JP3580219B2 - 超高圧水銀ランプ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超高圧水銀ランプに係わり、特に、液晶プロジェクターやファイバー照明用光源に使用する超高圧水銀ランプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、液晶プロジェクター等に用いられる光源装置は、投影面での照射照度が大きく、かつ持ち運びに容易なものが求められている。
【０００３】
近年、このような装置に用いられるランプとしては、小型で発光効率が高く、かつ演色性の良いショートアーク型の超高圧水銀ランプが用いられるようになっている。
【０００４】
図３は、そのような超高圧水銀ランプの発光管付近の構成を示す図である。このランプは、点灯時の管内圧力を１４ＭＰａ以上の高圧で動作させる必要があるため、発光管１として石英ガラスを使用する場合、所定の機械強度と高い熱輻射を持たせるために発光管１の肉厚を２ｍｍ以上にする必要があった。また、水銀を確実に蒸発させるために、発光管１の最冷部３の温度を９００℃以上にするために発光管１の形状を略球状にする必要があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の超高圧水銀ランプは、同図に示すように、発光管１の肉厚が２ｍｍ以上もなると、封止部２の径も太くなり、また、発光管径は球形状に近い形状にするために、発光管１と封止部２間に形成される曲面部６における曲率半径Ｒは２ｍｍ以上にも達していた。そのため、ランプから放射された光のうち、曲面部６や封止部２を通過した光は屈折が大きく発散光等となって有効な光として使用できなかった。
【０００６】
具体的には、同図に示すように、曲面部６では、発光管１の所定の曲面を有する球形部から点Ａ付近を境にして２ｍｍ以上の曲率半径Ｒで変化し、さらに封止部２の平面に漸次移行する形状となっている。ここで、２つの電極４，５間のアークスポットＡＳ（＝電極間中心）と点Ａを結ぶ線を仮想線Ｋ１とするとき、アークスポットＡＳから放射される光のうち、有効に使用できる光は、所定の曲面を有する球形部の範囲（θ１×２の角度範囲）を通って放射される光のみであり、仮想線Ｋ１より封止部２寄りの曲率半径Ｒを有する曲面部６を通る光は、レンズ効果等により散乱光となって有効には使用できず、また、当然のこととして封止部２を通る光も有効に利用することはできなかった。
【０００７】
さらに、発光管１の作製は、直管状の石英管をバーナー等で加熱して球状に成形して作製されていたが、その成形は高粘性の中で行われるため、曲面部６における曲率半径Ｒが大きくなり、この方法で作製されたランプは、散乱光が多くなり有効光を多く取り出せなかった。
【０００８】
本発明の目的は、上記の問題点に鑑みて、発光管から放射される光のうち、散乱光を減少させ、有効光を増大させた超高圧水銀ランプを提供することにある。
【０００９】
【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に、次のような手段を採用した。
【００１０】
発光管と一体に形成され、シュリンクシール法により形成された封止部を有し、前記発光管内に１対の電極を備えた超高圧水銀ランプにおいて、前記発光管と前記封止部間に形成される発光管外面の曲面の曲率半径を１ｍｍ以下とし、前記１対の電極間の中心点から放射された光が前記電極によって遮蔽され始める端点と前記１対の電極間の中心点とを結ぶ線が、前記発光管の球形部の外面の曲面延長と前記封止部の平面延長とが交差する点と前記１対の電極間の中心点とを結ぶ線より、前記封止部側に形成されるように、前記発光管内に前記電極を配置した。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図１乃至図２を用いて説明する。
【００１４】
図１は、本実施形態に係る超高圧水銀ランプの発光管付近の構成を示す一部断面図である。
【００１５】
同図において、６は従来技術の超高圧水銀ランプの発光管１と封止部２間に形成される曲面部、Ｒは発光管１と封止部２間に形成される曲面部における曲率半径、Ａは発光管１の所定の曲率を有する球形部の曲面から曲率半径Ｒに変化する点、Ｂは曲面部６が形成されないで発光管１の球形部の曲面延長と封止部２の平面延長とが交差する点、ＣはアークスポットＡＳからの放射された光が電極４，５によって遮蔽され始める端点、Ｋ１はアークスポットＡＳと点Ａを結ぶ仮想線、Ｋ２はアークスポットＡＳと点Ｂを結ぶ仮想線、Ｋ３はアークスポットＡＳと端点Ｃを結ぶ線である。なお、その他の構成は図３に示す同符号の構成に対応するので説明を省略する。
【００１６】
同図に示すように、超高圧水銀ランプが理想的に作製される場合は、発光管１と封止部２は点Ｂで交差するように形成される。従って、アークスポットＡＳから放射される光のうち、有効に使用できる光は、従来の発光管１の球形部の範囲（θ１×２の角度範囲）を通る光に加えて、発光管１のＡ−Ｂ間の球形部の範囲（θ２×２の角度範囲）を通る光も付加され、有効光を増大させることができる。
【００１７】
このように、発光管１と封止部２間の曲面部６を小さく、即ち、曲面部６の曲率半径Ｒを極力小さくすることにより、アークスポットＡＳから放射される光のうち、有効な光の割合を増大させることができる。
【００１８】
