高圧放電灯、画像投影装置
【課題】 点灯中に電極で最も高温となる電極先端部の不純物含有量を少なくしてランプの信頼性を高めた高圧放電灯を実現する。
【解決手段】 放電空間部１５に電極１６，１７が対向配置されるとともに、０．２（ｍｇ／ｍｍ３）以上の水銀、希ガス、ハロゲンが封入される。電極１６，１７の材料としてドープ材を添加していないタングステンＷを使用し、電極１６，１７の先端にタングステンコイル１８，１９で数ターン巻回して径大化させ、その先端を加熱溶融して先端溶融部１８１，１９１を形成する。先端溶融部１８１，１９１のタングステンの不純物含有量を電極１６，１７の不純物含有量より低減させた。これにより、点灯中に電極で最も高温となる先端溶融部１８１，１９１の不純物含有量を少なくしたことで、ランプとしての信頼性を高めることが可能となる。
【解決手段】 放電空間部１５に電極１６，１７が対向配置されるとともに、０．２（ｍｇ／ｍｍ３）以上の水銀、希ガス、ハロゲンが封入される。電極１６，１７の材料としてドープ材を添加していないタングステンＷを使用し、電極１６，１７の先端にタングステンコイル１８，１９で数ターン巻回して径大化させ、その先端を加熱溶融して先端溶融部１８１，１９１を形成する。先端溶融部１８１，１９１のタングステンの不純物含有量を電極１６，１７の不純物含有量より低減させた。これにより、点灯中に電極で最も高温となる先端溶融部１８１，１９１の不純物含有量を少なくしたことで、ランプとしての信頼性を高めることが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、高効率、高出力、高い集光効率で、かつコンパクトな設計が要求される例えばＬＣＤプロジェクタのような画像を投影する画像投影装置に使用される高圧放電灯およびこれを用いた画像投影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、広く普及している投光照明および画像表示装置などの光源として、高圧放電灯が多く採用されている。特に点光源に近く、配光制御が容易なショートアークタイプの高圧放電灯であるキセノンランプ・メタルハライドランプ等は、液晶プロジェクタ用の光源として、多用されつつある。液晶パネルの小型軽量化に伴い光源も液晶パネルへ効率よく集光するために、アーク長を短くすることが一番効率の良い方法であるが、単にアーク長を短くするとランプ電圧が低下し、それに伴いランプ電流が増大して点灯装置を大型化させてしまう、という問題があった。
【０００３】
そこで、従来から点灯中の圧力を上げてランプ電圧を低下させずにアーク長を短くして点灯装置を小型化するとともに、ランプの出力特性も向上させた小型軽量のランプが実現されている。（例えば、特許文献１）
【特許文献１】特開平６−５２８３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した特許文献１の技術は、集光効率とともに光出力を向上させるためにはアーク長をできる限り短くし、点灯圧（発光金属蒸気圧）を高めてランプへの負荷を高める必要がある。これにより、電極への負荷も高くなり、ランプ電極材に含まれる不純物が電極から析出、飛び出すことで寿命や信頼性を悪化させる不具合が発生する。
【０００５】
この発明の目的は、点灯中に電極で最も高温となる電極先端部の不純物含有量を少なくしてランプの信頼性を高めた高圧放電灯およびこれを用いた画像投影装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した課題を解決するために、この発明の高圧放電灯は、電極間距離２．０ｍｍ以下に一対の電極が対向配置されるとともに、０．２（ｍｇ／ｍｍ３）以上の水銀、希ガス、ハロゲンが封入される放電空間部と、前記電極のそれぞれの一端に接合された金属箔と、前記金属箔の他端に電力導入線が結合され、前記金属箔部分で前記放電空間部の気密性を維持するように封着された封止部とを備えた、点灯圧が１０ＭＰａ以上の高圧放電灯にあって、前記電極の材料はドープ材が無添加のタングステンとし、前記電極の先端部を根元より径大に形成し、前記電極の先端部は加熱溶融を施して先端溶融部とし、該先端溶融部のタングステンの不純物含有量を、前記電極のタングステン不純物含有量より低減したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、点灯中に電極で最も高温となる電極先端部の不純物含有量を少なくしたため、信頼性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、この発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【０００９】
