JPS609043A - 最小の色分解を持つシングルエンドのメタルハライド放電ランプおよびその製造方法 - 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】 技術分野 本発明はシングルエンドのメタルパライト敷延ランプお
よびその製造方法に関し、詳しくいうと、最小の色分解
を持つ光を提供するメタルパライトランプおよびその製
造方法に関する。

タングステンランプは投射器（投光器、映写機、幻灯機
等）、光学レンズシステムおよび類似の装置のような比
較的強力な光源を必要とする装置に対する最も一般的な
光源である。不幸にも、タングステンランプ光源は不所
望な熱を発生するような態様に（１，′Ｉ成されており
、必要な冷却を行なうために光源に直接隣接して位置付
けされる高価な、祝雑な冷却装置を必要とする欠点があ
る。また、上記光源はこの光源の寿命が例えば約１０な
いし２０時間の動作寿命と比較的短かい点で固有の問題
を有する。すなわち、装置が使用されるときごとに光源
を取換えることが慣行である。明らかに、装置が使用さ
れるときごとに光源を取換えることは不便で、６価であ
り、多くの問題点がある。

上記したタングステンランプシステムに関する改良が高
輝度数′ｒ粍ランプを光源として使用するシステムによ
ってなされている。例えは、通常の形式の晶輝度放１４
Ｌランプ（ＨＩ　Ｄランプ）は米国特許第４．１６１．
６７２号に開示された高圧メタルパライト放電ランプで
ある。この米国特許にはダブルエンドの発光省ｉ−の構
成、すなわち、直径方向に対向する端部に電極が封止さ
れた発光管が開示されており、排気された、またはガス
の充填された外囲器を備えている。しかしながら、この
ようなダブルエンドの桁造体の製造には比較的費用がか
かり、またこの構成は明らかに投射器および類似の光学
レンズ形式の装置に使用するのには適していない。

米国特許第４．３０２．６９９号、ｇ４，６０８．４８
　ｓ号、第４．３２０．５２２号、第４．３２１．５０
１号おヨヒ第４．３２１．５０４号に記載されたシング
ルエンドのメタルパライト放電ランプには投射器および
光学レンズ装置用の光源に対する著るしい改良が記載さ
れている。上記米国特許はすべて特定の応用装置に適し
た構造および充填物を開示している。しかしながら、ア
ークの安定性および最小の色分解能力に関する限り、上
記米国特許のどの実施例も満足なものではない。

発明の目的および概要 本発明の目的は改良されたシングルエンドのメタルパラ
イトランプを提供することである。本発明の他の目的は
最小の色分解を持つ光源を提供することである。本発明
の他の目的は投写システムに使用するだめの最小の色分
解を持つメタルノ１ライド放ｆｉｎ、ランプ構造体の形
式の光源を提供することである。本発明の他の目的はス
ペクトルの一様なメタルハライドランプを製造するため
の方法を提供することである。

本発明の一面においては、これらおよび他の目的、利点
および能力は楕円形状の容器ならびに該容器の一端を通
って延在する一対の電極および当該メタルハライド放電
ランプ内に異なる空間分布で異なる波長または周波数の
特有の発光スペクトルを有する複数の添加ガスを有し、
異なる添加ガスが当該数′「１ランプ内の異なる領域か
ら正味の白色光を放出させるように組合されるメタルハ
ライド放電ランプによって達成される。

本発明の他の面においては、それぞれが放′亀ランプの
一対の１１極間の中心部から異なる空間分布で１４なる
色スペクトルを放出する複数の添加ガスを選択する段ｈ
（！と、前記中心部から異なる空間分布で実質的に白色
の光を放出させるように選択された添加ガスを組合せる
段階と、−異なる空間分布からの前記白色光の放出を統
合して放電ランプから白色光源を提供する段階とからな
る方法によってメタルパライト放電ランプから放出され
る光のスペクトルの均一性が達成される。

本発明、ならびに本発明のその他の目的、利点および能
力を十分に理解するだめに、以下添付図面を参照して本
発明の好ましい実施例について詳細に説明する。

第１図を参照すると、融解シリカのような材料よりなる
本体部分５を有する低ワツト数のメタルパライトランプ
が例示されている。どの融解シリカの本体部分５は長径
（長軸）値Ｘおよび短径（短軸）値Ｙがそれぞれ約２＝
１の比を有する楕円形状の内側部分７を提供するように
形成されている。さらに、本体部分５の楕円形状の内側
部分７は短軸値Ｙに実質的に等しい高さ２を有すること
が好ましい。

