JP2000323096A

JP2000323096A - 放電ランプ、ランプ装置、点灯装置、照明装置および液晶プロジェクタ

Info

Publication number: JP2000323096A
Application number: JP13628299A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Yamada; 信幸山田; Shintarou Hatate; 伸太郎幡手; Osamu Kobayashi; 修小林
Original assignee: Toto Ltd
Current assignee: Toto Ltd
Priority date: 1999-05-17
Filing date: 1999-05-17
Publication date: 2000-11-24

Abstract

(57)【要約】【課題】閉塞体を用いた放電ランプをリフレクタなど
に設置する時に、破損しない放電ランプを供給すること
を目的とする。【解決手段】本発明は、閉塞体の外端部が、発光管の
外端部位置と等しい、または、前記発光管の外端部より
電極側にあることを特徴とし、閉塞体が発光管から露出
していないため、閉塞体の破損の可能性を小さくでき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はアーク長の短い小型
メタルハライドランプ等の放電ランプと、このランプを
光源とするランプ装置、点灯装置に係り、特にアーク長
の短い放電灯に好適な製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、特開平１０−１７２５１４号に記
されているように、放電容器端部の閉塞管がシリカなど
の非導電性物質とモリブデンなどの導電性物質からなる
傾斜機能材料で成形された閉塞体で閉塞された放電ラン
プが注目されている。

【０００３】かかる傾斜機能材料で形成された閉塞体
は、一方の端部がシリカなどの非導電性成分がリッチで
あり、他方はの端部に向かうにつれてモリブデンなどの
導電性成分の割合が連続的に、または段階的に増加する
ものである。

【０００４】従って、シリカ成分とモリブデン成分で形
成された傾斜機能材料の場合、閉塞体の一方の端部近傍
は、非導電性であるとともに熱膨張率が石英ガラスの線
膨張率に近く、他方の端部近傍は、導電性であるととも
に熱膨張係数がモリブデンの熱膨張係数に近い特性を有
する。

【０００５】かかる傾斜機能材料は、非導電性成分と導
電性成分の割合が変化する勾配を大きくすることができ
るので、傾斜機能材料で形成された閉塞体は、軸方向の
長さが短くても、一方の端面の非導電性成分をリッチに
するとともに他方の端面の導電性分をリッチにすること
ができる。

【０００６】また、傾斜機能材料はその構成成分の組成
が大きく変わる境界面を持たないので熱ショックに強
く、閉塞管に閉塞体を溶着するシール部分を点灯時に高
温になる発光管に近づけることができ、閉塞管を短くで
きる利点を有する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図６で示す
ように、先行例のランプ構造においては、石英ガラスの
発光管１０１の端部に連設された石英ガラスの閉塞管１
０２を傾斜機能材料で形成された閉塞体１１０で閉塞す
るとき、先ず、閉塞体１１０に電極の芯棒１１１を挿通
し、閉塞体１１０のシリカの非導電性成分がリッチな端
面１１２を発光管１０１側にして閉塞体１１０を閉塞管
１０２に嵌め込み、端面１１２近傍の閉塞管１０２を加
熱して閉塞管１０２に溶着する。

【０００８】なお、閉塞体１１０の両端面１１３、１１
４からそれぞれ、導電性を有する部分まで孔を開け、そ
れぞれの孔に電極の芯棒１１１とアウターリード線１１
２を挿入して固定、これによって、芯棒１１１アウター
リード線１１２を電気的に接続した放電ランプも実用化
されている。

【０００９】その後、放電ランプをそのランプ軸が光軸
と一致する状態で収容して支持し、このランプから放射
される光を反射して前面開口部より投光する図示略のリ
フレクタに設置する工程がある。

【００１０】しかし、図６に示す構造のランプは閉塞管
１０２の終端１０３が、閉塞体１１０の終端１１５より
も放電管１０１側に近いため、リフレクタに放電ランプ
を設置するために、図示略のリード線をアウターリード
線１１２にスポット溶接等で接続する場合やリフレクタ
と放電ランプの軸合わせを行う場合に、閉塞管１０２よ
り外部に存在する閉塞体１１０に力が働き、閉塞体が破
損するなどの問題が生じた。

【００１１】特に閉塞体の外径が２．５ｍｍ以下の場
合、閉塞体１１０の絶対強度が不足し、破損することが
顕著に生じた。

【００１２】また、傾斜機能材料で成形された閉塞体１
１０は、一方の端部がシリカの非導電性成分がリッチで
あり、他方はの端部に向かうにつれてモリブデンの導電
性成分の割合が連続的に変化するものであり、構成成分
の組成が大きく変わる鏡界面を持たないが、閉塞体１１
０の傾斜組成が連続的に変化する場合においてもその偏
極点に位置する軸方向には、少なからずも引張り応力や
圧縮応力が存在するのも一つの破損の原因である。

