JPH0582099A - メタルハライドランプ - Google Patents

メタルハライドランプ

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JPH0582099A
JPH0582099A JP3245759A JP24575991A JPH0582099A JP H0582099 A JPH0582099 A JP H0582099A JP 3245759 A JP3245759 A JP 3245759A JP 24575991 A JP24575991 A JP 24575991A JP H0582099 A JPH0582099 A JP H0582099A
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arc tube
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泰博 岩藤
Yoichiro Kogyo
陽一郎 光行
Shiro Inaba
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Abstract

(57)【要約】 【目的】発光管がむき出しで使用されるランプでありな
がら外気温度や外気流れにより管壁の温度が影響を受け
る割合が少なくなり、ランプ効率、演色性および寿命特
性が良好になる小形メタルハライドランプを提供する。 【構成】発光管10内に一対の電極12、12を対設
し、この発光管内に水銀と、金属ハロゲン化合物と、希
ガスとを封入し、この発光管を外気にむき出しにして点
灯使用する小形メタルハライドランプにおいて、上記発
光管の内表面積をS(cm2 )、定格ランプ電力をW(ワ
ット)とした場合、管壁負荷W/S(ワット/cm2 )を
40≦W/S≦100 に設定したことを特徴とす
る。 【作用】管壁負荷を相対的に高くしたので、発光管の管
壁温度が高くなり、外気の温度変化により管壁温度が影
響をうけ難くなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、プロジェクタ装置の光
源等に用いて有効なメタルハライドランプに係り、特に
外管で覆うことなく発光管を外気にむき出しにして使用
する電極間距離が短いショートアーク形のメタルハライ
ドランプに関する。
【0002】
【従来の技術】文字、表、図形等の画像を拡大して表示
面に投影する手段として、古くからは映写機や幻燈機な
どが知られており、最近では液晶プロジェクタ装置が知
られている。
【0003】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
光を液晶板を透過させ、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。
【0004】従来の場合、上記光源としてハロゲン電球
が用いられていたが、最近では発光効率に優れ、かつ演
色性も良好なメタルハライドランプが用いられるように
なってきた。
【0005】メタルハライドランプは、石英製の発光管
に一対の電極を対向して封装し、この発光管内に水銀
と、金属ハロゲン化合物と、希ガスとを封入して構成さ
れており、電極間の放電により金属ハロゲン化合物の蒸
気を電離および励起して発光させる高圧金属蒸気放電灯
であることは知られている。
【0006】ところで、上記のような画像投影装置の光
源として用いられるメタルハライドランプは、反射鏡や
集光レンズなどの光学系に組み込まれて構成されるた
め、光源が点光源に近いことが望ましく、このためラン
プは小形に構成される。
【0007】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ラ
ンプとする必要がある。また、発光管を外管に収容した
2重管構造にすると外形が大きくなるので、外管を用い
なくて発光管を直接外気にむき出しにしたまま点灯させ
る構造が採用される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、外管を
用いずに発光管を直接外気にむき出しにして点灯する
と、発光管が外気の温度の影響を受けて温度変化し易く
なる。つまり、上記液晶プロジェクタ装置などでは、ラ
ンプを収容しているランプハウス内の熱を強制的に外部
に逃がす手段が採用されており、このような排熱構造を
もつプロジェクタ装置に発光管を直接むき出しにして設
置すると、外気の流れに発光管が晒されるため、発光管
の温度が著しく変化する。
【0009】発光管の温度は、内部に収容した金属ハロ
ゲン化物の蒸気圧に影響を及ぼし、管壁温度が低下する
と蒸気圧が低くなるので、アーク中の金属ハロゲン化物
の原子量が減り、光束の低下を招き、したがってランプ
効率および演色性が低下する不具合がある。また、管壁
温度が高くなり過ぎると、発光管の石英と封入金属が反
応して失透を生じ、短寿命になる欠点がある。
【0010】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、発光管がむき出し
で使用されるランプでありながら外気温度や外気流れに
より管壁の温度が影響を受ける割合が少なくなり、ラン
プ効率、演色性および寿命特性が良好となるメタルハラ
イドランプを提供しようとするものである。
【0011】
【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、この発光管
