JPH0594806A

JPH0594806A - メタルハライドランプ

Info

Publication number: JPH0594806A
Application number: JP31636091A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Shinada; 眞一品田; Hiromitsu Matsuno; 博光松野; Takeshi Kimura; 剛木村; Kenji Narisei; 謙爾成清
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-02-06
Filing date: 1991-11-29
Publication date: 1993-04-16

Abstract

(57)【要約】【目的】メタルハライドランプの発光の均一化及び発
光管破裂時のガラス破片や封入物が飛散するのを防止し
た、安全性が高いメタルハライドランプを得る。【構成】発光管１を取り囲むように軸方向に配置した
透光性筒状スリーブ６を有するメタルハライドランプ
の、筒状スリーブ６と外管１２との間に、例えば石英ガ
ラスファイバ−等の耐熱光散乱物質７の層を設けるか、
メタルハライドランプ発光管１の表面全周に渡って、耐
熱性光散乱物質７を設ける。【効果】メタルハライドランプ点灯中、発光管が破裂
しても高温のガラス破片や水銀等の封入物は光散乱物質
により止められて、周囲に飛散せず安全性が高い。ま
た、発光が拡散光になるので輝度ムラ、色ムラを減少で
き均一な発光になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属蒸気放電から放射
される光を、照明または画像表示の光源として用いるメ
タルハライドランプに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】メタルハライドランプの構造は、ライテ
ングハンドブック（照明学会編、オーム社、１９８７
年）の第１４５頁から第１４８頁に記載されているよう
に、高温・高圧に耐える透明石英管からなる発光管内
に、少なくとも一対の電極と始動用希ガスと水銀及びハ
ロゲン化物の形にした発光金属を封入し、外管で覆って
いる。上記従来のメタルハライドランプの発光は放電
のア−クから直接放射される光を用いている。上記メタ
ルハライドランプは一般照明用の光源として広く使われ
ていたが、照明学会研究会資料ＬＳ−９０−５、第３１
頁〜第３９頁（１９９０年２月）に示されるように、最
近は文字や画像表示用、例えばオーバーヘッドプロジェ
クタや液晶プロジェクタの光源としても使用されるよう
になってきた。

【０００３】上記従来のメタルハライドランプは、動作
時に発光管の内圧が数気圧から１０気圧程度になること
や、点灯中に石英ガラス製の発光管と封入ハロゲン化物
とが反応して、石英ガラスが劣化・結晶化し、場合によ
っては点灯中に発光管が破裂する恐れがあった。しかし
ながら、上記従来技術はこの点について配慮がされてお
らず、万一破裂したような場合には、高温のガラス破片
が周囲に飛散して危険であり安全上大きな問題である。
また水銀を含む封入物も同様に飛散するため、周囲を汚
染するという問題もあった。特に、メタルハライドラン
プが光学機器に装着されている場合には、メタルハライ
ドランプ破裂により装置全体が使用不能になるおそれが
あり、メタルハライドランプの破裂は大きな問題があっ
た。

【０００４】このため、メタルハライドランプ破裂時の
安全対策として、例えば強化ガラスを使用した密閉型の
照明器具や、金網ガード付きの器具を用いているが、こ
れらはメタルハライドランプ専用の器具であるため、非
常に高価である等の問題があった。また、最近ではメタ
ルハライドランプの外管内部において、発光管の周囲に
ガラススリーブをかぶせ、破裂した発光管のガラス破片
が飛散するのを防止したものもあるが、上記破裂による
ガラス破片の衝撃は強く、上記ガラススリーブが一個で
はスリ−ブを破壊することもあり完全な対策にはなり得
ず、特開平１−７１０５４に示すように、二重スリ−ブ
にする必要があった。さらに、従来のメタルハライドラ
ンプの発光は放電のア−クから直接放射される光を用い
ている。このため、電極輝点の強い発光による輝度ムラ
や、ア−クの温度差が原因で発生するア−ク中心部と周
辺部の発光色の違いのよる色ムラが発生することもあっ
た。そのため画像表示用の光源として用いる場合には不
適当な場合が生じることがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、簡単
な構造で、メタルハライドランプの発光管破裂時にガラ
ス破片や封入物が周囲に飛散するのを防止した、高い安
全性を有するメタルハライドランプを提供することであ
る。さらに、本発明の他の目的は、光源の輝度ムラ、色
ムラを減少させ、発光の均一性を向上させることにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によれば、少なくとも一対の電極を有し、始
動用希ガスと金属ハロゲン化物と水銀とが封入された発
光管を有するメタルハライドランプの、発光管の表面に
放電の発光を拡散放射する耐熱性の光散乱物質を設け
た。さらに、上記表面に放電の発光を拡散放射する耐熱
性の光散乱物質を設けた発光管の外側に透光性材料から
なる外管を設けた二重管構造のメタルハライドランプを
構成した。また、上記目的は、上記発光管を取り囲むよ
うに軸方向に配置された透光性筒状スリーブと、上記発
光管及び筒状スリーブを内蔵した外管とからなるメタル
ハライドランプにおいて、上記筒状スリーブと外管との
間に光散乱物質の層を設けることによっても達成され
る。

