JP3224993B2 - 高圧放電ランプ及びその製造方法 - Google Patents
高圧放電ランプ及びその製造方法Info
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、映像用あるいは一
般照明用の光源として用いられる高圧放電ランプに関す
るものである。
般照明用の光源として用いられる高圧放電ランプに関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】近年、発光管と反射鏡を組み合わせて構
成した小形の高圧放電ランプ特にメタルハライドランプ
は、その演色性の良さと発光効率が大きいことなどの特
徴により、オーバーヘッドプロジェクタ、プロジェクシ
ョンテレビ、映写機等の光源として使用され、普及しつ
つある。
成した小形の高圧放電ランプ特にメタルハライドランプ
は、その演色性の良さと発光効率が大きいことなどの特
徴により、オーバーヘッドプロジェクタ、プロジェクシ
ョンテレビ、映写機等の光源として使用され、普及しつ
つある。
【0003】このような装置の光源として用いられる高
圧放電ランプ特に、メタルハライドランプは、ランプの
特性に経時変化がないこと、また、高い輝度を得るため
に集光効率が高いことが、要求される。そのために、発
光管の一部に保温膜等を形成し、メタルハライドの蒸気
圧を上げる構成がなされてきた。
圧放電ランプ特に、メタルハライドランプは、ランプの
特性に経時変化がないこと、また、高い輝度を得るため
に集光効率が高いことが、要求される。そのために、発
光管の一部に保温膜等を形成し、メタルハライドの蒸気
圧を上げる構成がなされてきた。
【0004】さらに、ランプの起動時には、封入ガスで
あるArガス等をイオン化させ、水銀蒸気を高めるため
に、通常点灯時より非常に高い起動電圧をランプ放電電
極に印加し、アーク放電を開始させていた。このような
高い起動電圧を低減させるために、Na高圧ランプの例
であるが、ランプ周辺に補助導体を設けたり(特開昭5
5−143773)、金属製保温筒を両端に設け導体導
線で接続し、ランプ電位の片側と接続させたりしている
(特開昭55−143769)。
あるArガス等をイオン化させ、水銀蒸気を高めるため
に、通常点灯時より非常に高い起動電圧をランプ放電電
極に印加し、アーク放電を開始させていた。このような
高い起動電圧を低減させるために、Na高圧ランプの例
であるが、ランプ周辺に補助導体を設けたり(特開昭5
5−143773)、金属製保温筒を両端に設け導体導
線で接続し、ランプ電位の片側と接続させたりしている
(特開昭55−143769)。
【0005】また、放電管である石英とメタルハライド
との反応現象を抑制するために、DC点灯等が使用され
ているが、陽極電極の棒径を熱放出のため、太くしてい
る。
との反応現象を抑制するために、DC点灯等が使用され
ているが、陽極電極の棒径を熱放出のため、太くしてい
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このようにメタルハラ
イドランプ等の高圧放電ランプの点灯時に高い起動電圧
を印加すると、放電電極がスパッター現象により劣化
し、管壁部分に電極が飛散する黒化という現象が生じ、
出射効率が低下し寿命を短くしていた。その起動電圧を
低減させるために設けられた補助導体は、導線を利用し
ているため、ランプ間のバラツキが発生し、また出射光
の影になっていた。
イドランプ等の高圧放電ランプの点灯時に高い起動電圧
を印加すると、放電電極がスパッター現象により劣化
し、管壁部分に電極が飛散する黒化という現象が生じ、
出射効率が低下し寿命を短くしていた。その起動電圧を
低減させるために設けられた補助導体は、導線を利用し
ているため、ランプ間のバラツキが発生し、また出射光
の影になっていた。
【0007】さらに、メタルハライドは発光管である石
英管との反応が、点灯中進行し、石英が再結晶化、ある
いは粒径状に成長する失透現象が生じるため、光の出射
効率を減少させていた。これを解決するためにハライド
からの金属イオンに対しカタホリシス現象(濃度分布を
