JPH10149798A

JPH10149798A - セラミックス放電ランプ、ランプ装置、点灯装置および液晶プロジェクタ

Info

Publication number: JPH10149798A
Application number: JP30788096A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Honda; 久司本田; Akira Ito; 彰伊藤; Atsushi Saida; 淳斉田
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1996-11-19
Filing date: 1996-11-19
Publication date: 1998-06-02

Abstract

(57)【要約】【課題】気密容器の耐久性に過酷な条件を強いるショ
ートアーク型のセラミックス放電ランプにおいて、気密
容器の耐久性を向上させる。【解決手段】気密容器２を円筒状に形成することで、
部分的に結晶構造が変化して強度が劣化するような部位
が生じないようにする。また、気密容器２を透光性セラ
ミックスで一体に形成することで、強度が劣化する結合
部分が生じないようにする。これにより、気密容器２に
十分な耐久性が維持される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ショートアーク型
のセラミックス放電ランプ、並びに、このランプを光源
とするランプ装置、点灯装置および液晶プロジェクタに
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、スカンジウム（Ｓｃ）やジスプロ
シウム（Ｄｙ）等の金属ハロゲン化物を放電媒体として
気密封入する放電ランプにおいては、気密容器であるバ
ルブに透光性セラミックス（Ａｌ₂Ｏ₃等）が用いられる
ようになってきている。これは、バルブ材料として従来
から広く用いられている石英ガラスに比べ、耐熱性が高
く、かつ、結晶構造を有するために封入物との反応が少
ないという透光性セラミックスの特性が評価され、高効
率で高寿命という性能が期待できるからである。

【０００３】一方、透光性セラミックスという材料自体
も年々研究開発が進められており、１０％程度だった光
透過率も近年では８０％程度まで向上している。このた
め、電極間のギャップについても、バルブの透過率が低
かった時代には電極間ギャップが広いロングアークが不
可欠であったのに対し、近年では電極間ギャップが５ｍ
ｍ以下というようなショートアーク型の放電ランプが実
用化されるに至っている。このようなショートアーク型
の放電ランプは、高輝度、高演色という優れた特性を有
し、なおかつ点光源としての用途も期待できるため、そ
の性能の益々の向上が望まれている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一般的に、高圧ナトリ
ウムランプ等の放電ランプにおけるバルブの形状として
は、放電空間の部分が球形状に形成され、その両側から
電気導入体を導くための直管形のパイプが延出するよう
な形状となっている。ところが、このようなバルブ形状
では、球形状部材と直管形パイプとの接合部が曲率を持
ち、この周辺では結晶粒径が不均一であるために強度が
落ちてしまい、この部分が破壊されやすいという問題が
ある。このようなバルブの破壊や強度劣化は、ショート
アーク型放電ランプで特に顕著に生ずる。その理由を次
に説明する。

【０００５】まず、ショートアーク型の放電ランプは、
高輝度であるという特性の裏返しとして内圧および温度
が高くなりやすく、バルブの寿命を縮めやすいという問
題を本来的に持っている。この場合、高温になるのは電
極の周辺、つまり、従来形状のバルブにおいて強度が弱
い部分である。これが、ショートアーク型の放電ランプ
においてバルブの破壊や強度劣化が顕著に生ずる一つの
理由である。別の理由として、多結晶構造であるセラミ
ックスは、結晶粒径が小さいと強度が向上する反面透光
性が落ち、結晶粒径が大きくなると透光性が向上する反
面強度が落ちるという性質を持っている。このため、シ
ョートアーク型の放電ランプは、その性質上バルブに高
い透光性を求めることから、本来的にバルブの強度を犠
牲にしている面がある。これが、ショートアーク型の放
電ランプにおいてバルブの破壊や強度劣化が顕著に生ず
るもう一つの理由である。

