(57)【要約】【課題】高圧放電ランプの発光管の表面にその発光部を加熱するためにスパイラルに巻かれて取り付けられる電熱線の巻き方や取付け方を工夫して、該電熱線で発光部から発せられる光が遮られてランプの光量が低下することなく、該電熱線による発光部の加熱効率を高め、その加熱速度も速められるようにする。【解決手段】高圧放電ランプ１の発光管２の表面にスパイラルに巻かれて取り付けられた電熱線４が、シール部５Ｒ、５Ｌが形成されている発光部３の両側から該発光部３の膨れ面７の一部にかけて密巻きにされている。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
球状に膨れた発光部に一対の主電極が対向して配置され、その発光部の両側に前記各主電極を埋設して固定した一対のシール部が形成された発光管の表面に、前記発光部を加熱するための電熱線がスパイラルに巻かれて取り付けられた電熱線付き高圧放電ランプにおいて、前記電熱線（４）が、前記発光部（３）の両側から該発光部の膨れ面（７）の一部にかけて密巻きにされていることを特徴とする電熱線付き高圧放電ランプ。
【請求項２】
前記電熱線（４）が、前記発光部（３）の片側からその膨れ面（７）の一部にかけて密巻きにされた線材（４Ｒ）の端末と、該発光部（３）の反対側からその膨れ面（７）の一部にかけて密巻きにされた線材（４Ｌ）の端末とを発光部（３）の中央側で互いに結線させて成る請求項１記載の電熱線付き高圧放電ランプ。
【請求項３】
前記両線材（４Ｒ、４Ｌ）の端末同士が、両線材を巻き締める方向に捩り合せて結線されている請求項２記載の電熱線付き高圧放電ランプ。
【請求項４】
前記両線材（４Ｒ、４Ｌ）の結線部が溶接されている請求項２又は３記載の電熱線付き高圧放電ランプ。
【請求項５】
前記両線材（４Ｒ、４Ｌ）が、予め前記シール部（５Ｒ、５Ｌ）に巻装させたコイル（Ｃ）で成る請求項２、３又は４記載の電熱線付き高圧放電ランプ。
【請求項６】
前記電熱線（４）が、加熱処理によって表面に電気絶縁性を有する酸化皮膜を形成した線材で成る請求項１、２、３、４又は５記載の電熱線付き高圧放電ランプ。
【請求項７】
前記電熱線（４）が前記発光部（３）の膨れ面（７）に密巻きにされる範囲が、前記主電極（６Ｒ、６Ｌ）間の放電による発光がその主電極によって遮られるシャドウ・ゾーンの略範囲内に選定されている請求項１、２、３、４、５又は６記載の電熱線付き高圧放電ランプ。
【請求項８】
前記シール部（５Ｒ、５Ｌ）に、そのシール部側への前記電熱線（４）の擦り動きを阻止して該電熱線（４）の巻き緩みを防止するステー（８）が取り付けられている請求項１、２、３、４、５、６又は７記載の電熱線付き高圧放電ランプ。
【請求項９】
球状に膨れた発光部に一対の主電極が対向して配置され、その発光部の両側に前記各主電極を埋設して固定した一対のシール部が形成された高圧放電ランプの発光管の表面に、前記発光部を加熱するための電熱線をスパイラルに巻いて取り付ける電熱線の取付方法であって、前記電熱線（４）の線材（４Ｒ、４Ｌ）となる一対のコイル（Ｃ、Ｃ）を前記シール部（５Ｒ、５Ｌ）の一方と他方に振り分けて巻装させ、両コイル（Ｃ、Ｃ）を夫々前記発光部（３）に押し当てて押圧することにより、両コイル（Ｃ、Ｃ）の先端部側を前記発光部（３）の膨れ面（７）に沿わせて拡径させ、その拡径部を前記発光部（３）の膨れ面（７）に密着させた状態で、両コイル（Ｃ、Ｃ）の後端部側を前記各シール部（５Ｒ、５Ｌ）に固定すると共に、両コイル（Ｃ、Ｃ）の先端同士を前記発光部（３）の中央側で互いに結線することを特徴とする電熱線の取付方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