(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電空間およびこれに連通してその両側方へ延出する頸部とを透光性セラミックスにより一体に連成してなる気密容器と；
この気密容器の放電空間内で対向配置されるカソードおよびアノードと；気密容器内に封入される放電媒体と；
各頸部内に嵌入されて、カソードおよびアノードにそれぞれ接続された各電気導入体をそれぞれ支持すると共に、両頸部の端部で気密に封止する栓体と；
カソード側頸部内にてカソード電極軸に外嵌されたコイルであって、余剰放電媒体を溜める間隙を形成する挿入体と；
を具備していることを特徴とするセラミックス放電ランプ。
【請求項２】
請求項１記載のセラミックス放電ランプと；このセラミックス放電ランプのアノード側頸部に装着されてこのランプからの光を反射する反射鏡と；を具備していることを特徴とするランプ装置。
【請求項３】
請求項１記載のセラミックス放電ランプと；セラミックス放電ランプの一対の電極にランプ電力を給電して安定的に点灯させる点灯回路と；を具備することを特徴とする点灯装置。
【請求項４】
請求項３記載の点灯装置と；液晶駆動装置により駆動される液晶表示パネルと；点灯装置のセラミックス放電ランプからの光を制御して液晶表示パネルを通してスクリーンに投光する光学系と；点灯装置、液晶駆動装置，液晶表示パネルおよび光学系を収容すると共に、液晶表示パネルを透過した投光をスクリーンに投光させる開口を形成した筐体と；を具備していることを特徴とする液晶プロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は直流点灯式でショートアーク型等のメタルハライドランプ等のセラミックス放電ランプと、このランプを光源とするランプ装置，点灯装置および液晶プロジェクターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の直流点灯式でショートアーク型メタルハライドランプでは、スカンジウム（Ｓｃ）やジスプロシウム（Ｄｙ）等の金属ハロゲン化物を封入する気密容器であるバルブを、石英ガラスにより構成する石英メタルハライドランプが知られている。
【０００３】
そして、この石英バルブを、石英よりも耐熱性が高く、かつ封入物との反応も少ないセラミックスにより構成することにより、高効率と長寿命とを図ることが期待されている。
【０００４】
そこで、高圧ナトリウムランプでは従来より石英バルブに代えてセラミックスバルブが採用されている。しかし、これではニオブ（Ｎｂ）金属やアルミナ・カルシアを主体としたフリットにより封止部を封着しているために、このフリットが封入薬品と直ちに反応し、Ｎａ消失等を発生させるという課題がある。このために、新規な端部封着構造が種々提案されている。
【０００５】
その封着構造としては例えば特開昭６１−２４５４５８号公報や特開平６−２８３１４１号公報等に記載された方法が提案されている。前者はＮｂ金属に代えてアルミナ中に、タングステン（Ｗ）またはモリブデン（Ｍｏ）粉末を混合して焼結した円筒状導電性セラミックスを導電体として使用し、この導電体を封止端部に、希土類酸化物（Ｄｙ２Ｏ２等）や酸化けい素（ＳｉＯ２）を主体としたフリットにより封着する方法である。
【０００６】
後者は円筒状アルミナセラミックス製の基体の外表面に白金（Ｐｔ）等の貴金属ペーストを塗布して焼成したものを導電体として使用し、これを同様に希土類酸化物や酸化けい素を主体としたフリットで封着する方法である。
【０００７】
