JP3239721B2

JP3239721B2 - メタルハライドランプ

Info

Publication number: JP3239721B2
Application number: JP29804495A
Authority: JP
Inventors: 高橋　　清; 誠堀内; 守竹田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1995-11-16
Filing date: 1995-11-16
Publication date: 2001-12-17
Anticipated expiration: 2015-11-16
Also published as: JPH09139188A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般照明および各
種光源として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】例えば、液晶プロジェクタ等の光源とし
て要求される条件として、高輝度、高効率、高演色性、
長寿命、低コスト等の条件があげられる。現在、これら
の条件をすべて完璧に満たす光源はない。しかし、寿命
の点を除けば、前記の条件をある程度満たすものとして
メタルハライドランプがあり、現在、照明用としても一
般的に使用されている。

【０００３】従来の一般的なメタルハライドランプを図
７に示す。図７において、７１は石英を材料とする発光
管であり、その両端に封止部７２がある。封止部の中に
はタングステンを材料とする電極７３とモリブデンを材
料とする金属箔７５、リード線７６を含む構成となって
いる。電極７３と金属箔７５とリード線７６は溶接によ
り電気的に接続されている。また、電極７３は、タング
ステンを材料とする電極コイル７４と溶接により電気的
に接続された構成となっており、平成４年度照明学会全
国大会講演論文集２４ページによると、発光管７１内に
は、水銀、始動用のアルゴンガス、７７に示すヨウ化デ
ィスプロシウム、ヨウ化ネオジウム、ヨウ化セシウムが
封入されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一般的にメタルハライ
ドランプの寿命は、点灯しなくなるか、もしくは光束が
所定値以下になるかのどちらか早い方を寿命としている
が、一般的なメタルハライドランプでは、光束が所定値
以下になるほうが早く、よってこの光束低下が寿命を決
めている。メタルハライドランプの光束が低下する大き
な要因として、２つある。１つは、電極が蒸発し、これ
が、発光管に付着することにより発光管の透過率が低下
する。もう１つは、封入した金属ハロゲン化物と発光管
材料である石英が反応することによって発光管が失透
し、これによって発光管の透過率が低下する。特に、上
記従来のメタルハライドランプに封入されている、ヨウ
化ディスプロシウム、およびヨウ化ネオジウムは、発光
管材料である石英との反応性が非常に強い。すなわち、
従来のメタルハライドランプは発光管が早期に失透し、
発光管の透過率が低下するためランプ寿命が短いという
欠点がある。

【０００５】さらに、従来のディスプロシウムとネオジ
ウムのハロゲン化物を封入したメタルハライドランプの
色温度は６６００゜Ｋであり、これをプロジェクタ用光
源として考えた場合、色温度を約９０００゜Ｋに調光す
ることを考えると、効率が悪いという欠点がある。

【０００６】本発明は上記の問題点を解決し、ランプ寿
命を長寿命化し、より高効率、高色温度のメタルハライ
ドランプを提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
するために、メタルハライドランプの封入物として、少
なくとも始動用の希ガスとインジウムとルテチウムのハ
ロゲン化物を含み、前記インジウムのハロゲン化物の封
入モル数をＭ（Ｉｎ）とし、前記ルテチウムのハロゲン
化物の封入モル数をＭ（Ｌｕ）とした場合、０．１ ≦ Ｍ（Ｌｕ）／（Ｍ（Ｉｎ）＋Ｍ（Ｌｕ））＜１を満たすようにＭ（Ｉｎ）とＭ（Ｌｕ）の封入モル比を
規定したものである。また、インジウムとルテチウムの
ハロゲン化物に加えてガドリニウムのハロゲン化物を封
入したものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明は、メタルハライドランプ
の封入物として、少なくとも始動用の希ガスとインジウ
ムとルテチウムのハロゲン化物を含み、前記インジウム
のハロゲン化物の封入モル数をＭ（Ｉｎ）とし、前記ル
テチウムのハロゲン化物の封入モル数をＭ（Ｌｕ）とし
た場合、以下に示す（１）式０．１ ≦ Ｍ（Ｌｕ）／（Ｍ（Ｉｎ）＋Ｍ（Ｌｕ））＜１・・・（１）を満たすように、前記Ｍ（Ｉｎ）とＭ（Ｌｕ）の封入モ
ル比を規定したものである。また、インジウムとルテチ
ウムのハロゲン化物に加えてガドリニウムのハロゲン化
物を封入したものである。

