JPH0992203A - メタルハライドランプとその点灯装置および投光装置ならびにプロジェクタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電極の細りを抑制し早期折損を防止して寿命特
性が向上するとともに、最冷部温度を高く維持して効率
が向上するメタルハライドランプとその点灯装置および
投光装置ならびにプロジェクタ装置を提供する。 【解決手段】陽極２１ａと陰極２１ｂを封装した発光管
２０内に、発光媒体として金属臭化物を含む金属ハロゲ
ン化物を封入し、この金属ハロゲン化物の総量に対する
金属臭化物の占める割合をＲ（重量比）、ランプ電流を
Ｉ（アンペア）、陽極側の電極軸の径をｄ（mm）とした
場合、 Ｒ・Ｉ／４．２≦ｄ≦Ｒ・Ｉ／２．４ であることを特徴とするメタルハライドランプ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、メタルハライドラ
ンプとそのランプの点灯装置およびこのランプを光源と
した投光装置ならびにプロジェクタ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ショートア−ク形メタルハライドランプ
は、例えばカラー液晶プロジェクタ装置における投光装
置用の光源として使用されている。カラー液晶プロジェ
クタ装置は、光源であるランプとこのランプから放射さ
れた光を反射するリフレクタとで投光装置を構成してお
り、この投光装置から投射された光を液晶表示パネルに
照射し、この液晶表示パネルを透過した光を光学系によ
り制御してスクリーンに投影するようになっている。こ
の場合、液晶表示パネルは各画素に対応してＲＧＢのカ
ラーフィルタを備えており、液晶表示パネルを透過する
光はこのカラーフィルタによりＲＧＢのいずれかに着色
され、したがってＲＧＢのカラー光線がスクリーンに投
射されることから、スクリーン上には液晶表示パネルで
制御された画像のカラー映像が写し出されることにな
る。

【０００３】このようなカラー液晶プロジェクタ装置の
光源としては、光学系における制御の容易さから点光源
に近いことが望まれ、しかも低電力の割りには大光量が
得られて豊富な光を放出し、かつ赤、青、緑の成分を効
率よく放射し、さらには熱の発生が少ない等の条件を満
足し得るランプが必要である。このような条件を満たす
ランプとして、ショートアークメタルハライドランプが
好適する。

【０００４】ショートアークメタルハライドランプは、
石英ガラスからなる発光管の両端に電極を設けるととも
に、この発光管の内部に、発光金属として金属ハロゲン
化物と、緩衝金属としての水銀およびアルゴン等の希ガ
スを封入してある。このようなランプは、電極間距離Ｌ
が１０mm以下、好ましくは３〜７mmとされており、これ
ら電極間に発生するアーク放電が短いことからショート
アークタイプと称されており、点灯中は１５０Ｗ〜３５
０Ｗの電力により管壁負荷（入力電力Ｗを発光管の内表
面積で除した値）が３０〜１００Ｗ／cm² 程度の大きな
負荷条件で使用される。

【０００５】したがって、このようなメタルハライドラ
ンプであればアークが短いことから点光源に近くなり、
しかも低電力の割りには大光量を得ることができる。ま
た、この種のショートアークメタルハライドランプに封
入される金属ハロゲン化物としては、ジスプロシウムＤ
ｙ、ネオジウムＮｄ、ホルミウムＨｏ、ツリウムＴｍの
中から選ばれた少なくとも１種の希土類金属のハロゲン
化物と、インジウムＩｎ、タリウムＴｌ、ガリウムＧ
ａ、亜鉛Ｚｎ、カドミウムＣｄから選ばれた少なくとも
１種のハロゲン化物とが選択して使用されている。

【０００６】ジスプロシウムＤｙ、ネオジウムＮｄ、ホ
ルミウムＨｏ、ツリウムＴｍの中から選ばれた少なくと
も１種の希土類金属のハロゲン化物は、可視光全般に亘
る連続スペクトルの光出力を発するので、演色性の向上
に有効であり、またインジウムＩｎ、タリウムＴｌ、ガ
リウムＧａ、亜鉛Ｚｎ、カドミウムＣｄから選ばれた少
なくとも１種のハロゲン化物は、光の３原色であるＲＧ
Ｂのそれぞれ波長域にピーク波長を有し、これらＲＧＢ
の光を効率よく放射するのに適している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなメタルハライドランプにおいては、しばしば電極軸
の細りによる早期電極折れが発生する。特に、直流点灯
するメタルハライドランプの場合、陽極の電極軸で折損
の発生割合が高いことが認められる。

