JPH10340705A

JPH10340705A - 放電ランプ、この放電ランプの製造方法、この放電ランプを用いたランプユニット、およびこのランプユニットを用いた光学システム

Info

Publication number: JPH10340705A
Application number: JP14885997A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Tsutaya; 恭蔦谷; Shingo Tsutsumi; 伸吾堤
Original assignee: Matsushita Electronics Corp
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-06-06
Filing date: 1997-06-06
Publication date: 1998-12-22

Abstract

(57)【要約】【課題】封止部に設けられた細管によって発光部内の
排気等を行うことにより、発光部からチップオフ部をな
くす。【解決手段】内部に一対の電極２を有し、かつ内部に
水銀３、金属ハロゲン化物４、起動用希ガスが封入され
た発光部５と、この発光部５の両端部に連設された封止
部６とからなる石英製の発光管１を有している。封止部
６には、先端に電極２を有する電極棒７と、この電極棒
７の後端部が一端に接続された金属箔８と、この金属箔
８の後端に接続された外部リード線９とからなる接続体
１０が封止されている。封止部６の発光部５側に、ガラ
ス細管１１の残存物であるチップオフ部１２が形成され
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放電ランプ、この
放電ランプの製造方法、この放電ランプを用いたランプ
ユニット、およびこのランプユニットを用いた光学シス
テムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の放電ランプは、図１１に示すよう
に、内部に一対の電極２を有し、かつ水銀、希ガス等が
封入された球形状の発光部２８と、この発光部２８の両
端に連設された封止部６とからなる発光管２７を有して
いる。そしてこの発光部２８には突起部、いわゆるチッ
プオフ部１２が形成されている。

【０００３】このような発光管２７は、その製造工程
中、発光部２８内部の排気や、水銀、希ガス等を発光部
２８内へ封入するためのガラス細管が発光部２８に融着
されており、発光部２８内部の排気等をこのガラス細管
を用いて行った後、このガラス細管を封着・溶断してい
る。このため発光管２７の発光部２８にこのガラス細管
の一部が残り、チップオフ部１２として残存している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】チップオフ部１２が発
光部２８に残存していると、ランプ点灯中、発光部２８
から放射される光が、このチップオフ部１２によって散
乱を起こし、放電ランプの配光特性が悪くなってしまう
という問題があった。

【０００５】したがって、このようなランプと反射鏡と
を組み合わせたランプユニット、さらにはこのランプユ
ニットを光源とし、光学系と組み合わせ液晶プロジェク
タ等の映像表示装置として用いる光学システムにおいて
も、配光特性が悪く、照度むら等を起こしていた。

【０００６】本発明は、封止部に設けられた細管によっ
て発光部内の排気等を行うことにより、発光部からチッ
プオフ部をなくし、発光部から放射される光の散乱を防
止し、配光特性を向上することのできる放電ランプ、こ
の放電ランプの製造方法、この放電ランプを用いたラン
プユニット、およびこのランプユニットを用いた光学シ
ステムを得ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の放電ランプは、
内部に一対の電極を有し、少なくとも水銀および希ガス
が封入された放電空間を有する発光部と、前記発光部に
連設され、先端部に前記電極が設けられた電極棒、金属
箔、および外部リード線からなる接続体が封止された封
止部とからなり、前記封止部にチップオフ部が形成され
た構成を有している。

【０００８】これにより、発光部にチップオフ部がない
ため発光部から放射された光は、散乱を起こすことがな
く、したがってランプの配光特性が向上する。

【０００９】また、本発明の放電ランプの製造方法は、
発光部予定部と、前記発光部予定部の両端部に連設され
た筒状の封止部予定部を有する管体の前記封止部予定部
に細管を融着し、前記封止部予定部に、先端部に電極を
有する電極棒と金属箔と外部リード線とからなる接続体
を挿入し、前記細管と前記発光部予定部との間に気道確
保領域を残して封止し封止部を形成した後、前記発光部
に前記細管を通じて少なくとも水銀、希ガスを封入し
て、前記細管を前記封止部予定部側の根元付近で封着し
閉塞するとともに、前記細管を溶断する工程を有してい
る。