一対の゛１極９および１１が本体部分５の一端に封止さ
れ、かつ本体部分５中に延在している。各電極９および
１１は金属ロッド１３および球形のボール１５を含み、
該球形のボール１５は該金属ロッド１３の楕円形状の内
側部分Ｚ内にある端部にある。１シ極９および１１は、
これら電極９および１１の球形ボール１５が長軸Ｘおよ
び短軸Ｙに関する限り内側部分７から実質、的に等しく
離間され、かつまた、高さ寸法２の実質的に中点にある
ように、４−ｒｆ円形状の内側部分Ｚ内に位置付けされ
ることが好ましい。さらに、球形ボール１５は長軸Ｘの
方向に延在する長手方向軸線に沿って互いにｆ：：１間
されている。

球形ボール１５は本体部分５の指示された長軸Ｘの方向
に延在する長手方向軸線に沿って互いにｔｉ；ｆｇ間さ
れている。＋ｓｈのガスが内側部分Ｚ内に配されており
、これらガスは球形ボール１５間の長手方向軸線から各
ガスに４１４・有の空間分布をもって可視スペクトルの
１つまたはそれ以上の領域に、あるいは１つまだはそれ
以上の周波数で放出する傾向があるととが観察された。

例えば、水銀および亜鉛のような添加ガスは、この例で
は約ｌ１５ｍ５の半径を有する第２図および第４図の第
１の放出帯域Ａ１すなわち中心帯域に主として放出する
傾向があることが観察された。

また、トリウムおよびケイ素のような微量元素は上記し
た第１の、すなわち中心部の放出帯域Ａに放出すること
が分った。約１０簡の半径を有する第２の放出帯域Ｂが
第１の放出帯域Ａのまわりを取囲んでおり、との帯域Ｂ
への放出は主としてスカンジウムおよびタリウムの添加
ガスである。また、第３の放出帯域Ｃは約１．５露の半
径を有し、第１および第２の帯域ＡおよびＢを取囲み、
第２の放出帯域Ｂを越えて放電ランプの本体部分５の内
側部分７へ延在する。この第３の放出帯域Ｃは金属のヨ
ウ化物および臭化物のような添加ガスからの放射ならび
にナトリウムおよびジスプロシウムのような物質からの
共鳴放射を示す。

また、特定の帯域内に放出する添加ガスの特定の選択に
よって帯域Ａ、ＢおよびＣのそれぞれから実質的に白色
の光の放出を行なわせることが可能であることが理解で
きる。例えば、表１は帯域Ａの水銀およびＴＪｆｉ鉛が
広帯域の放出光、すなわち、紫、青、緑、黄および赤の
光を提供することを例示している。

表　１ 同様に、帯Ｊ４　Ｂのスカンジウムおよびタリウムは青
、緑および赤の光を提供する傾向があり、一方！ｔ’ｉ
　＃　ｃにおいてはヨウ化水銀から紫が、臭化水銀から
青−緑が、ナトリウムの汚染からオレンジが、リチウム
から赤がそれぞれ主として放出される。

かくして、添加元素の適正な選択により各帯域からある
いはメタルハライド放電ランプの球形ボール１５間の長
手方向軸線から異なる距離において実質的に白色の光を
発生させることができる。

第３図は放電ランプ内の各帯域に対する種々の選択され
た元素の放射の広がりおよび強さを近似する曲線を示す
。換言すると、放射の強さおよび広がりは球形ボール１
５の長手方間軸線、すなわち第１の帯域Ａの中心で始ま
って放電ランプの第１図の内側部分７に接近する第３の
帯域Ｃに進む位置において比較されている。容易に理解
できるように、選択される元素の適正な選択によって各
帯域において広帯域にわたるスペクトルの放射を提供す
ることが可能である。さらに、これら選択される元素を
組合せることによって、各帯域の広帯域の放射すなわち
白色光は放′屯管から良好なスペクトルの均一性および
最小の色分解を有する白色光を提供するように組合せる
ことができる。