【０００８】この原因について種々検討したところ、以
下の理由が考えられる。すなわち、一般に金属ハロゲン
化物を封入したランプは、ハロゲンサイクルにより管壁
付近で分離されたハロゲンが電極軸に付着し、電極軸材
料のタングステンと結び付いてハロゲン化タングステン
を作り、これが高温の電極先端部に運ばれるため電極軸
の細りが生じる傾向にあることは知られている。

【０００９】特に直流点灯する場合は、金属ハロゲン化
物と水銀が陽極と陰極とに分離され、金属ハロゲン化物
が陽極に引かれるようになり、遊離したハロゲンが陽極
側の電極軸と結び付き易くなり、したがって陰極側に比
べて陽極側で電極軸の細りが発生し易くという傾向があ
る。

【００１０】そして、上記のようなメタルハライドラン
プは、発光物質としてジスプロシウムを含む希土類金属
のハロゲン化物を用いているから、この種の希土類金属
ハロゲン化物は蒸気圧を十分に高くする必要があり、よ
って最冷部温度を高くするように配慮されている。その
手段の１つとして、管壁負荷を高くして管壁温度を高く
するとともに、電極軸を流れるランプ電流を大きくし、
結果として電流密度を大きくして点灯している。よっ
て、電極軸の温度が相対的に高くなる傾向にあり、それ
ゆえ封止部近傍に発生する最冷部に熱を伝え、最冷部温
度を高くすることができる。

【００１１】しかし、電極軸の温度が高くなると、遊離
ハロゲンが結び付き易くなり、電極軸の細りを促し、電
極の折損を招き易い。一方、この種の金属ハロゲン化物
は、ハロゲンとしてヨウ素と臭素を混合して用いてい
る。臭素はヨウ素に比べて発光効率を高めたり、色温度
を上げるのに有効である。しかしながら、金属ハロゲン
化物全体に対する臭素の割合が増すと、電極軸の浸蝕が
進み、早期折損を招来するという傾向がある。

【００１２】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、電極の細りを抑制
し早期折損を防止して寿命特性が向上するとともに、最
冷部温度を高く維持して発光効率が向上するメタルハラ
イドランプとその点灯装置および投光装置ならびにプロ
ジェクタ装置を提供しようとするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】

［構成］請求項１の発明は、気密容器と；この気密容器
内に設けられ、陽極と陰極とで構成された一対の電極
と；上記気密容器に封入され、金属臭化物を含む金属ハ
ロゲン化物と；上記気密容器に封入された水銀および希
ガスと；を具備し、金属ハロゲン化物の総量に対する金
属臭化物の占める割合をＲ（重量比）、ランプ電流をＩ
（アンペア）、陽極側の電極軸の径をｄ（mm）とした場
合、Ｒ・Ｉ／４．２≦ｄ≦Ｒ・Ｉ／２．４であることを
特徴とするメタルハライドランプである。

【００１４】請求項２の発明は、陽極側の電極軸の径ｄ
は、０．９mm以上１．５mm以下であることを特徴とする
請求項１に記載のメタルハライドランプである。請求項
３の発明は、ランプ電流Ｉは、２アンペア以上６アンペ
ア以下であることを特徴とする請求項１または請求項２
に記載のメタルハライドランプである。

【００１５】請求項４の発明は、金属ハロゲン化物は、
少なくともジスプロシウムを含む希土類金属のハロゲン
化物であることを特徴とする請求項１ないし請求項３の
いずれか一に記載のメタルハライドランプである。

【００１６】請求項５の発明は、管壁負荷が３０Ｗ／cm
² 以上で点灯されることを特徴とする請求項１ないし請
求項４のいずれか一に記載のメタルハライドランプであ
る。請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５のいず
れか一に記載のメタルハライドランプと；このメタルハ
ライドランプを直流点灯させる電源手段と；を備えたこ
とを特徴とする点灯装置である。

【００１７】請求項７の発明は、請求項１ないし請求項
５のいずれか一に記載のメタルハライドランプと；この
ランプから放射される光を反射するリフレクタと；を具
備したことを特徴とする投光装置である。

【００１８】請求項８の発明は、請求項７に記載の投光
装置と；この投光装置から照射される光で投影される表
示装置と；を含むことを特徴とするプロジェクタ装置で
ある。

