JPH0997593A - 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】発光管に温度差が生じないようにし、安定した
発光特性が得られ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】電極間距離が１０mm以下で直流点灯される
メタルハライドランプにおいて、陽極２１ａと陰極２１
ｂの間の中心位置Ｐを、放電空間の内端部間ａの中間よ
り陰極側に偏位させるとともに、発光管２０の陰極側の
外表面に保温被膜２８を形成したことを特徴とする。本
発明によれば、陽極が陰極寄りに偏位して設けられるこ
とになり、陽極の熱が輻射や伝導により陰極側に伝えら
れる。また、陰極側の発光管外面に保温被膜を設けたか
ら、この保温被膜が陰極の温度上昇を助ける。したがっ
て、発光管においては陽極側と陰極側の温度差が少なく
なる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、直流点灯されるメ
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が構成されて
おり、この投光装置から投射された光が液晶表示パネル
に照射し、この液晶表示パネルを透過した光が光学系に
より制御されてスクリーン面に投影されるようになって
いる。この場合、液晶表示パネルは各画素に対応してＲ
ＧＢ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
かに選択され、したがってＲＧＢのカラー光線がスクリ
ーン面に投射されることから、スクリーン面には液晶表
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、加えて赤、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いる。そして、点灯中は１００
Ｗ〜４００Ｗ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】しかしながら、このようなメタルハライド
ランプは、特に希土類金属が石英と反応して失透を生じ
易く、特に管壁負荷が高い状態で点灯すると石英と希土
類金属の反応が促進されて早期に光束が低下するという
問題がある。これを解消するため、最近のショートアー
クメタルハライドランプは直流点灯するようにしてい
る。

【０００８】メタルハライドランプを直流点灯すると、
放電空間内でイオン化された金属ハロゲン化物のうちの
希土類金属を主とする陰イオンが陽極に引かれるととも
に陽イオンおよび水銀が陰極に引かれ、いわゆるカタホ
リシス現象により陰イオンと陽イオンに分離される。こ
のため、希土類金属を主とする陰イオンが陽極に引かれ
て石英壁の付近に存在するのが抑制され、よって希土類
金属と石英との反応が抑止されて早期失透を防止し、光
束維持率が向上するようになる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな直流点灯形のショートアークメタルハライドランプ
は、点灯中に陽極となる電極に熱電子が衝突するため陽
極の温度が高くなり、陽極の温度が過度に上昇すると徐
々に浸蝕されて変形するなどの問題がある。これを防止
するため、通常、陽極を陰極に比べて大形にしてある。
しかし、ショートアークメタルハライドランプは放電空
間が小さいため陽極を大形化するには限度があり、この
ため陽極の温度が陰極に比べて高くる傾向にある。この
陽極の熱はこの陽極が封止された方の封止部に輻射熱お
よび伝導熱として伝わり、発光管全体では陽極側の発光
管壁が陰極側に比べて温度上昇し、よって全体として温
度差が発生する。

【００１０】発光管壁に温度差が発生すると、熱歪みの
発生が心配されるばかりでなく、放電空間の内面に温度
差が生じるので金属ハロゲン化物の蒸発が不安定にな
り、発光特性に影響を及ぼすなどの不具合が心配され
る。

【００１１】特に、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る場合は、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
温度を高くして点灯している。しかし、発光管壁に温度
差が生じると、最冷部が発生し、しかもこの最冷部の温
度が上昇せずに十分な蒸気圧が得られなくなることがあ
り、発光効率がばらつくなどの不具合がある。

【００１２】また、陰極側の温度が低くなると、消灯し
た場合に金属ハロゲン化物が最冷部に凝集することによ
る陰極を覆うようになり、再始動の場合に電子の放出を
妨げて始動電圧を高くしたり、陰極の根元で放電を起こ
すなどの不具合も心配される。

