KR100392386B1 - 고압 방전램프, 고압 방전램프 장치 및 조명 장치 - Google Patents

고압 방전램프, 고압 방전램프 장치 및 조명 장치 Download PDF

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Abstract

집광효율, 발광효율 및 수명특성을 희생으로 하는 일없이, 연색성 및 색온도라 하는 색특성을 개선한 고압 방전램프, 이것을 사용한 고압 방전램프 장치 및 조명 장치를 제공한다.
석영유리 방전용기내로의 봉입 매체가 수은, 희가스, 할로겐 및 적어도 Li를 포함하는 알칼리금속으로 이루어지며, 할로겐이 10-3㎛ol/mm3이상이며, Li가 발광스펙트럼의 파장 402.5∼407.5 nm의 적분방사파워를 A로 하고, 파장 667.5∼672.5 nm의 적분방사파워를 B로 했을 때에, B/A가 하기의 식을 만족할만한 양이다. 또한, 수은 증기압은, 점등 중 10 MPa 이상으로 된다.
15≤B/A≤0.45

Description

고압 방전램프, 고압 방전램프 장치 및 조명 장치{A HIGH-PRESSURE MERCURY DISCHARGE LAMP AND A LIGHTING APPARATUS USING THE LAMP}
본 발명은, 점등 중의 방전매체의 압력이 10 MPa 이상이 되는 고압방전 램프, 이것을 사용한 고압방전 램프 장치 및 조명 장치에 관한 것이다.
근년, 투광조명 및 화상표시장치 등이 널리 보급하고 있으나, 그 광원으로서 고압 방전램프가 많은 경우에 채용되고 있다. 그 중에 있어서도, 특히, 점광원(点光源)에 가깝고, 배광(配光) 제어가 용이한 단아크형의 고압 방전램프, 예를 들면 크세논 램프, 메탈할라이드 램프 등은, 최근 급격히 보급되고, 액정 프로젝터용의 광원으로서 다용되고 있다.
액정 프로젝터는, 화상을 투영하는 장치이며, 정지 화상은 물론 동화상에 있어서도 투영할 수 있고, 비디오 신호 또는 퍼스널 컴퓨터의 화상 신호를 입력함으로써, 여러 가지 화상을 투영할 수 있게 된다. 이 때문에, 프레젠테이션용의 툴로서 사용하거나, 간이적인 영화극장용 또는 대화면 TV모니터로서 사용하거나, 다양한 분야에서 사용되고 있다.
그러나, 이와 같은 액정 프로젝터는, 각 회의실에 설치될 수 있을 정도로는 보급되지 않았기 때문에, 운반되는 경우가 많고, 소형경량화가 중요한 과제로 되어있다.
소형경량화를 위해, 액정 프로젝터용의 액정 패널은, 해마다 소형화되어 있고, 1.3" 의 크기까지 되었다. 또한, 광원도 소형화된 액정패널로 효율적으로 집광하기 위해서, 소형화가 요구되고 있다.
광원의 소형화를 위해서는, 아크 길이를 짧게 하는 것이 광학적으로 가장 효과적인 방법이지만, 종래의 사양인 채로 단지 아크 길이를 단축하는 것만으로는, 램프 전압이 저하하여 버린다. 이것을 보충하여 소정의 램프 전력을 투입하고자 하면, 램프 전류를 증대해야만 한다.
그런데, 램프 전류를 증대함으로써, 점등 장치가 대형화되어 버리기 때문에, 액정 프로젝터의 소형화의 컨셉으로부터 벗어나게 되어버리므로, 아크 길이를 짧게 하는 수단은 채용할 수 없다.
따라서, 램프 전압을 저하시키지 않고 아크 길이를 짧게 하기 위해서, 아크의 임피던스를 높게 하는, 다시말하면, 점등 중의 방전 매체의 압력을 상승시키는 것이, 예를 들면 특개평 6-52830호 공보 등에 기재되고 있다. 이 종류의 고압 방전램프는, 반사경과 조합시켜 높은 집광효율을 얻음과 동시에, 조도유지율의 향상을 도모하면서 연색성(演色性)을 향상시키기 위해서, 방전 매체를 10 MPa 이상의 높은 압력으로 점등시키도록 구성한 수은 램프이다.(종래 기술 1)
이렇게 하여, 종래 기술 1에 나타내는 이 종류의 고압 방전램프는, 점등 장치를 소형화할 수 있기 때문에, 소형 경량화에 최적의 것이 되어 있다.