光管の表面に発光部を加熱するための電熱線がスパイラルに巻かれて取り付けられている電熱線付き高圧放電ランプとその電熱線の取付方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶プロジェクタや投射型液晶ディスプレイ装置等のバックライトは、矩形状のスクリーンに対して充分な輝度、効率及び演色性を以って均一に画像を投射することが要求されるため、その光源として、一対の主電極が対向して配置される発光管の発光部内に水銀や金属ハロゲン化物を封入した高圧放電ランプが用いられている。そして近時は、その光源の小型化、点光源化をより一層推進することが求められている。
【０００３】これらの要求に鑑み、金属ハロゲン化物を封入した高圧放電ランプに代わって、０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀を封入してランプの安定点灯時における水銀蒸気圧が１００気圧を超える超高圧水銀ランプと称する高圧放電ランプが提案されている（特開平２−１４８５６１号公報、特開平６−５２８３０号公報）。
【０００４】この種のランプは、高輝度・高効率・高演色性を実現するために、ランプの安定点灯時における発光部内の水銀蒸気圧を１００気圧以上に高めることにより、主電極間に生ずるアークの径方向の拡がりを抑えて光出力を向上させるようにしたもので、その発光管のシール部は、耐圧性を高めるために排気用の細管を設けない所謂溶封タイプとし、また、発光部の肉厚は、自動車の前照灯等に用いる高圧放電ランプのそれに比べて約３倍の２ｍｍ前後としている。
【０００５】しかし、このように肉厚が大きい発光部は、熱容量が大きくて温まり難いので、ランプの点灯始動時に発光部の内面に溜まっている液滴状の水銀が温められて水銀蒸気となり、その蒸気分圧が上昇してランプの光出力が立ち上がるまでにかなりの時間を要し、例えば１５０Ｗ程度のランプでは、実に約６０秒もの時間を要する。
【０００６】そのため、この種のランプをバックライトとする液晶プロジェクタや投射型液晶ディスプレイ装置は、立ち上がりが遅く、これら装置をプレゼンテーションなどに使用したときに、スクリーンが画像を投射するに充分な明るさに達するまでの待ち時間が長いという問題があった。
【０００７】この立ち上がりの遅さを改善するために、発光管の球状に膨れた発光部を跨ぐようにしてその両側のシール部にスパイラルに巻かれて取り付けられた電熱線で成るヒータによって、ランプの点灯始動前に発光部の表面温度を予め１００℃以上に加熱する手段が提案されている（特開２００１−２６６７９７号公報）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ランプは、いつ点灯始動されるか分からないので、点灯始動前に発光部を予熱しようとすれば、その予熱を行うヒータは、ランプを点灯しないときも常時通電状態にしておかなければならないので、電力消費量が著しく嵩むという問題がある。また、モバイル系と称される携帯型のディスプレイ装置などは、バックライトとなるランプの発光管にヒータを設けたとしても、該装置を持ち運ぶ際は、そのヒータに通電して発光管の発光部を予熱することができないため、持ち運んで直ぐ使用する場合はランプの光出力の立ち上がりが遅くなってしまう。
【０００９】また、近時は、ランプの光学的効率を高めるうえで、ランプ電力を変更せずにショートアーク化することが望まれており、そのためには、発光部の大きさや形状を変えずに、その発光部内に対向して配置される主電極間の距離を狭めることによってアーク長を短くせざるを得ないが、主電極間の距離を狭めると、該主電極でその主電極間の放電による発光が遮られるシャドウ・ゾーンの範囲が大きくなって、発光部の内面における温度差が大きくなり、シャドウ・ゾーンの中心に位置する各主電極の固定箇所近傍における発光部の内面温度は、従来のアーク長の長いものに比べて著しく低温となる。