【００１３】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、気密容器に温度差
が生じないようにし、安定した発光特性が得られるメタ
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。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、電極
間距離が１０mm以下で点灯されるメタルハライドランプ
において、上記電極間の中心位置を、これら電極が対向
された方向の放電空間の内端部の間の中心より陰極側に
偏位させるとともに、気密容器の陰極側の外表面に保温
被膜を形成したことを特徴とする。

【００１５】請求項１の発明によれば、電極間の中心位
置が陰極側に偏位されるから、陽極が相対的に陰極寄り
に取り付けられることになり、よって陽極の熱が輻射や
伝導により陰極側に伝えられる。また、陰極側の気密容
器外面に保温被膜を設けたから、この保温被膜が陰極の
温度上昇を助ける。したがって、気密容器においては陽
極側と陰極側の温度差が少なくなる。このため金属ハロ
ゲン化物の蒸発が安定になり、発光特性が良好になる。

【００１６】請求項２の発明は、陰極が放電空間内へ突
出する長さをＨc （mm）、上記電極が対向された方向の
放電空間の内端部間の距離をａ（mm）とした場合、０．
２≦Ｈc ／ａ≦０．４ 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である。

【００１７】請求項２に記載の発明によれば、陰極の突
出長さＨc （mm）と電極が対向された方向の放電空間の
内端部間の距離ａ（mm）との関係を、 ０．２≦Ｈc ／
ａ≦０．４としたから、陽極が陰極側に偏位して設けら
れることになり、よって陽極の熱が輻射や伝導により陰
極側に伝えられ、気密容器の温度差が少なくなる。

【００１８】Ｈc ／ａの値が０．２未満であると陽極が
陰極側に偏り過ぎてむしろ陰極側の発光管温度が高くな
り、よって温度差により金属ハロゲン化物の蒸発が不安
定になり、蒸気圧が十分に上昇せず、発光効率が低下
し、この結果光束が低下する。また、Ｈc ／ａの値が
０．４を越えると、陽極の偏りが少なくなるため陽極側
発光管の温度が高くなる。よってこの場合も発光管に生
じる温度差のため金属ハロゲン化物の蒸発が不安定にな
り、蒸気圧が十分に上昇せず、発光効率が低下し、この
結果光束が低下する。

【００１９】請求項３の発明は、保温被膜は一端が陰極
側封止部の少なくとも一部を覆うとともに他端は陰極の
突出方向に向かう所定範囲を覆い、この保温被膜の他端
は上記陰極の基端部から陰極の突出方向に向かう寸法Ｍ
（mm）が、０．５≦Ｍ／Ｌc≦１．０ 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。

【００２０】請求項３の発明によれば、保温被膜が、陰
極の基端部から陰極の突出方向に沿う高さＭ（mm）を、
０．５≦Ｍ／Ｌc ≦１．０にしたから保温作用が良好に
なされ、また保温被膜で光を遮断する割合が少なくな
る。

【００２１】すなわち、Ｍ／Ｌc が０．５未満である
と、保温被膜を形成する領域が狭くて保温作用が期待で
きず、またＭ／Ｌc が１．０を越えると保温被膜の領域
が大きくなり過ぎ放電空間から発せられる光を大きく遮
断して発光量が低下する。

【００２２】請求項４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３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４の発明によれば、管壁負荷が３０Ｗ／cm²
以上で点灯されるから管壁の温度が高くなり、発光金属
の蒸発を促して発光効率が良くなる。

【００２３】請求項５の発明は、一対の電極を結ぶ線が
略水平となるように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。

【００２４】請求項５の発明によれば、上記ランプが水
平点灯されるから、陽極側と陰極側で温度差を生じ易い
が、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の発明を
採用すれば、水平点灯であっても温度差を小さくするこ
とができる。

【００２５】請求項６の発明は、金属ハロゲン化物が少
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５のい
ずれか一に記載のメタルハライドランプである。

【００２６】請求項６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管壁負荷を高くして点灯す
れば、高効率および高演色が実現できる。

