JPH05151942A - メタルハライドランプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アーク長を短くしてスクリーン照度を大きく
し且つ失透速度を低減しスクリーン照度維持率を向上で
きるようにしたメタルハライドランプ装置を提供する。 【構成】 反射鏡８と、両電極２，２′間を結ぶ軸心を
反射鏡８の中心軸と一致させて配置した発光管１のみで
点灯されるメタルハライドランプとからなるメタルハラ
イドランプ装置において、前記発光管１の反射鏡開口側
の電極２′の突出長を他方の電極２の突出長より長くす
ると共に突出長の長い電極２′の周辺の発光管外表面に
反射兼保温膜５を施し、両電極の埋設位置間の距離をＬ
_P （mm）、両電極の先端間の距離をＡ_L （mm）、発光管
内容積をＶ_L （cc）、入力電力をＰ_L （Ｗ）、金属ハロ
ゲン化物の封入量Ｍ（mg）としたとき、Ａ_L ／Ｌ_P ≦0.
４，Ｖ_L ≦1.０，200 ≦Ｐ_L ／Ｖ_L ≦600 ，0.５≦Ｍ／
Ｖ_L ≦２に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、メタルハライドラン
プ装置に関し、特に外管を用いることなく発光管のみで
構成されるメタルハライドランプと反射鏡を備え、光学
的に限定した領域に配光させる比較的小型の映像機器用
光源として用いられるメタルハライドランプ装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、映像機器として、アクティブマト
リクスタイプの液晶を用い光学系と組み合わせて、対角
線が１ｍを越える大画面スクリーンに画像を投影して楽
しむ、いわゆる液晶プロジェクタが普及しつつある。そ
してかかる映像機器のバックライトとしては、外管を用
いることなく稀土類ハロゲン化物を封入した発光管のみ
で構成したショートアークタイプのメタルハライドラン
プに反射鏡を組み合わせて構成したメタルハライドラン
プ装置が用いられている。

【０００３】従来、この種のメタルハライドランプ装置
は、色再現性や発光効率から、上記のように稀土類ハロ
ゲン化物を主体とした添加物を封入したアーク長10mm以
下の発光管に、楕円，放物面あるいは球面などの反射面
を有する反射鏡を一体化、あるいは取り外し可能に組み
合わせて、ほぼ平行光が得られるように構成し、液晶を
用いた映像機器用光源として用いる場合には、その前面
に液晶を配置し液晶面にメタルハライドランプ装置から
の照射光が当たるように設置されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、メタルハラ
イドランプ装置を液晶を用いた映像機器用光源として用
いた場合、メタルハライドランプ装置からの照射光を液
晶面に対してできるだけ垂直に入射させることにより液
晶面を透過する効率がよくなり、明るいスクリーン照度
が得られる。

【０００５】一方、メタルハライドランプ装置におい
て、発光管のアーク長が短いほど、反射鏡を介して液晶
面に照射される光の傾斜入射成分が少なく、垂直入射成
分を大きくすることができ、したがってスクリーン照度
を向上させることができる。すなわち例えば、開口部の
直径が100 mmでｆ＝13mmの放物面反射鏡を用いた場合に
おいて、アーク長10mmとアーク長７mmの発光管を組み合
わせた場合のスクリーン照度を比較すると、アーク長７
mmの発光管の方が、スクリーン平均照度でアーク長10mm
の発光管の約1.５倍の明るさが得られ、更にアーク長を
５mmとした場合は、アーク長10mmの発光管に比較して約
３倍の明るさが得られる。またアーク長を３mmとした場
合は、アーク長５mmの発光管のほぼ倍の明るさが得られ
ることが判明した。

【０００６】ところが、150 Ｗの発光管において、アー
ク長を３mmとするには、水銀圧を考慮して発光管を設計
すると、最大外径が８mm、最大内径が4.８mmで内容積が
約0.07ccとなる。このように極めて小さな内容積の発光
管の場合には、封入添加物が稀土類ハロゲン化物である
ので、発光管が短時間で稀土類ハロゲン化物との反応に
より失透を起こし、例えば200 時間点灯後のスクリーン
照度維持率が15％というように著しく低下し、短寿命で
あることが判明した。また発光管は熱的に変形を起こし
外径が9.５mmにもなり、使用に耐えないことが判明し
た。更にこのような超小型の発光管に耐熱性をもたせる
ため、風速で２ｍ／sec の送風手段を用いて発光管を冷
却してみたところ、発光管の変形は防止できるけれど
も、失透の発生を遅らせる効果は僅かしか認められなか
った。

