JPH10214595A - 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ー - Google Patents

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ー

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JPH10214595A
JPH10214595A JP1691197A JP1691197A JPH10214595A JP H10214595 A JPH10214595 A JP H10214595A JP 1691197 A JP1691197 A JP 1691197A JP 1691197 A JP1691197 A JP 1691197A JP H10214595 A JPH10214595 A JP H10214595A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】気密容器の放電空間部と封止管部との連結部に
クラックや割れが発生するのを防止ないし低減すると共
に、明るさや演色性等の発光特性の低下を防止ないし抑
制する。 【解決手段】放電空間部12aおよびこれに連通してそ
の両側方へそれぞれ延出する封止管部12b,12cと
を透光性セラミックスにより一体に連成する。この放電
空間部12aと各封止管部12b,12cとの連結部内
面12d,12eを、この放電空間部12aの短径方向
内直径の1/3ないし等倍の曲率で湾曲面に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はメタルハライドラン
プ等のセラミックス放電ランプと、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ーに
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の直流点灯式でショートア
ーク型メタルハライドランプでは、スカンジウム(S
c)やジスプロシウム(Dy)等の金属ハロゲン化物を
封入する気密容器であるバルブを、石英ガラスにより構
成する石英メタルハライドランプが知られている。
【0003】そして、この石英バルブを、石英よりも耐
熱性が高く、かつ封入物との反応も少ないセラミックス
により構成することにより、高効率と長寿命とを図るこ
とが期待されている。
【0004】そこで、メタルハライドランプでは従来よ
り石英バルブに代えてセラミックスバルブが採用してい
るものがあり、この種のメタルハライドセラミックスラ
ンプは例えば自動車や電車の前照灯、または液晶表示装
置や店舗等の照明用に幅広く使用されている。
【0005】図4はこの種のセラミックス製メタルハラ
イドランプ1の縦断面図であり、これは透光製セラミッ
クスにより回転楕円体状に形成された放電空間部2a
と、その長手方向両端から図中左右方向へそれぞれ延出
する一対の封止管部2b,2cとをプレス成形等により
一体に連成して気密容器であるセラミックスバルブ2を
形成している。
【0006】放電空間部2a内にはアノード3aとカソ
ード3bとを所定の電極間距離を置いて対向配置し、そ
れらアノード3aとカソード3bとに同心状に固着され
た電気導入体である棒状の一対の電極軸4a,4bを各
封止管部2b,2c内に挿通させている。各封止管部2
b,2cの開口外端部内には、一対の栓体5a,5bが
気密に嵌着されて、各電極軸4a,4bの外端部を栓体
5a,5bの中心孔に気密に貫通させて支持している。
【0007】そして、セラミックスバルブ2内には所定
量の水銀(Hg)、アルゴン(Ar)等の希ガス、臭化
デプロシウムや沃化セシウム等の金属ハロゲン化物を封
入している。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のメタルハライドランプ1では、放電空間部2
aと各封止管分2b,2cとを一体に連結する連結部の
内面に、鋭角的な角部2d,2eが形成されているの
で、これら角部2d,2eには放電空間部2aと各封止
管部2b,2cとの温度差による応力歪みが集中する。
このために、これら角部2d,2eの外面側でクラック
や割れが発生し、場合によってはバルブ2が破裂する場
合がある。
【0009】そこで、これら角部2d,2eを削除する
ことが考えられるが、これではこの部分の肉厚が薄くな
るので、バルブ2が管耐圧不足で破裂したり、最冷部温
度不足により明るさと演色性等の発光特性が低下すると
いう新たな課題が発生してしまう。
【0010】そして、特開昭59−184450号公報
に記載された従来の透光性アルミナ管や実開平2−12
9662号公報に記載された従来の高圧金属蒸気放電灯
では恰も透光性セラミックス管の放電空間部と封止管部
との連結部内面を滑かな湾曲面により形成している点が
図示されているが、これら公報には上記従来技術の課題
が記載されていないうえに、湾曲面を形成するための曲
率の具体的数値も全く記載されていない。
【0011】そこで本発明はこのような事情を考慮して
なされたもので、その目的は、気密容器の放電空間部と
