(57)【要約】【課題】封止管内に位置するリード棒に光が照射されることを抑制して、リード棒の温度上昇を防止することにより段継ぎガラスの破損を防止し、封止構造が破壊しないショートアーク型放電ランプを提供することにある。【解決手段】本発明のショートアーク型放電ランプは、発光管１に続く封止管２と発光管１内に配置される電極３を支持するリード棒４とが、封止管２内で段継ぎガラス５によって封着されたショートアーク型放電ランプにおいて、封止管１の外表面に高輻射率部材９１が設けられ、高輻射率部材９１の表面に光反射部材９２が設けられていることを特徴とする。【選択図】　　図３
2004022452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光管に続く封止管と発光管内に配置される電極を支持するリード棒とが、封止管内で段継ぎガラスによって封着されたショートアーク型放電ランプにおいて、
前記封止管の外表面に高輻射率部材が設けられ、当該高輻射率部材の表面に光反射部材が設けられていることを特徴とするショートアーク型放電ランプ。
【請求項２】
前記高輻射率部材は、２００〜１５００ｎｍと２５００〜５０００ｎｍの波長範囲の光の輻射率が０．５以上であることを特徴とする請求項１に記載のショートアーク型放電ランプ。
【請求項３】
前記光反射部材は、２００〜１５００ｎｍの波長範囲の光を反射し、２５００〜５０００ｎｍの波長範囲の光を透過する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放電ランプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、投影装置の光源に利用されるショートアーク型放電ランプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来からプロジェクタ等の投影装置の光源として、図４に示すようなショートアーク型放電ランプが知られている。
このショートアーク型放電ランプは、石英ガラス製の発光管１の両端に石英ガラス製の封止管２が続いて形成され、発光管１内に一対のタングステン製の電極３が配置されており、この電極３を支持するタングステン製のリード棒４が段継ぎガラス５によって封止管２に封着されている。そして、必要に応じて封止管２の端部に口金６が設けられている。
【０００３】
このようなショートアーク型放電ランプは、輝度を上げるために点灯中は発光管１の内圧が非常に高くなることから、高い内圧でも封止管２が破損しないように設計する必要があるため、また、ランプに大電流を流すことから、電極３を支持するリード棒４を発光管１に続く封止管２から直接外部に突出させる必要があるために、封止管２とリード棒４間の封止に、段継ぎガラス５を用いた封止構造が採用されている。
【０００４】
図５は、このようなショートアーク型放電ランプを投影装置に組み込んだ時のショートアーク型放電ランプと反射鏡及び光出射窓との関係を示す断面説明図である。
投影装置内では、発光管１を取り囲むようにして反射面が回転楕円面状の反射鏡７１と、反射面が回転球面状の反射鏡７２が配置されている。
そして、反射鏡７１の焦点に電極３間で発生するアークが位置するようにランプが配置されており、アークで発生する光を反射鏡７１で集光して光出射窓８方向に反射し、反射鏡７１から外れる光を反射鏡７２で捕捉して反射鏡７１の方向に反射させ、光を有効に利用するものである。
そして、反射鏡７１、７２によって反射集光された光は、光出射窓８を透過して、フィルムや液晶等に照射されるものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図５に示すように、電極３間で発生するアークは、一定の広がりをもったものであり、反射鏡７１の焦点から外れた位置に存在するアークから発生した光の一部は反射鏡７１で反射され電極３に戻され、電極３で反射した光が再び反射鏡７１に照射され、反射鏡７１で反射した光が封止管２に照射される。
そして、封止管２に照射された光は、封止管２が透明ガラスであるので、封止管２を透過しリード棒４と段継ぎガラス５に照射される。特に、リード棒４に光が照射されると、リード棒４は光を透過しない部材であるので、光によってリード棒４が加熱され昇温する。
【０００６】
