JPH11111219A - 短アーク形のメタルハライド放電ランプ、メタルハライド放電ランプ装置および照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】始動時の光立ち上がり特性が悪く環境負荷の大
きい水銀を本質的には用いないで、始動特性が良く照射
面照度を高くできるとともに、調光が可能で、再始動電
圧が低く、しかも気密容器が破裂しにくい短アーク形の
メタルハライド放電ランプ、これを用いたメタルハライ
ド放電ランプ装置および照明装置を提供するこ。 【解決手段】１は気密容器、２は電極、３は封着金属
箔、４は外部リード線。気密容器１は、石英ガラスを内
径１４ｍｍの回転楕円面形状に成形してなり、楕円の長
軸方向の両端に一対の細長い封止部１ａ、１ａを一体に
備えている。気密容器１内には、放電媒体として、希ガ
ス、第１のハロゲン化物および第２のハロゲン化物が封
入されている。希ガスとして、アルゴン５００ｔｏｒｒ
を封入した。第１のハロゲン化物として、ヨウ化ナトリ
ウムを１.３ｍｇ封入した。第２のハロゲン化物とし
て、ＦeＩを８ｍｇ封入した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は短アーク形のメタル
ハライド放電ランプ、これを用いたメタルハライド放電
ランプ装置および照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】相対向する一対の電極を備えた発光管内
に希ガス、発光金属のハロゲン化物および水銀を封入し
たメタルハライド放電ランプは、比較的高効率で、高演
色性であるため、広く使用されている。

【０００３】ランプの発光を集光してスクリーンに投射
する液晶プロジェクタなどにおいては、小形で短アーク
形のメタルハライド放電ランプが用いられている。ま
た、近時自動車用のヘッドライトとして、小形で短アー
クのメタルハライド放電ランプが使用されだしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】小形で短アークのメタ
ルハライド放電ランプの場合、電極間距離が短いほど所
要のランプ電圧を確保するためには、水銀の蒸気圧を高
くする必要がある。すなわち、メタルハライド放電ラン
プは、電気特性を所要に維持するために、水銀を封入し
ている。たとえば、発光管の内容積が１ｃｃ以下の小形
の短アークのメタルハライド放電ランプにおいては、点
灯中の水銀蒸気圧が２０気圧以上にもなる。 このた
め、以下に示す欠点がある。

【０００５】第１の問題点は、発光管の温度が変化する
と、発光の色温度が大きく変化し、これに伴い演色性も
変化することである。これを図１１を参照して以下説明
する。 図１１は、従来の短アーク形のメタルハライ
ド放電ランプの発光スペクトル分布を示すグラフであ
る。

【０００６】図において、横軸は波長（ｎｍ）を、縦軸
は相対放射パワー（％）を、それぞれ示す。

【０００７】この従来の放電ランプは、希ガスとしてア
ルゴン５００ｔｏｒｒ、ハロゲン化物としてヨウ化ジス
プロシウムＤｙＩ3を１ｍｇおよびヨウ化ネオジムＮｄ
Ｉ3を１ｍｇ、ならびに水銀１３ｍｇを封入したもので
ある。

【０００８】発光スペクトルは、ジスプロシウムおよび
ネオジムによる連続発光と、それぞれ矢印の上に記号を
付した元素による主な輝線スペクトルとからなり、水銀
による輝線スペクトルが大きなパワーを有していること
が分かる。

【０００９】ところで、発光金属による発光量は、その
蒸気圧に比例的に変化する。そして、発光金属の蒸気圧
は、水銀のそれに比較すると、著しく低いため、発光管
の温度が変わると、発光金属は、その蒸発量が変わって
蒸気圧が変化するから、発光量が変化する。

【００１０】これに対して、水銀の蒸気圧は非常に高い
ので、発光管の温度が変化してもそれほど変化しないか
ら、水銀の強い輝線スペクトルによる発光量は変化が少
ない。 したがって、発光管への入力電力が少なくなる
と、相対的に水銀による発光が支配的になるために、発
光の色温度が低くなるとともに、演色性が低下する。こ
のことは、水銀を封入する従来のメタルハライド放電ラ
ンプは、調光に適さないことを意味する。

【００１１】第２の問題点は、点灯中の水銀蒸気圧が非
常に高くなっているので、再始動させるためには、非常
に高くてパワーの大きい再始動電圧を要することであ
る。これにより、点灯回路が高価になるのみでなく、回
路、ランプおよびこれらを収納する器具を高電圧に対し
て絶縁する必要がある。

【００１２】第３の問題点は、発光管が破裂しやすくな
ることである。上述したように、水銀の点灯時の蒸気圧
が高いため、初期歪ないし長期点灯中に歪が増大するこ
とにより、発光管が破裂しやすい。

【００１３】水銀の蒸気圧が高いことに伴う上述の問題
の他に、水銀を封入すること自体の問題がある。すなわ
ち、水銀は環境負荷が大きいので、使用しなくて済むの
であれば、好都合である。

