WO2012077323A1

WO2012077323A1 - 高圧放電ランプ、ランプユニットおよび投射型画像表示装置

Info

Publication number: WO2012077323A1
Application number: PCT/JP2011/006779
Authority: WO
Inventors: 宏樹小川; 淳坂口
Original assignee: パナソニック株式会社
Priority date: 2010-12-08
Filing date: 2011-12-02
Publication date: 2012-06-14
Also published as: US20120287409A1; US8777417B2; JP2014038696A; CN202930356U

Abstract

　高圧放電ランプは、略楕円体形状の発光部と、発光部の両側に延設され電極の基端が封止された封止部とを有する発光管を備え、前記発光管内の水銀の封入量が０．２［ｍｇ／ｍｍ³］以上０．４［ｍｇ／ｍｍ³］以下の範囲内であり、定格ランプ電力が３５５［Ｗ］より大きく６００［Ｗ］以下の範囲内にあり、定格ランプ電力をＰ［Ｗ］、一対の電極１０１間の中間点における発光部１０４の内径をＤ［ｍｍ］、一対の電極１０１間の中間点における発光部１０４の肉厚をＸ［ｍｍ］としたとき、３５５＜Ｐ≦３８０の場合、５．４≦Ｄ≦５．８かつ３．１≦Ｘ≦Ｄ－２．３　３８０＜Ｐ≦４５０の場合、５．８≦Ｄ≦６．２かつ３．１≦Ｘ≦Ｄ－２．７　４５０＜Ｐ≦６００の場合、６．２≦Ｄ≦６．６かつ３．１≦Ｘ≦Ｄ－３．３の関係式を満たす。

Description

高圧放電ランプ、ランプユニットおよび投射型画像表示装置

　本発明は、高圧放電ランプ、ランプユニットおよび投射型画像表示装置に関する。

　従来の高圧放電ランプは、例えば石英ガラスから形成され、略楕円体状の内部空間を内包する発光部を有する発光管と、前記発光部の内部空間に封入された少なくとも水銀及び希ガスを含むガスと、前記発光部の内部空間に対向して配置された２以上の電極と、を備えた高圧水銀蒸気放電ランプであって、点灯動作時におけるランプ電力をＷ［ワット］、前記発光部の内部空間における動作圧力をＰ［気圧］、前記内部空間の短半径（発光部の短内径）をｒｓ［ｍｍ］、前記内部空間の長半径（発光部の長内径）をｒｌ［ｍｍ］（ｒｌ≧ｒｓ）、前記発光部の肉厚をｔ［ｍｍ］としたとき、Ｗ≧１５０［ワット］、Ｐ≧２５０［気圧］、及びｔ≦５［ｍｍ］の関係を満足するとともに、ｒｌ≦０．０１０３×Ｗ－０．００５６２×Ｐ－０．３１６×ｒｓ＋０．６１５×ｔ＋１．９３の関係をも満足する（たとえば特許文献１参照。）。

　特許文献１に記載されている従来の高圧水銀ランプでは、２００［Ｗ］以上においてランプ電力Ｗ［ワット］、動作圧力Ｐ[気圧]、発光部の内部空間の短半径ｒｓ[ｍｍ]、発光部の内部空間の長半径ｒｌ[ｍｍ]、発光部の肉厚ｔ[ｍｍ]が所定の関係を有することが規定されている。そして、これらの値が所定の関係を有する場合には、発光部の内表面に生じる応力を５[Ｎ／ｍｍ²]以下に抑えることができ、発光部の破損の発生を防止できると記載されている。

国際公開第０３／１００８２２号

　近年、大画面スクリーンやシネマ用として高電力のプロジェクタ市場が拡大してきており、それに使用される高圧放電ランプもより高輝度・長寿命が必要とされている。すなわち、定格ランプ電力が３５５［Ｗ］を超えるランプが要望されている。

　発明者らは、特許文献１に記載された内容により、定格ランプ電力が３５５［Ｗ］を超えるランプを作製したが、早期に発光管の失透が起こることが判明した。これは、特許文献１が、３１０［Ｗ］を上限とする試験結果及びシミュレーション結果に基づいて、発光管の破損の防止のみを検討しつつ発光管の設計を行っているためであると考えられる。すなわち、特許文献１においては、発光管に発生する応力のみを考慮したシミュレーションを行っているため、発光管の失透については、勘案されていない。

