(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
楕円回転体状を形成する放電空間部およびこれに連通してその両側方へそれぞれ延出する直状円筒状の封止管部を透光性セラミックスにより一体に連成すると共に、この放電空間部と各封止管部との連結部内面を、この放電空間部の短径方向内直径の１／３ないし等倍の曲率半径で内方に凸状の湾曲面に形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一対の電極と；気密容器内に封入される放電媒体と；各封止管部内に嵌入されて、一対の電極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、各封止管部の端部で気密に封止する栓体と；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一方の封止管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または２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、メタルハライド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しているものがあり、この種のメタルハライドセラミックスランプは例えば自動車や電車の前照灯、または液晶表示装置や店舗等の照明用に幅広く使用されている。
【０００５】
図４はこの種のセラミックス製メタルハライドランプ１の縦断面図であり、これは透光製セラミックスにより回転楕円体状に形成された放電空間部２ａと、その長手方向両端から図中左右方向へそれぞれ延出する一対の封止管部２ｂ，２ｃとをプレス成形等により一体に連成して気密容器であるセラミックスバルブ２を形成している。
【０００６】
放電空間部２ａ内にはアノード３ａとカソード３ｂとを所定の電極間距離を置いて対向配置し、それらアノード３ａとカソード３ｂとに同心状に固着された電気導入体である棒状の一対の電極軸４ａ，４ｂを各封止管部２ｂ，２ｃ内に挿通させている。各封止管部２ｂ，２ｃの開口外端部内には、一対の栓体５ａ，５ｂが気密に嵌着されて、各電極軸４ａ，４ｂの外端部を栓体５ａ，５ｂの中心孔に気密に貫通させて支持している。
【０００７】
そして、セラミックスバルブ２内には所定量の水銀（Ｈｇ）、アルゴン（Ａｒ）等の希ガス、臭化デプロシウムや沃化セシウム等の金属ハロゲン化物を封入している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のメタルハライドランプ１では、放電空間部２ａと各封止管分２ｂ，２ｃとを一体に連結する連結部の内面に、鋭角的な角部２ｄ，２ｅが形成されているので、これら角部２ｄ，２ｅには放電空間部２ａと各封止管部２ｂ，２ｃとの温度差による応力歪みが集中する。このために、これら角部２ｄ，２ｅの外面側でクラックや割れが発生し、場合によってはバルブ２が破裂する場合がある。
【０００９】
そこで、これら角部２ｄ，２ｅを削除することが考えられるが、これではこの部分の肉厚が薄くなるので、バルブ２が管耐圧不足で破裂したり、最冷部温度不足により明るさと演色性等の発光特性が低下するという新たな課題が発生してしまう。
【００１０】
そして、特開昭５９−１８４４５０号公報に記載された従来の透光性アルミナ管や実開平２−１２９６６２号公報に記載された従来の高圧金属蒸気放電灯では恰も透光性セラミックス管の放電空間部と封止管部との連結部内面を滑かな湾曲面により形成している点が図示されているが、これら公報には上記従来技術の課題が記載されていないうえに、湾曲面を形成するための曲率の具体的数値も全く記載されていない。
【００１１】
そこで本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、気密容器の放電空間部と封止管部との連結部にクラックや割れが発生するのを防止ないし低減し得ると共に、明るさや演色性等の発光特性の低下を防止ないし抑制す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。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、楕円回転体状を形成する放電空間部およびこれに連通してその両側方へそれぞれ延出する直状円筒状の封止管部を透光性セラミックスにより一体に連成すると共に、この放電空間部と各封止管部との連結部内面を、この放電空間部の短径方向内直径の１／３ないし等倍の曲率半径で内方に凸状の湾曲面に形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一対の電極と；気密容器内に封入される放電媒体と；各封止管部内に嵌入されて、一対の電極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、各封止管部の端部で気密に封止する栓体と；を具備していることを特徴とする。
【００１３】
ここで透光性セラミックスとしてはアルミナやイットリア  アルミナ  ガーネット（ＹＡＧ）等がある。また一対の電極としては交流用と直流用とがある。
【００１４】
この発明によれば、気密容器の放電空間部と各封止管部との連結部内面を、この放電空間部の短径方向内直径の１／３ないし等倍の曲率半径で湾曲面に形成したので、気密容器の放電空間部と封止管部との連結部にクラックや割れが発生するのを防止ないし低減し得ると共に、明るさや演色性等の発光特性の低下を防止ないし抑制することができる。
【００１５】
