JPH04184859A - メタルハライドランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、メタルハライドランプに関するものであり
、特に外管を設けずに鉛直方向に配置し、且つ発光管近
傍に反射鏡を設置して光学的にある限られた方向に配光
させるようにした、比較的小型の映像用光源として用い
るメタルハライドランプに関する。

〔従来の技術］ 従来、外管を設けずに発光管のみで使用される小形メタ
ルハライドランプは、反射鏡を設置してオーバーへラド
プロジェクタ（ＯＨＰ）やオーバーへラドプロジェクタ
型ＴＶ、映写機などの光源に使用され普及しつつある。

一般にこのような装置に使用される光源は、その特徴上
から色特性の良好なものが望まれ、例えばハロゲン電球
を用いた場合は、色は良いが、発光効率が約３０１ｍ／
Ｗと低く、大きなスクリーン照度を得るには高ワツトの
ものを使用しなくてはならず、したがって光源から発生
する熱の処理上から装置が大型化するし、発熱量も大き
く、その熱処理自体も非常に難しいという問題点があっ
た。

これに対してメタルハライドランプは、ハロゲン電球に
比べ発光効率が大きく、少な（ともハロゲン化ディスプ
ロシウムを封入し、その蒸気圧を高めアーク温度を下げ
て動作させれば、赤色域の発光が増大し、色特性の良い
分光分布が得られる。

［発明が解決しようとする課題〕 ところでメタルハライドランプにおいて、蒸気圧を上げ
る手段として、ハロゲン化セシウム等のアルカリハライ
ドを同時に封入して、その複合分子の蒸気圧を上げるこ
とが可能である。しかしながら外管を設けずに発光管を
裸で且つ鉛直方向に配置して使用する場合は、外管を設
けた場合に比較して、発光管を構成する石英容器の上下
の内表面の温度差が大きく、溶けた添加物が存在する下
側の温度（最冷部）を外管付きのランプとほぼ同じ温度
に上げて色を改善しようとすると、上側の石英容器内表
面温度が著しく高温となり、ディスプロシウムを封入し
たランプにおいては、早期に石英容器の失透現象が起こ
る。この場合光束の変化はあまりないが、この失透によ
る保温効果によって、色特性上、色温度が低下したり、
ランプ電圧上昇が大きくなることも発生し、またスクリ
ーン上に投射したとき失透によりスクリーン上の照度低
下が大きく、したがって画面が暗くなったり、色が変化
したりする問題点があった。

本発明は、従来のメタルハライドランプにおける上記問
題点を解消するためになされたもので、ディスプロシウ
ムによる発光管を構成する石英容器内表面の失透を抑制
し、ランプ寿命期間中、光学的に利用率の大きい発光管
の上部側を充分利用できるようにしたメタルハライドラ
ンプを提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段及び作用〕上記問題点を解
決するため、本発明は、両端に電極を具備し少なくとも
ハロゲン化ディスプロシウムを含むメタルハライドを封
入した発光管からなり、気密のための外管を用いずに鉛
直方向に配置して用いるメタルハライドランプにおいて
、発光管の電極間の中央部より上部側の内容積を■。

（ｃｃ）とし、下部側の内容積をＶｔ（ｃｃ）としたと
き、１．５≦Ｖ　ｕ／　Ｖ　、≦３ の範囲に設定し、且つ発光管の全内容積をＶ（ｃｃ）と
しランプ電力をＰｌ　　（Ｗ）としたとき、Ｖ　／　Ｐ
Ｉ　　≦５　Ｘｌ０−３（ｃｃ／Ｗ）の範囲に設定する
ものである。

このように発光管の電極間の中央部より上部側の内容積
、すなわち上部電極周りの内容積を下部側内容積より所
定の範囲で大きくして、発光管上下部の内容積を非対称
にすることによって、外管を設けずに発光管を裸のまま
用いた場合であっても、発光管の上下部の温度分布の差
が小さくなり、したがって色特性の良好な光源を得るた
めディスプロシウムのハロゲン化物を封入したものにお
いても、石英発光管の高温による失透速度が遅くなり、
照度低下を低減し、高照度高維持率の光学系光源用のメ
タルハライドランプを得ることができる。

〔実施例〕

次に実施例について説明する。第１図は、本発明に係る
メタルハライドランプの一実施例を示す図で、■は断面
が下部側より上部側が広い形状をした発光中央部を有す
る透光性の石英容器からなる発光管で、　その最大外径
は１１園、　最大内径は８．８　ｍであり、　該発光管
ｌの両端部には、Ｔｈ０ｚを約１．７％含有するタング
ステンからなる直径０．４５ｍで長さ７ｍの８棒に、直
径０．３２ｍの純タングステン線をコイル長さ２．５閣
に巻回した密巻コイルを８捧先端より０．４震隔てて配
置した上部電極２及び下部電極３が、画電極２，３間の
アーク長が７鵬になるように設けられている。