【０００７】本発明は、従来のメタルハライドランプ装
置において、スクリーン照度を大にするためアーク長を
短くした場合に発生する上記問題点を解消するためにな
されたもので、アーク長を短くしてスクリーン照度を大
きくし且つスクリーン照度維持率を向上できるようにし
たメタルハライドランプ装置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及び作用】上記問題点を解
決するため、本発明は、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、両電極
間を結ぶ軸心が前記反射鏡の中心軸とほぼ一致させて該
反射鏡の前面に配置した外管を用いずに発光管のみで点
灯されるメタルハライドランプとからなるメタルハライ
ドランプ装置において、前記発光管は反射鏡開口側の電
極の発光管への埋設位置からの突出長を反射鏡底部側の
電極の発光管への埋設位置からの突出長より長くすると
共に突出長の長い電極周辺の発光管外表面に反射兼保温
膜を施し、両電極の発光管への埋設位置間の距離をＬ_P
（mm）、両電極の先端間の距離をＡ_L （mm）、発光管内
容積をＶ_L （cc）、発光管入力電力をＰ_L （Ｗ）、発光
管封入金属ハロゲン化物の封入量Ｍ（mg）としたとき、 Ａ_L ／Ｌ_P ≦0.４ Ｖ_L ≦1.０ 200 ≦Ｐ_L ／Ｖ_L ≦600 0.５≦Ｍ／Ｖ_L ≦２ に設定するものである。

【０００９】このように構成したメタルハライドランプ
装置においては、発光管の反射鏡開口側の電極の突出長
を長くして、その周辺の発光管外表面にのみ反射兼保温
膜を施したので、発光管内容積をあまり小さくすること
なくアーク長を短くすることが可能となり、しかも発光
管内の封入物質の蒸気圧の低下を防止して所定の色特性
が得られると共に発光管から出射光を有効に利用するこ
とができる。また発光管内容積Ｖ_L 及び入力電力Ｐ
_L を、Ｖ_L ≦1.０，200 ≦Ｐ_L ／Ｖ_L ≦600の範囲と
し、両電極の発光管への埋設位置間の距離Ｌ_P 及び両電
極の先端間の距離をＡ_L を、Ａ_L ／Ｌ_P ≦0.４の範囲と
したので、液晶を用いた映像機器用光源として用いた
時、スクリーン照度を増大させ且つ発光管の破裂を防止
すると共に失透を遅らせスクリーン照度維持率の低下を
低減して長寿命化を計ることができる。更に金属ハロゲ
ン化物の封入量Ｍを、0.５≦Ｍ／Ｖ_L ≦２の範囲とした
ので、失透の防止を更に確実にすると共に色再現性を良
好にすることができる。

【００１０】

【実施例】次に実施例について説明する。図１は、本発
明に係るメタルハライドランプ装置の実施例を一部断面
で示す側面図である。図において、１は石英硝子製の発
光管で、ランプ電力120 Ｗ用に設計したものであり、最
大外径を10.0mm、最大内径8.０mmとし、したがって肉厚
はほぼ全域に亘って約1.０mmとなっており、内容積Ｖ_L
は約0.25ccで、Ｐ_L ／Ｖ_L は480 である。そして発光管
１の管軸に沿って後述の反射鏡の底部側に位置する端部
に挿入された電極２は、直径0.５mm、長さ７mmの芯棒
に、直径0.33mmのタングステン線を密巻きにしてコイル
長2.５mmとしたコイルを、先端から0.５mm離れた個所に
設けて構成されており、発光管１の埋設部より突出した
部分の長さが約3.５mmになるように発光管端部に設けら
れている。

【００１１】一方、反射鏡の開口側に位置する発光管端
部に挿入された電極２′は、同じく直径0.５mm，長さ９
mmの芯棒に、直径0.33mmのタングステン線を密巻きにし
てコイル長2.５mmとしたコイルを、先端から0.５mm離れ
た個所に設けて構成されており、発光管１の埋設部より
突出した部分の長さが約5.５mmである。したがって、電
極２，２′先端間の間隙Ａ_L が約３mmになり、両電極の
発光管への埋設位置間の距離Ｌ_P が８mmになるように発
光管端部に設けられている。すなわち発光管１内に突出
配置した左，右の電極２，２′は突出長が異なり非対称
に配置され、Ａ_L ／Ｌ_P は0.375 に設定されている。