　発明者らは、点灯中の発光管の特定の場所の温度に起因して、発光管の失透が起こりやすいことを見出すことで、発光管の早期の失透を防止することを考えた。しかしながら、高圧放電ランプでは、高電力になるほど発光管内部の温度が上昇しやすく、長寿命を確保することは困難であった。

　そこで本発明に係る高圧放電ランプは、発光管の発光部の早期の破損および失透を抑制することを目的とする。

　また、本発明に係るランプユニットおよび投射型画像表示装置は、発光管の発光部の早期の破損および失透を抑制した高圧放電ランプを用いることで、寿命に対する信頼性を向上することを目的とする。

　上記課題を解決するため、本発明に係る高圧放電ランプは、内部に水銀が封入され且つ一対の電極の先端が対向配置された略楕円体形状の発光部と、当該発光部の両側に延設され前記電極の基端が封止された封止部とを有する発光管を備え、前記発光管内の水銀の封入量が０．２［ｍｇ／ｍｍ³］以上０．４［ｍｇ／ｍｍ³］以下の範囲内であり、点灯安定時の定格ランプ電力が３５５［Ｗ］より大きく６００［Ｗ］以下の範囲内の高圧放電ランプであって、定格ランプ電力をＰ［Ｗ］、前記一対の電極間の中間点における前記発光部の内径をＤ［ｍｍ］、前記一対の電極間の中間点における前記発光部の肉厚をＸ［ｍｍ］としたとき、３５５＜Ｐ≦３８０の場合、５．４≦Ｄ≦５．８かつ３．１≦Ｘ≦Ｄ－２．３、３８０＜Ｐ≦４５０の場合、５．８≦Ｄ≦６．２かつ３．１≦Ｘ≦Ｄ－２．７、４５０＜Ｐ≦６００の場合、６．２≦Ｄ≦６．６かつ３．１≦Ｘ≦Ｄ－３．３の関係を満たすことを特徴とする。
　なお、「略楕円体形状」とは、球体形状や楕円体形状を含むものである。

　また、本発明に係るランプユニットは、前記高圧放電ランプと、前記高圧放電ランプからの射出光が反射面によって反射されるように前記高圧放電ランプが内部に取り付けられた、凹状の反射面を有する反射鏡とを備えることを特徴とする。

　さらに、本発明に係る投射型画像表示装置は、前記ランプユニットと、前記ランプユニットからの照明光が変調して光学像を形成する光学ユニットと、前記光学像を拡大投射する投射装置とを備えることを特徴とする。

　本発明に係る高圧放電ランプは、発光管の発光部の早期の破損および失透を抑制することができる。

　また、本発明に係るランプユニットおよび投射型画像表示装置は、発光管の発光部の早期の破損および失透を抑制した高圧放電ランプを用いることで、寿命に対する信頼性を向上することができる。

本発明の第１の実施形態に係る高圧放電ランプの管軸を含む断面図測定部位１からの距離とその部位での温度との関係を示す図点灯経過時間と輝度維持率との関係を示す図試料１の発光管の発光部の温度分布を示す図試料２の発光管の発光部の温度分布を示す図試料３の発光管の発光部の温度分布を示す図試料４の発光管の発光部の温度分布を示す図試料５の発光管の発光部の温度分布を示す図試料６の発光管の発光部の温度分布を示す図試料７の発光管の発光部の温度分布を示す図定格ランプ電力が３８０［Ｗ］の場合の測定部位１からの距離とその部位での温度との関係を示す図定格ランプ電力が４００［Ｗ］の場合の測定部位１からの距離とその部位での温度との関係を示す図定格ランプ電力が４５０［Ｗ］の場合の測定部位１からの距離とその部位での温度との関係を示す図定格ランプ電力が５００［Ｗ］の場合の測定部位１からの距離とその部位での温度との関係を示す図定格ランプ電力が６００［Ｗ］の場合の測定部位１からの距離とその部位での温度との関係を示す図実験３で使用したランプの仕様を示す図（ａ）本発明の第２の実施形態に係る高圧放電ランプの管軸を含む正面断面図、（ｂ）同じく高圧放電ランプの管軸を含む左側面断面図本発明の第３の実施形態に係るランプユニットの一部切欠き斜視図本発明の第４の実施形態に係る投射型画像表示装置の斜視図本発明の第５の実施形態に係る投射型画像表示装置の斜視図