図１は、この発明の高圧放電灯の一実施例について説明するための側面図である。図１において、１１は透明な石英ガラス製のバルブであり、ほぼ楕円形状の発光管部１２とその長手方向の両端部に発光管部１２と同材料で形成されたバルブ１１内を気密の封止部１３，１４からなる。発光管部１２には、その長手方向にほぼ円柱状の放電空間部１５が形成されており、この放電空間部１５には封止部１３，１４の内部から延出された、例えばタングステン材で形成される電極１６，１７が約１．３ｍｍの間隔をおいてその先端が対向するように配置されている。電極１６，１７の軸径はφ０．４ｍｍで、その一端にφ０．２ｍｍのタングステンコイル１８，１９が数ターン巻きつけてある。放電空間部１５には、例えば水銀（Ｈｇ）とアルゴン（Ａｒ）ガスとハロゲンを含む放電媒体が封入されている。Ｈｇ量はランプ電圧が７０Ｖ以上となる所定量が封入されている。
【００１０】
電極１６，１７のそれぞれ先端は、図２（Ａ）にも示すようにプラズマ熱源により溶融して加工された先端溶融部１８１，１９１が施されている。電極１６，１７のタングステンに含まれる不純物量は８ｐｐｍ以下で、溶融させることで不純物が飛ばされた先端溶融部１８１，１９１の不純物含有量は４ｐｐｍ以下である。図２（Ｂ）は従来の電極部分について示している。
【００１１】
封止部１３，１４は、圧潰して形成されており、その内部にはモリブデン（Ｍｏ）製の金属箔２０，２１が封着されている。金属箔２０，２１の厚さは非常に薄く、例えば主封着部の箔厚は０．０２０ｍｍ、箔幅は２ｍｍ、長さは１７ｍｍ程度である。この金属箔２０，２１のそれぞれの一端は、電極１６，１７にそれぞれ溶接されており、他端は例えばニッケル製のワイヤ２２，２３がそれぞれ接続されており、ワイヤ２２，２３はランプ外の点灯装置２４から電力の供給を受けるための導入線である。
【００１２】
このような高圧放電灯は、ランプ電力１００Ｗ〜１５０Ｗで点灯し、光出力は５５ｌｍ〜６０ｌｍ／Ｗのランプ効率を有し、例えばプロジェクタ用光源などにおいてはスクリーンに到達する光量が１０ｌｍ／Ｗを超えるような効率が得られる。点灯中の動作圧力が１５ＭＰａを超えるように設計されている。
【００１３】
図２（Ａ）で構成される電極を使用した高圧放電灯をサンプルＡとし、図２（Ｂ）で構成される不純物含有量がおよそ２０ｐｐｍの電極を使用した高圧放電灯をサンプルＢとし、２時間点灯し、３０分消灯することを繰り返す点灯試験をする寿命評価を行った。その結果を図３に示す。
【００１４】
すなわち、サンプルＡとＢの点灯試験をする寿命評価を行った。その結果、照度が５０％に低下あるいは不点灯となる不良率がサンプルＢでは２０００時間で１２％発生するのに対して、サンプルＡでは４０００時間経過後でもサンプルＢよりも低い５％であった。
【００１５】
このように、根元より径大に形成した電極の先端部は加熱溶融を施して先端溶融部が形成された電極のタングステンの不純物含有量を、電極１６，１７の材料であるタングステンの不純物含有量より少なくしたため、信頼性を高めることが可能となる。
【００１６】
図４は、図１に構成の高圧放電灯が液晶プロジェクタに搭載された場合の、この発明の画像撮影装置について説明するための説明図である。
図４において、４１は液晶プロジェクタであり、この液晶プロジェクタ４１は本体４２を有し、本体４２の前面側には投影開口４３が形成される。また、本体４２内には光源４４が配設され、この光源４４は高圧放電灯４５と高圧放電灯４５に光学的に対向した反射手段としてのリフレクタ５６にて形成される。そして、光源４４の照射方向の前方には、表示手段としての液晶パネル４７が配設され、この液晶パネル４７の前方の投影開口４３に対応して投影手段としての投影レンズ４８が配設されている。投影開口４３の前方には、スクリーン４９が配設される。
【００１７】
さらに、高圧放電灯４５には点灯回路５０が接続され液晶パネル４７には液晶駆動回路５１が接続され、点灯回路５０および液晶駆動回路５１は商用交流電源５２が接続される。点灯回路５０は高圧放電灯４５を直流で点灯するもであっても、交流で点灯するものであっても構わない。
【００１８】