【００１０】すなわち、図４は、同一の大きさ及び形状を有する発光管４０の発光部４１内に対向して配置された主電極４２Ｒ、４２Ｌ間の距離が異なるものを対比して示すもので、同図（ａ）の如く主電極４２Ｒ、４２Ｌ間の距離が広くてアーク長が長いものは、主電極４２Ｒ、４２Ｌによってその主電極間の放電による発光が遮られるシャドウ・ゾーン４３の範囲が比較的小さいのに対し、同図（ｂ）の如く主電極４２Ｒ、４２Ｌ間の距離を狭めてアーク長を短くしたものは、そのシャドウ・ゾーン４３の範囲が大きい。
【００１１】このため、図４（ｂ）の発光部４１は、シャドウ・ゾーン４３の中心に位置する各主電極４２Ｒ、４２Ｌの固定箇所近傍における内面の温度が他に比べて著しく低くなり、ランプが安定点灯状態にあるときも、その内面に未蒸発の水銀が溜まりやすい。したがって、発光部４１の内部に０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀を封入しても、その水銀量に見合った十分な蒸気分圧を得ることができず、安定点灯時のランプ電圧は規格範囲よりも著しく低くなり、ランプ電流は規格範囲よりも大きな値となるので、主電極４２Ｒ、４２Ｌの損耗が早まり、その電極材であるタングステンの蒸発飛散による発光部４１内面の黒化が早期に生じて、ランプ寿命が損なわれるおそれがある。
【００１２】また、発光部４１の内面に未蒸発の水銀が溜まるような低温部分があると、ハロゲン化合物によって黒化を防止するハロゲンサイクルが活発に行われず、そのハロゲンサイクルに異常を来して早期に黒化を生ずる原因となる。
【００１３】また、定格電力未満の低電力でランプを点灯させる調光点灯を行なう場合も、発光部の内面に著しく温度の低い部分があると、水銀の未蒸発によるランプ電圧の低下や光色不良、不安定な放電等を生ずるおそれがある。
【００１４】上記のような問題点に鑑みて、本発明者らは、高圧放電ランプの発光管を加熱するヒータの通電量をコントロールすることにより、発光管をランプの点灯始動前にヒータで予熱せずに、点灯始動時又は始動後にヒータで加熱開始しても、予熱する場合と同等もしくはそれ以上に光出力の立ち上がりを速めることができる発明を提案し（特願２００２−１６８３７３号）、更に、高圧放電ランプが安定点灯状態にあるときにその発光部の内面における最低温度を未蒸発の水銀が溜まらない程度の温度に保持するヒータを設けることにより、ランプのアーク長を短くした場合や、調光点灯を行なう場合に、発光管の発光部内に封入された水銀の未蒸発によるランプ電圧の低下や光色不良等が生じないようにする発明も提案した（特願２００２−１８４７９５号）。
【００１５】しかしながら、上記ヒータは、発光管の発光部を加熱するためのものであるが、そのヒータを成す電熱線が、特開２００１−２６６７９７号公報に図示された如く、球状に膨れた発光部を跨ぐようにしてその両側のシール部にスパイラルに巻かれて取り付けられている場合は、該電熱線から発せられる熱がシール部から発光部へ伝わるまでに時間が掛かるので、発光部の加熱速度が遅くなり、また、その熱がシール部に奪われるので発光部の加熱効率が良くないという問題がある。
