(57)【要約】【課題】環境に配慮しつつ、画像投影用の高圧放電灯として良好な色温度特性の確保を実現する。【解決手段】透明な石英ガラス製のバルブ１１内に３．０ｍｍ以下の対向距離で電極１５１，１５２を配置させる。バルブ１１内に、Ｓｃ、Ｄｙ、Ｎｄ、Ｉｎ、その他の希土類金属から選択される少なくともＳｃ、Ｄｙ、Ｎｄを含む第１のハロゲン金属およびＺｎ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ａｌから選択される、少なくともＺｎを含む第２のハロゲン金属と２気圧以上の希ガスとを封入し、Ｄｙ、Ｎｄのハロゲン化金属の封入量が１．０ｍｇ／ｍｍ３以上であり、本質的に水銀を含まず、入力電力が８０Ｗ以上、ランプ電圧／電極間距離＝１０Ｖ／ｍｍ以上で駆動する。ＳｃとＺｎの封入量は、０．０５＜Ｓｃ／Ｚｎ＜０．１２を満たす関係とすることにより、水銀を含まないショートアークメタルハライドランプとして、５，０００Ｋ以上の色温度を有し、色再現性に優れた特性を得ることができる。【選択図】図１
2007213975.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明な石英ガラス製のバルブと、該バルブ内に３．０ｍｍ以下の対向距離で配置された電極と、前記バルブ内に、Ｓｃ、Ｄｙ、Ｎｄ、Ｉｎ、その他の希土類金属から選択される、少なくともＳｃ、Ｄｙ、Ｎｄを含む第１のハロゲン金属およびＺｎ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ａｌから選択され少なくともＺｎを含む第２のハロゲン金属と２気圧以上の希ガスとを封入し、Ｄｙ、Ｎｄのハロゲン化金属の封入量が１．０ｍｇ／ｍｍ３以上であり、本質的に水銀を含まず、入力電力が８０Ｗ以上、ランプ電圧／電極間距離＝１０Ｖ／ｍｍ以上で駆動される高圧放電灯において、
前記ＳｃとＺｎの封入量は、０．０５＜Ｓｃ／Ｚｎ＜０．１２の条件を満足したことを特徴とする高圧放電灯。
【請求項２】
請求項１の高圧放電灯と、
前記高圧放電灯を光源とし、該光源から放射される光に基づき画像を投影する画像投影装置本体と、を具備したことを特徴とする画像投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、高効率、高出力、高集光効率で、且つコンパクトな設計が要求される、例えば液晶プロジェクタの画像投影用の光源として使用される高圧放電灯およびこれを用いた画像投影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の高圧放電灯装置は、透光性の気密容器に内部に形成された放電空間にハロゲン化物、水銀、希ガス等を含む放電媒体を封入し、気密容器の両端部に形成された封止部に、端部に電極を接合した例えばモリブデンからなる金属箔が封着されている。
【０００３】
また、近年の環境問題の観点から、水銀を含まず、またＮａの含有量を大幅に減らした放電灯がある。（例えば、特許文献１）
【特許文献１】特開２００１−７６６７０公報（第５頁、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した特許文献１の技術は、水銀を含まず、環境に配慮されていたものの、色温度が２，７００〜３，５００Ｋと低い色温度であることから高い色温度が要求される画像投影用の高圧放電灯には不向きなものであった。
【０００５】
この発明の目的は、環境に配慮しつつ、従来の画像投影用高圧放電灯と同等の色温度を得ることができ、さらにランプ効率が所望の値を得ることができる高圧放電灯を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した課題を解決するために、この発明の高圧放電灯は、透明な石英ガラス製のバルブと、該バルブ内に３．０ｍｍ以下の対向距離で配置された電極と、前記バルブ内に、Ｓｃ、Ｄｙ、Ｎｄ、Ｉｎ、その他の希土類金属から選択される、少なくともＳｃ、Ｄｙ、Ｎｄを含む、複数種の第１のハロゲン金属およびＺｎ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ａｌから選択される、少なくともＺｎを含む、1種または複数種の第２のハロゲン金属と２気圧以上の希ガスとを封入し、Ｄｙ、Ｎｄのハロゲン化金属の封入量が１．０ｍｇ／ｍｍ３以上であり、本質的に水銀を含まず、入力電力が８０Ｗ以上、ランプ電圧／電極間距離＝１０Ｖ／ｍｍ以上で駆動される高圧放電灯において、前記ＳｃとＺｎの封入量は、０．０５＜Ｓｃ／Ｚｎ＜０．１２の条件を満足したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、水銀を含まないショートアークメタルハライドランプとして、５，０００Ｋ以上の色温度を有し、色再現性に優れた特性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【０００９】
