JP3233393B2 - メタルハライドランプ - Google Patents
メタルハライドランプInfo
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- halide lamp
- electrodes
- distance
- lamp
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
- H01J61/82—Lamps with high-pressure unconstricted discharge having a cold pressure > 400 Torr
- H01J61/827—Metal halide arc lamps
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
- H01J61/02—Details
- H01J61/12—Selection of substances for gas fillings; Specified operating pressure or temperature
- H01J61/125—Selection of substances for gas fillings; Specified operating pressure or temperature having an halogenide as principal component
Landscapes
- Discharge Lamps And Accessories Thereof (AREA)
- Discharge Lamp (AREA)
- Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶プロジェクシ
ョンディスプレイなどの投射装置や、主に反射鏡に組み
込まれて用いられる一般照明装置等に適用されるメタル
ハライドランプに関するものである。
ョンディスプレイなどの投射装置や、主に反射鏡に組み
込まれて用いられる一般照明装置等に適用されるメタル
ハライドランプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、文字や図形を拡大投影して表示す
るために、液晶プロジェクションシステムが普及しつつ
ある。
るために、液晶プロジェクションシステムが普及しつつ
ある。
【０００３】この種の装置では、光源ランプからの光が
反射鏡を介して液晶パネルに入射され、投射光学系であ
る集光光学系を介して、スクリーンに投射されるように
なっている。そのため、反射鏡における焦点近傍の限ら
れた領域から発せられる光しか有効に利用されない。こ
のため、光源であるランプは、アークによる発光ができ
るだけ集中していることが好ましく、発光領域が小さい
ほど、光の利用効率が高くなってスクリーン照度が大き
くなる。この傾向は、特に、装置の小型化や軽量化、低
価格化を図るために反射鏡等の小型化が進むほど、顕著
になる。
反射鏡を介して液晶パネルに入射され、投射光学系であ
る集光光学系を介して、スクリーンに投射されるように
なっている。そのため、反射鏡における焦点近傍の限ら
れた領域から発せられる光しか有効に利用されない。こ
のため、光源であるランプは、アークによる発光ができ
るだけ集中していることが好ましく、発光領域が小さい
ほど、光の利用効率が高くなってスクリーン照度が大き
くなる。この傾向は、特に、装置の小型化や軽量化、低
価格化を図るために反射鏡等の小型化が進むほど、顕著
になる。
【０００４】また、光源ランプは、スクリーンに映し出
される映像の色再現性が良好であるためには、可視域全
域にわたって発光していることが好ましい。すなわち、
赤、緑、および青の発光バランスがよければ、例えば人
肌が健康的な人間の素肌に見える映像を表示することが
できる。一方、相対的に赤領域の発光が少ないと、健康
的な人間の生き生きとした素肌として映し出されるべき
映像が、青っぽく、貧相に、不健康に映し出されてしま
う。
される映像の色再現性が良好であるためには、可視域全
域にわたって発光していることが好ましい。すなわち、
赤、緑、および青の発光バランスがよければ、例えば人
肌が健康的な人間の素肌に見える映像を表示することが
できる。一方、相対的に赤領域の発光が少ないと、健康
的な人間の生き生きとした素肌として映し出されるべき
映像が、青っぽく、貧相に、不健康に映し出されてしま
う。
【０００５】そこで、従来の液晶プロジェクションシス
テムなどにおいては、上記のような点を考慮して、光源
ランプとしてメタルハライドランプや超高圧水銀ランプ
などが用いられている。
テムなどにおいては、上記のような点を考慮して、光源
ランプとしてメタルハライドランプや超高圧水銀ランプ
などが用いられている。
【０００６】上記メタルハライドランプは、高圧水銀蒸
気中に種々の金属ハロゲン化物を添加した形式の高圧放
電ランプである。具体的には、例えば照明学会誌，第７
３巻，第９号，平成元年，pp.18-24「メタルハライドラ
ンプの発光原理と点灯動作の理論解析」（東忠利著）に
記載されたものが知られている。このランプには、Ｓｃ
（スカンジウム）とＮａ（ナトリウム）とのヨウ化物が
封入され、ランプの単位入力電力あたりの光束の大きさ
（以下「発光効率」という。）が９０（ｌｍ／Ｗ）と高
い効率を有している。これは、ＳｃとＮａとから、それ
ぞれ単体の蒸気圧に比べて、より蒸気圧の高い複合ヨウ
化物（おそらくＮａ2ＳｃＩ5）が生成されるためである
と考えられる（C.Hirayama et al.「Complex halide va
pors inmetal halide type HID lamps」JOURNAL of the
ILLUMINATING ENGINEERING SOCIETY, July 1977, pp.2
09-214）。このランプの分光分布特性を図７に示す。同
図に示すように、可視域に多数の輝線スペクトルが見ら
れ、比較的高い演色性を有している。
気中に種々の金属ハロゲン化物を添加した形式の高圧放