한편, 특개평 11-297269호 공보에는, 수은에 부가하여 전리(電離) 전압이 수은의 그것의 0.87배 이하의 금속 할로겐화물을 2 ×10-4∼7 ×10-2㎛ol/mm3의 범위에서 방전 용기에 첨가하고, 그 금속 할로겐화물로서 Li, Na, Ce, Ba, Ca 등의 금속을 사용함으로써, 이에 따라 아크를 양호하게 안정시켜, 적색 성분을 늘려 연색성에 뛰어난 발광을 하는 고압 방전램프에 관해서 기재되어 있다. (종래 기술 2)
그러나, 종래 기술 1의 수은 램프는, 또한 연색성이 부족하고, 또한 색온도가 8000 K 이상이며, 적색성분이 부족하기 때문에, 시장에서 그것의 개선이 요구되고 있다. 이 때문에, 칼라 필터를 사용하여 연색성의 개선을 도모하고 있다.
그런데, 칼라 필터를 사용하더라도, 발광분포 중의 어떤 파장성분을 커트하여 색의 밸런스를 갖추고 있을 뿐이며, 그 때문에 발광효율이 그 만큼 저하한다는 문제를 발생하고 있다.
이에 대하여, 종래 기술 2에 있어서는, 금속을 첨가함으로써, 연색성을 개선할 수 있지만, 금속의 첨가량이 많기 때문에, 실투(失透)하기 쉽고, 소망의 수명 특성을 얻을 수 없음과 동시에, 아크가 굵어져 집광효율이 저하할 우려가 있다.
본 발명은, 집광효율, 발광 효율 및 수명 특성을 희생할 필요없이, 연색성 및 색온도 등의 색특성을 개선한 고압 방전램프, 이것을 사용한 고압 방전램프 장치 및 조명 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 고압 방전램프의 한 실시형태를 나타내는 정면도,
도 2는 본 발명의 고압 방전램프의 한 실시형태에 있어서의 분광분포곡선도,
도 3은 본 발명의 고압 방전램프 장치의 한 실시형태를 나타내는 부분정면단면도,
도 4는 본 발명의 고압 방전램프 장치의 한 실시형태에 있어서의 수명평가시험의 점등 2000시간까지의 도중경과를 나타내는 그래프,
도 5는 본 발명의 조명 장치의 한 실시형태로서의 액정표시장치를 나타내는 개념적 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 석영유리 방전용기 1a : 포위부
1b : 밀봉부 2 : 전극
2a : 전극축부 2b : 코일부
2c : 밀봉부착부코일 3 : 밀봉부착금속박
4 : 도입도체 5 : 꼭지쇠
5a : 통체 5b : 나사단자
6 : 접속도체
본 발명의 실시 형태에 따른 고압 방전램프는, 석영유리 방전용기와; 석영유리 방전용기의 내부에 밀봉장착된 한 쌍의 전극과; 수은, 희가스, 할로겐 및 알카리금속으로 구성되며, 할로겐이 석영유리 방전용기의 내부 용적에 대하여 10-3㎛ol/mm3이상의 양이며, 알칼리금속이 적어도 Li를 포함함과 동시에 발광 스펙트럼 분포의 파장 402.5∼407.5 nm의 적분방사 파워를 A로 하고, 파장 667.5∼672.5 nm의 적분방사파워를 B로 하였을 때에 하기의 식을 만족하는 양이며, 점등시의 압력이 10 MPa 이상인 석영유리 방전용기내로의 봉입 매체를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.
0.15≤B/A≤0.45
본 발명 및 이하의 각 발명에 있어서, 특히 지정하지 않은 한 용어의 정의 및 기술적 의미는 다음에 의한다.
<석영유리 방전용기에 관해서>
석영유리 방전용기는, 석영유리에 의해서 구성된 방전용기이며, 필요에 따라서, 투광성 석영유리 방전용기의 내면에 내할로겐성 또는 내금속성의 투명피막을 형성하거나 내면을 개선하는 것이 허용된다.
또한, 석영유리 방전용기는, 길이 방향의 중앙에 포위부, 포위부의 양끝단에 한 쌍의 밀봉부가 일체로 형성되어 있다. 포위부는, 내부에 방전공간을 포위하는 공간을 형성하고 있다. 그리고, 해당 공간은, 적절하게는 구체(球體) 또는 구체에 가까운 회전타원체와 같은 형상으로 형성할 수 있다. 한 쌍의 밀봉부는, 포위부에서 막대 형상으로 연장되어, 내부에 후술하는 전극을 지지함과 동시에, 석영유리방전용기의 양끝단을 밀봉하여 막고, 또한 전극에 도입도체를 접속하고 있다. 이 때문에, 밀봉부착금속박을 중간에 개재시켜 전극과 도입도체를 접속하여, 밀봉부착금속박에 밀봉부의 석영유리를 기밀하게 밀착시켜 석영유리 방전용기를 밀봉할 수 있다. 이 경우의 밀봉에는, 감압밀봉법을 사용하는 것에 의해, 내압성을 높일 수 있다.