【００１２】そしてこのように電極２，２′を配置した
発光管１内には、金属ハロゲン化物として沃化ディスプ
ロシウム，沃化ネオジム，沃化セシウムを、それぞれ重
量比で８：２：５としたものを、0.３mg封入し、アーク
を細く絞るため沃化水銀を0.１mg，バッファガスとして
の水銀を６mg、始動用補助ガスとしてのアルゴンを常温
で200 〜300 トールを封入し、点灯時の圧力は約25気圧
であり、ランプ電圧は約60Ｖとなるようにしてある。し
たがってＭ／Ｖ_L の値は1.２になっている。そして各電
極２，２′はモリブデン箔３，３′を介してモリブデン
ワイヤ４，４′に接続されており、該モリブデンワイヤ
４，４′の他端には、それぞれ口金６とニッケルリード
線７とが接続されている。更に反射鏡開口側の電極２′
の周辺、すなわちシール部より電極２′の先端部付近ま
での発光管外表面には反射兼保温膜５が施されている。
なおこの反射兼保温膜５は、1000℃で未蒸発のアルミナ
・シリカの混合物を塗布して形成される。

【００１３】そして、このように構成された発光管１を
取り囲むようにして、赤外線透過，可視光反射の誘電体
多層膜を硝子に施した放物面を有する開口直径100 mm，
ｆ＝13mmの反射鏡８を配置し、その取付穴に発光管１の
口金６部分を挿入し、発光管１の両電極間を結ぶ軸心が
反射鏡８の中心軸と一致するようにして耐熱接着剤で固
着し、前記ニッケルリード線７を反射鏡８の外部に引き
出し、接続端子９に接続する。なお10及び11は接続端子
９及び口金６に接続される電力供給部品である。

【００１４】このように構成したメタルハライドランプ
装置を液晶を用いた映像機器に用い、矩形波点灯の電子
安定器を用いて入力電力120 Ｗで点灯したところ、良好
なスクリーン照度が得られ、長時間に亘って失透も生ぜ
ず、1000時間点灯後で70％のスクリーン照度維持率が得
られた。

【００１５】なお上記実施例において、発光管１の軸心
を水平に位置させて点灯する場合には、発光管上部の温
度が900 ℃を越え失透を発生させることがあるが、この
ような用い方をする場合には発光管上部に風を送る送風
機構を設け、発光管上部の温度を下げ失透速度を遅らせ
る手段をとることができる。

【００１６】本発明は、前記特許請求の範囲に規定した
構成を必須の要件とするものであるが、次にその構成を
規定するに当たって行った実験等について説明する。ま
ず液晶面への傾斜入射光をできるだけ少なくして透過効
率を80％以上とするためには、Ａ_L ／Ｌ_P の値を0.４以
下にする必要があることが判明した。すなわちＡ_L ／Ｌ
_P の値が0.４を越えると、ランプの発光効率は上昇する
が、入力当たりのアーク長が大きくなり液晶の透過効率
が低下すると共に、電極先端と発光管内壁とが近付きす
ぎて失透が早期に起こる。したがってＡ_L ／Ｌ_P の値は
0.４以下にする必要がある。Ａ_L ／Ｌ_P を0.４以下にし
た場合、発光管内容積をどの程度にするか問題となる
が、内容積を大きくすると封入水銀量が多くなり、点灯
中水銀蒸気圧が30気圧を越えるようになり、発光管が破
裂するおそれが生ずる。したがって発光管内容積Ｖ_L は
１cc以下が好ましいことが判明した。

【００１７】しかしながら発光管内容積Ｖ_L をアーク長
に応じて小さくすると、入力電力が大きい場合、失透が
早期に発生してしまうので、入力電力Ｐ_L と内容積Ｖ_L
の関係を種々検討した結果、200 ≦Ｐ_L ／Ｖ_L ≦600 の
範囲が好ましいことがわかった。すなわちＰ_L ／Ｖ
_L （Ｗ／cc）が200未満であると、発光管内に封入した
金属ハロゲン化物の蒸気圧が大きく低下してしまい、保
温膜等の補助手段では蒸気圧を上げることは難しく、演
色性に欠ける光源となってしまう。一方、Ｐ_L ／Ｖ_L の
値が600を越えると、反対に発光管内の金属ハロゲン化
物の蒸気圧が高くなりすぎ、失透が早期に発生してしま
うので、好ましくないことが確認された。