図１は、この発明の高圧放電灯の一実施形態について説明するための構成図である。図１において、１１は透明な石英ガラス製のバルブであり、ほぼ楕円形状の発光管部１２とその長手方向の両端部に発光管部１２と同材料で形成されたバルブ１１内を気密の封止部１３１，１３２からなる。発光管部１２には、略楕円形の回転体の放電空間１４が形成されており、この放電空間１４には封止部１３１，１３２の内部から延出された、例えばタングステン材で形成される電極１５１，１５２が２．０ｍｍの間隔をおいてその先端が対向するように配置されている。電極１５１，１５２の軸径はφ０．５ｍｍで、その一端にφ０．２ｍｍのコイル１６１，１６２が数ターン巻きつけてある。また、放電空間１４には、主に発光に起因するジスプロシウム（Ｄｙ）、ネオジウム（Ｎｄ）、スカンジウム（Ｓｃ）、インジウム（Ｉｎ）などの第１のハロゲン金属と、主にランプ電圧に起因する亜鉛（Ｚｎ）などの第２のハロゲン金属と、希ガスを含む放電媒体が封入されている。
【００１０】
封止部１３１，１３２は、圧潰して形成されており、その内部にはモリブデン（Ｍｏ）製の金属箔１８１，１８２が封着されている。この金属箔１８１，１８２のそれぞれの一端は、電極１５１，１５２に溶接されており、他端はニッケル製のワイヤ１９１，１９２がそれぞれ接続されており、ワイヤ１９１，１９２はランプ外の点灯装置２０から電力の供給を受けるための導入導線である。
【００１１】
ここで、水銀フリー高圧放電灯における放電媒体は、本質的に水銀が封入されていない。「本質的に水銀が封入されていない」とは、水銀が全く封入されていないというだけでなく、気密容器の内容積１ｃｃ当たり２ｍｇ未満、好ましくは１ｍｇ以下の水銀が存在していることを許容するという意味である。しかし、水銀を全く封入しないことは環境上望ましいことである。従来のように水銀蒸気によって放電灯の電気特性を維持する場合、電極間距離が比較的小さくて小形の高圧金属蒸気放電灯においては、気密容器の内容積１ｃｃ当たり２００〜４００ｍｇ、さらに場合によっては５００ｍｇ以上封入していたことからすれば、水銀量が実質的に少ないといえる。
【００１２】
希ガスは、２〜１５気圧の圧力で封入されている。なお、希ガスは、好適にはＸｅである。希ガスの封入圧を２〜１５気圧とする理由は、この範囲であれば点灯直後数秒までの光束立ち上がりを早め所望の光度を短時間で得ることができるからである。点灯直後所望の光度を得るまでの時間にあまり不便を感じない場合は、封入圧力を下げることも可能である。
【００１３】
ここで、図２〜図４を参照し、この発明の一実施例について説明する。この実施例では、図１で構成される高圧放電灯の主に発光に起因する第１のハロゲン金属であるＳｃ量と、主にランプ電圧に起因する第２のハロゲン金属であるＺｎ量を変化させた場合のランプ効率、色温度、ランプ電圧のそれぞれの変化について説明する。なお、第１のハロゲン金属としは、Ｄｙ、Ｎｄも封入し、その封入量を１．０ｍｇ／ｍｍ３以上としている。
【００１４】
この実施例では、ＳｃとＺｎの封入比を、０．０２＜Ｓｃ／Ｚｎ＜０．１７としたもので、図２〜図４は、ＳｃとＺｎの封入比を０．０２＜Ｓｃ／Ｚｎ＜０．１７の範囲で変化させた場合の、図２はランプ電圧の変化について、図３はランプ効率の変化について、図４は色温度の変化について説明するものである。
【００１５】
すなわち、図２ではＳｃ／Ｚｎ値が小さい場合、つまりＺｎリッチである場合、ランプ電圧は高くなり、逆に、Ｓｃ／Ｚｎ値の大きいＳｃがリッチな場合は、ランプ電圧が低下傾向になることがわかる。
【００１６】
図３および図４では、Ｓｃ／Ｚｎ値が小さいＺｎがリッチな場合は、それぞれランプ効率、色温度が低下してしまい、Ｓｃ／Ｚｎ値の大きいＳｃがリッチな場合は、それぞれランプ効率、色温度が高くなることがわかる。
【００１７】
図２〜図４からわかるように、ＳｃとＺｎの封入比を０．０５＜Ｓｃ／Ｚｎ＜０．１２の範囲で変化させ、色温度が画像投影用高圧放電灯として必要な５，０００Ｋ以上を確保して優れた色再現性を実現しつつ、所望のランプ電圧、ランプ効率も確保することができる。
【００１８】
この実施形態では、水銀を含まないショートアークメタルハライドランプとして、５，０００Ｋ以上の色温度を得ることで、色再現性に優れた特性を実現することができる。
【００１９】
