(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
石英ガラスからなるバルブ部を持ち、該バルブ部内に対向した一組の電極を有し、該電極に連設した内部リード棒と、該内部リード棒が一端に溶接された金属箔と、該金属箔の他端に溶接された外部リード棒とからなる金属部材を石英ガラスで覆った封止部が該バルブ部の両端に形成されたステム部に配置され、且つ放電空間内に発光物質を封入したショートアーク型超高圧放電ランプにおいて、
前記封止部のうち、内部リード棒を石英ガラスで覆った部分が、バルブ部の端、又はステム部の溶着された部分より放電空間内の電極側に突出していることを特徴とするショートアーク型超高圧放電ランプ。
【請求項２】
放電空間内に発光物質として水銀を０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上封入したことを特徴とする請求項１に記載のショートアーク型超高圧放電ランプ。
【請求項３】
封止部を構成する石英ガラス部材とバルブ部を構成する石英ガラス部材とが別体で構成されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のショートアーク型超高圧放電ランプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プロジェクター等の映像投射用の光源に関し、更に詳しくはショートアーク型超高圧放電ランプの封止構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プロジェクター用光源には高い演色性と高照度が求められている。以前は演色性を高めるために種々の発光金属を封入したメタルハライドランプが用いられていたが、近年更に高演色性を持ち、且つ高輝度のランプが求められ、水銀等の蒸気圧を利用し発光管内部圧力を非常に高くしたショートアーク型超高圧放電ランプが使用されるようになった。
【０００３】
近年メタルハライドランプに変わって使用されるようになったショートアーク型超高圧放電ランプ（以下、従来のショートアーク型超高圧放電ランプと称する）の概略構成図を図６に示す。従来のショートアーク型超高圧放電ランプ１は、バルブ部１０と枝管部９とからなっている。該バルブ部１０内には陰極２と陽極３とが対向配置され、該陰極２と同一部材で構成された陰極２側の内部リード棒４と陽極３に連設されている陽極３側の内部リード棒５とがある。また、該陰極２の先端部には始動用コイル６が配置されている。更に、該内部リード棒４、５は各々封止用の金属箔７の一端に溶接され、該金属箔７の他端には外部リード棒８が溶接されている。前記の内部リード棒４、５と金属箔７と外部リード棒８とは石英ガラス製の枝管部９の内部に配置されバルブ部１０と外部との気密を確保するように封止されたステム部１１を構成している。該ショートアーク型超高圧放電ランプ１のバルブ部１０内部には水銀が０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上封入されている。
【０００４】
図６に示した従来のショートアーク型超高圧放電ランプに封入された水銀は点灯時に蒸発し該バルブ部１０内を１．５×１０７Ｐａ以上といった非常に高い圧力にまで引き上げ、該高圧下における発光スペクトルの圧力広がり等により良好な演色性を実現するものである。しかし、市場の要求は更に高輝度で且つ高い演色性を備えた光源である。この要求を実現するためには、点灯時の圧力を更に高めることが考えられる。しかし、従来のショートアーク型超高圧放電ランプの点灯圧力である１．５×１０７Ｐａ以上といった非常に高い圧力下では、ランプを構成しているバルブ部や外部との気密を保っているステム部が該部分の耐え得る最大耐圧近くにまで達しており、それ以上点灯圧力を上昇させると該バルブ部やステム部自身の破壊が起こってしまうといった問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ランプ発光管の耐圧が高く、点灯時の光特性として高い演色性を持ち、且つ高輝度で安定した点光源を提供することを目的とする。
【０００６】
図６に示した従来のショートアーク型超高圧放電ランプが破壊する場合を種々調査すると、ステム部１１のバルブ１０側を起点として破壊している場合が多く見られた。これは、ステム部１１のバルブ１０側には、金属と石英ガラスとが溶着された部分と放電空間との境界部分が存在しており、該境界部分に金属と石英ガラス間での膨張率差や該境界面での極端な形状変化等が応力を集中させやすい状態を形成し、且つ該境界部分である金属と石英ガラスとの溶着部へ放電空間内で発生した非常に高い圧力が加わり、該放電空間内の非常に高い圧力とランプ外部の圧力差に石英ガラスが耐えられず該バルブ１０側からクラック等を生じ、該クラック等が起点となって該ランプが破壊されると考えられる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のショートアーク型超高圧放電ランプは、石英ガラスからなるバルブ部を持ち、該バルブ部内に対向した一組の電極を有し、該電極に連設した内部リード棒と、該内部リード棒が一端に溶接された金属箔と、該金属箔の他端に溶接された外部リード棒とからなる金属部材を石英ガラスで覆った封止部が該バルブ部の両端に形成されたステム部に配置され、且つ放電空間内に発光物質を封入したショートアーク型超高圧放電ランプにおいて、前記封止部のうち、内部リード棒を石英ガラスで覆った部分が、バルブ部の端、又はステム部の溶着された部分より放電空間内の電極側に突出していることを特徴とする。