【００１９】［作用］請求項１の発明によれば、金属ハ
ロゲン化物の総量に対する金属臭化物の占める割合Ｒ
と、ランプ電流Ｉと、陽極側の電極軸の径ｄとの関係
を、Ｒ・Ｉ／４．２≦ｄ≦Ｒ・Ｉ／２．４としたから、
電極の細りを抑制して早期折損を防止し、よって寿命特
性が向上するとともに、最冷部温度を高く維持して発光
効率が向上する。

【００２０】すなわち、金属ハロゲン化物の総量に対す
る金属臭化物の占める割合Ｒは、電極軸の細りに影響を
及ぼし、ランプ電流Ｉは電極軸の温度および最冷部の温
度に影響を及ぼし、電極軸の径ｄは、上記ランプ電流と
電流密度、つまり電極軸の温度に影響を及ぼすととも
に、電極軸の細りが生じた場合の折損に達するまでの寿
命特性に影響を及ぼす要因である。

【００２１】そして、上記数値限定は本発明者らの実験
により得たものであり、陽極側の電極軸の径ｄがＲ・Ｉ
／４．２より小さいと、電極軸の早期折損が生じ易くな
り、また同電極軸の径ｄがＲ・Ｉ／２．４を越えると、
最冷部の温度が高くならず、発光効率が低下する。

【００２２】請求項２の発明によれば、陽極側の電極軸
の径ｄを、０．９mm以上１．５mm以下にしたから、電極
軸が比較的大きいので大電流を流しても電極軸の温度上
昇が抑止され、またハロゲンによる浸蝕で細りが生じて
も折損するまでの寿命を長くすることができる。

【００２３】電極軸の径ｄが０．９mm未満であると、電
極軸の温度上昇が著しくなり、ハロゲンによる浸蝕が促
進され、細りが生じた場合早期に折損する。また、電極
軸の径ｄが１．５mmを越えると、電極軸の温度上昇が低
くなり、封止部側に熱を伝え難くなって最冷部の温度上
昇が不十分になり、発光効率が低下する。

【００２４】請求項３の発明によれば、ランプ電流Ｉを
２アンペア以上６アンペア以下にしたから、最冷部の温
度上昇を促し、発光効率が向上する。ランプ電流Ｉが２
アンペア未満であると、電極軸の温度上昇が低くなり、
封止部側に熱を伝え難くなって最冷部の温度上昇が不十
分になり、発光効率が低下する。また、ランプ電流Ｉが
６アンペアを越えると、電極軸の温度上昇が著しくな
り、ハロゲンによる浸蝕が促進され、細りが生じ易くな
る。

【００２５】請求項４の発明によれば、金属ハロゲン化
物として、少なくともジスプロシウムを含む希土類金属
のハロゲン化物を用いたから高効率および高演色が実現
できる。しかし、少なくともジスプロシウムを含む希土
類金属のハロゲン化物を用いると、最冷部温度を高くし
なければならず、このため電極軸の温度を相対的に高く
しなければならなくなって、電極軸の細りが生じ易くな
るが、請求項１ないし請求項３の発明を採用すれば、電
極軸の細りを抑止することができる。

【００２６】請求項５の発明によれば、管壁負荷が３０
Ｗ／cm² 以上で点灯されるから、光量が多くなり、高輝
度になるが、この場合電極軸の温度上昇が著しくなり、
細りを生じ易くなる。しかし、請求項１ないし請求項４
の発明を採用すれば、電極軸の細りを抑止することがで
きる。

【００２７】請求項６の発明によれば、上記ランプの特
性を生かした点灯装置を提供することができる。請求項
７の発明によれば、光源としてのメタルハライドランプ
が高輝度で点光源に近いからリフレクタによる反射制御
が容易になり、集光率を高めることができる。請求項８
の発明によれば、請求項７の投光装置を用いるのでスク
リーン面の輝度を高めることができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】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１は、ショートアーク
メタルハライドランプ１とリフレクタ３とを組み合わせ
た投光装置５０の構造を示す。上記ショートアークメタ
ルハライドランプ１は石英ガラスからなる気密容器、す
なわち発光管２０を備えている。この発光管２０は楕円
形の放電空間を有し、この放電空間には、図２にも示す
通り、一対の電極２１ａ、２１ｂが設けられている。こ
れら電極２１ａ、２１ｂはそれぞれ陽極２１ａおよび陰
極２１ｂである。陽極２１ａは、先端部に大径の電極ヘ
ッド部２１ａａを有するとともに、この電極ヘッド部２
１ａａに連続して電極軸部２１ａｂを一体に有するタン
グステンからなる。これら陽極２１ａおよび陰極２１ｂ
の先端間の距離、すなわち電極間距離Ｌは１０mm以下に
設定されている。

