JPH06310095A - メタルハライドランプおよびこれを光源とした投光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】発光管の黒化を防止して光束維持率を高く保つ
とともに電極の早期折損を防止し、寿命特性を大幅に改
善することができるメタルハライドランプおよびこれを
光源とした投光装置を提供する。 【構成】発光管２０に電極２１ａ、２１ｂを封装し、こ
の発光管内に水銀と希土類金属のハロゲン化物と希ガス
とを封入したメタルハライドランプにおいて、上記発光
管に封入されるハロゲンのうち臭素の占める割合を原子
数比で６０〜９０％とし、上記電極に直流成分の電圧を
印加してこのランプを直流点灯し、陽極２１ａを陰極２
１ｂに比べて大きく形成したことを特徴とする。 【作用】ハロゲンとして反応性の高い臭素を多く封入し
たから発光管の黒化を防止し、しかも直流点灯したから
電気陰性度の高い臭素が形状の大きな陽極側に引き寄せ
られて太い陽極の早期折損を防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、メタルハライドラン
プ、およびこのランプを光源とし、この光源から放射さ
れる光をリフレクタにより反射して投光するようにした
投光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラー液晶プロジェクタ等の投光装置
は、光源であるランプと、このランプから放射された光
を反射するリフレクタとで構成されている。この種のラ
ンプとしては、電極間距離が１５mm以下に設定された短
ア−クメタルハライドランプが使用されている。

【０００３】カラー液晶プロジェクタの基本的原理を図
３にもとづき説明すると、カラー液晶プロジェクタは、
光源であるランプ１およびこの光源から放射された光を
反射するリフレクタ２とからなる投光装置５０を備えて
おり、このリフレクタ２で反射された反射光を集光する
集光レンズ３を有している。

【０００４】前方に照射された光は、青色光を反射する
ダイクロイックミラー（波長選択性反射鏡）４により青
色光が反射され、この青色光はミラー５で反射されて液
晶パネル（ＬＣＤ）６を照射し、この液晶パネル６の画
像を青色に着色して他のダイクロイックミラー７、８お
よび投影レンズ９を介してスクリーン１０に投影する。

【０００５】また、上記集光レンズ３から投光された光
のうち、赤色および緑色の光は前記青色光を反射するダ
イクロイックミラー４を透過し、そのうちの赤色光は他
のダイクロイックミラー１１で反射され、液晶パネル１
２を照射し、この液晶パネル１２の画像を赤色に着色
し、この赤色画像を上記ダイクロイックミラー７で反射
して他のダイクロイックミラー８を透過し投影レンズ９
を介してスクリーン１０に投影する。

【０００６】さらに、上記赤色光を反射するダイクロイ
ックミラー１１を透過した緑色光は、液晶パネル１３を
照射し、この液晶パネル１３の画像を緑色に着色し、こ
の緑色画像をミラー１４および上記ダイクロイックミラ
ー８で反射して投影レンズ９を介してスクリーン１０に
投影する。

【０００７】したがって、３個の液晶パネル６、１２お
よび１３の画像をコントロールすることによりスクリー
ン１０には３色の画像が重ねて投影され、カラーの画像
が映し出されるようになる。

【０００８】このようなカラー液晶プロジェクタの光源
としては、点光源の形状に近く、しかも低電力にも拘ら
ず大光量が得られ、かつ赤、青、緑の成分を効率よく放
射し、ミラーやレンズ等の光学系と組合わせて用いた場
合でも必要なエリアに豊富な光の３原色を送りこむこと
ができ、さらには熱の発生が少ない等の条件を満足し得
るようなランプが必要となる。このような条件を満たす
ランプとして、上記の短アークメタルハライドランプが
好適する。

【０００９】短アークメタルハライドランプを光源と
し、この短アークメタルハライドランプ１とリフレクタ
２と組み合わせてなる従来の投光装置５０について、図
４にもとづき説明する。