【０００７】

【作用】発光管表面に設けた耐熱性の光散乱物質は発光
部分を中心に発光管を覆うような形で形成するか、発光
管表面に巻きつけて形成する。このため発光は放電のア
−クから直接放射された光でなくなり、散乱物質からの
拡散光に変わるため、輝度ムラ、色ムラが減少できる。
また、同時にメタルハライドランプ点灯中に発光管が破
裂しても、発光管表面に設けた光散乱物質で高温のガラ
ス破片や封入物が周囲に飛散するのを防止することがで
き、安全である。さらに、外管を設けた二重管構造とす
ることでより安全性が向上する。

【０００８】また、軸方向に発光管を取り囲むように透
光性筒状スリーブを配置し、上記筒状スリーブと外管と
の間に光散乱物質の層を設けたことにより、発光管が破
裂した場合に生じる高温のガラス破片や封入物は、上記
透光性筒状スリーブに衝突するが、上記筒状スリーブの
外側に設けた耐熱性の光散乱物質の層が、上述と同様に
衝撃緩衝の役目を果し、万一上記筒状スリーブが破損し
ても発光管やガラススリーブの破片が飛散することがな
く、ガラススリーブだけを設けた場合に比べると、ガラ
ス破片や封入物の飛散防止効果は大きく、破損が外管に
までおよぶことはなく、安全性が非常に高い。また、上
記筒状スリーブは透光性であり、しかも耐熱性の光散乱
物質は発光管から出射する光を広く拡散させるため、光
束の低下はほとんどなく、均一な光を出射する安全なメ
タルハライドランプを得ることができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面とともに説明す
る。図１（ａ）はメタルハライドランプの発光管の断面
図、同（ｂ）は本発明によるメタルハライドランプの第
１の実施例を示す一部断面図である。図１（ａ）におい
て、石英ガラス製の発光管１の両端には、例えばタング
ステン製の一対の放電電極２が設けられている。発光管
１内にはよう化ナトリウム、よう化タリウムやよう化デ
ィスプロシウム等の金属ハロゲン化物と、水銀及び始動
用ガスとしてのアルゴンが数ｋＰａ〜数１０ｋＰａ封入
されている。電極２の基部には、電極２を気密封入する
ためモリブデン箔３が埋設されており、さらにモリブデ
ン箔３の端部には電力導入用のモリブデンリード線４、
５が接続されている。

【００１０】本発明によるメタルハライドランプの第１
の実施例は、図１（ｂ）に示したように、発光管１を取
り囲むように軸方向に配置された、例えば石英ガラスか
らなる透光性筒状スリーブ６が設けられ、石英ガラス筒
状スリーブ６の表面には、石英ガラスファイバー製の光
散乱物質７が石英ガラス筒状スリーブ６の全周にわたっ
て設けられている。石英ガラススリーブ６は両端が固定
用の金属導体８、９で押えられており、石英ガラススリ
ーブ６が外管バルブ１２内で動かないよう金属導体８、
９はステムリード線１０、１１に溶接されている。発光
管１のリード線４、５も金属導体８、９に接続され、電
力が供給される。発光管１や透光性筒状スリーブ６、光
散乱物質層７等を内蔵した外管バルブ１２は、例えば硬
質ガラスからなり、外管バルブ１２内は発光管の保温
や、メタルハライドランプ特性が周囲の環境条件に左右
されないように内部を、例えば１０~⁴Ｐａ程度の高真空
に排気し、口金１３が付けてある。

