JPH07272679A

JPH07272679A - ショートアークメタルハライドランプ、放電灯点灯装置および液晶プロジェクタ

Info

Publication number: JPH07272679A
Application number: JP6231294A
Authority: JP
Inventors: Hiromichi Kawashima; 弘道川島
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1994-03-31
Filing date: 1994-03-31
Publication date: 1995-10-20

Abstract

(57)【要約】【目的】気密容器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。【構成】気密容器20に電極21a、21bを封装し、この気密容
器内に水銀と希土類金属のハロケ゛ン化物と希カ゛スとを封入し
たショートアークメタルハライト゛ランフ゜において、上記気密容器に封入さ
れるハロケ゛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フ゜を
直流点灯し、陽極軸21cを陰極軸21dに比べて大きく形成
したことを特徴とする。【効果】ハロケ゛ンとして反応性の高い臭素を多く封入した
から気密容器の黒化を防止し、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、ショートアークメタル
ハライドランプ、このランプを点灯する放電灯点灯装置
および液晶プロジェクタに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、ショートアークメタルハライ
ドランプを液晶プロジェクタの光源として利用する技術
が知られている。

【０００３】この種のショートアークメタルハライドラ
ンプとして、発明者らは、気密容器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た交流点灯用のランプを
開発した。さらに、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Ｃ
ｓ、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
用いた交流点灯用のランプを開発した。

【０００４】しかしながら、気密容器をより一層小形に
して光出力を増加させるために、ショートアークメタル
ハライドランプを４０Ｗ／cm2以上となる高い管壁負荷
にしようとすると、点灯時間の経過に伴い気密容器の管
壁が黒化する場合のあることがわかった。このような黒
化は、光束維持率を低下させ、ランプ寿命を低下させや
すい。

【０００５】気密容器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Ｉの存
在が大きな影響を与えることがわかった。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を用いていたが、ハロゲンとしてヨウ素Ｉを用い
ると、ヨウ素Ｉは演色性を高める様々な希土類金属と化
合しやすいため、ランプの色温度を高くしたり、演色性
を高めるための設計の裕度が増す。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
化が発生しやすい。

【０００６】すなわち、この種ショートアークメタルハ
ライドランプは、気密容器内のアーク中央部近傍ではア
ーク温度が４０００〜６０００℃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、いわゆるハロゲンサイ
クルを繰り返す。

【０００７】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、管壁において気密容器の石英（ＳｉＯ2 ）と
反応してヨウ化珪素ＳｉＩ4を生成する。このような反
応は、管壁負荷が高く、気密容器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−クシ
ョートアークメタルハライドランプでは特に発生しやす
い。ヨウ化珪素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と珪素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気密容器の内面に付着
し、これが気密容器を黒化させる原因になる。

【０００８】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
融点合金中のタングステン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。

【０００９】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。

【００１０】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有効で
あり、よって光束維持率を向上させることができる。

【００１１】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ＳｉＩ4 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。

【００１２】次に、従来技術について説明する。

【００１３】第１に特開昭平2ー18855号公報には、図４
に示すショートアークメタルハライドランプの記載があ
る。

【００１４】このものは、スポットライト、スタジオ照
明等に使用される放電灯であり、演色性を高めるため
に、石英ガラスからなる放電容器４１内に同一形状の電
極４２、４３を配設するとともに、水銀、希ガス、ハロ
ゲン化ジスプロシウム、およびタリウム、セシウム、ネ
オジウムから選択されたハロゲン化金属を適量封入した
ものである。なお、ハロゲンとしては、ヨウ素、臭素の
混合物を使用できると記載され、一例として、放電灯の
光出力を長時間維持しようとすると臭素が全ハロゲン中
４０ないし８３％の範囲で封入されていると有利である
としている。なお、この放電灯が交流点灯用であるか直
流点灯用であるかについては、言及されていない。

【００１５】また、第２に特開平2ー148561号公報には、
図示しないが、短アークランプの記載がある。このもの
は、発光容器内に同一形状である一対の電極を配設する
とともに、電極から蒸発したタングステンによる発光容
器内の黒化の増加を抑えるために、発光容器内に臭素を
封入するとともに、臭素によって電極を構成するタング
ステンが侵食されるのを抑えるために、発光容器内に金
属ハロゲン化物を封入しない構成が開示されている。こ
の放電灯が交流点灯用であるか直流点灯用であるかにつ
いては、やはり言及されていない。