【００１０】図４において２０は、短アークメタルハラ
イドランプ１の発光管であり、この発光管２０は石英ガ
ラスからなり、両端にそれぞれ電極２１、２１を封装
し、これら一対の電極２１、２１は封止部２２、２２に
封着された金属箔導体２３、２３に接続されている。一
方の金属箔導体２３は図示しない外部リ−ド線を介して
端部に被着された口金２４に電気的に接続されており、
他方の金属箔導体２３は外部リ−ド線２５に接続されて
いる。上記発光管２０には、緩衝金属としての水銀が封
入されているとともに、発光金属として金属ハロゲン化
物が封入されており、かつアルゴン等の希ガスが封入さ
れている。

【００１１】このようなランプ１は、リフレクタ２に取
り付けられている。リフレクタ２はガラスまたは金属か
らなり、回転曲面の内面に反射特性に優れたＴｉＯ₂ −
ＳｉＯ₂ などの蒸着膜からなる反射面３１を有してい
る。このリフレクタ２の前面投光部、つまり開口部は開
口径が９０〜１３０mm程度に形成されており、背部の頂
部に支持筒部３２が設けられている。この支持筒部３２
には上記ランプ１の口金２４部分が、絶縁セメント等の
接着剤３３により固着されている。これにより、ランプ
１は、ランプ軸Ｏ₁ −Ｏ₁ がリフレクタ２の中心軸、つ
まり光軸Ｏ₂ −Ｏ₂ と略一致するようにしてリフレクタ
２に取着されている。なお、リフレクタ２には導入孔３
４が形成され、この導入孔３４に前記ランプ１の外部リ
−ド線２５が貫通され、リフレクタ２の背面側に導かれ
ている。

【００１２】このようなランプ１はアーク長さ、したが
って電極間距離Ｌが１５mm以下、具体的には４〜７mmと
されており、点灯中に１５０Ｗ〜２５０Ｗの電力を、例
えば商業電源からの５０〜６０Ｈｚの交流サイクル、ま
たは電子安定器により変換された高周波電源５０からの
２５０〜４００Ｈｚの高周波を供給されることにより、
管壁負荷Ｚ（入力電力Ｗを発光管の内表面積Ｓcm² で除
した値、Ｚ＝Ｗ／Ｓ）が４０〜１００Ｗ／cm² となるよ
うな大きな負荷条件で使用される。なお、２５０〜４０
０Ｈｚの高周波によりランプを点灯すれば光出力の脈動
が防止される利点があり、よって従来の場合、２５０〜
４００Ｈｚの高周波交流電源により点灯される場合が多
い。

【００１３】そして、この種の短アークメタルハライド
ランプ１は、発光管２０に封入される金属ハロゲン化物
として、発光効率が高く、色温度が高く、相関色温度を
６０００Ｋ以上にすることができ、しかも可視光全般に
亘る発光スペクトルを有して光の３原色を効率よく放射
するのに適した、いわゆる高効率および高演色性を得る
ため、主としてジスプロシウムＤｙ、ネオジウムＮｄ等
の希土類金属を用いている。また、特定領域の発光スペ
クトルを強化したり、さらに一層演色性を高めるため
に、セシウムＣｓ、リチウムＬｉ等のアルカリ金属、お
よびインジウムＩｎ、タリウムＴｌ、錫Ｓｎ等の金属の
ハロゲン化物を用いている。

【００１４】しかしながら、上記のように４０〜１００
Ｗ／cm² となる高い管壁負荷で使用される短アークメタ
ルハライドランプは、点灯時間の経過に伴い発光管の管
壁に早期に黒化が発生する。このような黒化は石英ガラ
スの失透を招き、光束維持率を低下させ、ランプ寿命を
著しく低下させる欠点がある。

【００１５】発光管に黒化が発生する原因について究明
したところ、ハロゲンとして封入されるヨウ素の存在が
大きな影響を与えることが判っている。すなわち、この
種のランプは、ハロゲンとして主にヨウ素Ｉおよび臭素
Ｂｒを用いている。ハロゲンとしてヨウ素Ｉを用いる
と、ヨウ素は演色性を高める希土類金属と化合し易いた
め、ランプの色温度を高くするのに有効であり、かつ上
記演色性を高める発光金属の作用により演色性がよくな
る。しかしながら、ハロゲンとしてヨウ素Ｉのみを用い
た場合は、管壁の早期黒化が発生し易い。