【００１３】本発明は、閉塞体を用いた放電ランプをリ
フレクタなどに設置する時に、閉塞体の破損可能性を小
さくする放電ランプを供給することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、非導電性の材料からなる発光管内に一対の
電極が対向配置されるとともに、発光管の端部には、導
電性成分及びこの導電性成分に比べて発光管の材料に熱
膨張係数が近い非導電性成分を含有し、内端側に電極が
固定される閉塞体が挿入され、この閉塞体により発光管
を気密封止してなる放電ランプにおいて、閉塞体の外端
部が、発光管の外端部位置と等しい、または、発光管の
外端部より電極側にあることを特徴とする。

【００１５】この発明によれば、リフレクタに放電ラン
プを設置するために、リード線を外部電極にスポット溶
接等で接続する場合やリフレクタと放電ランプの軸合わ
せを行う場合等に、閉塞体が発光管から露出していない
ため、閉塞体の破損の可能性を小さくできる。

【００１６】好適な実施形態としては、閉塞体の外端側
を、電極側に比べて非導電性成分に対する導電性成分の
比率が大きいなるよう構成することが好ましい。さらに
は、閉塞体の非導電性成分の比率が大きい部分と発光管
とを溶着することが好ましい。

【００１７】本発明はまた、閉塞体の外端部には外部電
極が固定されるとともに、閉塞体の外端部より外側に
は、閉塞体と発光管との間隙にスペーサが挿入されてい
ることを特徴とする。

【００１８】すなわち閉塞体の外端部が、発光管の外端
部より電極側にある場合、外部と閉塞管の間に隙間が生
じ、外部より力が加わった時点でテコの原理により、閉
塞体と発光管の封着部分に外力が集中し閉塞体を破損さ
せる恐れがあるが、本発明のようにスペーサを挿入する
ことで、閉塞体と発光管の封着部分に外力が集中するの
を防止できる。

【００１９】好適な実施形態としては、外部電極と発光
管とを固定するために、補強用物質を具備することを特
徴とする。補強用物質の実施形態としては、無機系接着
材または樹脂系接着剤であることが好ましい。

【００２０】別の好適な実施形態としては、一対の電極
がアノードとカソードである直流点灯の放電ランプにも
適用可能である。

【００２１】また、発光管に封入される放電媒体は金属
ハロゲン化物または水銀またはネオン、アルゴン、クリ
プトン、キセノン、ラドンのガスであり、これらの放電
媒体が単独に存在する場合や複数組み合わせて存在して
も良い。すなわち、放電媒体が金属ハロゲン化物である
メタルハライドランプに適応した場合でも、放電媒体が
水銀である水銀ランプに適応した場合でも、放電媒体が
ガスであるガス放電ランプに適応した場合でも、良いの
である。

【００２２】また閉塞体の成分としては、導電性成分が
モリブデン、非導電性成分がシリカであることが好まし
い。

【００２３】以上の放電ランプは、放電ランプとそのラ
ンプ軸が光軸と一致する状態で収容して支持し、このラ
ンプから放射される光を反射して前面開口部より投光す
るリフレクタと具備するランプ装置に用いることができ
る。

【００２４】また、放電ランプとそのランプの一対の電
極に電力を供給して安定に点灯させる点灯回路を具備し
た点灯装置に用いることも可能であり、さらにはこの点
灯装置と点灯装置を収容する器具本体を具備する照明装
置や、この点灯装置と液晶駆動装置により駆動される液
晶表示パネルと点灯装置の放電ランプからの光を制御し
て液晶表示パネルを通してスクリーンに投光する光学系
と、点灯装置、液晶駆動装置、液晶表示パネルおよび光
学系を収容するとともに、液晶表示パネルを透過した投
光をスクリーンに投光させる開口を形成した液晶プロジ
ェクターに用いることも可能である。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下に、図面に基づいて本発明の
実施の形態を具体的に説明する。図1は、本発明の実施
形態に係わるランプの縦断面図である。このランプは、
１８０Ｗの直流点灯させるアーク長の短い高圧水銀放電
ランプであるが、本発明の放電ランプは、これに限られ
るものではなく、メタルハライドランプやキセノンラン
プ等の放電ランプであってもよい。また、アーク長の長
いタイプの放電ランプや交流点灯されるものであっても
よい。