【００１６】さらに、第３に特開昭60-72154号公報に
は、図示しないが、直流点灯用のショートアークメタル
ハライドランプの記載がある。このものは、陰極を取囲
む気密容器壁の部分に保温膜を形成し、陰極に引き寄せ
られた金属蒸気の拡散を図り、ランプの点灯姿勢の如何
にかかわらず色温度などの変化を生じないランプを提供
しようとしたものである。なお、このものの気密容器に
はハロゲンが封入されているが、ヨウ素のみの開示しか
ない。

【００１７】第１のランプでは、臭素を大量に含んでい
るために、電極の侵食が激しく短寿命となる。また、第
２のランプでは、電極の侵食は防げるかもしれないが、
金属ハロゲン化物を封入しない構成であるために、演色
性を高くすることができないものとなる。さらに、第３
のランプでは、ヨウ素のみをハロゲンとして採用してい
るがために、気密容器の黒化を低減することはできな
い。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
するの課題は、管壁負荷の高いショートアークメタルハ
ライドランプにおいて、気密容器の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であ
る。

【００１９】したがって、本発明の目的は、気密容器の
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
るショートアークメタルハライドランプ、放電灯点灯装
置および投光装置を提供しようとするものである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】請求項１は、透光石英製
の気密容器と、気密容器内に電極間距離が１５ｍｍ以下
に配設された陰極および陽極と、気密容器内で陰極を支
持する陰極軸および陽極を支持し陰極軸よりも太い陽極
軸と、気密容器内に封入された水銀および希ガスと、気
密容器内に封入された原子数比で６０ないし９０％の臭
素を含むハロゲンおよびハロゲン化可能な金属と、を具
備したことを特徴とするショートアークメタルハライド
ランプである。

【００２１】６０ないし９０％の臭素を含むハロゲンを
気密容器に封入した理由は、ハロゲンのうち臭素の占め
る割合を原子数比で６０％未満とした場合、臭素の封入
量が少なくて気密容器の黒化防止能力が低下し、また９
０％を越えると、反応性に優れた臭素の封入量が過剰に
なり、電極構体の折損が早くなるからである。

【００２２】請求項２は、透光石英製の気密容器と、気
密容器内に電極間距離が１５ｍｍ以下に配設された一対
の電極と、それぞれ気密容器内で電極を支持するが、一
方が他方より太い一対の電極軸と、気密容器内に封入さ
れた水銀および希ガスと、気密容器内に封入された臭素
を含むハロゲンおよびハロゲン化可能な金属と、気密容
器内に封入された原子数比で６０ないし９０％の臭素を
含むハロゲンおよびハロゲン化可能な金属と、を具備し
たことを特徴とするショートアークメタルハライドラン
プである。

【００２３】一対の電極は、それぞれ電極軸に支持され
るとしているが、電極とは、それぞれ機能的な電極であ
り、物理的な存在はなく電極軸のそれぞれ先端を電極と
するものを含む。

【００２４】ハロゲン化可能な金属とは、気密容器中に
金属単独で封入されいるが、ハロゲン化物になり得る状
態の金属をいう。

【００２５】請求項３は、透光石英製の気密容器と、気
密容器内に電極間距離が１５ｍｍ以下に配設された陰極
および陽極と、気密容器内で陰極を支持する陰極軸およ
び陽極を支持し陰極軸よりも太い陽極軸と、気密容器内
に封入された水銀および希ガスと、気密容器内に封入さ
れたハロゲンのうち臭素の含む割合を原子数比で６０な
いし９０％とした臭化金属を含むハロゲン化金属と、を
具備したことを特徴とするショートアークメタルハライ
ドランプである。

【００２６】請求項４は、透光石英製の気密容器と、気
密容器内に電極間距離が１５ｍｍ以下に配設された一対
の電極と、それぞれ気密容器内で電極を支持するが、一
方が他方より太い一対の電極軸と、気密容器内に封入さ
れ気密容器内に封入された水銀および希ガスと、気密容
器内に封入されたハロゲンのうち臭素の含む割合を原子
数比で６０ないし９０％とした臭化金属を含むハロゲン
化金属と、を具備したことを特徴とするショートアーク
メタルハライドランプである。

