JPH08329889A - メタルハライドランプとその点灯装置および投光装置ならびにプロジェクタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】アークの安定化を図りつつアークを細くして点
光源に近づけることができるメタルハライドランプとそ
の点灯装置および投光装置ならびにプロジェクタ装置を
提供する。 【解決手段】発光管１内に、希土類金属のハロゲン化物
と、セシウムのハロゲン化物と、およびインジウムのハ
ロゲン化物とを含む金属ハロゲン化物を封入し、上記金
属ハロゲン化物の総封入量を、３．０×１０^-6モル／cc
以上３．０×１０^-5モル／cc以下とし、ハロゲン化セシ
ウムと金属ハロゲン化物の封入モル比を、０．０１〜
０．２０とし、０．００５≦ハロゲン化インジウムと金
属ハロゲン化物の封入モル比を、０．０５〜０．７０と
したことを特徴とするメタルハライドランプである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、メタルハライドラ
ンプとそのランプの点灯装置およびこのランプを光源と
した投光装置ならびにプロジェクタ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ショートア−ク形メタルハライドランプ
は、例えばカラー液晶プロジェクタ装置における投光装
置用の光源として使用されている。カラー液晶プロジェ
クタ装置は、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投光装置を構成してお
り、この投光装置から投射された光を液晶表示パネルに
照射し、この液晶表示パネルを透過した光を光学系によ
り制御してスクリーンに投影するようになっている。こ
の場合、液晶表示パネルは各画素に対応してＲＧＢのカ
ラーフィルタを備えており、液晶表示パネルを透過する
光はこのカラーフィルタによりＲＧＢのいずれかに着色
され、したがってＲＧＢのカラー光線がスクリーンに投
射されることから、スクリーン上には液晶表示パネルで
制御された画像のカラー映像が写し出されることにな
る。

【０００３】このようなカラー液晶プロジェクタ装置の
光源としては、光学系における制御の容易さから点光源
に近いことが望まれ、しかも低電力の割りには大光量が
得られて豊富な光を放出し、かつ赤、青、緑の成分を効
率よく放射し、さらには熱の発生が少ない等の条件を満
足し得るランプが必要である。このような条件を満たす
ランプとして、ショートアークメタルハライドランプが
好適する。

【０００４】ショートアークメタルハライドランプは、
石英ガラスからなる発光管の両端に電極を設けるととも
に、この発光管の内部に、発光金属として金属ハロゲン
化物と、緩衝金属としての水銀およびアルゴン等の希ガ
スを封入してある。このようなランプは、電極間距離Ｌ
が１０mm以下、好ましくは３〜７mmとされており、これ
ら電極間に発生するアーク放電が短いことからショート
アークタイプと称されており、点灯中は１５０Ｗ〜２５
０Ｗの電力により管壁負荷（入力電力Ｗを発光管の内表
面積で除した値）が３０〜１００Ｗ／cm² 程度の大きな
負荷条件で使用される。

【０００５】したがって、このようなメタルハライドラ
ンプであればアークが短いことから点光源に近くなり、
しかも低電力の割りには大光量を得ることができる。ま
た、この種のショートアークメタルハライドランプに封
入される金属ハロゲン化物は、ジスプロシウムＤｙ、ネ
オジウムＮｄ、ホルミウムＨｏ、ツリウムＴｍの中から
選ばれた少なくとも１種の希土類金属のハロゲン化物
と、インジウムＩｎ、タリウムＴｌ、ガリウムＧａ、亜
鉛Ｚｎ、カドミウムＣｄから選ばれた少なくとも１種の
ハロゲン化物とを選択して使用している。ジスプロシウ
ムＤｙ、ネオジウムＮｄ、ホルミウムＨｏ、ツリウムＴ
ｍの中から選ばれた少なくとも１種の希土類金属のハロ
ゲン化物は、可視光全般に亘る連続スペクトルの光出力
を発するため、演色性の向上に有効であり、またインジ
ウムＩｎ、タリウムＴｌ、ガリウムＧａ、亜鉛Ｚｎ、カ
ドミウムＣｄから選ばれた少なくとも１種のハロゲン化
物は、光の３原色であるＲＧＢの波長域にピーク波長を
有し、これらＲＧＢの光を効率よく放射するのに適して
いる。

【０００６】しかしながら、上記希土類金属のハロゲン
化物およびインジウムＩｎ、タリウムＴｌ、ガリウムＧ
ａ、亜鉛Ｚｎ、カドミウムＣｄから選ばれたハロゲン化
物を封入したメタルハライドランプはアークが細くなる
ため不安定になり勝ちであり、アークの曲りや揺れを生
じて発光管バルブの過熱を招いたり、ちらつきを発生す
るなどの不具合が生じる。よって、カラー液晶プロジェ
クタ装置に適用した場合は、スクリーンの画像が揺れた
り輝度が変動するなど、いわゆるスクリーンのちらつき
が発生することがある。

【０００７】このようなアークの不安定を解消するた
め、特開昭４９−１００８７２号公報などには、上記金
属ハロゲン化物に加えて、セシウムＣｓのハロゲン化物
を封入する提案がなされている。セシウムＣｓはアーク
を太らせる作用があり、アークが太くなれば対流の影響
を受け難くなるからアークの曲りや揺れが防止され、よ
ってアークが安定するものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、最近のカラ
ー液晶プロジェクタ装置は、スクリーンの照度を高くし
たいという要請があり、このためには光源としてのメタ
ルハライドランプの発光量を増やしたり、集光率（スク
リーン面光束／ランプ全光束）を高めるなどの対策がな
されている。ランプの発光量を増やすためには、ランプ
入力を大きくして管壁負荷を３０Ｗ／cm2 以上に高くし
て点灯するなどの実施がなされている。また、集光率を
高めるためにリフレクタやレンズなどの改良もなされて
いる。

