JP3290649B2 - 放電ランプおよびランプユニット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放電ランプおよび
ランプユニットに関する。特に、液晶プロジェクタ用光
源やデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）プロジ
ェクタなどの画像投影装置用光源として使用される放電
ランプおよびランプユニットに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、大画面映像を実現するシステムと
して液晶プロジェクタやＤＭＤプロジェクタなどの画像
投影装置が広く用いられており、このような画像投影装
置には、高い輝度を示す高圧放電ランプが一般的に広く
使用されている。画像投影装置では、液晶パネルなどの
極めて小さな領域に光を集光する必要があるため、高輝
度に加えて点光源に近いことも要求されている。このた
め、高圧放電ランプの中でも、より点光源に近く高輝度
の特長を有するショートアーク型の超高圧水銀ランプが
有望な光源として注目されている。

【０００３】図８（ａ）から（ｃ）を参照しながら、従
来におけるショートアーク型の超高圧水銀ランプ１００
０の説明をする。

【０００４】図８（ａ）は、ランプ１０００の上面を模
式的に示しており、図８（ｂ）は、ランプ１０００の側
面を模式的に示している。図８（ｃ）は、図８（ａ）の
ｃ−ｃ’線に沿った断面を示している。

【０００５】ランプ１０００は、石英ガラスから構成さ
れ略球状の発光管（バルブ）１１０と、同じく石英ガラ
スから構成され発光管１１０に連結された一対の封止部
（シール部）１２０および１２０’とを有している。発
光管１１０の内部には放電空間１１５があり、放電空間
１１５には、発光物質として水銀１１８（水銀封入量：
例えば、１５０〜２５０ｍｇ／ｃｍ³）と、希ガス（例
えば、数十ｋＰａのアルゴン）と少量のハロゲンとが封
入されている。

【０００６】放電空間１１５には、一対のタングステン
電極（Ｗ電極）１１２および１１２’が一定の間隔をお
いて対向して配置されており、Ｗ電極１１２（または１
１２’）の先端には、コイル１１４が巻かれている。Ｗ
電極１１２の電極軸１１６は、封止部１２０内のモリブ
デン箔（Ｍｏ箔）１２４に溶接されており、両者が溶接
された溶接部１１７によって、Ｗ電極１１２とＭｏ箔１
２４とは電気的に接続されている。

【０００７】封止部１２０は、発光管１１０から延ばさ
れたガラス部１２２とＭｏ箔１２４とを有しており、封
止部１２０の断面形状は、図８（ｃ）に示すように、円
形の形状を有している。封止部１２０では、ガラス部１
２２とＭｏ箔１２４とを圧着させることによって、発光
管１１０内の放電空間１１５の気密を保持している。封
止部１２０で発光管１１０内をシールできる原理を以下
に簡単に説明する。

【０００８】ガラス部１２２を構成する石英ガラスと、
Ｍｏ箔１２４を構成するモリブデンとは互いに熱膨張係
数が異なるため、両者は一体化された状態にはならない
のであるが、Ｍｏ箔１２４が塑性変形することによっ
て、Ｍｏ箔１２４とガラス部１２２との間に生じる隙間
を埋めることができる。それによって、Ｍｏ箔１２４と
ガラス部１２２とを互いに圧着させた状態にすることが
でき、封止部１２０で発光管１１０内のシールを行うこ
とができる。すなわち、Ｍｏ箔１２４とガラス部１２２
との圧着による箔封止によって、封止部１２０のシール
は行われている。なお、ガラス部１２２とＷ電極１１２
の電極軸１１６とは互いに圧着されていないので、両者
の間には、熱膨張係数の相違によって隙間（不図示）が
生じている。

【０００９】封止部１２０のガラス部１２２と密着され
るＭｏ箔１２４は、矩形の平面形状を有しており、図８
（ｃ）に示すように、封止部１２０および１２０’内の
中心に配置されている。Ｍｏ箔１２４は、溶接部１１７
が位置する側と反対の側に、モリブデンから構成された
外部リード（Ｍｏ棒）１３０を有している。Ｍｏ箔１２
４と外部リード１３０とは互いに溶接されており、溶接
部１３２で両者は電気的に接続されている。外部リード
１３０は、ランプ１０００の周辺に配置される部材（不
図示）に電気的に接続されることになる。

【００１０】次に、ランプ１０００の動作原理を簡単に
説明する。外部リード１３０およびＭｏ箔１２４を介し
てＷ電極１１２および１１２’に始動電圧が印加される
と、アルゴン（Ａｒ）の放電が起こり、この放電によっ
て発光管１１０の放電空間１１５内の温度が上昇し、そ
れによって水銀１１８が加熱・気化される。その後、Ｗ
電極１１２および１１２’間のアーク中心部で水銀原子
が励起されて発光する。ランプ１０００の水銀蒸気圧が
高いほど発光効率も増加するため、水銀蒸気圧が高いほ
ど画像投影装置の光源として適しているが、発光管１１
０の物理的耐圧強度の観点から、１５〜２５ＭＰａの範
囲の水銀蒸気圧でランプ１０００は使用されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来のランプ１０００
には、封止部１２０のシール構造が破壊されることによ
って、ランプの寿命が短くなるという問題があることを
本願発明者は鋭意研究した結果見出した。