【００１０】これにより、封止部に設けられた細管によ
って、発光部内の排気等を行うことができ、また、細管
を溶断した際に形成される細管の残留物であるチップオ
フ部が封止部に形成される。

【００１１】また、本発明のランプユニットは、放物
面、楕円面、球面あるいはそれらを組み合わせた反射面
を有する反射鏡と請求項１〜３のいずれかに記載の放電
ランプとを一体化した構成を有している。

【００１２】これにより、発光部にチップオフ部がない
ため発光部から放射された光は、散乱を起こすことなく
反射鏡に集光され、ランプユニットとして配光むらの少
ない光源を供給することができる。

【００１３】また、本発明の光学システムは、請求項９
記載のランプユニットを、光学系と組み合わせた構成を
有している。

【００１４】これにより、発光部から放射された光はチ
ップオフ部で散乱を起こすことがないのでスクリーン上
での照度むらの発生を防止することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１に示すように、本発明の一実
施の形態である点灯電圧６０Ｖ、点灯電力１５０Ｗの放
電ランプであるメタルハライドランプは、内部に一対の
電極２を有し、かつ内部に水銀３、金属ハロゲン化物４
としてガドリニウム、ディスプロシウム、インジウムの
混合沃化物を０．２ｍｇ、起動用希ガスとして、アルゴ
ンを１００ｈＰａが封入された発光部５と、この発光部
５の両端部に連設された封止部６とからなる石英製の発
光管１を有している。

【００１６】封止部６には、先端に電極２を有するタン
グステン製の電極棒７と、この電極棒７の後端部が一端
に接続されたモリブデン製の金属箔８と、この金属箔８
の後端に接続された外部リード線９とからなる接続体１
０が封止されている。

【００１７】封止部６の発光部５側に、後述するガラス
細管１１の残存物である突起部、いわゆるチップオフ部
１２が形成されている。

【００１８】このように構成された本実施形態のメタル
ハライドランプは、従来、製造工程中に形成されるガラ
ス細管１１の残存物であるチップオフ部１２が発光部５
にないため、ランプ点灯中、このチップオフ部１２によ
って、発光部５から放射される光が散乱することがな
く、ランプの配光特性を良好なものとすることができ
る。

【００１９】次に、本実施形態のメタルハライドランプ
の製造方法について説明する。まず、図２（ａ）に示す
ように、中央部に球形状で最大内径７．０ｍｍ、肉厚
２．２ｍｍ、内容積０．２ｃｃの発光部予定部１３とこ
の発光部予定部１３の両端部に連設された筒状の封止部
予定部１４を有する石英からなる管体１５を用いる。

【００２０】図２（ｂ）に示すように、この管体１５の
一方の封止部予定部１４のうち、発光部予定部１３と封
止部予定部１４との連設部付近、例えば発光部予定部１
３の端部から３ｍｍの位置に、発光部５内の排気および
水銀、金属ハロゲン化物、起動用希ガスの封入を行うた
めの内径１．４ｍｍ、肉厚１．０ｍｍの石英ガラス細管
１１を融着している。

【００２１】図２（ｃ）に示すように、先端部に電極２
を有する電極棒７と金属箔８と外部リード線９とからな
る接続体１０は、それぞれの封止部予定部１４に、電極
２が発光部予定部１３内に位置するように挿入され、ガ
ラス細管１１と発光部予定部１３との間に気道確保領域
１６を残して、斜線部分に示す封止部予定部１４におい
て、減圧封着される。なお、このとき、発光部５内で対
向する一対の電極２間の距離は１．５ｍｍとした。

【００２２】図２（ｄ）に示すように、封止部６形成
後、ガラス細管１１より、２５ｍｇの水銀３、金属ハロ
ゲン化物４としてガドリニウム、ディスプロシウム、イ
ンジウムの混合沃化物を０．２ｍｇ、起動用希ガスとし
てアルゴンを１００ｈＰａ封入後、図２（ｅ）に示すよ
うに、ガラス細管１１を封止部６側の根元付近で封着し
閉塞した後、ガラス細管１１を溶断する。その後、図２
（ｆ）に示すように、封止部６の気道確保領域１６は減
圧封着される。