【００２７】請求項７の発明は、請求項１ないし請求項
６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点灯手段と；を
備えたことを特徴とする点灯装置である。

【００２８】請求項７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
８の発明は、請求項１ないし請求項６のいずれか一に記
載のメタルハライドランプと；上記メタルハライドラン
プが収容され、このランプから放射される光が反射され
るリフレクタと；を具備し、上記メタルハライドランプ
はランプ軸がリフレクタの光軸に沿うように配置される
とともに、陽極がリフレクタの頂部側に配置されるとと
もに、陰極がリフレクタの開口部側に配置されたことを
特徴とする投光装置である。

【００２９】請求項８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。しかも、陽極がリフレクタの頂部側に配置さ
れるとともに、陰極がリフレクタの開口部側に配置され
るから、陰極側から発せられる輝度の高い光をリフレク
タの反射面で効果的に反射することができ、投光効率が
良くなる。

【００３０】請求項９の発明は、保温被膜が陰極の先端
と上記レフレクタの有効反射面の最外郭線とを結ぶ線上
に存在しないことを特徴とする請求項８に記載の投光装
置である。

【００３１】請求項９の発明によれば、保温被膜が陰極
の先端と上記レフレクタの有効反射面の最外郭線とを結
ぶ線上に存在しないから、気密容器の放電空間からレフ
レクタの有効反射面に発せられる光を保温被膜が遮断せ
ず、よって投光効率が良くなる。

【００３２】請求項１０の発明は、請求項８または請求
項９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。請求項１０の発明によれば、請
求項８または請求項９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。

【００３３】

【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。

【００３４】上記ショートアークメタルハライドランプ
１は定格ランプ電力２５０Ｗであり、石英ガラスからな
る気密容器、つまり発光管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ている。すなわち、発
光管２０は肉厚が１．２mm、放電空間の長径ａ（電極が
対向された方向の内端部間の距離）がほぼ１４．０mm、
短径ｂがほぼ１２mm程度とされており、放電空間の内表
面はほぼ５．０cm² 、内容積がほぼ０．９ccとなってい
る。この放電空間には一対の電極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であり、これら陽極２１ａと陰
極２１ｂは、これらの電極間距離Ｌが１０mm以下、例え
ば３．０mmとなるように対設されている。

【００３５】陽極２１ａは先端部に大形の電極主体部２
１ａａを備え、この電極主体部２１ａａに連続して電極
軸部２１ａｂを有している。電極主体部２１ａａは線径
２．３mm、長さ６．０mm程度のタングステンからなり、
電極軸部２１ａｂは上記電極主体部２１ａａと一体に形
成され線径が１．１mm程度になっている。なお、この陽
極２１ａの放電空間への突出長さは、６．５mmとされて
いる。

【００３６】陰極２１ｂは直線状のタングステンワイヤ
からなり、線径が例えば０．７mmとされている。この陰
極２１ｂが放電空間内へ突出する長さＨc （mm）は、こ
れら一対の電極２１ａ、２１ｂが対向された方向の放電
空間の内端部間距離、すなわち楕円の長径寸法ａ（mm）
との関係を、 ０．２≦Ｈc ／ａ≦０．４ …（１） とされており、本実施例ではＨc （mm）が４．５mmとさ
れている。

【００３７】以上のことから、これら電極２１ａ、２１
ｂ間の中心位置Ｐは、これら電極２１ａ、２１ｂが対向
された方向の放電空間の内端部間距離、すなわち楕円の
長径ａの中心よりも陰極２１ｂ側に偏位されている。

【００３８】上記電極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。金属箔導体２３、
２３は厚さ３０μｍ、幅３mm程度のモリブデン箔からな
り、一方の金属箔導体２３は図示しない外部リ−ド線を
介して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。