【００１６】そこで本発明は、発光管の表面にスパイラルに巻いて取り付ける電熱線の巻き方や取付け方を工夫して、発光部の加熱速度を速めると同時にその加熱効率を高めることを技術的課題としている。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明は、球状に膨れた発光部に一対の主電極が対向して配置され、その発光部の両側に前記各主電極を埋設して固定した一対のシール部が形成された発光管の表面に、前記発光部を加熱するための電熱線がスパイラルに巻かれて取り付けられた電熱線付き高圧放電ランプにおいて、前記電熱線が、前記発光部の両側から該発光部の膨れ面の一部にかけて密巻きにされていることを特徴とする。
【００１８】本発明によれば、球状に膨れた発光部の膨れ面の一部に電熱線が密巻きにされているので、その電熱線の熱が発光部に直接伝わり、発光部を速やかに加熱することができると同時に、発光部の加熱効率も高められる。また、シール部が形成された発光部の両側は、ランプの安定点灯状態における内面の温度が最も低い部分であり、短アーク化されたランプの場合は、未蒸発の水銀が溜まりやすい部分となるが、本発明によれば、その低温部分に対して電熱線の熱が効率良く集中的に給与されるので、その部分を未蒸発の水銀が溜まらない程度の温度に確実に加熱保持することができると同時に、その加熱に要する電力も非常に少なくて済む。更に、発光部の両側は、発光部内に対向して配置された一対の主電極によってその主電極間の放電による発光が遮られるシャドウ・ゾーンとなるので、該発光部の両側からその膨れ面の一部にかけて密巻きにされた電熱線がランプの光を遮って光量を低下させるおそれも少ない。
【００１９】次に、上記の如く球状に膨れた発光部の両側からその膨れ面の一部にかけて電熱線を密巻きにする加工を簡易迅速化するために、電熱線の線材を予めコイルに成形してこれを発光部の膨れ面に押し当てるだけで、その膨れ面に密巻きにされた状態となるように工夫したのが、請求項９の発明に係る電熱線の取付方法である。
【００２０】すなわち、請求項９の発明は、球状に膨れた発光部に一対の主電極が対向して配置され、その発光部の両側に前記各主電極を埋設して固定した一対のシール部が形成された高圧放電ランプの発光管の表面に、前記発光部を加熱するための電熱線をスパイラルに巻いて取り付ける電熱線の取付方法であって、前記電熱線の線材となる一対のコイルを前記シール部の一方と他方に振り分けて巻装させ、両コイルを夫々前記発光部に押し当てて押圧することにより、両コイルの先端部側を前記発光部の膨れ面に沿わせて拡径させ、その拡径部を前記発光部の膨れ面に密着させた状態で、両コイルの後端部側を前記各シール部に固定すると共に、両コイルの先端同士を前記発光部の中央側で互いに結線することを特徴とする。
【００２１】本発明によれば、電熱線の線材となる一対のコイルを各シール部に巻装させて、両コイルを発光部に押し当てて押圧するだけで、該発光部の両側からその膨れ面の一部にかけて一対の線材が密巻きにされた状態とすることができる。そして、その線材の先端同士を発光部の中央側で結線すると共に、その線材の後端部側を各々シール部に固定することにより、発光部の両側からその膨れ面の一部にかけて密巻きにされて取り付けられた１本の電熱線となる
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面によって具体的に説明する。
図１は本発明による電熱線付き高圧放電ランプの一例を示す断面図、図２はその要部の外観図、図３は電熱線の取付方法を示す図である。
【００２３】本例の高圧放電ランプは、例えばアーク長を従来の１．５ｍｍに比べて著しく短い０．８ｍｍとした１５０Ｗの超高圧水銀ランプ１であって、その発光管２に、球状に膨れた発光部３を加熱するための電熱線４が、発光部３の片側からその反対側にかけてスパイラルに巻かれて取り付けられている。発光部３は、約６０ｍｍ３程度の内容積を有し、その内部には、該発光部３の両側に形成されたシール部５Ｒ、５Ｌに埋設して固定された一対の主電極６Ｒ、６Ｌが互いに対向して配置されると共に、水銀が約１２ｍｇ、点灯始動用補助ガスとなるアルゴンが約２０ｋＰａ（常温時）封入されている。