電ランプである。具体的には、例えば照明学会誌，第７
３巻，第９号，平成元年，pp.18-24「メタルハライドラ
ンプの発光原理と点灯動作の理論解析」（東忠利著）に
記載されたものが知られている。このランプには、Ｓｃ
（スカンジウム）とＮａ（ナトリウム）とのヨウ化物が
封入され、ランプの単位入力電力あたりの光束の大きさ
（以下「発光効率」という。）が９０（ｌｍ／Ｗ）と高
い効率を有している。これは、ＳｃとＮａとから、それ
ぞれ単体の蒸気圧に比べて、より蒸気圧の高い複合ヨウ
化物（おそらくＮａ2ＳｃＩ5）が生成されるためである
と考えられる（C.Hirayama et al.「Complex halide va
pors inmetal halide type HID lamps」JOURNAL of the
ILLUMINATING ENGINEERING SOCIETY, July 1977, pp.2
09-214）。このランプの分光分布特性を図７に示す。同
図に示すように、可視域に多数の輝線スペクトルが見ら
れ、比較的高い演色性を有している。
【０００７】また、本願発明者らは、本願発明の完成に
至る過程において、図８に示すような構成のメタルハラ
イドランプを試作した。このランプの発光管１０１は、
石英から成る透光性容器であり、略球形状で、内径が１
０．８ｍｍ、内容積が約０．７ｃｃに形成されている。
発光管１０１の両端は、それぞれ封止部１０６，１０６
によって封止されている。発光管１０１の内部には、１
対のタングステン製の電極１０２，１０２が設けられて
いる。この電極１０２，１０２は、それぞれモリブデン
箔１０３，１０３を介して外部リード線１０４，１０４
に接続されている。また、上記電極１０２，１０２に
は、それぞれタングステン製のコイル１０５，１０５が
溶接によって接続されている。上記電極１０２，１０２
の先端間の距離（電極間距離）は、２．２ｍｍに設定さ
れている。発光管１０１内には、封入物１０７として、
ＩｎＩ（ヨウ化インジウム）が０．６ｍｇ、ＴｍＩ
3（ヨウ化ツリウム）が１ｍｇ、アルゴンが常温で０．
２気圧、水銀が４９ｍｇ封入されている。このメタルハ
ライドランプを水平方向に保持して定格電力で点灯させ
たときの発光効率は、約８０（ｌｍ／Ｗ）であった。ま
た、このランプの発光光を、楕円面反射鏡を介して、７
°の取り込み角で４０インチスクリーンへ投射し、スク
リーン上に到達する光束の大きさを測定したところ、ラ
ンプの単位入力電力あたりの上記光束の大きさ（以下
「投射効率」という。）は、４（ｌｍ／Ｗ）であった。
なお、従来公知のメタルハライドランプは、上記のもの
よりも電極間距離が長く設定され（例えば３ｍｍ程
度）、したがって、投射効率は上記よりもさらに低くな
っている。また、分光分布特性に関しては、図９に示す
ように、可視域全域にわたって豊富な発光があり、特
に、前記ＳｃとＮａのヨウ化物が封入されたメタルハラ
イドランプに比べて、赤領域の発光が相対的に多く、映
像等を投射した場合に、より良好な色再現性が得られ
る。
至る過程において、図８に示すような構成のメタルハラ
イドランプを試作した。このランプの発光管１０１は、
石英から成る透光性容器であり、略球形状で、内径が１
０．８ｍｍ、内容積が約０．７ｃｃに形成されている。
発光管１０１の両端は、それぞれ封止部１０６，１０６
によって封止されている。発光管１０１の内部には、１
対のタングステン製の電極１０２，１０２が設けられて
いる。この電極１０２，１０２は、それぞれモリブデン
箔１０３，１０３を介して外部リード線１０４，１０４
に接続されている。また、上記電極１０２，１０２に
は、それぞれタングステン製のコイル１０５，１０５が
溶接によって接続されている。上記電極１０２，１０２
の先端間の距離（電極間距離）は、２．２ｍｍに設定さ
れている。発光管１０１内には、封入物１０７として、
ＩｎＩ（ヨウ化インジウム）が０．６ｍｇ、ＴｍＩ
3（ヨウ化ツリウム）が１ｍｇ、アルゴンが常温で０．
２気圧、水銀が４９ｍｇ封入されている。このメタルハ
ライドランプを水平方向に保持して定格電力で点灯させ
たときの発光効率は、約８０（ｌｍ／Ｗ）であった。ま
た、このランプの発光光を、楕円面反射鏡を介して、７
°の取り込み角で４０インチスクリーンへ投射し、スク
リーン上に到達する光束の大きさを測定したところ、ラ
ンプの単位入力電力あたりの上記光束の大きさ（以下
「投射効率」という。）は、４（ｌｍ／Ｗ）であった。
なお、従来公知のメタルハライドランプは、上記のもの
よりも電極間距離が長く設定され（例えば３ｍｍ程
度）、したがって、投射効率は上記よりもさらに低くな
っている。また、分光分布特性に関しては、図９に示す
ように、可視域全域にわたって豊富な発光があり、特
に、前記ＳｃとＮａのヨウ化物が封入されたメタルハラ
イドランプに比べて、赤領域の発光が相対的に多く、映
像等を投射した場合に、より良好な色再現性が得られ
る。
【０００８】一方、前記超高圧水銀ランプは、例えば特
開平２−１４８５６１号公報に開示されているように、
封入物として主に水銀を用い、動作中の水銀の圧力が非
常に高圧になるように構成されている。なお、他の金属
のハロゲン化物は含まれていない。この超高圧水銀ラン
プは、定格点灯させたときの効率が約６０（ｌｍ／Ｗ）
であり、投射効率は、１１（ｌｍ／Ｗ）であった。ま
た、このランプは図１０に示すような分光分布特性を有
している。すなわち、高圧動作をさせることによって、
比較的低い圧力で動作する水銀ランプに比べれば、その
ようなランプでは不足しがちな、波長が６００〜６５０
ｎｍ付近の赤領域の発光量が多少増強されている。しか
し、前記メタルハライドランプに比べると、この６００
〜６５０ｎｍ付近の赤領域の発光はかなり少ない。
開平２−１４８５６１号公報に開示されているように、
封入物として主に水銀を用い、動作中の水銀の圧力が非
常に高圧になるように構成されている。なお、他の金属
のハロゲン化物は含まれていない。この超高圧水銀ラン
プは、定格点灯させたときの効率が約６０（ｌｍ／Ｗ）
であり、投射効率は、１１（ｌｍ／Ｗ）であった。ま
た、このランプは図１０に示すような分光分布特性を有
