説明

高圧放電灯、画像投影装置

【課題】環境に配慮しつつ、一般の画像投影用高圧放電灯と同等の色温度特性を実現する。
【解決手段】透明な石英ガラス製のバルブ11内に3.0mm以下の対向距離で電極151,152を配置させる。バルブ11内に、Sc、Dy、Nd、In、その他の希土類金属から選択される少なくとも1種のAmg/mmの第1のハロゲン金属およびZn、Mn、Fe、Alから選択される少なくとも1種のBmg/mmの第2のハロゲン金属と2気圧以上の希ガスとを封入し、本質的に水銀を含まず、入力電力が80W以上、ランプ電圧/電極間距離=10V/mm以上で駆動する。第1のハロゲン金属Aと第2のハロゲン金属Bの単位体積当たりの封入量を、0.5<A/B<1.5の関係としたことにより、水銀を含まないショートアークメタルハライドランプとして、5,000K以上の色温度を有し、色再現性に優れた特性を得ることができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、高効率、高出力、高集光効率で、且つコンパクトな設計が要求される、例えば液晶プロジェクタの画像投影用の光源として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】
従来の高圧放電灯装置は、透光性の気密容器に内部に形成された放電空間にハロゲン化物、水銀、希ガス等を含む放電媒体を封入し、気密容器の両端部に形成された封止部に、端部に電極を接合した例えばモリブデンからなる金属箔が封着されている。
【0003】
また、近年の環境問題の観点から、水銀を含まず、Naの含有量を大幅に減らした放電灯がある。(例えば、特許文献1)
【特許文献1】特開2001−76670公報(第5頁、図2)
【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、水銀を含まず、環境に配慮されていたものの、色温度が2,700〜3,500Kと低い色温度であることから高い色温度が要求される画像投影用の高圧放電灯には不向きなものであった。
【0005】
この発明の目的は、環境に配慮しつつ、従来の画像投影用高圧放電灯と同等の色温度を得ることができ、さらにランプ効率が所望の値を得ることができる高圧放電灯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、透明な石英ガラス製のバルブと、該バルブ内に3.0mm以下の対向距離で配置された電極と、前記バルブ内に、Sc、Dy、Nd、In、その他の希土類金属から選択される少なくとも1種のAmg/mmの第1のハロゲン金属およびZn、Mn、Fe、Alから選択される少なくとも1種のBmg/mmの第2のハロゲン金属と2気圧以上の希ガスとを封入し、本質的に水銀を含まず、入力電力が80W以上、ランプ電圧/電極間距離=10V/mm以上で駆動される高圧放電灯において、第1のハロゲン金属Aと第2のハロゲン金属Bの単位体積当たりの封入量が、0.5<A/B<1.5の関係を満足させたことを特徴とする。
【0007】
また、前記第1のハロゲン金属は1.0×10−3mg/mm以上6.0×10−3mg/mm以下の範囲で、前記第2のハロゲン金属は6.0×10−3mg/mm以上16.0×10−3mg/mm以下の範囲としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
この発明によれば、水銀を含まないショートアークメタルハライドランプとして、5,000K以上の色温度を有し、色再現性に優れた特性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【0010】
図1は、この発明の高圧放電灯の一実施形態について説明するための構成図である。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131,132からなる。発光管部12には、略楕円形の回転体の放電空間14が形成されており、この放電空間14には封止部131,132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151,152が2.0mm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151,152の軸径はφ0.5mmで、その一端にφ0.2mmのコイル161,162が数ターン巻きつけてある。また、放電空間14には、ジスプロシウム(Dy)、ネオジウム(Nd)、スカンジウム(Sc)、インジウム(In)などの第1のハロゲン金属と、亜鉛(Zn)などの第2のハロゲン金属と、希ガスを含む放電媒体が封入されている。
【0011】