【００１４】第４の問題は、水銀を封入しているがため
に始動からの光出力特性が悪いということである。

【００１５】また、液晶プロジェクタなど光学系を介し
て集光し、離間位置の照射面たとえばスクリーンにおい
て照度を大きく照明する場合には、放電ランプからの発
光が如何にロスなく光学系を通過して照射面に到達する
かが重要である。

【００１６】ロスを少なくして照射面の照度を向上する
には、放電ランプのアークが細く絞られている必要があ
る。アークが絞られているということは、アーク温度の
分布が急峻になっているということである。

【００１７】ところが、水銀の発光は、吸収があって光
学的に厚く、中・低温部分で発光の吸収によりエネルギ
ーを吸収して温度が上昇するため、アーク温度の分布は
放物線状に広がり、したがってアークを絞ることができ
ない。

【００１８】これに対して、発光金属としてスカンジウ
ムや希土類金属を用いて、その発光を非常に多くする
と、水銀が存在していても、アークを絞ることができる
ことは知られている。

【００１９】しかし、上記の場合には、水銀の点灯圧力
が高いと、対流が激しくなり、アークの不安定が生じて
実用に供し得ない。

【００２０】本発明は、始動時の光立ち上がり特性が悪
く環境負荷の大きい水銀を本質的には用いないで、始動
特性が良く照射面照度を高くできるとともに、調光が可
能で、再始動電圧が低く、しかも気密容器が破裂しにく
い短アーク形のメタルハライド放電ランプ、これを用い
たメタルハライド放電ランプ装置および照明装置を提供
することを目的とする。

【００２１】

【課題を達成するための手段】請求項１の発明の短アー
ク形のメタルハライド放電ランプは、耐火性で透光性の
気密容器と；気密容器に封着した一対の電極と；第１の
ハロゲン化物、第２のハロゲン化物および希ガスを含ん
で気密容器内に封入され、第１のハロゲン化物は、ナト
リウムＮａ、スカンジウムＳｃおよび希土類金属からな
るグループの中から選択された１種または複数種のハロ
ゲン化物であり、第２のハロゲン化物は蒸気圧が相対的
に大きくい鉄Ｆｅ、亜鉛Ｚｎ、アルミニウムＡｌの金属
の１種または複数種のハロゲン化物である放電媒体と；
を具備し、本質的に水銀が封入されていないことを特徴
としている。

【００２２】本発明および以下の各発明において、特に
指定しない限り用語の定義および技術的意味は次によ
る。

【００２３】まず、気密容器について説明する。

【００２４】耐火性で透光性の気密容器とは、放電ラン
プの通常の作動温度に十分耐える耐火性を備える材料で
あり、かつ放電によって発生した所望波長域の可視光を
外部に導出することができれば、どのようなもので作ら
れていてもよい。たとえば石英ガラスや透光性アルミ
ナ、ＹＡＧなどのセラミックスまたはこれらの単結晶な
どを用いることができる。

【００２５】なお、必要に応じて、気密容器の内面に耐
ハロゲン性または耐金属性の透明性被膜を形成するか、
気密容器の内面を改質することが許容される。

【００２６】次に、電極について説明する。

【００２７】本発明の短アーク形のメタルハライド放電
ランプは、交流および直流のいずれで点灯するように構
成してもよい。

【００２８】したがって、一対の電極は、交流で作動す
る場合、同一構造とするが、直流で作動する場合、一般
に陽極は温度上昇が激しいから、陰極より放熱面積の大
きいものを用いる。

【００２９】短アーク形とは、気密容器内に形成される
電極間距離を小さくすることにより、放電ランプの発光
をなるべく点光源に近付けて反射鏡またはレンズなどの
光学系による集光を効率よく行おうとするものであり、
本発明においては実際的には電極間距離が６ｍｍ以下で
ある。すなわち、電極間距離が６ｍｍを超えると、放電
媒体の対流によるアークの上方への湾曲が大きくなりす
ぎる。

【００３０】したがって、本発明においては、短アーク
形とは電極間距離が６ｍｍ以下のものをいう。しかし、
好ましくは４ｍｍ以下、液晶プロジェクタなどの投射用
において最適には１〜３ｍｍである。なお、電極間距離
は、電極の先端で計測する。

【００３１】さらに、放電媒体について説明する。

【００３２】本発明において放電媒体は、前述したよう
に第１のハロゲン化物、第２のハロゲン化物および希ガ
スからなる。

【００３３】第１のハロゲン化物は、始動特性が良好で
可視光を発光する金属のハロゲン化物である。これらの
金属の点灯中の蒸気圧は必ずしも高くない。前記に特定
された発光金属からなるグループの範囲内であれば、任
意の１種または複数種を用いることができる。

【００３４】第２のハロゲン化物は、点灯中の蒸気圧が
相対的に大きい上記金属である。蒸気圧が大きいとは、
水銀のように大きすぎる必要はなく、好ましくは５気圧
程度以下である。