している。すなわち、高圧動作をさせることによって、
比較的低い圧力で動作する水銀ランプに比べれば、その
ようなランプでは不足しがちな、波長が６００〜６５０
ｎｍ付近の赤領域の発光量が多少増強されている。しか
し、前記メタルハライドランプに比べると、この６００
〜６５０ｎｍ付近の赤領域の発光はかなり少ない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のメタルハライドランプは、上記のように発光効率は
比較的高いものの、高い投射効率を得ることが困難であ
るという問題点を有している。この原因は、発光領域を
小さくすることが困難であることに起因している。すな
わち、発光領域の大きさを示す指標としてアークの太さ
を測定したところ、前記超高圧水銀ランプは０．７ｍｍ
であったのに対して、前記Iｎを含む試作メタルハライ
ドランプは１．１ｍｍと太いことが確認された。また、
前記Ｎａを含むメタルハライドランプも、超高圧水銀ラ
ンプよりもアークが太い点は同様である。このため、特
に、反射鏡が小さい場合や、投射光学系における投射レ
ンズの入射光取り込み角が小さい場合などには、十分な
スクリーンの明るさを得ることが困難である。上記のよ
うにアークが太くなるのは、「ELECTRIC DISCHARGE LAM
PS」（John F. Waymouth, The M.I.T. Press）p.220 に
記載されているように、Ｎａなどのアルカリ金属は、単
体でのイオン化ポテンシャルが５．１４ｅＶと低いた
め、アーク周辺部の温度の低い領域でも容易にイオン化
し、自由電子を供給して、電流の通路、すなわちアーク
の幅を広げるからである。
来のメタルハライドランプは、上記のように発光効率は
比較的高いものの、高い投射効率を得ることが困難であ
るという問題点を有している。この原因は、発光領域を
小さくすることが困難であることに起因している。すな
わち、発光領域の大きさを示す指標としてアークの太さ
を測定したところ、前記超高圧水銀ランプは０．７ｍｍ
であったのに対して、前記Iｎを含む試作メタルハライ
ドランプは１．１ｍｍと太いことが確認された。また、
前記Ｎａを含むメタルハライドランプも、超高圧水銀ラ
ンプよりもアークが太い点は同様である。このため、特
に、反射鏡が小さい場合や、投射光学系における投射レ
ンズの入射光取り込み角が小さい場合などには、十分な
スクリーンの明るさを得ることが困難である。上記のよ
うにアークが太くなるのは、「ELECTRIC DISCHARGE LAM
PS」（John F. Waymouth, The M.I.T. Press）p.220 に
記載されているように、Ｎａなどのアルカリ金属は、単
体でのイオン化ポテンシャルが５．１４ｅＶと低いた
め、アーク周辺部の温度の低い領域でも容易にイオン化
し、自由電子を供給して、電流の通路、すなわちアーク
の幅を広げるからである。
【００１０】一方、超高圧水銀ランプは、前記のように
投射効率が１１（ｌｍ／Ｗ）であり、上記メタルハライ
ドランプの約３倍の高効率を有しているが、前記のよう
に赤領域の発光量が従来の水銀ランプに比べると改善さ
れてはいるものの、発光種が水銀だけであるため、メタ
ルハライドランプのように可視域全域にわたる良好な発
光バランスを得ることが困難である。
投射効率が１１（ｌｍ／Ｗ）であり、上記メタルハライ
ドランプの約３倍の高効率を有しているが、前記のよう
に赤領域の発光量が従来の水銀ランプに比べると改善さ
れてはいるものの、発光種が水銀だけであるため、メタ
ルハライドランプのように可視域全域にわたる良好な発
光バランスを得ることが困難である。
【００１１】本発明は、上記の点に鑑み、アークが細く
て、投射効率が高く、しかも分光分布特性における発光
バランスが良好なメタルハライドランプの提供を目的と
している。
て、投射効率が高く、しかも分光分布特性における発光
バランスが良好なメタルハライドランプの提供を目的と
している。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するため、１対の電極が設けられた発光管内に、希
ガスと、水銀を含む金属元素とを含む封入物が封入され
たメタルハライドランプであって、上記金属元素は、単
体でのイオン化ポテンシャルが６ｅＶ以上の金属元素で
あるとともに、上記１対の電極の先端間の距離が、安定
な放電が行われる距離に設定され、上記１対の電極の各
先端と、上記発光管の内壁との距離が、上記１対の電極
の先端間の距離の１．５倍以上に設定されていることを
特徴としている。
解決するため、１対の電極が設けられた発光管内に、希
ガスと、水銀を含む金属元素とを含む封入物が封入され
たメタルハライドランプであって、上記金属元素は、単
体でのイオン化ポテンシャルが６ｅＶ以上の金属元素で
あるとともに、上記１対の電極の先端間の距離が、安定
な放電が行われる距離に設定され、上記１対の電極の各
先端と、上記発光管の内壁との距離が、上記１対の電極
の先端間の距離の１．５倍以上に設定されていることを
特徴としている。
【００１３】上記のように、金属元素として、単体での
イオン化ポテンシャルが６ｅＶ以上のものだけが含まれ
ることによって、細いアークが形成され、したがって、
高い輝度および投射効率が得られ、スクリーン照度を大
きくすることができる。また、水銀ランプのように発光
種が水銀だけではないため、可視域全域にわたる良好な
分光分布特性を有する高い演色性を得ることができる。
イオン化ポテンシャルが６ｅＶ以上のものだけが含まれ
ることによって、細いアークが形成され、したがって、
高い輝度および投射効率が得られ、スクリーン照度を大
きくすることができる。また、水銀ランプのように発光
種が水銀だけではないため、可視域全域にわたる良好な
分光分布特性を有する高い演色性を得ることができる。
【００１４】ここで、従来のメタルハライドランプで
は、アークを安定化させるためにＮａなどを添加してい
たが、これは、電極間距離が１０ｍｍ程度と長い場合に
必要なものであったと考えられる。すなわち、本願発明