内に水銀と、金属ハロゲン化合物と、希ガスとを封入
し、この発光管を外気にむき出しにして点灯使用するメ
タルハライドランプにおいて、上記発光管の内表面積を
S(cm2 )、定格ランプ電力をW(ワット)とした場
合、管壁負荷W/S(ワット/cm2 )を 40≦W/S≦100 に設定したことを特徴とする。
【0012】
【作用】本発明によると、管壁負荷は相対的に高くな
り、発光管の管壁温度が高くなるから、通常実施される
排風装置による範囲で外気の流れによる温度低下を生じ
る状態で、発光管の温度が最適となるように設定されて
いるため実用上での悪影響は生じなく、一般的な排風量
および雰囲気温度の変化によるランプ効率、演色性およ
び寿命特性の低下を防止することができる。
【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。
【0014】図1に示すメタルハライドランプは、石英
ガラスからなる発光管10を外管で覆うことなくむき出
しで使用されるようになっており、発光管10は両端部
に封止管を接続し、これら封止管を加熱溶融して押し潰
しことにより圧潰封止部11、11を構成してある。発
光管10内には一対の電極12、12が対向して設けら
れており、これら電極12、12はそれぞれタングステ
ンからなる電極軸13の先端部にタングステンからなる
電極コイル部14を複数回巻回して構成してある。
【0015】上記電極軸13、13はそれぞれ封止部1
1、11に導かれ、これら封止部11、11に封着され
たモリブデンからなる金属箔導体15、15に接続され
ている。金属箔導体15には外部リード線16、16が
それぞれ接続されており、これら外部リード線16、1
6は封止部11、11の端部から外部に導き出されてい
る。これら外部リード線16、16には、給電ワイヤ1
7、17が接続されている。
【0016】このような発光管10の一端には口金20
が取着されている。つまり、発光管10の一方の封止部
11にはセラミックスなどの絶縁体からなる口金20が
図示しない接着剤(セメント)を介して被着されてい
る。この口金20の端部には、一対の口金ピン21、2
1が突設されており、これら口金ピン21、21には上
記給電ワイヤ17、17が接続されている。
【0017】上記発光管10内には、緩衝金属としての
水銀が封入されているとともに、発光金属として金属ハ
ロゲン化物が封入されており、かつアルゴン等の希ガス
が封入されている。
【0018】金属ハロゲン化物としては、例えば希土類
金属のハロゲン化物が使用されており、ヨウ化ジスプロ
シウムDyI3 、よう化ホルミウムHoI3 、よう化ツ
リウムTmI3 、ヨウ化セシウムCsI3 が用いられて
いる。
【0019】このような構成のメタルハライドランプに
おいては、250W定格のランプの場合、電極間距離L
が9mm、電極間の中心位置における発光管の内径Dが
9.5mmとされ、図示の上下に位置する電極12、12
の電極高さH1 、H2 はそれぞれ4.4mmに設定され、
上記発光管10の内表面積Sは4.5cm2 となってい
る。したがって、この場合、管壁負荷W/Sは55.6
(ワット/cm2 )とされている。この管壁負荷W/Sは 40≦W/S≦100 …(1) がよいとされている。
【0020】なお、電極間距離L(mm)、電極間の中心
位置における発光管の内径D(mm)、各電極12、12
の電極高さをH1 、H2 (mm)とした場合(H2 は垂直
点灯の姿勢で下側に位置する電極の高さ)、 0.8≦D/L≦2.3 …(2) 1・9≦D/H1 ≦3.0 …(3) 1・9≦D/H2 ≦4.5 …(4) とされている。
【0021】このような構成のメタルハライドランプ
は、図示しない液晶プロジェクタ装置の光源として反射
鏡と組み合わされて使用される。そして、この場合ラン
プを収容しているランプハウス内の熱を外部に強制的に
逃がすための小形ファンなどを含む排熱装置が設置され
ており、これと同時に発光管10の熱が持ち去られる。
しかし、本実施例の発光管10は、管壁負荷W/Sが5
5.6(ワット/cm2 )とされており、従来の管壁負荷
30〜35よりも高く設定されている。
【0022】このため、管壁温度が相対的に高くなって
おり、管壁の熱が上記強制的に外部に排出される空気に
よって奪い取られるとしても、依然として所定レベル以
上の管壁温度を保つことができる。すなわち、もともと
管壁温度が高くされているので多少の熱が奪われても、
大きな影響はない。したがって、発光管内の封入金属の
蒸気圧を高く保つことができ、発光量を多く維持し、発
光効率を高くかつ演色性も高く保つことができる。
【0023】なお、このようなランプにおいては、発光
管に、極端に温度の低い最冷部が形成されることを避け
る必要がある。すなわち、発光管の内面で温度差が著し
い最冷部が形成されている場合、発光管の温度を上げて
もこの最冷部が外気で冷却されると封入金属の蒸発が促
されなくなり、蒸気圧が上昇しなくて発光量が少なくな
る。上記のように、管壁負荷を高くして管壁温度を高め
る場合、格別な最冷部が存在しないことが大切になる。 このため、 0.8≦D/L≦2.3 (2) 1・9≦D/H1 ≦3.0 (3) 1・9≦D/H2 ≦4.5 (4) の関係が重要である。
【0024】すなわち、D/Lは電極間距離と電極間中
心位置の発光管の内径との関係を規定したものであり、
これは発光管の太さが大きくなり過ぎると管壁がアーク
から離れ過ぎて発光管の温度が低くなり、蒸気圧が低く
