(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリカガラスからなる発光管部に一対の電極を対向配置しており、この発光管部内に希ガスおよびハロゲンと、０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀を封入している超高圧水銀ランプにおいて、
発光管部内のハロゲン量を１．０×１０−４μｍｏｌ／ｍｍ３以上とし、かつ発光管部内のＭｏ量を０．５×１０−５μｍｏｌ／ｍｍ３以下としたことを特徴とする超高圧水銀ランプ。
【請求項２】
シリカガラスからなる発光管部に一対の電極を対向配置しており、この発光管部内に希ガスおよびハロゲンと、０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀を封入している超高圧水銀ランプにおいて、
発光管部内のハロゲン量を２．０×１０−４μｍｏｌ／ｍｍ３以上とし、かつ発光管部内のＭｏ量を１．０×１０−５μｍｏｌ／ｍｍ３以下としたことを特徴とする超高圧水銀ランプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、点灯時の水銀蒸気圧が１５〜２０ＭＰａとなるショートアーク型超高圧水銀ランプに関し、特に、液晶プロジェクター装置やＤＭＤＴＭ（テキサス・インスツルメンツ社：デジタルミラーデバイス）を使ったＤＬＰＴＭ（テキサス・インスツルメンツ社：デジタルライトプロセッシング）プロジェクター装置の光源として使う超高圧水銀ランプに関する。
【０００２】
【従来技術】
最近、液晶プロジェクター装置等のプロジェクター装置の光源として用いられる放電ランプとしては、発光物質として水銀が０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上封入されており、点灯時における動作圧が、例えば１５〜２０ＭＰａと、他の種類の放電ランプに比して高圧となる超高圧水銀ランプなどの高圧放電ランプが用いられている。
【０００３】
このような高圧放電ランプにおいては、タングステンよりなる放電電極が対向して配置された放電空間を形成する発光管部内に、不活性ガス、水銀などの発光物質と共に、当該発光管部の管壁の黒化や白濁による失透などの現象が生じることを防止するためにハロゲンが封入されている。
【０００４】
以上のような高圧放電ランプにおける気密封止構造を形成する手法としては、発光管部および封止管部とされる、例えばシリカガラス管の内部が減圧された状態とし、この状態の当該シリカガラス管の封止管部外周をバーナーなどで加熱し、当該封止管部管壁を構成するシリカガラスを軟化させて縮径させることによって気密封止部を形成するシュリンクシール方式が好適に採用されている。
【０００５】
そして、上記高圧放電ランプにおいては、ランプ点灯時の耐圧強度を確保する為に、一般的に排気チップ部を有さない。そして、封止管部の金属箔及び外部リード棒にＭｏ（モリブデン）材料が使用される。
【０００６】
発光管部に導入されるハロゲンは、例えば特開平２−１４８５６１号（米国特許５，１０９，１８１）公報によればＣＨ２Ｂｒ２の形態で、また特開平１０−１１１３１７号公報によれば金属ハロゲン化物の形態で封入されると開示されている。このような形態でハロゲンが導入される場合、排気チップを有さない為に少なくとも一方の封止管部はハロゲンの存在する雰囲気下で封止されることとなる。このとき封止管部に存在するＭｏは封止作業時の温度（約１６００℃程度）でハロゲン（例えばＢｒ（臭素））および封止管部に残留しているＯ２（酸素）などと結びつき、ＭｏＢｒ４、ＭｏＯ３などの化合物として発光管部内に取り込まれる。
【０００７】
発明者らの研究により、そうして発光管部に取り込まれたＭｏ化合物はランプ点灯時の発光管部温度ではＷ（タングステン）化合物に比べて蒸気圧が低いために、発光管部内表面に付着したままとなり、長時間点灯した際のランプ失透発生の核となることがわかってきた。すなわち、Ｍｏ化合物が核となり、失透を発生・成長させるために、結果としてランプの光束を著しく減衰させることとなる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の目的は、長時間ランプを点灯した場合でも発光管部の失透を抑制した超高圧水銀ランプを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決する為の手段】