【００２３】これにより、図２（ｆ）に示すように、封
止部６上にガラス細管１１の残存物であるチップオフ部
１２が形成された本実施形態のメタルハライドランプを
得ることができる。

【００２４】なお、図２（ａ）〜（ｆ）に示す工程にお
いて、図２（ｅ）に示すガラス細管１１を封着し閉塞し
た後、溶断する工程と、図２（ｆ）に示す気道確保領域
１６を封着する工程とは順序を逆にしても製造可能では
あるが、上述したように、ガラス細管１１を封着し閉塞
した後、溶断する工程、気道確保領域１６を封着する工
程の順序で行う方が好ましい。これは、封止部６上に残
留するチップオフ部１２が、気道確保領域１６封着時の
再加熱によって、チップオフ部１２の高さが低くなり、
発光部５から放射される光の妨げとなりにくくなるため
である。

【００２５】また、減圧封着の工程において、大気圧下
で封着を行う場合、封着部分の内圧は真空とする必要が
ある。すなわち、希ガスの封入圧を８００ｈＰａ以上で
実施した場合、加熱時において、封入した水銀が蒸発し
て内圧が上昇し、気道確保領域部分が膨らんでしまう。
したがって、大気圧下で減圧封着を行う場合、内圧は真
空で、さらに希ガスの封入圧を８００ｈＰａ以下にする
か、もしくは希ガスの封入圧を８００ｈＰａ以上で実施
する場合には、水銀３が蒸発しないように発光部５を液
体窒素等で冷却しながら作業する必要がある。

【００２６】チップオフ部１２による光の散乱の影響を
大きく受けるのは、発光部５の表面積が小さい、つまり
発光部５が小型の場合である。一般に発光部５の小型化
が可能なのは、アークの容積が小さい電極間距離の短い
放電ランプである。つまり電極間距離が短いほど、チッ
プオフ部１２を封止部に配置することが光の散乱を防止
することに有効に作用する。

【００２７】しかしながら、電極間距離の短い放電ラン
プほど点灯中の発光部５の内圧は高くなる。本実施形態
の点灯電圧６０Ｖの放電ランプでは、電極間距離に対す
る放電ランプ点灯時の発光部内圧の特性は図３に示すよ
うになる。図３から分かるように電極間距離１．５ｍｍ
では、点灯時の発光部５の内圧は１３０気圧となる。

【００２８】通常、封止部は圧潰封止されるが、封止部
を圧潰封止したものでは、耐内圧が８０気圧程度となる
ことが経験的に分かっており、電極間距離の短い放電ラ
ンプの封止部形成に圧潰封止を用いることは耐圧性から
適していない。しかし、減圧封着によれば、減圧封着部
分の断面が円または楕円に近い形状となり、内圧２００
気圧まで破損しないことが明らかとなった。したがっ
て、１．２ｍｍから３ｍｍ程度の電極間距離の放電ラン
プでは減圧封着を使用する必要がある。

【００２９】なお、３ｍｍ以上の電極間距離の放電ラン
プに関しても、減圧封着を使用することは可能である。

【００３０】次に、本実施形態のメタルハライドランプ
と、ガラス細管の残存物であるチップオフ部１２が形成
された発光部２８を有する発光管２７を備えた従来のメ
タルハライドランプとを用い、それぞれのランプのチッ
プオフ部１２を上方に向け、水平点灯した時のアーク中
心部におけるランプ軸と直交する方向の断面の輝度分布
を配光特性として測定した。その結果を図４および図５
にそれぞれ示す。

【００３１】図４および図５から明らかなように、従来
のメタルハライドランプの配光特性を示した図５では、
チップオフ部１２の方向と一致した１８０°付近におい
て明らかな輝度低下が見られる。一方、本実施形態のメ
タルハライドランプでは、図４に示すように全方向にわ
たってほぼ均一の光を放射していることがわかる。この
ことから、発光部５からチップオフ部１２を取り除くこ
とにより、放電ランプの配光特性が向上することがわか
る。