【００３５】また、第２のハロゲン化物は、可視光の発
光が禁止されるものではなく、放電ランプが放射する全
可視光に対する割合が小さくて影響が少なければ、許容
される。

【００３６】第１および第２のハロゲン化物を構成する
ハロゲンとしては、ヨウ素が反応性が最も適当であり、
臭素、塩素、フッ素の順に反応性が強くなっていくが、
要すれば以上のいずれを用いてもよい。また、たとえば
ヨウ化物および臭化物のように異なるハロゲンの化合物
を併用することもできる。

【００３７】希ガスは、始動用および緩衝ガスとして作
用するもので、気密容器を透過しなければ、特に限定さ
れないが、ネオンは石英ガラスを透過しやすいので、気
密容器を石英ガラスで形成する場合には、アルゴン、ク
リプトンまたはキセノンが推奨される。

【００３８】さらに、水銀について説明する。

【００３９】本発明において、本質的に水銀が封入され
ていないとは、気密容器の内容積１ｃｃ当たり0.1ｍｇ
未満、好ましくは０．２ｍｇ以下の水銀が存在している
ことを意味する。

【００４０】しかし、水銀を全く封入しないことは環境
上望ましいことである。

【００４１】従来のように水銀蒸気によって放電ランプ
の電気特性を維持する場合には、気密容器の内容積１ｃ
ｃ当たり２０ｍｇ以上封入していたことからすれば、本
発明は水銀量が実質的に少ないといえる。

【００４２】最後に、作用について説明する。

【００４３】以上の説明から明らかなように、本発明に
おいては、可視光の発光を主として担当する金属のハロ
ゲン化物である第１のハロゲン化物の他に、蒸気圧が比
較的大きい金属のハロゲン化物を第２のハロゲン化物と
して、水銀に代えて封入したので、ランプ電圧は、主と
して第２のハロゲン化物の蒸発量で決まる。第２のハロ
ゲン化物が不完全蒸発の場合、蒸発量は第２のハロゲン
化物の蒸気圧で決まる。蒸気圧は最冷部温度で決まる。

【００４４】第２のハロゲン化物は水銀より点灯中の蒸
気圧が低いが、第１のハロゲン化物よりは明らかに高
く、５気圧以下である。

【００４５】しかも上記第１および第２のハロゲン化物
の組み合わせであれば、水銀を封入した場合よりも立ち
上がり特性が良好となった。

【００４６】したがって、放電ランプのランプ電圧は水
銀を封入した従来技術より低いが、その差は少なく、こ
の種のメタルハライド放電ランプは電子化点灯装置によ
って点灯されることを考慮すれば、実用上差し支えない
範囲である。

【００４７】しかし、所望により気密容器に保温手段を
適用することにより、さらにランプ電圧を高くすること
ができる。

【００４８】また、点灯中の蒸気圧が極端に高くならな
いから、気密容器の点灯中の破裂は少なくなる。

【００４９】さらに、本発明の放電ランプは、発光効率
は同程度であり、演色性は若干向上する。

【００５０】以上のように、本発明においては、定常時
の特性は従来技術とほぼ同等である。 しかし、特筆す
べきは、照射面たとえばスクリーン照度が飛躍的に向上
することである。すなわち、液晶プロジェクタ用の光学
系と組み合わせると、スクリーン照度を約４０％向上さ
せることができる。これは放電ランプのアークが絞られ
て、アーク温度分布がシャープな勾配を示すからであ
る。

【００５１】本発明の放電ランプは、上述のようにアー
クが絞られるので、液晶プロジェクタだけでなく、反射
鏡と組み合わせて使用される自動車用ヘッドライト、店
舗用照明器具、光ファイバー照明器具などのような反射
鏡の光学系に用いる場合にも照射面照度の向上が得られ
る。

【００５２】請求項２の発明の短アーク形のメタルハラ
イド放電ランプは、請求項１記載の短アーク形のメタル
ハライド放電ランプにおいて、第２のハロゲン化物は、
カドミウムＣｄ、マグネシウムＭｇ、コバルトＣｏ、ク
ロムＣｒ、ニッケルＮｉ、マンガンＭｎ、アンチモンＳ
ｂ、ベリリウムＢｅ、レニウムＲｅおよびガリウムＧａ
からなるグループの中から選択された１種または複数種
のハロゲン化物を加えたことを特徴としている。

【００５３】本発明は、第２のハロゲン化物として好適
な金属を特定したものである。

【００５４】請求項３の発明の短アーク形のメタルハラ
イド放電ランプは、請求項１または２記載の短アーク形
のメタルハライド放電ランプにおいて、第２のハロゲン
化物は、気密容器の内容積１ｃｃ当たり0.1〜5ｍｇ封入
されていることを特徴としている。

【００５５】本発明は、第２のハロゲン化物の好適な封
入量の範囲を特定している。封入するハロゲン化物によ
っては、好適な範囲はさらに狭いが、全体としての範囲
であることを留意すれば許容される。