なる不具合があり、逆に発光管が細くなり過ぎると管壁
がアークに近寄り過ぎて発光管の温度が高くなり、石英
と封入金属が反応して失透を生じ易くなる。このような
ことから、0.8≦D/L≦2.3の関係を満足するこ
とが望ましい。
【0025】一方、D/H1 およびD/H2 は電極の高
さを規制したものであり、電極の高さが高くなり過ぎる
と、電極に背部の電極軸の根元付近の封止部に最冷部が
発生する恐れがあり、逆に電極の高さが低くなり過ぎる
と、電極軸の根元の封止部の温度が高くなり、石英と封
入金属が反応する。 このようなことから、1・9≦D/H1 ≦3.0 …(3) および 1・9≦D/H2 ≦4.5 …(4) あることが望まれる。
【0026】なお、垂直で点灯する場合は、発光管内の
対流のため上側の電極近傍の温度が下側の電極近傍の温
度より高くなるので、下側の電極高さを上側の電極高さ
に比べて低くすることがよい。このため上記(3)式と
(4)式とは差がある。水平点灯の場合は、左右の電極
高さは両者とも、1・9≦D/H1 ≦3.0でよい。
【0027】上記実施例に記載した250W定格ランプ
の場合、管壁負荷W/Sは55.6(ワット/cm2 )と
なっているが、管壁負荷W/Sは、40〜100の範囲
であればよい。
【0028】この数値範囲は、本発明者らの実験により
確かめたものである。この実験について説明すると、上
記実施例の寸法をもつ250W定格のランプについて、
ランプ入力を変更して発光効率と演色評価数について測
定した。その結果を下記表1に示す。
【0029】
【表1】
【0030】この種のメタルハライドランプは、目標値
として発光効率が80lm/W以上、平均演色評価数は8
0以上を達成すればよいとされるので、上記表1の結果
から、発光管の管壁負荷を40(ワット/cm2 )以上に
すればよいことが判明した。しかしながら、管壁負荷が
100(ワット/cm2 )を越えると、発光管の温度が高
くなり過ぎ、石英と封入金属とが反応して失透を生じ、
短寿命になる。このようなことから、管壁負荷W/S
は、 40≦W/S≦100 を満足すればよいことが確認された。
【0031】また、ランプ電力を250Wおよび管壁負
荷を55.6(ワット/cm2 )として一定にしたランプ
において、電極間距離L(mm)、電極間の中心位置にお
ける発光管の内径D(mm)、各電極12、12の電極高
さをH1 、H2 (mm)の関係を種々変えて発光効率およ
び平均演色評価数Raを調べたところ、図2ないし図4
に示す特性結果を得た。これらの特性より、 0.8≦D/L≦2.3 (2) 1・9≦D/H1 ≦3.0 (3) 1・9≦D/H2 ≦4.5 (4) の各条件が裏付けられる。なお、本発明は上記実施例に
制約されるものではない。すなわち、発光管内に封入す
る金属ハロゲン化物は、希土類金属に限らず、またハロ
ゲンもヨウ素以外の臭素であってもよい。
【0032】さらにまた、本発明のメタルハライドラン
プは、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。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように本発明によると、管
壁負荷が相対的に高くなるから発光管の管壁温度が高く
なり、外気の影響による通常の範囲の温度低下を生じた
状態でも最適なバルブ壁の温度が得られるため実用上で
の悪影響は生じなく、一般的な排風条件および雰囲気の
温度変化によるランプ効率、演色性および寿命特性の低
下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すメタルハライドランプ
の一部断面した正面図。
【図2】発光管の内径と電極間距離と発光効率および演
色性を示す特性図。
【図3】発光管の内径と電極高さH1 と発光効率および
演色性を示す特性図。
【図4】発光管の内径と電極高さH2 と発光効率および
演色性を示す特性図。
【符号の説明】
10…発光管、11…圧潰封止部、12…電極、13…
電極軸、14…電極コイル、15…金属箔導体、26…
外部リ−ド線、20…口金。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発光管内に一対の電極を対設し、この発
    光管内に水銀と、金属ハロゲン化合物と、希ガスとを封
    入し、この発光管を外気にむき出しにして点灯使用する
    メタルハライドランプにおいて、 上記発光管の内表面積をS(cm2 )、定格ランプ電力を
    W(ワット)とした場合、管壁負荷W/S(ワット/cm
    2 )を 40≦W/S≦100 に設定したことを特徴とするメタルハライドランプ。
  2. 【請求項2】 電極間距離をL(mm)、電極間の中心位
    置における発光管の内径をD(mm)、封止部から突出す
    る電極の高さをH1 (mm)とした場合、 0.8≦D/L≦2.3 1.9≦D/H1 ≦3.0 としたことを特徴とする請求項1に記載のメタルハライ
    ドランプ。
  3. 【請求項3】 発光管を垂直点灯する場合、上に位置す
    る電極の封止部から突出する高さをH1 (mm)、下に位
    置する電極の封止部から突出する高さをH2(mm)と
    し、 1.9≦D/H1 ≦3.0 1.9≦D/H2 ≦4.5 としたことを特徴とする請求項2に記載のメタルハライ
    ドランプ。
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