<한 쌍의 전극에 관해서>
본 발명의 고압 방전램프는, 교류 점등 및 직류 점등의 어느 쪽에서 점등하더라도 좋다. 또한, 전극은, 텅스텐, 토륨텅스텐 또는 도프된 텅스텐에 의해서 형성할 수 있다.
교류 점등의 경우, 한 쌍의 전극은 대칭구조로 구성할 수가 있다. 각 전극은, 일반적으로는, 전극축부와, 그 선단근방에 감아 장착한 코일부로 구성된다. 그러나, 필요하면, 깎아낸 구조의 볼록부를 구비한 구조로 대신함으로써, 또는 전극축부만으로 구성하고, 코일부를 생략할 수 있다.
이에 대하여, 직류 점등의 경우, 한 쌍의 전극은 그 한쪽이 양극이 되고, 다른쪽이 음극이 된다. 양극은, 램프전류의 대부분을 차지하는 전자의 유입에 의한 발열로 고온이 되기 때문에, 방열면적을 크게 하기 위해서, 상대적으로 크게 형성하는 것이 일반적이다. 텅스텐이 상대적으로 큰 직경의 막대를 깎아내어 양극을 형성하거나, 텅스텐의 막대의 선단에 텅스텐 가는선을 감아 코일을 형성하여 양극으로 할 수 있다. 한편, 음극은, 열전자를 방출하고, 또한 램프전류가 얼마 안되는 부분을 차지하는 이온이 유입하기 때문에, 상대적으로 작은 직경의 텅스텐 막대에의하여 형성된다.
또한, 본 발명에 있어서는, 전극사이의 거리는, 소위 단아크형의 방전이 발생하는 관계로 밀봉장착된다. 단아크형은, 투광성 방전용기내에 형성되는 전극사이거리를 작게 함으로써, 아아크방전을 전극에 의해서 안정시키는 소위 전극 안정형이다. 이 때문에, 고압 방전램프의 발광을 가능하면 점광원에 가까이 할 수 있기 때문에, 반사경 또는 렌즈 등의 광학계에 의한 집광을 효율적으로 행할 수 있다. 액정 프로젝터 등의 투사용에 있어서는, 소형의 단아크형의 고압 방전램프를 사용하거나, 그 전극사이거리는, 3 mm 이하가 적절하다. 전극간 거리가 4 mm을 넘으면, 점광원으로부터 떨어져버려, 광학계의 초점특성이 나쁘게 되고, 액정 프로젝터용으로서 사용한 경우에, 스크린 조도가 저하하여 버린다. 또, 가장 바람직하게는 0.5∼2.0 mm 이다.
또한, 전극축부에 밀봉부의 석영유리가 용착하면, 양자의 열팽창계수의 상위에 의해서 석영유리에 크랙이 생기기 쉽게 되기 때문에, 전극의 진동을 방지하는 정도로만 지지하고, 용착하지 않도록 유의하여야한다. 또한, 석영유리가 전극축부에 용착하기 어렵게 하는 수단으로서, 전극축부에 텅스텐의 가는선을 큰 피치로 감고, 그 위에서 석영유리가 느슨하게 접촉하도록 구성할 수가 있다.
<봉입매체에 관해서>
본 발명에 있어서, 석영유리 방전용기내에의 봉입매체는, 수은, 희가스, 할로겐 및 알칼리 금속으로 구성된다.
수은은, 원하는 램프전압을 얻을 수 있는 양을 봉입한다. 예를 들면, 석영유리 방전용기의 내부 용적에 대하여 0.18 mg/mm3이상 봉입하는 것이 좋다.
희가스는, 아르곤, 크립톤, 크세논 등을 사용할 수 있다.
할로겐은, I, Br 및 Cl 중 어느 일종 또는 복수종, 적합하게는 Br로 이루어져, 석영유리 방전용기의 내부 용적에 대하여 10-3㎛ol/mm3이상의 양이 봉입된다. 할로겐의 봉입량이 하한미만이면, 불안정하게 되기 쉽다. 또, 본 발명에 있어서는, 할로겐의 봉입량의 상한을 규정하지 않지만, 전극의 부식 등이 문제가 생기지 않을 값으로 하는 것이 현명한 일이며, 이 경우 10-2㎛ol/mm3정도를 목표로 할 수 있다.