【００５６】請求項４の発明のメタルハライド放電ラン
プは、請求項１ないし３のいずれか一記載の短アーク形
のメタルハライド放電ランプにおいて、希ガスは、１気
圧ないし１５の圧力で封入されていることを特徴として
いる。

【００５７】本発明は、希ガスの圧力を高くして光束立
ち上がり特性を向上させたものである。光束立ち上がり
特性が良好であることは、液晶プロジェクタ、自動車用
ヘッドライトなどにおいて極めて重要である。しかし、
店舗照明用などにおいては、それほど重視されない。

【００５８】請求項５の発明の短アーク形のメタルハラ
イド放電ランプは、請求項１ないし４のいずれか一記載
の短アーク形のメタルハライド放電ランプにおいて、気
密容器は、その内容積が１ｃｃ以下であり；一対の電極
は、その電極間距離が６ｍｍ以下である；ことを特徴と
している。

【００５９】本発明は、小形で、しかも短アーク形であ
って、従来用いられていた小形の白熱電球に置換し得る
点光源に近いメタルハライド放電ランプを得るのに好ま
しい具体的な数値範囲を規定したものである。

【００６０】気密容器の内容積は、上記の範囲内におい
て、液晶プロジェクタ、店舗用照明器具などの用途に
は、０．１〜１ｃｃが適当である。また、自動車用ヘッ
ドライト、光ファイバー照明装置などの用途には、０．
００５〜０．１ｃｃが適当である。

【００６１】なお、電極間距離については請求項１にお
いて述べたとおりである。

【００６２】請求項６の発明の短アーク形のメタルハラ
イド放電ランプは、請求項１ないし５のいずれか一記載
の短アーク形のメタルハライド放電ランプにおいて、少
なくとも一方の電極側の気密容器の周囲に保温手段が配
設されていることを特徴としている。

【００６３】本発明は、第２のハロゲン化物の蒸気圧に
よって電気特性を維持しようとするものであるが、第２
のハロゲン化物の蒸気圧は水銀に比較して低いので、保
温手段を併用することにより、蒸気圧をなるべく高くす
ることができる。

【００６４】保温手段としては、既知の構成を採用する
ことができ、反射鏡と組み合わせる場合には、反射鏡の
投光開口側の電極を包囲する気密容器の外面に保温膜を
形成するのがよい。

【００６５】請求項７の発明のメタルハライド放電ラン
プ装置は、回転２次曲面形状の反射鏡と；反射鏡のほぼ
焦点の位置に発光中心が位置するように一体化された請
求項１ないし６のいずれか一記載の短アーク形のメタル
ハライド放電ランプと；を具備していることを特徴とし
ている。

【００６６】本発明は、短アーク形のメタルハライド放
電ランプを反射鏡と組み合わせたものである。両者を一
体化することにより、光学性能を発揮しやすくなるの
で、液晶プロジェクタ、オーバヘッドプロジェクタ用な
どの投射形の画像表示装置などに好適である。反射鏡の
反射面を多層干渉膜により形成して、赤外線は透過し、
可視光のみを反射するようにすることができる。

【００６７】請求項８の発明の照明装置は、照明装置本
体と；照明装置本体に支持された請求項１ないし６のい
ずれか一記載の短アーク形のメタルハライド放電ランプ
と；を具備していることを特徴としている。

【００６８】本発明は、請求項１ないし６の短アーク形
のメタルハライド放電ランプを何らかの照明の目的のた
めに使用する装置の全てに適応するものであるが、特に
反射鏡およびまたはレンズなどの光学系と組み合わせて
用いる照明装置、たとえば液晶プロジェクタ、オーバヘ
ッドプロジェクタ、自動車用ヘッドライト、光ファイバ
ー照明装置、店舗用照明器具などに好適である。

【００６９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【００７０】図１は、本発明の短アーク形のメタルハラ
イド放電ランプの第１の実施形態を示す正面図である。

【００７１】図において、１は気密容器、２は電極、３
は封着金属箔、４は外部リード線である。

【００７２】気密容器１は、石英ガラスを内径１４ｍｍ
の回転楕円面形状に成形してなり、楕円の長軸方向の両
端に一対の細長い封止部１ａ、１ａを一体に備えてい
る。

【００７３】電極２は、電極軸２ａおよび電極軸２ａの
先端部を少し突出させて電極コイル２ｂを巻回してな
る。電極軸２ａの基部は、封止部１ａ内において、封着
金属箔３の一端に溶接されている。電極間距離は４ｍｍ
に設定されている。

