(57)【要約】    【課題】  ハロゲン化物を気密容器内に封入する際に不純ガスなどの不純物が混入しにくくなる高圧放電ランプ用電極、これを用いて構成された高圧放電ランプおよび照明装置を提供する。    【解決手段】  高圧放電ランプ用電極Ｅは、電極本体１と、この電極本体１の先端部側の外面に膜状に被着された放電媒体のハロゲン化物２と、を具備している。  高圧放電ランプ用電極Ｅを高圧放電ランプの気密容器ＳＥに封装し、その後高圧放電ランプ用電極Ｅを加熱するなどにより、ハロゲン化物２を電極本体１から離脱させて気密容器ＳＥの内部へ放電媒体として封入する。【選択図】    図１
2006318796.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極本体と；
電極本体の先端部側の外面に膜状に被着された放電媒体のハロゲン化物と；
を具備していることを特徴とする高圧放電ランプ用電極。
【請求項２】
先端部側の表面に粗面が形成された電極本体と；
電極本体の粗面に被着されたハロゲン化物と；
を具備していることを特徴とする高圧放電ランプ用電極。
【請求項３】
内部に放電空間が形成されている気密容器と；
気密容器に封装された請求項１または２記載の高圧放電ランプ用電極と；
高圧放電ランプ用電極から離脱して気密容器内に封入されたハロゲン化物および希ガスを含む放電媒体と；
を具備していることを特徴とする高圧放電ランプ。
【請求項４】
照明装置本体と；
照明装置本体に配設された請求項３記載の高圧放電ランプと；
高圧放電ランプを点灯させる点灯回路と；
を具備していることを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧放電ランプ用電極、これを用いて構成された高圧放電ランプおよび照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
メタルハライドランプなどの高圧放電ランプに放電媒体としてハロゲン化物を用いる場合、一般に固形化し、所要量のペレットに成形してから、封止する前の封止部を経由して気密容器の内部に導入している（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１０−１５４４８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
メタルハライドランプなどの高圧放電ランプは、近年、小形化、密閉化が進んでいる。これに伴い発光管の高温化が進み、それに伴い黒化、白濁などの不具合が発生しやすくなっている。また、わずかな黒化、白濁がランプ特性に与える影響も大きくなってきている。特に、これらに影響を与える要因としては、管内使用部材中の吸着、含有ガスである。
【０００４】
管内使用部材の一つとして放電媒体のハロゲン化物を用いる場合において、そのハロゲン化物中に含まれる不純ガスが問題になる。すなわち、ハロゲン化物は、上述のようにペレット化されて発光管内に封入されるが、ペレットの製造過程において水分などが吸蔵されやすい。そうして、このペレットが高圧放電ランプの内部に封入されると、解離してＯ２およびＨ２などの不純ガスとなる。
【０００５】
本発明は、ハロゲン化物を気密容器内に封入する際に不純ガスなどの不純物が混入しにくくなる高圧放電ランプ用電極、これを用いて構成された高圧放電ランプおよび照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の高圧放電ランプ用電極は、電極本体と；電極本体の先端部側の外面に膜状に被着された放電媒体のハロゲン化物と；を具備していることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、封入媒体として用いるハロゲン化物が不純物が侵入しにくい雰囲気中で例えば蒸着などの手段を用いることにより、電極本体の先端部側の外面に膜状に被着させた高圧放電ランプ用電極を得ることがきる。
【０００８】
したがって、本発明の高圧放電ランプ用電極を、例えば常法により気密容器に封装して高圧放電ランプに組み込めば、ハロゲン化物を容易に気密容器中に、しかも不純物の侵入を阻止して封入することができる。ハロゲン化物を封入後、高圧放電ランプを適宜の手段により加熱すれば、ハロゲン化物が電極本体から離脱して気密容器内に移動し、放電媒体として作用できるようになる。
【０００９】
