高圧放電ランプ、ランプユニットおよび投射型画像表示装置
【課題】本発明に係る高圧放電ランプ、ランプユニットおよび投射型画像表示装置は、高圧放電ランプの破裂を防止しつつ安全に動作を停止させることを目的とするものである。
【解決手段】本発明に係る高圧放電ランプは、発光物質が封入され、かつ内部に一対の電極１０１が対向して配置された発光部１０２と、発光部１０２の両端部に形成され、かつ一端部が一対の電極１０１に接続され、かつ他端部がリード線１０３に接続された金属箔１０４が封止された封止部１０５とを備え、少なくとも一方の金属箔１０４の一端部と他端部との間には、部材１０６が配置され、金属箔１０４の長手方向において、部材１０６とリード線１０３との間の長さＬにより、動作停止時間が規定されている。
【解決手段】本発明に係る高圧放電ランプは、発光物質が封入され、かつ内部に一対の電極１０１が対向して配置された発光部１０２と、発光部１０２の両端部に形成され、かつ一端部が一対の電極１０１に接続され、かつ他端部がリード線１０３に接続された金属箔１０４が封止された封止部１０５とを備え、少なくとも一方の金属箔１０４の一端部と他端部との間には、部材１０６が配置され、金属箔１０４の長手方向において、部材１０６とリード線１０３との間の長さＬにより、動作停止時間が規定されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧放電ランプ、ランプユニットおよび投射型画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の投射型画像表示装置の構成を示すブロック図を図７に示す。従来の投射型画像表示装置（以下、「投射型画像表示装置１」という。）は、光学エンジン２と、投射レンズ３と、電源４と、電源回路５と、バラスト回路６と、電気コネクタ７，１０と、着脱式ランプユニット８と、記憶回路９と、メイン回路１１とを筺体１２内に収容して構成されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
投射型画像表示装置のスイッチ（図示せず）がＯＮされると、メイン回路１１は着脱式ランプユニット８内に実装した記憶回路９から前回点灯時までのランプユニット８内のランプ１３の使用時間を読込む。
【０００４】
記憶回路９から読込まれた使用時間は、メイン回路１１に予め記憶されたランプ１３の交換時間と比較され、使用時間がランプ１３の交換時間よりも短ければ、ランプ１３を発光させる。これに対して、使用時間がランプ１３の交換時間よりも長ければ、ランプ１３の交換を促す表示を行った後、ランプ１３を発光させる。これにより、ランプ１３の交換の時期を使用者に正確に知らせることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３３０１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ランプ１３の交換時期を過ぎたとしても、しばらくはランプ１３が点灯しているために、投射型画像表示装置１の使用者が、ランプ１３の交換を促す表示に気づかなければ、ランプ１３が交換されないまま継続して使用されることとなる。
【０００７】
この場合、寿命を過ぎたランプ１３を使用し続けてしまうと、ランプ１３の発光部が熱によって結晶化して失透し、大きく膨らんだ後に破裂してしまうおそれがある。
【０００８】
そこで、本発明に係る高圧放電ランプ、ランプユニットおよび投射型画像表示装置は、高圧放電ランプの破裂を防止しつつ安全に動作を停止させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明に係る高圧放電ランプは、発光物質が封入され、かつ内部に一対の電極が対向して配置された発光部と、前記発光部の両端部に形成され、かつ一端部が前記一対の電極に接続され、かつ他端部がリード線に接続された金属箔が封止された封止部とを備え、少なくとも一方の前記金属箔の一端部と他端部との間には、部材が配置され、前記金属箔の長手方向において、前記部材と前記リード線との間の長さＬにより、動作停止時間が規定されていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る高圧放電ランプは、前記金属箔の長手方向において、前記部材と前記電極との間の長さＭが、前記Ｌよりも長いことが好ましい。
【００１１】
また、本発明に係る高圧放電ランプは、前記部材は、前記金属箔の短手方向において、略中央部に配置されていることが好ましい。
【００１２】
また、本発明に係る高圧放電ランプは、前記部材は、棒状であることが好ましい。
【００１３】
本発明に係るランプユニットは、前記高圧放電ランプと、前記高圧放電ランプからの射出光が前記反射面によって反射されるように前記高圧放電ランプが内部に取り付けられた、凹状の反射面を有する反射鏡とを備えることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る投射型画像表示装置は、前記ランプユニットと、前記ランプユニットからの照明光が変調して光学像を形成する光学ユニットと、前記光学像を拡大投射する投射装置とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る高圧放電ランプ、ランプユニットおよび投射型画像表示装置は、高圧放電ランプの発光部の破裂を防止しつつ安全に動作を停止させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る高圧放電ランプの管軸を含む断面図
【図２】封止部温度とＬとの関係を示す図
【図３】（ａ）本発明の第２の実施形態に係る高圧放電ランプの変形例の管軸を含む正面断面図、（ｂ）同じく高圧放電ランプの変形例の管軸を含む側面断面図
【図４】本発明の第３の実施形態に係るランプユニットの一部切欠斜視図
【図５】本発明の第４の実施形態に係る投射型画像表示装置の斜視図
【図６】本発明の第５の実施形態に係る投射型画像表示装置の斜視図
【図７】従来の投射型画像表示装置のブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る高圧放電ランプの構成を図１に示す。本発明の第１の実施形態に係る高圧放電ランプ（以下、「高圧放電ランプ１００」という。）は、発光物質が封入され、かつ、内部に一対の電極１０１が対向して配置された発光部１０２と、発光部１０２の両端部に形成され、かつ、一端部が一対の電極１０１に接続され他端部がリード線１０３に接続された金属箔１０４が封止された封止部１０５とを備える。なお、図１においては、図示の便宜上、電極１０１、リード線１０３、金属箔１０４および後述する部材１０６は、断面で切らずに図示している。
【００１８】
発光部１０２は、放電空間が形成される部分であり、透光性材料である石英ガラスで形成された球状体または楕円球状体の部材である。発光部１０２の形状は、例えば、外径が約９．０［ｍｍ］、内径が約４．０［ｍｍ］の略球状であって、内部に内容積が約０．０６５［ｃｍ3］の放電空間を有する。なお、発光部１０２の外径、内径、および放電空間の内容積等は特に限定されず、高圧放電ランプ１００の仕様によって適宜設計変更してよい。また、本実施形態では、両端が封止されているダブルエンド型の高圧放電ランプを示したが、封止の形態は特に限定されず、例えば、シングルエンド型であってもよい。
【００１９】
発光部１０２の内部には、発光物質である水銀（Ｈｇ）、始動補助用の希ガス、およびハロゲン物質がそれぞれ所定量封入されている。
【００２０】
容量が０．０６５［ｃｍ3］程度の発光部１０２の中に、発光物質として約０．２［ｍｇ／ｍｍ3］の水銀と、始動補助用として約３０［ｋＰａ］の希ガスと、ハロゲン物質として約１０-7［μｍｏｌ／ｍｍ3］〜１０-2［μｍｏｌ／ｍｍ3］程度の臭素を封入すれば、ランプ点灯中の水銀蒸気圧は２００気圧程度になる。
【００２１】
希ガスは、例えばアルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）のいずれか、またはそれらの中から少なくとも２種以上の混合ガス等を用いることができる。ハロゲン物質は、例えばヨウ素（Ｉ）、臭素（Ｂｒ）、塩素（Ｃｌ）のいずれか、またはそれらの少なくとも２種以上の混合物質等を用いることができる。また、本発明の高圧放電ランプ点灯中の水銀蒸気圧は２００気圧程度に限定されず、発光部に封入する水銀の量などを適宜変更することにより、任意に調整してもよい。