【００１６】すなわち、この種のメタルハライドランプ
は、発光管内のアーク中央部近傍ではアーク温度が４０
００〜６０００℃位の高温度となり、封入したハロゲン
化金属はこのアーク中央部で高温のために希土類金属と
ハロゲンが分解し、さらには電離する。このように分解
された希土類金属とハロゲンは、本来は、管壁近傍で再
び結合してハロゲン化金属となり、これが高温部に移動
して分解され、所謂ハロゲンサイクルを繰り返す。

【００１７】しかし、例えばヨウ化ジスプロシウムＤｙ
Ｉを発光金属として封入したランプの場合、アーク中央
部の高温部分でジスプロシウムＤｙと分解された遊離ヨ
ウ素Ｉは、管壁において発光管の石英（ＳｉＯ₂ ）と反
応してＳｉＩ₄ を生成する。このような反応は、管壁負
荷が高く、発光管の管壁温度が高いほど発生し易く、し
たがって、特に上記のような短ア−クメタルハライドラ
ンプでは特に発生し易い。ＳｉＩ₄ が発生すると、これ
は電極先端に付着し、電極を構成するタングステンＷと
の間でタングステンＷとケイ素Ｓｉの低融点合金を作
る。この合金は低融点であるため電子衝撃を受けて電極
先端から飛散し、この飛散した低融点金属はバルブの内
面に付着し、これがバルブを黒化させる原因になる。

【００１８】これに対し、ハロゲンとしてヨウ素Ｉの代
わりに臭素Ｂｒを封入した場合は、臭素Ｂｒはヨウ素Ｉ
に比べて反応性に優れる性質がある。このため臭素Ｂｒ
は、管壁に付着したタングステンＷとケイ素Ｓｉとの低
融点合金からタングステンＷと結合してタングステンＷ
を電極に戻す作用が強い。つまり、臭素Ｂｒは管壁に付
着したタングステンＷの回収性能がヨウ素Ｉに比べて高
く、よって管壁を浄化するのに有効である。

【００１９】さらに、臭素Ｂｒはヨウ素Ｉに比べて反応
性が高いことから、アーク中央部の高温部で分解された
ジスプロシウムＤｙなどの遊離希土類金属とも結合し易
く、遊離希土類金属が管壁に付着するのを軽減する作用
もある。

【００２０】このようなことから、ハロゲンとして臭素
Ｂｒを用いた場合は、管壁の黒化を防止するのに友好で
あり、よって光束維持率を向上させることができる。し
かしながら、臭素Ｂｒは、上記したように管壁のタング
ステンＷと結合してタングステンＷを電極先端の高温部
に戻す作用に優れているが、その反面、臭素Ｂｒは反応
性が高いがゆえに、電極軸の根元のタングステンＷとＳ
ｉＩ₄ との間で作られたＷとＳｉの低融点合金のうちの
タングステンＷとも反応し、このタングステンＷを高温
の電極先端に運ぶ作用もある。このためタングステンＷ
が温度の低い電極軸の根元から電極先端の高温部に運ば
れて電極先端に堆積するようになり、この結果、電極軸
の根元で電極の細りが発生し、電極軸が早期に折損する
不具合がある。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】このようなことから本
発明の課題は、従来の管壁負荷の高い短アークメタルハ
ライドランプの場合、管壁の黒化による光束維持率を改
善するためにハロゲンとして臭素Ｂｒを用いた場合は電
極根元の早期折損が生じるという問題があるという点で
ある。

【００２２】したがって、本発明の目的は、発光管の黒
化を防止して光束維持率を高く保つとともに電極の早期
折損を防止し、しがって寿命特性を大幅に改善すること
ができるメタルハライドランプおよびこれを光源とした
投光装置を提供しようとするものである。

