JP2004362929A

JP2004362929A - 放電ランプ

Info

Publication number: JP2004362929A
Application number: JP2003159630A
Authority: JP
Inventors: Noriyoshi Kaneko; 範義金子; Kooji Komata; 亘央二古俣; Shigeharu Sato; 重治佐藤; Sumio Uehara; 純夫上原
Original assignee: CERAMISSION KK; Iwasaki Electric Co Ltd
Current assignee: CERAMISSION KK; Iwasaki Electric Co Ltd
Priority date: 2003-06-04
Filing date: 2003-06-04
Publication date: 2004-12-24
Also published as: WO2004109745A1

Abstract

【課題】発光管の長さや形状を変えることなく、また、反射鏡に新たな冷却構造を設けることなく、ランプ点灯時における発光管封止部内の溶接部の温度上昇を抑え、溶接部の劣化を防ぎ、ランプ寿命が長く、光学特性の安定した放電ランプを提供する。
【解決手段】石英ガラス製の発光管の両側に連設された封止部を有し、該封止部に保持された一対の電極が該発光管内で対向配置された放電ランプにおいて、アルコキシシランの溶液、コロイダルシリカの水分散液及び金属酸化物等との混合物又は珪酸のアルカリ金属塩及び金属酸化物等を含有する皮膜が形成された放電ランプである。放電ランプの温度上昇を効果的に抑えるには、皮膜は放熱性すべき箇所、即ち、放熱をすべき箇所に放電ランプ封止部、リード部の露出している部分、発光管の一方の封止部端部に備え付けられた口金部、反射鏡外面に形成することが好ましい。また、皮膜の膜厚は１０〜１００μｍが好ましい。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主にプロジェクタ装置やファイバー照明機器等の光源として用いられる超高圧放電ランプに関し、特に、放熱性に優れた超高圧放電ランプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、プロジェクタ装置は、高画質化、小型化、高輝度化、静音化が進んでおり、それに伴い、プロジェクタ装置に用いられる放電ランプもまた、小型化、高輝度化が要求されている。プロジェクタ装置用の放電ランプには、元々温度が高くなるという問題がある。それに加えて、放電ランプの小型化、高輝度化のために、凹面反射鏡を小型化し、高輝度実現のために放電ランプへの入力電力を増加させ、静音化のために放電ランプ冷却用ファンを減速し、安全性向上のために放電ランプ反射鏡の通風口を塞ぐといった方策が採られている。しかし、これらの方策は点灯中の放電ランプの温度を一層高くする原因となっている。
【０００３】
また、放電ランプ点灯中における発光管封止部の金属箔と外部リードの溶接部の温度上昇が問題であると指摘されている。この温度の上限は、３５０〜４００℃が望ましいことが指摘されている。例えば、４２０℃以上の温度で放電ランプの点灯時間が１００時間以上になると、金属箔と外部リードの溶接部に酸化が起こり、封止部分が剥離し、溶断し、その結果放電ランプは点灯不能になる。
【０００４】
これらの対策として、従来、発光管封止部内の金属箔を長くして、前記溶接部を発光管発光部の熱源から離して温度上昇を抑える方法や、特許第３２７５７５５号公報（特許文献１参照）などに示されるように、反射鏡に通風口を設ける等で前記溶接部の温度上昇を抑える方法が知られている。しかし、金属箔を長くすると必然的に発光管の長さが長くなり放電ランプが大型化するし、また、発光管を反射鏡から突出させなければならないという問題がある。また、反射鏡に通風口を設けると、発光管破裂時の破裂片飛散の危険があり、そのために破裂片飛散を抑止するため構造を工夫する必要があり、コストアップになるという問題がある。
【０００５】