【０００６】一方、高圧放電ランプにおいて、放電空間
の部分を球形状とせずにパイプ形状としたようなバルブ
が知られている。このようなバルブは、例えば、特開昭
６４−８４５６４号公報、特公平３−１７７７号公報お
よび特開平６−１９６１３１号公報に開示されている。
これらの各公報に記載されたバルブは、いずれも、放電
空間を形成するためのパイプ状部材の両端に直管形パイ
プを固定したような形状となっている。固定の手法とし
ては、フリットガラスによる封止（特開昭６４−８４５
６４号公報）、焼き嵌め（特公平３−１７７７号公報）
という手法が紹介されている。ところが、これらの各公
報に記載されたバルブは、いずれも、パイプ状部材と直
管形パイプとの接合部の強度が弱く、ショートアーク型
のセラミックス放電ランプに用いるには不都合である。
特に、パイプ状部材と直管形パイプとをフリットガラス
により封止した場合には、フリットガラスが放電空間に
近いため、放電空間に封入された放電媒体と反応し、こ
の部分における気密性が維持できなくなってしまうとい
う問題もある。

【０００７】本発明の目的は、気密容器の耐久性を向上
させることができるショートアーク型のセラミックス放
電ランプ、これを用いたランプ装置、点灯装置および液
晶プロジェクタを得ることである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のセラミッ
クス放電ランプは、透光性セラミックスにより一体に形
成された円筒状の気密容器と；気密容器内に封入された
放電媒体と；気密容器の両端部を気密に封止して気密容
器の内部に放電空間を形成する一対の栓体と；一対の栓
体にそれぞれ支持された電気導入体の先端に設けられ、
放電空間内で５ｍｍ以下のギャップで対向配置された一
対の電極と；を具備する。

【０００９】ここで、「透光性セラミックス」として
は、透光性のアルミナ、ＹＡＧ、サファイア等が用いら
れ、透過率が高いことが望ましい。「一体に形成」とい
うのは、一部材だけで形成されていることを意味し、し
たがって、複数部材が結合されて一体的に形成されてい
るようなものは許容しない。「円筒状」というのは、文
字通り円筒状であることを必要とし、したがって、外周
面及び内周面に段差等を許容しない。このような内容の
「気密容器」は、例えば、長さ４０ｍｍ前後、直径５．
５ｍｍ前後、内径２．５ｍｍ前後および肉厚１．５ｍｍ
前後というような寸法に形成される。

【００１０】「放電媒体」として気密容器内に封入され
ているのは、例えば、適用のＨｇ及びバッファガスとし
てのアルゴン、キセノン等の希ガスである。この場合、
希ガスの封入量は、数百ｔｏｒｒ程度である。放電媒体
中には、用途に応じ、Ｌｉ等の金属やＤｙ２Ｉ等のメタ
ルハライドが封入されていても良い。

【００１１】「栓体」は、例えば、アルミナによって形
成されている。このような栓体は、例えばフリットガラ
スによって気密容器の両端部に固定されている（請求項
３）。この場合、フリットガラスは放電空間から遠い位
置に位置するため、放電空間に封入された放電媒体と反
応しにくく、したがって、気密性が損なわれにくい。

【００１２】「電極」および「電気導入体」の材料とし
ては、例えば、タングステンが用いられる。そして、二
つの電極間のギャップは、５ｍｍ以下、望ましくは１．
２〜１．５ｍｍである（請求項２）。このようなショー
トアークであれば、高い発光輝度が得られ、演色性も高
い。

【００１３】したがって、請求項１記載のセラミックス
放電ランプでは、放電空間内の放電破壊によって放電媒
体が発光すると、気密容器における電極の周辺部が発熱
する。この場合、電極間ギャップが５ｍｍ以下というシ
ョートアーク型であるが故に発熱量が多く、気密容器に
対するストレスが増大する。しかも、ショートアーク型
という構造上、気密容器には高い透光性が要求されるの
で、気密容器の材料である透光性セラミックスとして結
晶粒径が大きなものを用いざるをえず、したがって、気
密容器の強度が低下しがちである。これに対し、気密容
器は、円筒状をしているので、部分的に結晶構造が変化
して強度が劣化するような部位を持たず、また、一体に
形成されているので、強度が劣化する結合部分を持たな
い。これにより、気密容器の耐久性が懸念されるショー
トアーク型のセラミックス放電ランプであっても、気密
容器に十分な耐久性が維持される。

【００１４】請求項４記載のランプ装置は、請求項１な
いし３のいずれか一記載のセラミックス放電ランプと；
セラミックス放電ランプからの光を所定の方向に反射す
る反射鏡と；を具備する。したがって、セラミックス放
電ランプからの光が反射鏡を反射し、所定の方向に導か
れる。この場合、反射鏡にセラミックス放電ランプの一
端が保持されているような構造であれば、セラミックス
放電ランプの熱が反射鏡を通して外部に効率的に放熱さ
れる。