【００１２】すなわち、ランプ１０００の封止部１２０
の断面形状は円形であることから、封止部１２０におけ
る厚さ方向の長さは一定であり（言い換えると、封止部
１２０のガラス部１２２の肉厚が一定であり）、そして
封止部１２０はＭｏ箔１２４とガラス部１２２との圧着
によって封止されているため、図９（ａ）および（ｂ）
に示すように、Ｍｏ箔１２４上には、箔表面に対して直
角な方向（図中、Ｚ方向）に内部応力４０（ガラス部１
２２からの内部応力４０）が一様に加えられている。こ
のため、図９（ｃ）に示すように、ランプ１０００の使
用に伴ってＭｏ箔１２４の膨張・収縮が繰り返されてい
くと、放電管１１０側のガラス部１２２と電極軸１１６
との間に存在する隙間１１９が、単に圧着されているだ
けのガラス部１２２とＭｏ箔１２４との間を矢印１１９
ａの方向（すなわち、Ｍｏ箔１２４の長手方向）に進行
していくことになる。隙間１１９が進行していき、Ｍｏ
箔１２４と外部リード１３０の溶接部１３２まで到達す
ると、Ｍｏ箔１２４全体が酸化してＭｏ箔１２４の導電
性が失われてしまうため、ランプ１０００は動作しなく
なる。

【００１３】また、画像投影装置の小型化に伴うランプ
寸法の小型化に対応して、封止部１２０の寸法を小さく
することが要求されている。この要求にしたがって封止
部１２０の寸法を小さくすると、図９（ｂ）に示すよう
に、Ｍｏ箔１２４の側面１２４ａとガラス部１２２の表
面１２２ａまでのガラスの厚さＴが薄くなるため、Ｍｏ
箔１２４の側面１２４ａから進行するクラック４５がガ
ラス部１２２の表面１２２ａまで到達することによっ
て、封止部１２０のシール構造が破壊されるという問題
が生じる。

【００１４】本発明はかかる諸点に鑑みてなされたもの
であり、その主な目的は、封止部のシール構造を長期間
保持することでき、ランプ寿命を長くすることができる
放電ランプを提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明による放電ランプ
は、発光物質が封入される管内に一対の電極が対向して
配置された発光管と、前記一対の電極のそれぞれに電気
的に接続された金属箔を封止する一対の封止部とを備
え、前記一対の封止部のそれぞれは、シュリンクシール
構造を有しており、前記金属箔のそれぞれは、前記一対
の電極のそれぞれと電気的に接続された側の反対側に外
部リードを有しており、前記一対の封止部のうちの少な
くとも一方の封止部には、当該封止部における金属箔の
厚さ方向のガラスの肉厚が、前記電極が存在している当
該封止部における金属箔の厚さ方向のガラスの肉厚より
も小なるくびれ部分が少なくとも１つ形成され、前記く
びれ部分は、前記少なくとも一方の封止部のうちの前記
電極の末端と前記外部リードの末端との間の領域にあ
る。ある実施形態において、前記くびれ部分における金
属箔の厚さ方向のガラスの肉厚は、前記電極が存在して
いる封止部における金属箔の厚さ方向のガラスの肉厚の
７０〜９０％である。ある実施形態において、前記くび
れ部分の少なくとも１つは、前記封止部のうちの中央よ
りも発光管寄りの部位に設けられている。ある実施形態
において、前記くびれ部分は、複数形成されている。あ
る実施形態において、前記一対の封止部の発光管側と反
対側の端部は、テーパ状に形成されている。ある実施形
態において、前記金属箔のそれぞれは、前記発光管から
延ばされたガラス部によって圧着されており、前記一対
の金属箔のそれぞれはモリブデン箔である。ある実施形
態において、前記発光物質は、少なくとも水銀を有して
いる。本発明によるランプユニットは、上記放電ランプ
と、前記放電ランプから発する光を反射する反射鏡とを
備えている。ある実施形態における放電ランプは、発光
物質が封入される管内に一対の電極が対向して配置され
た発光管と、前記一対の電極のそれぞれに電気的に接続
された一対の金属箔のそれぞれを封止する一対の封止部
とを備え、前記一対の封止部のうちの少なくとも一方の
封止部には、当該封止部内の他の部分と比較して、当該
封止部における金属箔の厚さ方向の長さが小なるくびれ
部分が少なくとも１つ形成されている。

【００１６】前記くびれ部分の少なくとも１つは、前記
封止部のうちの中央よりも発光管寄りの部位に設けられ
ていることが好ましい。

【００１７】前記くびれ部分は、前記封止部に複数形成
されていることが好ましい。

【００１８】さらに、前記一対の金属箔のそれぞれは、
前記一対の電極のそれぞれと電気的に接続された側の反
対側に外部リードを有しており、前記少なくとも一方の
封止部のうちの前記電極の末端と前記外部リードの末端
との間の領域に、前記くびれ部分が少なくとも１つ形成
されていることが好ましい。

【００１９】ある実施形態における放電ランプは、発光
物質が封入される管内に一対の電極が対向して配置され
た発光管と、前記一対の電極のそれぞれに電気的に接続
された一対の金属箔のそれぞれを封止する一対の封止部
とを備え、前記一対の封止部のうちの少なくとも一方の
封止部には、当該封止部における金属箔の厚さ方向の長
さよりも、当該封止部における前記厚さ方向と直角な方
向の長さが大なる扁平断面部分が少なくとも１つ形成さ
れている。

【００２０】ある実施形態では、前記扁平断面部分の断
面形状は、前記金属箔の前記厚さ方向に短軸を有し、前
記厚さ方向と直角な方向に長軸を有する略楕円形であ
る。

【００２１】前記扁平断面部分は、前記封止部のうちの
中央よりも発光管寄りの部位に設けられていることが好
ましい。

【００２２】前記扁平断面部分は、前記封止部の全体に
形成されていることが好ましい。

【００２３】前記一対の封止部のそれぞれは、シュリン
クシール構造を有していることが好ましい。

【００２４】前記一対の封止部の発光管側とは反対側の
端部は、テーパ状に形成されていることが好ましい。

【００２５】ある実施形態では、前記一対の金属箔のそ
れぞれは、前記発光管から延ばされたガラス部と圧着し
ており、前記一対の金属箔のそれぞれはモリブデン箔で
ある。ある実施形態では、前記発光物質は、少なくとも
水銀を有している。

