JPH09147803A - 高圧放電灯およびそれを用いた照明光学装置ならびに画像表示装置 - Google Patents

高圧放電灯およびそれを用いた照明光学装置ならびに画像表示装置

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JPH09147803A
JPH09147803A JP7302557A JP30255795A JPH09147803A JP H09147803 A JPH09147803 A JP H09147803A JP 7302557 A JP7302557 A JP 7302557A JP 30255795 A JP30255795 A JP 30255795A JP H09147803 A JPH09147803 A JP H09147803A
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discharge lamp
light emitting
emitting tube
arc tube
tube end
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Nobuyoshi Takeuchi
延吉 竹内
Masayuki Wakamiya
正行 若宮
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electronics Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 セラミック放電灯において、発光管端部の設
計を最適化することにより長寿命の光源を得る。 【解決手段】 発光管は透光性セラミックからなり、発
光管端部外径が発光部中央の最大外径より小さくなった
構成である。1は発光管発光部、2は発光管端部、3は
電極、4は導電部、5は外部リード線、6は封着材であ
る。発光管端部2の長さL1と、封着材6による発光管
端部2と導電体との接合部長さL2とを、2mm≦L2
≦20mm、かつ4mm≦L1−L2≦20mmとする
ことにより、セラミック放電灯の長寿命化が実現でき
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、一般照明や光学機
器等に用いられる高圧放電灯、およびそれを用いた照明
光学装置ならびに画像表示装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、透光性セラミックス発光管からな
る高圧放電灯(以下、「セラミック放電灯」と略記す
る)は店舗照明、道路照明等の一般照明用として用いら
れており、また自動車用照明、あるいは光学機器用光源
としての要望も多くある。以下図面を参照しながら上述
したセラミック放電灯の一例について説明する。
【0003】図5は従来のセラミック放電灯の構成を示
す断面図である。図5において、セラミック放電灯は、
発光管発光部1の両端に発光管端部2を備え、その内部
に一対の電極3を有している。また、発光管端部2は、
電極3と外部リ−ド線5とが導電部4を介して一体とな
った導電体と、封着材6とにより封止されている。
【0004】以上のように構成されたセラミック放電灯
において、水銀、希ガスとともに封入された金属ハロゲ
ン化物等の発光物質は、セラミック放電灯の点灯中、発
光管管壁付近に液体として存在する。また、一部蒸発し
た金属ハロゲン化物蒸気は、アークの中心部で金属原子
とハロゲン原子に解離し、金属ハロゲン化物蒸気がアー
クで励起されその金属特有のスペクトルを放射する。セ
ラミック放電灯は耐熱性及び耐食性に優れているため、
高効率で長寿命な放電灯を得ることが可能である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
セラミック放電灯では封入する発光物質と封着材との反
応により、ランプ電圧の低下、あるいはリークによるセ
ラミック放電灯の点灯不良や寿命劣化が生じやすいとい
う問題点があった。
【0006】そこで本発明は、上記の問題点に鑑み長寿
命かつ高効率のセラミック放電灯を提供すること、およ
びそれを用いて長寿命の照明光学装置ならびに画像表示
装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明は、発光物質を封入した透光性を有するセラ
ミックスからなる発光管の内部に、一対の電極を備えた
高圧放電灯において、前記発光管の発光管端部の外径が
発光管発光部の最大外径より小さく、前記発光管端部の
少なくとも一方は、前記電極と外部リ−ド線とが一体と
なった導電体と封着材を用いて封止されており、前記発
光管端部の長さL1と,該発光管端部と前記導電体との
封着材による接合部長さL2とを、2mm≦L2≦20
mm、かつ4mm≦L1−L2≦20mmとすることを
特徴とする。以上の構成としたことにより、封入する発
光物質と封着材との反応が抑制され、長寿命化が実現で
きる。
【0008】さらに、前記発光管端部の最小内径L3
を、0.2mm≦L3≦5mmとすることにより、長寿
命および高効率のセラミック放電灯を得ることができ
る。また、前記セラミック放電灯と、反射面が放物面あ
るいは楕円面よりなる凹面反射鏡とを用い、前記セラミ
ック放電灯のア−ク軸が前記凹面反射鏡の光軸上に位置
するように配置した構成により、長寿命の照明光学装置
を得ることができる。
【0009】また、光源および集光部を備えた光源部
と、画像形成部とからなる画像表示装置において、光源
部に前記照明光学装置を用いたことにより、長寿命の画
像表示装置を得ることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、この発明の具体的な実施形