【００２２】
封止部１０５は、石英ガラスを溶融状態で圧着することにより形成された略円柱形状であり、発光部１０２を気密に封止する。封止部１０５を形成する方法は、例えば、公知のシュリンクシール法などが挙げられるが、特に限定されない。封止部１０５の外径、長さ、形状等も特に限定されず、高圧放電ランプ１００の仕様に応じて適宜変更してもよい。
【００２３】
発光部１０２の内部には、例えばタングステンで形成された一対の電極１０１が対向して配置されている。電極１０１は、本体部１０１ａと棒状部１０１ｂとを有する。電極１０１は、本体部１０１ａ側の一端部が放電空間の内部に位置し、かつ棒状部１０１ｂ側の他端部が後述する金属箔１０４と例えば溶接によって接続された状態で封止部１０５に封止されるように配置されている。
【００２４】
棒状部１０１ｂは、その横断面の形状が例えば、略円形をした略円柱体であって、タングステン等で形成された金属部材である。高輝度化等の観点から、一対の電極１０１間の距離ｅは、例えば、ショートアーク型の高圧放電ランプの場合、点光源に近づけるために、０．５［ｍｍ］以上２．０［ｍｍ］以下の範囲内で適宜調整されることが好ましい。
【００２５】
本体部１０１ａは、例えば棒状部１０１ｂの一端部にタングステン製のコイルを巻きつけることにより形成されている。
【００２６】
なお、本体部１０１ａおよび棒状部１０１ｂは、タングステン製コイルと金属棒とに限らず、例えば、タングステン製の金属棒を、本体部１０１ａの径が棒状部１０１ｂの径よりも大きくなるように切削して形成されていてもよい。
【００２７】
金属箔１０４は、例えば、略長方形状であって、モリブデン等の金属製である。金属箔１０４は、発光部１０２側の一端部が棒状部１０１ｂの端部と重ねられた状態で封止部１０５に埋設されており、他端部がリード線１０３の一端部に接続されている。なお、接続は、レーザー溶接や抵抗溶接等を用いることができる。このように棒状部１０１ｂと金属箔１０４とを接合した状態で封止部１０５に埋設すると、放電空間の気密性が向上するため好ましい。なお、棒状部１０１ｂと金属箔１０４とが接続される箇所は、特に限定されるものではないが、接続部分の長さ、すなわち金属箔１０４の電極１０１側の端部から棒状部１０１ｂの金属箔１０４側の端部までの最短距離ｄを、１．０［ｍｍ］以上１．５［ｍｍ］以下の範囲内で適宜調整することが好ましい。
【００２８】
図１に示すように、少なくとも一方の金属箔１０４の一端部と他端部との間には、部材１０６が配置され、金属箔１０４の長手方向において、部材１０６とリード線１０３との間の長さＬにより、動作停止時間が規定されている。
【００２９】
部材１０６は、例えば棒状で、モリブデン製である。なお、部材１０６は、モリブデン製に限らず、セラミックスや金属製であってもよい。さらに、部材１０６は、金属棒であることが好ましい。この場合、金属箔１０４に溶接で接続させやすくすることができる。具体的には、例えばモリブデン、タングステン、ニオビウム、タンタルのいずれか１種以上等を用いることが好ましい。
【００３０】
また、部材１０６は、棒状に限らず、例えばコイル形状、箔形状、板形状等であってもよい。
【００３１】
高圧放電ランプ１００は、点灯時間の経過とともに、その封止部１０５におけるリード線１０３側の端部から発光部１０２側に向かって酸化が進行する。少なくとも一方の金属箔１０４の一端部と他端部との間に部材１０６が配置されていることで、部材１０６のリード線１０３側の端部まで酸化が進行した時点において、一気に部材１０６の電極１０１側の端部まで酸化を進行させることができる。そして、酸化の程度が大きくなった金属箔１０４における発光部１０２側の端部において酸化を原因とする断線が発生する。これにより、電極１０１への電力供給を強制的に停止させることで、高圧放電ランプ１００の動作を停止することができる。すなわち、Ｌの長さによって、高圧放電ランプ１００の動作停止時間を規定することができる。よって、Ｌを短くすれば高圧放電ランプ１００の動作停止時間を短くすることができ、Ｌを長くすれば高圧放電ランプ１００の動作停止時間を長くすることができる。
【００３２】
なお、部材１０６と電極１０１との間の長さＭが、部材１０６とリード線１０３との間の長さＬよりも長いことが好ましい。
【００３３】
この場合、部材１０６における発光部１０２側の端部において、発光部１０２側への酸化の進行を抑制しやすく、酸化の程度が大きくなった金属箔１０４における発光部１０２側の端部において酸化を原因とする断線を発生させやすくすることができる。
【００３４】
（実験）
発明者らは、封止部１０５の温度ごとにＬの長さを変化させて、定格寿命を経過した後に高圧放電ランプ１００を破裂させずに動作停止できるかどうかの確認を行った。なお、部材１０６と電極１０１との間の長さＭが高圧放電ランプ１００の動作停止に影響するかどうかを確認するために、Ｍの長さを変化させて、定格寿命を経過した後に高圧放電ランプを破裂させずに動作停止できるかどうかの確認を行った。
【００３５】
なお、「封止部の温度」とは、部材１０６が設けられている側の封止部１０５の外表面におけるリード線１０３と金属箔１０４との接続部の温度である。
【００３６】
実験には、以下の構成を共通の構成とし、封止部の温度、ＬおよびＭの条件を変化させたものを用いた。
【００３７】
発光部の中央部における内径φａｉ：４［ｍｍ］
外径φａｏ：９［ｍｍ］
発光部の内容積：０．０６５［ｃｍ3］
電極間距離ｅ：１．２［ｍｍ］
水銀封入量：０．２０［ｍｇ／ｍｍ3］
アルゴンガス封入量：３０［ｋＰａ］（２５［℃］）
臭素封入量：０．５×１０-3［μｍｏｌ］
具体的には、封止部の温度が３３０［℃］、Ｌが１．０［ｍｍ］、Ｍが１．５［ｍｍ］を条件１とした。また、封止部の温度が３３０［℃］、Ｌが１．５［ｍｍ］、Ｍが１．５［ｍｍ］を条件２とした。また、封止部の温度が３３０［℃］、Ｌが２．０［ｍｍ］、Ｍが１．５［ｍｍ］を条件３とした。また、封止部の温度が３３０［℃］、Ｌが１．０［ｍｍ］、Ｍが２．０［ｍｍ］を条件４とした。また、封止部の温度が３３０［℃］、Ｌが１．５［ｍｍ］、Ｍが２．０［ｍｍ］を条件５とした。また、封止部の温度が３３０［℃］、Ｌが２．０［ｍｍ］、Ｍが２．０［ｍｍ］を条件６とした。また、封止部の温度が３５０［℃］、Ｌが１．０［ｍｍ］、Ｍが１．５［ｍｍ］を条件７とした。また、封止部の温度が３５０［℃］、Ｌが１．５［ｍｍ］、Ｍが１．５［ｍｍ］を条件８とした。また、封止部の温度が３５０［℃］、Ｌが２．０［ｍｍ］、Ｍが１．５［ｍｍ］を条件９とした。また、封止部の温度が３５０［℃］、Ｌが１．０［ｍｍ］、Ｍが２．０［ｍｍ］を条件１０とした。また、封止部の温度が３５０［℃］、Ｌが１．５［ｍｍ］、Ｍが２．０［ｍｍ］を条件１１とした。また、封止部の温度が３５０［℃］、Ｌが２．０［ｍｍ］、Ｍが２．０［ｍｍ］を条件１２とした。また、封止部の温度が３９０［℃］、Ｌが１．０［ｍｍ］、Ｍが１．５［ｍｍ］を条件１３とした。また、封止部の温度が３９０［℃］、Ｌが１．５［ｍｍ］、Ｍが１．５［ｍｍ］を条件１４とした。また、封止部の温度が３９０［℃］、Ｌが２．０［ｍｍ］、Ｍが１．５［ｍｍ］を条件１５とした。また、封止部の温度が３９０［℃］、Ｌが１．０［ｍｍ］、Ｍが２．０［ｍｍ］を条件１６とした。また、封止部の温度が３９０［℃］、Ｌが１．５［ｍｍ］、Ｍが２．０［ｍｍ］を条件１７とした。また、封止部の温度が３９０［℃］、Ｌが２．０［ｍｍ］、Ｍが２．０［ｍｍ］を条件１８とした。また、封止部の温度が４５０［℃］、Ｌが１．０［ｍｍ］、Ｍが１．５［ｍｍ］を条件１９とした。また、封止部の温度が４５０［℃］、Ｌが１．５［ｍｍ］、Ｍが１．５［ｍｍ］を条件２０とした。また、封止部の温度が４５０［℃］、Ｌが２．０［ｍｍ］、Ｍが１．５［ｍｍ］を条件２１とした。また、封止部の温度が４５０［℃］、Ｌが１．０［ｍｍ］、Ｍが２．０［ｍｍ］を条件２２とした。また、封止部の温度が４５０［℃］、Ｌが１．５［ｍｍ］、Ｍが２．０［ｍｍ］を条件２３とした。また、封止部の温度が４５０［℃］、Ｌが２．０［ｍｍ］、Ｍが２．０［ｍｍ］を条件２４とした。また、封止部の温度が５１０［℃］、Ｌが１．０［ｍｍ］、Ｍが１．５［ｍｍ］を条件２５とした。また、封止部の温度が５１０［℃］、Ｌが１．５［ｍｍ］、Ｍが１．５［ｍｍ］を条件２６とした。また、封止部の温度が５１０［℃］、Ｌが２．０［ｍｍ］、Ｍが１．５［ｍｍ］を条件２７とした。また、封止部の温度が５１０［℃］、Ｌが１．０［ｍｍ］、Ｍが２．０［ｍｍ］を条件２８とした。また、封止部の温度が５１０［℃］、Ｌが１．５［ｍｍ］、Ｍが２．０［ｍｍ］を条件２９とした。また、封止部の温度が５１０［℃］、Ｌが２．０［ｍｍ］、Ｍが２．０［ｍｍ］を条件３０とした。