あるいは、光線は図示しないが、反射鏡７１の焦点から外れた位置に存在するアークから発生した光の一部は、反射鏡７１で反射され、直接、封止管２に照射されてリード棒４を加熱する。また、光線は図示しないが、光出射窓８の表面で反射した光の一部は、直接、封止管２に照射されてリード棒４を加熱する。
【０００７】
さらには、図６に示すように、発光管１内に一定の角度範囲で進入した光は、発光管１内部と封止管２内部を伝達することにより、伝達された光Ｌ４がリード棒４に到達し、あるいは、封止管２内部からリード棒４方向に抜けた光Ｌ３がリード棒４に照射され、リード棒４を加熱する。なお、封止管２内部からランプ外の方向にも抜けでる光Ｌ２が存在する。
【０００８】
このように、リード棒４に光が照射されることによってリード棒４の温度が上昇すると、リード棒４に封着されている段継ぎガラス５にリード棒４の熱が伝導されることにより、段継ぎガラス５の温度が上がり段継ぎガラス５に歪みが生じ、ついには亀裂が発生し、封止構造が破壊されるという問題があった。
【０００９】
また、リード棒４の端部は封止管２の端部から外部に突出している構造になっており、突出部分は外気に曝されている状態になっているので、リード棒４が高温になるとリード棒４の酸化が進み、この結果、リード棒４の膨張が起こり、その上に接している段継ぎガラス５に亀裂が発生し、封止構造が破壊されるという問題があった。
【００１０】
そこで本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであって、封止管内に位置するリード棒に光が照射されることを抑制して、リード棒の温度上昇を防止することにより段継ぎガラスの破損を防止し、封止構造が破壊しないショートアーク型放電ランプを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載のショートアーク放電ランプは、発光管に続く封止管と発光管内に配置される電極を支持するリード棒とが、封止管内で段継ぎガラスによって封着されたショートアーク型放電ランプにおいて、前記封止管の外表面に熱吸収膜が設けられ、当該熱吸収膜の表面に光反射膜が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載のショートアーク型放電ランプは、請求項１に記載のショートアーク型放電ランプであって、特に、前記高輻射率部材は、２００〜１５００ｎｍと２５００〜５０００ｎｍの波長範囲の光の輻射率が０．５以上であることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載のショートアーク型放電ランプは、請求項１または請求項２に記載のショートアーク型放電ランプであって、特に、前記光反射部材は、２００〜１５００ｎｍの波長範囲の光を反射し、２５００〜５０００ｎｍの波長範囲の光を透過することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、図面に基づいて本発明の実施の形態を具体的に説明する。
図１は、本発明のショートアーク型放電ランプの構造を示す断面図である。
【００１５】
このショートアーク型放電ランプは、石英ガラス製の発光管１の両端に同じ石英ガラス製の封止管２が続いて形成され、発光管１内に一対のタングステンの電極３が配置されている。
電極３は、タングステン製のリード棒４によって支持されており、このリード棒４は封止管２の内方に向かって伸びる段継ぎガラス５によって封止管２に封着されている。そして、必要に応じて封止管２の端部に口金６が設けられている。
【００１６】
このショートアーク型放電ランプは図５に示すような投影装置に組み込んだ場合、反射鏡７１、７２によって反射された光が進行する向きにある図１中右側の封止管２の外表面に高輻射率部材９１が設けられ、さらに、この高輻射率部材９１の表面に光反射部材９２が設けられている。
なお、図１では、右側の封止管２のみに高輻射率部材９１と光反射部材９２を設けているが、両方の封止管２に高輻射率部材９１と光反射部材９２を設けてもよい。
【００１７】
発光管１内には、発光ガスとしてキセノンが２５℃大気圧基準で８．５Ｍｐ封入されており、定格７０Ａ、２８Ｖで点灯するものであり、ランプ点灯時、主に可視光領域の光を発生するものである。
そして、図２に示すように、このショートアーク型放電ランプから放射された光は、紫外線から赤外線まで幅広い波長領域の光を連続的に放射するものである。