　（第１の実施形態）
　本発明の第１の実施形態に係る高圧放電ランプの管軸Ｘ₁₀₀を含む断面図を図１に示す。本発明の第１の実施形態に係る高圧放電ランプ（以下、「ランプ１００」という。）は、内部に水銀が封入され且つ一対の電極１０１の先端が対向配置された略球状の発光部１０２と、発光部１０２の両側に延設され電極１０１の基端が封止された封止部１０３とを有する発光管１０４を備える。なお、図示の便宜上、図１における電極１０１、後述する金属箔１０５およびリード線１０６は、断面で切らずに図示している。

　発光部１０２は、放電空間が形成される部分であり、透光性材料である石英ガラスで形成された略楕円体形状の部材であって、内部に放電空間を有する。なお、発光部１０２の外径、内径、および放電空間の内容積等は特に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内において適宜設計変更してよい。

　発光部１０２の内部には、発光物質である水銀（Ｈｇ）、始動補助用の希ガス、およびハロゲン物質がそれぞれ所定量封入されている。

　発光部１０２の中には、発光部１０２の内部の容量が０．１［ｃｍ³］～０．２［ｃｍ³］程度の場合、発光物質として約３［ｍｇ／ｍｍ³］の水銀と、始動補助用として約３０［ｋＰａ］の希ガスと、ハロゲン物質として約１０^-7［μｍｏｌ／ｍｍ³］～１０^-2［μｍｏｌ／ｍｍ³］程度の臭素を封入すればよい。

　希ガスは、例えばアルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）のいずれか、またはそれらの中から少なくとも２種以上の混合ガス等を用いることができる。ハロゲン物質は、例えばヨウ素（Ｉ）、臭素（Ｂｒ）、塩素（Ｃｌ）のいずれか、またはそれらの少なくとも２種以上の混合物質等を用いることができる。

　水銀の封入量は、少なくとも０．１［ｍｇ／ｍｍ³］以上とし、０．３５［ｍｇ／ｍｍ³］以下の範囲内で、例えば０．２５［ｍｇ／ｍｍ³］封入されている。希ガスやハロゲン
物質の封入量の一例として、アルゴンガスの封入量（２５［℃］）は、０．０１［ＭＰａ］以上１［ＭＰａ］以下の範囲内で、例えば０．３［ＭＰａ］封入されている。臭素の封入量は、１×１０^-10［ｍｏｌ／ｃｍ³］以上１×１０^-4［ｍｏｌ／ｃｍ³］以下の範囲内で、例えば５×１０^-5［ｍｏｌ／ｃｍ³］封入されている。

　なお発光部１０２に封入する水銀、希ガスおよびハロゲン物質は、適宜調整してもよい。

　発光部１０２内には、一対をなすタングステン（Ｗ）製の電極１０１のそれぞれ先端が互いに略対向するように配置されている。つまり、各々の電極１０１の長手方向の中心軸（発光管１０４の長手方向の中心軸に略一致）同士が互いに略一致している。

　電極１０１は、電極棒１０１ａとその一端部に取り付けられた電極コイル１０１ｂとからなる。特にいずれの電極１０１の先端部１０１ｃ（一端部）も、電極棒１０１ａの一部と電極コイル１０１ｂの一部とがそれぞれ一体的に溶融されて例えば略半球状、略球状または略円錐状等の形状に加工されている。また、これら電極１０１の先端部１０１ｃには、点灯中のハロゲンサイクル作用によって、すなわち点灯中、電極１０１の構成材料であるタングステンが蒸発した後、ハロゲンによって再び電極１０１、特にその先端部１０１ｃの頂点部に戻って堆積し、その堆積物からなる突起部（図示せず）が自然発生的に形成されている。ここで示す突起部は製造工程のエージング中に発生したもので、製品完成時には既に形成された状態にある。前記電極１０１間の距離Ｌは、具体的にはこれら突起部９間の距離を示す。一例として、電極１０１間の距離Ｌ（図１参照）は、０．５［ｍｍ］以上２．０［ｍｍ］以下の範囲内、例えば１．２［ｍｍ］に設定されている。

　なお、電極１０１の先端部１０１ｃを例えば略半球状、略球状または略円錐状等の形状に形成するに当たり、電極棒１０１ａの一部と電極コイル１０１ｂの一部とをそれぞれ溶融させて形成する以外に、予め略半球状、略球状または略円錐状に削り出したもの、またはそのような形状で焼結したものを電極棒１０１ａの先端部に取り付けてもよい。

