JPH03219546A - メタルハライドランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、メタルハライドランプ、特に外管を設けな
いで用いられる分光分布特性のよい小型メタルハライド
ランプに関する。

（従来の技術〕 従来、外管を設けずに発光管のみで用いられる小型メタ
ルハライドランプは、オーバーヘッドプロジェクタ（○
ＨＰ）や映写機などに使用されて徐々に普及しつつある
。かかる小型のメタルハライドランプは、蒸気圧の低い
メタルハライドを封入した発光管の壁面負荷を大にして
、それによりメタルハライドの蒸気圧を上げて所望の発
光を得るようにしている。

（発明が解決しようとする課題〕 ところで、上記外管を用いないメタルハライドランプに
おいては、前述のように発光管を小さくし高壁面負荷に
して蒸気圧の低いメタルハライドの蒸気圧を上げるよう
にしているため、発光管に使用する石英容器が熱により
失透したり、ふくらむように変形したりすることによっ
て、外管付きのものに比べ短寿命であるという問題点が
ある。

またこの種ランプのうちＤｙ−Ｔｌ系ランプは、色特性
のうち色温度や演色性は優れているが、Ｘｌ　　ｙ色度
図上の色度座標（以下単に色度座標という）は黒体軌跡
より大きく外れるため、オーバーへラドプロジェクショ
ンタイプのテレビジョン用の光源（以下ＯＨＰ型ＴＶ用
光源という）としても不適当なものである。

本発明は、従来の外管を用いないメタルハライドランプ
における上記問題点を解決するためになされたもので、
長寿命で色特性がよ＜ＯＨＰ型ＴＶ用光源などにも使用
できる外管を用いないメタルハライドランプを提供する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段及び作用〕上記問題点を解
決するために、本発明は、外管を設けずに発光管のみで
構成したメタルハライドランプにおいて、前記発光管は
両端に少なくとも主電極を有し、ハロゲンを沃素又は臭
素あるいはその混合とするハロゲン化ネオジム（ＮｄＸ
３）、ハロゲン化ディスプロシウム（ＤｙＸｓ）、ハロ
ゲン化セシウム（ＣｓＸ）を、それぞれモル比で、Ｄ）
ｌＸ３ ＣｓＸ の範囲であり、且つ総モルでｌＸｌ０−６〜８Ｘ１０−
６モル／　ＣＣを封入し、更に始動補助ガスとしての希
ガスと、バッファガスとしての水銀を封入して構成する
ものである。

このように構成することにより、壁面負荷を大きくせず
に封入メタルハライドの所定の蒸気圧が得られ、したが
って発光管の変形等は防止され、長寿命で色特性のよい
メタルハライドランプを容易に得ることが可能となる。

〔実施例〕

以下実施例について説明する。第１図は、本発明に係る
メタルハライドランプの第１の実施例を示す図である。

図において、１は石英製放電容器でほぼ楕円形状の断面
を有し、最大内径が９＋ｎｎ＋。

最大外径が１１胴、内容積が約０．６ｃｃのものである
。

２は放電容器１の両端の封止部３において、モリブデン
箔４を接続して取り付けられた電極で、直径０．５　ｖ
ｍ、長さ６．５ｍｍの酸化トリウム（ＴｈＯり１．７％
含有のタングステン棒に、直径０．３５ｍｍのタングス
テン線を巻回しコイル長を２．５胴としたコイルを、先
端より０．３画以上離して取り付けて構成されている。

そして電極２．２間の間隙は７．５画に設定されている
。なお５はモリブデン箔４に接続されたモリブデン製外
部リード線で、６は排気管チップオフ部である。

そして本実施例においては、このように構成した発光管
の変形を防止し、色特性を良好にするため、発光管内に
封入する金属ハロゲン化物として金属沃化物を用い、そ
の種類及び封入量を次のように設定するものである。

まず封入金属沃化物及びその封入量を設定するに当たっ
て、本件発明者は次のような実験を行った。すなわち上
記構成の発光管に対して、Ｄｙ　Ｉ　３及びＣｓｌを重
量比で２：１、　すなわちモル比でｏ、ｓ：ｉとしたも
のを０．４■、　沃化タリウム（Ｔｌｌ）を０．２■、
その他にバッファガスとしての水銀（Ｈｇ）と始動補助
ガスとしてのアルゴン（Ａｒ）を封入し、ランプ電圧９
０Ｖ、ランプ電力１５０Ｗのランプを作成した。そして
色特性を測定したところ、色温度は６５００に、　Ｒａ
は８５、色度座標（Ｘ、　　ｙ）は（０，３１，０，３
８）であり、第２図において領域■で示すように上記色
度座標は黒体軌跡ａよりｘ、ｙ色度図上、上方へずれて
いるため、色は良いが緑がかった光源となっていること
がわかる。