【０００９】しかしながら、集光率を高めるために効果
的な一つの対策は、光源を小さくすることである。光源
を小さくすれば光学系による光制御が容易になり、無駄
に拡散される光を少なくすることができる。

【００１０】ところが、前記したようにアークの安定化
のためにセシウムＣｓのハロゲン化物を封入したランプ
は、アークが太くなることによってアークが安定化する
ものであるためアークの発光面積が大きくなる。このた
め、光源が太くなり、できるだけ点光源に近づけたいと
いう要望に反するものである。

【００１１】すなわち、前記公報に記載のランプは、ハ
ロゲン化セシウムの封入量を０．２〜３mg／ccの割合で
封入すればよいと提案されているが、本発明者らの研究
によると、上記の封入量であるとアークが太くなってラ
ンプの発光面積が大きくなり、このため集光率が低下す
ることが判った。

【００１２】本発明はこのような事情にもとづきなされ
たもので、その目的とするところは、セシウムの封入量
を規制し、アークの安定化を損なうことなくアークを細
くして発光面積を小さくし、これにより点光源に近づけ
ることができ、集光率を高くすることができるメタルハ
ライドランプとその点灯装置および投光装置ならびにプ
ロジェクタ装置を提供しようとするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、気密
容器と； この気密容器内に設けられた一対の電極と；
上記気密容器に封入され、ジスプロシウム、ネオジウ
ム、ホルミウム、ツリウムから選ばれた少なくとも１種
の希土類金属のハロゲン化物と、セシウムのハロゲン化
物と、インジウムのハロゲン化物と、を含み；総封入量
が、３．０×１０^-6モル／cc以上３．０×１０^-5モル／
cc以下であり、 この総封入量に対する上記ハロゲン化
セシウムの封入量が、０．０１≦ハロゲン化セシウムの
封入量／総封入量≦０．２０（モル比） とされ、上記
総封入量に対するハロゲン化インジウムの封入量が、
０．００５≦ハロゲン化インジウム封入量／総封入量≦
０．７０（モル比）とされた金属ハロゲン化物と； 上
記気密容器に封入された水銀および希ガスと； を具備
したことを特徴とするメタルハライドランプである。

【００１４】請求項２の発明は、気密容器と； この気
密容器内に設けられた一対の電極と； 上記気密容器に
封入され、ジスプロシウム、ネオジウム、ホルミウム、
ツリウムから選ばれた少なくとも１種の希土類金属のハ
ロゲン化物と、セシウムのハロゲン化物と、インジウム
のハロゲン化物と、を含み；総封入量が、３．０×１０
^-6モル／cc以上３．０×１０^-5モル／cc以下であり、
上記ハロゲン化セシウムの封入量が、０．０１mg／cc以
上、０．２mg／cc以下であり、上記総封入量に対するハ
ロゲン化インジウムの封入量が、０．００５≦ハロゲン
化インジウム封入量／総封入量≦０．７０（モル比）と
された金属ハロゲン化物と； 上記気密容器に封入され
た水銀および希ガスと； を具備したことを特徴とする
メタルハライドランプである。なお、気密容器は発光管
を含む。

【００１５】請求項３の発明は、上記金属ハロゲン化物
は、希土類金属のハロゲン化物およびセシウムのハロゲ
ン化物、インジウムのハロゲン化物のほかに、タリウ
ム、ガリウム、亜鉛、カドミウムから選ばれた少なくと
も１種のハロゲン化物を含むことを特徴とする請求項１
ないし請求項２のいずれか一に記載のメタルハライドラ
ンプである。

【００１６】請求項４の発明は、金属ハロゲン化物の総
封入量に対するハロゲン化水銀の封入量を、 ０．０１
≦ハロゲン化水銀の封入量／金属ハロゲン化物の総封入
量≦０．１０（モル比） としたことを特徴とする請求
項１ないし請求項３のいずれか一に記載のメタルハライ
ドランプである。

【００１７】請求項５の発明は、希土類金属のハロゲン
化物は、ジスプロシウムとネオジウムのハロゲン化物を
含み、ジスプロシウムハロゲン化物の封入量に対するネ
オジウムハロゲン化物の封入量を、０．０１≦ネオジウ
ムハロゲン化物の封入量／ジスプロシウムハロゲン化物
の封入量≦０．３（モル比） としたことを特徴とする
請求項１ないし請求項４のいずれか一に記載のメタルハ
ライドランプである。

【００１８】請求項６の発明は、電極は電極間距離が１
０mm以下に設定されていることを特徴とする請求項１な
いし請求項５のいずれか一に記載のメタルハライドラン
プである。

【００１９】請求項７の発明は、気密容器の内容積は
１．５cc以下としたことを特徴とする請求項１ないし請
求項６のいずれか一に記載のメタルハライドランプであ
る。請求項８の発明は、管壁負荷が３０Ｗ／cm² 以上で
点灯されることを特徴とする請求項１ないし請求項７の
いずれか一に記載のメタルハライドランプである。

【００２０】請求項９の発明は、上記一対の電極は陽極
と陰極とで構成され、直流点灯されることを特徴とする
請求項１ないし請求項８のいずれか一に記載のメタルハ
ライドランプである。

【００２１】請求項１０の発明は、請求項１ないし請求
項９のいずれか一に記載のメタルハライドランプと；
このメタルハライドランプを直流点灯させる電源手段
と；を備えたことを特徴とする点灯装置である。

【００２２】請求項１１の発明は、請求項１ないし請求
項９のいずれか一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；
を具備したことを特徴とする投光装置である。

【００２３】請求項１２の発明は、請求項１１に記載の
投光装置と； この投光装置から照射される光で投影さ
れる表示装置と； を含むことを特徴とするプロジェク
タ装置である。