そして本発明においては、発光管の電極間の中央部より
上部側内容積■、と下部側内容積ｖ４とは、１．５≦Ｖ
　、／　Ｖ　、≦３の範囲に設定するものであるが、本
実施例においては上部側内容積ｖ１を０．４ｃｃ、下部
側内容積ｖ４を０．２ｃｃとし、発光管全内容積■を０
．６ｃｃに設定している。

また発光管１内には、発光物質として沃化ディスプロシ
ウムと沃化ネオジムと沃化セシウムを、それぞれ重量比
で４：２：３としたものを０．８＋ｇと、更にアークを
絞る効果をもたせるための沃化水銀を０．１５■と、点
灯中バッファ効果のある水銀を８■の他に、始動用補助
ガスとしてのアルゴンを常温で２００トール封入してい
る。

そして各電極２．３は、電気的接続と石英容器と気密を
保持するため、モリブデンからなるエツジ付きの厚さ０
．０１８ｍｍ、幅１．５閣、長さ２０鵬の薄いモリブデ
ン箔４．４′にそれぞれ接続され、該モリブデン箔４．
４′は更に直径０．６ｍのモリブデン線からなるモリブ
デンリード線５，５′に接続され、その両端より電力が
供給されるようになっている。そして発光管１の蒸気圧
を上げるために、図示のように発光管下部に酸化アルミ
ニウムを主体として燐酸アルミニウムを結着剤とした反
射膜兼保温膜６を施している。

このように構成された発光管１は、電子安定器により、
およそ２７０Ｈｚの矩形波で、定格ランプ電力を１５０
Ｗとして鉛直方向に配置して点灯すると、全光束：　　
１２５００４！ｍ、色温度ニア５００に、演色評価数Ｒ
，：８５．特殊演色評価数Ｒ９：５０のように優れた良
好な特性を示す。

そしてこのように構成された発光管１に、第２図に示す
ような硬質ガラス（α：　３４　Ｘ　１０−７ＣＩｌ　
／　ｄｅｇ）からなり内面にコールドミラー膜を形成し
た外径１００ｍｍの放物面反射鏡７を用い、該反射鏡７
の前面に発光管１の放射光が出射されるようにし、例え
ばその前方に色フィルターと映像用液晶とを光学的に配
置してレンズで投影すれば、いわゆるオーバーへラドプ
ロジェクションＴＶが構成される。

なお第２図において、８．９は金属口金である。

本発明は、以上述べたように、発光管の上部側と下部側
の内容積Ｖ、、Ｖ、を所定の範囲内で非対称に設定する
ものであるが、次に上下内容積の比率の範囲を設定する
に当たって行った実験について説明する。

まず第３図に示すように、上部側内容積Ｖ、と下部側内
容積Ｖ４とを等しく０．３ｃｃとし、全内容積Ｖを０．
６ｃｃとした発光管１１を用いて、第１図に示した実施
例と同一の条件で従来例のメタルハライドランプを作成
した。なお１２は上部電極、１３は下部電極、１４は反
射兼保温膜である。そしてオーバーへラドプロジェクシ
ョンＴＶの光源として用い、５００時間使用したのち、
スクリーン照度を初期値と比較したところ、スクリーン
の平均照度で半減し、中心照度はそれ以下になることが
判明した。

そこで直ちに発光管を取り出して調査したところ、第３
図において、Ａで示す上部電極１２の近傍の発光管部分
において石英の失透による白濁物がみられ、この部分Ａ
からの放射光が散乱することによって、ミラー反射鏡に
を効に光が到達せず、したがってスクリーン照度が低下
し、中心照度の低下が最も大きくなることが判明した。

また上部電極１２の近傍の発光管を構成している石英容
器内表面が著しく失透しているのは、上部電極近傍の石
英容器内表面温度が著しく高温になるために発生してい
ることも判明した。

そこで上記発光管１１の上部側の発光に有効な部分Ａの
失透の発生を遅くする手段として、発光管上部側の石英
容器内壁面が上部電極１２より更に離れるように、上部
側発光管内容積■、を下部側の発光管内容積■４より大
きく形成して実験してみたところ、その上下部の内容積
比Ｖ、／Ｖ、によって失透する速さに違いが生ずること
が見出された。