【００２６】図1において、石英ガラス製の放電容器１
０の発光管１１は球状や楕円球状をしており、楕円球状
部の最大外径は９ｍｍであり、放電空間部１２の内容積
は０．０７ｃｃである。放電空間部１２の内部には、タ
ングステンからなる陽極２０と陰極２１が、アーク長
１．３ｍｍで対向配置されている。また、放電空間部１
２内には、アルゴンガス１５０ｔｏｒｒと水銀１３４
０ｍｇ臭化水銀１５０．０３ｍｇが封入されている。
そして、発光管１１の両端に外径６．３ｍｍ内径２．２
ｍｍの閉塞管１５（発光管１１と閉塞管１５をまとめて
発光管と呼んでも良い。）が連接されていて、閉塞管１
２の内部は傾斜機能材料からなる外径２．１ｍｍ長さ２
５ｍｍの閉塞体３０で閉塞されている。

【００２７】ここで、使用する傾斜機能材料は、放電容
器と同じ材質の非導電性成分と導電性成分との混合体、
例えば、放電容器が石英ガラスの場合は、シリカ粉末と
モリブデン粉末を焼結したものであり、その混合比率を
長さ方向に連続的にまたは段階的に変化させ、一端側を
非導電性とし、他端側を導電性としたものである。

【００２８】その一例として、閉塞体３０の非導電性の
端面３１は、ほぼ１００％のシリカからなり、導電性の
端面３２はシリカ７０％＋モリブデン３０％（体積比）
の組成からなるものであるが、その組成比率は必ずしも
これに限られるものではない。

【００２９】傾斜機能材料から形成された閉塞体３０の
両端面３１、３２からそれぞれ、導電性を有する部分ま
で孔を開け、それぞれの孔に電極の芯棒２２，２３とア
ウターリード線２４（外部電極）を挿入して固定、これ
によって、芯棒２２，２３アウターリード線２４を電気
的に接続することが可能となる。

【００３０】陽極２０の芯棒２２および陰極２１の芯棒
２３およびアウターリード線２４はタングステンからな
り、閉塞体３０の孔の間隙にタングステンとシリカから
なる導電性のサーメット（図示無し）を充填している。
サーメットを充填することにより芯棒２２，２３および
アウターリード線２４の固定を行うとともに、閉塞体３
０と芯棒２２，２３およびアウターリード線２４との熱
膨張率の違いによる閉塞体３０のクラック防止、電気導
通部の信頼性を向上させる役目をしている。

【００３１】タングステンからなる芯棒２２，２３やア
ウターリード線２４の外径、および、閉塞体３０の孔の
内径との組み合わせにより、サーメット３１の組成を最
適条件に変えなければならないことは言うまでもない。

【００３２】また、傾斜機能材料からなる閉塞体３０の
導電性側に接続されたアウターリード線２４と閉塞管１
５との間にアルミナの円柱状のスペーサ２５が挿入され
ている。このアルミナのスペーサは、外径２ｍｍ内径１
ｍｍ長さ２ｍｍの円柱状のものを用いた。円柱状のスペ
ーサ２５を閉塞管１５とアウターリード線２４との隙間
に挿入することにより、閉塞管１５の内部に生じた間隙
を小さくた。

【００３３】補強用物質２６は、セラミック接着材であ
り、傾斜機能材料からなる閉塞体３０の導電性側にサー
メットにより固定接続されたアウターリード線２４と閉
塞管１５と円柱状のスペーサ２５を更に強固に固定する
場合に用いる。補強物質２６をアウターリード線２４と
閉塞管１５の隙間に、円柱状のスペーサ２５が無い状態
で使用してもよい。また、円柱状のスペーサ２５の材質
は、金属やガラスや他のセラミック材料であってもよ
い。

【００３４】このように、補強用物質２６と円柱状のス
ペーサ２５によって、アウターリード線２５と閉塞管１
５との隙間を埋めかつ固定することによって、アウター
リード線２４に外部より力が生じても、その力が直接、
閉塞管１５と閉塞体３０を溶着した部分に集中すること
をなくすことができ、アウターリード線２４と外部リー
ド線２７をスポット溶接で接続する際の衝撃や、リフレ
クタ（図示無し）と放電ランプの光軸合わせ等や固定す
る際の工程で、閉塞体３０を破損させることは皆無にな
った。