【００２４】なお、プロジェクタ装置はカラープロジェ
クタ装置を含む。請求項１の発明によれば、ハロゲン化
セシウムの封入量／金属ハロゲン化物の総封入量の関係
を０．０１〜０．２０モル比に設定したから、アークを
細くすることができ、よって発光面積を小さくして点光
源に近づけることができ、この結果、集光率を高くする
ことができる。つまり、ハロゲン化セシウムの封入量／
金属ハロゲン化物の総封入量の関係を０．０１モル比未
満にすると、ハロゲン化セシウムを封入する初期の目的
が達成できず、すなわちアークが著しく不安定になって
曲りや揺れを生じる。また、ハロゲン化セシウムの封入
量／金属ハロゲン化物の総封入量が０．２０モル比を越
えると、アークは安定するが、アークが太くなって発光
面積は大きくなり、点光源に近づけることができなくな
る。

【００２５】そして、このようにハロゲン化セシウムの
封入量を制限した場合、アークは細くなるが、アークの
曲りや揺らぎが生じることがあるのに対し、本発明で
は、ハロゲン化インジウム封入量／金属ハロゲン化物の
総封入量を、０．００５〜０．７０（モル比）に設定し
たから、アークが安定化し、集光率が高くなる。すなわ
ち、インジウムはアークを若干太くするが、発光領域が
可視光（セシウムの場合は発光領域は赤外線域）である
から、インジウムの発光がランプの光量の増加に寄与
し、アークが若干太くなっても、集光率を高めるのに有
効となる。ハロゲン化インジウム封入量／金属ハロゲン
化物の総封入量が０．００５モル比未満であると、アー
クが不安定になり、またハロゲン化インジウム封入量／
金属ハロゲン化物の総封入量が０．７０モル比を越える
と、アークが太くなって望まれる点光源にならず集光率
が低下する。

【００２６】したがって、請求項１の発明であれば、ア
ークの安定化を損なうことなくアークが細くなり発光面
積が小さくなり、これにより点光源に近づけることがで
き、集光率を高くすることができる。なお、金属ハロゲ
ン化物の総封入量を、３．０×１０^-6モル／cc以上３．
０×１０^-5モル／cc以下に規制するのは、この種のラン
プでは金属ハロゲン化物の総封入量が少なくともこの範
囲を必要とするためである。つまり、金属ハロゲン化物
の総封入量が３．０×１０^-6モル／cc未満であると、発
光効率が低下し、演色性、光量および寿命特性が低下す
る。また金属ハロゲン化物の総封入量が３．０×１０^-5
モル／ccを越えると、始動電圧が高くなったり、寿命特
性が低下するなどの不具合が生じる。

【００２７】請求項２の発明によれば、ハロゲン化セシ
ウムの封入量を０．０１mg／cc以上、０．２mg／cc以下
に規制したから、請求項１の場合と同様に、アークを細
くすることができ、よって発光面積を小さくして点光源
に近づけることができ、この結果、集光率を高くするこ
とができる。つまり、ハロゲン化セシウムの封入量を
０．０１mg／cc未満にすると、ハロゲン化セシウムを封
入する初期の目的が達成できず、すなわちアークが著し
く不安定になって曲りや揺れを生じる。また、ハロゲン
化セシウムの封入量が０．２mg／ccを越えると、アーク
は安定するが、アークが太くなって発光面積は大きくな
り、点光源に近づけることができなくなる。

【００２８】そして、このようにハロゲン化セシウムの
封入量を制限した場合、アークは細くなるが、アークの
曲りや揺らぎが生じることがあるのに対し本発明では、
請求項１の場合と同様に、ハロゲン化インジウム封入量
／金属ハロゲン化物の総封入量を、０．００５〜０．７
０（モル比）に設定したから、アークが安定化し、集光
率が高くなる。

【００２９】したがって、請求項２の発明の場合も、ア
ークの安定化を損なうことなくアークが細くなり発光面
積が小さくなり、これにより点光源に近づけることがで
き、集光率を高くすることができる。

【００３０】請求項３の発明によれば、金属ハロゲン化
物として、希土類金属のハロゲン化物およびセシウムの
ハロゲン化物、インジウムのハロゲン化物のほかに、タ
リウム、ガリウム、亜鉛、カドミウムから選ばれた少な
くとも１種のハロゲン化物を封入したから、光の３原色
であるＲＧＢの波長域にピーク波長を呈し、これらＲＧ
Ｂの光を効率よく放射するので、演色性および発光効率
が優れる。

【００３１】請求項４の発明によれば、ハロゲン化水銀
の封入量／金属ハロゲン化物の総封入量を０．０１〜
０．１０モル比にしたから、相対的にハロゲン化水銀の
封入量が多くなり、このためハロゲンが過剰に封入され
ることになる。したがって、電極の細りが抑制され、寿
命特性が向上し、スクリーン照度の維持率を向上させる
ことができる。ハロゲン化水銀の封入量／金属ハロゲン
化物の総封入量を０．０１未満にすると、寿命が低下
し、ハロゲン化水銀の封入量／金属ハロゲン化物の総封
入量が０．１０を越えると、早期に電極の細りが発生す
る。

【００３２】したがって、請求項４の発明によれば、ア
ークの安定化を損なうことなくアークを細がなり発光面
積が小さくなり、これにより点光源に近づけることがで
き、集光率を高くすることができ、加えて寿命特性が向
上する。

【００３３】請求項５の発明によれば、希土類金属のハ
ロゲン化物は、ジスプロシウムとネオジウムのハロゲン
化物を含み、ネオジウムハロゲン化物の封入量／ジスプ
ロシウムハロゲン化物の封入量を、０．０１〜０．３モ
ル比にしたから、色ずれが少なくなる。すなわち、ネオ
ジウムのハロゲン化物は、５００nm付近に発光ピークを
有する連続発光分布をもっており、視感度曲線に近いこ
とから効率がよく、色ずれが少ない。したがって、希土
類金属としてジスプロシウムとネオジウムのハロゲン化
物を用いると有効である。