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一方の封止管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。
【００１６】
この発明によれば、請求項１記載の発明の作用効果に加えて、アノードは点灯時に高温に昇温するので、このアノード側の封止管部を反射鏡に装着することにより、このアノード側の発熱を反射鏡を介して外部に効率的に放熱することができる。したがって、このランプ装置を熱に比較的弱い液晶表示パネルの光源として使用することができる。
【００１７】
請求項３の発明は、請求項１または２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。
【００１８】
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。
【００１９】
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または２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。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図３に基づいて説明する。なお、図１〜図３中、同一または相当部分には同一符号を付している。
【００２１】
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１１の縦断面図であり、この図において、直流点灯のメタルハライドランプ１１は、アルミナやＹＡＧ（イットリア  アルミナ  ガーネット）等の透光性セラミックスにより楕円回転体状に形成された放電空間部１２ａと、その長径方向両端に連通する直状円筒状の一対の封止管部１２ｂ，１２ｃとを一体に連成して気密容器であるバルブ１２をプレス成形等により形成している。
【００２２】
そして、バルブ１２はこの放電空間部１２ａと各封止管部１２ｂ，１２ｃとの連続部の内面を、放電空間部１２ａの短径方向に沿う内直径の約１／３ないし等倍の曲率半径により湾曲内面１２ｄ，１２ｅに形成している。これら湾曲内面１２ｄ，１２ｅにおける肉厚は放電空間部１２ａの肉厚とほぼ等しい。
【００２３】
これらバルブ１２の寸法としては、例えば放電空間部１２ａの短径方向の内直径：１４．５mm、同長径方向の内直径：１６mm、同肉厚：１．０mm、連結部湾曲内面１２ｄ，１２ｅの曲率半径：５〜１５mmである。また、各封止管部１２ｂ，１２ｃの内直径：１．８mm、同長さ：２．０mm、同肉厚：１．０mmである。
【００２４】
そして、このように構成されたバルブ１２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や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。例えば上記寸法のバルブ１２内に、Ｈｇ５５ｍｇ、Ａｒ５００Ｔｏｒｒ、混合比が１３：４９：１０：２３：５のＤｙＩ３  −ＤｙＢｒ３  −ＮｄＢｒ３  −ＩｎＢｒ−ＣｓＩのハロゲン金属化合物６ｍｇを封入している。
【００２５】
放電空間部１２ａは、その内部に、図中左右一対のアノード１３ａとカソード１３ｂとを所定の電極間距離、例えば３ｍｍ置いて対向させて配設し、放電空間に形成されている。
【００２６】
アノード１３ａは例えば直径１．６ｍｍ、長さ６ｍｍのタングステン（Ｗ）製であり、その一端に長軸のアノード電極軸１４ａを同心状に一体に形成している。このアノード電極軸１４ａは例えば直径０．６ｍｍ、長さ２５ｍｍのＷ製である。
【００２７】
一方、カソード１３ｂは例えば直径０．６ｍｍ、長さ３０ｍｍのトリタン入りＷ製であり、その一端に長軸のカソード電極軸１４ｂを同心状に一体に形成している。
【００２８】
そして、一対の封止管部１２ｂ，１２ｃの各開口外端部内には例えば半田ガラスよりなる円柱状の栓体１５ａ，１５ｂを嵌入して固着し、この栓体１５ａ，１５ｂの中心孔にアノード電極軸１４ａとカソード電極軸１４ｂの各外端部を気密に貫通させて外部に延出させている。
【００２９】
各栓体１５ａ，１５ｂは、例えばＤｙ２  Ｏ３  −Ａｌ２  Ｏ３  −ＳｉＯ２  を主成分とした半田ガラスよりなり、各封止管部１２ｂ，１２ｃの各開口端部内に嵌入された状態で例えば約１５５０°の高温で加熱溶融することにより固着され、あるいは所定の接着剤により固着される。
【００３０】
次に、このように構成されたメタルハライドランプ１１の点灯実験結果について説明する。
【００３１】
まず、このランプ１１の連結部湾曲内面１２ｄ，１２ｅの曲率を３ｍｍ，５ｍｍ，１０ｍｍ，１５ｍｍ，１８ｍｍにそれぞれ変えて定格出力２５０Ｗのメタルハライドランプ１１をそれぞれ６本ずつ製造する。
【００３２】
次に、これらの各ランプ１１について各３本を定格出力通りの２５０Ｗで、残りの各３本については、その定格出力の２０％増しに相当する３００Ｗで、１２０分ＯＮ（点灯）−１０分ＯＦＦ（消灯）の点灯条件で直流点灯した。
【００３３】
そして、これらメタルハライドランプ１１のバルブ１２の応力歪みによるクラックや割れの有無と、管耐圧不足による破裂の有無の目視観察を行なうと共に、定格点灯時における明るさおよび演色性等の発光特性の測定を行なった。
【００３４】
その結果、バルブ１２の連結部湾曲内面１２ｄ，１２ｅの曲率半径を３mmまたは１８mmとしたランプ１１については、前者が出力２５０Ｗの点灯時３本中２本、また出力３００Ｗの点灯時３本中１本がそれぞれ５０時間以下の短時間で応力歪みによるバルブ割れを示した。
【００３５】
また、後者の曲率半径が１８mmのランプ１１では、出力２５０Ｗの定格点灯時においては異常は見られず、良好であったが、出力３００Ｗの点灯時においては３本中３本が５時間から３時間で管耐圧不足による破裂を示した。
