JPH11283574A - 直流高圧放電ランプ、直流高圧放電ランプ装置および画像投射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 始動性を改善し、長寿命な直流高圧放電ラン
プ、これを用いた直流高圧放電ランプ装置および画像投
射装置を提供することを目的とする。 【解決手段】１は気密容器、２は陽極、３は陰極、４は
反射鏡である。気密容器１内には放電媒体としてジスプ
ロシウムＤｙ、ネオジムＮｄ、タリウムＴｌおよび錫Ｓ
ｎからなる発光金属、ハロゲンとしてよう素Ｉおよび臭
素Ｂｒ、水銀ならびに希ガスとしてアルゴンを封入して
いる。Ｐは放射性物質としての1mgのプロメシウムであ
り、酸化珪素、酸化カルシウム、酸化マグネシウムの焼
成体である多孔性アルミナに含浸させて、後述する気密
容器の内壁陰極側に溶着してなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、始動性を改善した
直流高圧放電ランプ、これを用いた直流高圧放電ランプ
装置および画像投射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶プロジェクタやオーバーヘッドプロ
ジェクタなどの光源として短アーク形で、ジスプロシウ
ムＤｙおよびネオジムＮｄの少なくとも一種を含む金属
のハロゲン化物を放電媒体として封入したメタルハライ
ドランプがその優れた発光性能のために使用されるよう
になった。当初これらの用途に使用されるメタルハライ
ドランプは交流で点灯される形式のものであった。近
時、このような用途のメタルハライドランプをさらに長
寿命にしたいとの要求に対して直流点灯がこれに応え得
ることが分かったために、この種用途においては直流点
灯方式の高圧放電ランプが急速に浸透しつつある。

【０００３】交流点灯形の高圧放電ランプは、正負半サ
イクルごとに一対の電極がともに陰極および陽極として
交互に作動する関係で、一対の電極は同一構造である。

【０００４】これに対して、直流点灯方式の高圧放電ラ
ンプすなわち直流高圧放電ランプは、一方の電極が陰極
となれば、他方の電極は陽極として作動し、その役割は
終始不変である。陽極は電子衝突などに伴う昇温によっ
てランプが短寿命になったり、特性が悪化するのを避け
るために、陰極に比べて大形に形成されている。したが
って、直流高圧放電ランプにおいて始動性を改善するこ
とは、すなわち長寿命化につながる。

【０００５】また、この種高圧放電ランプは、回転放物
面、回転楕円面、球面またはこれらの適当な組合せ曲面
を備えた反射鏡の中心軸にランプ軸をほぼ一致させて配
設される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、始動性を改
善し、長寿命な直流高圧放電ランプ、これを用いた直流
高圧放電ランプ装置および画像投射装置を提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を達成するための手段】請求項１の発明の直流高
圧放電ランプは、主発光部が膨出形状をなし、耐火性に
して透光性の気密容器と； 気密容器の内において互い
に距離Ｌを隔てて対向して封着された陽極および陰極
と； 気密容器内に封入した金属のハロゲン化物、希ガ
スおよび水銀を含む放電媒体と； 気密容器内の陰極側
に配設された放射性物質と；を具備していることを特徴
とする。

【０００８】請求項２の発明の直流高圧放電ランプは、
中心軸がランプ軸とほぼ一致させて一体化された反射鏡
を具備していることを特徴とする請求項１記載の直流高
圧放電ランプである。

【０００９】請求項３の発明の直流高圧放電ランプは、
陽極は、反射鏡の頂部側に位置していることを特徴とし
ている請求項２に記載の高圧放電ランプである。

【００１０】請求項４の発明の直流高圧放電ランプ装置
は、請求項１ないし３のいずれか一記載の直流高圧放電
ランプと； 直流高圧放電ランプを付勢する点灯装置
と；を具備していることを特徴とする。

【００１１】請求項５の発明の画像投射装置は、請求項
１ないし３のいずれか一記載の直流高圧放電ランプと；
直流高圧放電ランプを点灯する点灯装置と； 直流高
圧放電ランプから放射され反射鏡で集光された光を背方
から照射される画像手段と； 画像手段を透過した光を
集光してスクリーンに投射する光学系と； 上記各構成
要素を収納する本体ケースと；を具備していること特徴
とする。

【００１２】請求項６の発明の画像投射装置は、請求項
１ないし３のいずれか一記載の直流高圧放電ランプと；
直流高圧放電ランプを点灯する点灯装置と； 直流高
圧放電ランプから放射され反射鏡で集光された光を背方
から照射される画像表示手段と； 画像表示手段を制御
する画像制御手段と； 画像表示手段を透過した光を集
光してスクリーンに投射する光学系と； 上記各構成要
素を収納する本体ケースと；を具備していること特徴と
する。