者らは、種々試みた結果、電極間距離を例えば２．５ｍ
ｍ以下、好ましくは２ｍｍ以下程度に設定することによ
り、Ｎａなどを添加しなくても、安定なアークを形成し
得ること、また、Ｎａなどを添加しないために蒸気圧が
低いであろうにもかかわらず、高い輝度が得られること
を見い出し、本願発明を完成させるに至った。なお、特
公昭６３−６２０６６号公報には、アルカリ金属を含ま
ず、電極の端部間の距離が電極の端部から管壁までの距
離に等しく設定されたランプが開示されている。しか
し、これは、管壁の影響によってアークの安定化を図る
もので、例えば５０〜７５Ｗ程度の比較的小さい入力電
力で発光させる場合には有効な技術であるが、それより
も大きな入力電力で、かつ、電極間距離が比較的短い場
合には、管壁の損傷等を生じるため、適用することがで
きない。これに対し、本発明は、管壁を電極から遠ざ
け、入力電力を大きくできるようにするとともに、電極
間距離を短く設定することによって、アークの安定化お
よび発光量の増大を図ることができるものである。ま
た、一般に、輝度の増大等を図るために、電極間距離を
短くして短アーク化を図る試みは従来よりなされていた
ことであるが、大幅に電極間距離を短くすることは、ラ
ンプ寿命の低下を招くため困難であった。これに対し
て、本発明のメタルハライドランプは、従来のメタルハ
ライドランプと比較して、同一電力で点灯した場合の電
流が少ない。具体的には、例えば電極間距離が２ｍｍと
すると、封入物がＳｃＩ3とＮａIである場合には、電極
間電圧は約４０Ｖであり、入力電力を２００Ｗにするた
めには５Ａの電流を流す必要があるのに対し、ＮａIを
含まない場合には、電極間電圧が約６０Ｖになり、入力
電力を同じ２００Ｗにするためには３．３Ａの電流を流
せばよい。それゆえ、ランプ寿命の低下を招くことな
く、安定なアークを形成し得るような短い電極間距離に
設定することが容易にできる。
は、アークを安定化させるためにＮａなどを添加してい
たが、これは、電極間距離が１０ｍｍ程度と長い場合に
必要なものであったと考えられる。すなわち、本願発明
者らは、種々試みた結果、電極間距離を例えば２．５ｍ
ｍ以下、好ましくは２ｍｍ以下程度に設定することによ
り、Ｎａなどを添加しなくても、安定なアークを形成し
得ること、また、Ｎａなどを添加しないために蒸気圧が
低いであろうにもかかわらず、高い輝度が得られること
を見い出し、本願発明を完成させるに至った。なお、特
公昭６３−６２０６６号公報には、アルカリ金属を含ま
ず、電極の端部間の距離が電極の端部から管壁までの距
離に等しく設定されたランプが開示されている。しか
し、これは、管壁の影響によってアークの安定化を図る
もので、例えば５０〜７５Ｗ程度の比較的小さい入力電
力で発光させる場合には有効な技術であるが、それより
も大きな入力電力で、かつ、電極間距離が比較的短い場
合には、管壁の損傷等を生じるため、適用することがで
きない。これに対し、本発明は、管壁を電極から遠ざ
け、入力電力を大きくできるようにするとともに、電極
間距離を短く設定することによって、アークの安定化お
よび発光量の増大を図ることができるものである。ま
た、一般に、輝度の増大等を図るために、電極間距離を
短くして短アーク化を図る試みは従来よりなされていた
ことであるが、大幅に電極間距離を短くすることは、ラ
ンプ寿命の低下を招くため困難であった。これに対し
て、本発明のメタルハライドランプは、従来のメタルハ
ライドランプと比較して、同一電力で点灯した場合の電
流が少ない。具体的には、例えば電極間距離が２ｍｍと
すると、封入物がＳｃＩ3とＮａIである場合には、電極
間電圧は約４０Ｖであり、入力電力を２００Ｗにするた
めには５Ａの電流を流す必要があるのに対し、ＮａIを
含まない場合には、電極間電圧が約６０Ｖになり、入力
電力を同じ２００Ｗにするためには３．３Ａの電流を流
せばよい。それゆえ、ランプ寿命の低下を招くことな
く、安定なアークを形成し得るような短い電極間距離に
設定することが容易にできる。
【００１５】上記単体でのイオン化ポテンシャルが６ｅ
Ｖ以上の金属元素としては、以下のような特性を有して
いることが好ましい。
Ｖ以上の金属元素としては、以下のような特性を有して
いることが好ましい。
【００１６】 ・蒸気圧が高いこと ・可視域での発光が強く、かつ発光バランスが良好であ
ること ・単体でのイオン化ポテンシャルが高いこと 具体的には、例えばスカンジウムを用いることができ
る。これにより、スカンジウムによる、波長が６３０ｎ
ｍ付近の発光の影響により、６００〜６５０ｎｍの波長
にわたる赤領域の発光が豊富な分光分布特性を得ること
が容易にできる。スカンジウムは、例えばヨウ化スカン
ジウム（ＳｃＩ3）や臭化スカンジウム（ＳｃＢｒ3）な
どのハロゲン化物とすれば、発光管内への封入を容易に
することができる。
ること ・単体でのイオン化ポテンシャルが高いこと 具体的には、例えばスカンジウムを用いることができ
る。これにより、スカンジウムによる、波長が６３０ｎ
ｍ付近の発光の影響により、６００〜６５０ｎｍの波長
にわたる赤領域の発光が豊富な分光分布特性を得ること
が容易にできる。スカンジウムは、例えばヨウ化スカン
ジウム（ＳｃＩ3）や臭化スカンジウム（ＳｃＢｒ3）な
どのハロゲン化物とすれば、発光管内への封入を容易に
することができる。
【００１７】また、さらに、ヨウ化ツリウム（Ｔｍ
Ｉ3）などの希土類のハロゲン化物などを発光管内に封
入して、より分光分布特性を向上させるようにしてもよ
い。
Ｉ3）などの希土類のハロゲン化物などを発光管内に封
入して、より分光分布特性を向上させるようにしてもよ
い。
【００１８】また、発光管として透光性石英管を用いれ
ば、そのような発光管は、例えばセラミック管などに比
べて透明度が高く散乱性が低いため、上記のようにアー
クが細いことによる点光源化の効果がより有効に発揮さ
れる。
ば、そのような発光管は、例えばセラミック管などに比
べて透明度が高く散乱性が低いため、上記のようにアー
クが細いことによる点光源化の効果がより有効に発揮さ
れる。
【００１９】
【発明の実施の形態】（実施の形態１）実施の形態１の