封止部131,132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181,182が封着されている。この金属箔181,182のそれぞれの一端は、電極151,152に溶接されており、他端はニッケル製のワイヤ191,192がそれぞれ接続されており、ワイヤ191,192はランプ外の点灯装置20から電力の供給を受けるための導入導線である。
【0012】
ここで、水銀フリー高圧放電灯における放電媒体は、本質的に水銀が封入されていない。「本質的に水銀が封入されていない」とは、水銀が全く封入されていないというだけでなく、気密容器の内容積1cc当たり2mg未満、好ましくは1mg以下の水銀が存在していることを許容するという意味である。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。従来のように水銀蒸気によって放電灯の電気特性を維持する場合、電極間距離が比較的小さくて小形の高圧金属蒸気放電灯においては、気密容器の内容積1cc当たり200〜400mg、さらに場合によっては500mg以上封入していたことからすれば、水銀量が実質的に少ないといえる。
【0013】
希ガスは、2〜15気圧の圧力で封入されている。なお、希ガスは、好適にはXeである。希ガスの封入圧を2〜15気圧とする理由は、この範囲であれば点灯直後数秒までの光束立ち上がりを早め所望の光度を短時間で得ることができるからである。点灯直後所望の光度を得るまでの時間にあまり不便を感じない場合は、封入圧力を下げることも可能である。
【0014】
ここで、主に発光に起因する第1のハロゲン金属Aと、主にランプ電圧に起因する第2のハロゲン金属Bの封入薬品量を変えた場合の単位体積当たりの封入量の封入比率A/Bに対する、ランプ効率、色温度、ランプ電圧のそれぞれの変化について説明する。ここでは、第1のハロゲン金属と第2のハロゲン金属の各々の組成比は変えずに、封入量のみを変えている。
【0015】
次に、図2〜図4を参照し、この発明の一実施例について説明する。この実施例では、第1のハロゲン金属Aは、1.0×10−3mg/mm以上6.0×10−3mg/mm以下の範囲で、前記第2のハロゲン金属Bは、6.0×10−3mg/mm以上16.0×10−3mg/mm以下の範囲とした。
【0016】
図2は、ランプ効率の変化について説明するもので、A/B値が小さい場合、つまり第2のハロゲン金属Bがリッチである場合、ランプ電圧は高くなり、逆に、A/B値が大きく第1のハロゲン金属Aがリッチである場合、ランプ電圧は低下してしまう。
【0017】
図3は、ランプ効率の変化について説明するもので、A/B値が小さい場合、つまり第2のハロゲン金属Bがリッチである場合、ランプ効率は低くなってしまい、逆に、A/B値が大きく第1のハロゲン金属Aがリッチである場合、ランプ効率は高くなる。
【0018】
図4、色温度の変化について説明するもので、A/B値が小さく第2のハロゲン金属Bがリッチである場合、色温度は低くなってしまい、逆に、A/B値が大きく第1のハロゲン金属Aがリッチである場合、色温度は高くなる。
【0019】
図2〜図4から、第1のハロゲン金属Aと第2のハロゲン金属Bを単位体積当たりの封入比率を0.5<A/B<1.5とした。これにより、画像投影用高圧放電灯として必要な5,000K以上の色温度を得て優れた色再現性を実現しつつ、所望のランプ電圧、ランプ効率も確保することができる。
【0020】
この実施形態では、水銀を含まないショートアークメタルハライドランプとして、5,000K以上の色温度を有し、色再現性に優れた特性を得ることができる。
【0021】
図5は、この発明の高圧放電灯の他の実施形態について説明するための構成図である。図5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131,132からなる。発光管部12には、略楕円形の回転体の放電空間14が形成されており、この放電空間14には封止部131,132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151,152が2.0mm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151,152の軸径はφ0.5mmで、その一端にφ0.2mmのコイル161,162が数ターン巻きつけてある。電極151,152の先端とコイル161,162をそれぞれ溶融し、略半球形状に凝固させ一体化し、アークが集中するように電極先端に突起部171,172がそれぞれ形成される。また、放電空間14には、Dy、Nd、Sc、Inなどの第1のハロゲン金属と、Znなどの第2のハロゲン金属と、希ガスを含む放電媒体が封入されている。
【0022】
封止部131,132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181,182が封着されている。この金属箔181,182のそれぞれの一端は、電極151,152に溶接されており、他端はニッケル製のワイヤ191,192がそれぞれ接続されており、ワイヤ191,192はランプ外の点灯装置20から電力の供給を受けるための導入導線である。