【００２９】これら電極２１ａ，２１ｂは発光管２０の
両端部に形成された封止部２２、２２に封着された金属
箔導体２３、２３に接続されている。一方の金属箔導体
２３は図示しない外部リ−ド線を介して一方の封止部の
端部に被着された口金２４に電気的に接続されており、
他方の金属箔導体２３は外部リ−ド線２５に接続されて
いる。

【００３０】上記発光管２０には、発光金属として金属
ハロゲン化物が封入されているとともに、緩衝金属とし
ての水銀が封入されており、かつアルゴン等の希ガスが
封入されている。

【００３１】金属ハロゲン化物としては、ジスプロシウ
ムＤｙ、ネオジウムＮｄ、ホルミウムＨｏ、ツリウムＴ
ｍの中から選ばれた少なくとも１種の希土類金属のハロ
ゲン化物が用いられており、その他セシウムＣｓのハロ
ゲン化物や、インジウムＩｎ、タリウムＴｌ、ガリウム
Ｇａ、亜鉛Ｚｎ、カドミウムＣｄなどのハロゲン化物な
どが封入されている。

【００３２】Ｄｙ，Ｎｄ，Ｈｏ，Ｔｍの中から選ばれた
少なくとも１種の希土類金属のハロゲン化物はヨウ化物
および臭化物であり、上記２５０Ｗタイプのランプの場
合、具体的にはＤｙＩ₃ 、ＤｙＢｒ₃ およびＮｄＢｒ₃
が封入されている。その他のハロゲン化物としてＣｓＩ
およびＩｎＢｒが封入されている。

【００３３】上記のメタルハライドランプは、金属ハロ
ゲン化物の総量に対する金属臭化物の占める割合をＲ
（重量比）、ランプ電流をＩ（アンペア）、陽極２１ａ
側の電極軸２１ａｂの径をｄ（mm）とした場合、 Ｒ・Ｉ／４．２≦ｄ≦Ｒ・Ｉ／２．４ ……（１） の関係を満足するように構成されている。

【００３４】また、陽極２１ａの電極軸２１ａｂの径ｄ
は、 ０．９mm≦ｄ≦１．５mm であり、ランプ電流Ｉは、 ２アンペア≦Ｉ≦６アンペア に設定されている。

【００３５】このようなランプ１は、リフレクタ３に取
り付けられて投光装置５０を構成している。リフレクタ
３はガラスまたは金属からなり、回転曲面の内面に反射
特性に優れたＴｉＯ₂ −ＳｉＯ₂ などの蒸着膜からなる
反射面３１を有している。このリフレクタ３の前面投光
部、つまり開口部は径が９０〜１３０mm程度に形成され
ており、背部の頂部には支持筒部３２が設けられてい
る。この支持筒部３２には上記ランプ１の口金２４部分
が、絶縁セメント等の接着剤３３により固着されてい
る。これにより、ランプ１のランプ軸Ｏ₁ −Ｏ₁ が、リ
フレクタ３の中心軸、つまり光軸Ｏ₂ −Ｏ₂ と略一致す
るようにしてこのランプ１がリフレクタ３に取着されて
いる。なお、リフレクタ３には導入孔３４が形成され、
この導入孔３４に前記ランプ１の外部リ−ド線２５が貫
通して背面側に導かれている。

【００３６】このようなランプ１は、口金２４と外部リ
ード線２５が交流・直流変換器などからなる電源手段４
０に接続されて点灯装置を構成している。この電源手段
４０は、ランプに１５０Ｗ〜３５０Ｗの直流電力を投入
することにより、ランプを管壁負荷が３０〜１００Ｗ／
cm² 程度の大きな負荷条件で点灯するようになってい
る。

【００３７】上記投光装置５０は、例えば図３に示すよ
うなカラープロジェクタ装置に用いられる。図３におい
て６１はカラープロジェクタ装置の本体となるハウジン
グであり、このハウジング６１内には、上記投光装置５
０と、液晶表示パネル６２と、レンズなどの光学系６３
が設けられており、かつ上記交流・直流変換器などから
なる電源手段４０および液晶駆動装置６４が設けられて
いる。電源手段４０および液晶駆動装置６４は商用電源
６５に接続されている。