上記課題を解決する為に請求項１に記載の発明は、シリカガラスからなる発光管部に一対の電極を対向配置しており、この発光管部内に希ガスおよびハロゲンと、０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀を封入している超高圧水銀ランプにおいて、発光管部内のハロゲン量を１．０×１０−４μｍｏｌ／ｍｍ３以上とし、かつ発光管部内のＭｏ量を０．５×１０−５μｍｏｌ／ｍｍ３以下としたことを特徴とする超高圧水銀ランプとするものである。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、シリカガラスからなる発光管部に一対の電極を対向配置しており、この発光管部内に希ガスおよびハロゲンと、０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀を封入している超高圧水銀ランプにおいて、発光管部内のハロゲン量を２．０×１０−４μｍｏｌ／ｍｍ３以上とし、かつ発光管部内のＭｏ量を１．０×１０−５μｍｏｌ／ｍｍ３以下としたことを特徴とする超高圧水銀ランプとするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明の高圧放電ランプの構成の一例を示す説明用断面図である。この高圧水銀ランプは、楕円球状の発光管部１１と、その両端に連設されて管軸方向外方に伸びる直管状の封止管部１２とよりなる放電ランプ容器１０を有してなり、当該封止管部１２内には、モリブデンよりなる金属箔１６が気密に埋設されて気密封止部１８が形成されている。
【００１２】
この放電ランプ容器１０においては、一方（図において左方）の金属箔１６の内端面から管軸方向内方に突出して伸びる内部リード棒１３の先端に形成された、タングステンよりなる陰極１４と、他方（図において右方）の金属箔１６の内端面から管軸方向内方に突出して伸びる内部リード棒１３の先端に形成された、タングステンよりなる陽極１５とが、発光管部１１に囲繞された放電空間１７内において互いに対向する状態とされている。１９は、金属箔１６の外端に電気的に接続された外部リード棒である。
【００１３】
発光管部１１と封止管部１２とにより構成される放電ランプ容器１０は、例えばシリカガラスよりなるものであり、この放電ランプ容器１０内には、例えば水銀などの発光物質やハロゲンなどの適宜の封入物が、所定の封入量で封入されている。ここで、図の構成を有する高圧放電ランプが、点灯時の動作圧が１５〜２０ＭＰａの超高圧水銀ランプである場合には、例えば特開平１０−１１１３１７号公報によると０．１６ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀が封入される。
【００１４】
以上の形態の高圧水銀ランプで各発光管部内に存在するハロゲン（Ｂｒ）量とＭｏ量を変化させて、１種類当たり１０本のサンプルランプを製作し、入力電力２００Ｗにて連続点灯実験を行った。
【００１５】
製作したランプ種類と失透発生開始の時間を測定した結果を図２の表に示す。◎印は点灯開始後約１０００時間以降で失透が開始し、○印は５００〜１０００時間、△印は２００〜５００時間、×印は２００時間以内に失透が開始したことを示す。
【００１６】
発光管部内のハロゲン量が１．０×１０−４μｍｏｌ／ｍｍ３以上かつＭｏ量が０．５×１０−５μｍｏｌ／ｍｍ３以下であると、発光管部の失透開始時間を遅らすことができた。
【００１７】
さらに、発光管部内のハロゲン量を２．０×１０−４μｍｏｌ／ｍｍ３以上かつＭｏ量が１．０×１０−５μｍｏｌ／ｍｍ３以下の場合でも、発光管部の失透開始時間を遅らすことができた。
【００１８】
図３は発光管部内のハロゲン量を２．０×１０−４μｍｏｌ／ｍｍ３一定として発光管部内のＭｏ量を０．５、１．０、２．０、６．０×１０−５μｍｏｌ／ｍｍ３と振って製作した各ランプの発光管部内Ｍｏ量と発光管部の失透面積との関係を示している。
【００１９】
◎印はＭｏ量０．５×１０−５μｍｏｌ／ｍｍ３のランプであり、約１０００時間以降に失透が開始しており、○印はＭｏ量１．０×１０−５μｍｏｌ／ｍｍ３のランプであり、５００〜１０００時間で失透が開始しており、△印はＭｏ量２．０×１０−５μｍｏｌ／ｍｍ３のランプであり、２００〜５００時間で失透が開始しており、×印はＭｏ量６．０×１０−５μｍｏｌ／ｍｍ３のランプであり、２００時間未満で失透が開始している。
【００２０】
これらの実験は各水準で１０本のデータを取っており、◎印（Ｍｏ量０．５×１０−５μｍｏｌ／ｍｍ３）では１０本全てが１０００時間以上で失透が開始したことを表しており、○印（Ｍｏ量１．０×１０−５μｍｏｌ／ｍｍ３）では１０本全てが５００〜１０００時間の間で失透が開始したことを表している。そして、これら◎印、○印においては失透開始後の失透面積の増加も少なくなっている。
【００２１】
上記の実験において、発光管部内のＭｏ量の定量については、例えば、高周波誘導結合プラズマ発光分光分析（ＩＣＰ−ＭＳ法）を使用して行うことができる。
【００２２】
その測定原理は次のとおりである。高周波誘導結合プラズマを励起源とする発光分光分析であり、高温のアルゴンプラズマに霧化した試料溶液を導入し、発光スペクトル線を回折格子で分光し、そのスペクトル線の波長と強度から元素の定性、定量分析をする。
【００２３】
その特徴は、元素間の干渉が少ない為、共存元素の影響を受けにくい。また、測定濃度範囲が広い（直線性が広い）ため、検量線の水準が少なくてよい。さらに、ｐｐｂレベルの高い検出感度があるといったことが挙げられ、微量の金属を定量する手段として一般的によく用いられている。
【００２４】
図４にＭｏ量を定量化する手法について、図解して示している。
まず、
▲１▼放電ランプを放電空間（発光管部）を残したまま、矢印の部分で切断する。
▲２▼発光管部の真中でカットし、２ケに分解する。