態を図面に基づいて詳細に説明する。図1の断面図に示
す本実施形態のセラミック放電灯は、発光管発光部1の
両端に発光管端部2を備え、その内部に一対の電極3を
有している。そして、発光管端部2は、電極3と外部リ
−ド線5とが導電部4を介して一体となった導電体によ
り、封止されている。この封止の際、発光管端部2と前
記導電体の導電部4とは、封着材6により密封封止され
ている。電極3の材料としては、例えばタングステン等
が考えられる。
【0011】上記構成のセラミック放電灯において、発
光管端部2の長さL1と、封着材6による発光管端部2
と導電体との接合部長さL2は、数通りの実験を行い、
その結果に基づいて適正値を定めた。
【0012】封着材6による発光管端部2と導電体との
接合部長さL2は、長ければ長いほど封着部6からのリ
ークは起こりにくい。L2=1.0mmとすると、セラ
ミック放電灯の点灯時間が1000時間以下で、約45
%のセラミック放電灯において封着部6からリークが発
生した。L2=1.5mmとすると、セラミック放電灯
の点灯時間が4000時間以下で、約25%のセラミッ
ク放電灯において封着部6からリークが発生した。L2
=2.0mmでは、セラミック放電灯の点灯時間が50
00時間経過しても封着部6からのリークは認められな
かった。また、L2>20mmとすることは、封着工程
上非常に困難であり、セラミック放電灯を製作する際の
効率が悪い。
【0013】したがって、封着材6による発光管端部2
と導電体との接合長さL2は、2mm≦L2≦20mm
が好ましい。L1−L2<4mmとすると、長時間のセ
ラミック放電灯の点灯により封着材材料6の一部が放電
空間内に侵入する。侵入した封着材料6は電極3と反応
しセラミック放電灯の黒化を促進したり、封着材料6自
体が発光し、セラミック放電灯の演色性を低下させる。
また、封着材料6と発光管材料とが反応し、発光管の侵
食あるいはリークを引き起こす。また、L1−L2>2
0mmとすると、金属ハロゲン化物等の発光物質が発光
管端部2と導電体の間の隙間に侵入し、ランプ効率及び
演色性の低下を招く。
【0014】したがって、4mm≦L1−L2≦20m
mが好ましい。さらに、発光管端部2の最小内径L3に
ついても数通りの実験を行い、その結果に基づいて適正
値を定めた。
【0015】L3<0.2mmとすると、セラミック発
光管の成形および水銀及びハロゲン化金属等の発光物質
の封入が非常に困難になる。L3>5mmとすると、発
光管端部2と導電体との隙間の体積が大きくなり、ハロ
ゲン化金属等の発光物質が隙間に多量に凝縮するため、
多量のハロゲン化金属等の発光物質を封入しなければな
らない。そして、発光管および導電体の容積が大きくな
るため、熱損失が大きくなりランプ効率の低下を招く。
【0016】したがって、発光管端部2の最小内径L3
は、0.2mm≦L3≦5mmが好ましい。ここに、本
実施形態であるセラミック放電灯の一例を示す。発光管
発光部1は略回転楕円体形状で中央部最大内径は10.
0mm、内容積は0.9cc、肉厚は1.0mmであ
る。発光管端部2の最小内径は1.2mmであり、発光
管端部2の長さL1は15mmとした。また、発光管と
導電体の封着剤6による接合部の長さL2は6mmとし
た。電極間距離すなわちアーク長は8mmである。発光
管内にはDyIが3mg、TlIが0.5mg、C
sIが0.2mg、さらに緩衝ガスとして水銀が8m
g、始動用希ガスとしてArが150Torr封入され
ている。そして、この構成のセラミック放電灯に外管を
設け、ライフテストを行った。ランプ電圧90V、ラン
プ電流1.7A、ランプ電力150Wで点灯した。
【0017】以上のライフテストの実験結果を示してい
るのが、図2である。図2において、縦軸は実験に用い
たセラミック放電灯の本数(n)を示し、横軸はセラミ
ック放電灯の寿命(hour)を示している。図2を見
れば明らかなように、本発明のセラミック放電灯は、従
来のセラミック放電灯と比較して、長寿命化が可能とな
った。
【0018】図3は、図1のセラミック放電灯を組み込
んだ発光スペクトル評価用光学系の概略図を示してい
る。図3において、7はセラミック放電灯、8は凹面反
射鏡(集光ミラー)、9はUV-IRフィルター、10
はコンデンサレンズ、11はアパーチャー、12は投射
レンズ、13は受光面である。この図3には、本発明の
第二実施形態と第三実施形態とが示されている。
【0019】本発明の第二実施形態は、本発明の第一実
施形態であるセラミック放電灯7と凹面反射鏡8とを組
み合わせて照明光学装置14を構成したものである。照
明光学装置14に、本発明のセラミック放電灯を組み込
んだことにより、長寿命な照明光学装置14を提供する
ことができる。
【0020】また、本発明の第三実施形態は、第二実施
形態である照明光学装置14を、画像表示装置に組み込
んだものである。画像表示装置は、通常、光源および集
光部からなる光源部と画像形成部とから構成されてお
り、図3において、照明光学装置14が光源部に相当
し、UV−IRフィルタ−、コンデンサレンズ、アパ−
チャ−および投射レンズ等で構成される光学系が画像形
成部に相当する。光源部に、本発明の第二実施形態であ
る照明光学装置14を用いることにより、長寿命な画像
表示装置(本実施形態においては発光スペクトル評価用
光学系)を得ることができる。
【0021】ここに、本実施形態であるセラミック放電
灯の他の例を示す。発光管発光部1は略回転楕円体形状
で中央部最大内径は9.0mm、内容積は0.75c
c、肉厚は1.0mmである。発光管端部2の最小内径
は1.8mmであり、発光管端部2の長さL1は17.