【００３８】電源手段４０からの電源供給によりランプ
１を点灯すると、ランプ１から出た光はリフレクタ３に
より反射されて液晶表示パネル６２を照射する。液晶表
示パネル６２には各画素に対応して図示しないＲＧＢの
カラーフィルタを備えており、このカラーフィルタが上
記液晶駆動装置６４により制御されるようになってい
る。液晶表示パネル６２を透過した光はこのカラーフィ
ルタによりＲＧＢのいずれかに着色され、この着色光が
レンズなどの光学系６３で集光されてスクリーン６６に
投影されるようになっている。したがって、スクリーン
６６上には液晶表示パネル６２で制御された画像のカラ
ー映像が写し出されるようになる。

【００３９】このような短ア−クメタルハライドランプ
１は、金属ハロゲン化物として、Ｄｙ，Ｎｄ，Ｈｏ，Ｔ
ｍの希土類金属の中から選ばれた少なくとも１種のヨウ
化物および臭化物、つまりＤｙＢｒ₃ やＮｄＢｒを封入
してあるから、これらＤｙＢｒ₃ やＮｄＢｒが可視光全
般に亘り連続した発光スペクトルの光を発し、演色性が
よい。

【００４０】そして、このメタルハライドランプ１は、
セシウムＣｓのハロゲン化物、具体的にはＣｓＩを封入
してあるから、アークが細く絞られるようになる。すな
わち、ハロゲン化セシウムは本来的にアークを太くして
安定化する性質を持っているから、これを封入するとア
ークの安定化に有効である。

【００４１】さらに、インジウムＩｎのハロゲン化物、
例えばＩｎＢｒを封入してあるから、このハロゲン化イ
ンジウムは光の３原色であるＲＧＢの波長域にピーク波
長を有し、よってこれらＲＧＢの光を効率よく放射す
る。このため演色性、発光効率を高めるのに有効であ
る。なお、Ｉｎの外に、Ｔｌ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｃｄなどの
ハロゲン化物を封入すれば、これらもＲＧＢの波長域に
ピーク波長を有し、よってＲＧＢの光を効率よく放射す
るから演色性、発光効率が向上する。

【００４２】上記実施例のメタルハライドランプは、金
属ハロゲン化物の総量に対する金属臭化物の占める割合
をＲ（重量比）、ランプ電流をＩ（アンペア）、陽極２
１ａ側の電極軸２１ａｂの径をｄ（mm）とした場合、 Ｒ・Ｉ／４．２≦ｄ≦Ｒ・Ｉ／２．４ ……（１） としたから、陽極２１ａの電極軸２１ａｂの細りを抑制
して早期折損を防止する。また、発光管２０の電極背部
の封止部近傍に発生する最冷部温度を高く維持して効率
および寿命特性を向上させることができる。

【００４３】また、陽極側の電極軸の径ｄを、０．９mm
以上１．５mm以下にしたから、電極軸が比較的大きくな
っており、大電流を流しても電極軸の温度上昇が抑止さ
れ、またハロゲンによる浸蝕で細りが生じても折損する
までの寿命を長くすることができる。

【００４４】さらに、ランプ電流Ｉを２アンペア以上６
アンペア以下にしたから、最冷部の温度上昇を促し、発
光効率が向上する。上記数値限定は本発明者らの実験に
より得たものであり、以下実験について説明する。

【００４５】

【実施例】定格入力２５０Ｗのメタルハライドランプの
場合、発光管２０は、肉厚が１．２mm、長軸側内径がほ
ぼ１３．５mm、短軸内径がほぼ１１．６mm程度の楕円形
の放電空間を有し、内容積が１．５cc以下、具体的には
ほぼ０．８５ccとなっている。

【００４６】陽極２１ａの先端部に形成された大径の電
極ヘッド部２１ａａは、外径が２．３mm、長さが６．０
mmに形成されており、また電極軸部２１ａｂの外径ｄは
１．１mmとなっている。陰極２１ｂは外径が０．７mmの
タングステン線からなる。

【００４７】これら陽極２１ａと陰極２１ｂは、これら
の先端間の距離、すなわち電極間距離Ｌが１０mm以下、
例えば３．０mmに設定されている。封止部２２、２２に
封着された金属箔導体２３、２３は厚さ３０μｍ、幅３
mm程度のモリブデン箔からなる。