【００３８】
実験は、各条件１〜３０の高圧放電ランプをそれぞれ３［本］ずつ作製し、１２０［Ｗ］で点灯させ、３［本］のうち１［本］でも破裂が発生したものは、破裂有と評価し、３［本］のうち１［本］も破裂が発生しなかったものは、破裂無と評価した。さらに、３［本］の高圧放電ランプの動作停止時間の平均値を求めた。
【００３９】
実験結果を表１に示す。
【００４０】
【表１】
【００４１】
表１に示すように、各封止部の温度において、それぞれ定格寿命を経過した後にほとんどの高圧放電ランプ（条件１、２、４、５、７，８、１０、１１および１３〜３０）が破裂せずに動作停止している。しかしながら、封止部の温度が３３０［℃］および３５０［℃］の場合に、Ｌの長さが２．０［ｍｍ］の場合（条件３、６、９および１２）には、破裂が発生している。発明者らがこの破裂の原因を調査したところ、封止部の温度が低い場合には、Ｌの長さを長くし過ぎると、封止部１０５の酸化が進行するのに時間がかかり過ぎてしまうことに起因していることがわかった。
【００４２】
すなわち、実験により、封止部の温度によって、適切なＬの範囲が異なることがわかった。
【００４３】
よって、高圧放電ランプ１００が定格寿命を過ぎても点灯し続け、発光部１０２が熱によって結晶化して失透し、大きく膨らんだ後に破裂してしまうのを防止し、高圧放電ランプ１００を安全に停止させることができる。
【００４４】
実験結果より求められる封止部の温度とＬとの関係を図２に示す。図２に示すように、Ｌは、図２中の斜線部分の範囲内に規定されることが好ましい。具体的には、Ｌは、Ｘ軸を封止部温度［℃］とし、Ｙ軸をＬ［ｍｍ］とした状態において、点Ａ（３３０，１）、点Ｂ（３３０，１．５）、点Ｃ（３９０，２）、点Ｄ（５１０，２）および点Ｅ（５１０，１）で囲まれる部分の範囲内（隣り合う各点を結ぶ線上を含む。）に規定されることが好ましい。この場合、高圧放電ランプの破裂を防止して安全に動作を停止させることができる。
【００４５】
さらに、封止部の温度が３３０［℃］以上３９０［℃］以下の範囲内の場合には、Ｌの長さを１．５［ｍｍ］以下とすることが好ましい。この場合、高圧放電ランプ１００の破裂をより確実に防止して安全に動作を停止させることができる。
【００４６】
なお、部材１０６の金属箔１０４の面に対して略垂直な方向の長さは、金属箔１０４の厚みよりも厚いことが好ましい。この場合、溶接等により、部材１０６を金属箔１０４に配置しやすくすることができる。
【００４７】
また、部材１０６は、金属箔１０４の面に対して、リード線１０３と同じ側に配置されていることが好ましい。この場合、リード線１０３側からの酸化が部材１０６に進行しやすくすることができる。
【００４８】
なお、部材１０６における金属箔１０４の長手方向に対して略垂直に切った断面は、表面に凹凸を有していることが好ましい。この場合、部材１０６の一端部と他端部とが連通しやすく、高圧放電ランプ１００の動作停止をスムーズに行うことができる。さらには、部材１０６における金属箔１０４の長手方向に対して略垂直に切った断面において、部材１０６の表面の中心線平均粗さＲａは、０．１［μｍ］以上であることが好ましい。この場合、部材１０６の一端部と他端部とをさらに連通させやすく、高圧放電ランプ１００の動作停止をスムーズに行うことができる。また、部材１０６における金属箔１０４の長手方向に対して略垂直に切った断面において、部材１０６の表面の中心線平均粗さＲａは、０．１以上５０［μｍ］以下の範囲内であることがより好ましい。この場合、金属箔の長手方向に適度な凹凸が形成されるため、封止部１０５の封着性を維持しつつ、高圧放電ランプの動作停止の効果を高めることができる。さらには、部材１０６における金属箔１０４の長手方向に対して略垂直に切った断面において、部材１０６の表面の中心線平均粗さＲａは、０．２［μｍ］以上１０［μｍ］以下の範囲内であることがさらにより好ましい。
【００４９】
また、部材１０６は、金属箔１０４の短手方向において、略中央部に配置されていることが好ましい。この場合、部材１０６が設けられている側の金属箔１０４の封止部１０５への密着度を向上させ、封止をしやすくすることができる。
【００５０】
（高圧放電ランプの製造方法）
高圧放電ランプ１００の製造方法を以下に説明する。高圧放電ランプ１００の製造方法は、以下の工程を有することを特徴とする。
【００５１】
（ａ）放電空間を形成するための発光部、および前記発光部の両端から延在する円筒状の細管部を有する石英ガラス製の容器を準備する工程
（ｂ）電極と、リード線と、一端部が前記電極に接続され他端部がリード線に接続された金属箔とを準備する工程
（ｃ）金属箔に部材を配置する工程
（ｄ）前記電極の本体部が前記発光部の内部に突出するように、前記細管部に対して前記電極棒を挿入する工程
（ｅ）前記細管部を加熱溶解させた状態で圧接することにより、前記電極棒を封止する工程
先ず、（ａ）の工程では、放電空間を形成するための発光部１０２および、この発光部１０２から延在する管状部を含むガラス製の発光管（図示せず）を準備する。本発明において容器とは、封止部１０５が形成されて発光部１０２が気密封止される前の高圧放電ランプ１００の前駆体をいう。
【００５２】
次に、（ｂ）の工程において、電極１０１と、リード線１０３と、一端部が電極１０１に接続され他端部がリード線１０３に接続された金属箔１０４とを準備する。具体的には、電極１０１と金属箔１０４の一端部とを溶接等により接続し、リード線１０３と金属箔１０４の他端部とを溶接等により接続する。なお、電極１０１と金属箔１０４、リード線１０３と金属箔１０４の各接続の順番はどちらを先に行ってもよい。
【００５３】
続いて、（ｃ）の工程において、金属箔１０４に部材１０６を配置する。なお、金属箔１０４への部材１０６の配置は、例えば、部材１０６と金属箔１０４とを溶接等で接続することにより行うことができる。
【００５４】
さらに、（ｄ）の工程では、電極１０１の本体部１０１ａが発光部１０２の内部に突出するように、細管部に対して電極１０１を挿入する。
【００５５】
そして、（ｅ）の工程では、前記細管部を加熱溶解させて電極１００を封止する。封止は、バーナーによって加熱してもよいし、レーザー（例えば、ＣＯ2可変レーザー）によって加熱してもよい。なお、バーナーとレーザーとを併用してもよい。
【００５６】
以上の工程を経ることにより、高圧放電ランプ１００が完成される。
【００５７】
上記のとおり、本発明に係る高圧放電ランプ１００は、発光部１０２の破裂を防止しつつ安全に動作を停止させることができる。
【００５８】
（第２の実施形態）
本発明に係る第２の実施形態に係る高圧放電ランプの管軸を含む正面断面図を図３（ａ）に、その側面断面図を図３（ｂ）にそれぞれ示す。本発明に係る高圧放電ランプの変形例（以下、「高圧放電ランプ２００」という。）は、部材１０６の設けられている側の封止部１０５にキャビティ２０１が形成され、その外部にアンテナ２０２が設けられている点を除いては、高圧放電ランプ１００と実質的に同じ構成を有する。よって、キャビティ２０１およびアンテナ２０２について詳細に説明し、その他の点については説明を省略する。なお、図３（ａ）および（ｂ）においては、図示の便宜上、電極１０１、リード線１０３、金属箔１０４、部材１０６およびアンテナ２０２は、断面で切らずに図示している。
【００５９】
部材１０６の設けられている側の封止部１０５には、キャビティ２０１が形成されている。キャビティ２０１の内部には、少なくとも希ガスが封入されている。なお、発光部１０２の内部と同様のガス（例えば、希ガスおよび水銀）が封入されていてもよい。また、キャビティ２０１の内部に酸化バリウムやトリウムタングステンを配置してもよい。この場合、酸化バリウムやトリウムタングステンが電子を放出しやすいため、金属箔１０４とアンテナ２０２との間の放電を容易に起こすことができる。さらに、部材１０６の少なくともキャビティ２０１の内部に露出している部分がトリウムタングステン製であることが好ましい。この場合、簡易な構成で金属箔１０４とアンテナ２０２との放電を容易に起こすことができ、高圧放電ランプ２００の始動性を向上することができる。
【００６０】