図５は、この発明の高圧放電灯の他の実施形態について説明するための構成図である。図５において、１１は透明な石英ガラス製のバルブであり、ほぼ楕円形状の発光管部１２とその長手方向の両端部に発光管部１２と同材料で形成されたバルブ１１内を気密の封止部１３１，１３２からなる。発光管部１２には、略楕円形の回転体の放電空間１４が形成されており、この放電空間１４には封止部１３１，１３２の内部から延出された、例えばタングステン材で形成される電極１５１，１５２が２．０ｍｍの間隔をおいてその先端が対向するように配置されている。電極１５１，１５２の軸径はφ０．５ｍｍで、その一端にφ０．２ｍｍのコイル１６１，１６２が数ターン巻きつけてある。電極１５１，１５２の先端とコイル１６１，１６２をそれぞれ溶融し、略半球形状に凝固させ一体化し、アークが集中するように電極先端に突起部１７１，１７２がそれぞれ形成される。また、放電空間１４には、Ｄｙ、Ｎｄ、Ｓｃ、Ｉｎなどの第１のハロゲン金属と、Ｚｎなどの第２のハロゲン金属と、希ガスを含む放電媒体が封入されている。
【００２０】
封止部１３１，１３２は、圧潰して形成されており、その内部にはモリブデン（Ｍｏ）製の金属箔１８１，１８２が封着されている。この金属箔１８１，１８２のそれぞれの一端は、電極１５１，１５２に溶接されており、他端はニッケル製のワイヤ１９１，１９２がそれぞれ接続されており、ワイヤ１９１，１９２はランプ外の点灯装置２０から電力の供給を受けるための導入導線である。
【００２１】
この実施形態でも、主に発光に起因する第１のハロゲン金属であるＳｃ量と、主にランプ電圧に起因する第２のハロゲン金属であるＺｎ量を変化させた場合のランプ効率、色温度、ランプ電圧のそれぞれの変化について説明する。なお、第１のハロゲン金属としは、Ｄｙ、Ｎｄも封入し、その封入量を１．０ｍｇ／ｍｍ３以上としている。そして、ＳｃとＺｎの封入比を、０．０５＜Ｓｃ／Ｚｎ＜０．１２とした。
【００２２】
この実施形態では、水銀を含まないショートアークメタルハライドランプとして、５，０００Ｋ以上の色温度を有し、色再現性に優れた特性を得ることができる。さらに、電極を溶融させ先端に突起部をそれぞれ形成させたことにより、アークの集中が図れ、効率向上に寄与する。
【００２３】
図６は、図１または図５に構成の高圧放電灯が液晶プロジェクタに搭載された場合の、この発明の画像投影装置について説明するためのシステム構成図である。
【００２４】
図６において、６１は液晶プロジェクタであり、この液晶プロジェクタ６１は本体６２を有し、本体６２の前面側には投影開口６３が形成される。また、本体６２内には光源６４が配設され、この光源６４は高圧放電灯６５と高圧放電灯６５に光学的に対向した反射手段としてのリフレクタ６６にて形成される。そして、光源６４の照射方向の前方には、表示手段としての液晶パネル６７が配設され、この液晶パネル６７の前方の投影開口６３に対応して投影手段としての投影レンズ６８が配設されている。投影開口６３の前方には、スクリーン６９が配設される。
【００２５】
さらに、高圧放電灯６５には点灯回路７０が接続され液晶パネル６７には液晶駆動回路７１が接続され、点灯回路７０および液晶駆動回路７１は商用交流電源７２が接続される。点灯回路７０は高圧放電灯６５を直流で点灯するものであっても、交流で点灯するものであっても構わない。
【００２６】
上記した構成の画像投影装置は、まず、点灯回路７０で光源６４の高圧放電灯６５を点灯させる。高圧放電灯６５からの光は、直接あるいはリフレクタ６６で反射されて液晶パネル６７方向に照射される。液晶パネル６７は、液晶駆動回路７１で表示が変化して、光源６４からの光を透過して投影レンズ６８で投影させてスクリーン６９に映像を映し出す。
【００２７】
この実施形態によれば、水銀を含まない画像投影用のショートアークメタルハライドランプとして、５，０００Ｋ以上の色温度を得ることで色再現性に優れた画像撮影装置の実現が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明の高圧放電灯の一実施形態について説明するための構成図。
【図２】この発明の高圧放電灯の一実施例のランプ効率変化について説明するための説明図。
【図３】この発明の高圧放電灯の一実施例の色温度変化について説明するための説明図。
【図４】この発明の高圧放電灯の一実施例のランプ電圧変化について説明するための説明図。
【図５】この発明の高圧放電灯の他の実施形態について説明するための構成図。
【図６】この発明の画像投影装置の一実施形態について説明するためのシステム構成図。
【符号の説明】
【００２９】
１１  バルブ
１２  発光管部
１３１，１３２  封止部
１４  放電空間
１５１，１５２  電極
１６１，１６２  コイル
１７１，１７２  突起部
１８１，１８２  金属箔
１９１，１９２  ワイヤ
２０  点灯装置
６１  液晶プロジェクタ
６２  本体
６５  高圧放電灯
６９  スクリーン
【図１】
2007213975.tif 000003
【図２】
2007213975.tif 000004
【図３】
2007213975.tif 000005
【図４】
2007213975.tif 000006
【図５】
2007213975.tif 000007
【図６】
2007213975.tif 000008