以上から理解できるように、本発明の高圧放電ランプ用電極を用いて高圧放電ランプを製作することにより、ハロゲン化物を気密容器内に封入する際に不純ガスなどの不純物が混入しにくくなり、黒化や白濁といった不具合の発生を効果的に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態を説明する。
【００１１】
図１は、本発明の高圧放電ランプ用電極の一実施形態を高圧放電ランプに封装した状態の正面図である。図において、高圧放電ランプ用電極Ｅは、電極本体１およびハロゲン化物２を具備している。なお、図中、符号ＳＥは気密容器、１１は包囲部、１１ａは放電空間、１２は封止部、１２ａは封着金属箔であり、いずれも高圧放電ランプの一部である。
【００１２】
電極本体１は、電極軸部１ａおよび電極主部１ｂを含んで構成されている。
【００１３】
電極軸部１ａは、その基端部側で、後述するように高圧放電ランプの気密容器１１に封装される。また、電極軸部１ａは、始動時および安定時のランプ電流を考慮して所定の断面積を有するように設計される。さらに、電極軸部１ａは、気密容器ＳＥが石英ガラス製の場合、その中間部が細長い封止部１２内に緩く支持されるが、所望により当該部位にくわえ込みコイルを巻装することができる。くわえ込みコイルは、タングステンなどの細線を適当なピッチで電極軸部１ａの中間部の封止部に支持される部分に巻装される。
【００１４】
電極主部１ｂは、電極軸部１ａの先端部側に配設されていて、高圧放電ランプの点灯中放電アークの起点および終点となる。高圧放電ランプ用電極１の一対が高圧放電ランプに封装されると、周知のようにその一方が陰極となり、他方が陽極となるが、一般に高圧放電ランプが交流点灯の場合と直流点灯の場合とで一対の高圧放電ランプ用電極の構造が異なる。
【００１５】
すなわち、交流点灯用の場合、一対の高圧放電ランプ用電極１は同一構造とされる。直流点灯用の場合には、陰極と陽極とで構造が異なる。陰極は、比較的わずかなイオン電流が流入して電子放射を行い、放電アークの起点となる。このため、陰極の電極主部１ｂは、相対的に細く形成される。
【００１６】
これに対して、陽極は、ランプ電流の殆どにより構成される電子電流がそこから流入し、放電アークの終点となる。このため、陽極の電極主部１ｂは、電極軸部１ａに比較して径大にして熱容量が大きくなるように形成することによって、放熱しやすいように配慮されている。径大とする場合の構成として、削り出し構造や密接巻コイルの装着などの既知の径大部構造を採用することができる。削り出し構造の径大部の場合には、さらに所望により、径大部の周面に溝を形成して放熱に寄与する表面積を大きくすることができる。
【００１７】
また、電極本体１は、その構成材料として一般に高融点金属が用いられる。高融点金属としては、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、レニウム（Ｒｅ）およびこれら金属間の合金、例えばレニウム−タングステン（Ｒｅ−Ｗ）などが用いられる。また、タングステンは、純タングステン（Ｗ）、トリエーテッドタングステンまたはドープドタングステンなどを適宜選択的に使用することができる。
【００１８】
さらに、本発明においては、電極本体１の先端部側の外面にハロゲン化物２が、図において点線によって模式的に示しているように、膜状に被着されている。ハロゲン化物２が被着される上記部位の表面は、格別の処理や構造を容易することが必須ではない。
【００１９】
しかし、所望により当該部位の外面に粗面を形成することができる。この場合、上記粗面は、エッチング処理を行うことで容易に形成することができる。このように粗面を形成すると、ハロゲン化物の被着量を多くしたり、脱落しにくくなったりする。なお、このような粗面を形成する構成の場合、ハロゲン化物２の被着量を増加させやすくなるが、必ずしもハロゲン化物は膜状に被着されていなくてもよい。
【００２０】
また、ハロゲン化物２は、高圧放電ランプ用電極Ｅが高圧放電ランプに封装された後に気密容器ＳＥ内に放出されることにより、高圧放電ランプの放電媒体中のハロゲン化物として、これを用いることが容易になる。
【００２１】
さらに、ハロゲン化物２を電極本体１の先端部側の外面に被着させるには、既知の各種被着手段を適宜選択して用いることができる。例えば、ＰＶＤ法、ＣＶＤ法などの蒸着手段を用いてハロゲン化物を被着させることにより、不純物の侵入を避けてハロゲン化物を電極本体１に被着させることができる。
【００２２】