【００１３】本発明および各請求項の発明において、用
語の定義および技術的意味は特に指定しない限り次によ
る。

【００１４】気密容器の耐火性とは、放電ランプの通常
の作動温度に十分耐え得る材料からなることをいう。ま
た、透光性とは、気密容器内の放電によって発生した光
を有効に外部に導出することができる程度の光透過率を
有していればよい。石英ガラス、透光性セラミックスお
よびアルミナ、ＹＡＧなどの単結晶体などの材料で形成
されていることを許容する。また、必要に応じて放電媒
体と気密容器との反応を阻止するために、気密容器の内
面に化学的に安定な物質の薄膜を被着、置換などの方法
によって形成することができる。しかしながら、高圧放
電ランプの場合、気密容器の材料として石英ガラスは最
も実際的であり、気密容器を工業的規模で提供するのに
適している。

【００１５】気密容器は、発光部を包囲するバルブ部が
球形、回転楕円面または紡錘形などの形状に形成され、
要すれば両端に電極を気密に、かつ機械的に支持するた
めの封止部を突出形成している。

【００１６】陽極および陰極は、耐火性金属であれば特
別の材料に限定されないが、タングステンが最も適して
いる。両電極間の距離が短いとは、いわゆる短アークす
なわち電極安定形の放電になるように適当な距離に設定
されていればよいという意味である。

【００１７】陽極は、電子が衝突して加熱されるので、
熱容量を大きくするとともに、放熱面積を大きくするた
めに、大きく形成される。具体的には、電極軸部より太
い内実した耐火性金属を所要により周囲に放熱溝を形成
して使うか、または電極軸棒の先端から若干後退した位
置にコイル部を巻回して形成することができる。いずれ
にしても、陽極の先端はアークの安定のために比較的狭
い面積となるように予め調整されていることが望まし
い。

【００１８】陰極は、陽極に比較して細い耐火性金属た
とえばタングステン棒により形成することができる。

【００１９】放射性物質は、半減期が約０．５年以上１
０の4乗年以下のいわゆる放射能を放射する物質であれ
ばなんどもよい、例えばプロメシウム、ラジウム、カリ
ホルニウム、アクチウムなどを許容する。また、放射性
物質は、多孔性ガラスまたはセラミックスに含浸させた
りすることで、バーナー等の溶着手段によって容易に固
定化できる。多孔性セラミックス場合には、気密容器が
同質のセラミックスであると固定化はさらに容易とな
る。

【００２０】本発明では、放射性物質を従来にない陰極
側に配置させることによって、陽極側あるいは中心に配
置した場合に比して、確実に始動性が改善されることが
わかった。

【００２１】放電媒体は、少なくともジスプロシウムＤ
ｙおよびネオジムＮｄの一種を含むことができるが、こ
れに限定されずその他の任意の放電媒体を許容する。液
晶プロジェクタ用の高圧放電ランプとしては、以下のよ
うな構成が、求められる発光特性すなわち発光効率、相
関色温度、色度および演色性の点から好ましい結果をも
たらす。ジスプロシウムＤｙおよびネオジムＮｄを主成
分とし、タリウムＴｌおよびまたは錫Ｓｎを副成分とし
て必要に応じて添加し、これら成分に対して適量のよう
素Ｉおよびまたは臭素Ｂｒを水銀および希ガスとともに
封入するが、店舗等のスポットライトとして使用する場
合には、ナトリウム、スカンジウムを封入して発光効率
を向上させてもよい。

【００２２】請求項２の発明は、反射鏡を一体化してい
るので、光学性能を発揮しやすくなる。したがって、店
舗用の反射鏡一体型スポットライト、液晶プロジェクタ
やオーバーヘッドプロジェクタなどの用途に好適であ
る。

【００２３】請求項３の発明は、陰極の温度を所定範囲
に維持するために、陰極近傍の気密容器外面に保温材を
配設することがあるが、本発明はこのような場合でも陽
極が反射鏡の頂部側に位置しているので、保温材によっ
て反射鏡の頂部近傍に入射しようとする光が遮られて有
効光量が減少するようなことがない。したがって、有効
光量を増加することができる。

【００２４】請求項４の発明において、点灯装置は請求
項１ないし３の直流高圧放電ランプを安定に点灯するこ
とができれば、どのような構成のものであってもよい。
しかし、液晶プロジェクタやオーバーヘッドプロジェク
タのような機器に用いる場合、軽量で、かつコンパクト
であることが重要であり、しかも調光などの制御の容易
性から半導体を主体として構成されているものが特に好
適である。半導体を主体とする点灯装置としては、たと
えば降圧チョッパを主体とする回路構成が上記の要請に
対して比較的良好に応える。