このような背景の下、放電ランプの小型化、高輝度化、低コスト、安全性向上に対処するため、新たな温度上昇の防止方法が求められている。封止管部の周面に放熱フィンを設け、放熱フィンの表面を赤外線放射率の高い酸化珪素、酸化アルミニウム、クロム酸銅等からなる塗膜を形成する方法が特開２００２−１５１００５号公報（特許文献２参照）に開示され、発光管の外面の上半分に石英ガラスよりも赤外線放射率の高いジルコン酸珪素、酸化マンガン、酸化コバルトや酸化鉄等からなる塗膜を形成する方法が特開２００２−１５０９９９９号公報（特許文献３参照）に開示され、封止部に反射膜を設け該反射膜に石英ガラスよりも熱輻射率の大きい窒化アルミニウムを含ませる方法が特許第３２９０６４５号公報（特許文献４参照）に開示されている。
【０００６】
しかし、特開２００２−１５１００５号公報記載の放電ランプは、放熱フィンの突起の大きさによっては、ランプ内の発光管からリフレクターに反射した光が遮られるという問題があり、光が遮られないものが求められている。また、特開２００２−１５０９９９９号公報記載の放電ランプは、発光管に可視光反射膜、可視・赤外反射膜、石英ガラスより赤外放射率の高い膜の三層を形成する必要があり、工程が複雑になり、コストアップになるという問題がある。更に、特許第３２９０６４５号公報記載の放電ランプは、発光管の光が集光する部分に膜を形成し、光を反射させるものであるが、光が集光して温度上昇を防ぐのみならず、発光管からの光とそれ以外の発熱を防止するものが求められている。
【０００７】
【特許文献１】
特許第３２７５７５５号公報
【特許文献２】
特開２００２−１５１００５号公報
【特許文献３】
特開２００２−１５０９９９９号公報
【特許文献４】
特許第３２９０６４５号公報
【特許文献５】
特開平１−２２３１９１号公報
【特許文献６】
特開昭６３−２０７８６８号公報
【特許文献７】
特開平３−４７８８３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の放電ランプの温度上昇防止方法とは異なり、発光管の長さや形状を変えることなく、また、反射鏡に新たな冷却構造を設けることなく、放電ランプ点灯時に、発光管封止部内の溶接部の温度を上限４００℃以下にし、溶接部の劣化を防ぎ、放電ランプ寿命が長く、光学特性の安定した放電ランプを、特別な構造や加工を行うことなく、簡便な構成で実現することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、石英ガラス製の発光管の両側に連設された封止部を有し、該封止部に保持された一対の電極が該発光管内で対向配置された放電ランプにおいて、アルコキシシランの溶液、コロイダルシリカの水分散液及び金属酸化物等との混合物から形成せしめた皮膜を備えた放電ランプである。
【００１０】
アルコキシシランは、ジアルコキシシラン、トリアルコキシシラン及びテトラアルコキシシランの少なくとも１種を含有する。これらのアルコキシシランを混合使用することもできる。更にチタンアルコキシド及び／又はアルミニウムアルコキシドを混合させることができる。チタンアルコキシドやアルミニウムアルコキシドは、アルコキシシランと共加水分解を受けて、チタンやアルミニウムを主鎖に含む皮膜を形成することができる。
【００１１】
本発明は、更に、石英ガラス製の発光管の両側に連設された封止部を有し、該封止部に保持された一対の電極が該発光管内で対向配置された放電ランプにおいて、珪酸アルカリ金属塩の水溶液と金属酸化物との混合物から形成せしめた皮膜を備えた放電ランプである。
【００１２】
珪酸のアルカリ金属塩は、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム及び珪酸リチウムから選択される少なくとも１種を含有することができる。特に、珪酸ナトリウムと珪酸カリウムとを混合して使用するのがよい。
【００１３】
皮膜形成成分の一種である金属酸化物は、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムの少なくとも１種を含有することができる。これらを混合使用することもできる。金属酸化物の他にカオリンを含有することもできる。更に、金属酸化物として、酸化チタン、酸化錫、酸化銅、酸化鉄、酸化コバルト、酸化マグネシウム、酸化マンガン、酸化亜鉛、酸化ゲルマニウム、酸化アンチモン、酸化硼素、酸化バリウム、酸化ビスマス、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム等の金属酸化物の少なくとも１種を含有することができる。
【００１４】
金属酸化物は、重量で前記アルコキシシラン又は珪酸アルカリ金属塩１に対して０．５〜７０添加するのが好ましい。また、カオリンは、重量で前記アルコキシシラン又は珪酸アルカリ金属塩１に対して０．１〜２０．０添加することが好ましい。