【００２３】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、発光
管の両端部に電極を封装するとともに、この発光管内に
水銀と、少なくとも希土類金属のハロゲン化物と、希ガ
スとを封入したメタルハライドランプにおいて、上記発
光管に封入されるハロゲンのうち臭素の占める割合を原
子数比で６０〜９０％の範囲とし、上記電極に直流成分
の電圧を印加してこのランプを直流点灯するとともに、
点灯中に陽極となる電極を陰極となる電極に比べて大き
く形成したことを特徴とする。

【００２４】請求項２の発明は、発光管に封入されるハ
ロゲンのうち臭素以外のハロゲンはヨウ素を含み、この
ヨウ素の占める割合を原子数比で９０％以上としたこと
を特徴とする。

【００２５】請求項３の発明は、金属ハロゲン化物は、
少なくともジスプロシウム、インジウム、タリウムのハ
ロゲン化物のうちの１種を含むことを特徴とする。請求
項４の発明は、金属ハロゲン化物は、少なくともジスプ
ロシウム、ネオジウム、セシウムのハロゲン化物のうち
の１種を含むことを特徴とする。

【００２６】請求項５の発明は、ランプは、両電極の電
極間距離Ｌを１５mm以下とした短ア−ク形メタルハライ
ドランプであることを特徴とする。請求項６の発明は、
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のメタルハラ
イドランプと、このランプから放射される光を反射する
リフレクタと、を有することを特徴とする投光装置であ
る。

【００２７】請求項７の発明は、上記メタルハライドラ
ンプは水平点灯されるとともにランプ軸がリフレクタの
光軸に沿って配置され、点灯中に陰極となる電極がリフ
レクタの前面投光部側に配置されていることを特徴とす
る投光装置である。

【００２８】

【作用】請求項１に記載の短アークメタルハライドラン
プは、ハロゲンとして臭素Ｂｒの封入量を多くしたか
ら、ヨウ素Ｉに比べて反応性に優れる性質のために臭素
Ｂｒが管壁に付着したタングステンＷと結合し、このタ
ングステンＷを電極に戻す作用が強く、よって管壁を浄
化する。また、臭素Ｂｒはアーク中央部の高温部で分解
された遊離希土類金属とも結合し易く、よって遊離希土
類金属が管壁に付着するのを軽減する。この結果、管壁
の黒化を防止し、光束維持率を向上させることができ
る。しかも、本発明のメタルハライドランプは、直流点
灯するようにしたから電気陰性度の高い臭素Ｂｒが主と
して陽極側に引き寄せられるようになる。この場合、陽
極は陰極に比べて大きく構成してあるから、臭素Ｂｒが
陽極電極軸の浸蝕を招いても、電極軸がもともと太いこ
とから、早期に折損することが防止される。

【００２９】なお、一般に放電灯を直流点灯すると、陽
極は電子衝撃を受けるため高温になる。このときの耐熱
性を高くするためには陽極の形状を大きくして熱容量を
大きくする必要がある。これに対し陰極は、速やかに電
子を放出する必要があるため迅速に温度上昇する必要が
あり、よって高温化のために相対的に細くしてある。し
たがって、本発明のランプは直流点灯することにより、
太い陽極側に電気陰性度の高い臭素Ｂｒを引き寄せるこ
とにより、細い陰極側で浸蝕が進む場合に比べて早期に
折損が生じるのを防止し、電極の寿命を長くすることが
できる。

【００３０】さらにまた、直流点灯によると、遊離した
希土類金属のイオンが陰極側に電気的に引き寄せられ、
所謂カタホリシス現象を生じる。このため、希土類金属
のイオンが発光管における温度の高い中心部や陽極側に
近い管壁の石英ガラスから遠ざけられ、よって発光管の
中央部の温度の高いところで希土類金属と石英が反応す
るのが抑制される。このことから、石英の白濁化による
失透が防止され、ランプから放射される光量の低下が抑
止される。