【００１８】
図３は、封止管に設けられた高輻射率部材と光反射部材を説明するための一部拡大断面図である。
図３に示すように石英ガラス製の封止管２の表面に高輻射率部材９１が設けられている。この高輻射率部材９１は、２００〜１５００ｎｍと２５００〜５０００ｎｍの波長範囲の光の輻射率が０．５以上であり、この好ましくは、０．９以上である。そして、この高輻射率部材９１は、黒色の膜であって、具体的には耐熱性の黒色塗料を塗布乾燥したものである。
【００１９】
さらに、高輻射率部材９１の表面に光反射部材９２が形成されている。この光反射部材９２は、２００〜１５００ｎｍの波長範囲の光を反射し、２５００〜５０００ｎｍの波長範囲の光を透過するものである。そして、この光反射部材９２は光反射性の金属粒子を含有した膜であって、具体的にはシリコーン樹脂に光反射性の金属粒子である銀の粒子を混合し塗布乾燥したものである。
なお、高輻射部材９１は、金属粒子を分散したガラス状被膜やカーボン粒子を分散したガラス状被膜であってもよく、光反射部材９２は、ＴｉＯ２−ＳｉＯ２の誘電体多層膜であってもよい。
【００２０】
図３中、矢印Ｌ１は、ショートアーク型放電ランプから放射された光であって、反射鏡によって反射された光や投影装置を構成している他の部材、例えば光出射窓で反射される光などであって、封止管２の外部から封止管２に向かって進む光である。この光Ｌ１は、前述した図２に示すように、紫外線から赤外線まで幅広い波長領域の光である。
この光Ｌ１は、封止管２に外部から照射されることになるが、封止管２には光反射部材９２が設けられており、この光反射部材９２は、図２に示すようにランプから放射される２００〜１５００ｎｍの波長範囲の光を反射するので、封止管２内に存在するリード棒４に光Ｌ２が照射されることがない。
【００２１】
次に、高輻射率部材９１について説明すると、ランプ点灯中、図６を用いて説明したとおり、発光管１内部と封止管２内部を光が伝達されてきた時、封止管２の表面に光反射部材９２だけが設けられていると、封止管２内部からランプ外に抜けた光Ｌ２は、光反射部材９２で反射され封止管２内に戻り、リード棒４に照射され、かえってリード棒４の温度を上昇させることになる。
このようなことを防止するために、封止管２の表面と光反射部材９２との間に、２００〜１５００ｎｍの波長範囲の光を吸収して輻射する高輻射率部材９１を設ける必要がある。高輻射率部材９１の輻射率は０．５以上であり、好ましくは、０．９以上がよい。
【００２２】
つまり、ランプ外からの光Ｌ１がリード棒４に照射されないように光反射部材９２を設けると、封止管２内部からランプ外に抜ける光Ｌ２が、かえってリード棒４に照射されることになるが、この光Ｌ２を高輻射率部材９１で吸収することにより、リード棒４に照射される光の量を低減させることができ、リード棒４の温度上昇を抑制することができる。
【００２３】
また、ランプ点灯中、電極３は非常に高温になり、先端部分では約２０００℃程度になっている。この結果、電極３を支持する内部リード棒４にも熱が伝わり、封止管２内に存在するリード棒４にも熱が伝達される。この時リード棒４から輻射される熱は２５００〜５０００ｎｍの波長範囲の光として放射されるので、高輻射率部材９１は、２５００〜５０００ｎｍの波長範囲の光を吸収してランプ外に輻射するようになっている。
一方、光反射部材９２は、高輻射率部材９１から輻射される２５００〜５０００ｎｍの波長範囲の光を透過してランプ外に放射するために、２５００〜５０００ｎｍの波長範囲の光を透過するようになっている。
【００２４】
このように、封止管２の表面に高輻射率部材９１と、高輻射率部材９１の表面に光反射部材９２を設けることによって、封止管２の外部から封止管２内に存在するリード棒４に光Ｌ１が照射されることを防止でき、封止管２内部からランプ外の方向に抜ける光Ｌ２を高輻射率部材９１で吸収し、さらに、リード棒４から輻射される熱を高輻射率部材９１で吸収し、その熱を光反射部材９２を介して輻射させることができるので、リード棒４の温度上昇を防止することができ、よって、リード棒４に封着されている段継ぎガラス５の温度上昇を防止でき、段継ぎガラス５に亀裂が発生することがない。
【００２５】
また、リード棒４の温度上昇を防止できるので、封止管２の端部から外部に突出している部分のリード棒４の酸化を抑制することができ、リード棒４の酸化による段継ぎガラス５の亀裂の発生を防止できる。