また、特開平６−１９６１３１号公報には封止端部のフリットと封入薬品との反応を抑制するために、気密容器の放電空間部から外方へ突出する頸部を延長して遠くへ離し、ランプ動作中に高温に昇温する放電空間部から封止端部のフリットへ伝達される温度を低下させる方法が開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そして、直流点灯式の一重管石英メタルハライドランプでは電極の極性が一定であるために、石英製発光管の外部のセメント等や空気中のＮａ等の不純物が熱や紫外線等によりイオン化されると、このＮａイオンが陰極（カソード）電位に吸引されて陰極側の石英ガラス自体の内部に浸透し、失透を発生させるという課題がある。
【０００９】
また、失透により形成された結晶ガラスは石英ガラスの熱膨張係数と相違するので、ランプ点灯による高温昇温時には熱膨張差により封止耐圧の低下を招くという課題がある。
【００１０】
そこで本発明の目的は、発光管材料として透光性セラミックスを使用することにより高効率と長寿命とを共に図ることができるうえに、封着端部の耐圧性を向上させることができるセラミックス放電ランプ，ランプ装置，点灯装置および液晶プロジェクターを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、放電空間およびこれに連通してその両側方へ延出する頸部とを透光性セラミックスにより一体に連成してなる気密容器と；この気密容器の放電空間内で対向配置されるカソードおよびアノードと；気密容器内に封入される放電媒体と；各頸部内に嵌入されて、カソードおよびアノードにそれぞれ接続された各電気導入体をそれぞれ支持すると共に、両頸部の端部で気密に封止する栓体と；カソード側頸部内にてカソード電極軸に外嵌されたコイルであって、余剰放電媒体を溜める間隙を形成する挿入体と；を具備していることを特徴とする。
【００１２】
本請求項によれば、気密容器を、高耐熱性で封入薬品との反応性も低い透光性セラミックスにより構成しているので、高効率かつ長寿命を図ることができる。
【００１３】
また、気密容器の放電空間の両側から外側方へ延出する頸部の端部で電気導入体を気密に封着し、その封着材を、点灯時に高温に昇温する放電空間から遠くへ離しているので、点灯時の高温による熱膨張により封止端部の気密性が低下するのを低減することができる。つまり、封止端部の気密性を高めて信頼性を向上させることができる。
【００１４】
さらに、各頸部と挿入体との狭隘な間隙で余剰放電媒体を溜めるので、その溜量を減少させることができるうえに、放電空間内の放電媒体が頸部内に拡散して放電空間内に止まる放電媒体の封入量が減少するのを低減することができる。
【００１５】
このために、発光効率を向上させることができるうえに、放電媒体の封入量を節約することができる。
【００１６】
さらに、カソード側の頸部内に挿入体を挿入するので、このカソード側頸部と挿入体との狭隘な間隙で余剰放電媒体を溜めることができる。
【００１７】
また、ランプ点灯時でもカソード側頸部の温度はアノード側頸部よりも昇温せず、低温であるので、カソード側頸部の封止部の耐圧性が低下するのを未然に防止することができる。
【００１８】
そして、カソード側頸部と挿入体との狭隘な間隙を通して気密容器内を排気し、かつ放電媒体を容易に封入することができるうえに、その狭隘な間隙に封入薬品を溜めることができる。
【００１９】
さらにまた、カソード側頸部内に単にモリブデン製コイルを挿入することにより、このコイル回りに、余剰放電媒体を溜める狭隘な間隙を相互に連通させた状態で容器に形成することができる。
【００２０】
請求項２の発明は、請求項１記載のセラミックス放電ランプと；このセラミックス放電ランプのアノード側頸部に装着されてこのランプからの光を反射する反射鏡と；を具備していることを特徴とする。
【００２１】
本請求項によれば、アノード側頸部は点灯時に高温に昇温するが、このアノード側頸部は反射鏡に装着されているので、このアノード側頸部の熱を反射鏡を通して外部に効率的に放熱することができる。