偏らせること)をおこさせるためDC点灯が検討されて
きたが、ランプ使用中での耐圧に課題を有していた。そ
れは、電極棒径、特に電子を受け入れる陽極電極側の熱
放出を良くするために、太くしているためである。
英管との反応が、点灯中進行し、石英が再結晶化、ある
いは粒径状に成長する失透現象が生じるため、光の出射
効率を減少させていた。これを解決するためにハライド
からの金属イオンに対しカタホリシス現象(濃度分布を
偏らせること)をおこさせるためDC点灯が検討されて
きたが、ランプ使用中での耐圧に課題を有していた。そ
れは、電極棒径、特に電子を受け入れる陽極電極側の熱
放出を良くするために、太くしているためである。
【0008】本発明は、このような従来の課題を解決し
た高圧放電ランプを提供することを目的とするものであ
る。
た高圧放電ランプを提供することを目的とするものであ
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】これらの課題を解決する
ために本発明の高圧放電ランプは、発光管の外表面にI
TOあるいは酸化錫の透明電極がすくなくとも2つ以上
の部分に分かれて形成され、それらの部分の面積は互い
に異なっており、各部分は、ランプ内部の放電電極とは
独立に、面積の小さい部分は陰極にされ、大きい部分は
陽極にされているものである。
ために本発明の高圧放電ランプは、発光管の外表面にI
TOあるいは酸化錫の透明電極がすくなくとも2つ以上
の部分に分かれて形成され、それらの部分の面積は互い
に異なっており、各部分は、ランプ内部の放電電極とは
独立に、面積の小さい部分は陰極にされ、大きい部分は
陽極にされているものである。
【0010】
【0011】
【0012】
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図1から図8を用いて説明する。
て、図1から図8を用いて説明する。
【0014】(実施の形態1)図1は、本発明による高
圧放電ランプで特にメタルハライドランプの一実施の形
態を示す。発光管の外表面に保温膜として金属を形成し
た構成を有するメタルハライドランプを示す。図1にお
いて、1はメタルハライド、2は反射鏡、3は外部リー
ド線、4は保温膜としての金属、5、5’は放電電極、
6はMo箔、7は電極封止部、8は水銀、100は発光
管を示す。
圧放電ランプで特にメタルハライドランプの一実施の形
態を示す。発光管の外表面に保温膜として金属を形成し
た構成を有するメタルハライドランプを示す。図1にお
いて、1はメタルハライド、2は反射鏡、3は外部リー
ド線、4は保温膜としての金属、5、5’は放電電極、
6はMo箔、7は電極封止部、8は水銀、100は発光
管を示す。
【0015】以上のように構成されたメタルハライドラ
ンプについて、以下、その保温膜としての金属4の形成
方法の一例を述べる。
ンプについて、以下、その保温膜としての金属4の形成
方法の一例を述べる。
【0016】実験に使用したメタルハライドランプは、
内容積が0.7ccでアーク長が3mmのものを用い
た。また発光材料としてのメタルハライドには、ヨウ化
インジウムとヨウ化ホルミニウムを使用した。バッファ
ーガスとしての水銀は約40mg封入させ、電気特性と
しては、200W一定、ランプ電圧約70V、ランプ電
流3A弱で点灯させた。
内容積が0.7ccでアーク長が3mmのものを用い
た。また発光材料としてのメタルハライドには、ヨウ化
インジウムとヨウ化ホルミニウムを使用した。バッファ
ーガスとしての水銀は約40mg封入させ、電気特性と
しては、200W一定、ランプ電圧約70V、ランプ電
流3A弱で点灯させた。
【0017】上記ランプの電極封止部近傍7に保温膜と
して、従来の酸化ジルコニウムの様な酸化物の替わりに
金属4を塗布した。ここで使用した金属4は、食器など
の装飾に用いられている金を利用した。
して、従来の酸化ジルコニウムの様な酸化物の替わりに
金属4を塗布した。ここで使用した金属4は、食器など
の装飾に用いられている金を利用した。
【0018】すなわち、完成したランプの発光管100