封止管部との連結部にクラックや割れが発生するのを防
止ないし低減し得ると共に、明るさや演色性等の発光特
性の低下を防止ないし抑制することができるセラミック
ス放電ランプ,ランプ装置,点灯装置および液晶プロジ
ェクターを提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、放電
空間部およびこれに連通してその両側方へそれぞれ延出
する封止管部とを透光性セラミックスにより一体に連成
すると共に、この放電空間部と各封止管部との連結部内
面を、この放電空間部の短径方向内直径の1/3ないし
等倍の曲率で湾曲面に形成してなる気密容器と;この気
密容器の放電空間内で対向配置される一対の電極と;気
密容器内に封入される放電媒体と;各封止管部内に嵌入
されて、一対の電極にそれぞれ接続された各電気導入体
をそれぞれ支持すると共に、各封止管部の端部で気密に
封止する栓体と;を具備していることを特徴とする。
【0013】ここで透光性セラミックスとしてはアルミ
ナやイットリア アルミナ ガーネット(YAG)等が
ある。また一対の電極としては交流用と直流用とがあ
る。
【0014】この発明によれば、気密容器の放電空間部
と各封止管部との連結部内面を、この放電空間部の短径
方向内直径の1/3ないし等倍の曲率で湾曲面に形成し
たので、気密容器の放電空間部と封止管部との連結部に
クラックや割れが発生するのを防止ないし低減し得ると
共に、明るさや演色性等の発光特性の低下を防止ないし
抑制することができる。
【0015】請求項2の発明は、請求項1記載のセラミ
ックス放電ランプと;このセラミックス放電ランプの一
方の封止管部に装着されてこのランプからの光を反射す
る反射鏡と;を具備していることを特徴とする。
【0016】この発明によれば、請求項1記載の発明の
作用効果に加えて、アノードは点灯時に高温に昇温する
ので、このアノード側の封止管部を反射鏡に装着するこ
とにより、このアノード側の発熱を反射鏡を介して外部
に効率的に放熱することができる。したがって、このラ
ンプ装置を熱に比較的弱い液晶表示パネルの光源として
使用することができる。
【0017】請求項3の発明は、請求項1または2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。
【0018】請求項4の発明は、請求項3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;点灯装置の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投
光をスクリーンに投光させる開口を形成した筐体と;を
具備していることを特徴とする。
【0019】したがって、請求項3記載の点灯装置、請
求項4記載の液晶プロジェクターは、請求項1または2
記載のセラミックス放電ランプを具備しているので、こ
れら請求項と同様の作用効果を奏することができる。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図1
〜図3に基づいて説明する。なお、図1〜図3中、同一
または相当部分には同一符号を付している。
【0021】図1は本発明の第1の実施形態に係るメタ
ルハライドランプ11の縦断面図であり、この図におい
て、直流点灯のメタルハライドランプ11は、アルミナ
やYAG(イットリア アルミナ ガーネット)等の透
光性セラミックスにより楕円回転体状に形成された放電
空間部12aと、その長径方向両端に連通する直状円筒
状の一対の封止管部12b,12cとを一体に連成して
気密容器であるバルブ12をプレス成形等により形成し
ている。
【0022】そして、バルブ12はこの放電空間部12
aと各封止管部12b,12cとの連続部の内面を、放
電空間部12aの短径方向に沿う内直径の約1/3ない
し等倍の曲率により湾曲内面12d,12eに形成して
いる。これら湾曲内面12d,12eにおける肉厚は放
電空間部12aの肉厚とほぼ等しい。
【0023】これらバルブ12の寸法としては、例えば
放電空間部12aの短径方向の内直径:14.5mm、同
長径方向の内直径:16mm、同肉厚:1.0mm、連結部
湾曲内面12d,12eの曲率:5〜15mmである。ま
た、各封止管部12b,12cの内直径:1.8mm、同
長さ:2.0mm、同肉厚:1.0mmである。
【0024】そして、このように構成されたバルブ12
内には適量の水銀(Hg)、アルゴン(Ar)等の希ガ
ス、臭化ディスプロシウムや沃化セシウム等の金属ハロ
ゲン化物を適量封入している。例えば上記寸法のバルブ
12内に、Hg55mg、Ar500Torr、混合比が1
3:49:10:23:5のDyI3 −DyBr3 −N
dBr3 −InBr−CsIのハロゲン金属化合物6mg
を封入している。
【0025】放電空間部12aは、その内部に、図中左
右一対のアノード13aとカソード13bとを所定の電
極間距離、例えば3mm置いて対向させて配設し、放電空
間に形成されている。
【0026】アノード13aは例えば直径1.6mm、長
さ6mmのタングステン(W)製であり、その一端に長軸
のアノード電極軸14aを同心状に一体に形成してい