明らかに、最小の色分解は投射器あるいは光学レンズシ
ステムに使用する放電ランプには重要である。その上、
そのような最小の色分解は各帯域における色差を最小に
し、かつ各帯域からの最小の色差の放射を組合せて放電
ランプから光出力を提供することによって、達成できる
ことが分ったＯその上、メタルハライド放電ランプのよ
うなアーク源はタングステン源よりも高輝度であるばか
りでなく、効率も良いということを注意すべき１．であ
る。また、メタルハライド放電ランプはタングステン源
と比較すると点源に近い。特定すると、１００ワツトの
メタルハライド放電ランプは球形ボール１５間に最小輝
度を有し、かつ球形ボール１５の位置またはその近傍に
最大輝度を有するプラズマを呈す。さらに、このプラズ
マ柱は通常直径が約１〜２門、長さが約３　ｍｓである
。これに対し、タングステン源は直径が約２．５　ｔｒ
ｍ、長さが約ｆ３ｍｓであり、そして輝度がタングステ
ン源の長さにわたって正弦波態様で変化する。

次の表２はタングステン源、高圧キセノン源、およびメ
タルハライドランプ源の輝度、効率および寸法の比較を
示す。

表　２ 容易に理解できるように、３００Ｗのタングステン源は
１００Ｗのメタルパライトランプの効率６５ルーメン／
ワツトと比較して約３３ルーメン／ワツトの効率である
。また、３５ｔｎＬの投写システムにおいてのテストで
は３００Ｗのタングステン源からの約１０，０００ルー
メンの出力が１００Ｗのメタルパライトランプ源からの
６．５００ルーメンの出力に等価であることが分った。

タングステン源の長波長の放射および不正確な方向への
可視光は投射器のフィルムによって熱として吸収される
傾向がある。かくして、タングステンランプ源はメタル
ハライドランプおよび関連する電源による約９０Ｗの熱
と比較して約２７０Ｗの熱、すなわち約３倍の熱を発生
することが分った。

なお、キセノンランプ源は比穀的高い輝度を呈するが、
しかし効率は比較的低い。従って、１００Ｗのメタルハ
ライドランプによって提供されるルーメン出力に匹敵す
るキセノン源のルーメン出力には比軸的効率が悲い点を
補償する必要上、約２００〜Ｖのキセノン源が必要とな
る。その上、キセノン源は約１．Ｏｎ＋ＴＩの直径のメ
タルパライトランプのアーク源と比較してこの例では約
０．５鴎と比較的小径であるから、投写システムに反射
器とともに使用されるときに、アーク源の位置の公差ま
たは変化を大巾に、不所望に減じることになる。

換言すると、キセノンランプにおけるアーク源の位＋１
の’ｎ’ｌ整はメタルハライド放′屯ランプシステムの
場合よりも非常に臨界的である。

限定スるものではないが、シングルエンドのメタルハラ
イド族［ａランプに対する適正な充填物の特定例として
、次の割合が適当であることが分った０ 水銀　−６，００即 ヨウ化リチウム　−０，１０ｍｇ 亜鉛　−ｏ１ｏｒｎ９ ヨウ化スカンジウム　−［１３０ダ ヨウ化タリウム　−〇、０５〜 ヨウ化ジスプロシウム　−０，０５〜 ヨウ化水銀　−０，６０Ｔｎｆ／ 臭化水銀　−〇、１０雫 アルゴン　−４００，００）ル かくして、シングルエンドのメタルハライド放電ランプ
およびかかるランプを製造するだめの方法が提供された
。従って、放逸ランプ内の多数の異なる位置のカラーバ
ランス帯域から発生されるスペクトルのバランスした光
出力が提供される。

その結果、最小の色分解の、安価な、熱による一力損失
が減ぜられた改良されたメタルハライド光源が提供でき
る。

現在本発明の好ましい実施例とみなされているものを図
示し、記載したけれど、４ｆ許請求のｆ＠囲によって定
義される本発明から逸脱することなしに種々の髪形お＝
び変更がなし得ることはこの分野の技術者には明らかで
あろう。