【００７４】封着金属箔３は、モリブデン箔からなり、
封止部１ａ内に気密に封着されるとともに、他端に外部
リード線４が溶接されている。

【００７５】気密容器１内には、放電媒体として、希ガ
ス、第１のハロゲン化物および第２のハロゲン化物が封
入されている。

【００７６】希ガスとして、アルゴン５００ｔｏｒｒを
封入した。

【００７７】第１のハロゲン化物として、ヨウ化ナトリ
ウムを１.３ｍｇ封入した。

【００７８】第２のハロゲン化物として、表１に示すハ
ロゲン化物を８ｍｇ封入した。

【００７９】そうして、得られた短アーク形のメタルハ
ライド放電ランプについて、入力電力１５０Ｗ一定で点
灯して，ランプ電圧、発光効率および色温度を、以下に
示す従来例とともに測定した結果を表１に示す。

【００８０】従来例として、第２のハロゲン化物に代え
て水銀１３ｍｇを封入した。

【００８１】

【表１】ランフ゜ 第2のハロケ゛ン化物 ランフ゜電圧(V) 発光効率(lm/W) 色温度(K) スクリーン照度比 １(従来例) − ７５ ７１ ８７００ １．０ ２ ＡｌＩ3 ６２ ７２ ９１２０ １．４ ３ ＦｅＩ2 ７０ ７０ ９２１０ １．３５ ４ ＺｎＩ2 ７３ ６８ ９１６０ １．４２ 表１から、本実施形態においては、ランプ電圧５０Ｖ以
上、発光効率および色温度が従来例と同程度のメタルハ
ライド放電ランプが得られた。

【００８２】次に、上記の放電ランプのうちいくつかを
図２に示す光学系と組み合わせてスクリーン照度比を測
定し、その結果を表１に併せて掲載した。

【００８３】図２は、ＲＧＢ色分離方式液晶プロジェク
タの光学系の概念的説明図である。

【００８４】図において、５は図１に示すメタルハライ
ド放電ランプ、６は反射鏡、７は紫外線・赤外線カット
フィルタ、８ａ、８ｂは色分離ダイクロイックミラー、
９B、９G、９Rは液晶パネル、１０ａ、１０ｂはミラ
ー、１１ａ、１１ｂは色合成ミラー、１２は投射レン
ズ、Ｂは青色光軸、Ｇは緑色光軸、Ｒは赤色光軸であ
る。

【００８５】液晶パネル９Bは青、９Gは緑、９Rは赤色
のそれぞれの画像信号によって駆動される。

【００８６】表１から明らかなように、本実施形態の放
電ランプは、従来例に比較して約１．４倍のスクリーン
照度が得られた。

【００８７】次に、本実施形態の放電ランプおよび従来
例のアーク温度分布をそれぞれ測定した結果を図３に基
づいて説明する。

【００８８】図３は、表１における本実施形態のランプ
２および従来例のアーク温度分布を示すグラフである。

【００８９】図において、横軸は気密容器の電極間の中
央断面における半径方向の位置を、縦軸はアーク温度
（Ｋ）を、それぞれ示す。

【００９０】曲線Ａは本実施形態のランプ２のアーク温
度分布曲線、曲線Ｂは従来例のアーク温度分布曲線であ
る。本実施形態の放電ランプは、アークが絞られている
ことが分かる。

【００９１】さらに、表１における本実施形態のランプ
２および３と従来例とについて、入力電力７０Ｗ、９０
Ｗ、１１０Ｗおよび１３０Ｗで点灯したときの色温度を
測定した結果を表２に示す。

【００９２】

【表２】 ランプ ７０Ｗ ９０Ｗ １１０Ｗ １３０Ｗ １(従来例) ６５１０Ｋ ６９３０Ｋ ７５６０Ｋ ８０３０Ｋ ２ ８６３０Ｋ ８７４０Ｋ ８９００Ｋ ９０６０Ｋ ３ ８７２０Ｋ ８８６０Ｋ ９０３０Ｋ ９１８０Ｋ 前述したように、従来例においては、入力を低減した場
合、相対的に水銀による発光が支配的になるので、色温
度が著しく低下する。

【００９３】しかしながら、本実施形態においては、水
銀を本質的に封入していないし、また第２のハロゲン化
物による可視光の発光が少ないから、入力を低減した場
合にも発光金属による発光が主な発光である。そして、
発光金属の蒸気圧が入力の低減に応じて蒸気圧が低下す
る分色温度が若干低下している。

【００９４】上記の場合、１５０Ｗ（表１参照）から７
０Ｗ（表２参照）まで変化させたとき、従来例では２１
９０Ｋ変化した。

【００９５】これに対して、本実施形態においては５０
０Ｋ以下の変化にとどまった。

【００９６】次に、再始動について評価した結果を表３
に示す。

【００９７】

【表３】 ランプ 再始動電圧（ＫＶ） １（従来例） １２ ２ ４ ３ ３ ４ ５ 表３に示すように、本実施形態においては、再始動電圧
は低い。それは、第２のハロゲン化物の点灯中の蒸気圧
が水銀に比較して低く、たとえばランプ３の場合、０．
６気圧であり、他のハロゲン化物でもせいぜい５気圧以
内だからである。したがって、始動特性が良好となる。

