JPH1167093A - ショートアーク放電ランプの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、発光管の電極間のアーク長のバラ
ツキが生じず、かつ電極の発光管軸からのズレが生じる
ことがなく、短アーク化が可能で封止部のリーク等が生
じず長寿命で、作業性がよいショートアーク放電ランプ
の製造方法を提供することを目的とする。 【解決手段】本発明は、中央部に放電空間を有し両端に
少なくとも電極と封入箔とを封着する石英製発光管より
なるショートアーク放電ランプの製造方法において、前
記封止部の電極芯棒の周囲を封止する第１のモールド
と、前記電極芯棒に接続された封入箔の周辺を封止する
第２のモールドとが各々独立して駆動し、発光管両端の
封止の際、封止する石英管を溶融し、第１のモールドが
第２のモールドよりも先に石英管を押し潰すが、第１の
モールドの押圧力は第２のモールドの押圧力よりも小さ
く構成することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【発明の属する技術分野】本発明は、外管を設けずに反
射鏡と組み合わせて用いられるショートアーク放電ラン
プに関し、特にその発光管の製造方法の改良に関する。

【0002】

【従来の技術】小型高密度の液晶パネルと光学部品と光
源とを組み合わせた液晶プロジェクタは、その性能の良
さと簡易であるという利点から、プレゼンテーション用
の機器として利用されている。又、パーソナルコンピュ
ータと組み合わせてワークステーション等に利用するこ
とも考えられている。この種の光源として、石英製発光
管の両端に封着した電極間のアーク長を短くし、外管を
設けないショートアークメタルハライドランプが用いら
れている。

【0003】液晶プロジェクタ用光源としてのショートアー
クメタルハライドランプは集光効率を向上させるため
に、電極間距離をより短くした短アーク化が望まれてい
る。そして、発光管の製造方法として、石英容器の両端
に配設した電極心棒と封入箔と外部リード線とを一体的
に封止する、いわゆるピンチシール方式が採用されてい
る。

【0004】

【発明が解決しようとする課題】一般に、ショートアー
クメタルハライドランプの製造方法において、発光管の
アーク長のバラツキはピンチシールの精度で決定され
る。外管を設けず発光管のみで使用されるこの種のラン
プは、発光管両端の封止部の電極心棒と封入箔との接続
部が、発光管中央部の発光部からの熱により酸化されな
いようにするため、封入箔としての金属箔の長さを外管
を設けたランプと比べて約２倍ほど大きくする必要があ
る。このため、ランプ点灯中に金属箔の大きな伸びが生
じ、アーク長が大きく変化したり、電極の大きな軸ズレ
が生じるという問題がある。

【0005】このように、発光管のアーク長がバラツクこと
は、映像機器としての液晶プロジェクタにとって、その
光学系に対して照度の大きなハラツキを招くため、大き
な問題となる。又、発光管の管軸に対するズレも色ムラ
や照度ムラを発生させ、大きな問題となる。

【0006】又、この種ランプの発光管のアーク長のバラツ
キあるいは電極の管軸からのズレを小さくするために、
前記ピンチシール方式にかえて、溶封による封止方法も
考えられるが、加工時の工数が多くて量産的でなく、か
つコスト高となるという問題がある。

【0007】本発明は前記に鑑みてなされたもので、発光管
の端部を機械的なピンチシール方式により製作し、発光
管の電極間のアーク長のバラツキが生じず、かつ電極の
発光管軸からのズレが生じることがなく、短アーク化が
可能で封止部のリーク等が生じず長寿命で、作業性が優
れたショートアーク放電ランプの製造方法を提供するこ
とを目的とする。

【0008】

【課題を解決するための手段】本発明は、中央部に放電
空間を有し両端に少なくとも電極と封入箔とを封着する
石英製発光管よりなるショートアーク放電ランプの製造
方法において、前記封止部の電極芯棒の周囲を封止する
第１のモールドと、前記電極芯棒に接続された封入箔の
周辺を封止する第２のモールドとが各々独立して駆動
し、発光管両端の封止の際、封止する石英管を溶融し、
第１のモールドが第２のモールドよりも先に石英管を押
し潰すが、第１のモールドの押圧力は第２のモールドの
押圧力よりも小さく構成することを特徴とする。

【0009】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に基づき説明
する。図１は本発明の実施例であるショートアークメタ
ルハライドランプの発光管の斜視図、図２は図１のＡ−
Ａ線拡大断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線拡大断面図、図
４はショートアークメタルハライドランプ装置の一例を
示す斜視図である。図において、１は石英ガラス製の発
光管で、該発光管１の両端には封止部２，３が形成さ
れ、該封止部に電極部４と電極部５とが埋め込み固定さ
れ、両電極部４，５間の距離ｌすなわちアーク長は１．
５ｍｍである。