【０００９】インジウム、ルテチウムのハロゲン化物
は、従来のメタルハライドランプに封入されていたヨウ
化ディスプロシウム、ヨウ化ネオジウムと比べて石英と
の反応が小さく、発光管の失透の進行を抑制するため、
前記メタルハライドランプの寿命をのばすことが出来
る。

【００１０】また、インジウムのハロゲン化物の封入モ
ル数をＭ（Ｉｎ）とし、ルテチウムのハロゲン化物の封
入モル数をＭ（Ｌｕ）とし、（１）式を満たすように封
入モル比を規定することにより、波長５００ｎｍから６
００ｎｍの領域のルテチウムの発光が増大し、効率が向
上する。また、従来ランプにおいてアークを安定させる
ために封入されていたセシウムの代わりにアークを安定
させる効果のあるインジウムを封入することにより、ア
ークの安定したランプを得ることができる。しかも、イ
ンジウムは可視域全域にわたって発光するため、効率が
向上する。

【００１１】また、前記のインジウムとルテチウムのハ
ロゲン化物に加えて、ガドリウムを封入することにより
波長４００ｎｍから５００ｎｍの発光が増大し、色温度
が高くなる。

【００１２】（実施の形態１）まず本発明の第１の実施
の形態について、図１、図２、図３及び（表１）を参照
しながら説明する。図１は第１の実施の形態のメタルハ
ライドランプである。図１において、１１は石英を材料
とする発光管、発光管１１の両端にある１２は封止部で
ある。１３はタングステンを材料とする直径０．６５ｍ
ｍの一対の電極、１４は同じくタングステンを材料とす
る線径０．２５ｍｍ、巻数５回の電極コイル、１５はモ
リブデン箔、１６は同じくモリブデンを材料とするリー
ド線、１７は金属ハロゲン化物である。電極コイル１４
はそれぞれ電極１３の先端部に溶接によって電気的に接
続され、電極１３のラジエーターの役割を果たす。電極
１３は、それぞれ封止部１２に封止されたモリブデン箔
１５に電気的に接続され、さらにモリブデン箔１５はそ
れぞれリード線１６に電気的に接続されている。電極１
３は先端間距離つまり、電極間距離が３ｍｍとなるよう
に配置されている。ここで、発光管１１の内容積は約
１．０ｃｃであり、内部には水銀が３０ｍｇ、アルゴン
ガスが常温で１００Ｔｏｒｒ、金属ハロゲン化物（Ｌｕ
＋Ｉｎ）１７が総量で３ｍｇ封入されている。

【００１３】このランプにおいて、金属ハロゲン化物１
７としてヨウ化インジウムとヨウ化ルテチウムのモル比
を変えたランプを作製し、ランプの相対効率を評価した
結果を図２に示す。ここで（１）式を設定し、インジウ
ムのハロゲン化物の封入モル数をＭ（Ｉｎ）、ルテチウ
ムのハロゲン化物の封入モル数をＭ（Ｌｕ）とする。
（１）式の値が０の時は、金属ハロゲン化物としてヨウ
化インジウムのみを封入していることを意味している。
また、（１）式の値が１の時は、金属ハロゲン化物とし
てヨウ化ルテチウムのみを封入していることを意味して
いる。この結果から、封入するヨウ化ルテチウムのモル
比を増大させると、効率が向上し、特に、（１）式の値
が0.１を越える領域で顕著な効率向上をしていることが
わかった。これは、ルテチウムは比視感度の高い波長５
００ｎｍから６００ｎｍの領域で特に強く発光するため
であり、ヨウ化ルテチウムの封入比を増加させることに
よって効率が上昇するためである。ただし、（１）式の
値が１の場合は、アークが不安定で点灯が困難であっ
た。