【００９８】これに対して、水銀を封入している従来例
では２８気圧であるので、表３に示すように再始動電圧
が高い。

【００９９】図４は、本発明の短アーク形のメタルハラ
イド放電ランプの第２の実施形態を示す中央断面正面図
である。

【０１００】図において、図１と同一部分には同一符号
を付して説明は省略する。

【０１０１】本実施形態は、気密容器１の内容積が０．
０５ｃｃの小形のメタルハライド放電ランプである点に
おいて異なる。

【０１０２】気密容器１は内径４ｍｍである。

【０１０３】電極２は、電極コイルを装着していない。
電極間距離は４．２ｍｍである。

【０１０４】放電媒体は以下のとおりである。キセノン
１気圧、第１のハロゲン化物はヨウ化スカンジウムＳｃ
Ｉ3を０．１４ｍｇ、ヨウ化ナトリウムＮａＩを０．８
６ｍｇ封入した。また、第２のハロゲン化物としては、
表４に示すハロゲン化物を１ｍｇ封入した。

【０１０５】そうして、得られた短アーク形のメタルハ
ライド放電ランプについて、入力電力３５Ｗ一定で点灯
して，ランプ電圧、発光効率、演色性および色温度を、
以下に示す従来例とともに測定した結果を併せて表１に
示す。

【０１０６】従来例は、第２のハロゲン化物に代えて水
銀１ｍｇを封入した。

【０１０７】

【表４】ランフ゜ 第2のハロケ゛ン化物 ランフ゜電圧(V) 発光効率(lm/W) 演色性(Ra) 色温度(K) １(従来例) − ８３ ８０ ６３ ４１２０Ｋ ２ ＡｌＩ3 ６２ ７８ ６５ ３８６０Ｋ ３ ＦｅＩ2 ７０ ７３ ７１ ４２１０Ｋ ４ ＺｎＩ2 ７５ ７８ ６５ ３８３０Ｋ 表４から明らかなように、本実施形態においては、ラン
プ電圧が５０Ｖ以上で、発光効率は従来例より若干低い
が、演色性が向上する傾向が見られた。

【０１０８】以上から、本実施形態は、定常時の特性が
従来例とほぼ同等であると評価できる。

【０１０９】次に、表４における本実施形態のランプ３
とランプ１（従来例）とについて、入力電力１５Ｗ、２
０Ｗ、２５Ｗおよび３０Ｗで点灯したときの演色性（Ｒ
ａ）および色温度（Ｋ）を測定した結果を表５に示す。

【０１１０】

【表５】 ランプ １５Ｗ ２０Ｗ ２５Ｗ ３０Ｗ １(従来例) 演色性(Ra) ４０ ４５ ５８ ６１ 色温度(K) ５６４０ ４９７０ ４６３０ ４３５０ ２ 演色性(Ra) ６３ ６４ ６５ ６６ 色温度(K) ４４３０ ４３４０ ４２１０ ４１４０ 表５に示すように、従来例では３５Ｗ（表４参照）から
１５Ｗまで入力を変化させた場合、色温度が１４３０Ｋ
変化し、演色性は２３変化した。これでは変化が大きす
ぎて、実際上調光できない。

【０１１１】これに対して、本実施形態においては、色
温度の変化は１９０Ｋ、演色性の変化はわずかに６であ
り、十分調光が可能である。

【０１１２】上記実施形態のものを外管に収容した場
合、外管を真空にすると本実施形態においては、効率の
上昇は大きい。それは、水銀が低温部分つまりアーク周
囲で自己吸収をおこしエネルギーを得てその部分の温度
が上昇し、アーク中心部分との温度差が相対的になくな
るために、アークが太くなる。これに対して、本実施形
態の場合は、水銀がないために、アーク周囲と中心の温
度差が大きく熱損失が大きい。しかし、外管があるため
に熱損失が少なくなり、水銀なしの本実施形態では、外
管の作用は大きくなる。

【０１１３】図５は、本発明の短アーク形のメタルハラ
イド放電ランプの第２の実施形態において、キセノンＸ
ｅの封入圧に対する光束立ち上がり時間の関係を示すグ
ラフである。