この色度座標が上方へずれている原因は発光管が大きい
ためとも考えられたので、この発光管への入力ランプ電
力を変えて色度座標を測定したところ、色度座標はラン
プ電力を１２０Ｗに下げると第２図の領域■に、１８０
Ｗに上げると領域■へそれぞれ移行するが、いずれも黒
体軌跡ａには近付かないことが判明した。また、ＤｙＩ
３及びＣｓｌとＴｌｌの添加比を変えずに且つランプ電
力を一定にして、全封入量を変えて実験を行ったところ
、色度座標は封入量を１／３にすると領域■へ、封入量
を４倍にすると領域■へそれぞれ移るだけで、やはり同
様に黒体軌跡ａには近付かないことが判明した。

次に封入金属沃化物の添加比を変更して、重量比で２：
１（モル比で０．８４ＮのＤｙ　Ｉ　、及びＣｓｌを１
．６■と、Ｔｌｌを０．２ｍｇを添加したランプを作成
し、色度座標（ｘ、ｙ）を測定したところ、（０，３Ｌ
　６．３４＞であり、第２図の領域■で示すように、は
ぼ所望の色特性のものが得られた。しかし、このランプ
を実際に０１１Ｐ型ＴＶ用光源として用いスクリーンに
投影して使用してみたところ、添加物の光選択吸収によ
り投影した画面上に黄色い色むらを生じ使用に耐えない
ことが判明した。

そこで封入物質を変え、重量比で２：１（モル比で０．
８：１）としたＤｙ　Ｉ　、及びＣｓｌを０．４■と、
同じく重量比で２＝１（モル比で０．８：１）としたＮ
ｄ　Ｉ　３及びＣｓＩを０．２ｍｇと、他に水銀及びア
ルゴンガスを同じサイズの発光管に封入したランプ（定
格１５０Ｗ　）を作成し、色特性を測定したところ、大
多数のものは色温度が７０００に、　　Ｒａが９１１色
度座標（ｘ、　　ｙ）が（０，３０５，０，３１７）で
あり、第３図において領域■で示すように、黒体軌跡ａ
にほぼ近似した色度座標を有する光源が得られた。また
実際にＯＨＰ型ＴＶ用光源としてスクリーンに投影して
みたところ、添加物の色吸収が殆どなく、色むらを発生
させない光源が得られていることが判明した。

この事実から本実施例に係るメタルハライドランプにお
いては添加する金属沃化物として、Ｄｙ　Ｉ　３＋Ｎｄ
１ｚ及びＣｓｌを用いるものである。

またこのランプについては始動試験を行ってみたところ
、添加物総封入量／発光管内容積、の値が小さいため、
実際の添加物の封入に際し、始動特性に悪影響を与える
不純ガスが少ないので、先のＤｙ　Ｉ　、−Ｃｓ　Ｉを
１．６■及びＴｌｌを０．２ｍｇ封入したＤｙ−Ｔｌ系
のランプに比べ、低い始動電圧で始動できることが確認
された。

更に同一添加物を封入した発光管においてランプ電力を
１２０Ｗ及び１８０Ｗに変えて色度座標の変動を測定し
たところ、それぞれ第３図の領域■、■に示すように、
前記０ｙ−Ｔｌ系のランプに比べ蟲かに黒体軌跡ａに近
い動きを示し、黒体軌跡ａからあまり大きなずれを生じ
ないことも判明した。この事実から、上記Ｄｙ　−Ｎｄ
系の添加物を用いると発光管のサイズに依らず、すなわ
ち発光管内容積を大きくして管壁負荷を小さ（しても、
黒体軌跡に近い光源が得られることがわかる。

更に同一サイズの発光管に、前記Ｄｙ　Ｉ　３−Ｃｓ　
Ｉ［重量比２：１（モル比で０．８：１）で０．４■１
とＮｄ　Ｉ　３Ｃｓ　Ｉ　［重量比２：１（モル比で０
．８：１）で０．２ｍｇ１　の封入量を２倍及び１７２
倍にしたランプを作成し、色度座標（ｘ、ｙ）を測定し
てみたところ、第４図の領域［相］、■に示すようにや
はり黒体軌跡ａに近い変動を示すことが確認された。