【００３９】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。

【００４０】上記金属ハロゲン化物は、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の中から選ばれた少なく
とも１種のハロゲン化物と、セシウムＣｓのハロゲン化
物とを含んでいる。

【００４１】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、具体的には、ＤｙＩ₃ が０．２５
mg、ＤｙＢｒ₃ が１．０mg，ＮｄＢｒ₃ が０．２mgであ
る。Ｉｎ、Ｔｌ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｃｄの中から選ばれた少
なくとも１種のハロゲン化物もヨウ化物および臭化物で
あり、具体的には、ＩｎＢｒが０．４４mgである。ま
た、セシウムＣｓのハロゲン化物はＣｓＩであり、０．
１mg封入されている。

【００４２】上記金属ハロゲン化物の総封入量は約２．
０mgであり、これに対し水銀Ｈｇは３４mg封入されてお
り、Ａｒは５００Torr封入されている。上記発光管２０
には、陰極２１ｂ側の外表面に保温被膜２８が形成され
ている。保温被膜２８は、例えばアルミナＡｌ₂ Ｏ₃ や
シリカＳｉＯ₂ などからなり、発光管２０の外面に所定
領域に亘り塗布して形成されている。この保温被膜２８
は、一端が陰極側封止部２２の少なくとも一部を覆うと
ともに、他端は陰極２１ｂの突出方向に沿う所定範囲を
覆い、この保温被膜２８の他端の境界は、上記陰極の基
端から陰極２１ｂが突出している方向に向かって寸法Ｍ
（mm）となっており、この境界Ｍは陰極２１ｂが放電空
間内へ突出する長さＨc （mm）に対し、 ０．５≦Ｍ／Ｈc ≦１．０ …（２） とされている。具体的にはＭ＝３．６mmとされている。

【００４３】このようなショートアークメタルハライド
ランプ１は、リフレクタ３に取り付けられて投光装置５
０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
の一対の電極２１ａ，２１ｂを結ぶ線（ランプ軸）Ｏ₁
−Ｏ₁ が、リフレクタ３の中心軸、つまり光学的軸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。光学的軸Ｏ₂ −Ｏ₂ は略水平に
設置されるようになっており、よってランプ１は水平点
灯される。

【００４４】そして、リフレクタ３に取り付けられた上
記ランプ１は、発光管２０の陽極２１ａ側がリフレクタ
３の支持筒部３２側に位置されているとともに、陰極２
１ｂ側がリフレクタ３の前面開口部側に位置するように
取り付けられている。

【００４５】このような組付け状態においては、発光管
２０に形成した保温被膜２８は、図１に示すように、陰
極２１ｂの先端と上記レフレクタ３の有効反射面の最外
郭線とを結ぶ線ｃ上に存在しないようになっており、す
なわち、保温被膜２８は、陰極２１ｂの先端と上記レフ
レクタ３の有効反射面の最外郭線とを結ぶ線ｃから前方
の範囲に形成されている。

【００４６】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の陰極２１ｂに接
続された外部リ−ド線２５が貫通して背面側に導かれて
いる。

【００４７】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１００Ｗ〜４００Ｗ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させるようになってお
り、上記ランプ１は、定格入力２５０Ｗであり、発光管
の内表面積が５．０cm² であるから、管壁負荷は５０Ｗ
／cm² 程度になる。

【００４８】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の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５０と、
液晶表示パネル６２と、レンズなどの光学系６３が設け
られているとともに、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６
５に接続されている。

【００４９】電源手段４０からの電源供給によりランプ
１が点灯すると、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のいずれかに選択され、この光がレン
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。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。

【００５０】このような構成のメタルハライドランプに
おいては、陽極２１ａと陰極２１ｂの中心位置Ｐが、放
電空間の長径側寸法ａの中心より陰極側に偏位されてい
るから陽極２１ａが放電空間内で相対的に陰極２１ｂ側
に寄って取り付けられることになり、よって陽極２１ａ
から発せられる熱は輻射や伝導により陰極側に伝えられ
る。また、発光管２０の陰極側の外表面に保温被膜２８
を形成したから、この保温被膜２８は発光管２０の陰極
側の表面から熱が逃げるのを防止し、よって発光管２０
では陰極側の表面の温度上昇が促される。

