JPH0582087A

JPH0582087A - シヨートアーク放電灯

Info

Publication number: JPH0582087A
Application number: JP24576391A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Iwato; 泰博岩藤; Yoichiro Kogyo; 陽一郎光行
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1991-09-25
Filing date: 1991-09-25
Publication date: 1993-04-02

Abstract

(57)【要約】【目的】電極で熱として消費される電極降下分を低減
し、発光効率を向上させることができ、光出力の上昇が
可能となるショートアーク放電灯を提供する。【構成】発光管１内に一対の電極３、４を対設し、これ
ら電極間の距離が８mm以下とされ、かつ点灯中の発光管
の内圧が２０気圧以上となるショートアーク放電灯にお
いて、少なくとも点灯中に陰極４となる電極は、２〜６
重量％の酸化トリウムを含有した高融点金属により形成
したことを特徴とする。【作用】点灯中に陰極に含有しているトリアが電子を放
出し、電極で熱となるエネルギーを低減する。このた
め、電極降下分が少なくなり、発光効率が向上する。よ
って同一ランプ電力の場合は光出力が上昇し、また同一
光出力であればランプ電力を少なくすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、投影や露光装置等の光
学系を利用した装置の光源等に用いて有効な電極間距離
の短いショートアーク放電灯に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像等を拡大して表示面に投影する手段
として、古くから映写機や幻燈機などが知られている。
このような画像投影装置は、光源から放出された光を反
射鏡で反射して集光レンズで集光し、この光をフィルム
等を透過させ、これにより得られた光の像をスクリーン
に投影させるものである。上記光源として従来から、キ
セノン放電灯が用いられているが、近年の省電力の観点
から発光効率の高い光源が望まれている。

【０００３】また、上記のような画像投影装置の光源と
して用いられるランプは、反射鏡や集光レンズなどの光
学系に組み込まれるため、光源が点光源に近いことが望
ましく、このためランプを小形に構成する必要がある。
ランプの小形化を実現するには、電極間距離を小さくし
てアーク長を短くしたショートアーク形にする必要があ
る。また、この種の光源は小形であっても、広い面積の
スクリーンを所定の明るさで照射するために光出力が大
きいことが要求される。つまり、小形で光出力の大きい
ことが必要である。

【０００４】従来において、画像投影装置の光源として
用いられる小形で光出力の大きなランプを得るため、発
光管内に封入される封入物の蒸気圧や内圧を、一般照明
用のランプに比べて数倍に上げる、例えば点灯中の発光
管の内圧が２０気圧以上となるように封入する手段が採
用されていた。発光管内の内圧が上昇すると、封入物の
原子密度が増し、電離および励起が活発に行われるの
で、発光量が増加する。

【０００５】しかしながら、発光管の内圧を上昇させる
手段は、発光管の耐圧強度の制約を受け、この限界を越
えると発光管の破裂を招くので所定の圧力以上に上昇さ
せることができない。

【０００６】一方、光出力を増す他の手段としては、ラ
ンプ電力を増す方法が考えられる。一般に、ランプ電流
を増すとランプ電力、すなわちランプに供給されるエネ
ルギーが増えるので光出力が上昇する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、通常、
放電灯はランプへの入力電力のうち電極で消費されるエ
ネルギーがあり、これは電極降下分と称される。つま
り、ランプ電力のうち電極で消費されるエネルギーは、
光として有効に変換されず、電極で熱として消費され、
電極軸を伝導して発光管の封止部の温度を上昇させる要
因になる。このような電極降下分は、一般的に電極間距
離が短くランプ電圧の低いランプ、すなわちショートア
ーク形放電灯ほどランプ電力に占める割合が大きい。

【０００８】したがって、画像投影装置の光源として用
いられるショートアーク形放電灯では、電極降下分を低
減することが供給エネルギーを有効に活用することがで
き、発光効率の上昇に寄与するものと予測される。