【００４８】そして、発光管２０内には金属ハロゲン化
物としては、ＤｙＩ₃ を０．２５mg、ＣｓＩを０．１m
g、ＩｎＢｒを０．４４mg、ＤｙＢｒ₃ を１．０mgおよ
びＮｄＢｒ₃ が０．２mgが封入されている。

【００４９】この場合、金属臭化物／金属ハロゲン化物
の総量（＝金属臭化物＋金属ヨウ化物）の比は０．８２
とされている。そして、水銀Ｈｇが４０mg封入されてお
り、Ａｒガスが５３ｋＰａ封入されている。

【００５０】このようなランプ１は定格電力２５０Ｗ
で、ランプ電圧が６４Ｖ、ランプ電流Ｉが３．９アンペ
アとなっており、発光管の内表面積が約４．５cm² であ
り、管壁負荷は５６Ｗ／cm² 程度になる。

【００５１】下記表１は、ランプ電流Ｉを３．９アンペ
ア、金属臭化物／金属ハロゲン化物の総量の比を０．８
２とし、電極軸部２１ａｂの外径ｄを変えた場合の電極
折れおよび発光効率の評価を示す。電極折れおよび発光
効率は、点灯時間５０００時間後における電極折れの発
生の有無および７０lm／Ｗ以上の特性を維持できるか否
かで評価した。

【００５２】

【表１】

【００５３】表１より、ランプ電流Ｉを３．９アンペ
ア、金属臭化物／金属ハロゲン化物の総量の比を０．８
２とした場合、陽極側の電極軸部２１ａｂの外径ｄは、
０．９mmないし１．５mmの範囲であることが望まれる。

【００５４】電極軸部２１ａｂの外径ｄが、０．９mm未
満であると、電極軸が細いために温度が上昇し易く、遊
離ハロゲンが付着し易くなって早期に電極の細りが発生
し、折損し易くなる。また、電極軸部２１ａｂの外径ｄ
が、１．５mmを越えると、電極軸の温度上昇が少なく、
電極背部の封止部近傍に発生する最冷部へ熱を伝え難く
なり、最冷部の温度上昇が促され難くなる。このため、
発光金属の蒸気圧が上昇せず、発光効率および演色性が
低下する。特に、発光金属としてジスプロシウムＤｙ、
ネオジウムＮｄ、ホルミウムＨｏ、ツリウムＴｍの中か
ら選ばれた少なくとも１種の希土類金属のハロゲン化物
を用いる場合は、相対的に蒸気圧を高めにしないと、こ
れら希土類金属の高効率、高演色性が生かされなくなる
から、最冷部の温度を高くする必要があるが、電極軸部
２１ａｂの外径ｄが、１．５mmを越えると、上記したよ
うに熱伝導がよくなくなり、効率および演色性が低下す
る。

【００５５】また、下記表２は、陽極側電極軸２１ａｂ
の外径ｄを１．１mm、金属臭化物／金属ハロゲン化物の
総量の比を０．８２とし、ランプ電流Ｉを変えた場合の
点灯時間５０００時間後における電極折れおよび発光効
率の評価を示す。

【００５６】

【表２】

【００５７】表２より、陽極側電極軸２１ａｂの外径ｄ
を１．１mm、金属臭化物／金属ハロゲン化物の総量の比
を０．８２とした場合、ランプ電流Ｉは２．０アンペア
以上、６．０アンペア以下の範囲がよい。ランプ電流Ｉ
が２．０アンペア未満であると、電極軸２１ａｂの温度
上昇が少なく、電極背部の封止部近傍に発生する最冷部
へ熱を伝え難くなり、最冷部の温度上昇が促され難くな
る。このため、発光金属の蒸気圧が上昇せず、発光効率
および演色性が低下する。また、ランプ電流Ｉが６．０
アンペアを越えると、電極軸の温度が過度に上昇し、遊
離ハロゲンが付着し易くなって早期に電極の細りが発生
する。

【００５８】さらに、下記表３は、陽極側電極軸２１ａ
ｂの外径ｄを１．１mm、ランプ電流Ｉを３．９アンペア
にした場合の金属臭化物／金属ハロゲン化物の総量の比
を変えた場合の点灯時間５０００時間後における電極折
れおよび発光効率の評価を示す。