【0010】このようにした発光管１は、その中央部の最大
外径が９．０ｍｍ、肉厚が１．５ｍｍで、最大内径が
６．０ｍｍのほぼ回転楕円体状に形成され、内容積は
０．２ｃｃである。封入添加物として、色再現性を良好
とするためのＤｙＩ₃ −ＮｄＩ₃ −ＣｓＩをそれぞれ重
量比で８：２：４としたものを０．６ｍｇ、電極間のア
ークを絞りかつ光学的効率を高めるための臭化水銀を
０．１ｍｇ、蒸気圧を高め青域発光を増加させるための
ＩｎＩを０．１ｍｇの他に、始動用アルゴンガスを３×
１０⁴ Ｐａと、バッファガスとしての水銀を１０ｍｇ封
入してある。

【0011】発光管１の両端に形成された封止部２，３に
は、電極部４としての陰極と電極部５としての陽極とが
金属箔としてのモリブデン箔６，６の一端に接続されか
つ他端に外部リード線７，７が接続されて、埋設されて
いる。陰極４は酸化トリウム含有のタングステン製のφ
０．６ｍｍ、長さ９．０ｍｍの電極芯棒４ｂの先端部を
０．５ｍｍ露出させ、該芯棒にφ０．３５ｍｍのタング
ステン線を密に巻回して長さ２．４ｍｍのコイル部４ａ
を形成している。また、陽極５はタングステンよりな
り、その先端部をφ１．８ｍｍ、長さ３．０ｍｍとした
頭部５ａと、φ０．６ｍｍ、長さ６．０ｍｍの電極芯棒
５ｂとよりなる。なお、電極芯棒は石英管を封止した
際、タングステンと石英との熱膨張率の差による大きな
クラックが生じないように、バレル研磨されていて、そ
の表面粗さはＲａが１００程度となっている。

【0012】そして、陰極４及び陽極５ともに発光管１の管
軸上の中央部に配設され、電極芯棒４ｂ，５ｂの他端部
（コイル部４ａ、頭部５ａの反対側）の４．５ｍｍが石
英封止部２，３に埋設されている。該封止部には、長さ
１９．０ｍｍ、幅１．５ｍｍ、厚さ０．０１８ｍｍのモ
リブデン箔６が埋設されており、該箔の両端はエッジ部
が形成され、その一端は溶接シロ約２．０ｍｍを介して
電極芯棒４ｂ，５ｂの他端部が溶接により接続され、該
箔の他端は溶接シロ約２．５ｍｍを介してφ０．６ｍｍ
の外部リード線７としてのモリブデン線が溶接されてい
る。さらに、該リード線７は外部の電力供給線や金属口
金と接続される。なお、図中８は排気管チップオフ部で
ある。

【0013】そして、発光管１は、硬質ガラス製の凹面反射
鏡１０の底部にセメントにより発光管の一端に固着した
金属口金を介して固定されている。該反射鏡は回転楕円
面形状で、その内面に酸化チタン、酸化珪素の多層膜を
蒸着し、コールドミラーといわれる誘電体多層膜１１を
被着した反射面を形成し、発光管１は該反射鏡のほぼ焦
点位置に配置されている。なお、図中１２は反射鏡１０
の底部に固定されたネジ付金属口金、１３は金属端子、
１４は電力供給線である。そして、反射鏡１０の底部側
には発光管１の陽極４が位置するようにしてショートア
ークメタルハライドランプ装置を構成している。このよ
うな装置は液晶プロジェクタのバックライト用光源とし
て、電子安定器を用いて、ランプ電圧５０Ｖ、ランプ電
力１５０Ｗで、直流で管軸が水平となるように水平点灯
される。

【0014】次に、本発明に係るショートアークメタルハラ
イドランプの石英発光管の封止方法について図５〜図７
に基づき説明する。図５は発光管封止（シール）後の外
観図、図６は要部縦断面図、図７は発光管の封止装置の
概略説明図である。本発明者の実験によると、発光管両
端のシール部を従来の金属モールドを用いて、押圧して
形成する場合、次のような問題が生じることがわかっ
た。発光管シール部Ａを発光管シール部Ｂと共に同一の
モールドで形成する場合、加熱溶融された石英にシール
部Ａのモールドパターンが形成されるものの、シールパ
ターンＢは溶融された石英がシール部Ａを先に形成して
しまうため、冷えてしまい、シール部ＢにパターンＢが
形成されないものが作成される。このことによりモリブ
デン箔を石英で囲うことができず、気密密閉できないこ
ととなる。

【0015】これを防止するために、ピンチシール時のモー
ルドの押圧力を上げて行なうと、シール部Ａを強く押し
つぶすために、流動する石英が上下方向に流れ、埋設す
べき電極芯棒が発光管の管軸から大きくズレたり、中心
軸に対して延び上がりバラツキが大きくなるという問題
がある。