【0023】
この実施形態では、水銀を含まないショートアークメタルハライドランプとして、5,000K以上の色温度を有し、色再現性に優れた特性を得ることができる。さらに、電極を溶融させ先端に突起部をそれぞれ形成させたことにより、アークの集中が図れ、効率向上に寄与する。
【0024】
図6は、図1または図5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、この発明の画像投影装置について説明するためのシステム構成図である。
【0025】
図6において、61は液晶プロジェクタであり、この液晶プロジェクタ61は本体62を有し、本体62の前面側には投影開口63が形成される。また、本体62内には光源64が配設され、この光源64は高圧放電灯65と高圧放電灯65に光学的に対向した反射手段としてのリフレクタ66にて形成される。そして、光源64の照射方向の前方には、表示手段としての液晶パネル67が配設され、この液晶パネル67の前方の投影開口63に対応して投影手段としての投影レンズ68が配設されている。投影開口63の前方には、スクリーン69が配設される。
【0026】
さらに、高圧放電灯65には点灯回路70が接続され液晶パネル67には液晶駆動回路71が接続され、点灯回路70および液晶駆動回路71は商用交流電源72が接続される。点灯回路70は高圧放電灯65を直流で点灯するものであっても、交流で点灯するものであっても構わない。
【0027】
上記した構成の画像投影装置は、まず、点灯回路70で光源64の高圧放電灯65を点灯させる。高圧放電灯65からの光は、直接あるいはリフレクタ66で反射されて液晶パネル67方向に照射される。液晶パネル67は、液晶駆動回路71で表示が変化して、光源64からの光を透過して投影レンズ68で投影させてスクリーン69に映像を映し出す。
【0028】
この実施形態によれば、水銀を含まない画像投影用のショートアークメタルハライドランプとして、5,000K以上の色温度を有する色再現性に優れた特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0029】
【図1】この発明の高圧放電灯の一実施形態について説明するための構成図。
【図2】この発明の高圧放電灯の一実施例のランプ電圧変化について説明するための説明図。
【図3】この発明の高圧放電灯の一実施例のランプ効率変化について説明するための説明図。
【図4】この発明の高圧放電灯の一実施例の色特性変化について説明するための説明図。
【図5】この発明の高圧放電灯の他の実施形態について説明するための構成図。
【図6】この発明の画像投影装置の一実施形態について説明するためのシステム構成図。
【符号の説明】
【0030】
11 バルブ
12 発光管部
131,132 封止部
14 放電空間
151,152 電極
161,162 コイル
171,172 突起部
181,182 金属箔
191,192 ワイヤ
20 点灯装置
61 液晶プロジェクタ
62 本体
65 高圧放電灯
69 スクリーン

【特許請求の範囲】
【請求項1】
透明な石英ガラス製のバルブと、該バルブ内に3.0mm以下の対向距離で配置された電極と、前記バルブ内に、Sc、Dy、Nd、In、その他の希土類金属から選択される少なくとも1種のAmg/mmの第1のハロゲン金属およびZn、Mn、Fe、Alから選択される少なくとも1種のBmg/mmの第2のハロゲン金属と2気圧以上の希ガスとを封入し、本質的に水銀を含まず、入力電力が80W以上、ランプ電圧/電極間距離=10V/mm以上で駆動される高圧放電灯において、
第1のハロゲン金属Aと第2のハロゲン金属Bの単位体積当たりの封入量が、0.5<A/B<1.5の関係を満足させたことを特徴とする高圧放電灯。
【請求項2】
前記第1のハロゲン金属Aは、1.0×10−3mg/mm以上6.0×10−3mg/mm以下の範囲で、前記第2のハロゲン金属Bは、6.0×10−3mg/mm以上16.0×10−3mg/mm以下の範囲としたことを特徴とする高圧放電灯。
【請求項3】
請求項1または2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】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【公開番号】特開2007−213974(P2007−213974A)
【公開日】平成19年8月23日(2007.8.23)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−32607(P2006−32607)
【出願日】平成18年2月9日(2006.2.9)
【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)】