このようにＤｙ−Ｎｄ系ランプにおいては得られる蒸気
圧が高いので、Ｄｙ−Ｔｌ系ランプの発光管サイズに比
べて、比較的大きな発光管サイズにおいて添加物の封入
量に多少のばらつきがあっても、更にはランプ電圧や安
定器の都合によってランプ電力が変化しても、黒体軌跡
に近く色むらの少ない、ＯＨＰ型ＴＶ用光源に好適なラ
ンプが得られることが判明した。

また更に発光管のサイズを外径１２胴、内径９．８論、
アーク長５［１ＩＩ１１で、内容積０．５ｃｃのランプ
を作成し、色特性を測定したところ同様な結果が得られ
た。

そして上記ランプにおけるｎｙ−Ｎ（１系の添加封入物
質の封入比率において、Ｎｄ　Ｉ　３の封入量がＤＶ　
Ｉ　３の封入量を超え、その封入重量比が１（モル比で
も１）を超えると、発光領域において青域成分が増大し
、Ｒａを悪化し色温度も著しく高くなるのでＯＨＰ型Ｔ
Ｖ用光源としては適さなくなる。

方、Ｎｄ　Ｉ　３の封入量に対しｏｙ　Ｉ　、の封入量
が多くなり、その封入重量比が０．２（モル比でも０．
２）未満になると、Ｎｄ　Ｉ　３の蒸気圧が減少するの
で、Ｄｙ　Ｉ　３の蒸気圧も低減し、同様に発光領域に
おいて青域成分が増大し、Ｒａが悪化し色温度も高くな
りＯＨＰ型ＴＶ用光源として好ましくなくなる。

また［＋！／−Ｎｄ系添加封入物の封入比率において、
Ｎｄ　Ｉ　ｓとａｙ　Ｉ　、の封入量が多量になり、Ｃ
ｓｌの封入量を超え、その重量比が５（モル比では２．
５）を超えると、色温度が低下し、またアーク揺れが生
じて照射面上著しく不快感を与え、好ましくない。

一方Ｎｄ　Ｉ　３とＤｙ　Ｉ　３の封入量が少量となり
、Ｃｓｌの封入量との重量比が０．１６（モル比では０
．０８）未満になると、蒸気圧が低くなり青域放射が多
くなって、Ｒａが悪化し色温度も高くなり光源として適
しなくなる。

したがって、Ｎｄ１３．ＤｙＩａ及びＣｓｌの添加重量
比の適切な範囲は、 Ｄｙ　Ｉ　３ ＣｓＩ となる。

これをモル比で表すと、 Ｄｙ　Ｉ　３ ＣｓＩ となる。

また、これらの添加物質の総封入量は、０．５〜３１１
１ｇ／ｃｃ（Ｉ　Ｘｌ０−６〜８　Ｘｌ０−６モル／ｃ
ｃ）が適切である。この理由は次のとおりである。　す
なわち０、５　ｍｇ／ｃｃ（Ｉ　Ｘｌ０−６モル／ｃｃ
）未満では、Ｄｙの原子発光が増大し、結果として青域
が増え界域が減るので不向きである。また３■／ｃｃ　
（８Ｘｌ０−６モル／　ｃｃ　）を超えると、蒸気圧が
裔くなり過ぎアーク揺れを起こすことがあるので適切で
ない。

次に発光管内に封入する金属ハロゲン化物として金属臭
化物を用いた実施例について説明する。

この実施例においても、第１図に示した第１実施例と同
様な構成の発光管を用い、第１実施例と同様に、発光管
の変形を防止し、色特性を良好にするため、発光管内に
封入する金属臭化物の種類及びその封入量を次のように
設定してみた。

すなわち、ＤｙＢｒ３及びＣｓＢｒをモル比で１：１と
したものを０．３■と、ＮｄＢｒ３及びＣｓＢｒをモル
比で１：１としたものを０．１５ｍｇと、他に水銀及び
アルゴンを封入し、定格１５０Ｗのランプを作成した。

１ そして色特性を測定したところ、大多数のランプは、色
温度が６８００に、　Ｒａは９２、色度座標（Ｘｙ）は
（０，３１，０，３２）であり、第５図において領域＠
で示すように、黒体軌跡ａに近似した色度座標を有して
いることが判った。また実際に放物面ミラーを用いてス
クリーンに投影したところ、封入添加物の色吸収が殆ど
なく、色むらを発生しない光源が得られていることが判
明した。