【００１５】
皮膜は、原則的には放電ランプの前面部（２）（図１参照）等を除いた任意の箇所に設けることができる。放電ランプの温度上昇を効果的に抑えるには、皮膜は放熱すべき箇所、即ち、放電ランプ封止部及び／又はリード部の露出している部分、前記発光管の一方の封止部端部に備え付けられた口金部に、また、皮膜は、反射鏡外面に形成するのが好ましい。皮膜の膜厚は、１０〜１００μｍであることが好ましい。
【００１６】
本発明の放電ランプは、発光管の両側に連設された封止部を有し、該封止管部に保持された一対の電極が該発光管内で対向配置された放電ランプにおいて、アルコキシシランの溶液、コロイダルシリカの水分散液及び金属酸化物等との混合物から形成せしめた皮膜又は珪酸アルカリ金属塩の水溶液と金属酸化物等との混合物から形成せしめた皮膜を備えた放電ランプである。皮膜は、原則的には放電ランプの前面部（２）等を除いた任意の箇所に設けることができるが、放電ランプの温度上昇を効果的に抑えるには、皮膜は放熱すべき箇所、即ち、放電ランプ封止部及び／又はリード部の露出している部分、前記発光管の一方の封止部端部に備え付けられた口金部に、また、皮膜は、反射鏡外面に形成するのが好ましい。この放電ランプは、アルコキシシランの溶液、コロイダルシリカの水分散液及び金属酸化物等との混合物から形成せしめた皮膜又は珪酸アルカリ金属塩の水溶液と金属酸化物等との混合物から形成せしめた皮膜を備えるので、高温に耐え、かつ表面部に強固に固着する皮膜を直接形成しているので、放電ランプの寿命が長くなるという特徴をもつ。
【００１７】
本発明における皮膜は、アルコキシシランの溶液、コロイダルシリカの水分散液及び金属酸化物等との混合物又は珪酸アルカリ金属塩の水溶液と金属酸化物等との混合物から形成せしめたものである。金属酸化物としては、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムの少なくとも１種を含有することが好ましい。更に、カオリンを含有することもできる。他に、酸化チタン、酸化錫、酸化銅、酸化鉄、酸化コバルト、酸化マグネシウム、酸化マンガン、酸化亜鉛、酸化ゲルマニウム、酸化アンチモン、酸化硼素、酸化バリウム、酸化ビスマス、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム等の金属酸化物の少なくとも１種を含有することができる。金属酸化物以外に、窒化硼素、窒化アルミニウム、窒化ジルコニウム、窒化錫、窒化ストロンチウム、窒化チタン、窒化バリウムや窒化珪素等の窒化物を含有することができる。
【００１８】
アルコキシシランの溶液、コロイダルシリカの水分散液及び金属酸化物等との混合物から形成せしめた皮膜は、基本的には、アルコキシシランの加水分解・縮合により形成されるものである。即ち、アルコキシシランが加水分解をしてコロイダルシリカの表面に存在するシラン基とも結合しながら、皮膜を形成する。アルコキシシランの加水分解によって皮膜を形成することは、例えば、特開平１−２２３１９１号公報（特許文献５参照）、特開昭６３−２０７８６８号公報（特許文献６参照）、特開平３−４７８８３号公報（特許文献７参照）等に記載されている。
【００１９】
上記特開平１−２２３１９１号公報、特開昭６３−２０７８６８号公報、特開平３−４７８８３号公報等には、遠赤外線放射性に優れたコーティング組成物が記載されている。しかしながら、上記コーティング組成物は、ヒータや加熱器等において、加熱効果を高めることを目的にしており、本願発明は、温度の高い物体から熱を放射し、温度上昇を抑えようとするもので、その目的及び効果の点で、異なるものである。
【００２０】
皮膜中に含有させる金属酸化物、カオリンや窒化物等は、その粒径を１５μｍ〜１００ｎｍとするのがよい。より好ましくは、１０μｍ〜８０ｎｍの粒径のものを使用する。この粒径のものを使用することにより、皮膜の表面が滑らかで綺麗になるとともに放熱の効率が高まる。
【００２１】
カオリンは、チタンアルコキシドやアルミニウムアルコキシドを含めたアルコキシシラン又は珪酸のアルカリ金属塩１に対して重量で０．１〜２０添加することが好ましい。また、金属酸化物の添加量は、チタンアルコキシドやアルミニウムアルコキシドを含めたアルコキシシラン又は珪酸のアルカリ金属塩１に対して重量で０．５〜７０であることが好ましい。これは、皮膜形成性を維持しながら、高い放熱性能を保持するためである。