の外表面に、松ヤニと金とを適当に混合した液を筆など
で、所定の位置に塗布し、空気中で、800℃1時間か
けて焼成した。昇温に1時間、降温に1時間かけた。液
体の調合を適正に行わないと、付着強度が弱くすぐ剥が
れてしまうので、注意を要する。また金粉の含有量は1
%〜5%の間で行った。
の外表面に、松ヤニと金とを適当に混合した液を筆など
で、所定の位置に塗布し、空気中で、800℃1時間か
けて焼成した。昇温に1時間、降温に1時間かけた。液
体の調合を適正に行わないと、付着強度が弱くすぐ剥が
れてしまうので、注意を要する。また金粉の含有量は1
%〜5%の間で行った。
【0019】上記の方法で作成したランプを起動させる
起動電圧を測定した。ランプ外部に設けた金属パターン
4は片側の放電電極5と接続させてもよいし(図2のA
で接触)、接続させなくても良い(図3)。従来のラン
プの酸化物による保温膜で点灯した場合、起動電圧は2
5kV以上要していた。しかし、今回金属4をパターニ
ングしたものを使用すると、起動電圧が10kV前後ま
で、低減出来ることが判った。
起動電圧を測定した。ランプ外部に設けた金属パターン
4は片側の放電電極5と接続させてもよいし(図2のA
で接触)、接続させなくても良い(図3)。従来のラン
プの酸化物による保温膜で点灯した場合、起動電圧は2
5kV以上要していた。しかし、今回金属4をパターニ
ングしたものを使用すると、起動電圧が10kV前後ま
で、低減出来ることが判った。
【0020】上記の例では、液体上の金粉を塗布し、焼
結させたが、薄膜作成技術を利用して、Au、Ta、
W、Mo、Ni,Cr等をスパッターや抵抗加熱して形
成しても同様の効果が得られる。ただし、上記の金属を
発光管100外表面にパターニングすると、透過率が低
下のするので、発光管部の外表面積の5%以下のパター
ニングが望ましい。薄膜形成方法としては、金属を形成
しない部分をマスクで覆い、成膜すればよい。またレジ
ストなどで覆い、成膜してレジストをリフトオフしても
よい。
結させたが、薄膜作成技術を利用して、Au、Ta、
W、Mo、Ni,Cr等をスパッターや抵抗加熱して形
成しても同様の効果が得られる。ただし、上記の金属を
発光管100外表面にパターニングすると、透過率が低
下のするので、発光管部の外表面積の5%以下のパター
ニングが望ましい。薄膜形成方法としては、金属を形成
しない部分をマスクで覆い、成膜すればよい。またレジ
ストなどで覆い、成膜してレジストをリフトオフしても
よい。
【0021】(実施の形態2)図4に他の実施の形態を
示す。InーTin-Oxideあるいは、SnO2を溶
液に溶かしたアルコレートをスプレー・ディップ等で、
ランプの発光管100の外表面の所定の位置に、塗布
し、空気中高温で焼結する。これによって透過率の高い
外部透明電極9が形成できる。アルコレートで塗布し、
焼結するのが簡易方法であるが、スパッター、CVD等
で形成してもかまわない。その後、金属管12を他方の
電極封止部分7にはめ、かしめて、片側の放電電極(5
あるいは5’)と、上記形成した透明電極9とを電気的
に接続する。このランプについて、実施の形態の1と同
様に、起動電圧を測定すると、従来例より、起動電圧が
低下することが判った。また透明な電極9で補助電極を
形成しているため、光の透過率の減少も小さくてすむ。
示す。InーTin-Oxideあるいは、SnO2を溶
液に溶かしたアルコレートをスプレー・ディップ等で、
ランプの発光管100の外表面の所定の位置に、塗布
し、空気中高温で焼結する。これによって透過率の高い
外部透明電極9が形成できる。アルコレートで塗布し、
焼結するのが簡易方法であるが、スパッター、CVD等
で形成してもかまわない。その後、金属管12を他方の
電極封止部分7にはめ、かしめて、片側の放電電極(5
あるいは5’)と、上記形成した透明電極9とを電気的
に接続する。このランプについて、実施の形態の1と同
様に、起動電圧を測定すると、従来例より、起動電圧が
低下することが判った。また透明な電極9で補助電極を
形成しているため、光の透過率の減少も小さくてすむ。
【0022】また、透明電極9を形成するとき、図5に