【００１１】上述のような構造のメタルハライドランプ
において、石英ガラスファイバー７はメッシュ状あるい
はテープ状、又はクロス状にして設けるとよい。石英ガ
ラスファイバー７は単体でもよいが、通常は細いものを
１０〜３０本束にして撚ったものをメッシュに編んでパ
イプ状にしたものを用いるとよい。パイプ状にすると石
英ガラススリーブ６に装着するときにメッシュのパイプ
の中にスリ−ブを通すだけの簡単な作業でできるので好
ましい。また、メッシュ状にすることで強度が増し衝撃
等に強くなり、ガラス片の飛散防止にはより効果的であ
る。メッシュの線径は０．１〜１．５ｍｍ、メッシュ寸
法は５メッシュ以下、好ましくは１０メッシュ以下が望
ましい。なお、メッシュ寸法とは１インチ当りのメッシ
ュを構成する線の数を表し、例えば、５メッシュとは１
インチ当りに縦及び横線が各々５本あることをいう。

【００１２】メタルハライドランプ点灯中、万一発光管
が破裂した場合、発光管１を覆う筒状スリーブ６の表面
に設けた光散乱物質７は、筒状スリーブ６に衝突する破
裂ガラス片の衝撃を緩和するので、上記破裂ガラス片や
水銀等の封入物は飛散するのを阻止され、安全性がより
高くなる。なお、光散乱物質７はメタルハライドランプ
が点灯中高温になるので、その温度で変質したりあるい
はガス放出がないような耐熱性が必要である。また、上
記光散乱物質７は石英ガラスファイバー製であるため光
の吸収が少なく、メタルハライドランプからの発光は拡
散光として外部にほぼ全量が放出されるので、メタルハ
ライドランプ効率はほとんど低下することがない。

【００１３】光散乱物質７として上記実施例では石英ガ
ラスファイバーを用いたが、これに限ることなく、例え
ば、石英ガラスウールを綿状にして発光管１の表面に巻
きつけ上から線を巻きつけて固定したり、あるいはテー
プ状にして巻きつけて用いてもよい。さらに、光散乱物
質７には、耐熱金属、例えばタングステン、モリブデ
ン、白金、ニッケル、ステンレス等のメッシュを用いて
もよい。この場合金属メッシュによる光の吸収を防ぐた
め表面に反射率が高いアルミナ、シリカ等のセラミック
をコートして用いる。光はメッシュの間から放出され
る。上記メッシュの寸法は５メッシュ以下、望ましくは
１０メッシュ以下がよく、また、金属メッシュの線径
は、セラミックをコートした線径が通常の太さ、例えば
５メッシュでは約１．１mm、１０メッシュでは約０．９
mmになる位が望ましい。光散乱物質７は、透光性筒状ス
リーブ６の表面に必ずしも密着して形成する必要はな
く、筒状スリーブ６から離れていてもよい。

【００１４】図２は本発明によるメタルハライドランプ
の第２の実施例を示す一部断面図である。発光管１の構
成は図１（ａ）と同じである。本実施例は前述の耐熱性
の光散乱物質７をテープ状にして、透光性筒状スリーブ
６の表面に巻きつけたものである。本実施例の構成は、
メタルハライドランプの発光管１を先にステムリード線
１０、１１に固定し、ついで光散乱物質層７をテープ状
に形成した透光性筒状スリーブ６を固定するので、組立
作業が簡単になる利点がある。発光管１の破裂に対する
効果は図１の実施例と全く同じである。

【００１５】図３（ａ）及び（ｂ）はいずれも本発明に
よるメタルハライドランプの第２のの実施例を示す一部
断面図である。本実施例の構成は、透光性筒状スリーブ
６の表面に設けた、例えば石英ガラスファイバー製のメ
ッシュ状光散乱物質７の長さを、上記筒状スリーブ６よ
りも長く形成し、その端部を絞って透光性筒状スリーブ
６の開放端を覆ったもので、発光管破裂時の破片飛散防
止効果は更に大きく、安全性は高い。なお、上記光散乱
物質７の絞った端部はリード線４、５に巻きつけたり、
縛ったりして固定してもよい。図３の記実施例では、光
散乱物質７の長さを筒状スリーブ６の両端より長くし、
上記両端を覆っているが、メタルハライドランプの口金
と反対側の筒状スリーブ端部だけを光散乱物質で覆うよ
うにしても、破片飛散を防止する効果がある。