【００２６】本発明によるランプユニットは、上記放電
ランプと、放電ランプから発する光を反射する反射鏡と
を備えている。

【００２７】ある実施形態における放電ランプの製造方
法は、放電ランプの発光管となる発光管部と、前記発光
管部から延びた側管部とを有する放電ランプ用パイプ
と；金属箔と、前記金属箔に接続された電極と、前記電
極が接続された側とは反対側の前記金属箔に接続された
外部リードとを有する電極組立体と；を用意する工程
（ａ）と、前記発光管部内に前記電極の先端が位置する
ように、前記側管部に前記電極組立体を挿入する工程
（ｂ）と、前記工程（ｂ）の後、前記放電ランプ用パイ
プ内を減圧状態にし、前記側管部を加熱軟化させること
によって、前記側管部と前記金属箔とを密着させる工程
（ｃ）と、前記側管部にくびれ部分を形成する工程
（ｄ）とを包含する。また、ある実施形態において、前
記工程（ｄ）は、前記側管部を前記外部リード側にひっ
ぱることによって実行される。

【００２８】以下、本発明の作用を説明する。

【００２９】本発明の放電ランプによると、封止部内の
他の部分と比較して金属箔の厚さ方向の長さが小なるく
びれ部分が封止部に形成されているので、他の部分より
もくびれ部分における封止部内の金属箔の表面に加わる
内部応力（ガラス部からの内部応力）を小さくすること
ができる。このため、他の部分よりもくびれ部分におけ
る金属箔からの内部応力を相対的に大きくすることがで
きるので、金属箔をくびれ部分で選択的に変形（熱膨
張）させることができる。その結果、くびれ部分の金属
箔によって、封止部における隙間の進行を停止させるこ
とができ、従来技術と比較して封止部のシール構造を長
期間保持することが可能となる。封止部のうちの中央よ
りも発光管寄りの部位にくびれ部分が設けられていれ
ば、より効果的に封止部における隙間の進行を停止させ
ることができる。くびれ部分が封止部に複数形成されて
いれば、複数箇所で封止部における隙間の進行を停止さ
せることができるため好適である。さらに、封止部のう
ち電極の末端と外部リードの末端との間の領域にくびれ
部分が形成されていると、電極と金属箔との接続強度、
および外部リードと金属箔との接続強度が低下すること
を回避することができる。

【００３０】本発明による他の放電ランプによると、封
止部における金属箔の厚さ方向の長さよりも、当該厚さ
方向と直角な方向の長さが大なる扁平断面部分が封止部
に形成されているので、従来技術よりも、金属箔の側面
から進行するクラックが封止部表面まで到達し難くする
ことができる。その結果、従来技術よりも封止部のシー
ル構造を長期間保持することが可能となる。扁平断面部
分の断面形状は、例えば、金属箔の厚さ方向に短軸を有
し、当該厚さ方向と直角な方向に長軸を有する略楕円形
にすればよい。クラックは温度変化が大きい発光管側に
て生じやすいので、封止部のうちの中央よりも発光管寄
りの部位に扁平断面部分が設けられていると、クラック
による封止部のシール構造の破壊を効果的に防止するこ
とができる。また、例えば、封止部全体の断面形状を略
楕円形にして、封止部全体が扁平断面部分となるようし
てもよい。

【００３１】一対の封止部のそれぞれは、耐圧性の向上
の観点から、シュリンクシール構造にすることが好まし
い。本発明による放電ランプの一例として、発光物質と
して少なくとも水銀を有する水銀ランプ（超高圧水銀ラ
ンプ、高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプを含む）が挙げ
られる。本発明による放電ランプと、放電ランプから発
する光を反射する反射鏡とを組み合わせた構成のランプ
ユニットにすることもできる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施形態を説明する。以下の図面においては、説明を
簡明にするために、実質的に同一の機能を有する構成要
素を同一の参照符号で示す。なお、本発明は、以下の実
施形態に限定されない。 （実施形態１）図１から図４を参照しながら、本発明に
よる実施形態１にかかる放電ランプ１００を説明する。

【００３３】まず、図１を参照する。図１（ａ）は、本
実施形態にかかる放電ランプ１００の上面を模式的に示
しており、図１（ｂ）は、放電ランプ１００の側面を模
式的に示している。図１（ｃ）は、図１（ａ）のｃ−
ｃ’線に沿った断面を示している。図１（ｄ）は、金属
箔２４の端面形状を拡大して模式的に示している。な
お、図中の矢印Ｘ、ＹおよびＺは座標軸を示している。

【００３４】実施形態１の放電ランプ１００は、発光管
（バルブ）１０と、発光管１０に連結された一対の封止
部２０および２０’とを有している。

【００３５】発光管１０の管内には、発光物質１８が封
入される放電空間１５があり、放電空間１５には、一対
の電極１２および１２’が対向して配置されている。発
光管１０は、石英ガラスから構成されており、略球形を
している。発光管１０の外径は例えば５ｍｍ〜２０ｍｍ
程度であり、発光管１０のガラス厚は例えば１ｍｍ〜５
ｍｍ程度である。発光管１０内の放電空間１５の容積
は、例えば０．０１〜１．０ｃｃ程度である。本実施形
態では、外径１３ｍｍ程度、ガラス厚３ｍｍ程度、放電
空間１５の容量０．３ｃｃ程度の発光管１０が用いら
れ、発光物質１８として水銀を使用し、例えば１５０〜
２００ｍｇ／ｃｍ³程度の水銀と、５〜２０ｋＰａの希
ガス（例えば、アルゴン）と、少量のハロゲンとが放電
空間１５に封入されている。なお、図１（ａ）および
（ｂ）では、発光管１０の内壁に付着している状態の水
銀１８を模式的に示している。