【００２２】
アルコキシシランは水が存在すると加水分解・縮合が起こるので、使用直前までは水の存在しない状態に保つのがよい。即ち、水溶性溶媒の溶液として、水の存在しない状態で保存しておくのである。使用時に、アルコキシシランの水溶性溶媒溶液、コロイダルシリカの水分散液及び金属酸化物等とを混合し、対象物体である放電ランプに、塗布し皮膜を形成せしめる。コロイダルシリカ水分散液の水は、アルコキシシランの加水分解・縮合に寄与する。同時に、アルコキシシランがその加水分解の過程でコロイダルシリカのシラノール基と反応しコロイダルシリカを抱き込んだ形で皮膜を形成することができる。コロイダルシリカは、膜形性、膜の保持性及び放熱性、遮熱性に寄与する。
【００２３】
コロイダルシリカの水分散液中のコロイダルシリカの量は、１０〜６０重量％程度である。この量は、コロイダルシリカの原料であるシリケートの加水分解に使用する水の量で適宜調製することができる。また、シリケートの加水分解後、水を加えて調製することもできる。コロイダルシリカ（固形分）は、アルコキシシラン１に対して重量で０．０５〜１で使用することが好ましい。
【００２４】
また、チタンアルコキシド及び／又はアルミニウムアルコキシドを混合させることができる。チタンアルコキシド及び／又はアルミニウムアルコキシドは、単体として使用してもよいし、溶液として使用することもできる。溶液として使用する場合には、チタンアルコキシド及び／又はアルミニウムアルコキシドの有機溶媒の溶液状態で使用してもよいし、アルコキシシランの溶液に更にチタンアルコキシド及び／又はアルミニウムアルコキシドを混合してもよい。そして、チタンアルコキシド及び／又はアルミニウムアルコキシドは、アルコキシシランの珪素原子に対してチタン及び／又はアルミニウム原子が０．０１〜０．５の割合で添加されることが好ましい。チタンアルコキシド及び／又はアルミニウムアルコキシドは、水によりアルコキシシランとともに共加水分解し、チタン及び又はアルミニウムを主鎖に含む皮膜を形成する。
【００２５】
アルコキシシランとしては、テトラアルコキシシラン、トリアルコキシシラン（モノ有機基置換アルコキシシラン）、ジアルコキシシラン（ジ有機基置換アルコキシシラン）等を使用することができる。これらアルコキシシランを適宜混合して使用することもできる。アルコキシシランは、使用直前までは、水の存在しない状態、即ち、水を含まない溶液の状態に保持する。溶液に使用する溶媒は、水の溶解する水溶性の溶媒を使用する。具体的には、メチルアルコール、エチルアルコール等のアルコール、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン、ジオキサン、テトラヒドロフラン等の環状エーテル、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルスルホオキシド、ジメチルフォルムアミド、ジメチルアセトアミド等の溶媒である。中でも、ジオキサン、テトラヒドロフラン等の環状エーテル、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルフォルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルフォルムアミド、メチルアセトアミド等の溶媒が好適に使用できる。
【００２６】
アルコキシシランの具体的な例としては、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、エチルトリプロポキシシラン、ジチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラブトキシシラン等であり、更には、置換基にエポキシ基、水酸基、カルボキシル基等の官能基を有していてもよい。チタンアルコキシドの具体的な例としては、テトラメトキシチタン、テトラエトキシチタン、テトラプロポキシチタン、テトラブトキシチタン、アルミニウムアルコキシドの具体的な例としては、アルミニウムトリイソプロポキシド、アルミニウムトリエトキシド等を使用することができる。但し、これらに限定されるものではない。
【００２７】