【００１５】請求項５記載の点灯装置は、請求項１ない
し３のいずれか一記載のセラミックス放電ランプと；セ
ラミックス放電ランプの一対の電極にランプ電力を給電
して安定的に点灯させる点灯回路と；を具備する。

【００１６】請求項６記載の液晶プロジェクタは、請求
項５記載の点灯装置と；液晶駆動装置により駆動される
液晶表示パネルと；点灯装置が備えるセラミックス放電
ランプからの光を制御して液晶表示パネルを通してスク
リーンに投光する光学系と；点灯装置、液晶駆動装置、
液晶表示パネルおよび光学系を収容すると共に、液晶表
示パネルを透過した光をスクリーンに投光させる開口が
形成された筐体と；を具備する。

【００１７】したがって、請求項５記載の点灯装置およ
び請求項６記載の液晶プロジェクタは、請求項１ないし
３のいずれか一記載のセラミックス放電ランプを具備し
ているので、これらの各請求項と同様の作用効果を奏す
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態を図１
に基づいて説明する。図１（ａ）はセラミックス放電ラ
ンプの縦断側面図、図１（ｂ）は発光時のその温度分布
を示すグラフである。

【００１９】セラミックス放電ランプ１は、概略的に
は、円筒状の気密容器２の両端が一対の栓体３で封止さ
れて気密容器２の内部に図示しない放電媒体を封入する
放電空間４が形成され、この放電空間４内に一対の電極
５が位置するように各電極５と連なり導通する電気導入
体６が栓体３に支持されて形成されている。

【００２０】気密容器２は、アルミナやＹＡＧ等の透光
性セラミックスによって一体に形成されている。「一体
に」というのは、一部材だけで形成されていることを意
味する。つまり、複数部材が結合されて一体的に形成さ
れているような構造ではない。また、気密容器２の材料
である透光性セラミックスとしては、結晶粒径が大きな
８０％程度の光透過率を持ったものが用いられている。
そして、気密容器２は円筒状に形成されている。この場
合、「円筒状」というのは、文字通りの円筒状であり、
したがって、外周面及び内周面に段差等が存在しない直
管形状となっている。このような内容の「気密容器」
は、長さ４０ｍｍ、直径５．５ｍｍ、内径２．５ｍｍお
よび肉厚１．５ｍｍというような寸法で形成されてい
る。

【００２１】放電媒体として気密容器２の内部に封入さ
れているのは、例えば、適用のＨｇ及びバッファガスと
してのアルゴン、キセノン等の希ガスである。この場
合、希ガスの封入量は、数百ｔｏｒｒ程度である。放電
媒体中には、用途に応じ、Ｌｉ等の金属やＤｙ２Ｉ等の
メタルハライドが封入されていても良い。

【００２２】栓体３は、例えば、気密容器２の内径より
も僅かに小径のアルミナによって形成され、フリットガ
ラス７によって気密容器２の両端部に固定されている。
気密容器２と栓体３との間に入り込んでいるフリットガ
ラス７は、気密容器２の端部近傍だけである。したがっ
て、気密容器２と栓体３との間のそれ以外の部分には、
約５０μｍ程度の微小空間８が形成されている。

【００２３】電極５および電気導入体６は、タングステ
ンによって形成されている。二つの電極５の間のギャッ
プＧは、１．２〜１．５ｍｍ程度に設定されている。

【００２４】このような構成において、電気導入体６を
通じて一対の電極５に図示しない始動回路からランプ電
力を給電すると、放電空間４の内部に放電破壊が生じ、
これによって放電媒体が発光する。この際、一対の電極
５の間のギャップＧが１．２〜１．５ｍｍと極めて狭い
ため、高輝度で高演色というショートアーク型放電ラン
プの特性が発揮され、また、点光源としての使用可能性
も広がる。