【００２２】
したがって、このランプ装置を、熱に比較的弱い液晶パネルの光源として使用することができる。
【００２３】
請求項３の発明は、請求項１記載のセラミックス放電ランプと；セラミックス放電ランプの一対の電極にランプ電力を給電して安定的に点灯させる点灯回路と；を具備することを特徴とする。
【００２４】
請求項４の発明は、請求項３記載の点灯装置と；液晶駆動装置により駆動される液晶表示パネルと；点灯装置のセラミックス放電ランプからの光を制御して液晶表示パネルを通してスクリーンに投光する光学系と；点灯装置、液晶駆動装置，液晶表示パネルおよび光学系を収容すると共に、液晶表示パネルを透過した投光をスクリーンに投光させる開口を形成した筐体と；を具備していることを特徴とする。
【００２５】
したがって、請求項３記載の点灯装置、請求項４記載の液晶プロジェクターは、請求項１記載のセラミックス放電ランプを具備しているので、これら請求項と同様の作用効果を奏することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。なお、図１〜図４中、同一または相当部分には同一符号を付している。
【００２７】
図１は本発明の第１の実施形態に係るメタルハライドランプの縦断面図であり、この図において、直流点灯のショートアーク型メタルハライドランプ１は、透光性セラミックスにより楕円回転体状の本体部２ａと、その長径方向両端に連通する直筒状の一対の頸部２ｂ，２ｃとを一体に連成して気密容器であるバルブ２を形成している。バルブ２内には適量の水銀（Ｈｇ）、アルゴン（Ａｒ）等の希ガス、臭化ディスプロシウム、沃化セシウム等の金属ハロゲン化物を適量封入している。
【００２８】
バルブ本体部２ａは、その内部に、図中左右一対のアノード３ａとカソード３ｂとを所定の電極間距離、例えば１．５mm以下を置いて対向させて内蔵し、放電空間に形成されている。電極間距離は５mm以下ならよい。
【００２９】
アノード３ａは例えば直径１．８mmのタングステン（Ｗ）製であり、その電極軸４ａはアルミナ等のセラミックス製柱状の長軸栓体５の貫通孔５ａ内に密に挿通されて水平方向外法へ若干突出し、この突出端部外面に導電性の電気端子６ａを外嵌固着して電気的に接続している。
【００３０】
長軸栓体５はアノード側頸部２ｃとほぼ同長、または若干短かく形成され、このアノード側頸部２ｃ内に嵌入された状態でこの頸部２ｃと一体焼結されている。したがって長軸栓体５はアノード側頸部２ｃを高気密で封止している。
【００３１】
一方、カソード３ｂは例えば直径０．６mmのトリタン製であり、例えば長軸のカソード電極軸４ｂに同軸状に一体に形成されている。カソード電極軸４ｂはカソード側頸部２ｂ内を同心状に挿通してアルミナ等のセラミックス製柱状の短軸栓体７を軸方向に同心状かつ密に貫通して水平方向外方へ若干突出し、この突出端部外面に導電性の電気端子６ｂを外嵌固着して電気的に接続している。
【００３２】
短軸栓体７を微少の遊びをもって嵌入させるカソード側頸部２ｂの嵌入孔８はその頸部２ｂの孔径よりも若干大径に形成され、これら両者の境界には段溝８ａが形成され、この段溝８ａが短軸栓体７を嵌入孔に嵌入させる際のストッパーとなっている。
【００３３】
そして、カソード側頸部２ｂ内には、カソード側電極軸４ｂの外面に若干の遊びをもって同心状に外嵌される、例えばモリブデン（Ｍｏ）製の挿入体であるコイル９が挿入されている。
【００３４】
コイル９は所定のコイルピッチを有し、カソード側頸部２ｂ内で余剰の発光部物を溜める微少間隙をコイル９回りに形成すると共に、軸方向に連通した毛細管路を形成している。
【００３５】