キャビティ２０１が位置する封止部１０５の外周には、アンテナ２０２が設けられている。アンテナ２０２は、例えば鉄とクロムとの合金製で、一端部側が封止部の外周に３ターン巻きつけられ、他端部側が外部リード線１０３に接続されている。なお、アンテナ２０２は、鉄とクロムとの合金製に限らず、例えばモリブデンやタングステン等の金属線も用いることができる。
【００６１】
また、いわゆるトリガー線の役割を果たす第２のアンテナ（図示せず。）が、封止部１０５における発光部１０２側の端部（おおよそ、電極１０１が埋め込まれている封止部１０５の外周）に設けられていてもよい。
【００６２】
高圧放電ランプ２００の場合、その封止部１０５におけるリード線１０３側の端部から発光部１０２側に向かって酸化が進行する。そして、高圧放電ランプの定格寿命を過ぎた後に、キャビティ２０１が設けられている側の封止部１０５では、酸化がキャビティ２０１の部分まで進行し、キャビティ２０１が外部空間と連通されることになる。よって、キャビティ２０１の部分において、放電を生起することができなくなってしまい、高圧放電ランプ２００の動作が停止される。
【００６３】
したがって、高圧放電ランプ２００は、発光部１０２の破裂を防止しつつ安全に動作を停止させることができる。
【００６４】
上記のとおり、本発明に係る高圧放電ランプ２００は、始動性を向上しつつ、発光部１０２の破裂を防止しつつ安全に動作を停止させることができる。
【００６５】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係るランプユニットの一部切欠斜視図を図４に示す。本発明の第３の実施形態に係るランプユニット（以下、「ランプユニット３００」という。）は、本発明の第１の実施形態に係る高圧放電ランプ１００を備える。
【００６６】
図４に示すように、ランプユニット３００は、高圧放電ランプ１００と、高圧放電ランプからの射出光が反射面３０１によって反射されるように高圧放電ランプ１００が内部に取り付けられた、凹状の反射面３０１を有する反射鏡３０２とを備える。
【００６７】
反射鏡３０２の内面には、凹面の反射面３０１が形成されており、反射面３０１によって高圧放電ランプ１００からの射出光を反射させる。また、反射鏡３０２は、反射鏡３０２による高圧放電ランプ１００の集光効率を高めるために、高圧放電ランプ１００の長手方向の中心軸Ｘと反射鏡３０２の光軸Ｙとが略一致するように高圧放電ランプ１００と組み合わされている。なお、反射面３０１は、例えば回転楕円体面や回転放物体面からなり、多層干渉膜等が蒸着されたものが一般的に使用されるが、本発明では特に限定されない。
【００６８】
反射鏡３０２のネック部３０３側に位置する封止部１０５は、口金３０４に挿入され、反射鏡３０２に対して固定されている。口金３０４は、例えば、円筒形であって、反射鏡３０２に対して接着剤３０５等を介して固着されている。また、この口金３０４には、電源接続用端子３０６が付設されている。
【００６９】
また、高圧放電ランプ１００のうち、口金３０４とは反対側のリード線１０３は、電力供給線３０７に接続されており、電力供給線３０７は、反射鏡３０２に設けられた貫通孔３０８に挿通されている。
【００７０】
なお、図４では、部材１０６が配置されている側の封止部１０５は、ネック部３０３の反対側となるように高圧放電ランプ１００が反射鏡３０２に取り付けられているが、部材１０６が配置されている側の封止部１０５がネック部３０３側となるように反射鏡３０２に取り付けられれていてもよい。
また、図４では、高圧放電ランプ１００を用いたが、高圧放電ランプ２００を用いることもできる。
【００７１】
上記のとおり、本願の第３の実施形態に係るランプユニット３００の構成によれば、高圧放電ランプ１００、２００の発光部１０２の破裂を防止しつつ安全に動作を停止させることができる。
【００７２】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態に係る投射型画像表示装置の斜視図を図５に示す。本発明の第４の実施形態に係る投射型画像表示装置（以下、「画像表示装置４００」という。）は、その前方に設置したスクリーン（図示しない）に向けて画像を投影するタイプのプロジェクタである。
【００７３】
投射型画像表示装置４００は、ランプユニット３００と、ランプユニットからの照明光が変調して光学像を形成する光学ユニット４０２と、光学像を拡大投射する投射装置４０４とを備える。
【００７４】
具体的には、筐体４０１と、筐体４０１に収納されたランプユニット３００と、光学ユニット４０２と、制御ユニット４０３と、投射装置４０４と、冷却ファンユニット４０５と、電源ユニット４０６とを備える。
【００７５】
電源ユニット４０６は、ＤＣ電源回路と高圧放電ランプ点灯装置（いずれも図示しない）を含み、商用電源から供給される電力を、制御ユニット４０３、ランプユニット３００、および冷却ファンユニット４０５に適した電力に変換してそれぞれ供給する。なお、図５は、投射型画像表示装置４００の構成を見易くするため、筐体４０１の天板が取り除かれた状態で示されている。
【００７６】
上記のとおり、本願の第４の実施形態に係る投射型画像表示装置４００の構成によれば、高圧放電ランプ１００、２００の発光部１０２の破裂を防止しつつ安全に動作を停止させることができる。
【００７７】
（第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態に係る投射型画像表示装置の斜視図を図６に示す。本発明の第５の実施形態に係る投射型画像表示装置（以下、「画像表示装置５００」という。）は、リアプロジェクタであって、高圧放電ランプが組み込まれたランプユニット３００と、光学ユニット、投射装置およびミラー（いずれも図示せず。）等が収納された筐体５０１とを有する。
【００７８】
画像表示装置５００は、投射レンズ（図示せず。）から投射され、ミラー（図示せず。）で反射された画像が、筐体５０１の開口部に設けられた透過式スクリーン５０２の裏側から投影されて画像表示される。
【００７９】
上記のとおり、本願の第５の実施形態に係る投射型画像表示装置５００の構成によれば、高圧放電ランプ１００、２００の発光部１０２の破裂を防止しつつ安全に動作を停止させることができる。
【００８０】
＜変形例＞
以上、本発明を上記した各実施形態に示した具体例に基づいて説明したが、本発明の内容が各実施形態に示した具体例に限定されないことは勿論であり、種々の高圧放電ランプ、ランプユニットおよび投射型画像表示装置に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明は、高圧放電ランプ、ランプユニットおよび投射型画像表示装置に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００８２】
１００、２００ 高圧放電ランプ
１０１ 電極
１０２ 発光部
１０３ リード線
１０４ 金属箔
１０５ 封止部
１０６ 部材
３００ ランプユニット
３０１ 反射面
３０２ 反射鏡
４００、５００ 投射型画像表示装置
４０２ 光学ユニット
４０４ 投射装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧放電ランプ、ランプユニットおよび投射型画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の投射型画像表示装置の構成を示すブロック図を図７に示す。従来の投射型画像表示装置（以下、「投射型画像表示装置１」という。）は、光学エンジン２と、投射レンズ３と、電源４と、電源回路５と、バラスト回路６と、電気コネクタ７，１０と、着脱式ランプユニット８と、記憶回路９と、メイン回路１１とを筺体１２内に収容して構成されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
投射型画像表示装置のスイッチ（図示せず）がＯＮされると、メイン回路１１は着脱式ランプユニット８内に実装した記憶回路９から前回点灯時までのランプユニット８内のランプ１３の使用時間を読込む。
【０００４】
