 3 電極 4 モリブデン箔 5 外部リード棒
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−288101(JP,A) 特開 平4−230946(JP,A) 特開 平3−219546(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 61/20 H01J 61/88 H01J 61/86

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一対の電極を備えた発光管内に、水銀お
    よび始動用希ガスとともに、ランタン(La)、ジスプ
    ロシウム(Dy)、セシウム(Cs)のハロゲン化物が
    封入され、 LaとDyの封入モル比が、0.05≦Dy/La≦
    0.3であり、 かつ、La、Dy、Csのハロゲン化物の封入量が、発
    光管の内容積1cm3当たり、(1.0〜4.5)×1
    -6モルであることを特徴するショートアーク型メタル
    ハライドランプ。
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