　なお、棒状部１０１ａおよび電極コイル１０１ｂの材料としては、副成分組成Ａｌ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｏ、ＵおよびＴｈの元素の総含有量を１０［ｐｐｍ］以下に抑えた高純度タングステンを用いてもよい。このような高純度タングステン材料を採用した電極１０１を高圧放電ランプに用いた場合、ランプ寿命中の発光管１０４の黒化を抑制して光束維持率の改善に効果的である。
　また、棒状部１０１ａの表面は、エッチングされていてもよい。この場合、電極１０１の基端が封止された封止部１０３の歪みを低減することができる。

　さらに、ランプ１００は、定格ランプ電力をＰ［Ｗ］、前記一対の電極間の中間点における前記発光管の内径をＤ［ｍｍ］、前記一対の電極間の中間点における前記発光管の肉厚をＸ［ｍｍ］としたとき、
　３５５＜Ｐ≦３８０の場合、５．４≦Ｄ≦５．８かつ３．１≦Ｘ≦Ｄ－２．３
　３８０＜Ｐ≦４５０の場合、５．８≦Ｄ≦６．２かつ３．１≦Ｘ≦Ｄ－２．７
　４５０＜Ｐ≦６００の場合、６．２≦Ｄ≦６．６かつ３．１≦Ｘ≦Ｄ－３．３
の関係式（以下、「関係式１」という。）を満たす。

　関係式１を満たす場合、発光管１０４の発光部１０２の早期の破損および失透を抑制することができる。

　電極１０１の他端部は、封止部１０３に気密に封着されたモリブデン製の金属箔１０５を介してリード線１０６の一端部に接続されている。リード線１０６の他端部は封止部１０３の端面から外部に突出し、図示していない電力供給線または口金等に接続される。

　なお、図１においては、発光管１０４に口金等の付属部品が取り付けられていない状態を高圧放電ランプとしているが、この高圧放電ランプは、例えば封止部等に口金等の付属部品が取り付けられたものであってもよい。

　（実験１）
　発明者らは、関係式１を満たす場合に、発光管１０４の発光部１０２の早期失透を抑制できることを確認するため、シミュレーションによる実験を行った。以下に、その一例について説明する。

　シミュレーションでは、発光部の外表面における一対の電極間の中間点に相当する部分の温度が８６０［℃］となるように冷却した状態で、ランプの点灯中の発光管の温度を測定した。発光管の温度を測定した部分は、発光管の発光部の内表面における一対の電極間の中間点に相当する部分（以下、「測定部位１」という。）、測定部位１から発光管の発光部の外表面に向かって（ランプ１００の管軸Ｘ₁₀₀と直交する方向であり、以下同じである。）１［ｍｍ］離れた部分（以下、「測定部位２」という。）、測定部位１から発光管の発光部の外表面に向かって２［ｍｍ］離れた部分（以下、「測定部位３」という。）、測定部位１から発光管の発光部の外表面に向かって２．７［ｍｍ］離れた部分（以下、「測定部位４」という。）、測定部位１から発光管の発光部の外表面に向かって３．１［ｍｍ］離れた部分（以下、「測定部位５」という。）、および測定部位１から発光管の発光部の外表面に向かって３．５［ｍｍ］離れた部分（以下、「測定部位６」という。）である。

　実験試料であるランプは、その管軸が略水平となる状態で点灯させ、各測定部位は、温度が高くなりやすい略鉛直方向の上側とした。

　続いて、各実験試料について、以下に説明する。

　定格ランプ電力が３６０［Ｗ］、一対の電極間の中間点における発光部の内径が５．０［ｍｍ］、一対の電極間の中間点における発光部（中間点を通り且つ管軸Ｘ₁₀₀と直交する仮装平面と発光部とが交差する部分であり、以下同じである。）の肉厚が２．７［ｍｍ］のものを試料１とした。また、一対の電極間の中間点における発光部の肉厚が３．１［ｍｍ］である点を除いて試料１と実質的に同じものを試料２とした。また、一対の電極間の中間点における発光部の肉厚が３．５［ｍｍ］である点を除いて試料１と実質的に同じものを試料３とした。さらに、一対の電極間の中間点における発光部の内径が５．４［ｍｍ］である点を除いて試料１と実質的に同じものを試料４とした。また、一対の電極間の中間点における発光部の内径が５．４［ｍｍ］である点を除いて試料２と実質的に同じものを試料５とした。また、一対の電極間の中間点における発光部の内径が５．４［ｍｍ］である点を除いて試料３と実質的に同じものを試料６とした。さらにまた、一対の電極間の中間点における発光部の内径が５．８［ｍｍ］である点を除いて試料１と実質的に同じものを試料７とした。また、一対の電極間の中間点における発光部の内径が５．８［ｍｍ］である点を除いて試料２と実質的に同じものを試料８とした。また、一対の電極間の中間点における発光部の内径が５．８［ｍｍ］である点を除いて試料３と実質的に同じものを試料９とした。