メタルハライドランプは、図１に示すように、ほぼ球形
状の発光管２０１中に封入物２０７が封入されて構成さ
れている。上記発光管２０１は、石英から成る透光性容
器により形成されている。この発光管２０１の両端は、
それぞれ封止部２０６，２０６によって封止されてい
る。発光管２０１の内部には、１対のタングステン製の
電極２０２，２０２が設けられている。この電極２０
２，２０２は、それぞれ封止部２０６，２０６内に気密
に封止されたモリブデン箔２０３，２０３を介して、外
部リード線２０４，２０４に接続されている。また、上
記電極２０２，２０２には、それぞれタングステン製の
コイル２０５，２０５が溶接によって接続されている。
このメタルハライドランプの主要寸法は以下のように設
定されている。
メタルハライドランプは、図１に示すように、ほぼ球形
状の発光管２０１中に封入物２０７が封入されて構成さ
れている。上記発光管２０１は、石英から成る透光性容
器により形成されている。この発光管２０１の両端は、
それぞれ封止部２０６，２０６によって封止されてい
る。発光管２０１の内部には、１対のタングステン製の
電極２０２，２０２が設けられている。この電極２０
２，２０２は、それぞれ封止部２０６，２０６内に気密
に封止されたモリブデン箔２０３，２０３を介して、外
部リード線２０４，２０４に接続されている。また、上
記電極２０２，２０２には、それぞれタングステン製の
コイル２０５，２０５が溶接によって接続されている。
このメタルハライドランプの主要寸法は以下のように設
定されている。
【００２０】 発光管の内径 ：１０．８ ｍｍ 発光管の内容積 ： ０．７ ｃｃ 電極間距離 ： ２．５ ｍｍ 発光管の内壁と電極との距離：約５．４ ｍｍ また、封入物２０７の成分は以下の通りである。
【００２１】 ＳｃＩ3（ヨウ化スカンジウム）： １ ｍｇ アルゴン ：０．２ 気圧（常
温） 水銀 ： ３５ ｍｇ 上記のように構成されたメタルハライドランプを水平方
向に保持し、２７０Ｈｚの矩形波電圧を印加して、ラン
プ電力が２００Ｗで一定になるように電流および電圧を
制御し、アークの太さを測定した。ここで、アークの太
さは、図２（ａ）（ｂ）に示すように定義した。すなわ
ち、１対の電極２０２，２０２の先端どうしを結ぶ線分
をＸ軸（電極軸）とし、電極２０２，２０２間の中心を
通り、Ｘ軸に垂直な方向の線分をＹ軸として、Ｙ軸方向
の輝度分布を測定し、最大輝度に対して５０％の輝度を
有するＹ軸上の位置間の距離をアークの太さとする。こ
のようにして求めたアークの太さは、０．７ｍｍであ
り、前記試作メタルハライドランプの１．１ｍｍに対し
てかなり細く、前記超高圧水銀ランプと同等であった。
温） 水銀 ： ３５ ｍｇ 上記のように構成されたメタルハライドランプを水平方
向に保持し、２７０Ｈｚの矩形波電圧を印加して、ラン
プ電力が２００Ｗで一定になるように電流および電圧を
制御し、アークの太さを測定した。ここで、アークの太
さは、図２（ａ）（ｂ）に示すように定義した。すなわ
ち、１対の電極２０２，２０２の先端どうしを結ぶ線分
をＸ軸（電極軸）とし、電極２０２，２０２間の中心を
通り、Ｘ軸に垂直な方向の線分をＹ軸として、Ｙ軸方向
の輝度分布を測定し、最大輝度に対して５０％の輝度を
有するＹ軸上の位置間の距離をアークの太さとする。こ
のようにして求めたアークの太さは、０．７ｍｍであ
り、前記試作メタルハライドランプの１．１ｍｍに対し
てかなり細く、前記超高圧水銀ランプと同等であった。
【００２２】また、発光効率（ランプの単位入力電力あ
たりの光束の大きさ）は、９３（ｌｍ／Ｗ）であり、前
記試作メタルハライドランプの８０（ｌｍ／Ｗ）に比べ
て多少増大している程度であったが、最大輝度は、試作
メタルハライドランプの約３倍であった。さらに、投射
効率、すなわち、ランプの発光光を、楕円面反射鏡を介
して、７°の取り込み角で４０インチスクリーンへ投射
したときにスクリーン上に到達する光束における、ラン
プの単位入力電力あたりの大きさは、試作メタルハライ
ドランプの約３倍であった。すなわち、入力電力が同じ
であれば、約３倍のスクリーン照度が得られる。これ
は、前記超高圧水銀ランプとほぼ同等の投射効率であ
る。
たりの光束の大きさ）は、９３（ｌｍ／Ｗ）であり、前
記試作メタルハライドランプの８０（ｌｍ／Ｗ）に比べ
て多少増大している程度であったが、最大輝度は、試作
メタルハライドランプの約３倍であった。さらに、投射
効率、すなわち、ランプの発光光を、楕円面反射鏡を介
して、７°の取り込み角で４０インチスクリーンへ投射
したときにスクリーン上に到達する光束における、ラン
プの単位入力電力あたりの大きさは、試作メタルハライ
ドランプの約３倍であった。すなわち、入力電力が同じ
であれば、約３倍のスクリーン照度が得られる。これ
は、前記超高圧水銀ランプとほぼ同等の投射効率であ
る。
【００２３】上記のように輝度および投射効率が高くな
るのは、次のような理由によると考えられる。すなわ
ち、金属元素として、単体でのイオン化ポテンシャルが
低いＮａ（イオン化ポテンシャルは５．１４ｅＶ）やI
ｎ（同、５．７９ｅＶ）などを含まず、６ｅＶ以上のＳ
ｃ（同、６．７ｅＶ）や水銀（同、１０．４４ｅＶ）だ
けを含むとともに、電極間距離が２．５ｍｍと短く設定
されていることにより、細く、かつ安定なアークが形成
される。そこで、アークのエネルギ密度が高くなり、ア
ーク温度が高くなるため、複合ヨウ化物が生成される場
合のように蒸気圧が大幅に上昇しなくても、単位Ｓｃ原
子あたりの光放射量が増加する。それゆえ、単位領域あ
たりの発光量が多くなり、上記のような高い輝度および
投射効率が得られると考えられる。
るのは、次のような理由によると考えられる。すなわ
ち、金属元素として、単体でのイオン化ポテンシャルが
低いＮａ（イオン化ポテンシャルは５．１４ｅＶ）やI
ｎ（同、５．７９ｅＶ）などを含まず、６ｅＶ以上のＳ
ｃ（同、６．７ｅＶ）や水銀（同、１０．４４ｅＶ）だ
けを含むとともに、電極間距離が２．５ｍｍと短く設定
されていることにより、細く、かつ安定なアークが形成