【００１８】また、このようにＰ_L ／Ｖ_L の値を適切な
ものとした場合においても、内容積に対して金属ハロゲ
ン化物の封入量Ｍ（mg）が多いとやはり失透が著しくな
るし、内容積に対して少ないと失透は起こりにくくなる
が色再現性（演色性）が劣化し、良好な画質が得られな
くなり、0.５≦Ｍ／Ｖ_L （mg／cc）≦２の範囲で好まし
い特性が得られることが判明した。

【００１９】一方、Ｐ_L ／Ｖ_L の値を200 〜600 （Ｗ／
cc）に規定してＡ_L ／Ｌ_P の値を0.４以下とする場合、
従来のものより発光管の電極突出長を大にする必要があ
るが、電極突出長を大にすると、最冷部の温度が低下し
蒸気圧が低下するので、発光管の最冷部となる電極周辺
の発光管外表面に保温膜を施して蒸気圧を上げてやる必
要が生ずることが判明した。しかしながら対称性をもた
せて両電極を配置してアーク長を短くしようとすると、
両電極の周辺部の外表面に保温膜を設ける必要がある。
しかし発光管の保温膜を反射鏡底部側の電極周辺の外表
面に設けると、放物面，楕円面あるいは球面のいずれの
反射鏡に対しても、発光管からの出射光の光路の一部を
遮ることになり、著しく照度を低下する。したがって発
光管の電極の突出長は、反射鏡の底部側は小さくして保
護膜を設ける必要をなくし、反射鏡の開口側の電極の突
出長を大きくしてその周辺外表面にのみ反射兼保温膜を
設けるものである。これにより、照度低下を阻止しなが
ら、所定の蒸気圧を得て所望の色特性を得ることができ
る。なお両電極の突出長の差は１mm以上あれば差し支え
ないことが確認された。

【００２０】なおランプ電圧に関しては、上記実施例に
おいては60Ｖとしたものを示したが、Ｖ_L ≦1.０とした
場合、ランプ電圧が85Ｖを越えるように設定すると、発
光管内容積当たりの水銀封入量、すなわち水銀密度が増
大し、点灯中発光管がふくらんだり破裂する危険が生ず
るので、ランプ電圧は85Ｖ以下に設定するのが好まし
い。

【００２１】

【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、発光管内容積を小さくすることなくア
ーク長を短くすることができ、スクリーン照度を上げ失
透が少なく長寿命化を計ることができる。また発光管内
容積、ランプ入力電力及び金属ハロゲン化物の封入量を
所定範囲に設定することにより、発光管の破裂を防止し
失透速度を更に確実に低減し、良好な色特性が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るメタルハライドランプ装置の実施
例を一部断面で示す側面図である。

【符号の説明】

１ 発光管 ２，２′ 電極 ３，３′ モリブデン箔 ４，４′ モリブデンワイヤ ５ 反射兼保温膜 ６ 口金 ７ ニッケルリード線 ８ 反射鏡

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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、両電極間を結ぶ
   軸心が前記反射鏡の中心軸とほぼ一致させて該反射鏡の
   前面に配置した外管を用いずに発光管のみで点灯される
   メタルハライドランプとからなるメタルハライドランプ
   装置において、前記発光管は反射鏡開口側の電極の発光
   管への埋設位置からの突出長を反射鏡底部側の電極の発
   光管への埋設位置からの突出長より長くすると共に突出
   長の長い電極周辺の発光管外表面に反射兼保温膜を施
   し、両電極の発光管への埋設位置間の距離をＬ_P （m
   m）、両電極の先端間の距離をＡ_L （mm）、発光管内容
   積をＶ_L （cc）、発光管入力電力をＰ_L （Ｗ）、発光管
   封入金属ハロゲン化物の封入量Ｍ（mg）としたとき、 Ａ_L ／Ｌ_P ≦0.４ Ｖ_L ≦1.０ 200 ≦Ｐ_L ／Ｖ_L ≦600 0.５≦Ｍ／Ｖ_L ≦２ に設定したことを特徴とするメタルハライドランプ装
   置。
2. 【請求項２】 前記発光管のランプ電圧を85Ｖ以下に設
   定したことを特徴とする請求項１記載のメタルハライド
   ランプ装置。