【００３４】しかし、ネオジウムハロゲン化物の封入量
／ジスプロシウムハロゲン化物の封入量が０．０１モル
比未満の場合は、効率が低下し、スクリーン上にドーナ
ツ形の赤系の色むらが生じることがある。また、ネオジ
ウムハロゲン化物の封入量／ジスプロシウムハロゲン化
物の封入量が０．１モル比を越えると、効率はよくなる
が、スクリーン全体が緑系の色に近くなり、色度のずれ
が大きくなって白色が得られなくなる。よって、効率と
色度のずれを少なくするには、ネオジウムハロゲン化物
の封入量／ジスプロシウムハロゲン化物の封入量を、
０．０１〜０．３モル比にするのがよい。

【００３５】したがって、請求項５の発明によれば、ア
ークの安定化を損なうことなくアークが細くなり発光面
積が小さくなり、これにより点光源に近づけることがで
き、集光率を高くすることができ、加えて色度のずれが
抑制される。

【００３６】請求項６の発明によれば、電極間距離を１
０mm以下にしたから、アークが小さくなり、点光源に近
づけることができる。請求項７の発明によれば、気密容
器の内容積を１．５cc以下にしたから、気密容器が小さ
くなり、点光源に近づけることができる。

【００３７】請求項８の発明によれば、管壁負荷が３０
Ｗ／cm² 以上の高負荷で点灯されるから、光量が多くな
り、高輝度になる。請求項９の発明によれば、ランプが
直流点灯されるので、金属ハロゲン化物と水銀が陽極と
陰極とに分離され、金属ハロゲン化物がバルブ壁に付着
し難くなって失透を防止することができ、寿命特性が向
上する。

【００３８】請求項１０の発明によれば、上記ランプの
特性を生かした点灯装置を提供することができる。請求
項１１の発明によれば、光源としてのメタルハライドラ
ンプが高輝度で点光源に近いからリフレクタによる反射
制御が容易になり、集光率を高めることができる。請求
項１２の発明によれば、請求項１１の投光装置を用いる
のでスクリーン面の輝度を高めることができる。

【００３９】

【発明の実施の形態】以下本発明について、図面に示す
一実施の形態にもとづき説明する。図１は、ショートア
ークメタルハライドランプ１とリフレクタ３と組み合わ
せた投光装置５０の構造を示す。上記ショートアークメ
タルハライドランプ１は定格入力２５０Ｗであり、石英
ガラスからなる気密容器、すなわち発光管２０を備えて
いる。この発光管２０は肉厚が１．２mm、長径がほぼ１
３．５mm、短軸がほぼ１３mm程度の楕円形の放電空間を
有し、内表面がほぼ４．３cm² 、内容積が１．５cc以
下、具体的にはほぼ０．８２ccとなっている。この放電
空間には一対の電極２１ａ、２１ｂが設けられている。
これら電極２１ａ、２１ｂはそれぞれ陽極２１ａおよび
陰極２１ｂであり、陽極２１ａは先端部の外径が２．２
mm、陰極２１ｂは線径０．７mmのタングステンからな
り、電極間距離Ｌが１０mm以下、例えば３．０mmに設定
されている。

【００４０】これら電極２１ａ，２１ｂは発光管２０の
両端部に形成された封止部２２、２２に封着された金属
箔導体２３、２３に接続されている。金属箔導体２３、
２３は厚さ３０μｍ、幅３mm程度のモリブデン箔からな
り、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、発光金属として金属
ハロゲン化物が封入されているとともに、緩衝金属とし
ての水銀が封入されており、かつアルゴン等の希ガスが
封入されている。

【００４１】上記金属ハロゲン化物は、ジスプロシウム
Ｄｙ、ネオジウムＮｄ、ホルミウムＨｏ、ツリウムＴｍ
の中から選ばれた少なくとも１種の希土類金属のハロゲ
ン化物と、セシウムＣｓのハロゲン化物と、少なくとも
インジウムＩｎを含み、その他タリウムＴｌ、ガリウム
Ｇａ、亜鉛Ｚｎ、カドミウムＣｄの中から選ばれた少な
くとも１種のハロゲン化物とを含んでいる。

【００４２】Ｄｙ，Ｎｄ，Ｈｏ，Ｔｍの中から選ばれた
少なくとも１種の希土類金属のハロゲン化物はヨウ化物
および臭化物であり、具体的には、ＤｙＢｒ₃ が０．８
mg，ＮｄＢｒ₃ が０．２mgが封入されている。この場
合、ＮｄＢｒ₃ ／ＤｙＢｒ₃ は０．０１〜０．３モル比
とされており、本例では０．２６モル比となっている。

【００４３】セシウムＣｓのハロゲン化物はＣｓＩであ
り、封入量が０．０１mg／cc以上、０．２mg／cc以下に
規制されており、具体的にはこのＣｓＩは０．１５mg、
したがって０．１６mg／cc封入されている。ＣｓＩをモ
ル数で換算すると、５．８×１０^-7モルとなっている。

【００４４】Ｉｎを含むＴｌ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｃｄの中か
ら選ばれた少なくとも１種のハロゲン化物もヨウ化物お
よび臭化物であり、具体的には、ＩｎＢｒが０．４mg
（２．０５×１０^-6モル）である。