　なお、試料１、４および７は、一対の電極間の中間点における発光部の肉厚が２．７［ｍｍ］であるため、測定部位１～４のみ測定を行った。同様に、試料２、５および８は、一対の電極間の中間点における発光部の肉厚が３．１［ｍｍ］であるため、測定部位１～５のみ測定を行った。

　実験結果を図２に示す。図２において、失透を生じた試料を点線で、失透を生じていない試料を実線でそれぞれ示している。失透を生じた試料の温度は、測定部位１からの距離が２［ｍｍ］、２．７［ｍｍ］、３．１［ｍｍ］ではそれぞれ混在している（失透の発生・不発生の判断となる閾値が存在しない。）。これに対し、測定部位１からの距離が１［ｍｍ］（測定部位２である。）では、１１６０［℃］を境界として失透の発生・不発生が分かれている。
　つまり、図２において、測定部位２（測定部位１からの距離が１［ｍｍ］である。）の温度が１１６０［℃］以下の試料を実線で示し、測定部位２の温度が１１６０［℃］を超える試料を点線で示している。
　このように、試料１、２、３および６は測定部位２の温度が１１６０［℃］を超えており、試料４、５、７、８および９は、測定部位２の温度が１１６０［℃］以下となっている。

　さらに、発明者らは、発光管の発光部の温度のシミュレーションの結果と発光部の失透との関係とを確認するため、各試料についての輝度維持率を測定した。その結果、測定部位２の温度が輝度維持率に影響していることがわかった。代表例として、試料５および６の輝度維持率を図３に示す。なお、図３では、試料５が実線で、試料６が破線でそれぞれ示す。
　図３に示すように、試料５が２９００［ｈ］で輝度維持率が５０［％］となっているのに対し、試料６は５７０［ｈ］で輝度維持率が５０［％］となっている。これは、試料６が試料５に比べて発光管の発光部が早期に失透し、発光管の失透により発光管に光が遮られることで、輝度維持率が早期に低下したものである。

　試料５の測定部位２の温度は、１１６０［℃］以下であり、試料６の測定部位２の温度は、１１６０［℃］を超えている。
　発明者らは、他の試料についても輝度維持率を確認したが、測定部位２の温度との関連性について、同様の結果が得られた。
　よって、試料４、５、７、８および９は、発光管の発光部の早期失透を抑制できていることがわかった。

　続いて、発明者らは、測定部位２の温度が発光部の失透に影響している原因を確かめるため、各試料において、発光管の発光部の温度分布を確認した。その一例として、試料１の発光管の発光部の温度分布を図４に、試料２の発光管の発光部の温度分布を図５に、試料３の発光管の発光部の温度分布を図６に、試料４の発光管の発光部の温度分布を図７に、試料５の発光管の発光部の温度分布を図８に、試料６の発光管の発光部の温度分布を図９に、試料７の発光管の発光部の温度分布を図１０に、それぞれ示す。

　図４～１０に示すように、試料１、２、３および６は、試料４、５および７に対して、発光部の内表面付近において、１１８４［℃］以上の高温となっている部分の領域（この領域については後述する。）が大きい。なお、試料８および９についても試料４、５および７と同様の結果となった。

