JP5118252B2 - 高圧放電ランプ、ランプユニット、投射型画像表示装置、および高圧放電ランプの製造方法 - Google Patents
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Description
(a)内部に放電空間を有する発光部と当該発光部に連設された細管部とを有するガラス製の容器を準備する工程と、
(b)本体部および表面に酸性溶液で処理された高融点の金属粒子が点在する棒状部を備えた電極を準備する工程と、
(c)前記本体部が前記発光部の内部に突出するように、前記封止部に対して前記棒状部を挿入する工程と、
(d)前記封止部を加熱溶解させた状態で圧接することにより、前記棒状部を封止する工程と、
を有する、ことを特徴とする。
本発明の第1の実施形態に係る高圧放電ランプの構成を図1に、同じく要部拡大断面図を図2にそれぞれ示す。本発明の第1の実施形態に係る高圧放電ランプ(以下、「高圧放電ランプ100」という。)は、例えば定格電力が300[W]であって、内部に電極101が配置されたガラス製の発光管102を備え、発光管102は内部に封入物が封入され、かつ放電空間が形成されている発光部103と、発光部103に連設された封止部104とを有する。なお、図示の便宜上、図1における電極101、後述する金属箔105およびリード線106と、図2における電極101とは、断面で切らずに図示している。
外径φao:12[mm]
発光部の内容積:0.1[cm3]
電極間距離Ld:1.2[mm]
水銀封入量:0.35[mg/mm3]
アルゴンガス封入量:30[kPa](25[℃])
臭素封入量:0.5×10-3[μmol]
(実験)
発明者らは、高圧放電ランプ100が封止部104の歪みの発生を抑制し、クラックの発生を抑制することができることを確認するために、封止部104の歪みおよびクラックを確認する実験を行った。
なお、凸部101cの高さとは、棒状部101bの表面から電極軸心Xに対して略垂直な方向に突出している長さであり、例えば電子顕微鏡等を用いて測定することができる。また、一般的な電極の場合、棒状部の表面の最大高さRmaxは1[μm]程度である。
高圧放電ランプ100の製造方法を以下に説明する。高圧放電ランプ100の製造方法は、以下の工程を有することを特徴とする。
(b)本体部と、前記本体部に接続される棒状部とを有する電極の前記棒状部の表面に凸部を形成する工程
(c)前記棒状部における前記本体部の反対側の端部を、その周面の少なくとも一部において金属箔の一端部と接続する工程
(d)前記本体部が前記発光部の内部に突出するように、前記細管部に対して前記棒状部を挿入する工程
(e)前記細管部を加熱溶解させた状態で圧接することにより、前記棒状部および前記金属箔を封止する工程
先ず、(a)の工程では、放電空間を形成するための発光部103および、この発光部103に延設された細管部を含む石英ガラス製の容器(図示せず)を準備する。
本発明に係る第2の実施形態に係る高圧放電ランプの管軸を含む正面断面図を図19(a)に、その左側面断面図を図19(b)にそれぞれ示す。本発明の第2の実施形態に係る高圧放電ランプ(以下、「高圧放電ランプ200」という。)は、少なくとも一方の封止部104にキャビティ201が形成され、その外部にアンテナ202が設けられている点を除いては、高圧放電ランプ100と実質的に同じ構成を有する。よって、キャビティ201およびアンテナ202について詳細に説明し、その他の点については説明を省略する。なお、図示の便宜上、図19における電極101、金属箔105およびリード線106は、断面で切らずに図示している。
図20に示すように、高圧放電ランプ320において、棒状部324bと金属箔325との接合部分を含む棒状部324bの表面領域には、凸部としての高融点の金属粒子340が点在する。この金属粒子340は、予め、酸性溶液と混合された状態で棒状部の表面に塗布した後、乾燥させたものである。なお、高圧放電ランプ320では、残る半分も同じ構成を有しているが、図20では図示を省略する。
外径φao:12[mm]
発光部の内容積:0.1[cm3]
電極間距離Ld:1.2[mm]
水銀封入量:0.35[mg/mm3
アルゴンガス封入量:30[kPa](25[℃])
臭素封入量:0.5×10-3[μmol]
また、図21(a)に示すように、高圧放電ランプにおけるクラックの発生を抑制するという観点からは、棒状部324bに対して、内壁面に高融点の金属粒子350を塗布した石英ガラス製の細管(スリーブ)351を組み入れてもよい。なお、スリーブ351は、封止加工の際に溶融して発光管の一部となる。
高圧放電ランプ300の製造方法は、下記の工程を有することを特徴とする。
(b)本体部および表面に酸性溶液で処理された高融点の金属粒子が点在する棒状部を備えた電極を準備する工程
(c)前記本体部が前記発光部の内部に突出するように、前記細管部に対して前記棒状部を挿入する工程
(d)前記細管部を加熱溶解させた状態で圧接することにより、前記棒状部を封止する工程
先ず、(a)の工程では、放電空間を形成するための発光部および、この発光部に延設された細管部を含む石英ガラス製の容器を準備する。容器とは、封止部が形成されて発光部が気密封止される前の発光管の前駆体をいう。
次に、本発明の第3の実施形態にかかる高圧放電ランプの作用効果を確認するための実験について説明する。
サンプルB:過酸化水素水で処理した金属粒子を塗布した棒状部
ここで、サンプルBは、各金属粒子と過酸化水素水を混合して調製した混濁液を、棒状部の表面に塗布し、自然乾燥させた。
発光部中央外径:12[mm]
発光部容積:0.1[cc]
水銀封入量:0.35[mg/mm3]
アルゴンガス封入量:30[kPa](25[℃])
臭素封入量:0.5×10-3[μmol]
電極間距離:1.2[mm]
封止部:公知のシュリンクシール法によって封止