される。そこで、アークのエネルギ密度が高くなり、ア
ーク温度が高くなるため、複合ヨウ化物が生成される場
合のように蒸気圧が大幅に上昇しなくても、単位Ｓｃ原
子あたりの光放射量が増加する。それゆえ、単位領域あ
たりの発光量が多くなり、上記のような高い輝度および
投射効率が得られると考えられる。
【００２４】また、発光管２０１の内壁と電極２０２，
２０２との間の距離が、電極２０２，２０２間距離の約
２倍に設定されていることにより、発光管２０１の損傷
等を生じることなく発光させることができる。また、ア
ークが細いことにより、電流パスが狭くなるため電極間
電圧が高くなる。そこで、従来のメタルハライドランプ
と同一の入力電力にするための電流は減少する。それゆ
え、上記のように電極間距離が短く設定されていても、
ランプ寿命が低下することはない。
２０２との間の距離が、電極２０２，２０２間距離の約
２倍に設定されていることにより、発光管２０１の損傷
等を生じることなく発光させることができる。また、ア
ークが細いことにより、電流パスが狭くなるため電極間
電圧が高くなる。そこで、従来のメタルハライドランプ
と同一の入力電力にするための電流は減少する。それゆ
え、上記のように電極間距離が短く設定されていても、
ランプ寿命が低下することはない。
【００２５】一方、分光分布特性は図３に示すようであ
った。すなわち、可視域全域にわたって発光があり、特
に、前記超高圧水銀ランプ（図１０）に比べて、Ｓｃに
よる波長が６３０ｎｍ付近の発光の影響により、６００
〜６５０ｎｍの波長にわたる赤領域の発光が豊富であっ
た。このＳｃによる発光の影響は、Ｎａが添加されてい
る場合よりも、相対的に大きなものとなっている。した
がって、前記超高圧水銀ランプや、Ｎａが添加されたメ
タルハライドランプよりも良好な演色性が得られる。
った。すなわち、可視域全域にわたって発光があり、特
に、前記超高圧水銀ランプ（図１０）に比べて、Ｓｃに
よる波長が６３０ｎｍ付近の発光の影響により、６００
〜６５０ｎｍの波長にわたる赤領域の発光が豊富であっ
た。このＳｃによる発光の影響は、Ｎａが添加されてい
る場合よりも、相対的に大きなものとなっている。した
がって、前記超高圧水銀ランプや、Ｎａが添加されたメ
タルハライドランプよりも良好な演色性が得られる。
【００２６】なお、電極２０２，２０２間距離は、上記
のように２．５ｍｍに限るものではない。例えば２ｍｍ
以下など、短いほど、より高い輝度等が得られる。
のように２．５ｍｍに限るものではない。例えば２ｍｍ
以下など、短いほど、より高い輝度等が得られる。
【００２７】また、発光管２０１の内壁と電極２０２，
２０２との間の距離は、電極２０２，２０２間距離の約
１．５倍以上であれば、発光管２０１の損傷等を生じる
ことなく、大きな入力電力で、安定したアークにより発
光させることができる。
２０２との間の距離は、電極２０２，２０２間距離の約
１．５倍以上であれば、発光管２０１の損傷等を生じる
ことなく、大きな入力電力で、安定したアークにより発
光させることができる。
【００２８】（実施の形態２）実施の形態２のメタルハ
ライドランプは、前記実施の形態１のメタルハライドラ
ンプと比べて、さらにＴｍI3（ヨウ化ツリウム）が１ｍ
ｇ添加されている点、および電極間距離が２．２ｍｍに
設定されている点のみが異なる。
ライドランプは、前記実施の形態１のメタルハライドラ
ンプと比べて、さらにＴｍI3（ヨウ化ツリウム）が１ｍ
ｇ添加されている点、および電極間距離が２．２ｍｍに
設定されている点のみが異なる。
【００２９】このメタルハライドランプを前記実施の形
態１と同様に点灯させたところ、アークの太さは０．７
ｍｍ、発光効率は９３（ｌｍ／Ｗ）で、実施の形態１と
同じであり、最大輝度は、前記試作メタルハライドラン
プの約２．７倍であった。すなわち、ＴｍＩ3を添加し
ても、アークが太くなることはなく、したがって、高い
輝度および投射効率が得られる。
態１と同様に点灯させたところ、アークの太さは０．７
ｍｍ、発光効率は９３（ｌｍ／Ｗ）で、実施の形態１と
同じであり、最大輝度は、前記試作メタルハライドラン
プの約２．７倍であった。すなわち、ＴｍＩ3を添加し
ても、アークが太くなることはなく、したがって、高い
輝度および投射効率が得られる。
【００３０】一方、分光分布特性は、図４に示すよう
に、実施の形態１よりもさらに可視域全域にわたる発光
が多く、特に６００〜６５０ｎｍの波長にわたる赤領域
の発光がより豊富であった。これは、Ｔｍ（ツリウム）
が可視域全域に発光を持つためである。したがって、実
施の形態１のメタルハライドランプよりさらに良好な演
色性が得られる。
に、実施の形態１よりもさらに可視域全域にわたる発光
が多く、特に６００〜６５０ｎｍの波長にわたる赤領域
の発光がより豊富であった。これは、Ｔｍ（ツリウム）
が可視域全域に発光を持つためである。したがって、実
施の形態１のメタルハライドランプよりさらに良好な演
色性が得られる。
【００３１】なお、Ｔｍ以外の希土類もアークの太さに
与える影響はＴｍと同様であると考えられる。それゆ
え、Ｔｍと同様に可視域全域に発光を有するＨｏ（ホル
ミウム）やＥｒ（エルビウム）のハロゲン化物（ＨｏI3
やＥｒI3など）を添加しても、やはり高輝度で、かつ演
色性の良好なメタルハライドランプを得ることができ
る。
与える影響はＴｍと同様であると考えられる。それゆ
え、Ｔｍと同様に可視域全域に発光を有するＨｏ（ホル
ミウム）やＥｒ（エルビウム）のハロゲン化物（ＨｏI3
やＥｒI3など）を添加しても、やはり高輝度で、かつ演
色性の良好なメタルハライドランプを得ることができ
る。
【００３２】（実施の形態３）実施の形態３のメタルハ
ライドランプは、前記実施の形態１のメタルハライドラ
ンプと同様の形状を有しているが、主要寸法は、以下の
ように設定されている。
ライドランプは、前記実施の形態１のメタルハライドラ
ンプと同様の形状を有しているが、主要寸法は、以下の
ように設定されている。
【００３３】 発光管の内径 ：１２．０ ｍｍ 発光管の内容積 ： １．０ ｃｃ 電極間距離 ： １．３ ｍｍ 発光管の内壁と電極との距離：約６．０ ｍｍ また、封入物は実施の形態１と同じである。