ハロゲン化物２を被着させる電極本体１の上記部位は、高圧放電ランプ用電極Ｅを高圧放電ランプに封装した際に、気密容器１１に接触しないような部位である必要があり、したがって電極軸部１ａの先端側の部位および電極主部１ｂ、したがって気密容器１１の内部へ露出する部分であるのが好ましい。なお、ハロゲン化物２が電極本体１の封着部となる基端部や中間部の封止部に緩く支持される部位に被着していると、高圧放電ランプ用電極を気密容器ＳＥに封装する際に、ハロゲン化物２が電極本体１から離脱してしまったり、封着不良を生じたりする原因になるので、ハロゲン化物がこのような位置に被着しないように注意すべきである。
【００２３】
さらに、ハロゲン化物２は、高圧放電ランプにおける所望の発光特性を実現するために、多様な構成であることを許容する。例えば、ランプ電圧形成用媒体として水銀を用いる場合には、主としてランプとしての発光を担う発光金属のハロゲン化物だけでハロゲン化物を構成することができる。また、水銀を用いない場合には、主としてランプとしての発光を担う金属のハロゲン化物と、水銀代替物質であって、主としてランプ電圧形成用として作用するハロゲン化物とからなる構成であることを許容する。なお、発光金属および主としてランプ電圧形成用として作用するハロゲン化物は、既知の各種金属およびハロゲン化物を所望によりそれぞれ選択して用いることができる。
【００２４】
そうして、本発明の高圧放電ランプ用電極１を高圧放電ランプに封装したら、例えば高圧放電ランプを点灯させることで、電極本体１に被着したハロゲン化物２が容易に電極本体１から蒸発して、気密容器１の内部に封入された状態にすることができる。
【００２５】
図２は、本発明の高圧放電ランプの一実施形態であるプロジェクション用メタルハライドランプの正面図である。図において、プロジェクション用メタルハライドランプは、発光管ＩＴ、反射鏡Ｍ、口金Ｂ、接続導体ＣＣおよび給電線Ｗ１、Ｗ２から構成されている。
【００２６】
発光管ＩＴは、気密容器ＳＥ、一対の高圧放電ランプ用電極Ｅ、Ｅ、導入導体ＯＬおよび放電媒体を具備して構成されている。
【００２７】
気密容器ＳＥは、その内部に生起する放電アークを外部に対して気密に遮蔽する手段であり、透光性であるとともに、内部に後述する放電空間１１ａを有している。そして、高圧放電ランプにおける通常の高温の作動温度に十分耐える耐火性を有している。また、気密容器ＳＥの透光性としては、放電によって発生した所望波長域の可視光を少なくとも一部から外部に導出することができるようなものであればよい。
【００２８】
したがって、本発明において、気密容器ＳＥは、上記の条件を満足すれば、どのようなもので作られていてもよいが、好適には石英ガラスや多結晶または単結晶の透光性セラミックスなどを用いて形成することができる。なお、必要に応じて、気密容器ＳＥの内面に耐ハロゲン性または耐ハロゲン化物性の透明性被膜を形成するか、気密容器ＳＥの内面を改質することが許容される。
【００２９】
また、図において、気密容器ＳＥは、石英ガラスからなり、包囲部１１および一対の封止部１２、１２により構成されていて、放電空間１１ａが包囲部１１の内部に形成されている。放電空間１１ａは、外気に対して気密に封止されていて、その内部には、後述するように一対の電極Ｅ、Ｅが所定の間隔で対向した状態で放電空間１１ａに臨んで封装される。また、放電空間１１ａは、適当な形状であることを許容するものであるが、例えば球体、回転楕円球体や円柱体などの形状に形成することができる。
【００３０】
一対の封止部１２、１２は、放電空間１１ａを包囲部１１により外部に対して気密に包囲するとともに、高圧放電ランプ用電極Ｅを所定の位置に封装し、かつ、当該電極Ｅに給電するために形成されている。図示の実施形態においては、封止部１２は、包囲部１１の管軸方向の両端に対向して形成されている。
【００３１】
また、一対の封止部１２、１２は、それぞれ電極Ｅを封装するために、その内部に前記電極軸部１ａを緩く支持するとともに、気密容器ＳＥの包囲部１１の両端を封止し、さらに電極軸部１ａに封着金属箔１２ａを介して導入導体ＯＬを接続する。なお、封着金属箔１２ａは、封止部１２の中間に気密に埋設されている。
【００３２】
封着金属箔１２ａは、電極軸部１ａと導入導体ＯＬとの間に介在して、これらの部材を溶接などにより接続するとともに、封着金属箔１２ａに封止部１２の石英ガラスを気密に密着させて気密容器ＳＥを封止するのに寄与している。この場合の封止には、減圧封止法を用いることにより、気密容器ＳＥの耐圧性を高めることができる。
【００３３】