【００３１】このようなことから、請求項１に記載のメ
タルハライドランプによれば、臭素の封入割合を高くす
ることにより発光管の黒化を防止し、高い光束維持率を
保つことができ、かつ太い陽極側に電気陰性度の高い臭
素Ｂｒを引き寄せることにより電極軸の折損を防止し、
よってランプの寿命を長くすることができる。

【００３２】そして、ハロゲンのうち臭素Ｂｒの占める
割合を原子数比で６０％未満とした場合は、臭素Ｂｒの
封入量が少なくて発光管の黒化防止能力が低下し、また
９０％を越えると、反応性に優れた臭素Ｂｒの封入量が
過剰になり、電極軸の折損が早くなる。

【００３３】請求項２に記載のランプは、臭素以外のハ
ロゲンとしてヨウ素Ｉを封入したから、ランプの色温度
を適度なレベルに維持し、演色性を向上させる発光金属
と結合し易いから、演色性を向上させることができる。
この点から、封入ハロゲンのうち臭素以外のハロゲンは
全てヨウ素にすることが好ましいが、臭素以外のハロゲ
ンのうちヨウ素の占める割合を原子数比で９０％以上と
すれば、演色性が良くなることが判った。

【００３４】請求項３に記載のランプは、金属ハロゲン
化物が、少なくともジスプロシウム、インジウム、タリ
ウムのハロゲン化物のうちの１種を含むので、高効率お
よび高演色性を得ることができる。

【００３５】請求項４の発明は、金属ハロゲン化物が、
少なくともジスプロシウム、ネオジウム、セシウムのハ
ロゲン化物のうちの１種を含むので、演色性が高くな
る。請求項５に記載のランプは、両電極の電極間距離Ｌ
を１５mm以下とした短ア−ク形メタルハライドランプに
適用したから、点光源としての機能を維持することがで
きる。

【００３６】請求項６の発明は、請求項１ないし請求項
５のいずれかに記載のメタルハライドランプと、このラ
ンプから放射される光を反射するリフレクタと、を有す
る投光装置であるから、上記メタルハライドランプのも
つ高い光束維持率およびランプ寿命の延長化を有効に活
用することができて投光装置の寿命特性が向上し、しか
も石英の失透が防止されることから、投光装置の光量低
下が抑止される。よって、スクリーンの照度低下を抑止
することができる。

【００３７】請求項７の発明は、上記メタルハライドラ
ンプは水平点灯されるとともにランプ軸がリフレクタの
光軸に沿って配置され、点灯中に陰極となる電極がリフ
レクタの前面投光部側に配置されているから、カタホリ
シス現象によって陰極近傍に引き寄せられる希土類金属
のために、陰極側で石英の白濁化による失透が生じたと
しても、陽極側や中央部で透明度が保たれるから、発光
管から放出される光がリフレクタの反射面に有効に向わ
させることができ、投光機能の低下を軽減することがで
きる。

【００３８】

【実施例】以下本発明について、図１および図２に示す
一実施例にもとづき説明する。本実施例は、先に説明し
た図３に示すカラー液晶プロジェクタに適用したもの
で、これについては重複するので説明を省略する。ま
た、図１に示す投光装置の短アークメタルハライドラン
プも、図４の従来の短アークメタルハライドランプとほ
とんどの構造が同一であってよく、図１の短アークメタ
ルハライドランプで従来と異なる点は、電極が陽極２１
ａと、陰極２１ｂに区別されているとともに陽極２１ａ
が陰極２１ｂに比べて太く形成されており、高周波によ
り直流点灯される点である。

【００３９】すなわち、図１の短アークメタルハライド
ランプ１は定格入力が２５０Ｗであり、発光管２０の発
光部は肉厚１．４mmの石英ガラスからなるほぼ楕円回転
体をなしており、この発光部は長径がほぼ１５mm、短径
がほぼ１０．５mmとなるように形成され、内容積がほぼ
０．９ＣＣとなっている。この発光管２０の両端に封装
された電極は、一方が例えば直径１．６mmのトリタン棒
よりなる陽極２１ａ、他方が例えば直径０．６mmのトリ
タン棒よりなる陰極２１ｂとなっており、これら電極２
１ａ、２１ｂの電極間距離Ｌは６mmとされている。