【００１４】したがって、ヨウ化ルテチウムとヨウ化イ
ンジウムの封入モル数を、（１）式を満たすような範囲
に規定すれば、効率のよいランプを得ることができる。
次に、第１の実施の形態のメタルハライドランプと従来
のメタルハライドランプの点灯時間に対する光束維持率
の変化を図３に示す。図３から明らかなように、第１の
実施の形態のメタルハライドランプはすべて、点灯時間
１０００時間で光束維持率８０％であったのに対して、
従来のメタルハライドランプは６０％であり、第１の実
施の形態のランプは従来のランプと比較して光束低下が
少なく長寿命であった。

【００１５】これは、第１の実施の形態のメタルハライ
ドランプに封入されているヨウ化インジウムやヨウ化ル
テチウムは従来のメタルハライドランプに封入されてい
るヨウ化ディスプロシウムやヨウ化ネオジウムと比較し
て失透が少ないためである。これは、以下に説明する試
験によって確認した。以下に、試験の方法と結果を示
す。石英を材料とする内容積５ｃｃの管のなかに１０ｍ
ｇの金属ヨウ化物を封入したアンプルを１１００゜Ｃで
１００時間加熱した後、アンプル管の全透過率を測定
し、金属ヨウ化物の失透性を評価した結果を（表１）に
示す。

【００１６】

【表１】

【００１７】（表１）に示すように、ヨウ化インジウム
を封入した場合のアンプル管の全透過率は９９％、ヨウ
化ルテチウムを封入した場合のアンプル管の全透過率は
９９％であったのに対し、ヨウ化ディスプロシウムを封
入したアンプル管の全透過率は９５％、ヨウ化ネオジウ
ムを封入したアンプル管の全透過率は９５％であった。
この試験によりヨウ化インジウム、ヨウ化ルテチウム
は、ヨウ化ディスプロシウム、ヨウ化ネオジウムと比較
して失透が少ないことが確認できた。

【００１８】以上の第１の実施の形態の結果から、封入
するヨウ化インジウムとヨウ化ルテチウムのモル比を、
（１）式を満たすように規定することで従来のメタルハ
ライドランプより、寿命が長く、効率のよいメタルハラ
イドランプを得ることができる。

【００１９】尚、第１の実施の形態ではインジウムとル
テチウムのヨウ化物を封入したランプであったが、これ
らのヨウ化物以外のハロゲン化物、およびこれらに加え
て、失透の少ない物質のハロゲン化物を封入しても同様
に長寿命であることはいうまでもない。

【００２０】（実施の形態２）次に、本発明の第２の実
施の形態について図４、図５、図６および（表１）を参
照しながら説明する。図５は第２の実施の形態のメタル
ハライドランプである。図５において５７は、金属ハロ
ゲン化物で、ヨウ化ガドリニウム、ヨウ化インジウム、
ヨウ化ルテチウムである。その他の構成は第１の実施の
形態で説明した図１のメタルハライドランプと同様であ
る。ここで、金属ハロゲン化物の総封入量は第１の実施
の形態と同様に３ｍｇとし、封入するヨウ化ガドリニウ
ムのモル数は、ヨウ化ルテチウムのモル数と同じになる
ようにした。

【００２１】このランプの色温度と第１の実施の形態に
示したランプの相対色温度を比較した結果を図４に示
す。図４より明らかなように、ヨウ化ガドリニウムを加
えたランプは、ヨウ化ガドリニウムを含まないランプと
比較して色温度が向上することが確認された。これは、
ヨウ化ガドリニウムは可視領域のうち短波長の領域で特
に強く発光するためである。よって、ヨウ化インジウ
ム、ヨウ化ルテチウムに加えてヨウ化ガドリニウムを封
入することにより、ランプの色温度が向上する。

【００２２】続いて、第２の実施の形態のランプについ
て、点灯時間に対する光束維持率を測定したところ、図
６に示すように、従来のランプと比較して光束の低下が
少なく長寿命であった。つまり、ヨウ化ガドリニウムを
添加しても第１の実施の形態と同様に長寿命となった。
ここで、ヨウ化ガドリニウムを添加しても寿命特性に影
響がなかったのは、ヨウ化ガドリニウムもまた、ヨウ化
インジウムやヨウ化ルテチウムと同様に失透が少ない物
質であるためである。これも、第１の実施の形態に示し
た試験によって確かめられている。（表１）に示すよう
に、ヨウ化ガドリニウムを封入したアンプル管の全透過
率は９８％であり、ヨウ化ガドリニウムはヨウ化インジ
ウム、ヨウ化ルテチウムと同様に失透が少ない物質であ
った。