よって、このような本発明のショートアーク型放電ランプによれば、封止構造の破壊が起こらないショートアーク型放電ランプとなる。
【００２６】
次に、封止管に高輻射率部材と光反射部材を設けた本発明のショートアーク型放電ランプと、封止管に高輻射率部材と光反射部材を設けていない従来のショートアーク型放電ランプを用いて、点灯中のリード棒の温度を調べる実験を行った。
【００２７】
ランプの仕様は、本発明のショートアーク型放電ランプと従来のショートアーク型放電ランプは、封止管に設けられる高輻射率部材と光反射部材の有無以外は全て同じ仕様であり、定格１．９ＫＷのランプである。
高輻射率部材は、上述した膜であって、耐熱性の黒色塗料を塗布乾燥したものであり、光反射部材は、上述した膜であって、シリコーン樹脂に光反射性の金属粒子である銀の粒子を混合し塗布乾燥したものである。
高輻射率部材と光反射部材を封止管の表面に設ける領域は、図３を用いて説明すると、封止管２の端部Ａから封止管２が絞り込まれ始める部分Ｂまでの領域である。
【００２８】
そして、ランプ点灯後、安定な状態になってから１０分経った時のリード棒の温度を測定した。リード棒の測定箇所は、図３で示すＰ部分であり、段継ぎガラス５とリード棒４が封着された部分に隣接するリード棒４の端部側の所である。
測定結果を表１に示す。
【００２９】
【表１】
2004022452.tif 000003
【００３０】
上記表１から理解できるように、本発明のランプは従来のランプに比べ、リード棒の温度が８７℃下がっていることがわかる。
この結果、本発明のランプは、段継ぎガラスの温度上昇を確実に抑制することができ、段継ぎガラスの温度上昇に伴う亀裂の発生を防止でき、封止構造が破壊されものである。
【００３１】
なお、高輻射率部材と光反射部材を封止管の表面に設ける領域は、上記した領域以外に、図３を用いて説明すると、封止管２の端部Ａから封止管２が絞り込まれ始める部分Ｂを通り、封止管２と発光管１の境界部分Ｃまでの領域であっても良いし、封止管２の直線部であるＤからＢまでの領域であってもよい。
しかしながら、最も効果が上がる高輻射率部材と光反射部材を封止管の表面に設ける領域は、封止管２の端部Ａから封止管２が絞り込まれ始める部分Ｂを通り、封止管２と発光管１の境界部分Ｃまでの領域である封止管２の表面全体領域である。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のショート型放電ランプによれば、封止管の表面に高輻射率部材と、高輻射率部材の表面に光反射部材を設けることによって、封止管の外部から封止管内に存在するリード棒に光が照射されることを防止でき、封止管内部からランプ外の方向に抜ける光を高輻射率部材で吸収し、さらに、リード棒から輻射される熱を高輻射率部材で吸収し、その熱を光反射部材９２を介して放熱させることができるので、リード棒の温度上昇を防止することができ、よって、リード棒に封着されている段継ぎガラスの温度上昇を防止でき、段継ぎガラスに亀裂が発生せず、封止構造の破壊が起こらないショートアーク型放電ランプとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のショートアーク型放電ランプの構造を示す断面図である。
【図２】本発明のショートアーク型放電ランプから放射される光の波長分布を示すデータである。
【図３】本発明のショートアーク型放電ランプの封止管の一部拡大断面図である。
【図４】従来のショートアーク型放電ランプの構造を示す断面図である。
【図５】ショートアーク型放電ランプを投影装置に組み込んだ時のショートアーク型放電ランプと反射鏡及び光出射窓との関係を示す断面説明図である。
【図６】発光管内部と封止管内部を伝達する光の説明図である。
【符号の説明】
１　　発光管
２　　封止管
３　　電極
４　　リード棒
５　　段継ぎガラス
６　　口金
７１　反射鏡
７２　反射鏡
８　　光出射窓
９１　高輻射率部材
９２　光反射部材
【図１】
2004022452.tif 000004
【図２】
2004022452.tif 000005
【図３】
2004022452.tif 000006
【図４】
2004022452.tif 000007
【図５】
2004022452.tif 000008
【図６】
2004022452.tif 000009