【００５１】このため、水平点灯しても発光管２０の温
度分布が均等化されるようになる。ゆえに発光管２０に
熱歪みが発生することがなく、また放電空間の内面に温
度差が生じなくなるので金属ハロゲン化物の蒸発が安定
する。

【００５２】特に、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る場合、管壁負荷を
高くして管壁温度を高くして点灯しているとともに、発
光管の壁に温度差が生じないから、全体として蒸発が促
され十分な蒸気圧が得られるようになり、発光効率が良
好になる。

【００５３】また、消灯した場合に陰極側に金属ハロゲ
ン化物が凝集することもなくなり、金属ハロゲン化物が
陰極２１ｂを覆うこともなくなり、再始動の場合に電子
の放出が良好になり、始動電圧を低くして始動を円滑に
する。

【００５４】そして、陰極２１ｂの放電空間内へ突出す
る長さをＨc （mm）、放電空間の長径ａとの関係で、
（１）式を満足したから、陽極２１ａが陰極側に偏位し
て設けられることになり、よって陽極２１ａの熱を輻射
や伝導により陰極側に伝えられ、気密容器の温度差を小
さくすることができる。

【００５５】さらに、保温被膜２８は一端が陰極側封止
部２２の少なくとも一部を覆うとともに他端は陰極２１
ｂの突出方向に向かう所定範囲を覆い、この保温被膜２
８の他端は上記陰極側放電空間内端部から陰極２１ｂの
突出方向に向かう寸法Ｍ（mm）を、（２）式を満足する
ようにしたから、保温作用が良好になされ、また保温被
膜２８で光を遮断する割合が少なくなる。上記（１）式
および（２）式は、本発明者等の実験により得られた範
囲であり、以下実験例について説明する。

【００５６】

【実施例】

［実験１］前記実施例の定格ランプ電力２５０Ｗのショ
ートアークメタルハライドランプにおいて、陰極２１ｂ
が放電空間内へ突出する長さＨc （mm）と、放電空間の
内端部間距離、すなわち楕円の長径寸法ａ（mm）とを種
々変えて全光束（ｌｍ）を測定した。この場合、保温被
膜２８が形成される範囲としてＭ／Ｈc が０．８となる
ように調整した。

【００５７】その結果を下記表１に示す。表１では全光
束が１７５００ｌｍ以上となったものを丸印、それ以下
を×印とした。また−印は陽極寸法との関係でランプ化
が困難なことを示す。

【００５８】

【表１】

【００５９】上記表１から、全光束が１７５００ｌｍ以
上となるのは、 ０．２≦Ｈc ／ａ≦０．４ …（１） である。すなわち、Ｈc ／ａの値が０．２未満である
と、陽極２１ａが陰極側に偏り過ぎてむしろ陰極側の発
光管温度が高くなり、よって温度差により金属ハロゲン
化物の蒸発が不安定になり、蒸気圧が十分に上昇せず、
発光効率が低下し、この結果光束が低下する。Ｈc ／ａ
の値がさらに小さくなると製造が困難である。また、Ｈ
c ／ａの値が０．４を越えると、陽極２１ａの偏りが少
なくなるため陽極側発光管の温度が高くなる。よってこ
の場合も発光管２０に生じる温度差のため金属ハロゲン
化物の蒸発が不安定になり、蒸気圧が十分に上昇せず、
発光効率が低下し、この結果光束が低下する。