알칼리 금속은, 적어도 Li를 포함하는 것으로 한다. Li에 더하여 Na 등을 포함하는 것이 허용된다. Li의 봉입량은, 비교적 미량이기 때문에, 직접적으로 봉입량을 규정함으로써, 고압 방전램프의 발광스펙트럼에 의해서 규정하는 편이 적절하다. 즉, 분광스펙트럼중에 있어서의 수은의 방사파워에 대한 Li의 방사파워의 비율에 의해서 규정하는 것이고, 발광스펙트럼분포의 파장 402.5∼407.5 nm의 사이에 있어서의 파장폭 5 nm의 적분방사파워 A에 대한 파장 667.5∼672.5 nm의 사이에 있어서의 파장폭 5 nm의 적분방사파워 B의 비율 B/A가 0.15∼0.45의 범위가 되도록 규정된다. 여기서, 파장667.5∼672.5 nm의 적분방사파워 B에는, Li의 공명스펙트럼을 포함한다. 또한, 파장 402.5∼407.5 nm의 적분방사파워 A에는, 수은의 공명스펙트럼을 포함한다.
그렇게 하여, Li의 봉입량이 많아짐에 따라서, 그 방사파워의 적분치도 커지므로, 상기 B/A에 의해서 Li의 봉입량을 규정할 수가 있다. 그런데, Li의 봉입량이0.15미만이라면, 발광스펙트럼중의 적색성분이 부족하여, 소기의 효과를 얻을 수 없기 때문에, 불가능하다. 이에 대하여, Li의 봉입량이 0.45를 넘으면, 조도유지율이 저하하기 때문에, 불가능하다.
또한, Li의 봉입량은, 미량이기 때문에 단체로 봉입하지 않고 Li를 소정비율 함유하는 수은할로겐화물의 형태로 봉입할 수가 있다.
<본 발명의 작용에 관해서>
본 발명에 있어서는, 미량의 Li가 봉입됨으로써, 발광효율이 저하하는 일없이, 색 특성 즉, 연색성 및 색온도를 개선한 고압 방전램프를 얻을 수 있다.
또한, 점당사(点當事)의 수은증기압이 10 MPa 이상인 것에 의하여, 아크가 수축하기 때문에, 높은 집광효율이 얻어진다.
또한, 종래 기술 1과 거의 같은 수명특성을 얻을 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 고압 방전램프는, 상기 실시 형태에 기재된 고압 방전램프에 있어서, 방전매체의 알칼리 금속은, 발광스펙트럼분포의 파장 402.5∼407.5 nm의 적분방사파워를 A로 하고, 파장 667.5∼672.5 nm의 적분방사파워를 B로 했을 때에 하기의 식을 만족하는 양인 것을 특징으로 한다.
0.20≤B/A≤0.40
본 발명은, 적분방사파워의 비율 B/A가 적절한 범위를 규정하고 있다.
이에 따라, 보다 한층 양호한 발광효율, 색 특성 및 수명특성을 얻을 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 고압 방전램프는, 상기 실시 형태들에 기재된고압 방전램프에 있어서, 발광효율이 55 lm/W이상, 평균연색평가수 Ra가 65이상, 상관색온도가 6500∼8500 K인 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 발광효율, 평균연색평가수 Ra 및 상관색온도가 양호하게 얻어지는 범위를 규정하고 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 고압 방전램프는, 상기 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태의 고압 방전램프에서, 발광효율이 62 lm/W이상, 평균연색평가수 Ra가 67이상, 상관색온도가 7000∼8000 K 인 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 발광효율, 평균연색평가수(Ra) 및 상관색온도가 특히 적절한 범위를 규정하고 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 발명의 고압 방전램프 장치는, 상기 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태의 고압 방전램프와; 고압 방전램프와 일체로 고정되어 고압 방전램프의 적어도 발광부를 포위하는 오목형반사경을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 고압 방전램프와 오목형 반사경은, 꼭지쇠시멘트같은 무기질접착제 등의 고정부착수단에 의해서 소정의 위치관계로 고정부착하는 것이 적당하다. 그러나 요컨대, 양자를 착탈가능한 형태로 일체로 고정할 수도 있다.
또한, 고압 방전램프를 오목형 반사경에 고정하기 위해서, 투광성 방전용기의 밀봉부에 고정부착한 꼭지쇠를 이용할 수 있다.
또한, 고압 방전램프는, 그 전체가 오목형 반사경에 의해서 포위되지 않으면 안되는 것이 아니라, 예를 들면 한편의 전극의 밀봉부가 오목형 반사경으로부터 외부로 돌출되어 있어도 좋다.
흔히 또, 오목형 반사경은, 유리 또는 금속을 기체로서 구성하고 있는 것을 사용할 수 있다. 어느 쪽의 구성에 있어서도, 반사면에 가시광반사·열선투과성능을 구비하는 예를 들면 다이클로익 미러(dichroic mirror)를 채용함에 의해, 열선이 피조사면으로 투사되는 것을 저감할 수 있다.