皮膜形成時に、アルコキシシラン溶液、コロイダルシリカの水分散液及び金属酸化物等を混合し懸濁液となし、この懸濁液を対象物である放電ランプに塗布し皮膜を形成せしめる。金属酸化物、カオリンや窒化物は、粉末状態のものを混合する。このとき、懸濁液の粘度が高くなるようであれば、必要に応じて、溶剤や水を添加して、粘度を調整する。このようにして得た懸濁液を対象物に塗布することにより、本発明の皮膜を得ることができる。懸濁液を対象物に筆塗り、スプレー、ローラー、印刷等により塗布し、常温又は加温にて乾燥後、更に、必要に応じて、８０℃〜３００℃で熱処理することにより、金属表面や各種表面との密着度の高い皮膜を得ることができる。懸濁液の塗布は、石英ガラスや、金属同士のスポット溶接部にも行うことができる。皮膜を設ける箇所は、先に述べたように、原則的には放電ランプの前面部（２）等を除いた任意の箇所に設けることができるが、放電ランプの温度上昇を効果的に抑えるには、皮膜は放熱すべき箇所、即ち、放電ランプ封止部及び／又はリード部の露出している部分、前記発光管の一方の封止部端部に備え付けられた口金部に、また、皮膜は、反射鏡外面に形成するのが好ましい。
【００２８】
皮膜形成のために珪酸のアルカリ金属塩を使用することができる。珪酸のアルカリ金属塩としては、具体的には、珪酸ナトリウム、珪酸カリウムや珪酸リチウムを使用することができる。珪酸ナトリウム、珪酸カリウムや珪酸リチウム等の珪酸塩は、水溶液として供給されるので、珪酸のアルカリ金属塩の水溶液に金属酸化物、カオリンや窒化物を添加、混合し、更に、必要に応じて水を加えて懸濁液となし、この懸濁液を対象物に塗布することにより、本発明における皮膜を得ることができる。懸濁液を対象物に筆塗り、スプレー、ローラー、印刷等により塗布し、常温又は加温にて乾燥後、更に、必要に応じて、８０℃〜３００℃で熱処理することにより、金属表面や各種表面との密着度の高い皮膜を得ることができる。懸濁液の塗布は、石英ガラスや、金属同士のスポット溶接部にも行うことができる。皮膜を設ける箇所は、先に述べたように、原則的には放電ランプの前面部（２）等を除いた任意の箇所に設けることができるが、放電ランプの温度上昇を効果的に抑えるには、皮膜は放熱すべき箇所、即ち、放電ランプ封止部及び／又はリード部の露出している部分、前記発光管の一方の封止部端部に備え付けられた口金部に、また、皮膜は、反射鏡外面に形成するのが好ましい。
【００２９】
珪酸アルカリ金属塩は、具体的には、珪酸ナトリウム、珪酸カリウムや珪酸リチウムを使用する。珪酸ナトリウム単独、珪酸カリウム単独でも使用しうるが、珪酸ナトリウム、珪酸カリウムの両者を混合使用するのが好ましい。混合使用する際、珪酸ナトリウムと珪酸カリウムの割合は重量比で、珪酸カリウム１に対して珪酸ナトリウム０．５〜７（固形分ベース）が好ましい。これは、珪酸ナトリウムの量が多いと、水分除去が困難、即ち、皮膜の乾燥が不十分となり皮膜の形成が難しく、また、珪酸カリウムの量が多いと膜形性能が低下するので、適量の珪酸ナトリウムと珪酸カリウムを併用使用するのが好ましい。
【００３０】
皮膜は、適度の厚みをもって放電ランプに形成する。皮膜は、放電ランプの放熱すべき箇所に形成する。放電ランプで発生する熱は、皮膜を介して放出され、放電ランプ各部の温度の上昇を抑えることができる。放電ランプの温度上昇を抑えることにより、放電ランプの寿命を延ばすことができる。発光管封止部内の金属箔と外部リード溶接部分の温度上昇を抑止するため、電極心棒と金属箔との溶接部を含有する部分から金属箔と外部リードとの溶接部分を含まない部分までの封止部に皮膜を形成することができる。また、発光管の外部リード部に形成し、発光管外部とリードとの溶接部分の熱を放射することができる。
【００３１】
前面開口部を有する反射鏡の閉塞部側の放電ランプ口金部分と発光管封止部からの外部リード部分においては、口金と外部リードの部分がその材質の違いに基づく膨張率に違いがあるので、発光管からの熱伝導により昇温され、口金のみが膨張し、口金と外部リードとの溶接部分が外れる不具合が生じる現象がみられる。本発明では、それを防ぐため、口金部分に放熱作用のある皮膜を形成し、口金の熱を放出し、口金の熱膨張を抑止することができる。
【００３２】
更には、反射鏡の内面温度を耐熱温度以下にするため、反射鏡の外面に本皮膜を形成し、反射鏡外面への放熱を利用し、反射鏡内面の温度を低下すると同時に、放電ランプの温度上昇を抑えることができる。
【００３３】
本皮膜の膜厚は、或る程度の厚さがないと放熱効果は十分に発現しないが、逆に厚さが大きすぎると皮膜に蓄熱作用が起こり、放熱効果が不十分になる。本発明の実験によると、膜厚は１０〜１００μｍが好ましく、更には１００μｍ以下が好ましく、３０〜８０μｍが特に好ましい。
【００３４】