5mmとした。また、発光管と導電体の封着剤6による
接合部の長さL2は7mmとした。電極間距離すなわち
アーク長は3.0mmである。発光管内にはDyI
3mg、NdIが3mg、CsIが1.5mg、Li
Iが1mg、さらに緩衝ガスとして水銀が35mg、始
動用希ガスとしてArが200Torr封入されてい
る。
【0022】そして、この構成のセラミック放電灯を図
3に示す発光スペクトル評価用光学系に組み込んでライ
フテストを行った。ランプ電力200W、ランプ電圧6
5V、ランプ電流3.1Aで点灯した。
【0023】以上のライフテストの実験結果を示してい
るのが、図4である。図4において、縦軸は実験に用い
たセラミック放電等の本数(n)を示し、横軸はセラミ
ック放電灯の寿命(hour)を示している。図4を見
れば明らかなように、本発明のセラミック放電灯は、従
来のセラミック放電灯と比較して、長寿命化が可能とな
った。したがって、このセラミック放電灯を組み込んだ
発光スペクトル評価用光学系についても、長寿命化が可
能となった。
【0024】上記各実施形態では、セラミック放電灯に
封入するハロゲン化物としてヨウ化物を使用したものを
示したが、臭化物あるいはヨウ化物と臭化物を混合して
も本発明の効果を得ることができる。
【0025】
【発明の効果】以上のように本発明は、セラミック放電
灯の発光管端部の長さL1と,発光管端部と前記導電体
との封着材による接合部長さL2とを、2mm≦L2≦
20mm、かつ4mm≦L1−L2≦20mmとするこ
とにより、セラミック放電灯の長寿命化を実現できる。
また、発光管端部の最小内径L3を、0.2mm≦L3
≦5mmとすることにより、高効率なセラミック放電灯
を得ることができる。
【0026】また、本発明の照明光学装置および画像表
示装置は、上記セラミック放電灯を用いることにより、
長寿命化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一実施形態であるセラミック放電灯
の断面図
【図2】図1のセラミック放電灯の一例と従来のセラミ
ック放電灯との寿命特性比較図
【図3】図1のセラミック放電灯を組み込んだ発光スペ
クトル評価用光学系の概略図
【図4】図3の発光スペクトル評価用光学系に図1のセ
ラミック放電灯の他の例を組み込んだ場合と従来のセラ
ミック放電灯を組み込んだ場合との寿命特性比較図
【図5】従来のセラミック放電灯の断面図
【符号の説明】
1 発光管発光部 2 発光管端部 3 電極 4 導電部 5 外部リード線 6 封着材 7 セラミック放電灯 8 凹面反射鏡(集光ミラー) 9 UV-IRフィルター 10 コンデンサレンズ 11 アパーチャー 12 投射レンズ 13 受光面 14 照明光学装置

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発光物質を封入した透光性を有するセラ
    ミックスからなる発光管の内部に、一対の電極を備えた
    高圧放電灯において、前記発光管の発光管端部の外径が
    発光管発光部の最大外径より小さく、前記発光管端部の
    少なくとも一方は、前記電極と外部リ−ド線とが一体と
    なった導電体と封着材を用いて封止されており、前記発
    光管端部の長さL1と,該発光管端部と前記導電体との
    封着材による接合部長さL2とを、2mm≦L2≦20
    mm、かつ4mm≦L1−L2≦20mmとすることを
    特徴とする高圧放電灯。
  2. 【請求項2】 発光管端部の最小内径L3を、0.2m
    m≦L3≦5mmとすることを特徴とする請求項1記載
    の高圧放電灯。
  3. 【請求項3】 高圧放電灯と、反射面が放物面あるいは
    楕円面よりなる凹面反射鏡とを、前記高圧放電灯のア−
    ク軸が前記凹面反射鏡の光軸上に位置するように配置し
    た構成の照明光学装置であり、前記高圧放電灯に請求項
    1または請求項2記載の高圧放電灯を用いたことを特徴
    とする照明光学装置。
  4. 【請求項4】 光源および集光部を備えた光源部と、画
    像形成部とからなる画像表示装置において、前記光源部
    に請求項3記載の照明光学装置を用いたことを特徴とす
    る画像表示装置。
JP7302557A 1995-11-21 1995-11-21 高圧放電灯およびそれを用いた照明光学装置ならびに画像表示装置 Pending JPH09147803A (ja)

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