またランプ電力を、−２０％（１２０Ｗ）及び＋２０％
（１８０Ｗ）に変えて色度座標の変動を測定したところ
、−２０％では第５図における領域■へ、＋２０％では
領域［相］へ移行するのみで、黒体軌跡ａから殆どずれ
を生じないことが判った。　更にＤｙＢｒ５ＣｓＢｒ　
（モル比１：１で０．３ｍｇ）及びＮｄＢｒ３−ＣｓＢ
ｒ　（モル比１；１で０．１５ｍｇ）の封入量を、２倍
及び１／２倍にしたランプを作成し色特性を測定したと
ころ、第５図においてランプ電力を変えた場合の領域■
、０とほぼ一致した変動を示し、黒体軌跡ａに近似した
変動を示すことが確認された。

そしてＮｄＢｒ３とＤｙＢｒ３の封入比率及び（ＮｄＢ
ｒ、、　＋２ ＤｙＢｒｓ　）とＣｓＩの封入比率の適切な範囲を検討
したところ、第１実施例と同様な範囲が適切であること
が判明した。すなわち各封入比率をモル比で表すと次の
とおりとなる。

ＤｙＢｒ３ ＣｓＢｒ また、これらの添加物質の総封入量の適切な範囲も、第
１実施例と同様にｌＸｌ０−６〜８Ｘ１０−６モル／　
ＣＣであることが確認された。

なおハロゲン化物として臭化物を用いた本実施例の場合
は、沃化物だけを封入した第１実施例のランプに比較し
て、蒸気圧を高めることができるので、光源サイズに制
限がない場合、発光管を構成する放電容器を大きくする
ことが可能であり、更に長寿命化を図ることができる。

なお上記各実施例では、封入添加するハロゲン化物とし
て沃化物（Ｎｄ　Ｉ　３．　Ｄｙ　Ｉ　ｎ、　Ｃｓ　Ｉ
）又は臭化物（ＮｄＢｒ３．　ＤｙＢｒ３．　Ｃ５Ｂｒ
）を用いたものを示したが、沃化物と臭化物を混合して
用いても同様な作用効果が得られることが確認された。

〔発明の効果〕

以上実施例に基づいて説明したように、本発明によれば
、発光管の添加物質として、ハロゲンを沃素又は臭素あ
るいはその混合とするハロゲン化ネオジム、ハロゲン化
ディスプロシウム、ハロゲン化セシウムを選定し且つ適
切な封入比率及び封入量を設定したことにより、比較的
大なる発光管においても多少の入力電力のばらつきや添
加物質の封入量のばらつきがあっても、ＯＨＰ型ＴＶ用
光源に適した黒体軌跡に近僚した色度座標を有する光源
が得られ、しかも管壁負荷を低減させることができるの
で、長寿命で分光特性のよいメタルハライドランプが得
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るメタルハライドランプの一実施
例を示す図、第２図は、発光管にＤＶ−ＴＩ系添加物質
を封入したランプにおけるＸｌ　　ｙ色度図上の色度座
標の変動を示す図、第３図は、本発明に係るＤｙ　−Ｎ
ｄ沃化物系添加物質を封入したランプにおいて、入力ラ
ンプ電力を変化させた場合のｘ、ｙ色度図上の色度座標
の変動を示す図、第４図は、同じ＜Ｄｙ−Ｎｄ沃化物系
添加物質を封入したランプにおいて、添加封入量を変化
させた場合のｘ、　　ｙ色度図上の色度座標の変動を示
す図、第５図は、本発明に係るＤｙ　−Ｎｄ臭化物系添
加物質を封入したランプにおいて、入力ランプ電力を変
化させた場合のｘ、ｙ色度図上の色度座標の変動を示す
図である。 図において、１は放電容器、２は電極、３は封止部、４
はモリブデン箔、５は外部リード線を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、外管を設けずに発光管のみで構成したメタルハライ
   ドランプにおいて、前記発光管は両端に少なくとも主電
   極を有し、ハロゲンを沃素又は臭素あるいはその混合と
   するハロゲン化ネオジム（ＮｄＸ＿３）、ハロゲン化デ
   ィスプロシウム（ＤｙＸ＿３）、ハロゲン化セシウム（
   ＣｓＸ）を、それぞれモル比で、 ０．２≦ＮｄＸ＿３／ＤｙＸ＿３≦１ ０．０８≦（ＮｄＸ＿３＋ＤｙＸ＿３）／ＣｓＸ≦２．
   ５の範囲であり、且つ総モルで１×１０＾−＾６〜８×
   １０＾−＾６モル／ｃｃを封入し、更に始動補助ガスと
   しての希ガスと、バッファガスとしての水銀を封入した
   ことを特徴とするメタルハライドランプ。