또한, 오목형 반사경의 전면개구에 투광성 전면커버를 배설할 수 있다. 이 경우, 오목형 반사경과 투광성 전면커버와의 사이를 기밀하게 구성할 수 있다. 그러나, 기밀하게 구성하지 않더라도 좋다. 그리고, 투광성 전면커버를 오목형 반사경에 고정하기 위해서는, 실리콘접착제나 저융점유리 등에 의해서 접착하여도 좋고, 금속틀에 의하여 기계적으로 고정부착하여도 좋다.
또한, 투광성 전면커버의 내면 또는 외면에 가시광투과·열선반사막을 형성함으로써, 피조사면에 투사되는 열선을 보다 한층 양호하게 차단할 수 있다.
또한, 필요하면, 투광성 전면커버에 가시광에 대하여 특정파장 영역의 빛을 양호하게 투과하는 색필터의 기능을 부여할 수도 있다. 그러나, 본 발명을 구성하고 있는 고압 방전램프는, Li를 미량봉입하고 있는 점에서, 적색광 성분을 소요에 포함하여 있으므로, 녹색광 성분을 칼라필터를 사용하여커트함으로써 적색광 성분의 부족을 보충할 필요는 없다.
그렇게 하여, 본 발명의 고압 방전램프 장치는, 액정프로젝터 등의 투사장치용의 광원으로서 적절하다. 그러나, 자동차 헤드라이트, 스폿라이트나 다운라이트 등의 조명기구 및 광화이버 조명 장치 등의 광원으로서도 적응시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서는, 오목형 반사경의 개구면을 투광성 전면커버로 폐쇄함으로써, 만일 고압 방전램프가 파열되었을지라도, 투광성 전면커버에 의해서 파편이 주위로 비산하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 조명 장치는, 조명 장치본체와; 조명 장치본체에 배설된 상기 실시 형태에 기재된 고압 방전램프 장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 조명 장치란, 고압 방전램프의 발광을 이용하는 모든 장치를 포함하는 넓은 개념이며, 따라서 액정프로젝터, 오버헤드프로젝터인 옥내용 및 옥외용의 어느 것이든 좋다.
그렇게 하여, 본 발명에 있어서는, 집광효율 및 발광효율이 저하하는 일없이 색 특성 즉 연색성 및 색온도가 개선된 조명 장치를 얻을 수 있다.
(발명의 실시형태)
이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 고압방전 램프의 한 실시형태를 나타내는 정면도이다.
도면에 있어서, 참조부호(1)는 석영유리 방전용기, 참조부호(2,2)는 한 쌍의 전극, 참조부호(3)는 밀봉부착금속박, 참조부호(4)는 도입도체, 참조부호(5는) 꼭지쇠, 참조부호(6)는 접속도체이다.
석영유리 방전용기(1)는, 석영유리로 이루어져, 중앙의 포위부(1a) 및 양끝단의 한 쌍의 밀봉부(1b,1b)로 이루어진다. 포위부(1a)는, 최대 지름이 9 mm의 거의 구체에 가까운 회전타원형 형상을 하고 있다. 한 쌍의 밀봉부(1b,1b)는, 방전공간부(1a)의 양끝단에 시일튜브접속구조에 의해 일체로 접속하고 있다.
전극(2)은, 전극축부(2a), 코일부(2b) 및 밀봉부착부코일(2c)을 구비하고 있다. 전극축부(2a)는, 0.45 mm의 텅스텐막대이다. 코일부(2b)는, 0.2 mm의 텅스텐선을 전극축부(2a)의 선단부에 감겨장착되어 있다. 밀봉부착부코일(2c)은, 0.075 mm의 텅스텐 가는선을 밀봉부(1b)의 석영유리에 접촉하는 부위에 큰 감기 피치로 감겨 있다.
밀봉부착금속박(3)은, 몰리브덴으로 이루어지고, 두께 20㎛, 폭 1.5 mm, 길이 17 mm 이다. 그리고, 밀봉부착금속박은, 그 일끝단부에 전극축(2a)을, 다른 끝단부에 도입도체(5)를, 각각 용접한 상태로, 투광성 석영유리 방전용기(1)의 양끝단의 밀봉부(1b)의 내부에 기밀하게 매설되어 있다. 또한, 밀봉부(1b)와 밀봉부착금속박(3)과의 기밀한 밀봉은 감압밀봉법에 의하여 얻을 수 있다.
이에 대하여, 밀봉부(1b)와 전극(2)의 전극축부(2a)와의 사이는, 밀봉부착부코일(2c)의 개재에 의해 유리용착하는 일없이, 느슨히 접촉하여 전극(2)을 지지하고 있다.