記憶回路９から読込まれた使用時間は、メイン回路１１に予め記憶されたランプ１３の交換時間と比較され、使用時間がランプ１３の交換時間よりも短ければ、ランプ１３を発光させる。これに対して、使用時間がランプ１３の交換時間よりも長ければ、ランプ１３の交換を促す表示を行った後、ランプ１３を発光させる。これにより、ランプ１３の交換の時期を使用者に正確に知らせることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３３０１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ランプ１３の交換時期を過ぎたとしても、しばらくはランプ１３が点灯しているために、投射型画像表示装置１の使用者が、ランプ１３の交換を促す表示に気づかなければ、ランプ１３が交換されないまま継続して使用されることとなる。
【０００７】
この場合、寿命を過ぎたランプ１３を使用し続けてしまうと、ランプ１３の発光部が熱によって結晶化して失透し、大きく膨らんだ後に破裂してしまうおそれがある。
【０００８】
そこで、本発明に係る高圧放電ランプ、ランプユニットおよび投射型画像表示装置は、高圧放電ランプの破裂を防止しつつ安全に動作を停止させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明に係る高圧放電ランプは、発光物質が封入され、かつ内部に一対の電極が対向して配置された発光部と、前記発光部の両端部に形成され、かつ一端部が前記一対の電極に接続され、かつ他端部がリード線に接続された金属箔が封止された封止部とを備え、少なくとも一方の前記金属箔の一端部と他端部との間には、部材が配置され、前記金属箔の長手方向において、前記部材と前記リード線との間の長さＬにより、動作停止時間が規定されていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る高圧放電ランプは、前記金属箔の長手方向において、前記部材と前記電極との間の長さＭが、前記Ｌよりも長いことが好ましい。
【００１１】
また、本発明に係る高圧放電ランプは、前記部材は、前記金属箔の短手方向において、略中央部に配置されていることが好ましい。
【００１２】
また、本発明に係る高圧放電ランプは、前記部材は、棒状であることが好ましい。
【００１３】
本発明に係るランプユニットは、前記高圧放電ランプと、前記高圧放電ランプからの射出光が前記反射面によって反射されるように前記高圧放電ランプが内部に取り付けられた、凹状の反射面を有する反射鏡とを備えることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る投射型画像表示装置は、前記ランプユニットと、前記ランプユニットからの照明光が変調して光学像を形成する光学ユニットと、前記光学像を拡大投射する投射装置とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る高圧放電ランプ、ランプユニットおよび投射型画像表示装置は、高圧放電ランプの発光部の破裂を防止しつつ安全に動作を停止させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る高圧放電ランプの管軸を含む断面図
【図２】封止部温度とＬとの関係を示す図
【図３】（ａ）本発明の第２の実施形態に係る高圧放電ランプの変形例の管軸を含む正面断面図、（ｂ）同じく高圧放電ランプの変形例の管軸を含む側面断面図
【図４】本発明の第３の実施形態に係るランプユニットの一部切欠斜視図
【図５】本発明の第４の実施形態に係る投射型画像表示装置の斜視図
【図６】本発明の第５の実施形態に係る投射型画像表示装置の斜視図
【図７】従来の投射型画像表示装置のブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る高圧放電ランプの構成を図１に示す。本発明の第１の実施形態に係る高圧放電ランプ（以下、「高圧放電ランプ１００」という。）は、発光物質が封入され、かつ、内部に一対の電極１０１が対向して配置された発光部１０２と、発光部１０２の両端部に形成され、かつ、一端部が一対の電極１０１に接続され他端部がリード線１０３に接続された金属箔１０４が封止された封止部１０５とを備える。なお、図１においては、図示の便宜上、電極１０１、リード線１０３、金属箔１０４および後述する部材１０６は、断面で切らずに図示している。
【００１８】
発光部１０２は、放電空間が形成される部分であり、透光性材料である石英ガラスで形成された球状体または楕円球状体の部材である。発光部１０２の形状は、例えば、外径が約９．０［ｍｍ］、内径が約４．０［ｍｍ］の略球状であって、内部に内容積が約０．０６５［ｃｍ3］の放電空間を有する。なお、発光部１０２の外径、内径、および放電空間の内容積等は特に限定されず、高圧放電ランプ１００の仕様によって適宜設計変更してよい。また、本実施形態では、両端が封止されているダブルエンド型の高圧放電ランプを示したが、封止の形態は特に限定されず、例えば、シングルエンド型であってもよい。
【００１９】
発光部１０２の内部には、発光物質である水銀（Ｈｇ）、始動補助用の希ガス、およびハロゲン物質がそれぞれ所定量封入されている。
【００２０】
容量が０．０６５［ｃｍ3］程度の発光部１０２の中に、発光物質として約０．２［ｍｇ／ｍｍ3］の水銀と、始動補助用として約３０［ｋＰａ］の希ガスと、ハロゲン物質として約１０-7［μｍｏｌ／ｍｍ3］〜１０-2［μｍｏｌ／ｍｍ3］程度の臭素を封入すれば、ランプ点灯中の水銀蒸気圧は２００気圧程度になる。
【００２１】
希ガスは、例えばアルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）のいずれか、またはそれらの中から少なくとも２種以上の混合ガス等を用いることができる。ハロゲン物質は、例えばヨウ素（Ｉ）、臭素（Ｂｒ）、塩素（Ｃｌ）のいずれか、またはそれらの少なくとも２種以上の混合物質等を用いることができる。また、本発明の高圧放電ランプ点灯中の水銀蒸気圧は２００気圧程度に限定されず、発光部に封入する水銀の量などを適宜変更することにより、任意に調整してもよい。
【００２２】
封止部１０５は、石英ガラスを溶融状態で圧着することにより形成された略円柱形状であり、発光部１０２を気密に封止する。封止部１０５を形成する方法は、例えば、公知のシュリンクシール法などが挙げられるが、特に限定されない。封止部１０５の外径、長さ、形状等も特に限定されず、高圧放電ランプ１００の仕様に応じて適宜変更してもよい。
【００２３】
発光部１０２の内部には、例えばタングステンで形成された一対の電極１０１が対向して配置されている。電極１０１は、本体部１０１ａと棒状部１０１ｂとを有する。電極１０１は、本体部１０１ａ側の一端部が放電空間の内部に位置し、かつ棒状部１０１ｂ側の他端部が後述する金属箔１０４と例えば溶接によって接続された状態で封止部１０５に封止されるように配置されている。
【００２４】
棒状部１０１ｂは、その横断面の形状が例えば、略円形をした略円柱体であって、タングステン等で形成された金属部材である。高輝度化等の観点から、一対の電極１０１間の距離ｅは、例えば、ショートアーク型の高圧放電ランプの場合、点光源に近づけるために、０．５［ｍｍ］以上２．０［ｍｍ］以下の範囲内で適宜調整されることが好ましい。
【００２５】
本体部１０１ａは、例えば棒状部１０１ｂの一端部にタングステン製のコイルを巻きつけることにより形成されている。
【００２６】
なお、本体部１０１ａおよび棒状部１０１ｂは、タングステン製コイルと金属棒とに限らず、例えば、タングステン製の金属棒を、本体部１０１ａの径が棒状部１０１ｂの径よりも大きくなるように切削して形成されていてもよい。
【００２７】
金属箔１０４は、例えば、略長方形状であって、モリブデン等の金属製である。金属箔１０４は、発光部１０２側の一端部が棒状部１０１ｂの端部と重ねられた状態で封止部１０５に埋設されており、他端部がリード線１０３の一端部に接続されている。なお、接続は、レーザー溶接や抵抗溶接等を用いることができる。このように棒状部１０１ｂと金属箔１０４とを接合した状態で封止部１０５に埋設すると、放電空間の気密性が向上するため好ましい。なお、棒状部１０１ｂと金属箔１０４とが接続される箇所は、特に限定されるものではないが、接続部分の長さ、すなわち金属箔１０４の電極１０１側の端部から棒状部１０１ｂの金属箔１０４側の端部までの最短距離ｄを、１．０［ｍｍ］以上１．５［ｍｍ］以下の範囲内で適宜調整することが好ましい。
【００２８】
図１に示すように、少なくとも一方の金属箔１０４の一端部と他端部との間には、部材１０６が配置され、金属箔１０４の長手方向において、部材１０６とリード線１０３との間の長さＬにより、動作停止時間が規定されている。
【００２９】