本発明における皮膜は、優れた抗ヒートショック性、耐熱性、放熱性、遮熱性等の特性を有する。また、蓄熱したエネルギーを遠赤外線として空気中に放射する能力が高く、放射率０．９５という高い数値を示す。内部に蓄積した熱を遠赤外線という電磁波に変換して効率よく放射し、物体の温度上昇を抑えることができる。効率良く遠赤外線を放射するということは、内部に蓄積した熱を遠赤外線という電磁波に変換して効率よく放熱することを意味し、結果として温度上昇を抑える効果をもたらす。これは空気対流という手段を用いずに効率よく放熱するという結果をもたらす。従来遠赤外線の放射能力が高いとされている物質（例えば、ゼオライト、コージェライト、アパタイト、ドロマイト等）の放射特性を見ると、４ミクロン乃至１４ミクロンの波長全ての領域にわたって高い遠赤外線の放射特性をもつわけではなく、波長によって放射率に相違がある。多くの場合、９ミクロン波長前後の鎮域で放射率が下がる傾向が見られる。一方、本発明が提供する組成物の放射する遠赤外線は４ミクロン乃至１４ミクロン波長の全ての領域にわたって０．９以上の放射率を維持し、非常に放射効率の高いものとなっている。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明をその実施形態に基づい説明する。放電ランプ１は、図１に示したように、反射鏡３付きの放電ランプである。発光管６を図２に示した。放電ランプの温度は、図６に示したように、金属箔と外部リードとの溶接部１２（４）で測定した。まず、皮膜を、図３に示すように、電極心棒と金属箔との溶接部を含む部分から発光管外部とリードとの溶接部分を含まない部分までの封止部１５に形成した。次に、図４に示すように、封止部より突出した外部リード１４に皮膜を形成した。更に、図７に示したように、反射鏡外面１１に皮膜を形成した。この場合、反射鏡の温度を１０の位置で測定した。
【００３６】
【実施例１】
メチルトリメトキシシラン３００重量部、ジメチルジメトキシシラン１７０重量部、グリシドキシプロピルトリメトキシシラン３０重量部、テトラブトキシチタン２０重量部をＮ−メチルピロリドン４８０重量部に溶解した溶液、シリカ固形分として２０重量％の酸性コロイダルシリカの水分散液１０００重量部とを混合した。混合液の７５０重量部をとり、この混合液７５０重量部に、カオリン１１０重量部、酸化珪素粉末４３５重量部、酸化アルミニウム粉末１９０重量部及び酸化ジルコニウム粉末１２０重量部を加え、攪拌混合して、懸濁液を得た。この懸濁液を所定部分に塗布し、大気中で風乾した。塗膜厚は４８μｍであった。続いて９５℃で３０分乾燥し、更に、１００℃で６０分熱処理した。
【００３７】
図３に示した電極心棒と金属箔との溶接部を含む部分から金属箔と外部リードとの溶接部分を含まない部分までの封止部１５に懸濁液を塗布して皮膜を形成した場合、図６に示した発光管封止部の端部にある発光管外部とリードとの溶接部１２（４）の温度は、皮膜を形成しないときは３７５℃であったが、皮膜を形成したときは３３８℃であった。皮膜を形成することにより、該溶接部に於ける温度は、３７℃低下した。このように、皮膜を形成することにより、放電ランプの温度が顕著に低下したことが認められる。この際、塗膜の厚みを１０μｍ未満では放熱効果はほとんど認められなかった。また、塗膜の厚みが１００〜２００μｍに範囲で形成したところ、蓄熱効果が大きくなるのため、同様に放熱性果は認められなかった。塗膜の厚みが１０〜１００μｍの範囲で、放熱効果が認められる。
【００３８】
【実施例２】
珪酸ナトリウムの５４．５重量％水溶液１６重量部、珪酸カリウムの３０．０重量％水溶液１２重量部を混合し、水２０重量部を更に添加して希釈した水溶液に、二酸化珪素の微粉末１８．０重量部、酸化アルミニウムの微粉末１２．０重量部及びカオリン８重量部を添加、混合した懸濁液を調製した。この懸濁液を同様に、図３に示した電極心棒と金属箔との溶接部を含む部分から金属箔と外部リードとの溶接部分を含まない部分までの封止部１５に懸濁液を塗布し、大気中で風乾した。塗膜厚は４８μｍであった。図６に示した発光管封止部の端部にある発光管外部とリードとの溶接部１２（４）の温度は、懸濁液を塗布しないときは３７５℃であったが、懸濁液を塗布したときは３４０℃であった。懸濁液を塗布することにより、該溶接部１２（４）に於ける温度は、３５℃低下した。このように、懸濁液を塗布することにより、放電ランプの温度が顕著に低下したことが認められる。
【００３９】