【０００９】本発明はこのような事情にもとづきなされ
たもので、その目的とするところは、電極で熱として消
費される電極降下分を低減し、発光効率を向上させるこ
とができ、光出力の上昇が可能となるショートアーク放
電灯を提供しようとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、発光管内に一対の電極を対設し、これら電極
間の距離が８mm以下とされ、かつ点灯中の発光管の内圧
が２０気圧以上となるショートアーク放電灯において、
少なくとも点灯中に陰極となる電極は、２〜６重量％の
酸化トリウム（ＴｈＯ₂＝トリア）を含有した高融点金
属により形成したことを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明によると、点灯中に陰極となる電極はト
リアを含有しているので、このトリアが点灯中に電子を
放出し、電極で熱となるエネルギーを低減する。このた
め、電極降下分が少なくなり、発光効率が向上する。よ
って同一ランプ電力の場合は光出力が上昇し、また同一
光出力であればランプ電力を少なくすることができる。

【００１２】なお、従来において電極にトリアを含有さ
せた放電灯は知られているが、従来のトリアは始動時に
電子を放出することにより、始動性を向上させることを
目的としている。これに対し、本発明の場合は、安定点
灯中に電子を放出して、電極損失を低減するものであ
る。

【００１３】

【実施例】以下本発明について、図面に示す一実施例に
もとづき説明する。図は、直流点灯式ショートアーク形
キセノンランプを示し、１は石英ガラスからなる発光管
である。

【００１４】発光管１の両端部には封止部２、２が形成
されており、この発光管１内には陽極３および陰極４が
互いに対向して設けられている。これら陽極３および陰
極４はそれぞれタングステンＷからなり、陽極３は先端
部に径の大きなヘッド部を有している。そして、陰極４
は、タングステンＷに酸化トリウム（ＴｈＯ₂＝トリ
ア）を２重量％以上含有した金属により構成されてい
る。上記陽極３と陰極４の先端間距離は８mm以下、例え
ば定格入力５００Ｗタイプのショートアーク形キセノン
ランプの場合は、３．５mmに設定されている。

【００１５】これら陽極３および陰極４はそれぞれ封止
部２、２に導かれており、これら封止部２、２に封着さ
れたモリブデンなどからなる金属箔導体５、５に接続さ
れている。金属箔導体５、５には外部リード線６、６が
それぞれ接続されており、これら外部リード線６、６は
封止部２、２の端部に取着した口金７、７に接続されて
いる。このような発光管１内には、発光物質としてキセ
ノンガスが点灯中に２０気圧以上となるように、例えば
常温で８気圧以上となるように封入されている。

【００１６】このような構成のショートアーク形キセノ
ンランプにおいては、図示しない直流電源に接続して点
灯させると、タングステンＷにトリアＴｈＯ₂を含有し
ない金属により構成した従来の陰極を用いたランプに比
べると、発光効率が向上する。

【００１７】その理由は、陰極４としてタングステンＷ
にトリアＴｈＯ₂を含有させた場合は、点灯中にランプ
に供給される電力により陰極４に含有したトリアが多量
に電子を放出し、放電を低いエネルギーで継続すること
ができる。すなわち、陰極４の電気抵抗が低減し、この
ため、陰極４で熱として消費されるエネルギ−が軽減さ
れ、つまり電極降下分が少なくなり、電子の放出量が増
すからキセノン原子の電離および励起が促され、光出力
が増大する。特に、ランプ電圧が低いランプほど電極降
下分の占める割合が大きいから、この電極降下分が低減
されることにより光出力が向上する。

【００１８】したがって、ランプ入力が従来と同じであ
れば、光出力が向上し、また光出力を従来と同等レベル
にした場合は、ランプ入力を軽減することができ、発光
効率が向上する。なお、タングステンＷに対するトリア
ＴｈＯ₂を含有率は、２〜６重量％がよい。この数値範
囲は、本発明者らの実験により見出だしたものであり、
この実験について説明する。

【００１９】図に示す構造の定格入力５００Ｗの直流点
灯式ショートアーク形キセノンランプは、電極間距離が
３．５mmに設定されており、このランプについてタング
ステンＷに対するトリアＴｈＯ₂の含有率を種々変えた
場合の点灯評価を行った。この結果を、下記の表１に示
す。