【００４０】発光管２０内には、水銀を２０mgと、金属
ハロゲン化物として、臭化ジスプロシウムＤｙＢｒ₃ を
１．０mg、ヨウ化ジスプロシウムＤｙＩ₃ を０．３７５
mg、ヨウ化セシウムＣｓＩを０．１２５mg、臭化錫Ｓｎ
Ｂｒ₂ を０．６mg、臭化インジウムＩｎＢｒを０．２m
g、臭化タリウムＴｌＢｒを０．４mgを封入してあり、
かつ希ガスとしてアルゴンＡｒを常温で３００Torr封入
してある。なお、この場合全部のハロゲン中、臭素Ｂｒ
の占める割合は原子数比で８６．８％である。

【００４１】このようなランプ１は、口金２４と外部リ
ード線２５を直流電源７０に接続し、ランプ電力を２５
０Ｗで点灯することにより、管壁負荷が４０〜１００Ｗ
／cm² 程度の大きな負荷条件で使用される。このような
短ア−クメタルハライドランプ１は、ランプ軸Ｏ₁ −Ｏ
₁ がリフレクタ２の中心軸、つまり光軸Ｏ₂ −Ｏ₂ と略
一致するようにしてリフレクタ２に取着されている。こ
の場合、ランプ１の陰極２１ｂがリフレクタ２の前面投
光部側に位置するようになっている。なお、少なくとも
陰極２１ｂ側の発光管外側には、耐熱性酸化物、例えば
アルミナからなる保温膜２８を形成してある。

【００４２】このような構成の投光光源装置５０の作用
について説明する。上記投光光源装置５０は、図１に示
すようにリフレクタ２がその光軸Ｏ₂ −Ｏ₂ を略水平に
向けた姿勢で使用され、短ア−クメタルハライドランプ
１は水平点灯される。このランプは、２５０Ｗのランプ
電力で点灯すると、色温度が７５００Ｋであり、ランプ
効率は８２lm／Ｗが得られる。

【００４３】そして、この短ア−クメタルハライドラン
プ１は、ハロゲンとして臭素Ｂｒの封入割合を相対的に
多くしてあるから、管壁に付着しようとする浮遊タング
ステンＷとケイ素Ｓｉの低融点合金のうちのタングステ
ンと結合して電極に戻す作用を生じ、このため管壁を浄
化し、管壁の黒化を防止し、光束維持率を向上させるこ
とができる。

【００４４】しかも、このランプ１は直流電源７０に接
続されて直流点灯されるため、電気陰性度の高い臭素Ｂ
ｒは陽極２１ａ側に引き寄せられて陽極２１ａ側で臭素
密度が高くなる。このような臭素は、電極軸の根元で作
られたＷとＳｉの低融点合金のうちのタングステンＷと
反応して高温の電極先端に運ぶことにより電極軸の根元
が細りを生じることがあっても、陽極２１ａの電極軸は
熱容量を増して耐熱性を高めるために太くしてあるか
ら、若干の細り程度で電極が折れるなどの不具合を生じ
ない。よって、電極の折損による寿命低下を防止するこ
とができる。

【００４５】また、カタホリシス現象により希土類金属
を陰極２１ｂ側に引き寄せられから、希土類金属を高温
部より遠ざけることができ、希土類金属と石英との反応
による白濁化を防止する。また、たとえ白濁化により発
光管に失透が生じても、これは陰極２１ｂの近傍に集中
し、発光部中心や陽極側に失透が生じるのを防止するこ
とができる。

【００４６】例えば、上記ランプの場合、直流により２
０００時間点灯しても、発光管の黒化は認められず、も
ちろん電極の折損は発生せず、管壁の白濁化も見られな
い。さらに、封入ハロゲンのうち、臭素Ｂｒ以外のハロ
ゲンは、ヨウ素Ｉの占める割合を原子数比で９０％以上
としてあるから、演色性を高める希土類金属との反応が
よく、演色性を高めることができる。