【０００８】
また、放電空間内に発光物質として水銀を０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上封入したことを特徴とする。
【０００９】
更には、封止部を構成する石英ガラス部材とバルブ部を構成する石英ガラス部材とが別体で構成されていても良い。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明のショートアーク型超高圧放電ランプの概略構成図を図１−ａ）に示す。本発明のショートアーク型超高圧放電ランプ２１は、バルブ部３０とステム部３１とからなっている。該バルブ部３０内には陰極２２と陽極２３とが対向配置され、該陰極２２と同一部材で構成された陰極２２側の内部リード棒２４と陽極２３に連設されている陽極２３側の内部リード棒２５とがある。また、該陰極２２の先端部には始動用コイル２６が配置されている。前記ステム部３１には、該内部リード棒２４、２５と該内部リード棒２４、２５各々の一端に溶接された金属箔２７、該金属箔２７の他端に溶接された外部リード棒２８とが配置され、それらを石英ガラス部材で覆った封止部２９があり、バルブ部３０に連設されている石英ガラス製の枝管部３２と該封止部２９とが溶着されステム部３１を構成している。更に該ステム部３１内に溶着された封止部２９のうち該内部リード棒２４、２５を石英ガラスで覆った部分が前記バルブ部３０の端より放電空間内の電極２２、又は２３側にＬだけ突出している。また、図１−ｂ）は、図ａ）のＡ−Ａ'線部における断面を示す図である。金属箔２７の周りを石英ガラス部材が覆った封止部２９が形成されている。該封止部２９の断面形状は、例えば略楕円形である。更に、該封止部２９の周りに枝管部３２が配置され、溶着されている。
【００１１】
従来のショートアーク型超高圧放電ランプでは、点灯時に圧力が高くなると封止部と内部リード棒との境を起点とするクラックが発生し、該ランプ自体の破壊をもたらす場合がある。該クラックの発生原因としては内部リード棒と石英ガラス、及び金属箔と石英ガラスとの熱膨張率の差により該封止部と該内部リード棒部等との間に応力が集中するのに加えて、該封止部と該内部リード棒部の境において金属部分と石英ガラス部分との密着部の形状が複雑で鋭角部を持つ等の耐圧の低い形状となるためと考えられる。更には、該形状に加えて、該境界部分である金属と石英ガラスとの溶着部へ放電空間内で発生した非常に高い圧力が加わり、該放電空間内の非常に高い圧力とランプ外部の圧力差に石英ガラスが耐えられず該バルブ側からクラックを生じると考えられる。そこで、本発明は、例えばバルブ部３０内部に該バルブ部３０とは別部材で構成された内部リード棒２４，２５と金属箔２７とを封着した封止部２９を作製し、該封止部２９のうち、内部リード棒を石英ガラスで覆った部分を該バルブ部３０の端、又はステム部３１のうち枝管部３２に溶着された部分より放電空間内の電極２２、又は２３側にＬだけ突出させ且つ該バルブ部３０と該封止部２９の石英ガラスで構成された部分とを溶着させたものである。
【００１２】
図１に示した様に封止部２９のうち、内部リード棒を石英ガラスで覆った部分がバルブ部３０内に突出している構成を採ることにより高い点灯圧力でも破裂等の不具合を起こさないショートアーク型超高圧放電ランプを実現できる。
【００１３】
図２には、本発明のショートアーク型超高圧放電ランプと従来のショートアーク型超高圧放電ランプとで点灯時に封止部に掛る力を比較した模式図を示す。図２−ａ）は本発明のショートアーク型超高圧放電ランプであって、該ランプの構成部材は図１で示したものと同じ符号で表している。また、矢印３４は点灯時に内部リードと石英ガラスとの間の微少空間に高い点灯圧が加わることによって生じる力を表すベクトルである。該ベクトル３４は内部リード棒の周りを覆っている石英ガラスを該内部リード棒から引き剥がそうとする方向に働いている。該ベクトル３４に対して、矢印３５で示したのは放電空間から封止部に掛る高い点灯圧による力を示すベクトルである。該ベクトル３５は該封止部２９を外側から圧縮する方向に働く力であって、該ベクトル３５と前記のベクトル３４とは同じ点灯圧による力であり、お互いに相殺する方向に働いている。図２−ｂ）は従来のショートアーク型超高圧放電ランプであって、該ランプの構成部材は前記した図６の従来ランプの説明で示したものと同じ符号を用いている。また、矢印３４は前記したものと同じく点灯時に内部リード棒と石英ガラスの間に生じる力を表している。矢印３６は従来のショートアーク型超高圧放電ランプにおいて、封止部が大気圧から受ける力を表すベクトルである。該ベクトル３４に対して該ベクトル３６は非常に小さな力であって、結果として従来のショートアーク超高圧放電ランプでは点灯時に内部リード棒の周りの石英ガラスを引き剥がす方向へ強い力が働いており、該ランプの破壊を引き起こす場合もあった。