る。このアノード電極軸14aは例えば直径0.6mm、
長さ25mmのW製である。
【0027】一方、カソード13bは例えば直径0.6
mm、長さ30mmのトリタン入りW製であり、その一端に
長軸のカソード電極軸14bを同心状に一体に形成して
いる。
【0028】そして、一対の封止管部12b,12cの
各開口外端部内には例えば半田ガラスよりなる円柱状の
栓体15a,15bを嵌入して固着し、この栓体15
a,15bの中心孔にアノード電極軸14aとカソード
電極軸14bの各外端部を気密に貫通させて外部に延出
させている。
【0029】各栓体15a,15bは、例えばDy2
3 −Al2 3 −SiO2 を主成分とした半田ガラスよ
りなり、各封止管部12b,12cの各開口端部内に嵌
入された状態で例えば約1550°の高温で加熱溶融す
ることにより固着され、あるいは所定の接着剤により固
着される。
【0030】次に、このように構成されたメタルハライ
ドランプ11の点灯実験結果について説明する。
【0031】まず、このランプ11の連結部湾曲内面1
2d,12eの曲率を3mm,5mm,10mm,15mm,1
8mmにそれぞれ変えて定格出力250Wのメタルハライ
ドランプ11をそれぞれ6本ずつ製造する。
【0032】次に、これらの各ランプ11について各3
本を定格出力通りの250Wで、残りの各3本について
は、その定格出力の20%増しに相当する300Wで、
120分ON(点灯)−10分OFF(消灯)の点灯条
件で直流点灯した。
【0033】そして、これらメタルハライドランプ11
のバルブ12の応力歪みによるクラックや割れの有無
と、管耐圧不足による破裂の有無の目視観察を行なうと
共に、定格点灯時における明るさおよび演色性等の発光
特性の測定を行なった。
【0034】その結果、バルブ12の連結部湾曲内面1
2d,12eの曲率を3mmまたは18mmとしたランプ1
1については、前者が出力250Wの点灯時3本中2
本、また出力300Wの点灯時3本中1本がそれぞれ5
0時間以下の短時間で応力歪みによるバルブ割れを示し
た。
【0035】また、後者の曲率が18mmのランプ11で
は、出力250Wの定格点灯時においては異常は見られ
ず、良好であったが、出力300Wの点灯時においては
3本中3本が5時間から3時間で管耐圧不足による破裂
を示した。
【0036】これに対し、上記曲率が5mmないし15mm
としたランプ11においては、250Wおよび300W
の両出力共1500時間の点灯を経過したときのバルブ
12の割れは勿論のこと、耐圧不足による破裂も1本も
見られず皆無であった。
【0037】また、ランプ明るさおよび演色性等の発生
特性においては、上記曲率を18mmとしたランプ11に
おいては、定格時、平均で前者が51lm/W、後者がR
a72と不十分であったが、他の曲率のランプ11にお
いては、平均で前者が56lm/W、後者がRa89と十
分満足できる良好な値が得られた。
【0038】なお、この結果は封止管部12b,12c
の材質および形状を変えた場合も、ランプ出力および点
灯条件を変えた場合のみならず管内封入ガスおよびハロ
ゲン金属化合物の組成および量を種々変えた場合も同様
であった。
【0039】さらにまた、点灯方法を直流から交流に変
えた場合も電極の形状および材質を変えた場合も同様で
あった。
【0040】図2は本発明の第2の実施形態に係るラン
プ装置21であり、これは上記メタルハライドランプ1
1を椀状の反射鏡22の縮径内底部上に同心状に取り付
けた、ランプ装置である。
【0041】反射鏡22はガラスまたは金属により椀状
に形成され、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イックミラー膜22aを形成し、
赤外線を反射鏡22aの背面側へ透過させる一方、可視
光を投光口22b側へ反射させるようになっている。
【0042】反射鏡22は椀状底部のほぼ中心軸部に、
取付孔22cを厚さ方向に貫通するように穿設してい
る。この取付孔22cには上記メタルハライドランプ1
1のアノード側封止管部12cに外嵌固着したキャップ
23の縮径端部23aを嵌入させて固定している。
【0043】キャップ23は熱伝導効率の良好な素材に
より筒状に形成され、メタルハライドランプ11のアノ
ード側封止管部12bの端部に外嵌され、アノード側電
極軸14aの外端部回りの空間に充填した接着材24に
より固着されている。
【0044】キャップ23の先端部は反射鏡22の取付
孔23a内を挿通する直径に縮径してから、さらに、そ
の取付孔23aより外方へ突出する外端部にはねじ山を
連設したねじ部23bを形成し、さらに先端には例えば
球状の電気端子25を形成している。電気端子25には
リード線26を介してアノード側電極軸14aの外端部
を電気的に接続している。
【0045】キャップ23のねじ部23bには反射鏡2
2の背面側で止めナット27を固く締め付けることによ
りメタルハライドランプ11を反射鏡22に強く固定し
ている。これにより、ランプ11は、そのランプ軸を反
射鏡22の光軸に一致させた状態で反射鏡22に固定さ
れる。
【0046】そして、メタルハライドランプ11のカソ