【００３５】以上、記述した本発の放電ランプの性能
は、ランプ電力ＤＣ１８０Ｗ、ランプ電圧ＤＣ８５Ｖ、
アーク長１．３ｍｍ、全光束値１１３４０ｌｍ、色温度
１０４００^○Ｋ、演色性評価数７０Ｒａであり、超高圧
状態の水銀ランプ性能がえられた。図2にその放電ラン
プの分光分布を示す。

【００３６】図3は本発明の第2の実施形態に係わるラン
プ装置４０およびその点灯装置４１の一例の構成を示し
ている。ランプ装置４０は上記放電ランプ１０を反射体
である椀上のリフレクタ４２内に収容して縮径内底部上
に同心状に取り付けている。

【００３７】リフレクタ４２はガラスまたは金属により
椀状に形成され、その焦点位置を有する回転曲面の内面
に、反射特性の優れたＴｉＯ₂−ＳｉＯ₂などの蒸着膜か
らなる反射面４３を形成している。このリフレクタ４２
は前面投光開口部を開口径が例えば９０ｍｍ程度に形成
しており、開口部には、防爆用の前面ガラス４７が取り
付けられている。また、リフレクタ４２の椀状外底部に
は支持筒部４４が外方へ同心状に突出している。この支
持筒４４内には上記放電ランプ１０の閉塞管１５が、絶
縁セメントなどの接着剤４５とアルミナなどの材質より
なる絶縁カバー４６で固着されている。これにより、放
電ランプ１０は、このランプの軸がリフレクタ４２の軸
とほぼ一致するようにしてリフレクタ４２に取り付けら
れる。

【００３８】また、放電ランプ１０は陽極２０と陰極２
１の間の中間点がリフレクタ４２の焦点位置とほぼ一致
するように配置されている。リフレクタ４２には、導入
孔４８が形成されている。この導入孔４８には放電ラン
プ１０の一方のリード線２７が貫通して背面側に導かれ
ている。このリード線２７の先端は点灯回路４９の一端
に接続され、この点灯回路４９の他端には他のリード線
２７を介して放電ランプ１０のアウターリード線２４に
接続され、点灯回路４９から所要の電力が一対のリード
線２７、アウターリード線２４、閉塞体３０を介して陽
極２０と陰極２１に安定的に供給され、放電ランプ１０
は点灯される。これにより点灯装置４１に構成される。
また、この点灯装置４１とこの点灯装置４１を収容する
図示しない器具本体とにより照明器具に構成することが
できる。

【００３９】したがって、ランプ装置４０、点灯装置４
１および照明装置は、本発明の放電ランプ１０を光源と
しているため、これら装置４０、４１としても信頼性を
向上させることができる。

【００４０】図４は本発明の第3の実施形態に係わるプ
ロジェクタ５０の一例の構成をしめしている。これは上
記放電ランプ１０を具備し、その放電ランプ１０に電力
を供給して安定に点灯させる点灯装置４１と、この放電
ランプ１０とそのリフレクタ４２からの光をスクリーン
５１に投光する光学系５２と、これら放電ランプ１０、
リフレクタ４２、点灯回路４９、光学系５２とを内蔵す
るボックス５３とを有する。ボックス５３には光学系５
２から投光をスクリーン５１に投光させるための窓５４
を開口させている。

【００４１】光学径５２は放電ランプ１０とリフレクタ
４２からの光を集光させるコンデンサレンズ５５、第１
の平面ミラー５６、フレネルレンズ５７、第２の平面ミ
ラー５８などを有し、放電ランプ１０とリフレクタ４２
からの光を制御してボックス５３の窓５４からスクリー
ン５１上に投光する。

【００４２】図５は本発明の第４の実施形態に係る液晶
プロジェクタ６０の一例を示している。これは例えば図
３で示すランプ装置４０のリフレクタ４２の投光前方に
例えばカラーなどの液晶表示パネル６１と投光レンズ６
２を設置し、液晶表示パネル６１に表示される影像をス
クリーン６３上に投光するものである。また、点灯装置
４１を含むランプ装置４０、液晶表示パネル６１、この
液晶表示パネル６１を駆動する液晶駆動装置６４はボッ
クス６５内に収容される。