【００１６】図４は本発明によるメタルハライドランプ
の第４の実施例を示す部分断面図である。本実施例は、
光散乱物質７を発光管１に直接接して形成したもので、
発光管１の外表面には発光部分を中心にして本発明によ
る、例えば石英ガラスウ−ル製の耐熱性光散乱物質７が
発光管１の表面に設けられている。石英ガラスウ−ル７
は綿状やテ−プ状にして巻きつけると良い。このような
構成のメタルハライドランプにおいて、発光管１の表面
に設けた光散乱物質７は石英ガラスウ−ル製のため、光
の吸収が少なくメタルハライドランプからの発光は拡散
光として外部にほゞ全て放出されるので、メタルハライ
ドランプ効率をほとんど低下させない。また、メタルハ
ライドランプから放射される光はア−クが直接目視され
ずに光散乱物質７が発光している様に見えるため輝度ム
ラ、色ムラを減少できる。さらに、万一点灯中にメタル
ハライドランプが破裂しても発光管の破片や水銀等の封
入物は、上記石英ガラスウ−ル７によって止められ周囲
に飛散することがないので、安全である。

【００１７】光散乱物質７は、メタルハライドランプ点
灯中９００℃位まで温度上昇するので、この温度で変質
しないような耐熱性が必要である。また、光散乱物質７
は上記実施例では石英ガラスウ−ルを用いていたが、こ
れに限ることなく、前記したと同様に石英ガラスファイ
バ−製のクロスやスリ−ブ、あるいはメッシュを用いて
も良い。さらに、光散乱物質７には耐熱金属、例えばタ
ングステン、モリブデン、白金、ニッケル、ステンレス
等のメッシュを用いても良い。この場合、金属メッシュ
の表面に反射率の高いアルミナ、シリカ等のセラミック
をコ−トして用いる。メッシュの寸法は、図１の実施例
の場合に比べ発光管１に直接形成するためメッシュは細
かい方が良く、１０メッシュ以下望ましくは２０メッシ
ュ以下が良い。光散乱物質７は発光管１の表面に密着
して形成しても良いし、発光管１から離して設けても良
い。

【００１８】本発明によるメタルハライドランプを、例
えば液晶プロジェクタの光源に使用すれば、メタルハラ
イドランプから放射される光は前述のように発光管全体
が光った拡散光になっているため、放電のア−クが直接
目視できないので、電極輝点の強い発光による輝度ムラ
や、ア−ク中の温度差に起因して発生する色ムラ（ア−
クの外周部分が赤色に発光）が減少する。このため、均
一性の良い光源が得られ、良好な画像表示が可能にな
る。

【００１９】図５は画面サイズ１００インチの液晶プロ
ジェクタにに使用したメタルハライドランプ発光部分の
直径とスクリ−ン上の輝度の関係を示す特性図である。
縦軸の輝度比は、スクリ−ン中央部と周辺部の輝度比で
（周辺部の輝度／中央部の輝度）×１００で示してあ
る。この値が大きくなるほどスクリ−ン上の明るさが均
一になる。同図に示すように、スクリ−ン周辺部の輝度
は発光部分の直径によらずほぼ一定であるが、中心部は
直径が細いと明るく、太くなると暗くなる。発光部分が
細いとスクリ−ンの中央部に丸く輝度の高い部分がで
き、輝度ムラとなり好ましくない。中心部と周辺部の輝
度比は発光部分の直径が太いほど良くなり、画面全体の
明るさが一様になってくる。メタルハライドランプのア
−クを直視した場合、発光部分の直径はア−ク陽光柱の
直径にほぼ等しく４mm程度であり、同じメタルハライド
ランプに本発明を適用すると、実質的な発光部分の直径
は光散乱物質の大きさ（発光管１の直径にほぼ近い径）
に相当する直径まで太くできる。この結果、ア−クを太
くする、すなわち本発明によるメタルハライドランプを
適用することでスクリ−ン中央部の輝度は低下するが輝
度ムラを大幅に低減することができる。