【００３６】放電空間１５内の一対の電極１２および１
２’は、例えば１〜５ｍｍ程度の間隔（アーク長）で配
置されている。電極１２および１２’としては、例え
ば、タングステン電極（Ｗ電極）が使用される。本実施
形態では、１．５ｍｍ程度の間隔でＷ電極１２および１
２’が配置されている。電極１２および１２’の先端に
は、それぞれコイル１４が巻かれている。コイル１４
は、電極先端温度を低下させる機能を有している。電極
１２の電極軸（Ｗ棒）１６は、封止部２０内の金属箔２
４に電気的に接続されている。同様に、電極１２’の電
極軸１６は、封止部２０’内の金属箔２４’に電気的に
接続されている。

【００３７】封止部２０は、電極１２に電気的に接続さ
れた金属箔２４と、発光管１０から延ばされたガラス部
２２とを有しており、金属箔２４とガラス部１２との箔
封止によって発光管１０の放電空間１５の気密を保持し
ている。金属箔２４は、例えばモリブデン箔（Ｍｏ箔）
であり、例えば矩形の形状を有している。ガラス部２２
は、例えば石英ガラスから構成されている。

【００３８】図１（ｄ）に示すように、金属箔２４の厚
さｄは例えば２０μｍ〜３０μｍ程度、金属箔２４の幅
ｗは例えば１．５ｍｍ〜２．５ｍｍ程度であり、厚さｄ
と幅ｗとの比は、だいたい１：１００程度になってい
る。本実施形態では、同図に示すように、金属箔２４の
側面を尖らすようにしている。このようにしている理由
は、ガラス部２２との間に隙間が出来ないようにし、且
つ、金属箔２４の側面に対して垂直に生じている内部応
力を、箔の厚さ方向と垂直な方向ｘ（Ｘ方向）になるべ
く向かせないようにして、厚さ方向と垂直な方向ｘ（Ｘ
方向）にできるだけクラックが生じないようにするため
である。

【００３９】封止部２０は、シュリンクシール構造にさ
れていることが好ましい。シュリンクシール構造の封止
部を作製する場合、ガラス管を加熱して封止を行った後
に自然冷却をするため、封止部２０のガラス部２２に残
存応力（歪み）が生じないようにすることができ、封止
耐圧を向上させることができるからである。封止部２０
内の金属箔２４は、電極１２と溶接によって接合されて
おり、金属箔２４は、電極１２が接合された側の反対側
に外部リード３０を有している。外部リード３０は、例
えばモリブデンから構成されている。なお、これらの封
止部２０の構成は、封止部２０’についても同様である
ので説明を省略する。

【００４０】一対の封止部のうちの少なくとも一方の封
止部２０には、くびれ部分２６が少なくとも１つ形成さ
れている。くびれ部分２６は、封止部２０内の他の部分
（例えば、くびれ部分２６に隣接する部分）よりも、封
止部２０における金属箔２４の厚さ方向（Ｚ方向）の長
さが小なる部分である。すなわち、金属箔２４の厚さ方
向でのガラス部２２の肉厚が他の部分よりも小なる部分
である。図１（ｂ）に示すように、くびれ部分２６は、
くびれ部分２６に隣接する部分よりも凹んでおり、くび
れ部分２６の厚さ方向（Ｚ方向）の長さＬ’は、封止部
２０内の他の部分の長さＬよりも短くなっている。くび
れ部分２６の厚さ方向の長さＬ’は、他の部分の厚さ方
向の長さＬに対して、例えば７０〜９０％程度の長さに
すればよい。

【００４１】くびれ部分２６は、封止部２０のうちの金
属箔２４が位置している領域において、封止部２０の外
形がいったん凹んでまた凹み部分よりも厚さ方向の長さ
が大きくなる部分であるから、図１（ｃ）に示すよう
に、封止部２０の断面形状およびくびれ部分２６の断面
形状が円形である場合には、他の部分の外径よりも小さ
い外径をくびれ部分２６は有することになる。

【００４２】本実施形態では、くびれ部分２６の外径は
例えば７ｍｍ程度であり、くびれ部分２６の以外の外径
は例えば８ｍｍ程度である。金属箔２４の側面２４ｃか
ら進行するクラックがくびれ部分２６の表面２６ａまで
到達し難くするために、金属箔２４の側面２４ｃとくび
れ部分２６の表面２６ａとのガラス部２２の厚さＴは例
えば２ｍｍ程度以上あることが好ましい。なお、くびれ
部分２６の断面形状は円形に限らず、例えば略楕円形に
なるようにしてもよい。また、本実施形態の放電ランプ
１００では、一方の封止部２０は１つのくびれ部分２６
を有し、他方の封止部２０’は複数のくびれ部分２６を
有するように構成している。