【００５９】

【表３】

【００６０】表３より、陽極側電極軸２１ａｂの外径ｄ
を１．１mm、ランプ電流Ｉを３．９アンペアにした場
合、金属臭化物／金属ハロゲン化物の総量の比Ｒは０．
７０以上、０．９０以下であることが望まれる。金属臭
化物／金属ハロゲン化物の総量の比Ｒが０．７０未満で
あると、臭素が相対的に少ないことから発光効率が低下
する。また、金属臭化物／金属ハロゲン化物の総量の比
Ｒが０．９０を越えると、臭素が多すぎることになり、
電極軸の浸蝕を早め、早期に電極細りを招く。

【００６１】図４は、上記表１ないし表３に示す実験に
もとづき、電極軸の外径ｄを変えた場合の、金属臭化物
／金属ハロゲン化物の総量の比Ｒとランプ電流Ｉの積
（Ｒ・Ｉ）に対する電極折れの発生時間を示すグラフで
ある。図４から、点灯５０００時間でも電極折れが発生
しない領域を求めると、ｄ≦Ｒ・Ｉ／２．４であればよ
い。

【００６２】図５は、上記表１ないし表３に示す実験に
もとづき、電極軸の外径ｄを変えた場合の、金属臭化物
／金属ハロゲン化物の総量の比Ｒとランプ電流Ｉの積
（Ｒ・Ｉ）に対する発光効率lm／Ｗを示すグラフであ
る。図５から、発光効率が点灯５０００時間でも７０lm
／Ｗ以上を維持するためには、ｄ≧Ｒ・Ｉ／４．２であ
ればよい。

【００６３】以上の結果から、陽極側電極軸の外径ｄ
と、金属臭化物／金属ハロゲン化物の総量の比Ｒおよび
ランプ電流Ｉの関係をグラフにしたのが図６である。図
６は、横軸に陽極側電極軸の外径ｄ、縦軸に金属臭化物
／金属ハロゲン化物の総量の比Ｒとランプ電流Ｉとの積
Ｒ・Ｉをとって、電極細りおよび発光効率の有効な範囲
を示したものである。

【００６４】この図から、Ｒ・Ｉ＝４．２ｄの直線とＲ
・Ｉ＝２．４ｄの直線で囲まれた斜線の範囲、すなわち
Ｒ・Ｉ／４．２≦ｄ≦Ｒ・Ｉ／２．４を満足すれば、点
灯５０００時間でも電極軸の折れが抑制されるとともに
発光効率が良好に維持されることになる。

【００６５】なお、上記ランプ１は、電極間距離が１０
mm以下、好ましくは３mm〜７mmの範囲に設定されるか
ら、アーク長が短くなり、このことも点光源に近づける
ことができる大きな要因である。

【００６６】さらに、上記ランプ１は、発光管の内容積
が１．５cc以下であるから、発光面積が小さくなり、点
光源に近づけることができる。また、上記ランプ１は、
管壁負荷が３０Ｗ／cm² 以上の高負荷で点灯されるか
ら、発光量が多くなり、投光装置５０として照射量が増
すとともに、カラープロジェクタ装置としてスクリーン
６６の輝度が向上する。

【００６７】そしてまた、ランプ１は直流点灯されるの
で、カタホリシス現象により点灯中に金属ハロゲン化物
と水銀とが、陽極と陰極とに分離されるようになり、よ
ってハロゲン化物がバルブ壁に付着し難くなる。このた
め失透を防止することができ、寿命特性が向上する。

【００６８】そして、上記実施例の投光装置５０は、光
源としてのメタルハライドランプ１が点光源に近く、し
かも高輝度で点灯されるから、リフレクタ３による反射
制御が容易になり、集光率を高めることができる。さら
に、本実施例のカラープロジェクタ装置によれば、スク
リーン６６面の輝度を高めることができる。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したとおり請求項１の発明によ
れば、金属ハロゲン化物の総量に対する金属臭化物の占
める割合Ｒと、ランプ電流Ｉと、陽極側の電極軸の径ｄ
との関係を、Ｒ・Ｉ／４．２≦ｄ≦Ｒ・Ｉ／２．４とし
たから、電極の細りを抑制して早期折損を防止すること
から寿命特性が向上し、また最冷部温度を高く維持して
高い発光効率が得られる。