봉입매체는, 수은, 아르곤, 할로겐 및 적어도 Li를 포함하는 알칼리 금속이다. 수은은, 램프전압이 80 V 이상이 되는 소정량을, 할로겐으로서 Br이 7×10-3㎛ol/mm3를 포함하고, 또한 알칼리 금속은 Li를 수십 ppm 정도의 미량함유하는 HgBr2-Li의 펠릿석영유리 방전용기(1)의 포위부(1a) 내에 봉입되어 있다. 희가스는, 아르곤이다.
도입도체(4)는, 몰리브덴선으로 이루어지고, 밀봉부착금속박(3)에 선단이 용접하고, 기단이 밀봉부(1b)에서 외부에 노출하고 있다. 그리고, 도입도체(4)는, 도면에 있어서 좌우대칭구조이나, 좌측의 도입도체는 후술하는 꼭지쇠(5)내에 위치하고 있기 때문에 외부에서 보이지 않는다.
꼭지쇠(5)는, 통체(5a) 및 나사단자(5b)를 구비하고 있다. 통체(5a)는, 황동 등의 금속으로 이루어지고, 그 일끝단부가 한쪽의 밀봉부(1b)의 단부에 꼭지쇠시멘트에 의해서 고정부착되어 있다. 나사단자(5b)는, 주위에 나사홈이 형성되고, 기단이 통체(5a)에 고정부착되어 통체(5a)에서 외부로 돌출되어 있음과 동시에, 그 내부에서 대응하는 도입도체(4)와 접속하고 있다.
접속도체(6)는, 그 선단이 다른 쪽의 밀봉부(1b)에서 외부로 돌출하고 있는 도입도체(4)에 선단이 용접되어 있다.
그렇게 하여, 본 실시형태의 고압 방전램프는, 램프전력 100∼150 W에서 점등된다. 그리고, 점등 중 수은증기압은 15 MPa를 넘고, 스크린 도달광량이 10 lm/W를 넘는 발광효율을 얻을 수 있다.
도 2는, 본 발명의 고압방전 램프의 한 실시형태에 있어서의 분광분포곡선도이다.
도면에 있어서, 가로축은 파장(nm)을, 세로축은 상대파워를, 각각 나타낸다. 또한, 도면은 파장을 5 nm 마다 방사파워를 적분하여 측정하고, 또한 파장 547.5∼ 552.5 nm의 사이의 방사파워를 100%로 하는 상대파워로 나타내고 있다.
도면으로부터 이해할 수 있는 바와 같이, Li의 봉입에 의해 적색광성분이 많아지고, 이 때문에 연색성이 향상하고, 동시에 색온도가 저하하고 있다. 파장 402.5∼407.5 nm의 사이의 미분방사파워 A에 대한 파장 667.5∼672.5 nm의 사이의 적분방사파워의 비 B/A는 약 0.35이었다.
도 3은, 본 발명의 고압 방전램프 장치의 한 실시형태를 나타내는 일부정면단면도이다.
도면에 있어서, 도 1과 동일부분에 있어서는 동일부호를 붙이고 설명은 생략한다. 참조부호(11)는 고압 방전램프, 참조부호(12)는 오목형 반사경, 참조부호 (13)는 무기질접착제, 참조부호(14)는 중계단자, 참조부호(15)는 와이어하네스 (wire harness), 참조부호(16)는 전면커버이다.
고압 방전램프(11)는, 도 1에 나타내는 것과 동일구조이다.
오목형 반사경(12)은, 내면이 오목형을 이루는 유리기체(12a), 가시광반사·열선투과막(12b) 및 통형부(12c)로 이루어진다. 유리기체(12a)는, 내면의 오목형부가 회전포물면을 기본으로 하는 곡면으로 형성되고, 꼭지부의 외측에 통부(12c)가 일체로 돌출하여 형성되어 있다. 가시광반사·열선투과막(12b)은, 다이클로익 반사막으로 이루어진다.
고압 방전램프(11)를 오목형 반사경(12)에 부착하기 위해서는, 꼭지쇠(5)를 통형부(12c)에 삽입하고, 고압 방전램프(11)의 발광중심을 오목형 반사경(12)의 초점에 맞춰 꼭지쇠(5)와 통형상부(12c)와의 사이에 무기질접착제(13)를 개재시켜 양자를 고정부착한다.
고압 방전램프(11)의 한쪽 전극(2)측의 도입도체(5)에 접속도체(6)를 용접하고 오목형 반사경(12)의 배면측으로 도출시키고 있다. 즉, 접속도체(6)는, 경면의 일부에 형성한 통구멍(12d)을 통하여 오목형 반사경(12)의 배면측으로 도출되고 있다.