【００４３】したがって、この液晶プロジェクタ６０も
上記放電ランプ１０と同様に、信頼性を得ることができ
る。

【００４４】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係わる放電ランプの
縦断面図。

【図２】本発明の第１の実施形態に係わる放電ランプの
分光分布図

【図３】図１に示す放電ランプを具備した第２の実施形
態に係わるランプ装置およびその点灯装置の一部縦断面
図。

【図４】図１に示す放電ランプを具備した第３の実施形
態に係わるプロジェクタの全体構成を示す模式図。

【図５】図１に示す放電ランプを具備した第４の実施形
態に係わる液晶プロジェクタの構成を示す模式図。

【図６】従来技術を示す図

【符号の説明】

１０…放電ランプ、１１…発光管、１２…放電空間部、
１３…水銀、１４…臭化水銀、１５…閉塞管、２０…陽
極、２１…陰極、２２…陽極の芯棒、２３…陰極の芯
棒、２４…アウターリード線、２５…スペーサ、２６…
補強用物質、２７…リード線、３０…閉塞体、３１…非
導電性の端面、３２…導電性の端面、４０…ランプ装
置、４１…点灯装置、４２…リフレクタ、４３…反射
面、４４…支持筒、４５…接着剤、４６…絶縁カバー、
４８…導入孔、４９…点灯回路、５０…プロジェクタ、
５１…スクリーン、５２…光学系、５３…ボックス、５
４…窓、５５…コンデンサレンズ、５６…第１の平面ミ
ラー、５７…フレネルレンズ、５８…第２の平面ミラ
ー、６０…液晶プロジェクター、６１…液晶表示パネ
ル、６２…投光レンズ、６３…スクリーン、６４…液晶
駆動装置、６５…ボックス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5C043 AA14 BB04 CC03 CD01 DD11 EA19 EB14 EB18 5G435 AA07 AA14 AA18 BB12 BB15 BB17 DD06 DD13 EE26 FF02 FF03 FF12 GG23 GG28 GG42 HH18 KK07 LL15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非導電性の材料からなる発光管内に一対
の電極が対向配置されるとともに、前記発光管の端部に
は、導電性成分及びこの導電性成分に比べて前記発光管
の材料に熱膨張係数が近い非導電性成分を含有し、内端
側に前記電極が固定されるとともに外端側に外部電極が
固定される閉塞体が挿入され、この閉塞体により前記発
光管を気密封止してなる放電ランプにおいて、前記閉塞体の外端部が、前記発光管の外端部位置と等し
い、または、前記発光管の外端部より電極側にあること
を特徴とする放電ランプ。
【請求項２】前記閉塞体の外端側は、前記電極側に比
べて非導電性成分に対する導電性成分の比率が大きいこ
とを特徴とする請求項１記載の放電ランプ。
【請求項３】前記閉塞体の外端部には外部電極が固定
されるとともに、前記閉塞体の外端部より外側には、前
記閉塞体と前記発光管との間隙にスペーサが挿入されて
なることを特徴とした請求項１又は２記載の放電ラン
プ。
【請求項４】前記外部電極と前記発光管とを固定する
ために、補強用物質を具備することを特徴とした請求項
１〜３の何れか記載の放電ランプ。
【請求項５】前記補強用物質は、無機系接着材または
樹脂系接着剤であることを特徴とする請求項４記載の放
電ランプ。
【請求項６】前記一対の電極がアノードとカソードで
あることを特徴とする請求項１〜５の何れか記載の放電
ランプ。
【請求項７】前記発光管に封入される放電媒体が金属
ハロゲン化物または水銀またはネオン、アルゴン、クリ
プトン、キセノン、ラドンのガスであり、これらの放電
媒体が単独に存在する場合や複数組み合わせて存在する
ことを特徴とする請求項１〜６の何れか記載の放電ラン
プ。
【請求項８】前記閉塞体の導電性成分がモリブデン、
非導電性成分がシリカであることを特徴とする請求項１
〜７の何れか記載の放電ランプ。
【請求項９】請求項１〜８の何れか記載の放電ランプ
とそのランプ軸が光軸と一致する状態で収容して支持
し、このランプから放射される光を反射して前面開口部
より投光するリフレクタと具備することを特徴とするラ
ンプ装置。
【請求項１０】請求項１〜９の何れか記載の放電ラン
プとそのランプの一対の電極に電力を供給して安定に点
灯させる点灯回路を具備したことを特徴とする点灯装
置。
【請求項１１】請求項１０記載の点灯装置と点灯装置
を収容する器具本体を具備していることを特徴とする照
明装置。
【請求項１２】請求項１０記載の点灯装置と液晶駆動
装置により駆動される液晶表示パネルと点灯装置の放電
ランプからの光を制御して液晶表示パネルを通してスク
リーンに投光する光学系と、点灯装置、液晶駆動装置、
液晶表示パネルおよび光学系を収容するとともに、液晶
表示パネルを透過した投光をスクリーンに投光させる開
口を形成したことを特徴とする液晶プロジェクター。