　すなわち、シミュレーションによって、測定部位２の温度が１１６０［℃］よりも高温となっている試料は、発光管の発光部の温度分布の測定結果において、発光部の内表面が１１８４［℃］以上の高温となっている部分の領域（管軸方向における長さの比で評価している。）が大きいことがわかった。これは、発光部の内表面が１１８４［℃］以上の高温となっている部分の領域が大きいと、高温により石英ガラスが結晶化する領域が大きくなり、発光部の失透がランプの輝度に影響するためである。
　なお、図４～１０において、発光部の内表面の管軸方向の長さをＥ１、発光部の内表面のうち、１１８４［℃］以上の高温となっている部分の管軸方向の長さをＥ２とした場合、Ｅ１に対するＥ２の割合（Ｅ２／Ｅ１）を算出すると、試料１は７１［％］、試料２は６９［％］、試料３は７３［％］、試料４は３８［％］、試料５は５０［％］、試料６は５８［％］、試料７は３１［％］であった。
　このことから、Ｅ２／Ｅ１が５８［％］未満であれば、発光部が失透しにくくなることが分かり、さらに、Ｅ２／Ｅ１が５０［％］以下であれば、発光部が失透しないことがわかった。

　したがって、発光管の発光部の温度分布の測定結果より、シミュレーションの結果より得られた発光管の発光部の温度と、発光管の発光部の早期失透との関係を確認することができた。

　（実験２）
　発明者らは、ランプの長手方向を略水平方向とした状態において、各試料を点灯電力３６０［Ｗ］、点灯時間５［ｈ］、発光管の発光部の外表面における電極間の中間部であって上側の温度を８６０［℃］、発光管の発光部の外表面における電極間の中間部であって下側の温度を７８０［℃］として点灯させ、発光管の早期破損の有無を確認した。なお、本温度での点灯は、ランプの管軸が水平となる状態で、ランプの管軸に対して略垂直でかつ水平方向からファンにより冷却することで行われる。
　各試料は高圧放電ランプであるため、発光管が破損する際には、破裂するように破損するため、目視において顕著に破損の有無を確認することができる。実験では、各試料を２０［本］ずつ準備し、破損した本数を確認した。

　実験結果を表１に示す。

　表１に示すように、一対の電極間の中間点における発光管の肉厚が２．７［ｍｍ］である試料１、４および７は、発光管が破損するものがあった。これは、発光管の肉厚が薄すぎたため、点灯中の発光管の内部の圧力に耐え切れなかったためである。特に、発光管の肉厚が薄いほど、肉厚のばらつきにより、局所的に他の部分よりも薄くなった部分が存在しやすく、その部分が起因して発光管が破損しやすい。

　一方、試料２、３、５、６、８および９は、発光管が破損するものがなかった。これは、点灯中の発光管の内部の圧力に耐え切るほどの肉厚であったためと思われる。換言すると、一対の電極間の中間点における発光管の肉厚が３．１［ｍｍ］以上であれば、発光管１０２の早期の破損を抑制できる。

　よって、実験１および２より、定格ランプ電力３６０［Ｗ］のランプにおいて、関係式１を満たす数値範囲においては、発光管の発光部の早期の破損および失透を抑制することができることを確認することができた。

　（実験３）
　上記実験１および２は、定格ランプ電力３６０［Ｗ］のランプについて行ったが、定格ランプ電力が、３８０［Ｗ］、４００［Ｗ］、４５０［Ｗ］、５００［Ｗ］、６００［Ｗ］についてもシミュレーションによる実験を行い、これらの結果が図１１～図１５であり、これらのランプの仕様（内径と肉厚である。）を図１６にまとめて示している。
　これらの結果より、定格ランプ電力３６０［Ｗ］のランプ以外の定格ランプ電力、具体的には、３８０［Ｗ］～６００［Ｗ］の定格ランプ電力でも、関係式１を満たす場合には、発光管の発光部の早期の失透を抑制できることが確認できる。
　なお、これらの定格ランプ電力においても、定格ランプ電力が３６０［Ｗ］において実験を行った実験２と同様に、一対の電極間の中間点における発光管の肉厚が３．１［ｍｍ］以上であれば、点灯中の発光管の内部の圧力に耐え切るほどの肉厚であり、発光管１０２の早期の破損を抑制できるものである。

　上記のとおり、本発明の第１の実施形態に係る高圧放電ランプ１００の構成によれば、発光管１０４の発光部１０２の早期の破損および失透を抑制することができる。

　（第２の実施形態）
　本発明に係る第２の実施形態に係る高圧放電ランプの管軸を含む正面断面図を図１７（ａ）に、その右側面断面図を図１７（ｂ）にそれぞれ示す。本発明の第２の実施形態に係る高圧放電ランプ（以下、「高圧放電ランプ２００」という。）は、少なくとも一方の封止部１０３にキャビティ２０１が形成され、その外部にアンテナ２０２が設けられている点を除いては、高圧放電ランプ１００と実質的に同じ構成を有する。よって、キャビティ２０１およびアンテナ２０２について詳細に説明し、その他の点については説明を省略する。なお、図示の便宜上、図１７（ａ）における電極１０１、金属箔１０５およびリード線１０６、ならびに図１７（ｂ）における電極１０１およびリード線１０６は、断面で切らずに図示している。