【０１１４】図において、横軸はＸｅ封入圧（気圧）
を、縦軸は光束立ち上がり時間（秒）を、それぞれ示
す。

【０１１５】図から明かなように、封入圧が１気圧以上
になると、光束立ち上がり時間が著しく短縮されるが、
１気圧未満では著しく長い。

【０１１６】図６は、同じく第２の実施形態において、
第２のハロゲン化物としてヨウ化鉄ＦｅＩ2を用いた場
合の封入量に対するランプ電圧の関係を示すグラフであ
る。

【０１１７】図において、横軸はＦｅＩ2の封入量（ｍ
ｇ／ｃｃ）を、縦軸はランプ電圧（Ｖ）を、それぞれ示
す。

【０１１８】図は、ランプ電圧が３０Ｖを超えるのは気
密容器の内容積１ｃｃ当たり１ｍｇ以上であることが分
かる。

【０１１９】なお、気密容器の内容積１ｃｃ当たり２０
０ｍｇ以上では未蒸発のＦｅＩ2が光を吸収するために
発光効率が低下する。

【０１２０】図７は、本発明のメタルハライド放電ラン
プ装置の一実施形態を示す一部断面正面図である。

【０１２１】図において、図１と同一部分には同一符号
を付して説明は省略する。

【０１２２】本実施形態は、図１に示した短アーク形の
メタルハライド放電ランプ５と反射鏡６とが一体化した
ものである。

【０１２３】なお、５ｂは保温膜で、メタルハライド放
電ランプ５の反射鏡６の投光開口側の電極を包囲する気
密容器１の外面に形成している。

【０１２４】反射鏡６は、ガラス成形により形成されて
いるが、頂部にネック部６ａを備え、反射鏡主体部６ｂ
の内面に可視光反射・赤外線透過性の多層干渉反射膜６
ｃが被着されている。また、反射鏡主体部６ｂには、透
孔６ｄが形成されている。

【０１２５】そして、メタルハライド放電ランプ５は、
その口金５ａをネック部６ａ内に口金セメント７を介し
て固着されている。さらに、給電線８が反射鏡６の透孔
６ｄを通過して反射鏡６の背面側に導出されている。

【０１２６】９は電子点灯装置で、メタルハライド放電
ランプ５に所要の電圧およびランプ電流を供給する。

【０１２７】図８は、本発明の照明装置の第１の実施形
態としての液晶プロジェクタを示す概念図である。

【０１２８】図において、図７と同一部分には同一符号
を付して説明は省略する。

【０１２９】１１は液晶表示手段、１２は画像制御手
段、１３は光学系、１４は本体ケース、１５はスクリー
ンである。

【０１３０】液晶表示手段１１は、投射すべき画像を液
晶によって表示するもので、その背面からメタルハライ
ド放電ランプ装置のメタルハライド放電ランプ５から放
射され、反射鏡６で集光された照明光を照射される。

【０１３１】画像制御手段１２は、液晶表示手段１１を
駆動および制御するもので、要すればテレビジョン受信
機能をも備えることができる。

【０１３２】本体ケース１４は、以上の各要素を収納す
る。

【０１３３】光学系１３は、液晶表示手段１１を通過し
た光をスクリーン１５に投射する。

【０１３４】図９は、本発明の短アーク形のメタルハラ
イド放電ランプの第３の実施形態を示す正面図である。

【０１３５】本実施形態は、図４に示すのと同様な小形
の短アーク形のメタルハライド放電ランプをさらに自動
車用ヘッドライトに装着するように構成したものであ
る。

【０１３６】２１は外管、２２は口金、２３は絶縁チュ
ーブである。

【０１３７】外管２１は、内部に図４に示すのとほぼ同
様な構造のメタルハライド放電ランプ５’を収納してお
り、両端封止形で、その一端が口金２２に植立される。
他端から導出された外部リード線４は外管２１に平行に
延在して口金２２内に導入され、図示しない端子に接続
されている。

【０１３８】絶縁チューブ２３は、外部リード線を被覆
する。

【０１３９】図１０は、本発明の照明装置の第２の実施
形態としての自動車用ヘッドライトを示す斜視図であ
る。

【０１４０】図において、３１は反射鏡、３２は前面カ
バーである。

【０１４１】反射鏡３１は、プラスチックスの成形によ
って異形の回転放物面に形成され、頂部背面から図９に
示すメタルハライド放電ランプ（図示しない。）を着脱
するように構成されている。

【０１４２】前面カバー３２は、透明性のプラスチック
スの成形によりプリズムまたはレンズを一体に形成して
いて、反射鏡の前面開口に気密に装着される。

【０１４３】

【発明の効果】請求項１ないし６の各発明によれば、水
銀に代えて蒸気圧が相対的に高くて、しかも可視光の発
光が少ない金属のハロゲン化物を、発光金属のハロゲン
化物とともに封入したことにより、環境負荷の大きい水
銀を本質的に用いないで、始動特性を高くできるととも
に、調光が可能で、再始動電圧が低く、しかも気密容器
が破裂しにくい短アーク形のメタルハライド放電ランプ
を提供することができる。

【０１４４】請求項２の発明によれば、加えて蒸気圧が
高くて、しかも可視光の発光が少ない第２の金属を特定
した短アーク形のメタルハライド放電ランプを提供する
ことができる。

【０１４５】請求項３の発明によれば、加えて第２のハ
ロゲン化物の封入量を規定した短アーク形のメタルハラ
イド放電ランプを提供することができる。

【０１４６】請求項４の発明によれば、加えて希ガスの
封入圧を１気圧以上にしたことにより、光束立ち上がり
特性の良好な短アーク形のメタルハライド放電ランプを
提供することができる。

【０１４７】請求項５に発明によれば、加えて気密容器
の内容積が１ｃｃ以下で、電極間距離が６ｍｍ以下であ
ることにより、小形で従来用いられていた小形の白熱電
球に置換し得る点光源に近い短アーク形のメタルハライ
ド放電ランプを提供することができる。