【００４７】特に、電極間距離が１５mm以下とされた短
アークメタルハライドランプ１の場合は、点光源に近い
ことが利点となっているので、この種の短アークメタル
ハライドランプ１に適用すれば、その有利さを一層生か
すことができる。

【００４８】このことから、投光光源装置５０から投射
される光量の低下を防止することができ、スクリーン１
０の照度低下を抑止することができ、図２にも示すよう
に、２０００時間点灯してもスクリーン１０面での光束
を初期レベルの８０％以上に保つことができる。

【００４９】そして、他の仕様のランプの例を説明すれ
ば、発光管２０は長径がほぼ１０mm、短径がほぼ９．０
mmとなるように形成され、内容積がほぼ０．５ＣＣとな
っている。この発光管２０の両端に封装された電極は、
一方が例えば直径１．２mmのトリタン棒よりなる陽極２
１ａ、他方が例えば直径０．５mmのトリタン棒よりなる
陰極２１ｂとなっており、これら電極２１ａ、２１ｂの
電極間距離Ｌは５mmとされている。発光管２０内には、
水銀を１３mgと、金属ハロゲン化物として、臭化ジスプ
ロシウムＤｙＢｒ₃ を０．５mg、ヨウ化ネオジウムＮｄ
Ｉ₃ を０．３７５mg、ヨウ化セシウムＣｓＩを０．１２
５mg、臭化錫ＳｎＢｒ₂ を０．２mgを封入し、かつ希ガ
スとしてアルゴンＡｒが常温で３００Torr封入した。な
お、この場合、全部のハロゲン中、臭素Ｂｒの占める割
合は原子数比で６７％である。

【００５０】このランプを１８０Ｗの直流にて２０００
時間点灯したところ、図２にも示すように、スクリーン
１０面での光束は初期の７４％に保つことができた。上
記の例でも判るように、臭素Ｂｒの封入割合は、原子数
比で６０〜９０％の割合がよい。つまり、図２は、臭素
Ｂｒの封入割合を種々変化させた場合のスクリーン１０
面での光束維持率を調べたものであるが、臭素Ｂｒが原
子数比で６０％未満の場合は、管壁の黒化や白濁化によ
る光束低下が生じて、２０００時間点灯後のスクリーン
１０面での光束維持率は初期の７０％よりも下がるた
め、臭素Ｂｒの封入量は原子数比で６０％以上であるこ
とが望まれる。

【００５１】また、臭素Ｂｒが９０％を越えると、臭素
Ｂｒの高い反応性のために電極の細りが進んで早期折損
が生じる。また、ヨウ素Ｉの割合が少なくなるから、ヨ
ウ素Ｉが役割を果たしている演色性に優れた希土類金属
との反応が減少し、色温度が悪化し、演色性が低下し、
かつ発光が大幅に低下し、充分な効率および演色性がえ
られなくなる。

【００５２】このような理由から、ハロゲン中に占める
臭素Ｂｒの割合は、原子数比で６０〜９０％であること
が望まれる。また、ヨウ素Ｉは演色性に優れた希土類金
属と反応して、ランプの色温度を適度のレベルに維持し
て演色性を向上させる作用があり、よってヨウ素の存在
は無視できない。この点から、封入ハロゲン中臭素Ｂｒ
以外のハロゲンは全てヨウ素Ｉとするのが好ましいが、
臭素Ｂｒ以外のハロゲンのうちヨウ素Ｉの占める割合を
原子数比で９０％以上とすれば、実際上問題がないこと
が判った。

【００５３】図１の投光装置において、陰極２１ｂをリ
フレクタ２の前面投光部側に配置しておいた場合は、カ
タホリシス現象により、例え陰極２１ａの近傍で石英の
白濁化が生じたとしても、陽極２１ａ側や中央部で透明
度が保たれるから、発光管２０から放出される光がリフ
レクタ２の反射面３１に有効に向わされ、よって投光機
能の低下が少なくなる。