すなわち石英容器の全内容積を変えずに、上部側と下部
側の内容積比Ｖ　ｕ／　Ｖ　、を変更して、例えば第１
図に示した実施例のような内容積比（＝２）に設定し、
定格電力１５０Ｗ　として発光管表面温度を調べたとこ
ろ、上部側及び下部側の内容積■８゜■４を同じにした
第３図に示した従来例のランプに比較して、発光管中央
部は僅かに高温となるが、上部電極近傍の石英表面は下
部電極近傍の石英表面とほぼ同様にあまり高温にならな
いことが判明した。

そしてこのように構成した発光管をミラー反射鏡に取り
付は照度を測定したところ、中心照度は従来例のランプ
に比べ１５％増加し、周辺照度は従来例のランプとほぼ
同じ値を示した。またオーバーへラドプロジェクション
ＴＶなどの光学機器に実装状態にして５００時間点灯後
の照度を調べたところ、減光率は２５％であり、従来例
のランプに比べて著しく改善されていることが確認され
た。

更に発光管の上部側と下部側の内容積比Ｖ、／Ｖ、の値
を異ならせた種々の発光管を作成し実験を行ったところ
、下部側内容積■４に対して上部側内容積■、を１．５
倍以上にしないと殆ど効果がなく、一方３倍を越えると
所望の蒸気圧が得られず、色が悪化したり、また発光分
布が悪くなり使用できる状態のランプが得られなくなる
ことが判明した。

また同じ定格ランプ電力Ｐｊ＝１５０Ｗのランプにおい
て、全内容積■を変えて実験してみたところ、Ｖ　／　
ｐ７　≦５　Ｘｌ０−’（ｃｃ／Ｗ）で示す範囲外では
、同様に色が悪く、使用できる状態のランプが得られな
くなることが判明した。

したがって本発明においては、上部側内容積Ｖ。

と下部側内容積ｖ４の比率を、１．５≦Ｖｕ／Ｖｄ≦３
の範囲とし、且つ全内容積Ｖとランプ電力ｐ７との比率
を、Ｖ　／　Ｐｔ　　≦５　Ｘｌ０−３（ｃｃ／Ｗ）の
範囲に設定するものである。

そしてこれらの範囲内に設定した場合は、１５０Ｗ以外
の種々のランプ電力の発光管についても同様な作用効果
が得られ、例えば発光管の形状を長めにしてアーク長を
８ｍとしても、充分照度維持率が良好で、実用上差し支
えない特性をもつ光源として利用できるメタルハライド
ランプが得られることも確認された。

〔発明の効果〕

以上実施例に基づいて説明したように、本発明によれば
、発光管全内容積Ｖとランプ電力Ｐ、　　との比率がＶ
　／　Ｐ、　　≦５Ｘ１０−”の範囲を満たし、且つ上
部側内容積■８を下部側内容積ｖ４より特定の範囲内で
大きくして非対称になるように構成したので、外管を設
けず発光管を裸のまま鉛直方向に配置して用いても、発
光管の上下部の温度分布の差が小さくなり、色特性の良
好な光源を得るためディスプロシウムのハロゲン化物を
封入したものにおいても、石英発光管の失透速度が遅く
なり、高照度高維持率の光源として用いることのできる
メタルハライドランプが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るメタルハライドランプの一実施
例を示す平面図、第２図は、第１図に示したメタルハラ
イドランプに反射鏡をつけた状態を一部破断して示す図
、第３回は、上部側及び下部側内容積を等しくしたメタ
ルハライドランプを示す平面図である。 図において、１は発光管、２は上部電極、３は下部電極
、４，４′はモリブデン箔、５．５′はモリブデンリー
ド線、６は反射膜兼保温膜、７は反射鏡を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、両端に電極を具備し少なくともハロゲン化ディスプ
   ロシウムを含むメタルハライドを封入した発光管からな
   り、気密のための外管を用いずに鉛直方向に配置して用
   いるメタルハライドランプにおいて、発光管の電極間の
   中央部より上部側の内容積をＶ＿ｕ（ｃｃ）とし、下部
   側の内容積をＶ＿ｄ（ｃｃ）としたとき、１．５≦Ｖ＿
   ｕ／Ｖ＿ｄ≦３ の範囲に設定し、且つ発光管の全内容積をＶ（ｃｃ）と
   しランプ電力をＰ＿ｌ（Ｗ）としたとき、Ｖ／Ｐ＿ｌ≦
   ５×１０＾−＾３（ｃｃ／Ｗ）の範囲に設定したことを
   特徴とするメタルハライドランプ。