【００６０】このため、前記（１）式を満足するとよ
い。 ［実験２］前記実施例の定格ランプ電力２５０Ｗのショ
ートアークメタルハライドランプにおいて、陰極２１ｂ
が放電空間内へ突出する長さＨc （mm）と、保温被膜２
８が形成される範囲、つまり保温被膜の他端の位置Ｍを
変えて、全光束（ｌｍ）およびスクリーン６６上の照度
むら（ばらつき）を測定した。

【００６１】その結果を下記表２に示す。表２では各欄
の右欄に全光束が１７５００ｌｍ以上となったものを丸
印、それ以下を×印とし、また左欄にスクリーン上の照
度むらがないものを丸印、照度むらが見られるものを×
印として表した。

【００６２】

【表２】

【００６３】上記表２から、全光束が１７５００ｌｍ以
上となり、かつスクリーン上の照度むらのないものは、 ０．５≦Ｍ／Ｈc ≦１．０ …（２） である。すなわち、Ｍ／Ｈc の値が０．５未満である
と、保温被膜２８の保温作用が不足し、発光管に温度差
が生じ、よって金属ハロゲン化物の蒸発が不安定にな
り、蒸気圧が十分に上昇せず、発光効率が低下し、この
結果光束が低下する。

【００６４】また、Ｍ／Ｈc の値が１．０を越えると、
発光管２０から放出される光を保温被膜２８が遮るよう
になり、発光量が少なくなるとともに、リフレクタ３で
反射されてスクリーン６６上の照度むら（ばらつき）が
発生する。このため、前記（２）式を満足すればよい。

【００６５】そして、（１）式と（２）式を同時に満足
すれば、所定の全光束が得られるとともに、プロジェク
タ等に組み込んだ場合にスクリーン上の照度むらを解消
することができ、かつ長期に点灯しても所定レベルの照
度を維持することができ、ランプの破損等の不具合も生
じない。

【００６６】上記構造のショートアークメタルハライド
ランプ１は、電極間距離が１０mm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。

【００６７】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。

【００６８】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。

【００６９】さらに、上記ランプ１は水平点灯されるか
ら、陽極側と陰極側で温度差を生じ易いが、上記の構成
を採用すれば、水平点灯であっても発光管の温度差を小
さくすることができる。

【００７０】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。

【００７１】リフレクタ３に取り付けられた上記ランプ
１は、その組付け状態において、発光管２０に形成した
保温被膜２８が、図１に示すように、陰極２１ｂの先端
と上記レフレクタ３の有効反射面の最外郭線とを結ぶ線
ｃ上に存在しないようになっており、保温被膜２８は、
陰極２１ｂの先端と上記リフレクタ３の有効反射面の最
外郭線とを結ぶ線ｃから前方の範囲に形成されている。
このため、発光管２０からレフレクタ３に向かう光の放
射面積が大きくなり、リフレクタ３にて反射される光量
が増加する。すなわち、保温被膜２８が陰極２１ｂの先
端と上記リフレクタ３の有効反射面の最外郭線とを結ぶ
線ｃを横切るように形成されていると、保温被膜２８の
遮光作用のために発光管２０からリフレクタ３に向かう
光の放射面積が小さくなり、リフレクタ３にて反射され
る光量が減少する結果、スクリーン６６の照度が低下す
る。これに対し、保温被膜２８を、陰極２１ｂの先端と
上記リフレクタ３の有効反射面の最外郭線とを結ぶ線ｃ
よりも前方位置の範囲に形成すれば、保温被膜２８の遮
光作用が少なくなり、スクリーン６６の照度を高くする
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。

【００７２】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明によ
れば、電極間の中心位置が陰極側に偏位されるから、陽
極が相対的に陰極寄りに取り付けられることになり、よ
って陽極の熱が輻射や伝導により陰極側に伝えられる。
また、陰極側の気密容器外面に保温被膜を設けたから、
この保温被膜が陰極の温度上昇を助ける。したがって、
気密容器においては陽極側と陰極側の温度差が少なくな
る。このため金属ハロゲン化物の蒸発が安定になり、発
光特性が良好になる。