【００２７】請求項１および３において、陽極および陰
極は、それぞれの電極軸に支持されるとしているが、陽
極および陰極とは、それぞれ機能的な電極であり、物理
的な存在はなく電極軸のそれぞれ先端を陽極および陰極
とするものを含む。

【００２８】また、電極、陽極および陰極は、コイル状
のもの、電極軸の先端が膨出形成されたもの、給電棒の
先端でアークを発生する電極部分を形成するものなどを
含む。

【００２９】ところで、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。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させなければな
らず、よって高温化させるために極力細くする必要があ
る。なお、交流点灯用のランプの電極は、両電極がそれ
ぞれ電子を放出する必要があるため、電極を直流点灯用
のランプの陽極のように大きくすることは好ましくな
い。したがって、陽極となる電極およびその電極の電極
軸との総合体積は、放熱性が得られる程度に大きくする
必要がある。、さらに、電極が陽極となる場合、陰極か
らの電子を広範囲で受けるために、陰極に対向する面が
広く構成されるのが好ましい。陽極となる電極の電極軸
は、陽極が電子衝撃で発生する熱を外部に効率よく伝達
できるように、電極と同じかそれ以下の所定の太さに構
成される。

【００３０】請求項５は、気密容器内のハロゲンが、少
なくとも臭素およびヨウ素であり、臭素を除いたハロゲ
ンのうちヨウ素の占める割合を原子数比で９０％以上の
範囲としたことを特徴とする請求項１ないし４いずれか
一記載のショートアークメタルハライドランプである。

【００３１】臭素を除いたハロゲンのうちヨウ素の占め
る割合を原子数比で９０％以上封入した理由は、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、演色性を良くす
るには十分となるからである。

【００３２】請求項１ないし５において、気密容器内に
封入された臭素以外のハロゲンは、望ましくはヨウ素で
あるが塩素、フッ素などがわずかに封入されていてもよ
いものである。

【００３３】請求項６は、請求項１、３および５のうち
いずれか一記載のショートアークメタルハライドランプ
と、陽極および陰極間に直流電圧を印加して陽極および
陰極間に放電を生起させる安定装置と、安定装置の入力
端に接続された電源と、を具備したことを特徴とする放
電灯点灯装置である。

【００３４】請求項７は、請求項２、４および５のうち
いずれか一記載のショートアークメタルハライドランプ
と、電極間に直流電圧を印加して電極間に放電を生起さ
せる安定装置と、一方の電極構体が他方の電極構体より
も高い電圧値となるように一対の電極構体間に直流電圧
成分を付勢し電極構体間の放電を安定的に維持可能な直
流電源と、を具備したことを特徴とする放電灯点灯装置
である。

【００３５】請求項６および７において、直流電源は、
直流電圧成分を付勢し得るものであればよく、直流電圧
を出力するものの他、交流電圧に直流電圧をバイアスさ
せて出力するものを含むものである。

【００３６】請求項８は、請求項６または７記載の放電
灯点灯装置と、ショートアークメタルハライドランプか
ら内の放電によって輻射される光を集光する光学系と、
光学系中に所定の関係をもって配設された液晶シャッタ
と、液晶シャッタを画像信号に応じて駆動する液晶ドラ
イバと、画像信号を発生する画像信号発生装置と、を具
備したことを特徴とする液晶プロジェクタである。

【００３７】光学系としては、反射体、光フィルタ、レ
ンズ、光ファイバなど光を制御する周知のものを適用で
きる。

【００３８】なお、本発明における原子数とは、原子の
個数である。

【００３９】

【作用】請求項１ないし８記載のランプによれば、電極
間距離を１５mm以下としたから、略点光源となる。ま
た、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。さらに、臭素Ｂｒはアーク中央部の高温部で分解さ
れ遊離したハロゲン化金属とも結合し易く、よって遊離
したハロゲン化金属が管壁に付着するのを軽減する。し
かも、各請求項のランプは、陽極あるいは電極軸の太い
電極を点灯時陽極として使用すれば、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、陽極軸は陰極に比べて大きく構成してい
るから、臭素Ｂｒが陽極側の電極軸の侵食を招いても、
電極軸がもともと太いので、早期に折損することが防止
される。