【００４５】上記金属ハロゲン化物の総封入量は３．０
×１０^-6モル／cc以上３．０×１０^-5モル／cc以下であ
り、本例では金属ハロゲン化物の総封入量を１．５５mg
としてあり、モル数で換算すると５．３×１０^-6モルで
ある。よって、ヨウ化セシウムＣｓＩの封入量と金属ハ
ロゲン化物の総封入量との関係は、０．１１：１（モル
比）となっている。そして、水銀Ｈｇは３０mg封入され
ており、Ａｒは封入圧が５３ｋＰａ封入されている。さ
らに、水銀はハロゲン化水銀の状態でも封入されてお
り、具体的にはヨウ化水銀ＨｇＩ₂ の形態で０．２mg
（４．４×１０^-7モル）封入されている。よって、ヨウ
化水銀封入量／金属ハロゲン化物の総封入量は、０．０
８３モル比となっている。

【００４６】このようなランプ１は、リフレクタ３に取
り付けられて投光装置５０を構成している。リフレクタ
３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３の前面投光
部、つまり開口部は径が９０〜１３０mm程度に形成され
ており、背部の頂部には支持筒部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のランプ軸Ｏ₁ −Ｏ₁ が、リ
フレクタ３の中心軸、つまり光軸Ｏ₂ −Ｏ₂ と略一致す
るようにしてこのランプ１がリフレクタ３に取着されて
いる。なお、リフレクタ３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２５が貫
通して背面側に導かれている。

【００４７】このようなランプ１は、口金２４と外部リ
ード線２５が交流・直流変換器などからなる電源手段４
０に接続されて点灯装置を構成している。この電源手段
４０は、ランプに１５０Ｗ〜２５０Ｗの直流電力を投入
されることにより、ランプを管壁負荷が３０〜１００Ｗ
／cm² 程度の大きな負荷条件で点灯させるようになって
おり、上記ランプ１は、定格入力２５０Ｗであり、発光
管の内表面積が４．５cm² であるから、管壁負荷は５６
Ｗ／cm² 程度になる。

【００４８】上記投光装置５０は、例えば図２に示すよ
うなカラープロジェクタ装置に用いられる。図２の６１
はカラープロジェクタ装置の本体となるハウジングであ
り、このハウジング６１内には、上記投光装置５０と、
液晶表示パネル６２と、レンズなどの光学系６３が設け
られているとともに、上記交流・直流変換器などからな
る電源手段４０および液晶駆動装置６４が設けられてい
る。電源手段４０および液晶駆動装置６４は商用電源６
５に接続されている。

【００４９】電源手段４０からの電源供給によりランプ
１が点灯すると、ランプ１から出た光はリフレクタ３に
より反射されて液晶表示パネル６２を照射する。液晶表
示パネル６２には各画素に対応して図示しないＲＧＢの
カラーフィルタを備えており、このカラーフィルタが上
記液晶駆動装置６４により制御されるようになってい
る。液晶表示パネル６２を透過した光はこのカラーフィ
ルタによりＲＧＢのいずれかに着色され、この着色光が
レンズなどの光学系６３で集光されてスクリーン６６に
投影されるようになっている。したがって、スクリーン
６６上には液晶表示パネル６２で制御された画像のカラ
ー映像が写し出されるようになる。

【００５０】このような短ア−クメタルハライドランプ
１は、金属ハロゲン化物として、Ｄｙ，Ｎｄ，Ｈｏ，Ｔ
ｍの希土類金属の中から選ばれた少なくとも１種のヨウ
化物および臭化物、具体的には、ＤｙＢｒ₃ を０．８m
g，ＮｄＢｒ₃ を０．２mg封入してあるから、これらＤ
ｙＢｒ₃ やＮｄＢｒ₃ が可視光全般に亘り連続した発光
スペクトルの光を発し演色性がよい。

【００５１】そして、このランプ１は、セシウムＣｓの
ハロゲン化物、具体的にはＣｓＩを０．１５mg（０．１
６mg／cc）封入してあるから、アークが細く絞られるよ
うになる。すなわち、ハロゲン化セシウムは本来的にア
ークを太くして安定化する性質を持っているから、これ
を封入するとアークの安定化に有効である。しかし、こ
のハロゲン化セシウムの封入量を制限することにより、
アークを細くすることができる。

【００５２】アークが細くなると、発光面積が小さくな
るのでランプが点光源に近づくことになる。光源が点光
源に近ければ、レフレクタ３による反射制御が容易にな
るとともに、外に漏れる光を少なくするように制御する
こともでき、よって光の有効利用、つまり集光率が向上
する。この結果、ランプ１から出た光を無駄なくスクリ
ーン６６上に投射することができ、スクリーン６６上の
照度を高くすることができる。

【００５３】図３は、ヨウ化セシウムＣｓＩの封入量と
金属ハロゲン化物の総封入量とのモル比を変えた場合に
対するスクリーン照度の変化を測定した特性図である。
この測定結果より、ヨウ化セシウムＣｓＩの封入量／金
属ハロゲン化物の総封入量（モル比）を０．２モル比以
下に規制すれば、スクリーン照度を最高値の８０％以上
のレベルに高めることが確認される。したがって、ヨウ
化セシウムＣｓＩの封入量／金属ハロゲン化物の総封入
量を０．２０モル比以下に設定すれば、アークが細くな
ってスクリーン照度を高めることができる。

【００５４】しかし、ハロゲン化セシウムの封入量／金
属ハロゲン化物の総封入量を０．０１モル比未満にする
と、アークが不安定になり、アークの曲りや揺れが生じ
て画面がちらつくなどの不具合が生じる。

【００５５】よって、ハロゲン化セシウムの封入量／金
属ハロゲン化物の総封入量は０．０１〜０．２０モル比
の範囲に設定するのがよい。ところで、ハロゲン化セシ
ウムの封入量／金属ハロゲン化物の総封入量は０．０１
〜０．２０モル比の範囲に設定、またはハロゲン化セシ
ウムの封入量を０．０１mg／cc以上、０．２０mg／cc以
下に規制した場合、アークが細くなるが、アークが発光
管内の対流の影響を受けて曲りや揺れを生じることがあ
る。そこで、インジウムを封入した。すなわち、本例で
はＩｎＢｒを０．４mg（２．０５×１０^-6モル）封入し
たから、このインジウムは若干アークを太くする。ただ
し、インジウムは発光領域が可視光（セシウムの場合は
発光領域は赤外線域）であるから、インジウムの発光が
ランプの光量の増大に寄与し、アークが若干太くなって
も、集光率を高めるのに有効となる。