【００２５】一方、ショートアーク型放電ランプのマイ
ナス特性である発光時の発熱量の増大を原因として、気
密容器２においては電極５の周辺部の温度が上昇し（図
１（ｂ）参照）、気密容器２に対するストレスが増大す
る。しかも、ショートアーク型という構造上、気密容器
２には高い透光性が要求されるので、気密容器２の材料
である透光性セラミックスとして結晶粒径が大きなもの
を用いざるをえず、したがって、気密容器２の強度が低
下しがちである。これに対し、本実施の形態のセラミッ
クス放電ランプ１では、気密容器２が円筒状をしている
ので部分的に結晶構造が変化して強度が劣化するような
部位が発生せず、また、気密容器２が一体に形成されて
いるので強度が劣化する結合部分を持たない。これによ
り、気密容器２に十分な耐久性が維持される。

【００２６】本発明の第２の実施の形態を図２に基づい
て説明する。図２は、図１に示すセラミックス放電ラン
プを具備するランプ装置をその点灯装置と共に示す縦断
側面図である。したがって、第１の実施の形態と同一部
分は同一符号で示し説明も省略する。

【００２７】本実施の形態のランプ装置１１は、セラミ
ックス放電ランプ１を椀状をした反射鏡１２の縮径内底
部上において同心上に取り付けたランプ装置１１であ
る。

【００２８】反射鏡１２は、ガラスまたは金属により碗
状に形成された部材であり、その焦点位置を有する回転
曲面の内面に多層干渉膜のダイクロックミラー膜１２ａ
を備える。これにより、赤外線を反射鏡１２の背面側へ
透過させる一方、可視光を透光口１２ｂ側へ反射させる
ように構成されている。

【００２９】反射鏡１２の椀状底部のほぼ中心軸部に
は、その厚さ方向に貫通するように取付孔１２ｃが形成
されている。この取付孔１２ｃには、セラミックス放電
ランプ１の一端に外嵌固定したキャップ１３の縮径端部
１３ａが嵌入固定されている。ここで、キャップ１３
は、熱伝導効率が良好な素材を筒状に形成した部材であ
り、セラミックス放電ランプ１の一端に外嵌された状態
で、電極５に連なる電気導入体６に電気的に接続された
外部電極端子１４ａの回りの空間に充填された接着剤１
５によって固着されている。そして、キャップ１３の先
端部は、反射鏡１２の取付孔１２ｃを挿通する直径に縮
径され、さらに、その取付孔１２ｃより突出する外端部
にはねじ山が連設されたねじ部１３ｂが形成されてい
る。そして、キャップ１３の端部からは、外部電極端子
１４ａに電気的に接続された球状の電気端子１６が突出
している。

【００３０】ここで、セラミックス放電ランプ１は、反
射鏡１２の背面側で、キャップ１３のねじ部１３ｂに止
めナット１７が強く締め付けられることにより反射鏡１
２に強固に固定されている。

【００３１】そして、セラミックス放電ランプ１のもう
一方の電極５に連なる電気導入体６に電気的に接続され
た外部電極端子１４ｂに電気的に接続されたアウタリー
ド線１８ｂが設けられ、このアウタリード線１８ｂは、
反射鏡１２の一部に形成された導入孔１９を貫通して背
面側に導かれ、点灯回路２０の一方の出力端に接続され
ている。点灯回路２０の他方の出力端には、アウタリー
ド線１８ａを介してセラミックス放電ランプ１の一方の
電極５に導通する電気端子１６が接続されている。

【００３２】したがって、点灯回路２０から所定のラン
プ電力が一対のアウタリード線１８ａ，ｂを介して電極
５に安定的に供給されることで、セラミックス放電ラン
プ１が点灯する。この際、セラミックス放電ランプ１の
気密容器２は優れた耐熱性を有するため、ランプ装置１
１の耐久性が向上する。

【００３３】本発明の第３の実施の形態を図３に基づい
て説明する。図３は、図２に示すランプ装置を具備する
液晶プロジェクタの縦断側面図である。したがって、第
１および第２の実施の形態と同一部分は同一符号で示し
説明も省略する。

【００３４】液晶プロジェクタ３１は、ランプ装置１１
の投光前方に、例えばカラー等の液晶パネル３２と光学
系としての投光レンズ３３とを設置し、液晶表示パネル
３２の表示される映像をスクリーン３４上に投影するも
のである。また、点灯回路２０を含むランプ装置１１、
液晶表示パネル３２、この液晶表示パネル３２を駆動す
る液晶駆動装置３５は、筐体３６内に収容されている。
この筐体３６は、投光レンズ３３を通して投影される映
像を通過させるための開口３７を備える。