【００３４】このメタルハライドランプを実施の形態１
と同様に２００Ｗの入力電力で点灯させると、やはり、
高い輝度および投射効率が得られた。また、分光分布特
性は図５に示すようになり、やはり、良好な演色性が得
られた。
と同様に２００Ｗの入力電力で点灯させると、やはり、
高い輝度および投射効率が得られた。また、分光分布特
性は図５に示すようになり、やはり、良好な演色性が得
られた。
【００３５】（実施の形態４）実施の形態４のメタルハ
ライドランプは、前記実施の形態３のメタルハライドラ
ンプと比べて、ＳｃＩ3（ヨウ化スカンジウム）に代え
てＳｃＢｒ3（臭化スカンジウム）が用いられる点、お
よび電極間距離が１．９ｍｍに設定されている点のみが
異なる。
ライドランプは、前記実施の形態３のメタルハライドラ
ンプと比べて、ＳｃＩ3（ヨウ化スカンジウム）に代え
てＳｃＢｒ3（臭化スカンジウム）が用いられる点、お
よび電極間距離が１．９ｍｍに設定されている点のみが
異なる。
【００３６】このメタルハライドランプを、入力電力が
２５０Ｗである点を除き、同様にして点灯させると、や
はり、高い輝度および投射効率が得られた。また、分光
分布特性は図６に示すようになり、実施の形態３のメタ
ルハライドランプよりも、さらに、可視域全域にわたっ
て発光バランスがよく、より良好な発光が得られた。
２５０Ｗである点を除き、同様にして点灯させると、や
はり、高い輝度および投射効率が得られた。また、分光
分布特性は図６に示すようになり、実施の形態３のメタ
ルハライドランプよりも、さらに、可視域全域にわたっ
て発光バランスがよく、より良好な発光が得られた。
【００３７】また、矩形波の交流電圧を印加した場合だ
けでなく、直流成分を有する電圧を印加するなどして
も、同様の輝度や分光分布特性が得られる。
けでなく、直流成分を有する電圧を印加するなどして
も、同様の輝度や分光分布特性が得られる。
【００３８】
【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に記載されるような効果を奏する。
施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【００３９】すなわち、発光管内にＳｃ（スカンジウ
ム）のハロゲン化物と水銀と希ガスを封入するなど、金
属元素として、単体でのイオン化ポテンシャルが６ｅＶ
以上のものだけを用いることにより、細いアークが形成
され、高い輝度および投射効率が得られる。しかも、Ｓ
ｃ（スカンジウム）等を含ませることにより、波長が６
３０（ｎｍ）付近の赤領域の発光が豊富になるため、色
再現性に優れたランプを得ることができるという効果を
奏する。
ム）のハロゲン化物と水銀と希ガスを封入するなど、金
属元素として、単体でのイオン化ポテンシャルが６ｅＶ
以上のものだけを用いることにより、細いアークが形成
され、高い輝度および投射効率が得られる。しかも、Ｓ
ｃ（スカンジウム）等を含ませることにより、波長が６
３０（ｎｍ）付近の赤領域の発光が豊富になるため、色
再現性に優れたランプを得ることができるという効果を
奏する。
【図１】 実施の形態１のメタルハライドランプの構成
を示す断面図。
を示す断面図。
【図２】 アークの太さの定義を示す説明図。
【図３】 実施の形態１のメタルハライドランプの分光
分布特性を示すグラフ。
分布特性を示すグラフ。
【図４】 実施の形態２のメタルハライドランプの分光
分布特性を示すグラフ。
分布特性を示すグラフ。
【図５】 実施の形態３のメタルハライドランプの分光
分布特性を示すグラフ。
分布特性を示すグラフ。
【図６】 実施の形態４のメタルハライドランプの分光
分布特性を示すグラフ。
分布特性を示すグラフ。
【図７】 従来のメタルハライドランプの分光分布特性
を示すグラフ。
を示すグラフ。
【図８】 本願発明の完成に至る過程において、試作し
たメタルハライドランプの構成を示す断面図。
たメタルハライドランプの構成を示す断面図。
【図９】 同メタルハライドランプの分光分布特性を示
すグラフ。
すグラフ。
【図１０】従来の超高圧水銀ランプの分光分布特性を示
すグラフ。
すグラフ。
【符号の説明】 ２０１ 発光管 ２０２ 電極 ２０３ モリブデン箔 ２０４ 外部リード線 ２０５ コイル ２０６ 封止部 ２０７ 封入物
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−169441（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−128446（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−129004（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01J 61/20 H01J 61/88
Claims (6)
- 【請求項１】 １対の電極が設けられた発光管内に、希
ガスと、水銀を含む金属元素とを含む封入物が封入され
たメタルハライドランプであって、 上記金属元素は、単体でのイオン化ポテンシャルが６ｅ
Ｖ以上のものだけであり、 上記金属元素は、スカンジウムとエルビウムとを少なく
とも含み、 上記１対の電極の先端間の距離が、安定な放電が行われ
る距離に設定され、 上記１対の電極の各先端と、上記発光管の内壁との距離
が、上記１対の電極の先端間の距離の１．５倍以上に設
定されていることを特徴とするメタルハライドランプ。 - 【請求項２】 請求項１のメタルハライドランプであっ
て、 上記スカンジウムがハロゲン化物であり、上記ハロゲン
化物がヨウ化スカンジウム（ＳｃＩ3）であることを特
徴とするメタルハライドランプ。 - 【請求項３】 請求項１のメタルハライドランプであっ
て、 上記スカンジウムがハロゲン化物であり、上記ハロゲン
化物が臭化スカンジウム（ＳｃＢｒ3）であることを特
徴とするメタルハライドランプ。 - 【請求項４】 請求項１のメタルハライドランプであっ