【００４３】次に、図２を参照する。図２（ａ）および
（ｂ）は、封止部２０のくびれ部分２６を模式的に拡大
して示している。

【００４４】図２（ａ）に示すように、封止部２０がく
びれ部分２６を有していると、金属箔２４に垂直に加わ
るガラス部２２からの内部応力４０を、他の部分と比較
してくびれ部分２６において小さくすることができる。
くびれ部分２６ではガラス部２２の厚さが他の部分より
も薄いため、ガラス部２２から金属箔２４に与えられる
応力が他の部分よりも弱くなるからである。従って、図
２（ｂ）に示すように、くびれ部分２６では他の部分と
比較して、相対的に金属箔２４からガラス部２２に加わ
る内部応力４０’が強くなるので、矢印２４ｄのように
金属箔２４の変形が生じ、くびれ部分２６の金属箔２４
に膨張した部分２４ｅが生じることになる。その結果、
金属箔２４の膨張部分２４ｅによって、矢印１９ａの方
向に進む隙間１９の進行を停止させることができ、金属
箔２４全体が酸化してしまうことを避けることができ
る。すなわち、くびれ部分２６に位置する金属箔２４を
隙間進行停止部２４ｅとして機能させることによって、
従来技術と比較して封止部のシール構造を長期間保持す
ることが可能となる。

【００４５】なお、くびれ部分２６は、封止部２０（ガ
ラス部２２）のうち、電極１２の末端１２ｅと外部リー
ド３０の末端３０ｅとの間の領域に形成されていること
が好ましい。この領域にくびれ部分２６を形成した場
合、電極１２および外部リード３０と金属箔２４との溶
接箇所以外の部分にくびれ部分２６が位置することにな
るので、電極１２と金属箔２４との接続強度、および外
部リード３０と金属箔２４との接続強度が低下すること
を回避することができるからである。

【００４６】図１（ａ）および（ｂ）に示すように、封
止部２０のうちの中央よりも発光管１０に連結された側
にくびれ部分２６が形成されていれば、隙間１９の進行
は発光管１０側から始まるので、より早い段階で隙間１
９の進行を停止させることができるため好適である。例
えば、封止部２０（ガラス部２２）のうち、長手方向
（Ｙ方向）に沿って金属箔２４の１／２の位置から発光
管１０寄りの部分に、くびれ部分２６の底面の少なくと
も一部が位置するようにすればよい。また、封止部２
０’のように、くびれ部分２６が複数形成されていれ
ば、複数箇所で隙間１９の進行を停止させることができ
るのでさらに好適である。

【００４７】なお、本実施形態では、一対の封止部のう
ちのいずれもがくびれ部分２６を有するように構成した
が、少なくとも一方の封止部がくびれ部分２６を有する
ようにすれば、従来技術と比較して、隙間１９の進行を
停止させることができ、封止部のシール構造を長期間保
持することが可能となる。例えば、放電ランプ１００が
反射鏡にセットされる場合、激しい温度変化が生じる出
射方向側（反射鏡前方開口部側）の封止部にだけくびれ
部分２６を形成するような構成することも可能である。

【００４８】次に、図３を参照しながら、放電ランプ１
００の製造方法を例示する。図３（ａ）から（ｃ）は、
放電ランプ１００の製造方法の各工程を示す工程断面図
である。

【００４９】まず、図３（ａ）に示すように、発光管１
０となる部分（発光管部）と封止部のガラス部２２とな
る部分（側管部）とを有する放電ランプ用ガラスパイプ
内に、電極１２と外部リード３０とを有する金属箔（Ｍ
ｏ箔）２４を挿入する（電極挿入工程）。電極１２と外
部リード３０とを有する金属箔２４を「電極組立体」と
呼ぶこととする。なお、使用する放電ランプ用ガラスパ
イプは、発光管における黒化・失透を効果的に防止する
観点より、アルカリ不純物（Ｎａ、Ｋ、Ｌｉ）のそれぞ
れが例えば数ｐｐｍ以下、好ましくは１ｐｐｍ以下とい
う極低レベルの高純度石英ガラスから構成されたものが
好ましい。ただし、そのようなガラスパイプに本発明が
限定されるわけではない。

【００５０】次に、図３（ｂ）に示すように、ガラスパ
イプ内を減圧状態（例えば、１気圧以下）にした上で、
ガラス管２２を例えばバーナー５０で加熱し軟化させる
ことによって、ガラス管（側管部）２２と金属箔２４と
の両者を密着させ、それによって封止部２０を形成する
（封止部形成工程）。この際、金属箔２４とガラス管
（封止部２０のガラス部）２２がまだ密着していない状
態で、封止部２０を矢印５２の方向に引っ張ると、図３
（ｃ）に示すように、ガラス部２２にくびれができ、封
止部２０にくびれ部分２６が形成されることになる（く
びれ部分形成工程）。このようにして、くびれ部分２６
を有する封止部２０を備えた放電ランプ１００が製造さ
れる。なお、ガラス管２２を立てた状態で加熱・軟化す
れば、ガラス管２２自身の重さでガラス管２２が伸びる
ので、重力を利用して容易にくびれ部分２６を形成する
ことができる。

【００５１】くびれ部２６の形成は、金属箔２４の全部
と側管部２２とを密着させた後に、くびれを作りたい部
位を選択的に加熱溶融し、次いで、矢印５２の方向（外
部リード側の方向）に側管部２２を引っ張るようにして
行ってもよい。また、くびれを作りたい部位を選択的に
加熱溶融した後、当該部位をつまんでくびれ部２６を形
成してもよい。

【００５２】また、図４に示すように、くびれ部分形成
工程の後さらにガラス部２２を加工して、封止部２０の
端部２０ａをテーパ状にした放電ランプ２００を作製す
ることもできる。封止部２０の端部２０ａをテーパ状に
すると、端部２０ａのエッジの角度が９０度から鈍角に
なるため、複数の放電ランプを取り扱う工程（例えば、
洗浄工程など）の際、ある放電ランプの端部２０ａのエ
ッジが、他の放電ランプの一部（例えば、封止部２０の
ガラス部２２）を物理的に破壊することを防止・低減さ
せることができる。封止部２０の端部２０ａのテーパー
角θは、例えば４５〜６０度程度にすればよい。