示すように、放電ランプの両側の放電電極5、5’と電
気的に接続するが(A点で接続)、形成した透明電極
9、9’同士は導通がないように絶縁しておくことでも
同様の効果がある。
示すように、放電ランプの両側の放電電極5、5’と電
気的に接続するが(A点で接続)、形成した透明電極
9、9’同士は導通がないように絶縁しておくことでも
同様の効果がある。
【0023】(実施の形態3)次に第3の実施例を図6
で以下に説明する。メタルハライドランプ発光管100
の外表面部分に、放電電極封止部分7近傍に放電電極
5、5’とは絶縁させて金属電極部分10、10’を対
で設ける。上記金属電極10、10’は上記の実施の形
態と同様に、薄膜で形成しても良いし、放電電極5、
5’の封止部分に金属管12をはめ込んでかしめてもよ
い。また実施の形態2で説明したように透明電極を対で
形成してもよい。そこで、上記金属電極部分10、1
0’を外部に引き出し、上記ランプの点灯中に、ランプ
本体の放電電圧とは別に、直流電源により直流のバイア
ス電圧を印加する。ここでは、バイアス電圧13とし
て、100V以下の電圧を印加させた。これにより、放
電電極5,5’にDCを印加した時と同様、メタルハラ
イドから陽イオン化した金属イオンが、バイアスをかけ
た陰極部に、引き寄せられ、発光管100の出射部分で
の石英の失透現象を抑制出来る。このとき使用したラン
プ点灯は、200Hz前後の低周波の交流14で、点灯
させた。
で以下に説明する。メタルハライドランプ発光管100
の外表面部分に、放電電極封止部分7近傍に放電電極
5、5’とは絶縁させて金属電極部分10、10’を対
で設ける。上記金属電極10、10’は上記の実施の形
態と同様に、薄膜で形成しても良いし、放電電極5、
5’の封止部分に金属管12をはめ込んでかしめてもよ
い。また実施の形態2で説明したように透明電極を対で
形成してもよい。そこで、上記金属電極部分10、1
0’を外部に引き出し、上記ランプの点灯中に、ランプ
本体の放電電圧とは別に、直流電源により直流のバイア
ス電圧を印加する。ここでは、バイアス電圧13とし
て、100V以下の電圧を印加させた。これにより、放
電電極5,5’にDCを印加した時と同様、メタルハラ
イドから陽イオン化した金属イオンが、バイアスをかけ
た陰極部に、引き寄せられ、発光管100の出射部分で
の石英の失透現象を抑制出来る。このとき使用したラン
プ点灯は、200Hz前後の低周波の交流14で、点灯
させた。
【0024】上記の例では、DCバイアスを印加した
が、数Hz以下の交流を印加しても良い。このようにす
ると、失透の発生が局所的な発生から分散させることが
できる。
が、数Hz以下の交流を印加しても良い。このようにす
ると、失透の発生が局所的な発生から分散させることが
できる。
【0025】また、図7で示すように金属電極10、1
0’を放電電極5,5’とは電気的に独立して形成して
おき、起動時には、反射鏡2外部に引き出した配線の接
点をスイッチ11で接続して、上記金属電圧10、1
0’と放電電極5、5’とに同時に始動電圧16を印加
し、起動電圧を低減化することができる。さらにアーク
放電が開始した通常点灯時は、放電電極5、5’から外
部金属電極10、10’を、スイッチ11で電気的に切
り放し、外部金属電極10、10’にはDCバイアス1
3を印加し、放電電極5、5’には交流電圧14を印加
する。上記の構成によれば、始動時の印加電圧を下げる
ことも可能であるし、点灯中の石英とハライドとの反応
も抑制できる。
0’を放電電極5,5’とは電気的に独立して形成して
おき、起動時には、反射鏡2外部に引き出した配線の接
点をスイッチ11で接続して、上記金属電圧10、1
0’と放電電極5、5’とに同時に始動電圧16を印加
し、起動電圧を低減化することができる。さらにアーク
放電が開始した通常点灯時は、放電電極5、5’から外
部金属電極10、10’を、スイッチ11で電気的に切
り放し、外部金属電極10、10’にはDCバイアス1
3を印加し、放電電極5、5’には交流電圧14を印加
する。上記の構成によれば、始動時の印加電圧を下げる