【００２０】

【表１】

【００２１】上記表１は、水平光度が全て１５００ｃｄ
と一定となるようにトリアの含有率を変えたもので、ラ
ンプ電力Ｗ_L＝ランプ電圧Ｖ_L×ランプ電流Ｉ_Lである
から、ランプ電流を変えずにランプ電圧を変えた場合を
示す。

【００２２】表１から、トリアの含有率を多くすると、
ランプ電圧を低くしてランプ電力Ｗ_Lを抑えても所定の
明るさを得ることができることが判り、トリア含有率が
２．０重量％以上であれば定格ランプ電力を低減するこ
とができ、したがって省電力が可能となり、発光効率を
高くすることができる。

【００２３】このことから、逆にランプ電力を一定とす
ると、トリア含有率が２．０重量％以上であれば従来よ
りも光出力を向上させることが可能であることが理解で
きる。

【００２４】しかしながら、トリア含有率が６．０重量
％を超えるとさらに省電力の効果が期待できるが、トリ
エテッドタングステンの製造が困難であるから、６．０
重量％以下に制約される。なお、上記の効果は、ショー
トアーク形キセノンランプに適用して有効であり、本発
明のショートアーク形ランプは電極間距離が８mm以下の
ランプを称する。

【００２５】また、この種のランプは封入物の圧力を高
くすることにより発光効率の向上を図っており、点灯中
の封入圧は２０気圧以上とされている。したがって、点
灯中の封入圧が２０気圧以上のランプに適用される。

【００２６】そして、このようなショートアーク形ラン
プとしては、上記のような高圧キセノンランプに限ら
ず、水銀とキセノンとを封入したキセノン水銀放電灯に
も適用可能であり、この種のキセノン水銀放電灯の場合
は、常温時に１．５気圧以上のキセノンガスと、１cc当
り１０mg以上の水銀を封入すれば点灯中の封入圧を２０
気圧以上にすることができる。

【００２７】また、本発明は高圧水銀ランプであっても
実施可能であり、このランプの場合は発光管内に、１cc
当り３０mg以上の水銀と希ガスを封入することにより点
灯中の封入圧を２０気圧以上にすることができる。これ
らの各ショートアーク形高圧放電灯であっても、トリア
の含有率を２〜６重量％であれば初期の目的を達成する
ことができる。

【００２８】さらに、本発明は直流点灯形の放電灯に限
らず、したがって電極は陽極と陰極とに区別して構成さ
れた構造に限らず、交流点灯式の陽極と陰極を兼ねる電
極構造であってもよい。

【００２９】さらに、本発明のショートアーク放電灯
は、液晶プロジェクタ装置の光源として用いることに制
約されるものではなく、映写機や幻燈機などの光源、一
般照明用の光源や、店舗などの商品照明の光源にも実施
可能である。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によると、点
灯中に陰極となる電極はトリアを含有しているので、こ
のトリアが点灯中に電子を放出し、電極で熱となるエネ
ルギーを低減する。このため、電極降下分が少なくな
り、発光効率が向上する。よって同一ランプ電力の場合
は光出力が上昇し、また同一光出力であればランプ電力
を少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す直流点灯式ショートア
ーク高圧キセノンランプの正面図。

【符号の説明】

１…発光管、２…封止部、３…陽極、４…陰極、５…金
属箔導体、７…口金。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光管内に一対の電極を対設し、これら
電極間の距離が８mm以下とされ、かつ点灯中の発光管の
内圧が２０気圧以上となるようにしたショートアーク放
電灯において、少なくとも点灯中に陰極となる電極は、２〜６重量％の
酸化トリウムを含有した高融点金属により形成したこと
を特徴とするショートアーク放電灯。
【請求項２】上記発光管内に、常温時に４気圧以上の
キセノンガスを封入てキセノン放電灯としたことを特徴
とする請求項１に記載のショートアーク放電灯。
【請求項３】上記発光管内に、常温時に１．５気圧以
上のキセノンガスと、１cc当り１０mg以上の水銀を封入
してキセノン水銀放電灯としたことを特徴とする請求項
１に記載のショートアーク放電灯。
【請求項４】上記発光管内に、１cc当り３０mg以上の
水銀と希ガスを封入して高圧水銀放電灯としたことを特
徴とする請求項１に記載のショートアーク放電灯。