【００２５】請求項５の発明は、たとえば液晶プロジェ
クタ、オーバーヘッドプロジェクタなどが含まれる。

【００２６】請求項６の発明は、液晶プロジェクタなど
が含まれる。そして、請求項１ないし３の各発明の効果
を有する画像投射装置を提供することができる。

【００２７】

【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。

【００２８】図１は、本発明の直流高圧放電ランプの第
１の実施形態を示す一部断面断面図である。

【００２９】図において、１は気密容器、２は陽極、３
は陰極、４は反射鏡である。気密容器１内には放電媒体
としてジスプロシウムＤｙ、ネオジムＮｄ、タリウムＴ
ｌおよび錫Ｓｎからなる発光金属、ハロゲンとしてよう
素Ｉおよび臭素Ｂｒ、水銀ならびに希ガスとしてアルゴ
ンを封入している。Ｐは放射性物質としての1mgのプロ
メシウムであり、酸化珪素、酸化カルシウム、酸化マグ
ネシウムの焼成体である多孔性アルミナに含浸させて、
後述する気密容器の内壁陰極側に溶着してなる。

【００３０】気密容器１は、石英ガラスからなり、中央
に外径１５．５ｍｍの紡錘形をなすバルブ部１ａと、そ
の長径方向正対したに一対の封止部１ｂ１、１ｂ２と、
バルブ部１ａの側面の一部にチップ部１ｃとを一体に備
えている。

【００３１】陽極２は、タングステンからなる軸棒２ａ
と、軸棒の先端部２ｂを突出するように軸棒２ａにタン
クステン線を巻回して形成したコイル部２ｃとからな
る。そして、軸棒２ｂによって封止部１ｂ１に機械的に
支持され、かつ封止部１ｂ１内に埋設された金属箔５に
電気的に接続している。

【００３２】陰極３は、タングステンからなり、電極主
体部３ａと軸部３ｂとが一本のタングステン棒から形成
されている。そして、軸部３ｂは封止部１ｂ２によって
機械的に支持されるとともに、封止部１ｂ２内に埋設さ
れた金属箔５に電気的に接続している。

【００３３】金属箔５は、モリブデンからなり、封止部
１ｂ１、１ｂ２内にそれぞれ封着されていて、気密容器
１内と外部との間を気密に保持しながら、電気的に接続
している。そして、この金属箔５は厚さ３０μｍ、幅３
ｍｍである。

【００３４】なお、陽極２と陰極３との間の距離すなわ
ち電極間距離は、陽極先端の面積すなわち本実施形態に
おいては軸棒２ｂの太さの０．５〜３倍程度であること
が実際的である。

【００３５】反射鏡４は、ガラス成形により形成されて
いて、頂部に筒状のネック部４ａを備え、反射鏡主体部
４ｂの内面には可視光反射・赤外線透過性の反射膜（図
示しない。）が被着されている。また、反射鏡主体部４
ｂには、透孔４ｃが形成されている。

【００３６】そして、直流高圧放電ランプは、その口金
６をネック部４ａ内に口金セメント７を介して固着され
ている。陰極３に外導線８および金属箔５を介して接続
しているリード線９を反射鏡４の上記透孔４ｃを介して
反射鏡４の背面側へ誘導している。

【００３７】図２は、本発明の直流高圧放電ランプの第
２の実施形態を示す要部正面図である。

【００３８】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。

【００３９】本実施形態は、陽極２が管軸上に偏移して
いて、放射性物質が陰極３ａに接している点で、図１の
実施形態と相違している。

【００４０】陽極２’は、軸部２’ａの先端に径大の陽
極主体部２’ｄを有する。陽極主体部２’ｄの先端はテ
ーパー部２’ｅによってその面積が制限されている。そ
して、この陽極２’は、金属箔５に対して図において下
方に傾けて接続されている。すなわち、ランプ軸Ａ−
Ａ’線に対して陽極２の先端の中心を通過するランプ軸
に対して平行な陽極中心線Ｂ−Ｂ’線をチップ部１ｃと
離反方向に偏位させている。

【００４１】これに対して、陰極３はランプ軸Ａ−Ａ’
線上にその中心線を一致させて配設されている。

【００４２】本実施形態は、陰極に放射性物質が接して
いるので、より高い始動性を得ることができた。

【００４３】図３は、本発明の直流高圧放電ランプ点灯
装置の一実施形態を示す回路図である。

【００４４】図において、１１は直流電源、１２は降圧
チョッパ、１３はランプ電流検出手段、１４はランプ電
圧検出手段、１５は始動回路、１６は本発明の直流高圧
放電ランプ、１７は帰還手段、１８は制御手段である。