ことも可能であるし、点灯中の石英とハライドとの反応
も抑制できる。
【0026】さらに、図8に示すように、発光管100
の外表面に設けた透明電極9、9’の大きさに非対称を
もたせ、点灯中、面積的に小さいほうを陰極、大きい方
を陽極にしてやると、失透部分が面積的に小さい部分に
集中するので、放電点灯中の光束維持率も良化する。
の外表面に設けた透明電極9、9’の大きさに非対称を
もたせ、点灯中、面積的に小さいほうを陰極、大きい方
を陽極にしてやると、失透部分が面積的に小さい部分に
集中するので、放電点灯中の光束維持率も良化する。
【0027】また以上は、石英管を用いたメタルハライ
ドの例で説明したが、高圧水銀ランプ、透明アルミナ管
を使用したナトリウムランプ等の高輝度ランプ一般的
に、適用出来る。
ドの例で説明したが、高圧水銀ランプ、透明アルミナ管
を使用したナトリウムランプ等の高輝度ランプ一般的
に、適用出来る。
【0028】以上のように、上述した実施の形態によれ
ば、発光管外部に設けた電極と放電電極の片側と接続さ
せ、金属のパターン形状を最適化することにより、ラン
プの起動電圧を下げることが可能になった。
ば、発光管外部に設けた電極と放電電極の片側と接続さ
せ、金属のパターン形状を最適化することにより、ラン
プの起動電圧を下げることが可能になった。
【0029】パターニングの形状が従来に比較し、補助
電極を外部に導線で、はわすのでは無く正確にパターニ
ングしているので、起動電圧のバラツキも小さくて済む
効果ももっている。
電極を外部に導線で、はわすのでは無く正確にパターニ
ングしているので、起動電圧のバラツキも小さくて済む
効果ももっている。
【0030】しかも、金属形成部分は、消灯時の冷却が
早いため、気化した水銀や、メタルハライドが、金属が
塗布された発光管内側に凝縮すると言う効果もあり、メ
タルハライドの溜まりによる影の影響も抑制できること
が判った。
早いため、気化した水銀や、メタルハライドが、金属が
塗布された発光管内側に凝縮すると言う効果もあり、メ
タルハライドの溜まりによる影の影響も抑制できること
が判った。
【0031】また発光管の外部補助電極にDC電界をか
けることにより、発光金属のイオンを局所的に、移動さ
せることが出来るため、石英管との反応も抑制できる。
この方式を取ることにより、内部の放電制御と、発光管
外部からの電界制御により発光特性を独立制御出来ると
いう特徴を得ることが出来る。しかも、内部放電として
DC放電をさせる必要がないので、放電電極の陽極電極
の棒径を太くする必要がないため、通常の交流駆動に用
いる細い電極棒で設計出来る。したがって、発光管の耐
圧が劣化するという問題もかなり抑制出来る。
けることにより、発光金属のイオンを局所的に、移動さ
せることが出来るため、石英管との反応も抑制できる。
この方式を取ることにより、内部の放電制御と、発光管
外部からの電界制御により発光特性を独立制御出来ると
いう特徴を得ることが出来る。しかも、内部放電として
DC放電をさせる必要がないので、放電電極の陽極電極
の棒径を太くする必要がないため、通常の交流駆動に用
いる細い電極棒で設計出来る。したがって、発光管の耐
圧が劣化するという問題もかなり抑制出来る。
【0032】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、発光特性
として放電電極の劣化が抑制でき、ランプの透過率も落
ちないので、ランプの輝度維持率の面で長寿命化が可能
であるし、電極設計も容易になるため、耐圧特性的にも
有利となり総合的な寿命特性が良化出来る。
として放電電極の劣化が抑制でき、ランプの透過率も落
ちないので、ランプの輝度維持率の面で長寿命化が可能
であるし、電極設計も容易になるため、耐圧特性的にも
有利となり総合的な寿命特性が良化出来る。
【図1】本発明の一実施の形態によるメタルハライドラ
ンプを示す断面図。
ンプを示す断面図。
【図2】本発明の別の実施の形態であって、発光管の外
表面に設けた外部金属を片側の放電電極と接続させた例
を示す断面図。
表面に設けた外部金属を片側の放電電極と接続させた例
を示す断面図。