【００２４】そして、電熱線４は、球状に膨れた発光部３の両側から該発光部３の膨れ面７の一部にかけて密巻きにされている。なお、電熱線４が発光部３の膨れ面７に密巻きにされる範囲は、ランプの光量を極力低下させないようにするため、主電極６Ｒ、６Ｌ間の放電による発光がその主電極によって遮られるシャドウ・ゾーン（図４（ｂ）のシャドウ・ゾーン４３参照）の略範囲内に選定されている。
【００２５】なお、電熱線４は、発光部３の片側から漸次膨れが大きくなる中央に向かって密巻きに巻くことはできるが、その中央から漸次膨れが小さくなる反対側に向かって密巻きに巻くのは非常に困難である。すなわち、電熱線４を発光部３の片側の膨れ面７から反対側の膨れ面７へと連続して密巻きに巻いて行くことは非常に難しい。そこで、電熱線４は、発光部３の片側からその膨れ面７の一部にかけて密巻きにする線材４Ｒと、該発光部３の反対側からその膨れ面７の一部にかけて密巻きにする線材４Ｌとで形成して、両線材４Ｒ、４Ｌの端末同士を発光部３の中央側で互いに結線させることにより、発光部３の片側からその反対側にかけてスパイラルに巻かれて取り付けられた一本の電熱線を成すようにしている。
【００２６】しかし、発光部３の両側からその膨れ面７の一部にかけて各線材４Ｒ、４Ｌを密巻きに巻いて行くことは技術的に可能であっても、膨れ面７は非常に滑りやすいので、その表面に線材４Ｒ、４Ｌを密着させて均整に密巻きするには非常に高度な加工技術が必要となり、加工装置の開発費も著しく嵩むことが予想されると共に、密巻きにした線材４Ｒ、４Ｌは膨れ面７に接着剤等で固定しなければ巻き解けるおそれがある。そこで、線材４Ｒ、４Ｌは、発光部３の膨れ面７に簡単且つ迅速に密巻きすることができ、接着剤等で膨れ面７に固定しなくても巻き解けることなく密巻き状態を保持できるようにするため、予めシール部５Ｒ、５Ｌの表面に沿ってスライド可能に巻装させるコイルに成形されている。
【００２７】そして、その線材４Ｒ、４Ｌとなる一対のコイルＣ、Ｃを図３の如くシール部５Ｒ、５Ｌの一方と他方に振り分けて巻装させ、両コイルＣ、Ｃを各々矢印方向にスライドさせて発光部３の両側に押し当てると同時に、その矢印方向に押圧することにより、両コイルＣ、Ｃの先端部側を図１の如く発光部３の膨れ面７に沿わせて拡径させ、その拡径部を膨れ面７に密着させた状態で、図２の如く、両コイルＣ、Ｃの後端部側をシール部５Ｒ、５Ｌにステー８で固定すると共に、両コイルＣ、Ｃの先端同士を発光部３の中央側で結線して一本の電熱線４とする。
【００２８】このようにすれば、発光部３の滑りやすい膨れ面７に線材４Ｒ、４Ｌを密巻きに巻いて行くという高度で難しい加工は不要であり、線材４Ｒ、４Ｌを予めコイルに成形してこれを発光部３に押し当てて押圧するだけの極めて簡単な加工によって膨れ面７に密巻きにされた状態とすることができる。しかも、コイルに成形した線材４Ｒ、４Ｌは、その先端同士を結線し、各々の後端部側をステー８で固定してシール部５Ｒ、５Ｌ側に擦り動かないようにしておけば、膨れ面７を滑動して巻き解けるおそれがないので、その膨れ面７における密巻き状態を確実に保持することができ、電熱線４全体に巻き緩みが生ずることを阻止できる。
【００２９】なお、シール部５Ｒ、５Ｌに巻装させるコイルＣ、Ｃは、そのコイルＣに成形した状態でシール部５Ｒ、５Ｌの端末から該シール部に外嵌して巻装させるか、あるいはシール部５Ｒ、５Ｌの表面に線材４Ｒ、４Ｌをワインダ等で直接コイル状に巻き付けてコイルＣに成形する場合であってもよい。また、コイルＣ、Ｃは、図３の如くコイルピッチに隙間がなく線材４Ｒ、４Ｌが密巻き状態になっているものに限らず、コイルピッチに隙間があって線材４Ｒ、４Ｌが疎巻き状態になっているものであってもよく、後者の場合も、発光部３に押し当てて押圧する際にコイルピッチに隙間のない圧縮状態となって、線材４Ｒ、４Ｌが必然的に密巻き状態となる。