ード側電極軸14bの外端部に電気的に接続された一方
のアウターリード線28aは反射鏡22の導入孔29を
貫通して背面側に導かれ、点灯回路30の一方の出力端
に接続される。この点灯回路30の他方の出力端には他
のアウターリード線28bを介してメタルハライドラン
プ11の電気端子25に接続される。これにより、点灯
回路30から所要の直流電力が一対のアウターリード線
28a,28bを介してアノード13aとカソード13
bとに安定的に供給され、直流点灯させるようになって
いる。
【0047】このように構成されたランプ装置21によ
れば、メタルハライドランプ11を具備しているので、
このランプ11とほぼ同様の作用効果を有するうえに、
点灯時高温に昇温するアノード13a側の封止管部12
bを反射鏡21に装着しているので、アノード13aの
発熱を反射鏡21を介して効率的に外気に放熱すること
ができ、過熱を低減ないし防止することができる。
【0048】図3は本発明の第3の実施形態に係る液晶
プロジェクター41の一例を示しており、これは例えば
図2で示すランプ装置21の投光前方に例えばカラー等
の液晶表示パネル42と投光レンズ43を設置し、液晶
表示パネル42に表示される影像をスクリーン44上に
投光するものである。また、点灯回路30を含むランプ
装置21,液晶表示パネル42,この液晶表示パネル4
2を駆動する液晶駆動装置45は筺体46内に収容され
る。
【0049】したがって、この液晶プロジェクター41
も上記メタルハライドランプ11を具備しているので、
このランプ11と同様の作用効果を奏することができ
る。
【0050】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、気密容器
の放電空間部と各封止管部との連結部内面を、この放電
空間部の短径方向の内直径のほぼ1/3ないし等倍の曲
率により湾曲面に形成しているので、ランプ点灯時にお
ける放電空間部と封止管部の温度差による応力歪みを大
幅に抑制できるうえに、管耐圧を増大させ、しかも最冷
部温度を高温に維持させることができる。
【0051】このため、上記応力歪みによるバルブの割
れや耐圧不足に起因する破裂等を防止することができる
うえに、明るさおよび演色性等の発光特性においても十
分満足できる良好な特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係るメタルハライド
ランプの縦断面図。
【図2】本発明の第2の実施形態に係るランプ装置の部
分縦断面図。
【図3】本発明の第3の実施形態に係る液晶プロジェク
ターの全体構成図。
【図4】従来のメタルハライドランプの縦断面図。
【符号の説明】
11 メタルハライドランプ 12 バルブ 12a 放電空間部 12b,12c 一対の封止管部 12d,12e 連結部湾曲内面 13a アノード 13b カソード 14a アノード側電極軸 14b カソード側電極軸 15a,15b 一対の栓体 21 ランプ装置 22 反射鏡 23 キャップ 23a キャップの縮径部 27 止めナット 28a,28b 一対のアウターリード線 41 液晶プロジェクター 42 液晶表示パネル 45 液晶駆動装置

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 放電空間部およびこれに連通してその両
    側方へそれぞれ延出する封止管部とを透光性セラミック
    スにより一体に連成すると共に、この放電空間部と各封
    止管部との連結部内面を、この放電空間部の短径方向内
    直径の1/3ないし等倍の曲率で湾曲面に形成してなる
    気密容器と;この気密容器の放電空間内で対向配置され
    る一対の電極と;気密容器内に封入される放電媒体と;
    各封止管部内に嵌入されて、一対の電極にそれぞれ接続
    された各電気導入体をそれぞれ支持すると共に、各封止
    管部の端部で気密に封止する栓体と;を具備しているこ
    とを特徴とするセラミックス放電ランプ。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のセラミックス放電ランプ
    と;このセラミックス放電ランプの一方の封止管部に装
    着されてこのランプからの光を反射する反射鏡と;を具
    備していることを特徴とするランプ装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または2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。
  4. 【請求項4】 請求項3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;点灯装置のセラ
    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投光をスクリーンに投
    光させる開口を形成した筐体と;を具備していることを
    特徴とする液晶プロジェクター。
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