て、 上記１対の電極の先端間の距離が、２．５ｍｍ以下であ
ることを特徴とするメタルハライドランプ。 - 【請求項５】 請求項４のメタルハライドランプであっ
て、 上記１対の電極の先端間の距離が、２ｍｍ以下であるこ
とを特徴とするメタルハライドランプ。 - 【請求項６】 請求項１のメタルハライドランプであっ
て、 上記発光管が、透光性石英管であることを特徴とするメ
タルハライドランプ。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26628198A JP3233393B2 (ja) | 1997-10-13 | 1998-09-21 | メタルハライドランプ |
| US09/168,966 US6545413B1 (en) | 1997-10-13 | 1998-10-09 | Metal halide lamp |
| KR1019980042383A KR100332636B1 (ko) | 1997-10-13 | 1998-10-10 | 메탈헬라이드램프 |
| TW087116905A TW388907B (en) | 1997-10-13 | 1998-10-12 | Metal halide lamp |
| DE69814288T DE69814288T2 (de) | 1997-10-13 | 1998-10-12 | Metallhalogenidlampe |
| EP98308273A EP0908926B1 (en) | 1997-10-13 | 1998-10-12 | Metal halide lamp |
| CNB981209300A CN1139967C (zh) | 1997-10-13 | 1998-10-13 | 金属卤化物灯 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27840097 | 1997-10-13 | ||
| JP9-278400 | 1997-10-13 | ||
| JP26628198A JP3233393B2 (ja) | 1997-10-13 | 1998-09-21 | メタルハライドランプ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11185701A JPH11185701A (ja) | 1999-07-09 |
| JP3233393B2 true JP3233393B2 (ja) | 2001-11-26 |
Family
ID=26547373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26628198A Expired - Lifetime JP3233393B2 (ja) | 1997-10-13 | 1998-09-21 | メタルハライドランプ |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6545413B1 (ja) |
| EP (1) | EP0908926B1 (ja) |
| JP (1) | JP3233393B2 (ja) |
| KR (1) | KR100332636B1 (ja) |
| CN (1) | CN1139967C (ja) |
| DE (1) | DE69814288T2 (ja) |
| TW (1) | TW388907B (ja) |
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| CN1309005C (zh) * | 2004-07-19 | 2007-04-04 | 广东雪莱特光电科技股份有限公司 | 一种高强度放电点光源 |
| US8332654B2 (en) * | 2008-12-08 | 2012-12-11 | Oracle International Corporation | Secure framework for invoking server-side APIs using AJAX |
| JP6006961B2 (ja) * | 2012-04-02 | 2016-10-12 | 株式会社ユメックス | 超高圧水銀ランプおよびこれを備えた紫外線照射装置 |
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|---|---|---|---|---|
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| JPH0773001B2 (ja) * | 1985-10-18 | 1995-08-02 | 東芝ライテック株式会社 | 投光光源装置 |
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| JPH01255149A (ja) | 1988-04-05 | 1989-10-12 | Toshiba Lighting & Technol Corp | 金属蒸気放電灯 |
| DE3813421A1 (de) | 1988-04-21 | 1989-11-02 | Philips Patentverwaltung | Hochdruck-quecksilberdampfentladungslampe |
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| JPH07296782A (ja) | 1994-04-22 | 1995-11-10 | Iwasaki Electric Co Ltd | 液晶プロジェクタ用ショートアークメタルハライドランプ及びその製造方法 |
| JPH08329901A (ja) | 1995-03-31 | 1996-12-13 | Toshiba Lighting & Technol Corp | メタルハライドランプ、メタルハライドランプ装置、メタルハライドランプ点灯装置、投光装置および液晶プロジェクタ |
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