上記した構成の画像撮影装置は、まず、点灯回路５０で光源４４の高圧放電灯４５を点灯させる。高圧放電灯４５からの光は、直接あるいはリフレクタ４６で反射されて液晶パネル４７方向に照射される。液晶パネル４７は、液晶駆動回路５１で表示が変化して、光源４４からの光を透過して投影レンズ４８で投影させてスクリーン４９に映像を映し出す。
【００１９】
このように、この発明の画像撮影装置は、この発明の高圧放電灯を光源のランプとしたことにより、ランプの信頼性が向上し、延いては液晶撮影装置全体の信頼性の向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明の一実施例について説明するための側面図。
【図２】（Ａ）は図１の電極、（Ｂ）は従来の電極について説明するための拡大側面図。
【図３】この発明の効果について説明するための説明図。
【図４】この発明の画像撮影装置に関する一実施例について説明するための説明図。
【符号の説明】
【００２１】
１１ バルブ
１２ 発光管部
１３，１４
１５ 放電空間部
１６，１７ 電極
１８，１９ タングステンコイル
１８１，１９１ 先端溶融部
２０，２１ 金属箔
２２，２３ 導入線
４１ 液晶プロジェクタ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、高効率、高出力、高い集光効率で、かつコンパクトな設計が要求される例えばＬＣＤプロジェクタのような画像を投影する画像投影装置に使用される高圧放電灯およびこれを用いた画像投影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、広く普及している投光照明および画像表示装置などの光源として、高圧放電灯が多く採用されている。特に点光源に近く、配光制御が容易なショートアークタイプの高圧放電灯であるキセノンランプ・メタルハライドランプ等は、液晶プロジェクタ用の光源として、多用されつつある。液晶パネルの小型軽量化に伴い光源も液晶パネルへ効率よく集光するために、アーク長を短くすることが一番効率の良い方法であるが、単にアーク長を短くするとランプ電圧が低下し、それに伴いランプ電流が増大して点灯装置を大型化させてしまう、という問題があった。
【０００３】
そこで、従来から点灯中の圧力を上げてランプ電圧を低下させずにアーク長を短くして点灯装置を小型化するとともに、ランプの出力特性も向上させた小型軽量のランプが実現されている。（例えば、特許文献１）
【特許文献１】特開平６−５２８３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した特許文献１の技術は、集光効率とともに光出力を向上させるためにはアーク長をできる限り短くし、点灯圧（発光金属蒸気圧）を高めてランプへの負荷を高める必要がある。これにより、電極への負荷も高くなり、ランプ電極材に含まれる不純物が電極から析出、飛び出すことで寿命や信頼性を悪化させる不具合が発生する。
【０００５】
この発明の目的は、点灯中に電極で最も高温となる電極先端部の不純物含有量を少なくしてランプの信頼性を高めた高圧放電灯およびこれを用いた画像投影装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した課題を解決するために、この発明の高圧放電灯は、電極間距離２．０ｍｍ以下に一対の電極が対向配置されるとともに、０．２（ｍｇ／ｍｍ３）以上の水銀、希ガス、ハロゲンが封入される放電空間部と、前記電極のそれぞれの一端に接合された金属箔と、前記金属箔の他端に電力導入線が結合され、前記金属箔部分で前記放電空間部の気密性を維持するように封着された封止部とを備えた、点灯圧が１０ＭＰａ以上の高圧放電灯にあって、前記電極の材料はドープ材が無添加のタングステンとし、前記電極の先端部を根元より径大に形成し、前記電極の先端部は加熱溶融を施して先端溶融部とし、該先端溶融部のタングステンの不純物含有量を、前記電極のタングステン不純物含有量より低減したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、点灯中に電極で最も高温となる電極先端部の不純物含有量を少なくしたため、信頼性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、この発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【０００９】