部材１０６は、例えば棒状で、モリブデン製である。なお、部材１０６は、モリブデン製に限らず、セラミックスや金属製であってもよい。さらに、部材１０６は、金属棒であることが好ましい。この場合、金属箔１０４に溶接で接続させやすくすることができる。具体的には、例えばモリブデン、タングステン、ニオビウム、タンタルのいずれか１種以上等を用いることが好ましい。
【００３０】
また、部材１０６は、棒状に限らず、例えばコイル形状、箔形状、板形状等であってもよい。
【００３１】
高圧放電ランプ１００は、点灯時間の経過とともに、その封止部１０５におけるリード線１０３側の端部から発光部１０２側に向かって酸化が進行する。少なくとも一方の金属箔１０４の一端部と他端部との間に部材１０６が配置されていることで、部材１０６のリード線１０３側の端部まで酸化が進行した時点において、一気に部材１０６の電極１０１側の端部まで酸化を進行させることができる。そして、酸化の程度が大きくなった金属箔１０４における発光部１０２側の端部において酸化を原因とする断線が発生する。これにより、電極１０１への電力供給を強制的に停止させることで、高圧放電ランプ１００の動作を停止することができる。すなわち、Ｌの長さによって、高圧放電ランプ１００の動作停止時間を規定することができる。よって、Ｌを短くすれば高圧放電ランプ１００の動作停止時間を短くすることができ、Ｌを長くすれば高圧放電ランプ１００の動作停止時間を長くすることができる。
【００３２】
なお、部材１０６と電極１０１との間の長さＭが、部材１０６とリード線１０３との間の長さＬよりも長いことが好ましい。
【００３３】
この場合、部材１０６における発光部１０２側の端部において、発光部１０２側への酸化の進行を抑制しやすく、酸化の程度が大きくなった金属箔１０４における発光部１０２側の端部において酸化を原因とする断線を発生させやすくすることができる。
【００３４】
（実験）
発明者らは、封止部１０５の温度ごとにＬの長さを変化させて、定格寿命を経過した後に高圧放電ランプ１００を破裂させずに動作停止できるかどうかの確認を行った。なお、部材１０６と電極１０１との間の長さＭが高圧放電ランプ１００の動作停止に影響するかどうかを確認するために、Ｍの長さを変化させて、定格寿命を経過した後に高圧放電ランプを破裂させずに動作停止できるかどうかの確認を行った。
【００３５】
なお、「封止部の温度」とは、部材１０６が設けられている側の封止部１０５の外表面におけるリード線１０３と金属箔１０４との接続部の温度である。
【００３６】
実験には、以下の構成を共通の構成とし、封止部の温度、ＬおよびＭの条件を変化させたものを用いた。
【００３７】
発光部の中央部における内径φａｉ：４［ｍｍ］
外径φａｏ：９［ｍｍ］
発光部の内容積：０．０６５［ｃｍ3］
電極間距離ｅ：１．２［ｍｍ］
水銀封入量：０．２０［ｍｇ／ｍｍ3］
アルゴンガス封入量：３０［ｋＰａ］（２５［℃］）
臭素封入量：０．５×１０-3［μｍｏｌ］
具体的には、封止部の温度が３３０［℃］、Ｌが１．０［ｍｍ］、Ｍが１．５［ｍｍ］を条件１とした。また、封止部の温度が３３０［℃］、Ｌが１．５［ｍｍ］、Ｍが１．５［ｍｍ］を条件２とした。また、封止部の温度が３３０［℃］、Ｌが２．０［ｍｍ］、Ｍが１．５［ｍｍ］を条件３とした。また、封止部の温度が３３０［℃］、Ｌが１．０［ｍｍ］、Ｍが２．０［ｍｍ］を条件４とした。また、封止部の温度が３３０［℃］、Ｌが１．５［ｍｍ］、Ｍが２．０［ｍｍ］を条件５とした。また、封止部の温度が３３０［℃］、Ｌが２．０［ｍｍ］、Ｍが２．０［ｍｍ］を条件６とした。また、封止部の温度が３５０［℃］、Ｌが１．０［ｍｍ］、Ｍが１．５［ｍｍ］を条件７とした。また、封止部の温度が３５０［℃］、Ｌが１．５［ｍｍ］、Ｍが１．５［ｍｍ］を条件８とした。また、封止部の温度が３５０［℃］、Ｌが２．０［ｍｍ］、Ｍが１．５［ｍｍ］を条件９とした。また、封止部の温度が３５０［℃］、Ｌが１．０［ｍｍ］、Ｍが２．０［ｍｍ］を条件１０とした。また、封止部の温度が３５０［℃］、Ｌが１．５［ｍｍ］、Ｍが２．０［ｍｍ］を条件１１とした。また、封止部の温度が３５０［℃］、Ｌが２．０［ｍｍ］、Ｍが２．０［ｍｍ］を条件１２とした。また、封止部の温度が３９０［℃］、Ｌが１．０［ｍｍ］、Ｍが１．５［ｍｍ］を条件１３とした。また、封止部の温度が３９０［℃］、Ｌが１．５［ｍｍ］、Ｍが１．５［ｍｍ］を条件１４とした。また、封止部の温度が３９０［℃］、Ｌが２．０［ｍｍ］、Ｍが１．５［ｍｍ］を条件１５とした。また、封止部の温度が３９０［℃］、Ｌが１．０［ｍｍ］、Ｍが２．０［ｍｍ］を条件１６とした。また、封止部の温度が３９０［℃］、Ｌが１．５［ｍｍ］、Ｍが２．０［ｍｍ］を条件１７とした。また、封止部の温度が３９０［℃］、Ｌが２．０［ｍｍ］、Ｍが２．０［ｍｍ］を条件１８とした。また、封止部の温度が４５０［℃］、Ｌが１．０［ｍｍ］、Ｍが１．５［ｍｍ］を条件１９とした。また、封止部の温度が４５０［℃］、Ｌが１．５［ｍｍ］、Ｍが１．５［ｍｍ］を条件２０とした。また、封止部の温度が４５０［℃］、Ｌが２．０［ｍｍ］、Ｍが１．５［ｍｍ］を条件２１とした。また、封止部の温度が４５０［℃］、Ｌが１．０［ｍｍ］、Ｍが２．０［ｍｍ］を条件２２とした。また、封止部の温度が４５０［℃］、Ｌが１．５［ｍｍ］、Ｍが２．０［ｍｍ］を条件２３とした。また、封止部の温度が４５０［℃］、Ｌが２．０［ｍｍ］、Ｍが２．０［ｍｍ］を条件２４とした。また、封止部の温度が５１０［℃］、Ｌが１．０［ｍｍ］、Ｍが１．５［ｍｍ］を条件２５とした。また、封止部の温度が５１０［℃］、Ｌが１．５［ｍｍ］、Ｍが１．５［ｍｍ］を条件２６とした。また、封止部の温度が５１０［℃］、Ｌが２．０［ｍｍ］、Ｍが１．５［ｍｍ］を条件２７とした。また、封止部の温度が５１０［℃］、Ｌが１．０［ｍｍ］、Ｍが２．０［ｍｍ］を条件２８とした。また、封止部の温度が５１０［℃］、Ｌが１．５［ｍｍ］、Ｍが２．０［ｍｍ］を条件２９とした。また、封止部の温度が５１０［℃］、Ｌが２．０［ｍｍ］、Ｍが２．０［ｍｍ］を条件３０とした。
【００３８】
実験は、各条件１〜３０の高圧放電ランプをそれぞれ３［本］ずつ作製し、１２０［Ｗ］で点灯させ、３［本］のうち１［本］でも破裂が発生したものは、破裂有と評価し、３［本］のうち１［本］も破裂が発生しなかったものは、破裂無と評価した。さらに、３［本］の高圧放電ランプの動作停止時間の平均値を求めた。
【００３９】
実験結果を表１に示す。
【００４０】
【表１】
【００４１】
表１に示すように、各封止部の温度において、それぞれ定格寿命を経過した後にほとんどの高圧放電ランプ（条件１、２、４、５、７，８、１０、１１および１３〜３０）が破裂せずに動作停止している。しかしながら、封止部の温度が３３０［℃］および３５０［℃］の場合に、Ｌの長さが２．０［ｍｍ］の場合（条件３、６、９および１２）には、破裂が発生している。発明者らがこの破裂の原因を調査したところ、封止部の温度が低い場合には、Ｌの長さを長くし過ぎると、封止部１０５の酸化が進行するのに時間がかかり過ぎてしまうことに起因していることがわかった。
【００４２】
すなわち、実験により、封止部の温度によって、適切なＬの範囲が異なることがわかった。
【００４３】
よって、高圧放電ランプ１００が定格寿命を過ぎても点灯し続け、発光部１０２が熱によって結晶化して失透し、大きく膨らんだ後に破裂してしまうのを防止し、高圧放電ランプ１００を安全に停止させることができる。
【００４４】
実験結果より求められる封止部の温度とＬとの関係を図２に示す。図２に示すように、Ｌは、図２中の斜線部分の範囲内に規定されることが好ましい。具体的には、Ｌは、Ｘ軸を封止部温度［℃］とし、Ｙ軸をＬ［ｍｍ］とした状態において、点Ａ（３３０，１）、点Ｂ（３３０，１．５）、点Ｃ（３９０，２）、点Ｄ（５１０，２）および点Ｅ（５１０，１）で囲まれる部分の範囲内（隣り合う各点を結ぶ線上を含む。）に規定されることが好ましい。この場合、高圧放電ランプの破裂を防止して安全に動作を停止させることができる。
【００４５】
さらに、封止部の温度が３３０［℃］以上３９０［℃］以下の範囲内の場合には、Ｌの長さを１．５［ｍｍ］以下とすることが好ましい。この場合、高圧放電ランプ１００の破裂をより確実に防止して安全に動作を停止させることができる。
【００４６】
なお、部材１０６の金属箔１０４の面に対して略垂直な方向の長さは、金属箔１０４の厚みよりも厚いことが好ましい。この場合、溶接等により、部材１０６を金属箔１０４に配置しやすくすることができる。