尚、図６において４で示した溶接部を皮膜で形成すると、溶接部の温度は３７５℃で、皮膜を形成しない場合の３７５℃と相違なく、放熱効果は認められなかった。これは、前記溶接部における接触抵抗の発熱作用のある部分に本皮膜を形成すると、皮膜が保温効果の役割を果たし、放熱効果が実現できなかったものと考えられる。
【００４０】
【実施例３】
更に、図４に示したように、外部リード１４に実施例１の懸濁液で皮膜を形成した。この場合、溶接部の温度は３４５℃であり、皮膜を形成しない場合が３６１℃であった。このように、外部リードに皮膜を形成することにより、１６℃の温度低下効果が認められた。同様に、実施例２の懸濁液を図４に示した外部リードに塗布した。この場合、溶接部の温度は３４８℃であり、懸濁液を塗布しない場合が３６１℃であった。このように、外部リード１４に懸濁液を塗布することにより、１３℃の温度低下効果が認められた。
【００４１】
【実施例４】
次に、放電ランプに皮膜を形成した場合の放電ランプの寿命を調べた。寿命試験において、反射鏡の大きさは、６５ｍｍ、横７０ｍｍ、ｆ＝７とし、電力は定格の２０％増しである２４０Ｗとした。このときの溶接部における温度は、実施例１の懸濁液で皮膜を形成した場合で３９５℃、皮膜を形成しない場合は４３０℃であった。皮膜を形成していない場合は、放電ランプの点灯時間が１００時間を超えると、前記溶接部の酸化が起こり、封止部が剥離した。一方、図３に示した電極心棒と金属箔との溶接部を含む部分から発光管外部とリードとの溶接部分を含まない部分までの封止部１５に実施例１、実施例２の懸濁液で皮膜を形成した場合、そして、図４に示した外部リード１４に皮膜を形成した場合は、いずれも、点灯時間１５００時間を超えても、前記溶接部分の酸化が発生せず、充分に放電ランプの機能を果たしていることを認めた。
【００４２】
また、実施例２の懸濁液で皮膜を封止部に形成した場合、発光管の発光部外面、つまり、封止部より外径が大きくなっている発光管部の温度低下は見られなかった。このことから、上記箇所への本皮膜の形成は、発光管発光部分の動作温度低下をさせる悪影響が無いといえる。温度は、皮膜を形成しない場合が９４１℃、皮膜を形成した場合は９４０℃であった。
【００４３】
【実施例５】
図５に示す口金部分１３に皮膜を形成して、同様に寿命試験を行った。試験方法は、前記と同様の反射鏡を用い、前記と同様の２４０Ｗ入力で行った。実施例１及び実施例２の懸濁液で皮膜を形成したランプと放熱作用のある皮膜を形成しない放電ランプで、口金部分の酸化が明らかに異なることが認められた。皮膜を形成していない放電ランプは、点灯時間１００時間も満たないうちに口金部分が酸化した。このことは、口金の酸化が早いランプの方の温度が高いことを示している。口金に皮膜を形成してないランプは、点灯時間３００時間で口金部分が溶断し、点灯不能となった。一方、口金に皮膜を形成した放電ランプは、いずれも、点灯時間１５００時間でも問題なく点灯していることを認めた。
【００４４】
【実施例６】
反射鏡の外面に実施例１の懸濁液で皮膜を形成した場合の温度測定を行った。
図７に示したように、反射鏡の温度を３の位置で測定した。反射鏡外面に皮膜を形成した場合と皮膜を形成しない場合では、皮膜を形成しない場合が５９９℃、皮膜を形成した場合が５６２℃で３７℃の放熱効果が得られた。このことから、放電ランプに皮膜を形成することで、放電ランプの特に温度が高い箇所の温度上昇を抑えることができることがわかる。
【００４５】
【実施例７】
エチルトリエトキシシラン２７０重量部、ジエチルジエトキシシラン１５０重量部、テトラエトキシシラン３０重量部、チタンテトラブトキシド２０重量部をＮ−メチルピロリドン５３０重量部に溶解した。この溶液に、シリカ固形分として２０重量％の酸性コロイダルシリカの水分散液１０００重量部を混合した。混合液のうち５５０重量部に、カオリン７７重量部、酸化珪素粉末３１５重量部、酸化アルミニウム粉末１３０重量部及び酸化ジルコニウム粉末８０重量部を加え、攪拌混合して、懸濁液を得た。この懸濁液を所定部分に塗布し、大気中で風乾した。塗膜厚は４８μｍであった。同様に、加熱乾燥後、熱処理した。
【００４６】