【００５３】テーパ状の端部２０ａを作製するには、例
えば、くびれ部分工程後のガラスパイプを矢印４６方向
に回転させながらグラインダ４４を用いてガラス部２２
を研磨することによって行えばよい。ガラス部２２の研
磨を行った後、外部リード３０を折らないようにしなが
ら、ガラスの研磨部分を例えば手で折り、不要部分２３
を取り除けば、放電ランプ２００が得られる。

【００５４】本実施形態の放電ランプでは、一対の封止
部のうち少なくとも一方はくびれ部分２６を有している
ので、くびれ部分２６に位置する金属箔２４を隙間進行
停止部２４ｅとして機能させることができ、その結果、
従来技術と比較して封止部のシール構造を長期間保持す
ることが可能となる。 （実施形態２）図５を参照しながら、本発明による実施
形態２にかかる放電ランプ３００を説明する。本実施形
態の放電ランプ３００は、封止部に扁平断面部分が形成
されている点において、封止部にくびれ部分２６が形成
されていた上記実施形態１の放電ランプ１００と異な
る。なお、本実施形態の説明を簡明にするため、以下で
は、実施形態１と異なる点を主に説明し、実施形態１と
同様の点の説明は省略または簡略化する。

【００５５】図５（ａ）は、本実施形態の放電ランプ３
００の上面を模式的に示しており、図５（ｂ）は、放電
ランプ３００の側面を模式的に示している。図５（ｃ）
は、図５（ａ）のｃ−ｃ’線に沿った断面を示してい
る。

【００５６】本実施形態の放電ランプ３００は、発光管
（バルブ）１０と、発光管１０に連結された一対の封止
部２０および２０’とを有しており、一対の封止部２０
および２０’のうちの少なくとも一方には、扁平断面部
分２８が少なくとも１つ形成されている。扁平断面部分
２８は、封止部２０における金属箔２４の厚さ方向（図
中Ｚ方向）の長さＬ２と比較して、厚さ方向と直角な方
向ｘ（または図中Ｘ方向）の長さＬ１が長い部分であ
り、本実施形態では、封止部２０（または２０’）の全
体が扁平断面部分２８となるように構成し、図５（ｃ）
に示すように、扁平断面部分２８の断面形状が略楕円形
状を有するように構成している。すなわち、金属箔２４
の厚さ方向に短軸２８ｂが位置し、厚さ方向と直角な方
向ｘに長軸２８ａが位置する略楕円形状の扁平断面部分
２８が封止部２０全体に形成されている。

【００５７】封止部２０が扁平断面部分２８を有してい
ると、同一サイズの従来の放電ランプよりも、金属箔２
４の側面２４ｃから扁平断面部分２８の表面２８ｃまで
のガラス部２２の厚さＴを厚くすることができる。この
ため、金属箔２４の側面２４ｃから進行していくクラッ
クが扁平断面部分２８の表面２８ｃまで到達し難くする
ことができる。その結果、従来技術よりも封止部のシー
ル構造をより長期間保持することが可能となる。

【００５８】また、封止部２０の断面が円形形状となる
ように構成された場合と比較して、厚さ方向と直角な方
向ｘの長さＬ１に対する厚さ方向の長さＬ２の割合を小
さくすることができるため、金属箔２４の上面および下
面に加わるガラス部２２からの内部応力を相対的に小さ
くすることができる。これによって、金属箔２４が厚さ
方向に変形しやすくなり、金属箔２４の内部応力が厚さ
方向に強くなる結果、金属箔２４の側面２４ｃからガラ
ス部２２に加わる内部応力（厚さ方向と直角な方向ｘの
金属箔２４からの内部応力）を円形断面の場合よりも減
少させることが可能となる。従って、金属箔２４の側面
２４ｃから扁平断面部分２８の表面２８ｃまでのガラス
部２２の厚さＴが同じ封止部２０の場合でも、円形断面
の封止部よりも、本実施形態の略楕円形状の封止部２０
の方がシール構造をより長期間保持することが可能とな
る。

【００５９】本実施形態では、図５（ｃ）に示すよう
に、金属箔２４の厚さ方向（図中Ｚ方向）に短軸２８ｂ
が位置し、厚さ方向と直角な方向（図中Ｘ方向）に長軸
２８ａが位置する略楕円形状を有する断面となるように
扁平断面部分２８を構成している。長軸２８ａの長さ
（Ｌ１）と短軸の長さ（Ｌ２）との割合は、例えば２：
１である。また、Ｌ１が約１６ｍｍでＬ２が約８ｍｍの
とき、金属箔２４の側面２４ｃから扁平断面部分２８の
表面２８ｃまでのガラス部２２の厚さＴを約６ｍｍ程度
になるように構成している。

【００６０】また、封止部２０の全体に扁平断面部分を
形成しなくとも、封止部２０の少なくとも一部に扁平断
面部分２８が形成されていれば、従来技術と比較して封
止部２０のシール構造を長期間保持することが可能とな
る。ランプ動作時においては、発光管１０から離れた部
分よりも発光管１０に近い部分の方が金属箔２４の温度
変化が大きくなるので、温度変化に起因して生じる金属
箔の変形（熱膨張）は発光管１０側の方で大きくなり、
その結果、発光管１０側のガラス部２２にクラックが生
じやすくなる。従って、封止部２０の一部に扁平断面部
分２８を形成させる場合には、封止部２０のうちの中央
よりも発光管１０側に扁平断面部分２８を形成させるよ
うに構成することが好ましい。なお、上記実施形態１の
くびれ部分２６が扁平断面部分２８となるように構成し
てもよいし、くびれ部分２６と扁平断面部分２８とを別
個に封止部２０に形成することも可能である。