중계단자(14)는, 오목형 반사경(12)의 외면의 통구멍(12d)의 근방에 고정부착되어 있다. 그리고, 고압 방전램프(11)에 접속하고 있는 접속도체(6)와 와이어하네스(15)와의 접속을 중계하고 있다.
와이어하네스(15)는, 커넥터(15a) 및 한 쌍의 절연피복도선(15b,15c)으로 이루어진다. 커넥터(15)는, 도시를 생략하고 있는 점등장치의 출력단의 커넥터에 착탈가능하게 결합하여 접속함과 동시에, 절연피복도선(15b, 15c)의 일끝단에 접속하고 있다. 절연피복도선(15b)은, 그 외 끝단이 중계단자(14)에 접속하고 있다. 절연피복도선(15c)은, 그 외 끝단이 꼭지쇠(5)의 나사단자(5b)에 룰렛부착너트(5c)에 의해서 조여져 접속하고 있다.
전면커버(16)는, 투명유리판으로 이루어지고, 오목형 반사경(12)의 전면 개구단에 접착되어 있다.
그렇게 하여, 와이어하네스(15)의 커넥터(15a)를 점등장치에 접속하고, 고압 방전램프(11)를 점등하면, 고압 방전램프(11)로부터 발생한 광선은, 오목형 반사경 (12)의 가시광반사·열선반사막(12b)에 입사하고, 그중 가시광은 반사하여 광축과 평행하게 출사하고, 전면커버(16)를 통과하여 조명에 이용된다. 이에 대하여, 열선은 가시광반사·열선투과막(12b)을 투과하고, 또한 유리기체(12a)를 투과하여 오목형 반사경(12)의 배면측으로 방산되므로, 액정표시체 등의 온도상승을 억제할 수있다.
이하, 램프전력 120 W에서 점등한 경우의 본 실시형태(샘플 1)에 있어서의 상관색온도, 색도 및 평균연색평가수(Ra)의 측정결과를 비교예(샘플 2)의 그것과 함께 표 1에 나타낸다. 또, 비교예는, 봉입매체중에 Li를 실질적으로 함유하지 않고, 분광스펙트럼의 방사파워비 B/A가 0.13인 것 이외는, 본 실시형태와 동일 사양 및 동일 램프전력이다.
[표 1]
샘플 상관색온도 색도 평균연색평가수
K x/y Ra
1 7300 0.303/0.312 70
2 9300 0.286/0.291 61
표 1로부터 명백하듯이, 본 실시형태는 비교예와 비교하면, 상관색온도가 약 200 K낮고, 평균연색평가수가 약 10 높고, 색 특성이 양호하다.
다음에, 상기 실시형태에 덧붙여 Li 및 Na를 증량하고 방사파워비 B/A가 0.45 및 0.55의 시작품(샘플 3 및 샘플 4)을 제작하고, 이들에 관해서 도 5에 나타내는 것 같은 액정프로젝터에 조립 2000시간까지 연속점등하여 수명평가시험을 실시하였다. 수명평가는, 조도유지율을 측정하여 행하였다. 그 결과를 표 2에 나타낸다.
[표 2]
샘플 0 h 500 h 1000 h 2000 h
1 100% 100% 90% 85%
3 100% 80% 70% 50%
4 100% 60% 35%
일반적으로, 액정프로젝터에 요구되는 수명특성은, 2000시간이며 조도유지율이 50%를 목표로 하고 있는 점부터, 샘플3은 이에 적합하다고 할 수 있다. 이에 대하여, 샘플4는, 점등 1000시간에서 석영유리 방전용기의 내면에 백탁(白濁)이 생기고, 집광효율이 저하하고, 조도유지율이 현저히 저하되어 버렸다. 그리고, 점등2000시간에서는 점등되지 않기 때문에 측정불가능하였다.
도 4는, 본 발명의 고압 방전램프 장치의 한 실시형태에 있어서의 수명평가시험의 점등 2000시간까지의 도중경과를 나타내는 그래프이다.
도면에 있어서, 가로축은 점등시간(h)을, 세로축은 조도유지율(%)을, 각각 나타낸다. 또, 램프전력 120 W에서 연속점등한 경우의 조도유지율을 측정한 것이다.
도면에서 명백한 바와 같이, 양호한 조도유지율을 나타내고, 종래 기술1과 같은 정도의 수명특성을 갖고 있는 것이 인정된다.
도 5는, 본 발명의 조명 장치의 한 실시형태로서의 액정프로젝터를 나타내는 개념적 단면도이다.
도면에 있어서, 참조부호(21)는 고압 방전램프 장치, 참조부호(22)는 액정표시수단, 참조부호(23)는 화상제어수단, 참조부호(24)는 광학계, 참조부호(25)는 고압 방전램프점등장치, 참조부호(26)는 본체케이스, 참조부호(27)는 스크린이다.