▲３▼この部分を硝酸と過酸化水素水からなる数十℃に加熱した混酸に入れてＭｏを溶解させる。溶解させた後に溶液を複数回に分けて吸い取る。
▲４▼吸い取った溶液を別の容器に移し換える。
▲５▼上記の溶液をＩＣＰ−ＭＳ法にて定量分析を行い、Ｍｏ量を測量する。
【００２５】
なお、発光管部内のＭｏ量を１．０×１０−５μｍｏｌ／ｍｍ３以下にし、発光管部内のハロゲン量を所定量とする本発明に係る超高圧放電ランプの製造方法は次のとおりである。
【００２６】
図５に当該製造方法の主要部を説明する断面図を示す。この図において、外部リード棒１９、金属箔１６および陰極１４の形成された内部リード棒１３により陰極構成体３０が形成されており、また、外部リード棒１９、金属箔１６および陽極１５の形成された内部リード棒１３により陽極構成体４０が形成されている。
【００２７】
一端側に一方の気密封止部１８が形成された放電ランプ容器形成管１００内にハロゲン導入用ガスを導入した後、封じきり、封じ部５０を形成し、支持用部材５６で支える。そして、当該放電ランプ容器形成管１００の一部（図の横矢印部分）を冷却することによって当該ハロゲン導入用ガスを凝縮させ、その状態において当該放電ランプ容器形成管１００の他端側に他方の気密封止部を形成する。
【００２８】
なお、ハロゲン導入用ガスを凝縮するための冷却源として液体窒素を用いることが好ましい。
【００２９】
また、一方の気密封止部１８が形成された放電ランプ容器形成管１００内に陽極構成体４０と共にハロゲン導入ガスをガスの形態で導入した後、このハロゲン導入ガスを凝縮させた状態で他方の気密封止部の形成を行うため、陽極構成体４０を構成する金属箔１６と、導入されたハロゲン導入ガスに由来するハロゲンとが反応することを抑制することができる。
【００３０】
従って、目的とする量のハロゲンを正確に発光管部内に封入することができ、しかも、金属箔に由来する金属を含有する金属ハロゲン化合物などの不純物が発光管部１１内に導入されることを抑制することができる。図中、Ｍは発光物質、５５は支持用部材、２０は封じ部である。
【００３１】
上記の製造方法によれば必要とされる量のハロゲンが正確に封入され、点灯状態に弊害を及ぼす金属箔に由来する金属ハロゲン化合物が放電ランプ容器内に導入されることを抑制することから、放電ランプ容器の管壁の黒化や白濁による失透などの現象が生じることなどによる経時的な照度低下が抑制される。従って、良好な点灯状態を長時間保つことができる。
【００３２】
なお、前記実験で用いた、Ｍｏを１．０×１０−５μｍｏｌ／ｍｍ３を超えて含むランプは、蒸気圧の異なる封入ガス種を用い、凝縮条件を変化させることで所定のハロゲン量、Ｍｏ量を封入した。また、金属箔の酸化状態を変化させることでＭｏ酸化物の形態でもＭｏの封入量を制御した。
【００３３】
本発明の実施の形態において、陰極と陽極を有する直流型の超高圧水銀ランプを例に挙げて説明したが、交流型の超高圧水銀ランプであっても本発明の効果に変わりはない。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の放電ランプ、すなわち、シリカガラスからなる発光管部に一対の電極を対向配置しており、この発光管部内に希ガスおよびハロゲンと、０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀を封入し、発光管部内のハロゲン量を１．０×１０−４μｍｏｌ／ｍｍ３とし、かつ発光管部内のＭｏ量を１．０×１０−５μｍｏｌ／ｍｍ３以下とすることで、長時間ランプを点灯した場合でも発光管部の失透を抑制した超高圧水銀ランプを得ることができる。
【００３５】
さらに、発光管部内のハロゲン量を２．０×１０−４μｍｏｌ／ｍｍ３以上とし、かつ発光管部内のＭｏ量を１．０×１０−５μｍｏｌ／ｍｍ３以下とすることでで、長時間ランプを点灯した場合でも発光管部の失透を抑制した超高圧水銀ランプとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高圧放電ランプの構成の一例を示す説明用断面図である。
【図２】発光管部内のＭｏ量と封入ハロゲン量と、失透開始時間の関係を示す表である。
【図３】発光管部内のＭｏ量と失透面積との関係を示す図である。
【図４】発光管部内のＭｏ量を定量化する方法の模式図である。
【図５】本発明の超高圧水銀ランプの製造方法の主要説明図である。
【符号の説明】
１０    放電ランプ容器
１１    発光管部
１２    封止管部
１３    内部リード棒
１４    陰極
１５    陽極
１６    金属箔
１７    放電空間
１８    気密封止部
１９    外部リード棒
２０    封じ部
３０    陰極構成体
４０    陽極構成体
５０    封じ部
５５  支持用部材
５６  支持用部材
１００  放電ランプ容器形成管
Ｍ      発光物質
【図１】
0003565203.tif 000002
【図２】
0003565203.tif 000003
【図３】
0003565203.tif 000004
【図４】
0003565203.tif 000005
【図５】
0003565203.tif 000006