【0016】そこで、図７に示すようなピンチシール用モー
ルドを作成し、発光管シール部Ａ，Ｂを形成すべきモー
ルドパターンを一体化せず、各々独立して駆動するよう
な構造とする。これは、シールパターンＡを先に形成す
る第１のモールド２１が、溶融された石英に先に当たる
が、モールド２１の押圧力は石英に当たってからも強く
働かず、ほぼ一定となるようにモールド２１の石英面と
接触する側の反対面に取り付けた緩衝部が作用するよう
な構造としてある。

【0017】このような構造とした封止装置を用いて、発光
管のシール部を形成する場合、加熱により、シールする
石英管が溶融している時点で、先にシールパターンＡと
なるように作成した第１のモールド２１が石英と接触し
ても、シールパターンＢとなるように作成した第２のモ
ールド２２は第１のモールド２１よりも押圧力が大きい
ので、溶融していない石英を直ぐに加工できることとな
る。従って、先に電極芯棒の周囲の石英を加工するた
め、電極の位置が確保され、モリブデン箔をシールする
石英を直ぐに加工できるので、箔が無理に伸びることな
く、所望の封止が可能となる。

【0018】このように、発光管のシールする部分を電極芯
棒の周囲と金属箔の周辺とに区分けし、各々に対するシ
ールモールドを備え、独立して駆動するような構造とし
ている。これにより、電極芯棒の周囲の石英を先に加工
するように構成するが、その後、直ぐに金属箔の周辺の
石英を加工するために、電極芯棒の周囲を押し潰す押圧
を金属箔周辺の石英を押し潰す圧力より小さく設定し、
先に電極芯棒を抑えて発光管の所望の位置に電極を封着
することができ、アーク長のバラツキをなくすことがで
きる。又、管軸に対するズレをなくすことができ、ラン
プの短アーク化が可能となる。

【0019】また、電極芯棒の周囲の石英を加工した後に、
直ぐに金属箔周辺の石英を加工することができるので、
完全密封が可能であり、発光管リーク等の恐れがない。
なお、図３に示すように、電極芯棒の周囲の石英を先に
加工し、押圧力を低く設定するために押しバネ（スプリ
ング）２３を用いているが、この外に電気部品と機械部
品とを用いてメカトロニクスにより押圧力を制御しても
よい。

【0020】前記実施例では、ショートアークメタルハライ
ドランプについて説明したが、発光管内に水銀と共に始
動ガスを封入し、かつ水銀蒸気圧を高めた超高圧のショ
ートアーク水銀ランプにも適用可能であり、発光管内に
キセノンガス等を高圧で封入した超高圧のショートアー
クキセノンランプ等にも適用可能である。

【0021】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、発光管
両端の封止部に埋設する電極芯棒と封入箔と外部リード
線とをランプ設計仕様の通りに正確に作成でき、電極の
ズレやバラツキが生じない等の利点がある。また、作業
性がよく量産的である等の利点もある。そして、ランプ
のより短アーク化が可能で、光学的に効率が良いショー
トアーク放電ランプが得られるので、省電力でかつ小型
の液晶プロジェクタ用光源として最適である。

【図面の簡単な説明】

【図1】本発明に係るショートアークメタルハライドラ
ンプの一実施例を示す斜視図である。

【図2】図１のＡ−Ａ線拡大断面図である

【図3】図１のＢ−Ｂ線拡大断面図である。

【図4】同じくショートアークメタルハライドランプ装
置の斜視図である。

【図5】本発明に係るランプの発光管封止後の外観図で
ある。

【図6】図５の要部縦断面図である。

【図7】同じく発光管の封止装置の概略説明図である。

【符号の説明】

１ 発光管 ２，３ 封止部 ４ 陰極 ４ａ 陰極コイル部 ４ｂ 陰極芯棒 ５ 陽極 ５ａ 陽極頭部 ５ｂ 陽極芯棒 ６ モリブデン箔 ７ 外部リード線 ８ 排気管チップオフ部 ２１ 第１のモールド ２２ 第２のモールド ２３ 押しバネ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項1】 中央部に放電空間を有し両端に少なくと
   も電極と封入箔とを封止する石英製発光管よりなるショ
   ートアーク放電ランプの製造方法において、前記封止部
   の電極芯棒の周囲を封止する第１のモールドと、前記電
   極芯棒に接続された封入箔の周辺を封止する第２のモー
   ルドとが各々独立して駆動し、発光管両端の封止の際、
   封止する石英管を溶融し、第１のモールドが第２のモー
   ルドよりも先に石英管を押し潰すが、第１のモールドの
   押圧力は第２のモールドの押圧力よりも小さく構成する
   ことを特徴とするショートアーク放電ランプの製造方
   法。
2. 【請求項2】 前記第１のモールドの押圧力を第２のモ
   ールドの押圧力よりも小さくする機構として、第１のモ
   ールドの封止する面の対向側に押しバネを設け、封止面
   に接触した後は、ほぼ一定圧力のみが封止面にかかるよ
   うに構成したことを特徴とする請求項１項記載のシート
   アーク放電ランプの製造方法。