【００７３】また、請求項２の発明によれば、０．２≦
Ｈc ／ａ≦０．４としたから、陽極が陰極側に偏位して
設けられることになり、よって陽極の熱が輻射や伝導に
より陰極側に伝えられ、気密容器の温度差が少なくな
る。

【００７４】請求項３の発明によれば、保温被膜の領域
を、０．５≦Ｍ／Ｌc ≦１．０にしたから保温作用が良
好になされ、また保温被膜で光を遮断する割合が少なく
なる。

【００７５】請求項４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管壁の温度が高くなり、
発光金属の蒸発を促して発光効率が良くなる。請求項５
の発明によれば、上記ランプが水平点灯されるから、陽
極側と陰極側で温度差を生じ易いが、請求項１ないし請
求項３のいずれかに記載の発明を採用すれば、水平点灯
であっても温度差を小さくすることができる。

【００７６】請求項６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管壁負荷を高くして点灯す
れば、高効率および高演色が実現できる。

【００７７】請求項７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
８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。しかも、
陽極がリフレクタの頂部側に配置されるとともに、陰極
がリフレクタの開口部側に配置されるから、陰極側から
発せられる輝度の高い光をリフレクタの反射面で効果的
に反射することができ、投光効率が良くなる。

【００７８】請求項９の発明によれば、保温被膜が陰極
の先端と上記レフレクタの有効反射面の最外郭線とを結
ぶ線上に存在しないから、気密容器の放電空間からレフ
レクタの有効反射面に発せられる光を保温被膜が遮断せ
ず、よって投光効率が良くなる。請求項１０の発明によ
れば、請求項８または請求項９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。

【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 ２１ａａ…陽極主体部 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 ２８…保温被膜 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 (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 気密容器と；上記気密容器内に電極間距
   離を１０mm以下にして対設された陽極および陰極からな
   る一対の電極と；上記気密容器に封入された金属ハロゲ
   ン化物を含む放電媒体と；を具備し、 上記電極間の中心位置が、これら電極が対向された方向
   の放電空間の内端部の間の中心より陰極側に偏位される
   とともに、上記気密容器の上記陰極側の外表面に保温被
   膜を形成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】 上記陰極の放電空間内へ突出する長さを
   Ｈc （mm）、上記電極が対向された方向の放電空間の内
   端部の間の距離をａ（mm）とした場合、 ０．２≦Ｈc ／ａ≦０．４ 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】 上記保温被膜は、一端が陰極側封止部の
   少なくとも一部を覆うとともに他端は陰極の突出方向に
   沿って気密容器の所定範囲を覆い、この保温被膜の他端
   は上記陰極の基端部から陰極の突出方向に沿う寸法Ｍ
   （mm）が、 ０．５≦Ｍ／Ｈc ≦１．０ 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】 上記ランプは管壁負荷が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
   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】 上記ランプは一対の電極を結ぶ線が略水
   平となって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】 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５のいずれか一に記載
   のメタルハライドランプ。
7. 【請求項７】 請求項１ないし請求項６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点灯手段と；を備えたことを特徴
   とする点灯装置。
8. 【請求項８】 請求項１ないし請求項６のいずれか一に
   記載のメタルハライドランプと；上記メタルハライドラ
   ンプが収容され、このランプから放射される光が反射さ
   れるリフレクタと；を具備し、 上記メタルハライドランプはランプ軸がリフレクタの光
   軸に沿うように配置されるとともに、陽極がリフレクタ
   の頂部側に配置されるとともに、陰極がリフレクタの開
   口部側に配置されていることを特徴とする投光装置。
9. 【請求項９】 上記メタルハライドランプに形成された
   保温被膜は、陰極の先端と上記レフレクタの有効反射面
   の最外郭線とを結ぶ線上に存在しないことを特徴とする
   請求項８に記載の投光装置。
10. 【請求項１０】 請求項８または請求項９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。