【００４７】
また、部材１０６は、金属箔１０４の面に対して、リード線１０３と同じ側に配置されていることが好ましい。この場合、リード線１０３側からの酸化が部材１０６に進行しやすくすることができる。
【００４８】
なお、部材１０６における金属箔１０４の長手方向に対して略垂直に切った断面は、表面に凹凸を有していることが好ましい。この場合、部材１０６の一端部と他端部とが連通しやすく、高圧放電ランプ１００の動作停止をスムーズに行うことができる。さらには、部材１０６における金属箔１０４の長手方向に対して略垂直に切った断面において、部材１０６の表面の中心線平均粗さＲａは、０．１［μｍ］以上であることが好ましい。この場合、部材１０６の一端部と他端部とをさらに連通させやすく、高圧放電ランプ１００の動作停止をスムーズに行うことができる。また、部材１０６における金属箔１０４の長手方向に対して略垂直に切った断面において、部材１０６の表面の中心線平均粗さＲａは、０．１以上５０［μｍ］以下の範囲内であることがより好ましい。この場合、金属箔の長手方向に適度な凹凸が形成されるため、封止部１０５の封着性を維持しつつ、高圧放電ランプの動作停止の効果を高めることができる。さらには、部材１０６における金属箔１０４の長手方向に対して略垂直に切った断面において、部材１０６の表面の中心線平均粗さＲａは、０．２［μｍ］以上１０［μｍ］以下の範囲内であることがさらにより好ましい。
【００４９】
また、部材１０６は、金属箔１０４の短手方向において、略中央部に配置されていることが好ましい。この場合、部材１０６が設けられている側の金属箔１０４の封止部１０５への密着度を向上させ、封止をしやすくすることができる。
【００５０】
（高圧放電ランプの製造方法）
高圧放電ランプ１００の製造方法を以下に説明する。高圧放電ランプ１００の製造方法は、以下の工程を有することを特徴とする。
【００５１】
（ａ）放電空間を形成するための発光部、および前記発光部の両端から延在する円筒状の細管部を有する石英ガラス製の容器を準備する工程
（ｂ）電極と、リード線と、一端部が前記電極に接続され他端部がリード線に接続された金属箔とを準備する工程
（ｃ）金属箔に部材を配置する工程
（ｄ）前記電極の本体部が前記発光部の内部に突出するように、前記細管部に対して前記電極棒を挿入する工程
（ｅ）前記細管部を加熱溶解させた状態で圧接することにより、前記電極棒を封止する工程
先ず、（ａ）の工程では、放電空間を形成するための発光部１０２および、この発光部１０２から延在する管状部を含むガラス製の発光管（図示せず）を準備する。本発明において容器とは、封止部１０５が形成されて発光部１０２が気密封止される前の高圧放電ランプ１００の前駆体をいう。
【００５２】
次に、（ｂ）の工程において、電極１０１と、リード線１０３と、一端部が電極１０１に接続され他端部がリード線１０３に接続された金属箔１０４とを準備する。具体的には、電極１０１と金属箔１０４の一端部とを溶接等により接続し、リード線１０３と金属箔１０４の他端部とを溶接等により接続する。なお、電極１０１と金属箔１０４、リード線１０３と金属箔１０４の各接続の順番はどちらを先に行ってもよい。
【００５３】
続いて、（ｃ）の工程において、金属箔１０４に部材１０６を配置する。なお、金属箔１０４への部材１０６の配置は、例えば、部材１０６と金属箔１０４とを溶接等で接続することにより行うことができる。
【００５４】
さらに、（ｄ）の工程では、電極１０１の本体部１０１ａが発光部１０２の内部に突出するように、細管部に対して電極１０１を挿入する。
【００５５】
そして、（ｅ）の工程では、前記細管部を加熱溶解させて電極１００を封止する。封止は、バーナーによって加熱してもよいし、レーザー（例えば、ＣＯ2可変レーザー）によって加熱してもよい。なお、バーナーとレーザーとを併用してもよい。
【００５６】
以上の工程を経ることにより、高圧放電ランプ１００が完成される。
【００５７】
上記のとおり、本発明に係る高圧放電ランプ１００は、発光部１０２の破裂を防止しつつ安全に動作を停止させることができる。
【００５８】
（第２の実施形態）
本発明に係る第２の実施形態に係る高圧放電ランプの管軸を含む正面断面図を図３（ａ）に、その側面断面図を図３（ｂ）にそれぞれ示す。本発明に係る高圧放電ランプの変形例（以下、「高圧放電ランプ２００」という。）は、部材１０６の設けられている側の封止部１０５にキャビティ２０１が形成され、その外部にアンテナ２０２が設けられている点を除いては、高圧放電ランプ１００と実質的に同じ構成を有する。よって、キャビティ２０１およびアンテナ２０２について詳細に説明し、その他の点については説明を省略する。なお、図３（ａ）および（ｂ）においては、図示の便宜上、電極１０１、リード線１０３、金属箔１０４、部材１０６およびアンテナ２０２は、断面で切らずに図示している。
【００５９】
部材１０６の設けられている側の封止部１０５には、キャビティ２０１が形成されている。キャビティ２０１の内部には、少なくとも希ガスが封入されている。なお、発光部１０２の内部と同様のガス（例えば、希ガスおよび水銀）が封入されていてもよい。また、キャビティ２０１の内部に酸化バリウムやトリウムタングステンを配置してもよい。この場合、酸化バリウムやトリウムタングステンが電子を放出しやすいため、金属箔１０４とアンテナ２０２との間の放電を容易に起こすことができる。さらに、部材１０６の少なくともキャビティ２０１の内部に露出している部分がトリウムタングステン製であることが好ましい。この場合、簡易な構成で金属箔１０４とアンテナ２０２との放電を容易に起こすことができ、高圧放電ランプ２００の始動性を向上することができる。
【００６０】
キャビティ２０１が位置する封止部１０５の外周には、アンテナ２０２が設けられている。アンテナ２０２は、例えば鉄とクロムとの合金製で、一端部側が封止部の外周に３ターン巻きつけられ、他端部側が外部リード線１０３に接続されている。なお、アンテナ２０２は、鉄とクロムとの合金製に限らず、例えばモリブデンやタングステン等の金属線も用いることができる。
【００６１】
また、いわゆるトリガー線の役割を果たす第２のアンテナ（図示せず。）が、封止部１０５における発光部１０２側の端部（おおよそ、電極１０１が埋め込まれている封止部１０５の外周）に設けられていてもよい。
【００６２】
高圧放電ランプ２００の場合、その封止部１０５におけるリード線１０３側の端部から発光部１０２側に向かって酸化が進行する。そして、高圧放電ランプの定格寿命を過ぎた後に、キャビティ２０１が設けられている側の封止部１０５では、酸化がキャビティ２０１の部分まで進行し、キャビティ２０１が外部空間と連通されることになる。よって、キャビティ２０１の部分において、放電を生起することができなくなってしまい、高圧放電ランプ２００の動作が停止される。
【００６３】
したがって、高圧放電ランプ２００は、発光部１０２の破裂を防止しつつ安全に動作を停止させることができる。
【００６４】
上記のとおり、本発明に係る高圧放電ランプ２００は、始動性を向上しつつ、発光部１０２の破裂を防止しつつ安全に動作を停止させることができる。
【００６５】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係るランプユニットの一部切欠斜視図を図４に示す。本発明の第３の実施形態に係るランプユニット（以下、「ランプユニット３００」という。）は、本発明の第１の実施形態に係る高圧放電ランプ１００を備える。
【００６６】
図４に示すように、ランプユニット３００は、高圧放電ランプ１００と、高圧放電ランプからの射出光が反射面３０１によって反射されるように高圧放電ランプ１００が内部に取り付けられた、凹状の反射面３０１を有する反射鏡３０２とを備える。
【００６７】
反射鏡３０２の内面には、凹面の反射面３０１が形成されており、反射面３０１によって高圧放電ランプ１００からの射出光を反射させる。また、反射鏡３０２は、反射鏡３０２による高圧放電ランプ１００の集光効率を高めるために、高圧放電ランプ１００の長手方向の中心軸Ｘと反射鏡３０２の光軸Ｙとが略一致するように高圧放電ランプ１００と組み合わされている。なお、反射面３０１は、例えば回転楕円体面や回転放物体面からなり、多層干渉膜等が蒸着されたものが一般的に使用されるが、本発明では特に限定されない。
【００６８】