【００３５】したがって、液晶プロジェクタ３１に用い
られているランプ装置１１は、優れた耐熱性を有する気
密容器２を備えたセラミックス放電ランプ１を使用する
ので、ランプ装置１１のライフサイクルが長くなり、そ
の交換頻度が少なくなる。

【００３６】

【発明の効果】請求項１記載の発明は、気密容器の耐久
性に過酷な条件を強いるショートアーク型のセラミック
ス放電ランプにおいて、気密容器を円筒形状とし、これ
を透光性セラミックスにより一体に形成したので、気密
容器に部分的に結晶構造が変化して強度が劣化するよう
な部位を生じさせないようにすることができ、また、強
度が劣化する結合部分を生じさせないようにすることが
でき、したがって、気密容器に十分な耐久性を持たせる
ことができる。

【００３７】請求項２記載の発明は、電極間ギャップを
１．２〜１．５ｍｍに設定したので、気密容器の耐久性
を損なうことなく、高輝度で高演色というショートアー
ク放電ランプの特性を存分に発揮させることができる。
また、点光源としての使用可能性を持たせることができ
る。

【００３８】請求項３記載の発明は、栓体をフリットガ
ラスによって気密容器の両端部に固定したので、フリッ
トガラスは放電空間から遠い位置に位置するために放電
空間に封入された放電媒体と反応しにくいため、気密性
を損なうことなく確実に栓体を固定することができる。

【００３９】請求項４記載のランプ装置、請求項５記載
の点灯装置および請求項６記載の液晶プロジェクタは、
請求項１ないし３のいずれか一記載のセラミックス放電
ランプを具備しているので、これらの各請求項と同様の
作用効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示し、（ａ）はセ
ラミックス放電ランプの縦断側面図、（ｂ）は発光時の
その温度分布を示すグラフである。

【図２】本発明の第２の実施の形態として、図１に示す
セラミックス放電ランプを具備するランプ装置をその点
灯装置と共に示す縦断側面図である。

【図３】本発明の第３の実施の形態として、図２に示す
ランプ装置を具備する液晶プロジェクタの縦断側面図で
ある。

【符号の説明】

１セラミックス放電ランプ２気密容器３栓体４放電空間５電極６電気導入体７フリットガラス１１ランプ装置１２反射鏡２０点灯回路３１液晶プロジェクタ３２液晶表示パネル３３光学系３４スクリーン３５液晶駆動装置３６筐体３７開口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透光性セラミックスにより一体に形成さ
れた円筒状の気密容器と；気密容器内に封入された放電
媒体と；気密容器の両端部を気密に封止して気密容器の
内部に放電空間を形成する一対の栓体と；一対の栓体に
それぞれ支持された電気導入体の先端に設けられ、放電
空間内で５ｍｍ以下のギャップで対向配置された一対の
電極と；を具備することを特徴とするセラミックス放電
ランプ。
【請求項２】電極間ギャップが１．２〜１．５ｍｍで
あることを特徴とする請求項１記載のセラミックス放電
ランプ。
【請求項３】栓体はフリットガラスによって気密容器
の両端部に固定されていることを特徴とする請求項１記
載のセラミックス放電ランプ。
【請求項４】請求項１ないし３のいずれか一記載のセ
ラミックス放電ランプと；セラミックス放電ランプから
の光を所定の方向に反射する反射鏡と；を具備すること
を特徴とするランプ装置。
【請求項５】請求項１ないし３のいずれか一記載のセ
ラミックス放電ランプと；セラミックス放電ランプの一
対の電極にランプ電力を給電して安定的に点灯させる点
灯回路と；を具備することを特徴とする点灯装置。
【請求項６】請求項５記載の点灯装置と；液晶駆動装
置により駆動される液晶表示パネルと；点灯装置が備え
るセラミックス放電ランプからの光を制御して液晶表示
パネルを通してスクリーンに投光する光学系と；点灯装
置、液晶駆動装置、液晶表示パネルおよび光学系を収容
すると共に、液晶表示パネルを透過した光をスクリーン
に投光させる開口が形成された筐体と；を具備すること
を特徴とする液晶プロジェクタ。