【００３６】
これに対し、上記曲率半径が５mmないし１５mmとしたランプ１１においては、２５０Ｗおよび３００Ｗの両出力共１５００時間の点灯を経過したときのバルブ１２の割れは勿論のこと、耐圧不足による破裂も１本も見られず皆無であった。
【００３７】
また、ランプ明るさおよび演色性等の発生特性においては、上記曲率半径を１８mmとしたランプ１１においては、定格時、平均で前者が５１lm／Ｗ、後者がＲａ７２と不十分であったが、他の曲率のランプ１１においては、平均で前者が５６lm／Ｗ、後者がＲａ８９と十分満足できる良好な値が得られた。
【００３８】
なお、この結果は封止管部１２ｂ，１２ｃの材質および形状を変えた場合も、ランプ出力および点灯条件を変えた場合のみならず管内封入ガスおよびハロゲン金属化合物の組成および量を種々変えた場合も同様であった。
【００３９】
さらにまた、点灯方法を直流から交流に変えた場合も電極の形状および材質を変えた場合も同様であった。
【００４０】
図２は本発明の第２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１１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。
【００４１】
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。
【００４２】
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１１のアノード側封止管部１２ｃ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。
【００４３】
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１１のアノード側封止管部１２ｂの端部に外嵌され、アノード側電極軸１４ａの外端部回りの空間に充填した接着材２４により固着されている。
【００４４】
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にはリード線２６を介してアノード側電極軸１４ａの外端部を電気的に接続している。
【００４５】
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１１を反射鏡２２に強く固定している。これにより、ランプ１１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。
【００４６】
そして、メタルハライドランプ１１のカソード側電極軸１４ｂの外端部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１１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１３ａとカソード１３ｂ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。
【００４７】
このように構成されたランプ装置２１によれば、メタルハライドランプ１１を具備しているので、このランプ１１とほぼ同様の作用効果を有するうえに、点灯時高温に昇温するアノード１３ａ側の封止管部１２ｂを反射鏡２１に装着しているので、アノード１３ａの発熱を反射鏡２１を介して効率的に外気に放熱することができ、過熱を低減ないし防止することができる。
【００４８】
図３は本発明の第３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２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。
【００４９】
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１１を具備しているので、このランプ１１と同様の作用効果を奏することができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、気密容器の放電空間部と各封止管部との連結部内面を、この放電空間部の短径方向の内直径のほぼ１／３ないし等倍の曲率半径により湾曲面に形成しているので、ランプ点灯時における放電空間部と封止管部の温度差による応力歪みを大幅に抑制できるうえに、管耐圧を増大させ、しかも最冷部温度を高温に維持させることができる。
【００５１】
このため、上記応力歪みによるバルブの割れや耐圧不足に起因する破裂等を防止することができるうえに、明るさおよび演色性等の発光特性においても十分満足できる良好な特性を得ることができる。
【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の実施形態に係るランプ装置の部分縦断面図。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る液晶プロジェクターの全体構成図。
【図４】従来のメタルハライドランプの縦断面図。
【符号の説明】
１１  メタルハライドランプ
１２  バルブ
１２ａ  放電空間部
１２ｂ，１２ｃ  一対の封止管部
１２ｄ，１２ｅ  連結部湾曲内面
１３ａ  アノード
１３ｂ  カソード
１４ａ  アノード側電極軸
１４ｂ  カソード側電極軸
１５ａ，１５ｂ  一対の栓体
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】
0003593831.tif 000002
【図２】
0003593831.tif 000003
【図３】
0003593831.tif 000004
【図４】
0003593831.tif 000005