(57)【要約】【課題】ハロゲンサイクルが阻害されることなく、緑、青、赤のバランスの取れた発光スペクトルを得る。【解決手段】発光管１は、内部に電極５が配置され、かつ発光物質としての水銀とともに、ハロゲン物質およびフラーレンＣ60がそれぞれ封入されている。水銀の封入量は０．１［ｍｇ／ｍｍ3］以上である。また、フラーレンＣ60の封入量の好適例は、１．０×１０-7［ｍｇ／ｍｍ3］以上１．０×１０-3［ｍｇ／ｍｍ3］以下の範囲内である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に電極が配置され、かつ発光物質としての水銀とともに、ハロゲン物質およびフラーレンＣ60がそれぞれ封入された発光管を備え、
前記水銀の封入量が０．１［ｍｇ／ｍｍ3］以上であることを特徴とする高圧放電ランプ。
【請求項２】
前記フラーレンＣ60の封入量が１．０×１０-7［ｍｇ／ｍｍ3］以上１．０×１０-3［ｍｇ／ｍｍ3］以下の範囲内であることを特徴とする請求項１記載の高圧放電ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧放電ランプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近時、会議等でのプレゼンテーションや一般家庭におけるホームシアターにおいてプロジェクタが利用されている。
【０００３】
このようなプロジェクタは、画像情報に応じて動作する素子（例えば透過型液晶表示素子やデジタルマイクロミラーデバイス等）に光源からの出射光を投射し、その光学像を拡大投射するものであって、その光源として点光源により近く、高輝度な例えば高圧水銀ランプが使用されている。高圧水銀ランプは、内部にタングステン製の一対の電極が配置され、かつ発光物質としての水銀とともに、ハロゲン物質等が封入された発光管を備えている。ハロゲン物質は、点灯中、電極の構成材料であるタングステンが一旦蒸発しても、いわゆるハロゲンサイクルによって、再び電極に戻す作用を有し、発光管の内面が蒸発したタングステンの付着によって黒化するのを防止している。したがって、実用上、プロジェクタ用の高圧水銀ランプにおいて前記黒化を防止して長寿命化を図るべく、ハロゲン物質の封入が必須となっている。
【０００４】
ところで、この種の高圧水銀ランプにおいて、水銀蒸気圧を高めることによって水銀分子による可視域の連続発光が増大し、特に緑（５３５［ｎｍ］〜５６５［ｎｍ］）、青（４３５［ｎｍ］〜４６５［ｎｍ］）の発光強度を高めることができるものの、赤（６００ｎｍ以上）の発光強度はそれらに応じて十分に上昇せず、色バランスが保ちにくいという問題があった。
【０００５】
そこで、従来、その赤の発光を補うために、ナトリウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌｉ）、カリウムを封入物として添加することが提案されていた（例えば特許文献１等）。
【０００６】
しかしながら、これらナトリウム、リチウムおよびカリウムを封入すると、上記したハロゲンサイクルが阻害され、前記黒化を招くことがわかっており、実用上、それらを添加することはもちろんのこと、不純物としても可能な限り除去することが望まれていた（例えば特許文献２等）。
【特許文献１】特開２０００−３３１６４４号公報
【特許文献２】特開２００１−１８９１４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ハロゲンサイクルが阻害されることなく、緑、青、赤のバランスの取れた発光スペクトルを得ることができる高圧放電ランプ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】
【０００８】
本発明の請求項１に係る高圧放電ランプは、内部に電極が配置され、かつ発光物質としての水銀とともに、ハロゲン物質およびフラーレンＣ60がそれぞれ封入された発光管を備え、前記水銀の封入量が０．１［ｍｇ／ｍｍ3］以上である構成からなる。
【０００９】
かかる構成によれば、水銀の封入量を０．１［ｍｇ／ｍｍ3］以上とし、水銀蒸気圧を高めることによって特に緑、青の発光強度を高めることができるとともに、フラーレンＣ60による発光によって６００［ｎｍ］以上の赤の発光スペクトルを増大させることができるため、緑、青、赤のバランスのとれた発光スペクトルを得ることができる。しかも、フラーレンＣ60は化学的に安定であり、上記したハロゲンサイクルの阻害要因となり得ず、従来のものと同等の寿命特性を得ることができる。
【００１０】