【００５６】したがって、このような実施の形態のラン
プであれば、アークの安定化を損なうことなくアークを
細くして発光面積を小さくし、これにより点光源に近づ
けることができ、集光率を高くすることができる。

【００５７】ハロゲン化インジウム封入量／金属ハロゲ
ン化物の総封入量は、０．００５〜０．７０（モル比）
に設定するのがよい。下記表１はランプの初期点灯時に
おけるアークの安定具合を調べた結果を示すものであ
る。

【００５８】

【表１】

【００５９】表１から、ハロゲン化セシウムの封入量／
金属ハロゲン化物の総封入量が０．０１〜０．２０モル
比の範囲であり、しかもハロゲン化インジウム封入量／
金属ハロゲン化物の総封入量が、０．００５モル比以上
であれば、アークが安定化することが確認される。ハロ
ゲン化インジウム封入量／金属ハロゲン化物の総封入量
が０．００５モル比未満であると、アークが細くなり過
ぎて発光管内の対流の影響を受けるから曲りや揺れなど
を生じて不安定になる。

【００６０】なお、ハロゲン化インジウム封入量／金属
ハロゲン化物の総封入量を、０．７０モル比以下にする
と集光率を９０％以上のレベルに維持できる。これは、
インジウムはアークを太くするが、発光領域が可視光
（セシウムの場合は発光領域は赤外線域）であるため、
インジウムの発光がランプの光量の増大に寄与し、した
がって光学系と組み合わせた場合の光学系から出力され
る発光量が増すから集光率を高めるのに有効となってい
るものと考えられる。

【００６１】よって、ハロゲン化セシウムの封入量／金
属ハロゲン化物の総封入量は０．０１〜０．２０モル比
の範囲に設定、またはハロゲン化セシウムの封入量を
０．０１mg／cc以上、０．２０mg／cc以下に規制した場
合、ハロゲン化インジウム封入量／金属ハロゲン化物の
総封入量を０．００５〜０．７０モル比に規制すれば、
アークの安定化を損なうことなくアークを細くして発光
面積を小さくし、これにより点光源に近づけることがで
き、集光率を高くすることができることになる。ただ
し、０．７０を越えると発光管全体の発光量（全光束
量）は低下し出し、光学系を通じた明るさが低下する。

【００６２】また、インジウムＩｎは、光の３原色であ
るＲＧＢの波長域にピーク波長を有し、よってこれらＲ
ＧＢの光を効率よく放射する。このため演色性、発光効
率を高めるのに有効である。

【００６３】そして、Ｉｎに加えて、さらにＴｌ、Ｇ
ａ、Ｚｎ、Ｃｄの中から選ばれた少なくとも１種のヨウ
化物および臭化物を封入すれば、これらはＲＧＢの波長
域にピーク波長を有し、これらＲＧＢの光を効率よく放
射するため演色性、発光効率が向上する。

【００６４】また、上記実施形態のランプは、水銀がハ
ロゲン化水銀の状態で封入されており、具体的にはヨウ
化水銀ＨｇＩ₂ の形態で０．２mg（４．４×１０^-7モ
ル）封入されている。これは相対的にハロゲン化水銀の
封入量が多くなっており、このためハロゲンが過剰に封
入されることになり、光束の維持率がよくなる。つま
り、ハロゲンが過剰に封入されると電極の細りが抑制さ
れ、寿命特性が向上し、スクリーン照度の維持率も向上
する。

【００６５】Ｉｎ、Ｔｌ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｃｄの中から選
ばれた少なくとも１種のハロゲン化物を封入せずに過剰
のハロゲンを封入した場合は、数百時間の内に電極の細
りが発生するが、少なくともＩｎを含む上記Ｉｎ、Ｔ
ｌ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｃｄのハロゲン化物を封入して過剰の
ハロゲンを封入した場合は電極の細りが数千時間発生し
なくなる。下記表２は点灯１０００時間後における電極
細りの発生具合を調べて結果を示すものである。

【００６６】

【表２】

【００６７】この表２から、ハロゲン化水銀の封入量／
金属ハロゲン化物の総封入量が０．１モル比を越える
と、ハロゲンが過剰になり過ぎ、ハロゲンサイクルが活
発になって電極の細りが発生することが判る。このた
め、ハロゲン化水銀の封入量／金属ハロゲン化物の総封
入量は０．１モル比以下に抑える必要がある。

【００６８】また、図５はスクリーンの照度維持率を調
べたものであり、ハロゲン化水銀の封入量／金属ハロゲ
ン化物の総封入量が０．０１モル比未満になると、スク
リーンの照度維持率が急激に低下する。

【００６９】このようなことから、ハロゲン化水銀の封
入量／金属ハロゲン化物の総封入量は０．０１〜０．１
モル比に設定すれば、電極の細りが抑制され、寿命特性
が向上し、スクリーン照度の維持率を向上させることが
できる。

【００７０】したがって、実施形態のランプは、アーク
の安定化を損なうことなくアークを細くして発光面積を
小さくし、これにより点光源に近づけることができ、集
光率を高くすることができ、加えて寿命特性が向上する
ことになる。