なお、図１に示すように、電極４，５によって遮られる放射光の境界線を表す仮想線Ｋ３が、仮想線Ｋ２より封止部２側にあるときは、Ａ−Ｂ間の球形部の範囲（θ２×２の角度範囲）通る光を最大限に有効光として利用できるが、仮想線Ｋ３が、仮想線２より発光管１側にあるときは、Ａ−Ｂ間の球形部の範囲（θ２×２の角度範囲）を通る光の一部がカットされ、有効光が減少されることになる。
【００１９】
例えば、電極４，５先端間の距離が１．４ｍｍ、電極４，５と電極間中心部との距離が１．０ｍｍ、電極４，５の２重コイル部の径が１．１ｍｍの場合、電極４，５の軸中心線から垂直方向に計った角度が３３．４°までの放射光は電極４，５にけられて有効な放射光として利用できなかった。
【００２０】
【実施例】
以下に、本発明に係る超高圧水銀ランプの実施例１，２および比較例（従来例）を示す。
【００２１】
実施例１
ランプ仕様
１５０Ｗ交流点灯超高圧水銀ランプ
発光管
最大径 Φ９．５
球形部形状 略球形、肉厚２ｍｍ
曲率半径Ｒ＝０．５ｍｍ
封止部の作製
焼結石英ガラスで焼結時に発光管と封止部の形状に形成した後に、発光管内部を減圧状態にして封止部周辺を加熱することによって縮径させるシュリンクシールにより作製。
【００２２】
実施例２
ランプ仕様
１５０Ｗ交流点灯超高圧水銀ランプ
発光管
最大径 Φ９．５
球形部形状 略球形、肉厚２ｍｍ
曲率半径Ｒ＝１．０ｍｍ
封止部の作製
焼結石英ガラスで焼結時に発光管と封止部の形状に形成した後に、発光管内部を減圧状態にして封止部周辺を加熱することによって縮径させるシュリシュリンクシールにより作製。
【００２３】
比較例（従来例）
ランプ仕様
１５０Ｗ交流点灯超高圧水銀ランプ
発光管
最大径 Φ９．５
球形部形状 略球形、肉厚２ｍｍ
曲率半径Ｒ＝２．０ｍｍ
封止部の作製
溶融石英ガラス管をモールド成形により発光管と封止部の形状に形成した後に、発光管内部を減圧状態にして封止部周辺を加熱することによって縮径させるシュリンクシールにより作製。
【００２４】
なお、実施例１，２において、所定の曲率半径Ｒを得るために、スリップキャスティング法または押し出し成形法によって焼結石英ガラス管を作製した。また、両作製法において、発光管の成形時または仮焼結後に、切削を行うことによってさらに高精度に所望の曲率半径Ｒを得ることができる。
【００２５】
図２は、発散角度を５度に制限したときの、実施例１，２および比較例の超高圧水銀ランプの配光分布を示す図である。
【００２６】
同図から明らかなように、実施例１，２および比較例の超高圧水銀ランプは共に、電極軸方向（０度−１８０度）に対して、直角方向（９０度−２７０度）の相対強度Ｉ（θ）は変わらないが、電極軸方向（０度−１８０度）に近づく程、実施例１，２とも比較例に比べて相対強度Ｉ（θ）が増大していることが分かる。このことから、実施例１，２の超高圧水銀ランプは、従来のものに比べて有効光束、即ち、全立体角に亘って相対強度Ｉ（θ）を積分した全光束を増大させることができる。
【００２７】
計算の結果、比較例の超高圧水銀ランプの有効光束を１００％とするとき、実施例１，実施例２のそれぞれの超高圧水銀ランプで得られる有効光束は、１０７．５％および１０５．３％にまで増大させることができた。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、従来の放電ランプに比べて大幅に散乱光を減らし、有効な光束を増大させることができることに加えて、電極によってカットされる放射光を減少させ、有効な光束を増大させることができる。また、請求項２記載の発明によれば、発光管と封止部間に形成される曲面の曲率半径を１ｍｍ以下とする超高圧水銀ランプを容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る超高圧水銀ランプの発光管付近の構成を示す一部断面図である。
【図２】実施例１，２および比較例の超高圧水銀ランプの配光分布を示す図である。
【図３】従来技術に係る超高圧水銀ランプの発光管付近の構成を示す一部断面図である。
【符号の説明】
１ 発光管
２ 封止部
３ 最冷部
４，５ 電極
Ａ 発光管１の所定の曲率を有する球形部から曲率半径Ｒの曲面に変化する点
Ｂ 発光管１の球形部と封止部２の平面とが交差する点
Ｃ アークスポットＡＳからの放射光が電極４によって遮蔽され始める端点
Ｒ 発光管１と封止部２間に形成される曲面部における曲率半径
Ｋ１ アークスポットＡＳと点Ａを結ぶ仮想線
Ｋ２ アークスポットＡＳと点Ｂを結ぶ仮想線
Ｋ３ アークスポットＡＳと端点Ｃを結ぶ線

Claims (2)

1. 発光管と一体に形成され、シュリンクシール法により形成された封止部を有し、前記発光管内に１対の電極を備えた超高圧水銀ランプにおいて、
   前記発光管と前記封止部間に形成される発光管外面の曲面の曲率半径を１ｍｍ以下とし、
   前記１対の電極間の中心点から放射された光が前記電極によって遮蔽され始める端点と前記１対の電極間の中心点とを結ぶ線が、前記発光管の球形部の外面の曲面延長と前記封止部の平面延長とが交差する点と前記１対の電極間の中心点とを結ぶ線より、前記封止部側に形成されるように、前記発光管内に前記電極を配置したことを特徴とする超高圧水銀ランプ。
2. 前記発光管および前記封止部は焼結により一体形成された石英ガラスが用いられて形成されることを特徴とする請求項１記載の超高圧水銀ランプ。

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