【００３２】次に、本実施の形態であるランプユニット
について説明する。図６に示すように本実施形態のラン
プユニットは、上記した本実施形態のメタルハライドラ
ンプを光源とし、反射鏡１７と一体化したものである。

【００３３】発光管１の一方の封止部６には口金１８が
設けられており、反射鏡１７のランプ固定用の穴に、発
光管１が、反射鏡１７の軸と、発光管１の軸とが一致す
るように挿入され、セメント１９によって固着されてい
る。発光管１の他方の封止部６から導出された外部リー
ド線９には電力供給線２０が接続されている。

【００３４】これにより、発光部にチップオフ部がない
ため発光部から放射された光は、散乱を起こすことなく
反射鏡に集光され、ランプユニットとして配光むらの少
ない光源を供給することができる。

【００３５】次に、本実施形態のメタルハライドランプ
と反射鏡１７とを組み合わせたランプユニット（以下、
本発明品という）と、前述した発光部２８にチップオフ
部１２を有する従来のメタルハライドランプと反射鏡１
７とを組み合わせたランプユニット（以下、比較品とい
う）とを、液晶プロジェクタの実機と基本的には同一で
ある図７に示す評価用光学系に組み込みそれぞれ測定を
行った。

【００３６】この評価用光学系は、評価する放電ランプ
２１、反射鏡１７（開口径φ１００）、コンデンサレン
ズ２２、液晶に相当するアパーチャ２３（対角長１．３
インチ）、投射レンズ２４（Ｆナンバー２．５）、スク
リーン２５（対角長４０インチ）からなる。測定方法と
しては、図８に示すようにスクリーン２５を９分割（図
中、記号Ａ〜Ｉで示す）し、それぞれの中心部に照度計
を配し、スクリーン２５上での照度むらの評価を行っ
た。

【００３７】本発明品について、封止部６のチップオフ
部１２が上方に位置するように配置して測定した結果を
図９に、比較品について、発光部２８のチップオフ部１
２が上方に位置するように配置して測定した結果を図１
０にそれぞれ示す。

【００３８】図９および図１０の上段の数字は実際の照
度、下段のかっこ内の数字は中心を１００とした際の比
率を示す。

【００３９】その結果、比較品の場合、図１０に示すス
クリーン２５の四隅にあたる記号Ａ，Ｃ，Ｇ，Ｉ、さら
には左右の記号Ｄ，Ｆの箇所については、バランスがと
れているが、上部の記号Ｂと下部の記号Ｈの箇所を比較
すると、下部の記号Ｈの箇所のほうが照度が低くなって
いることが分かる。図７に示した光学システムでは、ス
クリーン２５に上下左右が逆に投影される。したがっ
て、下部の記号Ｈの箇所の照度低下は、反射鏡１７へ固
定する際に上部に配置したチップオフ部１２での散乱に
起因するものである。一方、本発明品の場合、図９に示
すスクリーン２５の四隅にあたる記号Ａ，Ｃ，Ｇ，Ｉ、
さらには左右の記号Ｄ，Ｆ、上下の記号Ｂ，Ｈの箇所、
それぞれにバランスがとれている。

【００４０】このように、チップオフ部１２を封止部６
に形成した本実施形態のメタルハライドランプを反射鏡
１７と組み合わせたランプユニットを組み込んだ光学シ
ステムは、スクリーン２５上の照度むらの発生を低減す
ることができることが確認できた。

【００４１】

【発明の効果】以上のように、本発明の放電ランプは、
発光部にチップオフ部がないので、発光部から放射され
た光の散乱を防止でき、ランプの配光特性を向上するこ
とができる。

【００４２】また、本発明の放電ランプの製造方法は、
封止部に設けられた細管によって、発光部内の排気等を
行うことができ、また、細管を溶断した際に形成される
細管の残留物であるチップオフ部を封止部に形成するこ
とができる。

【００４３】また、本発明のランプユニットは、発光部
にチップオフ部がないので、発光部から放射された光の
散乱を防止でき、ランプの配光特性が向上することがで
きる。