【００７１】さらに、希土類金属のハロゲン化物は、ジ
スプロシウムとネオジウムのハロゲン化物を含み、ネオ
ジウムハロゲン化物の封入量／ジスプロシウムハロゲン
化物の封入量を、０．０１〜０．３モル比にすれば色ず
れが少なくなる。すなわち、ネオジウムのハロゲン化物
は、５００nm付近に発光ピークを有する連続発光分布を
もっており、視感度曲線に近いことから効率がよく、色
ずれが少ない。しかし、ネオジウムの封入量が過剰にな
ると、効率はよくなるが、スクリーン全体が緑系の色に
近くなり、色度のずれが大きくなって白色が得られなく
なる。

【００７２】つまり、ネオジウムハロゲン化物の封入量
／ジスプロシウムハロゲン化物の封入量が０．０１モル
比未満の場合は、効率が低下し、スクリーン上にドーナ
ツ形の赤系の色むらが生じることがある。また、ネオジ
ウムハロゲン化物の封入量／ジスプロシウムハロゲン化
物の封入量が０．１モル比を越えると、効率はよくなる
が、スクリーン全体が緑系の色に近くなり、色度のずれ
が大きくなって白色が得られなくなる。よって、効率と
色度のずれを少なくするには、ネオジウムハロゲン化物
の封入量／ジスプロシウムハロゲン化物の封入量を、
０．０１〜０．３モル比にするのがよい。

【００７３】さらに、上記ランプ１は、電極間距離が１
０mm以下、好ましくは３mm〜７mmの範囲に設定されるか
ら、アーク長が短くなり、このことも点光源に近づける
ことができる大きな要因である。

【００７４】さらに、上記ランプ１は、発光管の内容積
が１．５cc以下であるから、発光面積が小さくなり、点
光源に近づけることができる。また、上記ランプ１は、
管壁負荷が３０Ｗ／cm² 以上の高負荷で点灯されるか
ら、発光量が多くなり、投光装置５０として照射量が増
すとともに、カラープロジェクタ装置としてスクリーン
６６の輝度が向上する。

【００７５】そしてまた、ランプ１は直流点灯されるの
で、カタホリシス現象により点灯中に金属ハロゲン化物
と水銀とが、陽極と陰極とに分離されるようになり、よ
ってハロゲン化物がバルブ壁に付着し難くなる。このた
め失透を防止することができ、寿命特性が向上する。

【００７６】そして、上記実施形態の投光装置５０は、
光源としてのメタルハライドランプ１が点光源に近く高
輝度で点灯されるから、リフレクタ３による反射制御が
容易になり、集光率を高めることができる。さらに、本
実施形態のカラープロジェクタ装置によれば、スクリー
ン６６面の輝度を高めることができる。

【００７７】

【発明の効果】以上説明したとおり請求項１の発明によ
れば、ハロゲン化セシウムの封入量／金属ハロゲン化物
の総封入量の関係を０．０１〜０．２０モル比に設定し
たから、アークを細くすることができ、よって発光面積
を小さくして点光源に近づけることができる。しかも、
ハロゲン化インジウム封入量／金属ハロゲン化物の総封
入量を、０．００５〜０．７０（モル比）に設定したか
ら、アークが安定化し、集光率が高くなる。よって、ア
ークの安定化を損なうことなくアークを細くすることが
でき発光面積が小さくなり、これにより点光源に近づけ
ることができ、集光率を高くすることができる。

【００７８】請求項２の発明によれば、ハロゲン化セシ
ウムの封入量を０．０１mg／cc以上、０．２mg／cc以下
に規制したから、請求項１の場合と同様に、アークを細
くすることができ、よって発光面積を小さくして点光源
に近づけることができる。そかも、この場合も、ハロゲ
ン化インジウム封入量／金属ハロゲン化物の総封入量
を、０．００５〜０．７０（モル比）に設定したから、
アークが安定化し、集光率が高くなる。よって、アーク
の安定化を損なうことなくアークが細くなり発光面積が
小さくなり、これにより点光源に近づけることができ、
集光率を高くすることができる。

【００７９】請求項３の発明によれば、金属ハロゲン化
物として、希土類金属のハロゲン化物およびセシウムの
ハロゲン化物、インジウムのハロゲン化物のほかに、タ
リウム、ガリウム、亜鉛、カドミウムから選ばれた少な
くとも１種のハロゲン化物を封入したから、光の３原色
であるＲＧＢの波長域にピーク波長を呈し、これらＲＧ
Ｂの光を効率よく放射するので、演色性および発光効率
に優れる。

【００８０】請求項４の発明によれば、ハロゲン化水銀
の封入量／金属ハロゲン化物の総封入量を０．０１〜
０．１０モル比にしたから、ハロゲンが過剰に封入され
ることになり、電極の細りが抑制され、寿命特性が向上
し、スクリーン照度の維持率を向上させることができ
る。よって、アークの安定化を損なうことなくアークが
細くなり発光面積が小さくなり、これにより点光源に近
づけることができ、集光率を高くすることができ、加え
て寿命特性が向上する。

【００８１】請求項５の発明によれば、ネオジウムハロ
ゲン化物の封入量／ジスプロシウムハロゲン化物の封入
量を、０．０１〜０．３モル比にしたから、色ずれが少
なくなる。したがって、アークの安定化を損なうことな
くアークが細くなり発光面積が小さくなり、これにより
点光源に近づけることができ、集光率を高くすることが
でき、加えて色度のずれが抑制される。

【００８２】請求項６の発明によれば、電極間距離を１
０mm以下にしたから、アークが小さくなり、点光源に近
づけることができる。請求項７の発明によれば、気密容
器の内容積を１．５cc以下にしたから、気密容器が小さ
くなり、点光源に近づけることができる。

【００８３】請求項８の発明によれば、管壁負荷が３０
Ｗ／cm² 以上の高負荷で点灯されるから、光量が多くな
り、高輝度になる。請求項９の発明によれば、ランプが
直流点灯されるので、金属ハロゲン化物と水銀が陽極と
陰極とに分離され、金属ハロゲン化物がバルブ壁に付着
し難くなって失透を防止することができ、寿命特性が向
上する。