図３に示した電極心棒と金属箔との溶接部を含む部分から金属箔と外部リードとの溶接部分を含まない部分までの封止部１５に皮膜を形成した場合、図６に示した発光管封止部の端部にある発光管外部とリードとの溶接部の温度１２（４）は、皮膜を形成しないときは３７６℃であったが、皮膜を形成したときは３３９℃であった。皮膜を形成することにより、該溶接部に於ける温度は、３７℃低下した。このように、皮膜を形成することにより、放電ランプの温度が顕著に低下したことが認められる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の放電ランプは、皮膜が形成されているので、放電ランプの熱を射することができ、温度上昇を抑えることができる。これにより、プロジェクタ装置の高画質化、小型化、高輝度化、静音化の要望からくる、放電ランプ温度上昇の問題に対応することができ、長寿命の放電ランプを提供することができる。このように、本発明の皮膜が優れた放熱効果が得られるのは、皮膜から遠赤外線が放射され、熱が遠赤外線の形で系外に放射されるためと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】反射鏡付き放電ランプの一例を示す図である
【図２】放電ランプ発光管の一例を示す図である
【図３】皮膜形成部分を示す図である
【図４】他の皮膜形成部分を示す図である
【図５】他の皮膜形成部分を示す図である
【図６】温度測定箇所を示す図である
【図７】温度測定箇所及び皮膜形成部分を示す図である
【符号の説明】
１放電ランプ
２前面部
３反射鏡
４溶接部
５リード
６発光管
８金属箔
９接続点
１０、１２温度測定部位
１１、１３放電ランプに形成した皮膜
１４、１５放電ランプに形成した皮膜

Claims

石英ガラス製の発光管の両側に連設された封止部を有し、該封止部に保持された一対の電極が該発光管内で対向配置された放電ランプにおいて、アルコキシシランの溶液、コロイダルシリカの水分散液及び金属酸化物との混合物から形成せしめた皮膜を備えた放電ランプ。
前記アルコキシシランが、ジアルコキシシラン、トリアルコキシシラン及びテトラアルコキシシランの少なくとも一種を含有することを特徴とする請求項１に記載の放電ランプ。
チタンアルコキシド及び／又はアルミニウムアルコキシドを更に混合せしめたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の放電ランプ。
石英ガラス製の発光管の両側に連設された封止部を有し、該封止部に保持された一対の電極が該発光管内で対向配置された放電ランプにおいて、珪酸アルカリ金属塩の水溶液と金属酸化物との混合物から形成せしめた皮膜を備えた放電ランプ。
前記珪酸のアルカリ金属塩は、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム及び珪酸リチウムから選択される少なくとも１種を含有することを特徴とする請求項４に記載の放電ランプ。
前記金属酸化物は、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムの少なくとも１種を含有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の放電ランプ。
カオリンを含有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の放電ランプ。
前記金属酸化物は、重量で前記アルコキシシラン又は珪酸アルカリ金属塩１に対して０．５〜７０添加することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の放電ランプ。
前記カオリンは、重量で前記アルコキシシラン又は珪酸アルカリ金属塩１に対して０．１〜２０添加することを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の放電ランプ。
前記皮膜が、放電ランプ封止部及び／又はリード部の露出している部分に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の放電ランプ。
前記皮膜が、前記発光管の一方の封止部端部に備え付けられた口金部に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれかに記載の放電ランプ。
前記皮膜が、反射鏡外面に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれかに記載の放電ランプ。
前記皮膜の膜厚が、１０μｍ〜１００μｍであることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれかに記載の放電ランプ。