ここで、特に前記フラーレンＣ60の封入量が１．０×１０-7［ｍｇ／ｍｍ3］以上１．０×１０-3［ｍｇ／ｍｍ3］以下の範囲内であることが好ましい。これにより、赤の発光スペクトルを十分に増大させることができ、余剰なフラーレンＣ60が発光管の内面に堆積し、光学的な障害となったり、その堆積物による熱吸収によって発光管を構成している容囲器が局所的に過熱されて破損したりするおそれが生じるのを防止することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、ハロゲンサイクルが阻害されることなく、緑、青、赤のバランスの取れた発光スペクトルを得ることができる高圧放電ランプをを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
〈第１の実施の形態〉
図１は、本発明の第１の実施形態である定格電力２００［Ｗ］の高圧水銀ランプの発光管１の一部切欠正面断面図である。
【００１３】
図１に示すように、発光管１は、その容囲器の構成材料が例えば石英ガラスからなり、管中央部の略回転楕円体形状の発光部２と、この両側からそれぞれ外方向に延在するように連設された略円柱体形状の封止部３とを有する。
【００１４】
発光部２の内部（放電空間４）には、発光物質である水銀（Ｈｇ）と、始動補助用の希ガスとして例えばアルゴンガス（Ａｒ）、クリプトンガス（Ｋｒ）、あるいはキセノンガス（Ｘｅ）またはそれら２種以上の混合ガスと、ハロゲンサイクル作用のためのヨウ素（Ｉ）あるいは臭素（Ｂｒ）、またはそれらの混合物とがそれぞれ所定量封入されている。
【００１５】
水銀の封入量は、少なくとも０．１［ｍｇ／ｍｍ3］以上とし、０．３５［ｍｇ／ｍｍ3］以下の範囲内で、例えば０．２５［ｍｇ／ｍｍ3］封入されている。一例として、アルゴンガスの封入量（２５℃）は、０．０１［ＭＰａ］以上１［ＭＰａ］以下の範囲内で、例えば０．３［ＭＰａ］封入されている。臭素の封入量は、１×１０-10［ｍｏｌ／ｃｍ3］以上１×１０-4［ｍｏｌ／ｃｍ3］以下の範囲内で、例えば５×１０-5［ｍｏｌ／ｃｍ3］封入されている。
【００１６】
ここで、特徴的なのは封入物として上記したもの以外に、フラーレンＣ60が例えば１．０×１０-5［ｍｇ／ｍｍ3］封入されている。このフラーレンＣ60の封入量の好適例は、後述する理由により、１．０×１０-7［ｍｇ／ｍｍ3］以上１．０×１０-3［ｍｇ／ｍｍ3］以下の範囲内である。
【００１７】
また、発光部２内には、一対をなすタングステン（Ｗ）製の電極５のそれぞれ一端部側が互いに略対向するように配置されている。つまり、各々の電極５の長手方向の中心軸（発光管１の長手方向の中心軸に略一致）同士が互いに略一致している。一例として、電極５間の距離Ｌ（図１参照）は、０．５［ｍｍ］以上２．０［ｍｍ］以下の範囲内、例えば１．２［ｍｍ］に設定されている。
【００１８】
電極５は、図２に示すように、電極棒６とその一端部に取り付けられた電極コイル７とからなる。特にいずれの電極５の先端部８（一端部）も、電極棒６の一部と電極コイル７の一部とがそれぞれ一体的に溶融されて例えば略半球状、略球状または略円錐状等の形状に加工されている。また、これら電極５の先端部８には、点灯中のハロゲンサイクル作用によって、すなわち点灯中、電極５の構成材料であるタングステンが蒸発した後、ハロゲンによって再び電極５、特にその先端部８の頂点部に戻って堆積し、その堆積物からなる突起部９が自然発生的に形成されている。ここで示す突起部９は製造工程のエージング中に発生したもので、製品完成時には既に形成された状態にある。前記電極５間の距離Ｌは、具体的にはこれら突起部９間の距離を示す。
【００１９】
なお、電極５の先端部８を例えば略半球状、略球状または略円錐状等の形状に形成するに当たり、電極棒６の一部と電極コイル７の一部とをそれぞれ溶融させて形成する以外に、予め略半球状、略球状または略円錐状に削り出したもの、またはそのような形状で焼結したものを電極棒６の先端部に取り付けてもよい。
【００２０】
図１に戻り、電極５の他端部は、封止部３に気密に封着されたモリブデン製の金属箔１０を介して外部リード線１１の一端部に接続されている。外部リード線１１の他端部は封止部３の端面から外部に突出し、図示していない電力供給線または口金等に接続される。
【００２１】
なお、ここでは、発光管１に口金等の付属部品が取り付けられた状態を高圧水銀ランプとしているが、付属部品を取り付けない場合もあり、この場合は発光管１そのものが高圧水銀ランプとして取り扱われる。
【００２２】
以上のとおり本発明の第１の実施形態に係る高圧水銀ランプの構成によれば、水銀の封入量を０．１［ｍｇ／ｍｍ3］以上とし、水銀蒸気圧を高めることによって特に緑（５３５［ｎｍ］〜５６５［ｎｍ］）、青（４３５［ｎｍ］〜４６５［ｎｍ］）の発光強度を高めることができるとともに、フラーレンＣ60による発光によって６００［ｎｍ］以上の赤の発光スペクトルを増大させることができるため、緑、青、赤のバランスのとれた発光スペクトルを得ることができる。しかも、フラーレンＣ60は化学的に安定であり、上記したハロゲンサイクルの阻害要因となり得ず、従来のものと同等の寿命特性を得ることができる。