【００８４】請求項１０の発明によれば、各ランプの特
性を生かした点灯装置を提供できる。請求項１１の発明
によれば、光源としてのメタルハライドランプが高輝度
で点光源に近いからリフレクタによる反射制御が容易に
なり、集光率を高めることができる。請求項１２の発明
によれば、請求項１１の投光装置を用いるのでスクリー
ン面の輝度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】メタルハライドランプとリフレクタとからなる
投光装置および点灯装置の構成を示す断面図。

【図２】カラー液晶プロジェクタの原理を示す説明図。

【図３】ハロゲン化セシウムと金属ハロゲン化物の封入
モル比とスクリーン上の輝度との関係を示す特性図。

【図４】ハロゲン化セシウムの単位容積当りの封入量と
スクリーン上の輝度との関係を示す特性図。

【図５】ハロゲン化水銀の封入量と点灯時間とスクリー
ン上の照度維持率との関係を示す特性図。

【符号の説明】

１…メタルハライドランプ ３…リフレクタ ２０…発光管 ２１ａ…陽極 ２１ｂ…陰極 ２２…封止部 ２３…金属箔導体 ２４…口金 ２５…外部リ−ド線 ３１…反射面 ４０…直流電源手段 ５０…投光装置 ６２…液晶表示パネル ６３…光学系 ６４…液晶駆動装置 ６６…スクリーン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 以知郎 東京都品川区東品川四丁目３番１号 東芝 ライテック株式会社内 (72)発明者 村瀬 七生 東京都品川区東品川四丁目３番１号 東芝 ライテック株式会社内

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 気密容器と；この気密容器内に設けられ
   た一対の電極と；上記気密容器に封入され、ジスプロシ
   ウム、ネオジウム、ホルミウム、ツリウムから選ばれた
   少なくとも１種の希土類金属のハロゲン化物と、セシウ
   ムのハロゲン化物と、インジウムのハロゲン化物と、を
   含み；総封入量が、３．０×１０^-6モル／cc以上３．０
   ×１０^-5モル／cc以下であり、 この総封入量に対する上記ハロゲン化セシウムの封入量
   が、 ０．０１≦ハロゲン化セシウムの封入量／総封入量≦
   ０．２０（モル比） とされ、 上記総封入量に対するハロゲン化インジウムの封入量
   が、 ０．００５≦ハロゲン化インジウム封入量／総封入量≦
   ０．７０（モル比） とされた金属ハロゲン化物と；上記気密容器に封入され
   た水銀および希ガスと；を具備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】 気密容器と；この気密容器内に設けられ
   た一対の電極と；上記気密容器に封入され、ジスプロシ
   ウム、ネオジウム、ホルミウム、ツリウムから選ばれた
   少なくとも１種の希土類金属のハロゲン化物と、セシウ
   ムのハロゲン化物と、インジウムのハロゲン化物と、を
   含み；総封入量が、３．０×１０^-6モル／cc以上３．０
   ×１０^-5モル／cc以下であり、 上記ハロゲン化セシウムの封入量が、０．０１mg／cc以
   上、０．２mg／cc以下であり、 上記総封入量に対するハロゲン化インジウムの封入量
   が、 ０．００５≦ハロゲン化インジウム封入量／総封入量≦
   ０．７０（モル比） とされた金属ハロゲン化物と；上記気密容器に封入され
   た水銀および希ガスと；を具備したことを特徴とするメ
   タルハライドランプ。
3. 【請求項３】 上記金属ハロゲン化物は、希土類金属の
   ハロゲン化物およびセシウムのハロゲン化物、インジウ
   ムのハロゲン化物のほかに、タリウム、ガリウム、亜
   鉛、カドミウムから選ばれた少なくとも１種のハロゲン
   化物を含むことを特徴とする請求項１ないし請求項２の
   いずれか一に記載のメタルハライドランプ。
4. 【請求項４】 金属ハロゲン化物の総封入量に対するハ
   ロゲン化水銀の封入量を、 ０．０１≦ハロゲン化水銀の封入量／金属ハロゲン化物
   の総封入量≦０．１０（モル比） としたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいず
   れか一に記載のメタルハライドランプ。
5. 【請求項５】 希土類金属のハロゲン化物は、ジスプロ
   シウムとネオジウムのハロゲン化物を含み、ジスプロシ
   ウムハロゲン化物の封入量に対するネオジウムハロゲン
   化物の封入量を、 ０．０１≦ネオジウムハロゲン化物の封入量／ジスプロ
   シウムハロゲン化物の封入量≦０．３（モル比） としたことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいず
   れか一に記載のメタルハライドランプ。
6. 【請求項６】 上記電極は電極間距離が１０mm以下に設
   定されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５
   のいずれか一に記載のメタルハライドランプ。
7. 【請求項７】 気密容器の内容積は１．５cc以下とした
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一
   に記載のメタルハライドランプ。
8. 【請求項８】 管壁負荷が３０Ｗ／cm² 以上で点灯され
   ることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか
   一に記載のメタルハライドランプ。
9. 【請求項９】 上記一対の電極は陽極と陰極とで構成さ
   れ、直流点灯されることを特徴とする請求項１ないし請
   求項８のいずれか一に記載のメタルハライドランプ。
10. 【請求項１０】 請求項１ないし請求項９のいずれか一
    に記載のメタルハライドランプと；このメタルハライド
    ランプを安定点灯させる電源手段と；を備えたことを特
    徴とする点灯装置。
11. 【請求項１１】 請求項１ないし請求項９のいずれか一
    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；を具備したことを特
    徴とする投光装置。
12. 【請求項１２】 請求項１１に記載の投光装置と；この
    投光装置から照射される光で投影される表示装置と；を
    含むことを特徴とするプロジェクタ装置。