【００７０】請求項２の発明によれば、陽極側の電極軸
の径ｄを、０．９mm以上１．５mm以下にしたから、電極
軸が比較的大きいので大電流を流しても電極軸の温度上
昇が抑止され、またハロゲンによる浸蝕で細りが生じて
も折損するまでの寿命を長くすることができる。

【００７１】請求項３の発明によれば、ランプ電流Ｉを
２アンペア以上６アンペア以下にしたから、最冷部の温
度上昇を促し、発光効率が向上する。請求項４の発明に
よれば、金属ハロゲン化物として、少なくともジスプロ
シウムを含む希土類金属のハロゲン化物を用いたから高
効率および高演色が実現できる。

【００７２】請求項５の発明によれば、管壁負荷が３０
Ｗ／cm² 以上で点灯されるから、光量が多くなり、高輝
度になる。請求項６の発明によれば、上記ランプの特性
を生かした点灯装置を提供することができる。

【００７３】請求項７の発明によれば、光源としてのメ
タルハライドランプが高輝度で点光源に近いからリフレ
クタによる反射制御が容易になり、集光率を高めること
ができる。請求項８の発明によれば、請求項７の投光装
置を用いるのでスクリーン面の輝度を高めることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】メタルハライドランプとリフレクタとからなる
投光装置および点灯装置の構成を示す断面図。

【図２】同実施例のメタルハライドランプの発光管を拡
大して示す図。

【図３】カラー液晶プロジェクタの原理を示す説明図。

【図４】金属臭化物／金属ハロゲン化物の総量の比Ｒと
ランプ電流Ｉとの積Ｒ・Ｉと、陽極側電極軸の外径ｄと
電極軸の折れの関係を示す特性図。

【図５】金属臭化物／金属ハロゲン化物の総量の比Ｒと
ランプ電流Ｉとの積Ｒ・Ｉと、陽極側電極軸の外径ｄと
発光効率の関係を示す特性図。

【図６】金属臭化物／金属ハロゲン化物の総量の比Ｒと
ランプ電流Ｉとの積Ｒ・Ｉと、陽極側電極軸の外径ｄと
の関係を示す特性図。

【符号の説明】

１…メタルハライドランプ ３…リフレクタ ２０…発光管 ２１ａ…陽極 ２１ｂ…陰極 ２１ａｂ…陽極側の電極軸 ２２…封止部 ２３…金属箔導体 ２４…口金 ２５…外部リ−ド線 ３１…反射面 ４０…直流電源手段 ５０…投光装置 ６２…液晶表示パネル ６３…光学系 ６４…液晶駆動装置 ６６…スクリーン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古谷 守 東京都品川区東品川四丁目３番１号 東芝 ライテック株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 気密容器と；この気密容器内に設けら
   れ、陽極と陰極とで構成された一対の電極と；上記気密
   容器に封入され、金属臭化物を含む金属ハロゲン化物
   と；上記気密容器に封入された水銀および希ガスと；を
   具備し、 金属ハロゲン化物の総量に対する金属臭化物の占める割
   合をＲ（重量比）、ランプ電流をＩ（アンペア）、陽極
   側の電極軸の径をｄ（mm）とした場合、 Ｒ・Ｉ／４．２≦ｄ≦Ｒ・Ｉ／２．４ であることを特徴とするメタルハライドランプ。
2. 【請求項２】 陽極側の電極軸の径ｄは、０．９mm以上
   １．５mm以下である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】 ランプ電流Ｉは、２アンペア以上６アン
   ペア以下であることを特徴とする請求項１または請求項
   ２に記載のメタルハライドランプ。
4. 【請求項４】 金属ハロゲン化物は、少なくともジスプ
   ロシウムを含む希土類金属のハロゲン化物であることを
   特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一に記載
   のメタルハライドランプ。
5. 【請求項５】 管壁負荷が３０Ｗ／cm² 以上で点灯され
   ることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか
   一に記載のメタルハライドランプ。
6. 【請求項６】 請求項１ないし請求項５のいずれか一に
   記載のメタルハライドランプと；このメタルハライドラ
   ンプを直流点灯させる電源手段と；を備えたことを特徴
   とする点灯装置。
7. 【請求項７】 請求項１ないし請求項５のいずれか一に
   記載のメタルハライドランプと；このランプから放射さ
   れる光を反射するリフレクタと；を具備したことを特徴
   とする投光装置。
8. 【請求項８】 請求項７に記載の投光装置と；この投光
   装置から照射される光で投影される表示装置と；を含む
   ことを特徴とするプロジェクタ装置。