고압 방전램프 장치(21)는, 도 2에 나타내는 것과 동일하다.
액정표시수단(22)은, 투사해야 할 화상을 액정에 의해서 표시하는 것으로, 그 배면에서 고압 방전램프 장치(21)에 의해서 조명된다.
화상제어수단(23)은, 액정표시수단(22)을 구동 및 제어함으로써, 요컨대 TV 수신기능도 구비할 수 있다.
광학계(24)는, 액정표시수단(22)을 통과한 빛을 스크린(27)에 투사한다.
고압 방전램프 점등장치(25)는, 고압 방전램프 장치(21)를 점등한다.
본체케이스(26)는, 이상의 각 요소(21∼26)를 수납한다.
본 발명의 한 실시 형태에 따른 각 발명에 의하면, 석영유리 방전용기내로의 봉입매체가 수은, 희가스, 할로겐 및 적어도 Li를 포함하는 알카리금속으로 이루어지고, 할로겐이 10-3㎛ol/mm3이며, Li가 발광스펙트럼분포의 파장 402.5 ∼407.5 nm의 적분방사파워를 A로 하고, 파장 667.5∼672.5 nm의 적분방사파워를 B로 했을 때에 하기의 식을 만족할만한 양인 것에서, 발광효율, 집광효율 및 수명특성이 저감하지 않고, 더구나 색 특성이 양호한 고압 방전램프를 제공할 수 있다.
0.15≤B/A≤0.45
본 발명의 한 실시 형태에 따른 발명에 의하면, 덧붙여 Li가 발광스펙트럼분포의 파장 402.5∼407.5 nm의 적분방사파워를 A로 하고, 파장 667.5∼672.5 nm의 적분방사파워를 B로 했을 때에 하기의 식을 만족하는 것 같은 양인 것에 의하여, 한층 더 발광효율, 집광효율, 수명특성 및 색 특성이 양호한 고압 방전램프를 제공할 수 있다.
0.10≤B/A≤0.40
본 발명의 한 실시 형태에 따른 발명에 의하면, 덧붙여 발광효율이 55 lm/W이상, 평균연색평가수(Ra)가 65이상, 상관색온도가 6500∼8500 K 인 것에 의하여, 발광효율 및 평균연색평가수(Ra)에 덧붙여 상관색온도가 양호하게 얻을 수 있는 고압 방전램프를 제공할 수가 있다.
본 발명의 한 실시 형태에 따른 발명에 의하면, 덧붙여 발광효율이 64 lm/W이상, 평균연색평가수(Ra)가 68이상, 상관색온도가 7000∼8000 K인 것에 의하여, 발광효율 및 평균연색평가수(Ra)에 더하여 상관색온도가 특히 적절한 고압 방전램프를 제공할 수 있다.
본 발명의 한 실시 형태에 따른 발명에 의하면, 고압 방전램프와 일체로 고정된 오목형반사경을 구비함과 동시에 상기 실시 형태의 효과를 갖는 고압 방전램프 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 한 실시 형태에 따른 발명에 의하면, 상기 실시 형태들의 효과를 갖는 조명 장치를 제공할 수 있다.

Claims (4)

  1. 석영유리 방전용기와,
    석영유리 방전용기의 내부에 밀봉장착된 한 쌍의 전극과,
    수은, 희가스, 할로겐 및 알카리금속으로 구성되고, 할로겐이 석영유리 방전용기의 내부 용적에 대하여 10-3㎛ol/mm3∼10-2㎛ol/mm3의 양이며, 알칼리금속이 적어도 Li를 포함함과 동시에 발광스펙트럼분포의 파장 402.5∼407.5 nm의 적분방사파워를 A로 하고, 파장 667.5∼672.5 nm의 적분방사파워를 B로 했을 때에 하기의 식을 만족하는 것 같은 양이며, 점등시의 수은증기압이 15 MPa인 석영유리 방전용기내로의 봉입매체를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 고압 방전램프.
    0.15≤B/A≤0.45
  2. 제 1 항에 있어서, 발광효율이 55 lm/W ∼100 lm/W, 평균연색평가수(Ra)가 65∼100, 상관색온도가 6500∼8550 K인 것을 특징으로 하는 고압 방전램프.
  3. 제 1 항에 기재된 고압방전 램프와,
    고압 방전램프와 일체로 고정되어 고압 방전램프의 적어도 발광부를 포위하는 반사경을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 고압 방전램프 장치.
  4. 조명장치 본체와,
    조명 장치 본체내에 배설된 제 3 항의 고압 방전램프 장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
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