一対の電極Ｅ、Ｅは、図１に示すものである。本形態において、高圧放電ランプの一対の電極Ｅ、Ｅの先端間の距離すなわち電極間距離は、例えば短アーク形の放電が生起するような関係になるように封装されている。短アーク形は、気密容器内に形成される電極間距離が小さく構成されているという構造上の特徴があり、したがって発光部を形成するアーク放電領域を小さくすることができる。このため、高圧放電ランプの発光をなるべく点光源に近付けることができるので、後述する反射鏡Ｍまたは図示しないレンズなどの光学系による集光を効率よく行うことができる。
【００３４】
したがって、液晶プロジェクタなどのプロジェクション用においては、短アーク形の高圧放電ランプを用いるが、その電極間距離は、３ｍｍ以下、例えば１〜２ｍｍ程度が好適である。所望により１ｍｍ以下の電極間距離にすることも許容される。電極間距離が４ｍｍを超えると、点光源から離れてしまって、光学系の焦点特性が悪くなり、液晶プロジェクタの光源として用いた場合に、スクリーン照度が低下してしまう。なお、最適には０．５〜２．０ｍｍである。しかし、本発明においては、いわゆる長アーク形の高圧放電ランプであってもよい。
【００３５】
導入導体ＯＬは、その先端が気密容器ＳＥの封止部１２内において封着金属箔１２ａに溶接などにより接続し、基端が封止部１２の端面部から外部へ露出している。
【００３６】
放電媒体は、ハロゲン化物、希ガスおよび緩衝用媒体を含んで構成されている。
【００３７】
ハロゲン化物は、少なくとも主として発光金属として機能する金属のハロゲン化物を含み、本発明においては、少なくともその一部が高圧放電ランプ用電極の電極本体に被着したハロゲン化物からなる。なお、所望により、ハロゲン化物の一部をペレットの形で封入することも許容される。このような場合であっても、高圧放電ランプ用電極の電極本体に被着したハロゲン化物によって、ハロゲン化物を介して気密容器１の内部に侵入する不純ガスの量を明らかに低減することができる。しかしハロゲン化物は、その大部分、好適には全部が高圧放電ランプ用電極の電極本体に被着したハロゲン化物からなるのがよい。
【００３８】
希ガスは、始動ガスおよび緩衝用媒体としても機能する。緩衝用媒体は、ランプ電圧を所望の程度に形成するように機能し、水銀または主としてランプ電圧形成用のハロゲン化物が用いられる。
【００３９】
主として発光金属として機能する金属のハロゲン化物は、プロジェクション用、前照灯用および一般照明用などの高圧放電ランプの場合、例えばジスプロシウム（Ｄｙ）、ツリウム（Ｔｍ）などの希土類金属、タリウム（Ｔｌ）、ナトリウム（Ｎａ）などのアルカリ金属、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）およびインジウム（Ｉｎ）などのグループから選択された金属のハロゲン化物を用いることができる。一例として、ナトリウム（Ｎａ）、タリウム（Ｔｌ）およびジスプロシウム（Ｄｙ）を用い、副成分としてホルミウム（Ｈｏ）、ツリウム（Ｔｍ）およびインジウム（Ｉｎ）の組み合わせを採用することができる。また、他の例としてツリウムを主成分として用いることもある。
【００４０】
希ガスは、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）およびキセノン（Ｘｅ）などの一種または複数種を混合して用いることができる。
【００４１】
緩衝用媒体として水銀を用いる場合、安定点灯時に水銀蒸気圧が少なくとも１０ＭＰａ以上、好ましくは１５ＭＰａ以上になるように所要量の水銀を封入することができる。
【００４２】
また、主としてランプ電圧形成用のハロゲン化物を緩衝用媒体として用いる場合、例えばマグネシウム（Ｍｇ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、アンチモン（Ｓｂ）、ベリリウム（Ｂｅ）、レニウム（Ｒ）、ガリウム（Ｇａ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）およびハフニウム（Ｈｆ）からなるグループの中から選択された１種または複数種のハロゲン化物を用いることができる。上記のグループの中でも、鉄（Ｆｅ）、亜鉛（Ｚｎ）、マンガン（Ｍｎ）、アルミニウム（Ａｌ）およびガリウム（Ｇａ）からなるグループの中から選択された１種または複数種のハロゲン化物が特に好適である。
【００４３】
上述のハロゲン化物は、主として発光金属として機能する金属のハロゲン化物との共存下において、可視域の発光量が、主として発光金属として機能する金属による発光より少ないという特徴がある。
【００４４】