【００４４】また、本発明の光学システムは、発光部か
ら放射された光はチップオフ部で散乱を起こすことがな
いのでスクリーン上での照度むらの発生を防止すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である放電ランプの正面図

【図２】同じく放電ランプの製造方法を説明するための
図

【図３】同じく点灯電圧６０Ｖタイプの放電ランプ点灯
時の内圧特性を示す図

【図４】同じく放電ランプ（水平点灯時）のアーク中心
部における放電ランプと直交する断面の配光特性を示す
図

【図５】従来の放電ランプ（水平点灯時）のアーク中心
部における放電ランプと直交する断面の配光特性を示す
図

【図６】同じく本発明の一実施形態であるランプユニッ
トの一部断面正面図

【図７】放電ランプの評価に用いた評価用光学系を示す
図

【図８】評価用光学系のスクリーン上の照度測定位置を
示す図

【図９】基準光学系で評価した、本発明の一実施形態で
ある光学システムの照度分布を示す図

【図１０】基準光学系で評価した、従来の光学システム
の照度分布を示す図

【図１１】従来の放電ランプの正面図

【符号の説明】

１発光管２電極５発光部６封止部７電極棒８金属箔９外部リード線１０接続体１１ガラス細管１２チップオフ部１３発光部予定部１４封止部予定部１５管体１６気道確保領域１７反射鏡１８口金２０電力供給線２２コンデンサレンズ２３アパーチャ２４投射レンズ２５スクリーン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部に一対の電極を有し、少なくとも水
銀および希ガスが封入された放電空間を有する発光部
と、前記発光部に連設され、先端部に前記電極が設けら
れた電極棒、金属箔、および外部リード線からなる接続
体が封止された封止部とからなり、前記封止部にチップ
オフ部が形成されていることを特徴とする放電ランプ。
【請求項２】前記発光部に、金属ハロゲン化物が封入
されていることを特徴とする請求項１記載の放電ラン
プ。
【請求項３】前記封止部の断面が円または楕円形状で
あることを特徴とする請求項１または２記載の放電ラン
プ。
【請求項４】発光部予定部と、前記発光部予定部の両
端部に連設された筒状の封止部予定部を有する管体の前
記封止部予定部に細管を融着し、前記封止部予定部に、
先端部に電極を有する電極棒と金属箔と外部リード線と
からなる接続体を挿入し、前記封止部予定部を、前記細
管と前記発光部予定部との間に気道確保領域を残して封
止し封止部を形成した後、前記発光部に前記細管を通じ
て少なくとも水銀、希ガスを封入して、前記細管を前記
封止部予定部側の根元付近で封着し閉塞するとともに、
前記細管を溶断する工程を有していることを特徴とする
放電ランプの製造方法。
【請求項５】前記細管の溶断によって、前記封止部に
チップオフ部が形成されることを特徴とする請求項４記
載の放電ランプの製造方法。
【請求項６】前記細管を溶断した後、前記気道確保領
域を封止する工程を行うことを特徴とする請求項４また
は５記載の放電ランプの製造方法。
【請求項７】前記希ガスの封入圧力を８００ｈＰａ以
下とし、前記気道確保領域を封止する際、前記気道確保
領域および前記発光部内部を真空状態で加熱封着する減
圧封着を用いたことを特徴とする請求項４〜６のいずれ
かに記載の放電ランプの製造方法。
【請求項８】前記発光部内で対向する一対の電極間の
距離が１．２ｍｍ〜３ｍｍの場合、前記封止部予定部の
気圧を８００ｈＰａ以下として減圧封着することを特徴
とした請求項４〜７のいずれかに記載の放電ランプの製
造方法。
【請求項９】放物面、楕円面、球面あるいはそれらを
組み合わせた反射面を有する反射鏡と請求項１〜３のい
ずれかに記載の放電ランプとを一体化したことを特徴と
するランプユニット。
【請求項１０】請求項９記載のランプユニットを、光
学系と組み合わせたことを特徴とする光学システム。