【０１４８】請求項６の発明によれば、加えて少なくと
も一方の電極側の周囲に保温手段が配設されることによ
り、第２のハロゲン化物の蒸気圧を好ましい高い範囲に
維持しやすい短アーク形のメタルハライド放電ランプを
提供することができる。

【０１４９】請求項７の発明によれば、回転２次曲面形
状の反射鏡と一体化されて光学性能を発揮しやすくて、
しかも請求項１ないし６の効果を有するメタルハライド
放電ランプ装置を提供することができる。

【０１５０】請求項８の照明装置によれば、請求項１な
いし６の効果を有する照明装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の短アーク形のメタルハライド放電ラン
プの第１の実施形態を示す正面図

【図２】ＲＧＢ色分離方式液晶プロジェクタの光学系の
概念的説明図

【図３】表１における本実施形態のランプ２および従来
例のアーク温度分布を示すグラフ

【図４】本発明の短アーク形のメタルハライド放電ラン
プの第２の実施形態を示す中央断面正面図

【図５】本発明の短アーク形のメタルハライド放電ラン
プの第２の実施形態において、キセノンの封入圧に対す
る光束立ち上がり時間の関係を示すグラフ

【図６】同じく第２の実施形態にいて、第２のハロゲン
化物としてヨウ化鉄ＦｅＩ2を用いた場合の封入量に対
するランプ電圧の関係を示すグラフ

【図７】本発明のメタルハライド放電ランプ装置の一実
施形態を示す一部断面正面図

【図８】本発明の照明装置の第１の実施形態としての液
晶プロジェクタを示す概念図

【図９】本発明の短アーク形のメタルハライド放電ラン
プの第３の実施形態を示す正面図

【図１０】本発明の照明装置の第２の実施形態としての
自動車用ヘッドライトを示す斜視図

【図１１】従来の短アーク形のメタルハライド放電ラン
プの発光スペクトル分布を示すグラフ

【符号の説明】

１…気密容器 １ａ…封止部 ２…電極 ２ａ…電極軸 ２ｂ…電極コイル ３…封着金属箔 ４…外部リード線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 蛭田 寿男 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 (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】耐火性で透光性の気密容器と；気密容器に
   封着した一対の電極と；第１のハロゲン化物、第２のハ
   ロゲン化物および希ガスを含んで気密容器内に封入さ
   れ、第１のハロゲン化物は、ナトリウムＮａ、スカンジ
   ウムＳｃおよび希土類金属からなるグループの中から選
   択された１種または複数種のハロゲン化物であり、第２
   のハロゲン化物は蒸気圧が相対的に大きい鉄Ｆｅ、亜鉛
   Ｚｎ、アルミニウムＡｌの１種または複数種のハロゲン
   化物である放電媒体と；を具備し、本質的に水銀が封入
   されていないことを特徴とする短アーク形のメタルハラ
   イド放電ランプ。
2. 【請求項２】第２のハロゲン化物は、カドミウムＣｄ、
   マグネシウムＭｇ、コバルトＣｏ、クロムＣｒ、ニッケ
   ルＮｉ、マンガンＭｎ、アンチモンＳｂ、ベリリウムＢ
   ｅ、レニウムＲｅおよびガリウムＧａからなるグループ
   の中から選択された１種または複数種のハロゲン化物が
   加えられていることを特徴とする請求項１記載の短アー
   ク形のメタルハライド放電ランプ。
3. 【請求項３】第２のハロゲン化物は、気密容器の内容積
   １ｃｃ当たり0.1〜5ｍｇ封入されていることを特徴とす
   る請求項１または２記載の短アーク形のメタルハライド
   放電ランプ。
4. 【請求項４】希ガスは、１ないし１５気圧の圧力で封入
   されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれ
   か一記載の短アーク形のメタルハライド放電ランプ。
5. 【請求項５】気密容器は、その内容積が１ｃｃ以下であ
   り；一対の電極は、その電極間距離が６ｍｍ以下であ
   る；ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一記
   載の短アーク形のメタルハライド放電ランプ。
6. 【請求項６】少なくとも一方の電極側の気密容器の周囲
   に保温手段が配設されていることを特徴とする請求項１
   ないし５のいずれか一記載の短アーク形のメタルハライ
   ド放電ランプ。
7. 【請求項７】回転２次曲面形状の反射鏡と；反射鏡のほ
   ぼ焦点の位置に発光中心が位置するように一体化された
   請求項１ないし６のいずれか一記載の短アーク形のメタ
   ルハライド放電ランプと；を具備していることを特徴と
   するメタルハライド放電ランプ装置。
8. 【請求項８】照明装置本体と；照明装置本体に支持され
   た請求項１ないし６のいずれか一記載の短アーク形のメ
   タルハライド放電ランプと；を具備していることを特徴
   とする照明装置。