図１は、この発明の高圧放電灯の一実施例について説明するための側面図である。図１において、１１は透明な石英ガラス製のバルブであり、ほぼ楕円形状の発光管部１２とその長手方向の両端部に発光管部１２と同材料で形成されたバルブ１１内を気密の封止部１３，１４からなる。発光管部１２には、その長手方向にほぼ円柱状の放電空間部１５が形成されており、この放電空間部１５には封止部１３，１４の内部から延出された、例えばタングステン材で形成される電極１６，１７が約１．３ｍｍの間隔をおいてその先端が対向するように配置されている。電極１６，１７の軸径はφ０．４ｍｍで、その一端にφ０．２ｍｍのタングステンコイル１８，１９が数ターン巻きつけてある。放電空間部１５には、例えば水銀（Ｈｇ）とアルゴン（Ａｒ）ガスとハロゲンを含む放電媒体が封入されている。Ｈｇ量はランプ電圧が７０Ｖ以上となる所定量が封入されている。
【００１０】
電極１６，１７のそれぞれ先端は、図２（Ａ）にも示すようにプラズマ熱源により溶融して加工された先端溶融部１８１，１９１が施されている。電極１６，１７のタングステンに含まれる不純物量は８ｐｐｍ以下で、溶融させることで不純物が飛ばされた先端溶融部１８１，１９１の不純物含有量は４ｐｐｍ以下である。図２（Ｂ）は従来の電極部分について示している。
【００１１】
封止部１３，１４は、圧潰して形成されており、その内部にはモリブデン（Ｍｏ）製の金属箔２０，２１が封着されている。金属箔２０，２１の厚さは非常に薄く、例えば主封着部の箔厚は０．０２０ｍｍ、箔幅は２ｍｍ、長さは１７ｍｍ程度である。この金属箔２０，２１のそれぞれの一端は、電極１６，１７にそれぞれ溶接されており、他端は例えばニッケル製のワイヤ２２，２３がそれぞれ接続されており、ワイヤ２２，２３はランプ外の点灯装置２４から電力の供給を受けるための導入線である。
【００１２】
このような高圧放電灯は、ランプ電力１００Ｗ〜１５０Ｗで点灯し、光出力は５５ｌｍ〜６０ｌｍ／Ｗのランプ効率を有し、例えばプロジェクタ用光源などにおいてはスクリーンに到達する光量が１０ｌｍ／Ｗを超えるような効率が得られる。点灯中の動作圧力が１５ＭＰａを超えるように設計されている。
【００１３】
図２（Ａ）で構成される電極を使用した高圧放電灯をサンプルＡとし、図２（Ｂ）で構成される不純物含有量がおよそ２０ｐｐｍの電極を使用した高圧放電灯をサンプルＢとし、２時間点灯し、３０分消灯することを繰り返す点灯試験をする寿命評価を行った。その結果を図３に示す。
【００１４】
すなわち、サンプルＡとＢの点灯試験をする寿命評価を行った。その結果、照度が５０％に低下あるいは不点灯となる不良率がサンプルＢでは２０００時間で１２％発生するのに対して、サンプルＡでは４０００時間経過後でもサンプルＢよりも低い５％であった。
【００１５】
このように、根元より径大に形成した電極の先端部は加熱溶融を施して先端溶融部が形成された電極のタングステンの不純物含有量を、電極１６，１７の材料であるタングステンの不純物含有量より少なくしたため、信頼性を高めることが可能となる。
【００１６】
図４は、図１に構成の高圧放電灯が液晶プロジェクタに搭載された場合の、この発明の画像撮影装置について説明するための説明図である。
図４において、４１は液晶プロジェクタであり、この液晶プロジェクタ４１は本体４２を有し、本体４２の前面側には投影開口４３が形成される。また、本体４２内には光源４４が配設され、この光源４４は高圧放電灯４５と高圧放電灯４５に光学的に対向した反射手段としてのリフレクタ５６にて形成される。そして、光源４４の照射方向の前方には、表示手段としての液晶パネル４７が配設され、この液晶パネル４７の前方の投影開口４３に対応して投影手段としての投影レンズ４８が配設されている。投影開口４３の前方には、スクリーン４９が配設される。
【００１７】
さらに、高圧放電灯４５には点灯回路５０が接続され液晶パネル４７には液晶駆動回路５１が接続され、点灯回路５０および液晶駆動回路５１は商用交流電源５２が接続される。点灯回路５０は高圧放電灯４５を直流で点灯するもであっても、交流で点灯するものであっても構わない。
【００１８】
上記した構成の画像撮影装置は、まず、点灯回路５０で光源４４の高圧放電灯４５を点灯させる。高圧放電灯４５からの光は、直接あるいはリフレクタ４６で反射されて液晶パネル４７方向に照射される。液晶パネル４７は、液晶駆動回路５１で表示が変化して、光源４４からの光を透過して投影レンズ４８で投影させてスクリーン４９に映像を映し出す。
【００１９】
このように、この発明の画像撮影装置は、この発明の高圧放電灯を光源のランプとしたことにより、ランプの信頼性が向上し、延いては液晶撮影装置全体の信頼性の向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明の一実施例について説明するための側面図。