【００４０】したがって、請求項１ないし８記載のラン
プは直流点灯させて、陽極側に電気陰性度の高い臭素Ｂ
ｒを引き寄せることにより、交流点灯させて電極の侵食
が進む場合に比べて折損が生じるのを抑止できる。

【００４１】各請求項において、電極軸は、点灯時、陽
極となる側が陰極となる側よりも太ければ、、陽極とな
る側の電極軸の太さは陽極で発生する熱を陰極となる電
極軸よりも伝達できる。

【００４２】請求項５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ための多種
のハロゲン化可能な希土類金属の選択が可能となり、演
色性の向上が容易となる。

【００４３】

【実施例】以下、各請求項共通の一実施例を図１ないし
図３に基づき説明する。

【００４４】本実施例は、カラー液晶プロジェクタであ
る。

【００４５】まず、カラー液晶プロジェクタの全体構成
を説明すると、カラー液晶プロジェクタは、光源となる
定格入力が２５０Ｗのショートアークメタルハライドラ
ンプ１およびこのランプ１から輻射された光を反射する
リフレクタ２からなる投光部５０を備えており、投光部
５０の前方にリフレクタ２で反射された反射光を集光す
る集光レンズ３を配設している。ランプ１は、投光部５
０近傍に配設した電子安定器などの安定装置７０の直流
電力にて点灯される。安定装置７０には、電源７１が接
続され、電力供給を受けるように構成される。

【００４６】投光部５０から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、この青色光はダイクロ
イックミラー５で反射されて、映像信号に応じて多数の
液晶画素が選択的にオン・オフされる液晶シャッタ６を
照射し、この液晶シャッタ６上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。

【００４７】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、液晶シャッタ
１２を照射し、この液晶シャッタ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。

【００４８】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、液晶シャッタ１３
を照射し、この液晶シャッタ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。上記液晶シャッタ６、１２、１３
は、それぞれ画像信号発生装置１５の画像信号を受け液
晶ドライバ１６から出力される色毎の信号を受けて、液
晶シャッタをオン・オフ制御する。したがって、３個
の液晶シャッタ６、１２および１３を液晶ドライバ１６
によって制御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。

【００４９】上記投光部５０、安定装置７０、直流電源
７１、レンズ３、９、液晶シャッタ６、１２、１３、液
晶ドライバ１６、画像信号発生装置１５、ダイクロイッ
クミラー４、５、７、８、１１、１４は筐体１７内に配
設される。

【００５０】図１において２０は、ショートアークメタ
ルハライドランプ１の気密容器であり、、気密容器
２０の発光部分は肉厚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、この発光部分は長径がほぼ
１５mm、短径がほぼ１０．５mmとなるように形成され、
発光空間の容積がほぼ０．９ＣＣとなっている。この気
密容器２０の発光空間には陽極２１ａおよび陰極２１ｂ
が電極間距離Ｌが６mmとなるように配設されている。な
お、電極間距離Ｌが２mm以上であれば、電極先端２１ａ
の先端にタングステンが堆積しても、長時間放電を維持
できる。

【００５１】陽極２１ａは、例えばカリウム、アルミニ
ウムあるいはトリウムなどを微量混入（ドープ）したタ
ングステンからなる直径３．６mmで先端が半球状をな
し、この陽極２１ａは、直径１．６mmの陽極２１ａと同
材質の陽極軸２１ｃに例えば溶接などで接続されてい
る。また、陰極２１ｂは、陽極軸２１ｃと同材質の直径
０．６mmの陰極軸２１ｄの先端が半球状に形成された部
分である。

【００５２】なお、陽極軸２１ｃおよび陰極軸２１ｄ
は、それぞれ封止部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。

【００５３】気密容器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０．３７
５mg、ヨウ化セシウムＣｓＩを０．１２５mg、臭化錫Ｓ
ｎＢｒ2 を０．６mg、臭化インジウムＩｎＢｒを０．２
mg、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３９９９０Pa封
入してある。

【００５４】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８５％である。

【００５５】ここで、陽極軸２１ｃが陰極軸２１ｄに対
して１．１倍以上であれば、定挌入力が異なるランプで
あっても、陰極に対して陽極は熱容量を十分得ることが
でき、電子衝撃による陽極の高温化を抑えることができ
る。また、陰極軸２１ｄは、臭素Ｂｒによる侵食がほと
んど生じないので、０．２mm程度まで細くすることがで
きる。