　少なくとも一方の封止部１０３には、キャビティ２０１が形成されている。キャビティ２０１の内部には、少なくとも希ガスが封入されている。なお、発光部１０２の内部と同様のガス（例えば、希ガスおよび水銀）が封入されていてもよい。また、キャビティ２０１の内部に酸化バリウムやトリウムタングステンを配置してもよい。この場合、酸化バリウムやトリウムタングステンが電子を放出しやすいため、金属箔１０５とアンテナ２０２との間の放電を容易に起こすことができる。

　キャビティ２０１が位置する封止部１０３の外周には、アンテナ１０２が設けられている。アンテナ２０２は、例えば鉄とクロムとの合金製で、一端部側が封止部の外周に３［ターン］巻きつけられ、他端部側がリード線１０６に接続されている。なお、アンテナ２０２は、鉄とクロムとの合金製に限らず、例えばモリブデンやタングステン等の金属線も用いることができる。

　なお、いわゆるトリガー線の役割を果たす第２のアンテナ（図示せず。）が、封止部１０３と発光部１０２側の端部（おおよそ、棒状部１０１ａが埋め込まれている封止部１０３の外周）に設けられていてもよい。

　上記のとおり、本発明の第２の実施形態に係る高圧放電ランプ２００の構成によれば、発光管１０４の発光部１０２の早期の破損および失透を抑制することができる。また、キャビティ２０１およびアンテナ２０２により、容易に放電を開始することができる。

　（第３の実施形態）
　本発明の第３の実施形態に係るランプユニットの一部切欠き斜視図を図１８に示す。図１８に示すように、本発明の第３の実施形態に係るランプユニット（以下、「ランプユニット３００」という。）は、高圧放電ランプ１００と、高圧放電ランプ１００からの射出光が反射面３０１によって反射されるように高圧放電ランプ１００が内部に取り付けられた、凹状の反射面３０１を有する反射鏡３０２とを備える。

　反射鏡３０２の内面には、凹面の反射面３０１が形成されており、反射面３０１によって高圧放電ランプ１００からの射出光を反射させる。また、反射鏡３０２は、反射鏡３０２による高圧放電ランプ１００の集光効率を高めるために、高圧放電ランプ１００の長手方向の中心軸Ｘと反射鏡３０２の光軸Ｙとが略一致するように高圧放電ランプ１００と組み合わされている。なお、反射面３０１は、例えば回転楕円体面や回転放物体面からなり、多層干渉膜等が蒸着されたものが一般的に使用されるが、本発明では特に限定されない。

　反射鏡３０２のネック部３０３側に位置する封止部１０３は、口金３０４に挿入され、反射鏡３０２に対して固定されている。口金３０４は、例えば、円筒形であって、反射鏡３０２に対して接着剤３０５等を介して固着されている。また、この口金３０４には、電源接続用端子３０６が付設されている。

　また、高圧放電ランプ１００のうち、口金３０４とは反対側のリード線１０６は、電力供給線３０７に接続されており、電力供給線３０７は、反射鏡３０２に設けられた貫通孔３０８に挿通されている。

　なお、図１８では、高圧放電ランプ１００を用いたが、高圧放電ランプ２００を用いることもできる。

　上記のとおり、本発明の第３の実施形態に係るランプユニット３００の構成によれば、発光管１０４の発光部１０２の早期の破損および失透を抑制した高圧放電ランプ１００、２００を用いることで、寿命に対する信頼性を向上することができる。

　（第４の実施形態）
　本発明の第４の実施形態に係る投射型画像表示装置の斜視図を図１９に示す。本発明の第４の実施形態に係る投射型画像表示装置（以下、「画像表示装置４００」という。）は、その前方に設置したスクリーン（図示しない）に向けて画像を投影するタイプのプロジェクタである。

　投射型画像表示装置４００は、ランプユニット３００と、ランプユニット３００からの照明光が変調して光学像を形成する光学ユニット４０２と、光学像を拡大投射する投射装置４０４とを備える。