反射鏡３０２のネック部３０３側に位置する封止部１０５は、口金３０４に挿入され、反射鏡３０２に対して固定されている。口金３０４は、例えば、円筒形であって、反射鏡３０２に対して接着剤３０５等を介して固着されている。また、この口金３０４には、電源接続用端子３０６が付設されている。
【００６９】
また、高圧放電ランプ１００のうち、口金３０４とは反対側のリード線１０３は、電力供給線３０７に接続されており、電力供給線３０７は、反射鏡３０２に設けられた貫通孔３０８に挿通されている。
【００７０】
なお、図４では、部材１０６が配置されている側の封止部１０５は、ネック部３０３の反対側となるように高圧放電ランプ１００が反射鏡３０２に取り付けられているが、部材１０６が配置されている側の封止部１０５がネック部３０３側となるように反射鏡３０２に取り付けられれていてもよい。
また、図４では、高圧放電ランプ１００を用いたが、高圧放電ランプ２００を用いることもできる。
【００７１】
上記のとおり、本願の第３の実施形態に係るランプユニット３００の構成によれば、高圧放電ランプ１００、２００の発光部１０２の破裂を防止しつつ安全に動作を停止させることができる。
【００７２】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態に係る投射型画像表示装置の斜視図を図５に示す。本発明の第４の実施形態に係る投射型画像表示装置（以下、「画像表示装置４００」という。）は、その前方に設置したスクリーン（図示しない）に向けて画像を投影するタイプのプロジェクタである。
【００７３】
投射型画像表示装置４００は、ランプユニット３００と、ランプユニットからの照明光が変調して光学像を形成する光学ユニット４０２と、光学像を拡大投射する投射装置４０４とを備える。
【００７４】
具体的には、筐体４０１と、筐体４０１に収納されたランプユニット３００と、光学ユニット４０２と、制御ユニット４０３と、投射装置４０４と、冷却ファンユニット４０５と、電源ユニット４０６とを備える。
【００７５】
電源ユニット４０６は、ＤＣ電源回路と高圧放電ランプ点灯装置（いずれも図示しない）を含み、商用電源から供給される電力を、制御ユニット４０３、ランプユニット３００、および冷却ファンユニット４０５に適した電力に変換してそれぞれ供給する。なお、図５は、投射型画像表示装置４００の構成を見易くするため、筐体４０１の天板が取り除かれた状態で示されている。
【００７６】
上記のとおり、本願の第４の実施形態に係る投射型画像表示装置４００の構成によれば、高圧放電ランプ１００、２００の発光部１０２の破裂を防止しつつ安全に動作を停止させることができる。
【００７７】
（第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態に係る投射型画像表示装置の斜視図を図６に示す。本発明の第５の実施形態に係る投射型画像表示装置（以下、「画像表示装置５００」という。）は、リアプロジェクタであって、高圧放電ランプが組み込まれたランプユニット３００と、光学ユニット、投射装置およびミラー（いずれも図示せず。）等が収納された筐体５０１とを有する。
【００７８】
画像表示装置５００は、投射レンズ（図示せず。）から投射され、ミラー（図示せず。）で反射された画像が、筐体５０１の開口部に設けられた透過式スクリーン５０２の裏側から投影されて画像表示される。
【００７９】
上記のとおり、本願の第５の実施形態に係る投射型画像表示装置５００の構成によれば、高圧放電ランプ１００、２００の発光部１０２の破裂を防止しつつ安全に動作を停止させることができる。
【００８０】
＜変形例＞
以上、本発明を上記した各実施形態に示した具体例に基づいて説明したが、本発明の内容が各実施形態に示した具体例に限定されないことは勿論であり、種々の高圧放電ランプ、ランプユニットおよび投射型画像表示装置に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明は、高圧放電ランプ、ランプユニットおよび投射型画像表示装置に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００８２】
１００、２００ 高圧放電ランプ
１０１ 電極
１０２ 発光部
１０３ リード線
１０４ 金属箔
１０５ 封止部
１０６ 部材
３００ ランプユニット
３０１ 反射面
３０２ 反射鏡
４００、５００ 投射型画像表示装置
４０２ 光学ユニット
４０４ 投射装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光物質が封入され、かつ内部に一対の電極が対向して配置された発光部と、前記発光部の両端部に形成され、かつ、一端部が前記一対の電極に接続され他端部がリード線に接続された金属箔が封止された封止部とを備え、
少なくとも一方の前記金属箔の一端部と他端部との間には、部材が配置され、
前記金属箔の長手方向において、前記部材と前記リード線との間の長さＬにより、動作停止時間が規定されていることを特徴とする高圧放電ランプ。
【請求項２】
前記金属箔の長手方向において、前記部材と前記電極との間の長さＭが、前記Ｌよりも長いことを特徴とする高圧放電ランプ。
【請求項３】
前記部材は、前記金属箔の短手方向において、略中央部に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の高圧放電ランプ。
【請求項４】
前記部材は、棒状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の高圧放電ランプ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の高圧放電ランプと、前記高圧放電ランプからの射出光が反射面によって反射されるように前記高圧放電ランプが内部に取り付けられた、凹状の前記反射面を有する反射鏡とを備えることを特徴とするランプユニット。
【請求項６】
請求項５に記載のランプユニットと、前記ランプユニットからの照明光が変調して光学像を形成する光学ユニットと、前記光学像を拡大投射する投射装置とを備えることを特徴とする投射型画像表示装置。
【請求項１】
発光物質が封入され、かつ内部に一対の電極が対向して配置された発光部と、前記発光部の両端部に形成され、かつ、一端部が前記一対の電極に接続され他端部がリード線に接続された金属箔が封止された封止部とを備え、
少なくとも一方の前記金属箔の一端部と他端部との間には、部材が配置され、
前記金属箔の長手方向において、前記部材と前記リード線との間の長さＬにより、動作停止時間が規定されていることを特徴とする高圧放電ランプ。
【請求項２】
前記金属箔の長手方向において、前記部材と前記電極との間の長さＭが、前記Ｌよりも長いことを特徴とする高圧放電ランプ。
【請求項３】
前記部材は、前記金属箔の短手方向において、略中央部に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の高圧放電ランプ。
【請求項４】
前記部材は、棒状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の高圧放電ランプ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の高圧放電ランプと、前記高圧放電ランプからの射出光が反射面によって反射されるように前記高圧放電ランプが内部に取り付けられた、凹状の前記反射面を有する反射鏡とを備えることを特徴とするランプユニット。
【請求項６】
請求項５に記載のランプユニットと、前記ランプユニットからの照明光が変調して光学像を形成する光学ユニットと、前記光学像を拡大投射する投射装置とを備えることを特徴とする投射型画像表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−９６３７３（Ｐ２０１１−９６３７３Ａ）
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２４６１７２（Ｐ２００９−２４６１７２）
【出願日】平成２１年１０月２７日（２００９．１０．２７）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月２７日（２００９．１０．２７）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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