したがって、このセラミックスメタルハライドランプ１を組み立てる場合は、まずアノード側頸部２ｃ内に長軸栓体５を一体焼結し、この長軸栓体５に、アノード３ａおよびその電極軸４ａとアノード側の外部電気端子６ａを装着する。
【００３６】
この後、カソード側頸部２ｂ内にカソード３ｂおよびその電気軸４ｂと、コイル９とを挿入し、短軸栓体７をカソード側頸部２ｂの嵌入孔内に嵌入し、カソード側の外部電気端子６ｂを装着する。
【００３７】
次に、カソード側の短軸栓体７とその嵌入孔８との微少間隙の外端に図示しない排・給気装置のノズルを接続し、カソード側頸部２ｂ内のコイル９の毛細管路を通してバルブ２内を所定圧で排気する。
【００３８】
排気後は同じ排気経路を通して、今度は適量の放電媒体をバルブ２内に供給してから、例えば短軸栓体７の外周に外嵌したフリット１０を加熱して、短軸栓体７を嵌入孔８内に気密に封着する。封着フリットとしては希土類酸化物、またはこれにＳｉＯ２を加えたものが望ましい。
【００３９】
したがって、このセラミックスメタルハライドランプ１によれば、アノード側頸部２ｃに長軸栓体５を一体焼結するので、ランプ点灯時にアノード側頸部２ｃが高温に昇温しても、このアノード側頸部２ｃを高耐圧で封止することができる。その結果、高効率，長寿命を図ることができる。
【００４０】
また、カソード側頸部２ｂ内にコイル９を挿入して、その内部容積を減容させているので、このカソード側頸部２ｂ内に溜められる放電媒体の封入量を減少させて節約することができると共に、放電空間であるバルブ本体２ａ内の放電媒体がカソード側頸部２ｂ内に流入しようとするのをコイル９により邪魔して、バルブ本体２ａ内に止めておく量を増量させることができるので、発光効率を高めることができる。
【００４１】
さらに、コイル９回りの毛細管路と、カソード側頸部２ｂの嵌入孔８と短軸栓体７との微少間隙と、を通してバルブ２内外を連通させているので、この連通路を通してバルブ２内の給排気を容易かつ確実に行なうことができると共に、カソード側頸部２ｂ内に溜められている封入薬品を、コイル９回りの毛細管路を通してバルブ本体２ａ内の放電空間内へ補給することができる。
【００４２】
また、カソード側頸部２ｂの長さが比較的長く、フリット１０を、点灯時に高温に昇温する放電空間、つまりバルブ本体部２ａから遠くに配置しているので、バルブ本体部２ａからフリット１０へ伝熱される温度を低下させることができる。このために、フリット１０の封止部の耐圧性を高めて信頼性を向上させることができる。
【００４３】
さらに、カソード側頸部２ｂ内に溜められる放電媒体の溜量をコイル９により減少させているので、フリット１０と封入薬品との反応を抑制することができる。
【００４４】
そして、バルブ２がセラミックス製であるので、アノード３ａとカソード３ｂの取付位置を予め削り出しによって位置合せを行なうことができるので、石英バルブのピンチに比して電極の位置決め精度を大きく向上させることができる。
【００４５】
図２は本発明の第２の実施形態の縦断面図であり、このセラミックスメタルハライドランプ１Ａは上記長軸栓体５の挿通孔５ａ内に連通されるアノード電極軸４ａの連通部を導電路５ｂに置換すると共に、上記コイル９をセラミックス製柱状嵌合体７ａに置換した点に特徴がある。
【００４６】
導電路５ｂは短かいアノード電極軸４ａの先端部を長軸栓体５の挿通孔５ａの内端部内に密に嵌入させると共に、このアノード電極軸４ａの先端部を挿入したさらなる先方の密に充填することにより構成されている。
【００４７】
セラミックス製柱状嵌合体７ａはカソード側頸部２ｂ内に微少の遊びをもって挿入され、カソード３ｂ側の短軸栓体７の内端面に、同心状かつ一体に連成されている。
【００４８】
したがって、この短軸栓体７および柱状嵌合体７ａの外周面とカソード側頸部２ｂの内周面との間には、微少で毛細管現象を生じさせる環状間隙ｇが形成され、バルブ本体部２ａ内を内外に連通させると共に、この環状間隙ｇ内に放電媒体を溜めるようになっている。