反射鏡Ｍは、回転２次曲面を有する椀形状をなし、ガラス基体の内表面に反射面が形成され、中心軸に沿って発光管ＩＴを支持し、さらに前面開口部が透明硝子板で閉鎖されている。なお、反射面は、赤外光透過・可視光形のダイクロイック反射膜からなる。そして、反射鏡Ｍの内部において、その中心軸上に発光管ＩＴを後述する口金Ｂを介して支持している。
【００４５】
接続導体ＣＣは、その一端が反射鏡Ｍの開口端側に位置する発光管ＩＴから導出された外部リード線ＯＬに接続し、他端が反射鏡Ｍを貫通して、その外面に固着した中継端子ｔに接続している。
【００４６】
口金Ｂは、発光管ＩＴの一端に装着され、発光管ＩＴから反射鏡Ｍの頂部側へ導出される図示されていない導入導体に接続するとともに、反射鏡Ｍの頂部外面に固着されることによって発光管ＩＴを上記のように支持する。
【００４７】
給電線Ｗ１、Ｗ２は、ワイヤハーネスなどからなり、給電線Ｗ１が中継端子ｔに接続し、給電線Ｗ２が口金Ｂに接続することによって図示されていない点灯回路と高圧放電ランプＨＤＬとの間を接続する。
【００４８】
次に、実施例について説明する。
【実施例】
【００４９】
実施例は、図２に示す本発明のプロジェクション用メタルハライドランプで、ハロゲン化物としてＳｃＩ３−ＮａＩ０．５ｍｇを電極本体に蒸着した高圧放電ランプ用電極を封装した定格ランプ電力４００Ｗのランプである。実施例の高圧放電ランプについて下記比較例と一緒に点灯試験を実施した。
【００５０】
比較例は、ハロゲン化物をペレットにして気密容器内に封入した点以外は、実施例と同一の仕様の高圧放電ランプである。
【００５１】
点灯試験の結果を表１に示す。
【００５２】
［表１］
試料ランプ                ５００時間光束維持率（％）
実施例                            ９１
比較例                            ８３
表１から理解できるように、本発明の高圧放電ランプによれば、光束維持率時が比較例のそれより明らかに優れている。実施例と比較例とではハロゲン化物の封入の態様が相違するだけであるから、表１に示す結果は、本発明の高圧放電ランプ用電極を用いてハロゲン化物を封入することによって、不純物の侵入が低減していることを意味しているといえる。
【００５３】
本発明の照明装置は、照明装置本体と、照明装置本体に配設された高圧放電ランプと、を具備している。上記の高圧放電ランプは、本発明の高圧放電ランプ用電極を用いて製作されており、したがって放電媒体のハロゲン化物の少なくとも主要部分が電極本体に被着されていたハロゲン化物から構成されている。
【００５４】
本発明において、上記照明装置には、高圧放電ランプの発光を利用するあらゆる装置が含まれる。例えば、液晶プロジェクタ、オーバーヘッドプロジェクタなどの光投射装置、自動車用前照灯、照明器具、表示装置および光ファイバー照明装置などである。もちろん、照明器具は屋内用および屋外用のいずれであってもよい。
【００５５】
図３は、本発明の照明装置の一実施形態である液晶プロジェクタの概念的断面図である。図において、２１は高圧放電ランプ、２２は液晶表示手段、２３は画像制御手段、２４は光学系、２５は点灯回路、２６は本体ケース、２７はスクリーンである。
【００５６】
高圧放電ランプ２１は、図１に示す本発明の高圧放電ランプにおける一形態である。
【００５７】
液晶表示手段２２は、投射すべき画像を液晶によって表示するもので、その背面から高圧放電ランプ２１によって照明される。
【００５８】
画像制御手段２３は、液晶表示手段２２を駆動および制御するもので、要すればテレビジョン受信機能をも備えることができる。
【００５９】
光学系２４は、液晶表示手段２２を通過した光をスクリーン２７に投射する。
【００６０】
点灯回路置２５は、高圧放電ランプ２１を点灯する。
【００６１】
本体ケース２６は、以上の各要素２１〜２６を収納する。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の高圧放電ランプ用電極の一実施形態を高圧放電ランプに封装した状態の正面図
【図２】本発明の高圧放電ランプの一実施形態であるプロジェクション用メタルハライドランプの正面図
【図３】本発明の照明装置の一実施形態である液晶プロジェクタの概念的断面図
【符号の説明】
【００６３】
１…電極本体、１ａ…電極軸部、１ｂ…電極主部、１１…包囲部、１１ａ…放電空間、１２…封止部、１２ａ…封着金属箔、２…ハロゲン化物
【図１】
2006318796.tif 000003
【図２】
2006318796.tif 000004
【図３】
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