　具体的には、筐体４０１と、筐体４０１に収納されたランプユニット３００と、光学ユニット４０２と、制御ユニット４０６と、投射装置４０４と、冷却ファンユニット４０５と、電源ユニット４０３とを備える。

　電源ユニット４０３は、ＤＣ電源回路と高圧放電ランプ点灯装置（いずれも図示しない）を含み、商用電源から供給される電力を、制御ユニット４０６、ランプユニット３００、および冷却ファンユニット４０５に適した電力に変換してそれぞれ供給する。なお、図１９は、投射型画像表示装置４００の構成を見易くするため、筐体４０１の天板が取り除かれた状態で示されている。

　上記のとおり、本発明の第４の実施形態に係る投射型画像表示装置４００の構成によれば、発光管１０４の発光部１０２の早期の破損および失透を抑制した高圧放電ランプ１００、２００を用いることで、寿命に対する信頼性を向上することができる。

　（第５の実施形態）
　本発明の第５の実施形態に係る投射型画像表示装置の斜視図を図２０に示す。本発明の第５の実施形態に係る投射型画像表示装置（以下、「画像表示装置５００」という。）は、リアプロジェクタであって、高圧放電ランプが組み込まれたランプユニット３００と、光学ユニット、投射装置およびミラー（いずれも図示せず。）等が収納された筐体５０１とを有する。

　画像表示装置５００は、投射レンズ（図示せず。）から投射され、ミラー（図示せず。）で反射された画像が、筐体５０１の開口部に設けられた透過式スクリーン５０２の裏側から投影されて画像表示される。

　上記のとおり、本発明の第５の実施形態に係る投射型画像表示装置５００の構成によれば、発光管１０４の発光部１０２の早期の破損および失透を抑制した高圧放電ランプ１００、２００を用いることで、寿命に対する信頼性を向上することができる。

　＜変形例＞
　以上、本発明を上記した各実施形態に示した具体例に基づいて説明したが、本発明の内容が各実施形態に示した具体例に限定されないことは勿論であり、種々の放電ランプ用電極、放電ランプ用電極の製造方法、高圧放電ランプ、ランプユニットおよび投射型画像表示装置に適用することができる。

　本発明は、高圧放電ランプ、ランプユニットおよび投射型画像表示装置に広く適用することができる。

　１００、２００　高圧放電ランプ
　１０１　電極
　１０２　発光部
　１０３　封止部
　１０４　発光管
　３００　ランプユニット
　３０１　反射面
　３０２　反射鏡
　４００、５００　投射型画像表示装置
　４０１　筐体
　４０２　光学ユニット

Claims

内部に水銀が封入され且つ一対の電極の先端が対向配置された略楕円体形状の発光部と、当該発光部の両側に延設され前記電極の基端が封止された封止部とを有する発光管を備え、前記発光管内の水銀の封入量が０．２［ｍｇ／ｍｍ³］以上０．４［ｍｇ／ｍｍ³］以下の範囲内であり、定格ランプ電力が３５５［Ｗ］より大きく６００［Ｗ］以下の範囲内の高圧放電ランプであって、
定格ランプ電力をＰ［Ｗ］、前記一対の電極間の中間点における前記発光部の内径をＤ［ｍｍ］、前記一対の電極間の中間点における前記発光部の肉厚をＸ［ｍｍ］としたとき、
　３５５＜Ｐ≦３８０の場合、５．４≦Ｄ≦５．８かつ３．１≦Ｘ≦Ｄ－２．３
　３８０＜Ｐ≦４５０の場合、５．８≦Ｄ≦６．２かつ３．１≦Ｘ≦Ｄ－２．７
　４５０＜Ｐ≦６００の場合、６．２≦Ｄ≦６．６かつ３．１≦Ｘ≦Ｄ－３．３
の関係式を満たすことを特徴とする高圧放電ランプ。
請求項１に記載の高圧放電ランプと、前記高圧放電ランプからの射出光が反射面によって反射されるように前記高圧放電ランプが内部に取り付けられた、凹状の反射面を有する反射鏡とを備えることを特徴とするランプユニット。
請求項２に記載のランプユニットと、前記ランプユニットからの照明光が変調して光学像を形成する光学ユニットと、前記光学像を拡大投射する投射装置とを備えることを特徴とする投射型画像表示装置。