【００４９】
柱状嵌合体７ａはその軸方向に貫通する挿通孔７ｂを軸心部に穿設しており、この挿通孔７ｂ内に長いカソード電極軸４ｂを挿通させている。
【００５０】
しかし、この挿通孔７ｂ内を挿通する長いカソード電極軸４ｂの挿通部に代えて、上記導電路５ｂと同様に、白金等の導電体を充填した導電路７ｃに置換してもよい。
【００５１】
この実施形態によっても、カソード側頸部２ｂの微少な環状間隙ｇ内に余剰封入物を溜めることができ、上記第１の実施形態とほぼ同様の作用効果を奏することができる。
【００５２】
図３は本発明の第３の実施形態に係るランプ装置２１であり、これは上記メタルハライドランプ１，１Ａのうちの例えば１を椀状の反射鏡２２の縮径内底部上に同心状に取り付けた、ランプ装置である。
【００５３】
反射鏡２２はガラスまたは金属により椀状に形成され、その焦点位置を有する回転曲面の内面に、多層干渉膜のダイクロイックミラー膜２２ａを形成し、赤外線を反射鏡２２ａの背面側へ透過させる一方、可視光を投光口２２ｂ側へ反射させるようになっている。
【００５４】
反射鏡２２は椀状底部のほぼ中心軸部に、取付孔２２ｃを厚さ方向に貫通するように穿設している。この取付孔２２ｃには上記メタルハライドランプ１のアノード側頸部２ｃに外嵌固着したキャップ２３の縮径端部２３ａを嵌入させて固定している。
【００５５】
キャップ２３は熱伝導効率の良好な素材により筒状に形成され、メタルハライドランプ１のアノード側頸部２ｃの端部に外嵌され、アノード側外部電気端子６ａ回りの空間に充填した接着材２４により固着されている。
【００５６】
キャップ２３の先端部は反射鏡２２の取付孔２３ａ内を挿通する直径に縮径２３してから、さらに、その取付孔２３ａより外方へ突出する外端部にはねじ山を連設したねじ部２３ｂを形成し、さらに先端には例えば球状の電気端子２５を形成している。電気端子２５はリード線２６を介してアノード側外部電気端子６ａに電気的に接続される。
【００５７】
キャップ２３のねじ部２３ｂには反射鏡２２の背面側で止めナット２７を固く締め付けることによりメタルハライドランプ１を反射鏡２２に強く固定している。これにより、ランプ１は、そのランプ軸を反射鏡２２の光軸に一致させた状態で反射鏡２２に固定される。
【００５８】
そして、メタルハライドランプ１のカソード３ｂ側の外部電気端子６ｂに電気的に接続された一方のアウターリード線２８ａは反射鏡２２の導入孔２９を貫通して背面側に導かれ、点灯回路３０の一方の出力端に接続される。この点灯回路３０の他方の出力端には他のアウターリード線２８ｂを介してメタルハライドランプ１の電気端子２５に接続される。これにより、点灯回路３０から所要の直流電力が一対のアウターリード線２８ａ，２８ｂを介してアノード３ａとカソード３ｂとに安定的に供給され、直流点灯させるようになっている。
【００５９】
このように構成されたランプ装置２１によれば、５０００時間における光束維持率が初期の８５％以上を示し、石英チューブの６０％に比して大幅に改善されている。寿命中の破裂についても石英チューブの１／１０以下に改善されている。
【００６０】
図４は本発明の第４の実施形態に係る液晶プロジェクター４１の一例を示しており、これは例えば図３で示すランプ装置２１の投光前方に例えばカラー等の液晶表示パネル４２と投光レンズ４３を設置し、液晶表示パネル４２に表示される影像をスクリーン４４上に投光するものである。また、点灯回路３０を含むランプ装置２１，液晶表示パネル４２，この液晶表示パネル４２を駆動する液晶駆動装置４５は筺体４６内に収容される。
【００６１】