ｆ４′Ｓ１　図は本ＩＦ、明のシングルエンドのメタル
パライト放電ランプの一実施例を示す概略図、第２１図
は第１図の族Ｃ１Ｌランプの種々のガスの放出帯域を例
示する概略図、第３図祉第１図のメタルパライト放電ラ
ンプの電極間の長手方向軸線からの種々の距離における
種々のガスの放出強度を比較する曲線図でるる。

５：ランプ本体部分 ７：楕円形状の内側部分 ９．１１：電極 １３：金Ａ・屑ロッド １５：球形ボール ”　ＦＩＧ、５　１ １　ル１ 肖 キ ＩＩ＋ 螢

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）内壁部分を有する楕円形状の融解シリカの容器と
   、 該容器に封止され、該容器中に延在する一対の’（Ｉｔ
   極であって、各電極が前記容器内の端部に球形のボール
   を有し、これら球形のボールが長手方向軸線に沿って豆
   いに離間されている一対の電極と、前記離間された球形
   ボール間の前記長手方向軸線からのｉＨ＆のそれぞれの
   距離において実質的に白色光を提供するように選択され
   た複数のガスを含む１）１１記容器内のガス充填物 とを具備し、 前記複数の距離のそれぞれにおける前記白色光が当該メ
   タルハライド放電ランプから最小の色分解を持つ白色光
   を放出させるように組合されることを特徴とするシング
   ルエンドのメタルハライド放電ランプ。
2. （２）前記球形ボール間の前記長手方向軸線を取囲む中
   心帯域すなわち第１の放出帯域と、該第１の放出帯域を
   取囲む第２の放出帯域と、該第２の放出帯域を取囲みか
   つ前記容器の前記内壁部分に延在する第３の放出帯域と
   を含み、前記ガス充填物の前記ガスが前記各帯域から実
   質的に白色光を提供するように選択される特許請求の範
   囲第１項記載のシングルエンドのメタルハライド放電ラ
   ンプ。
3. （３）前記充填ガスがアルゴン、水銀、ならびにＭＩｉ
   鉛、リチウム、スカンジウム、クリラム、ジスプロシウ
   ムおよび水銀の臭化物およびヨウ化物よりなる群から選
   択された添加剤を含む特許請求の範囲第１項記載のシン
   グルエンドのメタルハライド放電ランプ。
4. （４）前記第１の放出帯域が約０，５闘の半径を有し、
   前記第２の放出帯域が約１０鴎の半径を有し、ｉａ記第
   ３の放出帯域が実質的に１．５門の半径を有するが、し
   かし前記容器の内壁部分に延在する特許請求の範囲第２
   項記載のシングルエンドのメタルハライド放’ｒｌｊラ
   ンプ。
5. （５）前記第１の放出帯域を提供するように選択された
   前記ガスが水銀および亜鉛である特許請求の範囲第２項
   記載のシングルエンドのメタルハライド放電ランプ。
6. （６）　前記第２の放出り１￥域を提供するように選択
   された前記ガスがスカンジウムおよびタリウムである１
   “テ許請求の範囲第２項記載のシングルエンドのメタル
   パライト放′屯ランプ。
7. （７）　前記第３の放出帯域を提供するように選択され
   た＋ｊｉＪ記ガス耐ガスウム、ジスプロシウム、ヨウ化
   水銀、ヨウ化亜鉛、および臭化水銀である特許請求の範
   囲第２項記載のシングルエンドのメタルハライド放電ラ
   ンプ。
8. （８）　前記第１の放出帯截を提供するように選択され
   た前記ガスが水銀および亜鉛であり、前記第２の放出帯
   域を提供するように選択された前記ガスがスカンジウム
   およびタリウムであり、前記第３の放出帯域を提供する
   ように選択された前記ガスがリチウム、ジスプロシウム
   、ヨウ化水銀、ヨウ化亜鉛、および臭化水銀である特許
   請求の範囲第２項記載のシングルエンドのメタルハライ
   ド放′ｍランプ。
9. （９）前記ガス充填物が約６．０９の水銀と、４ｏ。 トルのアルゴンと、亜鉛、臭化水銀、ならびにリチウム
   、スカンジウム、タリウム、ジスプロシウムおよび水銀
   のヨウ化物よりなる群から選択された残部とを含む特許
   請求の範１２１（第１項記載のシングルエンドのメタル
   パライト放電ランプ。