スリーブが嵌め込まれた棒状部が封着された封止部を目視により観察したところ、棒状部と封止部との界面領域において、従来と比べて、棒状部と封止部との界面付近であって、特に棒状部の表面付近における初期クラックの発生が抑制されていることが確認できた。これは、高融点の金属粒子の存在によって、棒状部と封止部との接触面積が小さくなったため、封止加工時における棒状部の熱伸縮による前記界面付近の石英ガラスへの応力が減少したためと考えられる。
本発明の第4の実施形態に係るランプユニットの一部切欠斜視図を図24に示す。本発明の第4の実施形態に係るランプユニット(以下、「ランプユニット400」という。)は、本発明の第1の実施形態に係る高圧放電ランプ100を備える。
本発明の第5の実施形態に係る投射型画像表示装置の斜視図を図25に示す。本発明の第5の実施形態に係る投射型画像表示装置(以下、「画像表示装置500」という。)は、その前方に設置したスクリーン(図示しない)に向けて画像を投影するタイプのプロジェクタである。
本発明の第6の実施形態に係る投射型画像表示装置の斜視図を図26に示す。本発明の第6の実施形態に係る投射型画像表示装置(以下、「画像表示装置600」という。)は、リアプロジェクタであって、高圧放電ランプが組み込まれたランプユニット400と、光学ユニット、投射装置およびミラー(いずれも図示せず。)等が収納された筐体601とを有する。
以上、本発明を上記した各実施形態に示した具体例に基づいて説明したが、本発明の内容が各実施形態に示した具体例に限定されないことは勿論であり、発明の効果を損なわない範囲で適宜変更してよい。
101,324 電極
101a,324a 本体部
101b,324b 棒状部
101c,340 凸部
102 発光管
103,321 発光部
104,322 封止部
105,325 金属箔
106 リード線
340 金属粒子
400 ランプユニット
401 反射面
402 反射鏡
500,600 投射型画像表示装置
502 光学ユニット
504 投射装置
Claims (13)
- 内部に放電空間を有する発光部と当該発光部に連設された封止部とを有するガラス製の発光管と、一端部が前記放電空間内に対向配置され他端部が金属箔と接続された状態で前記封止部内に埋設された一対の電極と、を備えた高圧放電ランプであって、
前記一対の電極の埋設部分に少なくとも一つの凸部が形成されており、前記凸部は、酸性溶液で処理された高融点の金属粒子であり、かつ、前記電極の埋設部分における電極軸心方向両端領域の少なくとも一方に形成されていることを特徴とする高圧放電ランプ。 - 前記凸部は、点在していることを特徴とする請求項1記載の高圧放電ランプ。
- 前記凸部の高さは、前記電極の埋設部分における前記凸部以外の部分の表面粗さの最大高さRmaxよりも高いことを特徴とする請求項1または2に記載の高圧放電ランプ。
- 前記凸部の高さは、10μm以上100μm以下の範囲内であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の高圧放電ランプ。
- 前記凸部と前記電極の埋設部分における前記凸部以外の部分との結晶構造が異なることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の高圧放電ランプ。
- 前記凸部は、略円錐形状であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の高圧放電ランプ。
- 前記金属粒子が、モリブデン、タングステン、およびレニウムからなる群より選ばれる1以上の高融点の金属粒子であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の高圧放電ランプ。
- 前記酸性溶液が、過酸化水素水、フッ酸、硝酸、王水、およびフッ硝酸からなる群より選ばれる1以上の酸性溶液であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の高圧放電ランプ。
- 前記電極の埋設部分には、内壁面に前記高融点の金属粒子が塗布されたガラス製の細管が嵌め込まれていることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の高圧放電ランプ。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載の高圧放電ランプと、
前記高圧放電ランプからの射出光が前記反射面によって反射されるように前記高圧放電ランプが内部に取り付けられた、凹状の反射面を有する反射鏡とを備えることを特徴とするランプユニット。 - 請求項10に記載のランプユニットと、
前記ランプユニットからの照明光が変調して光学像を形成する光学ユニットと、
前記光学像を拡大投射する投射装置とを備えることを特徴とする投射型画像表示装置。 - 内部に放電空間を有する発光部と当該発光部に連設された封止部とを有するガラス製の発光管と、一端部が前記放電空間内に対向配置された一対の電極と、当該電極の他端部に接続された状態で前記封止部内に埋設された金属箔と、を備えた高圧放電ランプであって、
前記金属箔に少なくとも一つの凸部が形成されており、前記凸部は、酸性溶液で処理された高融点の金属粒子であることを特徴とする高圧放電ランプ。 - (a)内部に放電空間を有する発光部と当該発光部に連設された封止部とを有するガラス製の容器を準備する工程と、
(b)本体部および表面に酸性溶液で処理された高融点の金属粒子が点在する棒状部を備えた電極を準備する工程と、
(c)前記本体部が前記発光部の内部に突出するように、前記封止部に対して前記棒状部を挿入する工程と、
(d)前記封止部を加熱溶解させた状態で圧接することにより、前記棒状部を封止する工程と、
を有する、ことを特徴とする高圧放電ランプの製造方法。
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