したがって、この液晶プロジェクター４１も上記メタルハライドランプ１を具備しているので、このランプ１と同様の作用効果を奏することができる。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように本願の請求項１記載の発明は、気密容器を、高耐熱性で封入薬品との反応性も低い透光性セラミックスにより構成しているので、高効率かつ長寿命を図ることができる。
【００６３】
また、気密容器の放電空間の両側から外側方へ延出する頸部の端部で電気導入体を気密に封着し、その封着材を、点灯時に高温に昇温する放電空間から遠くへ離しているので、点灯時の高温による熱膨張により封止端部の気密性が低下するのを低減することができる。つまり、封止端部の気密性を高めて信頼性を向上させることができる。
【００６４】
さらに、各頸部と挿入体との狭隘な間隙で余剰放電媒体を溜めるので、その溜量を減少させることができるうえに、放電空間内の放電媒体が頸部内に拡散して放電空間内に止まる放電媒体の封入量が減少するのを低減することができる。
【００６５】
このために、発光効率を向上させることができるうえに、放電媒体の封入量を節約することができる。
【００６６】
また、カソード側の頸部内に挿入体を挿入するので、このカソード側頸部と挿入体との狭隘な間隙で余剰放電媒体を溜めることができる。
【００６７】
また、ランプ点灯時でもカソード側頸部の温度はアノード側頸部よりも昇温せず、低温であるので、カソード側頸部の封止部の耐圧性が低下するのを未然に防止することができる。
【００６８】
そして、カソード側頸部と挿入体との狭隘な間隙を通して気密容器内を排気し、かつ放電媒体を容易に封入することができるうえに、その狭隘な間隙に封入薬品を溜めることができる。
【００６９】
さらに、カソード側頸部内に単にモリブデン製コイルを挿入することにより、このコイル回りに、余剰放電媒体を溜める狭隘な間隙を相互に連通させた状態で容器に形成することができる。
【００７０】
請求項２の発明は、アノード側頸部は点灯時に高温に昇温するが、このアノード側頸部は反射鏡に装着されているので、このアノード側頸部の熱を反射鏡を通して外部に効率的に放熱することができる。
【００７１】
したがって、このランプ装置を、熱に比較的弱い液晶パネルの光源として使用することができる。
【００７２】
請求項３記載の点灯装置、請求項４記載の液晶プロジェクターは、請求項１記載のセラミックス放電ランプを具備しているので、これら請求項と同様の作用効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施形態に係るメタルハライドランプの縦断面図。
【図２】  本発明の第２の実施形態に係るルタルハライドランプの縦断面図。
【図３】  図１で示すメタルハライドランプを具備したランプ装置の一例の縦断面図。
【図４】  図３で示すランプ装置を具備した液晶プロジェクターの構成図。
【符号の説明】
１，１Ａ  直流点灯式のショートアーク型メタルハライドランプ
２  バルブ
２ａ  楕円球状のバルブ本体部
２ｂ  カソード側頸部
２ｃ  アノード側頸部
３ａ  アノード
３ｂ  カソード
４ａ，４ｂ  電極軸
５  長軸栓体
６ａ，６ｂ  一対の外部電極
７  短軸栓体
７ａ  柱状嵌合体
８  嵌合孔
９  モリブデン製コイル（挿入体）
２１  ランプ装置
２２  反射鏡
２３  キャップ
２３ａ  キャップの縮径部
２７  止めナット
２８ａ，２８ｂ  一対のアウターリード線
４１  液晶プロジェクター
４２  液晶表示パネル
４５  液晶駆動装置
【図１】
0003638719.tif 000002
【図２】
0003638719.tif 000003
【図３】
0003638719.tif 000004
【図４】
0003638719.tif 000005