【００５６】このようなランプ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。

【００５７】なお、少なくとも陰極２１ｂ側の気密容器
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。

【００５８】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はガラスまたはアルミ
ニウムなどの金属からなり、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。

【００５９】なお、リフレクタ２には導入孔３４が形成
され、この導入孔３４に前記ランプ１の外部リ−ド線２
５が貫通され、リフレクタ２の背面側に導かれている。

【００６０】点灯中に１５０Ｗ〜２５０Ｗの電力を、例
えば商業電源７１からの５０〜６０Ｈｚの交流サイクル
を入力し、電子安定器を含む安定装置７０から出力され
る例えば２５０〜４００Ｈｚの高周波直流電圧が供給さ
れることにより、管壁負荷Ｚ（入力電力Ｗを気密容器の
内表面積Ｓcm2 で除した値、Ｚ＝Ｗ／Ｓ）が４０〜１０
０Ｗ／cm2 となるような大きな負荷条件で安定的に点灯
する。

【００６１】このような構成の投光部５０の作用につい
て説明する。

【００６２】上記投光部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−クショートアー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。

【００６３】そして、この短ア−クショートアークメタ
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。

【００６４】しかも、このランプ１は直流電源７０に接
続されて安定的に直流点灯されるため、電気陰性度の高
い臭素Ｂｒ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。

【００６５】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、気密容器の黒化は認められず、
もちろん電極の折損は発生しない。

【００６６】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９
０％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。

【００６７】特に、電極間距離が６mm以下とされたショ
ート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、この種のショートア
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。

【００６８】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。

【００６９】そして、他の仕様のランプの例を説明すれ
ば、気密容器２０は長径がほぼ１０mm、短径がほぼ９．
０mmとなるように形成され、内容積がほぼ０．５ＣＣと
なっている。

【００７０】この気密容器２０の発光空間には陽極２１
ａおよび陰極２１ｂが電極間距離Ｌが６mmとなるように
配設されている。

【００７１】陽極２１ａは、例えばカリウム、アルミニ
ウムあるいはトリウムなどを微量混入（ドープ）したタ
ングステンからなる直径２．２mmで先端が半球状をな
し、この陽極２１ａは、直径１．２mmの陽極２１ａと同
材質の陽極軸２１ｃに例えば溶接などで接続されてい
る。また、陰極２１ｂは、陽極軸２１ｃと同材質の直径
０．５mmの陰極軸２１ｄの先端が半球状に形成された部
分である。これら電極２１ａ、２１ｂの電極間距離Ｌは
５mmとしている。なお、その他部材の形状は先の実施例
と同様である。

【００７２】気密容器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ＮｄＩ3 を０．３７５m
g、ヨウ化セシウムＣｓＩを０．１２５mg、臭化錫Ｓｎ
Ｂｒ2 を０．２mgを封入し、かつ希ガスとしてアルゴン
Ａｒを常温で３９９９０Pa封入した。

【００７３】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７０％である。

【００７４】このランプを１８０Ｗの直流入力にて２０
００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。

【００７５】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。

【００７６】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。

【００７７】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。

【００７８】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
がわかった。

【００７９】なお、本発明は上記各実施例に制約される
ものではない。

【００８０】すなわち、図１のショートアークメタルハ
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。

【００８１】

【発明の効果】請求項１および３のショートアークメタ
ルハライドランプによれば、ランプ内の臭素の封入割合
を高くしたことで気密容器の黒化を防止し、高い光束維
持率を保つことができる。また、陽極側に電気陰性度の
高い臭素が引き寄せられるため陽極軸は臭素の侵食を受
けやすいが、陰極軸よりも陽極軸が太いために、臭素の
侵食が原因による電極軸の折損を遅らせることができ、
よってランプの寿命を長くすることができる。

【００８２】請求項２のショートアークメタルハライド
ランプによれば、ランプ内の臭素の封入割合を高くした
ことで気密容器の黒化を防止し、高い光束維持率を保つ
ことができる。また、太い電極軸に支持される電極が陽
極となるようにランプを点灯すれば、陽極となる太い電
極側に電気陰性度の高い臭素Ｂｒが引き寄せられること
になり、臭素の侵食が原因による電極軸の折損を遅らせ
ることができ、よってランプの寿命を長くすることがで
きる。