【００２３】よって、第２の実施の形態より、（１）式
で規定されたヨウ化インジウムとヨウ化ルテチウムを含
むランプにヨウ化ガドリニウムを加えることによって、
長寿命、高効率かつ高い色温度の優れたランプが得られ
る。

【００２４】なお、第２の実施の形態では（１）式の範
囲に限定したが、この範囲以外の領域でもヨウ化ガドリ
ニウムを添加することによって色温度の向上の効果が得
られることは、いうまでもない。

【００２５】なお、第２の実施の形態ではインジウムと
ルテチウムとガドリニウムのヨウ化物を封入したランプ
であったが、これらのヨウ化物以外のハロゲン化物、例
えば臭化物としてもよい。

【００２６】なお、第２の実施の形態ではヨウ化ガドリ
ニウムとヨウ化ルテチウムの封入モル数を同じにしてい
るが、これは、色温度と寿命の点から同モル数程度が好
ましいためである。しかし、色温度向上に関しては封入
するヨウ化ガドリウムのモル比は第２の実施の形態に示
したものに制限されない。

【００２７】なお、第１と第２の実施の形態は有電極の
メタルハライドランプであるが、アンプル管の試験結果
から考えて、無電極のメタルハライドランプでも同様の
効果があることはいうまでもない。

【００２８】

【発明の効果】以上のように本発明は、メタルハライド
ランプに封入するインジウムとルテチウムのハロゲン化
物のモル比を規制することにより、ランプの失透の進行
を抑制する事ができると同時に、波長５００ｎｍから６
００ｎｍの領域のルテチウムの発光が増大し効率を向上
できる。よって、ランプユーザーの経済的負担が軽く高
効率かつ長寿命のメタルハライドランプを提供すること
ができる。

【００２９】また、これに加えて、ガドリニウムのハロ
ゲン化物を加えることにより、可視領域の短波長領域の
発光が増大し、色温度が上昇する。これによって、より
理想的発光を有するランプとなり、例えば、プロジェク
ターに使用したときの光利用効率が上昇し、より明るい
画面が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態におけるメタルハラ
イドランプの図

【図２】本発明の第１の実施の形態におけるメタルハラ
イドランプに封入するインジウムとルテチウムのモル比
を変化させたときの相対効率の変化を示す図

【図３】本発明の第１の実施の形態におけるメタルハラ
イドランプと従来のメタルハライドランプの点灯時間に
対する光束維持率の変化を示す図

【図４】本発明の第２の実施の形態におけるメタルハラ
イドランプの色温度と第一の実施の形態におけるメタル
ハライドランプの色温度を示す図

【図５】本発明の第２の実施の形態におけるメタルハラ
イドランプの図

【図６】本発明の第１の実施の形態におけるメタルハラ
イドランプと従来のメタルハライドランプの点灯時間に
対する光束維持率の変化を示す図

【図７】従来のメタルハライドランプを示す図

【符号の説明】

１１発光管１２封止部１３電極１４電極コイル１５モリブデン箔１６リード線１７金属ハロゲン化物（Ｌｕ＋Ｉｎ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭56−50048（ＪＰ，Ａ) 特開平７−130333（ＪＰ，Ａ) 特開平８−181936（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 61/20

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも始動用の希ガスと、インジウ
ムとルテチウムのハロゲン化物とガドリニウムのハロゲ
ン化物とを含み、前記インジウムのハロゲン化物の封入
モル数をＭ（Ｉｎ）とし、前記ルテチウムのハロゲン化
物の封入モル数をＭ（Ｌｕ）とした場合、０．１ ≦ Ｍ（Ｌｕ）／（Ｍ（Ｉｎ）＋Ｍ（Ｌｕ））＜１を満たすように前記Ｍ（Ｉｎ）とＭ（Ｌｕ）の封入モル
比を規定したことを特徴とするメタルハライドランプ。