【図3】本発明の別の実施の形態であって、発光管の外
表面に設けた外部金属を、放電電極と接続させて無い例
を示す断面図。
表面に設けた外部金属を、放電電極と接続させて無い例
を示す断面図。
【図4】本発明の別の実施の形態であって、発光管の外
表面に設けた外部金属がInーTin-Oxide(IT
O)あるいは、SnO2の透明電極を用いた例を示す断
面図。
表面に設けた外部金属がInーTin-Oxide(IT
O)あるいは、SnO2の透明電極を用いた例を示す断
面図。
【図5】本発明の別の実施の形態であって、発光管の外
表面に設けた二つの透明電極を、ランプの放電電極それ
ぞれに接続させた例を示す断面図。
表面に設けた二つの透明電極を、ランプの放電電極それ
ぞれに接続させた例を示す断面図。
【図6】本発明の別の実施の形態であって、発光管の外
表面に設けた対外部電極に、アーク点灯後は、放電電極
とは独立に、バイアス電圧を印加した一例を示す断面
図。
表面に設けた対外部電極に、アーク点灯後は、放電電極
とは独立に、バイアス電圧を印加した一例を示す断面
図。
【図7】本発明の別の実施の形態であって、発光管の外
表面に設けた外部電極が、放電起動時は、放電電極と反
射鏡外部で接続し、アーク点灯後は、放電電極と切り放
し、バイアス電圧を印加した一例を示す断面図。
表面に設けた外部電極が、放電起動時は、放電電極と反
射鏡外部で接続し、アーク点灯後は、放電電極と切り放
し、バイアス電圧を印加した一例を示す断面図。
【図8】本発明の別の実施の形態であって、発光管の外
表面に設けた外部電極としての対の透明電極のサイズに
大小を設け、面積的に小さい方を陰極にする、バイアス
電圧を印加した一例を示す断面図。
表面に設けた外部電極としての対の透明電極のサイズに
大小を設け、面積的に小さい方を陰極にする、バイアス
電圧を印加した一例を示す断面図。
1 メタルハライド 2 反射鏡 3 外部リード線 4 保温膜としての金属 5、5’ 放電電極 6 Mo箔 7 電極封止部 8 水銀 9 透明電極 10、10’ 発光管外部電極 11 外部電極と放電電極の接続をON/OFFさ
せるスイッチ 12 金属管 13 DCバイアス 14 放電電圧 100 発光管
せるスイッチ 12 金属管 13 DCバイアス 14 放電電圧 100 発光管
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−290754(JP,A) 特開 昭52−33386(JP,A) 特開 平7−288101(JP,A) 特開 平6−84500(JP,A) 特開 平6−60851(JP,A) 特開 昭60−74257(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 61/54 H01J 9/02
Claims (1)
- 【請求項1】 発光管の外表面にITOあるいは酸化
錫の透明電極がすくなくとも2つ以上の部分に分かれて
形成され、それらの部分の面積は互いに異なっており、
各部分は、ランプ内部の放電電極とは独立に、面積の小
さい部分は陰極にされ、大きい部分は陽極にされている
ことを特徴とする高圧放電ランプ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29237096A JP3224993B2 (ja) | 1996-11-05 | 1996-11-05 | 高圧放電ランプ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29237096A JP3224993B2 (ja) | 1996-11-05 | 1996-11-05 | 高圧放電ランプ及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10134773A JPH10134773A (ja) | 1998-05-22 |
JP3224993B2 true JP3224993B2 (ja) | 2001-11-05 |
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