【００８３】請求項４のショートアークメタルハライド
ランプによれば、請求項１ないし３いずれかの効果を有
するとともに、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
色性を向上させるための多種のハロゲン化可能な希土類
金属の選択が可能となり、ランプの演色性の向上が容易
となる。

【００８４】請求項５の放電灯点灯装置は、請求項１ま
たは３の効果を奏する。

【００８５】請求項６の放電灯点灯装置は、請求項２の
効果を奏する。

【００８６】請求項７の液晶プロジェクタは、請求項５
または６の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のショートアークメタルハラ
イドランプとリフレクタとからなる投光部を示す断面
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を示す外観図。

【図４】従来のショートアークメタルハライドランプを
示す外観図。

【符号の説明】

１…ショートアーク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…液晶シャッタ、１０…スクリ
ーン、２０…気密容器、２１ａ…陽極、２１ｂ…陰極、
２１ｃ…陽極軸、２１ｄ…陰極軸、７０…直流電源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透光石英製の気密容器と；気密容器内に電
極間距離が１５mm以下に配設された陰極および陽極と；
気密容器内で陰極を支持する陰極軸および陽極を支持し
陰極軸よりも太い陽極軸と；気密容器内に封入された水
銀および希ガスと；気密容器内に封入された原子数比で
６０ないし９０％の臭素を含むハロゲンおよびハロゲン
化可能な金属と；を具備したことを特徴とするショート
アークメタルハライドランプ。
【請求項２】透光石英製の気密容器と；気密容器内に電
極間距離が１５mm以下に配設された一対の電極と；それ
ぞれ気密容器内で電極を支持するが、一方が他方より太
い一対の電極軸と；気密容器内に封入された水銀および
希ガスと；気密容器内に封入された臭素を含むハロゲン
およびハロゲン化可能な金属と；気密容器内に封入され
た原子数比で６０ないし９０％の臭素を含むハロゲンお
よびハロゲン化可能な金属と；を具備したことを特徴と
するショートアークメタルハライドランプ。
【請求項３】透光石英製の気密容器と；気密容器内に電
極間距離が１５mm以下に配設された陰極および陽極と；
気密容器内で陰極を支持する陰極軸および陽極を支持し
陰極軸よりも太い陽極軸と；気密容器内に封入された水
銀および希ガスと；気密容器内に封入されたハロゲンの
うち臭素の含む割合を原子数比で６０ないし９０％とし
た臭化金属を含むハロゲン化金属と；を具備したことを
特徴とするショートアークメタルハライドランプ。
【請求項４】透光石英製の気密容器と；気密容器内に電
極間距離が１５mm以下に配設された一対の電極と；それ
ぞれ気密容器内で電極を支持するが、一方が他方より太
い一対の電極軸と；気密容器内に封入された水銀および
希ガスと；気密容器内に封入されたハロゲンのうち臭素
の含む割合を原子数比で６０ないし９０％とした臭化金
属を含むハロゲン化金属と；を具備したことを特徴とす
るショートアークメタルハライドランプ。
【請求項５】気密容器内のハロゲンが、少なくとも臭素
およびヨウ素であり、臭素を除いたハロゲンのうちヨウ
素の占める割合を原子数比で９０％以上の範囲としたこ
とを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一記載のシ
ョートアークメタルハライドランプ。
【請求項６】請求項１、３および４のいずれか一記載の
ショートアークメタルハライドランプと；陽極および陰
極間に直流電圧を印加して陽極および陰極間に放電を生
起させる安定装置と；安定装置の入力端に接続された電
源と；を具備したことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項７】請求項２、３および４のいずれか一記載の
ショートアークメタルハライドランプと；電極間に直流
電圧を印加して電極間に放電を生起させる安定装置と；
安定装置の入力端に接続された電源と；を具備したこと
を特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項８】請求項６または７記載の放電灯点灯装置
と；ショートアークメタルハライドランプから内の放電
によって輻射される光を集光する光学系と；光学系中に
所定の関係をもって配設された液晶シャッタと；液晶シ
ャッタを画像信号に応じて駆動する液晶ドライバと；画
像信号を発生する画像信号発生装置と；を具備したこと
を特徴とする液晶プロジェクタ。