【図２】（Ａ）は図１の電極、（Ｂ）は従来の電極について説明するための拡大側面図。
【図３】この発明の効果について説明するための説明図。
【図４】この発明の画像撮影装置に関する一実施例について説明するための説明図。
【符号の説明】
【００２１】
１１ バルブ
１２ 発光管部
１３，１４
１５ 放電空間部
１６，１７ 電極
１８，１９ タングステンコイル
１８１，１９１ 先端溶融部
２０，２１ 金属箔
２２，２３ 導入線
４１ 液晶プロジェクタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極間距離２．０ｍｍ以下に一対の電極が対向配置されるとともに、０．２（ｍｇ／ｍｍ３）以上の水銀、希ガス、ハロゲンが封入される放電空間部と、前記電極のそれぞれの一端に接合された金属箔と、前記金属箔の他端に電力導入線が結合され、前記金属箔部分で前記放電空間部の気密性を維持するように封着された封止部とを備えた、点灯圧が１０ＭＰａ以上の高圧放電灯において、
前記電極の材料はドープ材が無添加のタングステンとし、前記電極の先端部を根元より径大に形成し、前記電極の先端部は加熱溶融を施して先端溶融部とし、該先端溶融部のタングステンの不純物含有量を、前記電極のタングステン不純物含有量より低減したことを特徴とする高圧放電灯。
【請求項２】
前記電極のタングステンの不純物含有量は、１５ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の高圧放電灯。
【請求項３】
前記電極先端溶融部のタングステンの不純物含有量は、５ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の高圧放電灯。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかの高圧放電灯と、
前記高圧放電灯を光源とし、該光源から放射される光に基づき画像を投影する画像投影装置本体と、を具備したことを特徴とする画像投影装置。
【請求項１】
電極間距離２．０ｍｍ以下に一対の電極が対向配置されるとともに、０．２（ｍｇ／ｍｍ３）以上の水銀、希ガス、ハロゲンが封入される放電空間部と、前記電極のそれぞれの一端に接合された金属箔と、前記金属箔の他端に電力導入線が結合され、前記金属箔部分で前記放電空間部の気密性を維持するように封着された封止部とを備えた、点灯圧が１０ＭＰａ以上の高圧放電灯において、
前記電極の材料はドープ材が無添加のタングステンとし、前記電極の先端部を根元より径大に形成し、前記電極の先端部は加熱溶融を施して先端溶融部とし、該先端溶融部のタングステンの不純物含有量を、前記電極のタングステン不純物含有量より低減したことを特徴とする高圧放電灯。
【請求項２】
前記電極のタングステンの不純物含有量は、１５ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の高圧放電灯。
【請求項３】
前記電極先端溶融部のタングステンの不純物含有量は、５ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の高圧放電灯。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかの高圧放電灯と、
前記高圧放電灯を光源とし、該光源から放射される光に基づき画像を投影する画像投影装置本体と、を具備したことを特徴とする画像投影装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００６−４０６２１（Ｐ２００６−４０６２１Ａ）
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２１５８９９（Ｐ２００４−２１５８９９）
【出願日】平成１６年７月２３日（２００４．７．２３）
【出願人】（０００１１１６７２）ハリソン東芝ライティング株式会社 (995)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月２３日（２００４．７．２３）
【出願人】（０００１１１６７２）ハリソン東芝ライティング株式会社 (995)
【Ｆターム（参考）】
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