【００４５】そうして、降圧チョッパ１２において直流
電圧を高周波でチョッピングし、平滑化して直流高圧放
電ランプ１６を点灯する。そして、ランプ電流検出手段
１３およびランプ電圧検出手段１４のそれぞれの出力に
応じて帰還手段１７において所要の帰還量を決定して制
御手段１８に帰還する。制御手段１８は降圧チョッパ１
２のチョッピングのデューティを変化させるので、直流
高圧放電ランプ１６を定電力的に制御することができ
る。また、必要に応じて帰還手段１７において、初期ラ
ンプ電圧または前回点灯時のランプ電圧より点灯中のラ
ンプ電圧が低下した条件など寿命判定の条件を予め定め
て設定しておき、この条件を満足したことをもって直流
高圧放電ランプが寿命になったと判断し、電源を遮断す
るようにすることもできる。

【００４６】図４は、本発明の画像投射装置を液晶プロ
ジェクタに実施した実施形態を示す概念図である。

【００４７】図において、４は反射鏡、１９は本発明の
直流高圧放電ランプで、両者は図１に示すように予め一
体化されて、光源２０を構成している。２１は液晶画像
表示手段で、その背方から直流高圧放電ランプ１９から
放射され、反射鏡４で集光された光が照射される。２２
は画像制御手段で、液晶画像表示手段２１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手段をも備
えることができる。２３は交流電源で、直流高圧放電ラ
ンプの点灯装置２４および画像制御手段２２に対して所
要の電源を提供する。直流高圧放電ランプの点灯装置２
４は整流化手段を内蔵するか交流電源２３との間に介在
しているものとする。２５は光学系で、液晶画像表示手
段２１を透過した光を集光してスクリーン２６に投射す
る。２７は本体ケースで、以上の各構成要素を収納して
いる。

【００４８】

【発明の効果】請求項１ないし６の各発明によれば、直
流点灯でありながら始動性が高く長寿命の直流高圧放電
ランプを提供することができる。

【００４９】請求項２の発明によれば、加えて反射鏡を
一体化した直流高圧放電ランプを提供することができ
る。

【００５０】請求項３の発明によれば、加えて陽極が反
射鏡の頂部側に位置していて有効光量の多い直流高圧放
電ランプを提供することができる。

【００５１】請求項４の発明によれば、請求項１ないし
３の効果を有する直流高圧放電ランプ装置を提供するこ
とができる。

【００５２】請求項５の発明によれば、請求項１ないし
３の効果を有する画像投射装置を提供することができ
る。

【００５３】請求項６の発明によれば、請求項１ないし
３の効果を有し、液晶プロジェクタに好適な画像投射装
置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の直流高圧放電ランプの第１の実施形態
を示す一部断面正面図

【図２】本発明の直流高圧放電ランプの第２の実施形態
を示す要部正面図

【図３】本発明の直流高圧放電ランプ装置の一実施形態
を示す回路図

【図４】本発明の画像投射装置を液晶プロジェクタに実
施した実施形態を示す概念図

【符号の説明】

１…気密容器 ２…陽極 ３…陰極 ４…反射鏡

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主発光部が膨出形状をなし、耐火性にして
   透光性の気密容器と；気密容器の内において互いに距離
   を隔てて対向して封着された陽極および陰極と；気密容
   器内に封入した金属のハロゲン化物、希ガスおよび水銀
   を含む放電媒体と；気密容器内の陰極側に配設された放
   射性物質と；を具備していることを特徴とする直流高圧
   放電ランプ。
2. 【請求項２】中心軸がランプ軸とほぼ一致させて一体化
   された反射鏡を具備していることを特徴とする請求項１
   記載の直流高圧放電ランプ。
3. 【請求項３】陽極は、反射鏡の頂部側に位置しているこ
   とを特徴としている請求項２２に記載の高圧放電ラン
   プ。
4. 【請求項４】請求項１ないし３のいずれか一記載の直流
   高圧放電ランプと；直流高圧放電ランプを付勢する点灯
   装置と；を具備していることを特徴とする直流高圧放電
   ランプ装置。
5. 【請求項５】請求項１ないし３のいずれか一記載の直流
   高圧放電ランプと；直流高圧放電ランプを点灯する点灯
   装置と；直流高圧放電ランプから放射され反射鏡で集光
   された光を背方から照射される画像手段と；画像手段を
   透過した光を集光してスクリーンに投射する光学系と；
   上記各構成要素を収納する本体ケースと；を具備してい
   ること特徴とする画像投射装置。
6. 【請求項６】請求項１ないし３のいずれか一記載の直流
   高圧放電ランプと；直流高圧放電ランプを点灯する点灯
   装置と；直流高圧放電ランプから放射され反射鏡で集光
   された光を背方から照射される画像表示手段と；画像表
   示手段を制御する画像制御手段と；画像表示手段を透過
   した光を集光してスクリーンに投射する光学系と；上記
   各構成要素を収納する本体ケースと；を具備しているこ
   と特徴とする画像投射装置。