【００１４】
上述した様に、本発明では内部リード棒２４、２５の周囲に密着している封止部２９の石英ガラスに該ショートアーク型超高圧放電ランプの外圧となる大気圧と該ショートアーク型超高圧放電ランプのバルブ内側から発生する非常に高い点灯圧との差から生じる力が発生しない、つまり該封止部２９のうち、内部リード棒を石英ガラスで覆った部分がバルブ部３０内に突出することにより該突出部に該封止部にかかる外圧として点灯圧と同じ圧力が加えられるため圧力差によって該封止部を引き裂く力が発生しないためである。
【００１５】
図３に本発明のショートアーク型超高圧放電ランプに使用するバルブ部とは別体からなる封止部の作製方法の一実施例を示す。手順としては図３のａ）、ｂ）、ｃ）の順に形成する。図３−ａ）に示すのは、外部リード棒２８と金属箔２７と内部リード棒２４又は２５とが一体に溶接されたマウントを封入した石英ガラス管３３からなる形成体である。該形成体は該マウントを石英ガラス管３３の中に該内部リード棒２４，２５の先端に配置された電極部が対向するように入れて真空排気したアンプル状ものである。図３−ｂ）は、前記の形成体を前記マウントの金属箔部２７部分で封止した状態を示すものである。該金属箔部２７部分を例えば酸水素バーナー等で加熱することにより、該形成体の内圧と外圧との差によって封止される。図３−ｃ）に示したのは、該形成体を金属箔部２７周囲で封止した状態の部分を切り出したものであり、該部分が図１に示した本発明のショートアーク型超高圧放電ランプにおける封止部２９を構成する。
【００１６】
また、該構成を採ることにより該ショートアーク型超高圧放電ランプの製造時に陽極と陰極との位置を合わせやすく、電極が正確に対向することにより点灯時に安定した放電が発生し安定した点光源を提供できるといった効果もある。
【００１７】
本発明の第２の実施例を図４に示す。バルブ部３０とは別体で構成された封止部２９の外部リード棒２８側と枝管部３２とが溶着されている。該構成によれば、枝管部３２の一部が放電空間を形成する形となり、実質的には封止部２９の内部リード棒を石英ガラスで覆った部分がステム部３１のうち枝管部３２に溶着された部分より放電空間内の電極２２、又は２３側にＬだけ突出させたことになる。
【００１８】
本発明の第３の実施例を図５に示す。バルブ部３０とは別体で構成された該封止部２９のうち、内部リード棒２５又は２６を石英ガラスで覆った部分はバルブ部３０の端より放電空間内の電極２２、又は２３側にＬだけ突出させている。また、該封止部２９の内部リード棒２５又は２６側と、バルブ部３０又は枝管部３２とが溶着されており、該封止部２９の外部リード棒２８側がバルブ部３０の両端から突出するステム部を兼ねている。
【００１９】
【発明の効果】
ランプの耐圧強度が従来のショートアーク型超高圧放電ランプと比べて非常に高くなり、且つ演色性が高く高照度のランプが提供できる。更には、封止部を別体で形成しているため電極の位置あわせが容易で電極の軸ズレによる放電の偏りが無い高輝度で安定した点光源を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の１形態を示す構成概略図である。
【図２】本発明のランプと従来のランプとの封止部に掛る力を比較した模式図。
【図３】本発明における別体で構成された封止部の作製方法の一例を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施例を示す構成概略図である。
【図５】本発明の第３の実施例を示す構成概略図である。
【図６】従来の超高圧放電ランプの構成を示す概略図である。
【符号の説明】
１      超高圧放電ランプ
２      陰極
３      陽極
４、５      内部リード棒
６      始動用コイル
７      金属箔
８      外部リード棒
９      枝管部
１０    バルブ部
１１    ステム部
２１    超高圧放電ランプ
２２    陰極
２３    陽極
２４、２５    内部リード棒
２６    始動用コイル
２７    金属箔
２８    外部リード棒
２９    封止部
３０    バルブ部
３１    ステム部
３２    枝管部
３３    石英ガラス管
３４    放電空間内部から内部リード棒周辺のガラスに掛る力
３５    放電空間内部から封止部周辺のガラスに掛る力
３６    大気圧による内部リード棒周辺のガラスに掛る力
Ｌ      突出部の距離
【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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