【００５４】なお、本発明は上記各実施例に制約される
ものではない。すなわち、図１のメタルハライドランプ
は、陽極２１ａと陰極２１ｂの構造を異ならせたが、こ
れら陽極２１ａおよび陰極２１ｂはともに、図４に示す
電極と同様に、電極軸に電極コイルを巻回して構成して
もよい。但し、陽極２１ａは陰極２１ｂに比べて電極軸
及び電極コイルともに太くして熱容量を大きくしておく
ことが必要である。また、本発明で直流点灯というの
は、厳密な意味の直流ではなく、交流を整流したもの、
パルス点灯などであってもよい。

【００５５】

【発明の効果】以上説明した通り本発明によれば、ハロ
ゲンとして臭素の量を多くしたから発光管の黒化を防止
して光束維持率を高く保つことができ、しかも直流点灯
して電気陰性度の高い臭素を、形状の大きな陽極側に引
き寄せるようにしたから、太い電極であるがために電極
の早期折損を防止することができる、しがってランプの
寿命特性が大幅に向上する。

【００５６】そして、このようなメタルハライドランプ
を投光装置の光源に用いた場合は、スクリーン等の被照
射物上での照度低下を防止することができ、長期に亘り
高い光束を維持し、かつ点光源の状態が長期に亘り維持
されるため、被照射面で中央部と周辺部との色むらを軽
減することができるなどの効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のメタルハライドランプとリ
フレクタとからなる投光装置を示す断面図。

【図２】臭素の封入割合とランプの点灯時間とスクリー
ン上の光束維持率との関係を測定した特性図。

【図３】カラー液晶プロジェクタの原理を示す説明図。

【図４】従来のメタルハライドランプとリフレクタとか
らなる投光装置を示す断面図。

【符号の説明】

１…メタルハライドランプ ２…リフ
レクタ ４、７、８、１１…ダイクロイックミラー ６、１２、１３…液晶パネル １０…ス
クリーン、２０…発光管 ２１ａ…陽極 ２１ｂ…陰極 ７０…直流電源

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光管の両端部に電極を封装するととも
   に、この発光管内に水銀と、少なくとも希土類金属のハ
   ロゲン化物と、希ガスとを封入したメタルハライドラン
   プにおいて、 上記発光管に封入されるハロゲンのうち臭素の占める割
   合を原子数比で６０〜９０％の範囲とし、 上記電極に直流成分の電圧を印加してこのランプを直流
   点灯するとともに、点灯中に陽極となる電極を陰極とな
   る電極に比べて大きく形成したことを特徴とするメタル
   ハライドランプ。
2. 【請求項２】 上記発光管に封入されるハロゲンのうち
   臭素以外のハロゲンはヨウ素を含み、このヨウ素の占め
   る割合を原子数比で９０％以上としたことを特徴とする
   請求項１に記載のメタルハライドランプ。
3. 【請求項３】 金属ハロゲン化物は、少なくともジスプ
   ロシウム、インジウム、タリウムのハロゲン化物のうち
   の１種を含むことを特徴とする請求項１または請求項２
   に記載のメタルハライドランプ。
4. 【請求項４】 金属ハロゲン化物は、少なくともジスプ
   ロシウム、ネオジウム、セシウムのハロゲン化物のうち
   の１種を含むことを特徴とする請求項１または請求項２
   に記載のメタルハライドランプ。
5. 【請求項５】 上記ランプは、両電極の電極間距離Ｌを
   １５mm以下とした短ア−ク形メタルハライドランプであ
   ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のメ
   タルハライドランプ。
6. 【請求項６】 請求項１ないし請求項５のいずれかに記
   載のメタルハライドランプと、 このランプから放射される光を反射するリフレクタと、
   を有することを特徴とする投光装置。
7. 【請求項７】 上記メタルハライドランプは水平点灯さ
   れるとともにランプ軸がリフレクタの光軸に沿って配置
   され、点灯中に陰極となる電極がリフレクタの前面投光
   部側に配置されていることを特徴とする請求項６に記載
   の投光装置。