【００６１】なお、本実施形態では、一対の封止部のう
ちのいずれもが扁平断面部分２８を有するように構成し
たが、少なくとも一方の封止部が扁平断面部分２８を有
するようにすれば、従来技術と比較して封止部のシール
構造を長期間保持することが可能となる。

【００６２】次に、放電ランプ３００の製造方法を例示
する。放電ランプ３００を得るためには、上記実施形態
１の電極挿入工程（図３（ａ））を行った後、厚さ方向
（Ｚ方向）の長さＬ２よりも、厚さ方向と直角な方向
（Ｘ方向）の長さＬ１が長くなるように、封止部形成工
程（図３（ｂ））行えばよい。以下、図６を参照しなが
ら、具体的に説明する。

【００６３】まず、放電ランプ用ガラスパイプを鉛直方
向（図中Ｙ方向）に配置した後、矢印４１の方向に回転
可能にするためにチャック（不図示）を用いてガラスパ
イプの上部および下部を支持する。次に、ガラスパイプ
内に、電極１２と外部リード３０とを有する金属箔２４
を挿入した後、ガラスパイプ内を減圧可能な状態にす
る。次に、ガラスパイプ内を減圧状態（例えば、２０ｋ
Ｐａ）にすると共にガラスパイプを矢印４１の方向に回
転させた後、例えばバーナー５０によってガラス管２２
の加熱し軟化させる。

【００６４】この際、ガラスパイプの回転を一時的に停
止させたり、回転速度を調整することによって、金属箔
２４の厚さ方向に位置するガラス部２２と、厚さ方向と
直角な方向（Ｘ方向）に位置するガラス部２２の加熱状
態を変えた上で、金属箔２４とガラス管２２とを密着さ
せれば、封止部２０に扁平断面部分２８を形成すること
ができる。本実施形態では、金属箔２４の表面とバーナ
ー５０とが向かい合う位置でガラスパイプの回転を一時
停止させる（１８０°ごとに回転を停止させる）ように
して、扁平断面部分２８の形成を行っている。なお、ガ
ラスパイプを回転させるのではなく、バーナー５０を回
転させて、ガラス管２２の所望の部分を加熱し軟化させ
るようにしてもよい。

【００６５】本実施形態の放電ランプでは、封止部２０
が扁平断面部分２８を有しているので、従来技術より
も、金属箔２４の側面２４ｃから進行するクラックが封
止部２０の表面まで到達し難くすることができ、その結
果、従来技術よりも封止部のシール構造を長期間保持す
ることが可能となる。 （実施形態３）上記実施形態１および２の放電ランプ
は、反射鏡と組み合わせてランプユニットにすることが
できる。図７は、上記実施形態１の放電ランプ１００を
備えたランプユニット５００の断面を模式的に示してい
る。

【００６６】ランプユニット５００は、略球形の発光部
１０と一対の封止部２０とを有する放電ランプ１００
と、放電ランプ１００から発せられた光を反射する反射
鏡６０とを備えている。なお、放電ランプ１００は例示
であり、上記実施形態の放電ランプのいずれであっても
よい。また、ランプユニット５００は、反射鏡６０を保
持するランプハウスをさらに備えていてもよい。

【００６７】反射鏡６０は、例えば、平行光束、所定の
微小領域に収束する集光光束、または、所定の微小領域
から発散したのと同等の発散光束になるように放電ラン
プ１００からの放射光を反射するように構成されてい
る。反射鏡６０としては、例えば、放物面鏡や楕円面鏡
を用いることができる。

【００６８】本実施形態では、放電ランプ１００の一方
の封止部２０に口金５５が取り付けられており、封止部
２０から延びた外部リード３０と口金５５とは電気的に
接続されている。口金５５が取り付けられた側の封止部
２０と反射鏡６０とは、例えば無機系接着剤（例えばセ
メントなど）で固着されて一体化されている。反射鏡６
０の前面開口部６０ａ側に位置する封止部２０の外部リ
ード３０には、リード線６５が電気的に接続されてお
り、リード線６５は、外部リード３０から、反射鏡６０
のリード線用開口部６２を通して反射鏡６０の外にまで
延ばされている。反射鏡６０の前面開口部６０ａには、
例えば前面ガラスを取り付けることができる。

【００６９】このようなランプユニットは、例えば、液
晶やＤＭＤを用いたプロジェクタ等のような画像投影装
置に取り付けることができ、画像投影装置用光源として
使用される。上記実施形態の放電ランプおよびランプユ
ニットは、画像投影装置用光源の他に、紫外線ステッパ
用光源、または競技スタジアム用光源や自動車のヘッド
ライト用光源などとしても使用することができる。 （他の実施形態）上記実施形態では、発光物質として水
銀を使用する水銀ランプを放電ランプの一例として説明
したが、本発明は、封止部（シール部）によって発光管
の気密を保持する構成を有するいずれの放電ランプにも
適用可能である。例えば、金属ハロゲン化物を封入した
メタルハライドランプなどの放電ランプにも適用するこ
とができる。

【００７０】さらに、上記実施形態では、水銀蒸気圧が
２０ＭＰａ程度の場合（いわゆる超高圧水銀ランプの場
合）について説明したが、水銀蒸気圧が１ＭＰａ程度の
高圧水銀ランプや、水銀蒸気圧が１ｋＰａ程度の低圧水
銀ランプについても適応可能である。また、一対の電極
１２および１２’間の間隔（アーク長）は、ショートア
ーク型であってもよいし、それより長い間隔であっても
よい。上記実施形態の放電ランプは、交流点灯型および
直流点灯型のいずれの点灯方式でも使用可能である。