【００３０】また、電熱線４は発光部３の片側からその発光部を跨いで反対側へスパイラルに巻かれて取り付けられるので、その電熱線４を成す線材４Ｒ、４Ｌの巻き方向は同じである。したがって、両線材４Ｒ、４Ｌの端末同士を付き合わせてピンポイント溶接等により結線させることもできるが、図２の如く両線材４Ｒ、４Ｌを巻き締める方向にその端末同士を捩り合せて結線させることにより、電熱線４全体に巻き緩みが生ずることを確実に防止することができる。なお、その端末同士を捩り合せて結線した部分を溶接しておけば、結線部分が解けるおそれもない。
【００３１】また、電熱線４は、例えば鉄、クロム、アルミニウムを含む合金で線径約０．２９ｍｍに製出された線材４Ｒ、４Ｌで成ると共に、密巻きにされた部分が短絡しないようにするため、その線材４Ｒ、４Ｌを予め加熱処理して表面に電気絶縁性を有する酸化皮膜が形成されている。この酸化皮膜は、２Ｖ程度以上の絶縁耐圧を有するので、電熱線４に通電する電圧値を２Ｖ程度に抑え、電流値を大きくして、発光部３の加熱に必要な通電量を得るようにすれば、電熱線４が密巻きにされた部分に短絡が生ずることを防止することができる。
【００３２】なお、シール部５Ｒ、５Ｌは、その表面を傷付けると破裂を生ずる危険性があるので、ステー８は、シール部５Ｒ、５Ｌの端末から該シール部にスライド可能に外嵌するリングに成形され、そのリングの内側と各シール部５Ｒ、５Ｌの表面との間に生する隙間に、各線材４Ｒ、４Ｌの後端部側の端末を挿通させた状態で、割リング状のバネ板（図示せず）を圧入し、それにより生ずる楔効果で、ステー８を各シール部５Ｒ、５Ｌの表面に緊着させると同時に、そのステー８で各線材４Ｒ、４Ｌの後端部側を固定するようになっている。
【００３３】また、ステー８は、発光管２と同種素材の石英管や、ムライト、アルミナなどの耐熱酸化物で成る中空管を幅２〜３ｍｍ程度にカットしたカットピース等を用いており、該ステー８で電熱線４の両端側を発光部３の両側に押し当てるようにして固定すれば、発光部３の加熱効率が著しく向上する。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、高圧放電ランプの発光管の表面に取り付ける電熱線が、シール部が形成された発光部の両側からその膨れ面の一部にかけて密巻きにされているので、発光部の加熱効率が非常に良く、発光部の加熱速度も速めるられると同時に、その電熱線がランプの光を遮って光量を低下させるおそれも少ないという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電熱線付き高圧放電ランプの一例を示す断面図
【図２】図１に示す高圧放電ランプの要部の外観図
【図３】本発明による電熱線の取付方法を示す図
【図４】本発明が解決しようとする課題を説明するための図
【符号の説明】
１………………ランプ
２………………発光管
３………………発光部
４………………電熱線
４Ｒ……………線材
４Ｌ……………線材
５Ｒ……………シール部
５Ｌ……………シール部
６Ｒ……………主電極
６Ｌ……………主電極
７………………膨れ面
８………………ステー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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