【００２０】図６は本発明によるメタルハライドランプ
の第５の実施例を示す正面図である。本実施例は図４に
示した耐熱性光散乱物質７を表面に設けた発光管１を外
管バルブ１２内に設け、二重管構成にしたものである。
外管バルブ１２の材料は当然透光性材料である。本実施
例によれば破裂に対する安全性はさらに高い。また、輝
度ムラ、色ムラが減少する効果は図４の実施例と全く同
様である。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば発
光管の表面に耐熱性の光散乱物質を設けることで、メタ
ルハライドランプ点灯中に発光管が破裂しても、高温の
ガラス破片や水銀等の封入物が周囲に飛散することがな
いので安全性が高く、その効果は非常に大きい。また、
均一な発光を有する光源が得られるので、光学機器用の
光源として用いても良好な特性が得られ、本発明の効果
は非常に大きい。また、発光管を取り囲むように軸方向
に配置された透光性筒状スリーブと、上記発光管及び筒
状スリーブを内蔵した外管とからなるメタルハライドラ
ンプにおいて、上記筒状スリーブと外管との間に光散乱
物質の層を設けたことにより、上記放電灯の点灯中に発
光管が破裂するようなことがあっても、高温のガラス破
片や水銀等の封入物が周囲に飛散することを防止できる
ので、安全性が高いメタルハライドランプを得ることが
できる。さらに本発明は、発光管から放射される光が光
散乱物質により拡散光になるため、輝度むらや色むらが
減少し、均一性が良い光源が得られるという効果もあ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるメタルハライドランプの第１の実
施例を示す一部断面図である。

【図２】本発明によるメタルハライドランプの第２の実
施例を示す一部断面図である。

【図３】本発明によるメタルハライドランプの第３の実
施例を示す一部断面図である。

【図４】本発明によるメタルハライドランプの第４の実
施例を示す一部断面図である。

【図５】本発明の効果を説明するための特性図である。

【図６】本発明によるメタルハライドランプの第５の実
施例を示す正面図である。

【符号の説明】

１…発光管２…電極６…透光性筒状スリーブ７…光散乱物質１２…外管バルブ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者成清謙爾東京都青梅市藤橋888番地株式会社日立製作所青梅工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一対の電極を有し、始動用希
ガスと金属ハロゲン化物と水銀とが封入された発光管
と、上記発光管を取り囲むように軸方向に配置された透
光性筒状スリーブと、上記発光管および筒状スリーブを
内蔵した外管とからなるメタルハライドランプにおい
て、上記筒状スリーブと外管との間に光散乱物質の層を
設けたことを特徴とするメタルハライドランプ。
【請求項２】少なくとも一対の電極を有し、始動用希
ガスと金属ハロゲン化物と水銀とが封入された発光管を
有するメタルハライドランプにおいて、上記発光管の表
面に光散乱物質を設けたことを特徴とするメタルハライ
ドランプ。
【請求項３】少なくとも一対の電極を有し、始動用希
ガスと金属ハロゲン化物と水銀とが封入された発光管を
有するメタルハライドランプにおいて、上記発光管の表
面に間隙をもうけて光散乱物質を設けたことを特徴とす
るメタルハライドランプ。
【請求項４】請求項１、２又は３項に記載のメタルハ
ライドランプにおいて、上記光散乱物質が石英ガラスフ
ァイバーをメッシュ状、スリーブ状、テープ状又はクロ
ス状にして構成されたことを特徴とするメタルハライド
ランプ。
【請求項５】請求項１、２又は３項に記載のメタルハ
ライドランプにおいて、上記光散乱物質が石英ガラスウ
ールを綿状、クロス状又はテープ状にして構成されたこ
とを特徴とするメタルハライドランプ。
【請求項６】請求項１、２又は３項に記載のメタルハ
ライドランプにおいて、上記光散乱物質が金属製のメッ
シュ表面にセラミックをコートしたメッシュで構成され
たことを特徴とするメタルハライドランプ。
【請求項７】請求項１又は請求項４から請求項６のい
ずれかの項記載のメタルハライドランプにおいて、上記
光散乱物質の層が上記筒状スリーブよりも長く、かつ上
記筒状スリーブの表面と開放端を覆うように設けたこと
を特徴とするメタルハライドランプ。
【請求項８】請求項２、３、４、５又は６記載のメタル
ハライドランプにおいて、上記光散乱物質を設けた発光
管が透光材料からなる外管内に設けられて構成されたこ
とを特徴とするメタルハライドランプ。