【００７１】

【発明の効果】本発明の放電ランプによれば、一対の封
止部の少なくとも一方がくびれ部分を有しているので、
封止部のシール構造を長期間保持することでき、ランプ
寿命を長くすることができる。また、本発明の他の放電
ランプによれば、一対の封止部の少なくとも一方が扁平
断面部分を有しているので、封止部のシール構造を長期
間保持することでき、ランプ寿命を長くすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、実施形態１にかかる放電ランプ１０
０の構成を模式的に示す上面図であり、（ｂ）は、放電
ランプ１００の構成を模式的に示す側面図である。
（ｃ）は、（ａ）のｃ−ｃ’線に沿った断面を示す断面
図であり、（ｄ）は、金属箔２４の端面形状を模式的に
示す拡大図である。

【図２】封止部のくびれ部分を示す断面拡大図である。

【図３】（ａ）〜（ｃ）は、実施形態１における放電ラ
ンプ１００の製造方法を説明するための工程断面図であ
る。

【図４】実施形態１における放電ランプ２００の製造方
法を説明するための断面図である。

【図５】（ａ）は、実施形態２にかかる放電ランプ３０
０の構成を模式的に示す上面図であり、（ｂ）は、放電
ランプ３００の構成を模式的に示す側面図であり、そし
て（ｃ）は、（ａ）のｃ−ｃ’線に沿った断面を示す断
面図である。

【図６】実施形態２における放電ランプ３００の製造方
法を説明するための工程断面図である。

【図７】実施形態３にかかるランプユニット５００の構
成を模式的に示す断面図である。

【図８】（ａ）は、従来の放電ランプ１０００の構成を
模式的に示す上面図であり、（ｂ）は、放電ランプ１０
００の構成を模式的に示す側面図である。（ｃ）は、
（ａ）のｃ−ｃ’線に沿った断面を示す断面図である。

【図９】（ａ）から（ｃ）は、従来の放電ランプ１００
０の課題を説明するための図である。

【符号の説明】

１０ 発光管 １２、１２’ 電極（Ｗ電極） １４ コイル １５ 放電空間（管内） １６ 電極棒 １７ Ｍｏ棒 １８ 発光物質（水銀） ２０、２０’ 封止部 ２２ ガラス部 ２４ 金属箔（Ｍｏ箔） ２６ くびれ部分 ２８ 扁平断面部分 ３０ 外部リード ３２ 接続部（溶接部） ４０、４０’ 内部応力 ４４ グラインダ ４５ クラック ５０ バーナー ５５ 口金 ６０ 反射鏡 ６２ リード線用開口部 ６５ リード線 １００、２００、３００ 放電ランプ ５００ ランプユニット １１０ 発光管 １１２、１１２’ Ｗ電極 １１４ コイル １１５ 放電空間（管内） １１６ 電極棒 １１８ 発光物質（水銀） １２０、１２０’ 封止部 １２２ ガラス部 １２４ Ｍｏ箔 １３０ 外部リード １０００ 超高圧水銀ランプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 一番ヶ瀬 剛 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 竹田 守 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 山本 真一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 佐々木 健一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平11−67154（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−154492（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−98553（ＪＰ，Ａ) 特開2000−223023（ＪＰ，Ａ) 実公 昭40−34793（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 61/36 F21S 2/00 F21V 7/00 F21Y 101:00

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光物質が封入される管内に一対の電極
   が対向して配置された発光管と、 前記一対の電極のそれぞれに電気的に接続された金属箔
   を封止する一対の封止部とを備え、前記一対の封止部のそれぞれは、シュリンクシール構造
   を有しており、 前記金属箔のそれぞれは、前記一対の電極のそれぞれと
   電気的に接続された側の反対側に外部リードを有してお
   り、 前記一対の封止部のうちの少なくとも一方の封止部に
   は、当該封止部における金属箔の厚さ方向のガラスの肉
   厚が、前記電極が存在している当該封止部における金属
   箔の厚さ方向のガラスの肉厚よりも小なるくびれ部分が
   少なくとも１つ形成され、 前記くびれ部分は、前記少なくとも一方の封止部のうち
   の前記電極の末端と前記外部リードの末端との間の領域
   にある、 放電ランプ。
2. 【請求項２】 前記くびれ部分における金属箔の厚さ方
   向のガラスの肉厚は、前記電極が存在している封止部に
   おける金属箔の厚さ方向のガラスの肉厚の７０〜９０％
   である、請求項１に記載の放電ランプ。
3. 【請求項３】 前記くびれ部分の少なくとも１つは、前
   記封止部のうちの中央よりも発光管寄りの部位に設けら
   れている、請求項１または２に記載の放電ランプ。
4. 【請求項４】 前記くびれ部分は、複数形成されてい
   る、請求項１から３の何れか一つに記載の放電ランプ。
5. 【請求項５】 前記一対の封止部の発光管側と反対側の
   端部は、テーパ状に形成されている、請求項１から４の
   何れか一つに記載の放電ランプ。
6. 【請求項６】 前記金属箔のそれぞれは、前記発光管か
   ら延ばされたガラス部によって圧着されており、 前記一対の金属箔のそれぞれはモリブデン箔である、請
   求項１から５の何れか一つに記載の放電ランプ。
7. 【請求項７】 前記発光物質は、少なくとも水銀を有し
   ている、請求項１から６の何れか一つに記載の放電ラン
   プ。
8. 【請求項８】 請求項１から７の何れか一つに記載の放
   電ランプと、前記放電ランプから発する光を反射する反
   射鏡とを備えたランプユニット。