【００２３】
特に、フラーレンＣ60の封入量が１．０×１０-7［ｍｇ／ｍｍ3］以上１．０×１０-3［ｍｇ／ｍｍ3］以下の範囲内であることが好ましい。これにより、赤の発光スペクトルを十分に増大させることができ、余剰なフラーレンＣ60が発光管の内面に堆積し、光学的な障害となったり、その堆積物による熱吸収によって発光管１を構成している容囲器が局所的に過熱されて破損したりするおそれが生じるのを防止することができる。
【００２４】
次に、上記した本発明の第１の実施形態である高圧水銀ランプ（以下、単に「本発明品」という）の作用効果について確認する実験を行った。
【００２５】
具体的には、本発明品を通常使用される公知の安定器を用いて定格電力で点灯させ、その発光スペクトルを分析した。その結果を図３（図３中、実線ａで示す）に示す。図３において、横軸は波長［ｎｍ］を、縦軸は発光強度［ａ．ｕ．］をそれぞれ示す。
【００２６】
また、比較のために、フラーレンＣ60が封入されていない点を除いて上記した本発明の第１の実施形態である定格電力２００［Ｗ］の高圧水銀ランプと同じ構成を有している定格電力２００［Ｗ］の高圧水銀ランプ（以下、単に「比較品」という）についても同じ公知の安定器を用いて定格電力で点灯させ、その発光スペクトルを分析した。その結果を図３（図３中、点線ｂで示す）に併せて示す。
【００２７】
なお、本発明品および比較品のいずれもその基本構成は上述のとおりの同じ構成を有しており、特に水銀の封入量は０．２５［ｍｇ／ｍｍ3］、臭素の封入量は５×１０-5［ｍｏｌ／ｃｍ3］であり、本発明品におけるフラーレンＣ60封入量は１．０×１０-5［ｍｇ／ｍｍ3］である。
【００２８】
図３から明らかなように、本発明品および比較品のいずれも水銀の可視域の輝線は４０５［ｎｍ］、４３６［ｎｍ］、５４６［ｎｍ］、５７８［ｎｍ］であるが、比較品では５７８［ｎｍ］を超える波長の発光は水銀分子による連続発光に頼っているのに対して、本発明品では６５０［ｎｍ］を超える波長の光が増大していることがわかる。これは、本発明品においてフラーレンＣ60の発光（６５０［ｎｍ］以上）によって赤成分の光が補われているためである。したがって、本発明品によれば、緑、青、赤のバランスのとれた発光スペクトルを得ることができると確認された。
【００２９】
また、本発明品および比較品に対し、上記と同じように点灯させて寿命試験を行った。寿命試験では、２時間点灯、０．２５時間消灯を１サイクルとしてこれを繰り返し、累積点灯時間１００時間を１００［％］とし、光束維持率が５０［％］を下回った時点を寿命時間とした。サンプル数はいずれも５本である。
【００３０】
その結果、本発明品および比較品のいずれも、発光管１が破損したサンプルはなく、また発光管１の内面に目立った黒化の発生もなく、１５００時間以上の寿命時間が得られた。
【００３１】
（ランプユニットについて）
ところで、このような高圧水銀ランプは、図４に示すように、反射鏡１２内に組み込まれてランプユニット１３の一部を構成する。
【００３２】
すなわち、図４に示すように、ランプユニット１３は、上記した高圧水銀ランプ１４と、内面が凹面の反射面１５を有する基体がガラスからなる反射鏡１２とを備えており、この反射鏡１２内に高圧水銀ランプ１４が発光管１の長手方向の中心軸Ｘと反射鏡１２の光軸Ｙとが略一致するように組み込まれ、高圧水銀ランプ１４からの射出光が反射面１５により反射されるように構成されている。
【００３３】
高圧水銀ランプ１４には、発光管１の一方の封止部３に、電源接続用端子１６が付設された円筒形の口金１７が装着されている。一方の封止部３から外部に導出した一方の外部リード線（図示せず）が電源接続用端子１６に接続されている。他方の外部リード線１１には電力供給線１８が接続されている。
【００３４】
そして、この高圧水銀ランプ１４は、口金１７が反射鏡１２のネック部１９内に挿入され、かつ接着剤２０を介して固着されている。このとき、電力供給線１８は、反射鏡１２に設けられた貫通孔２１に挿通される。
【００３５】
なお、反射面１５は、例えば回転楕円体面や回転放物体面からなり、多層干渉膜等が蒸着されている。
【００３６】
（プロジェクタについて）
そして、さらにこのようなランプユニット１３は、例えば図５および図６に示すようなプロジェクタにおいて光源として使用される。
【００３７】
図５は、フロントプロジェクタ２２の概略構成を示す。フロントプロジェクタ２２は、その前方に設置したスクリーン（図示せず）に向けて画像を投影するタイプのプロジェクタである。
【００３８】
なお、図５は、後述する筐体２３の天板を取り除いた状態を示している。
【００３９】
フロントプロジェクタ２２は、筐体２３に収納された、光源であるランプユニット１３、光学ユニット２４、制御ユニット２５、投射レンズ２６、冷却ファンユニット２７、および電源ユニット２８等から構成されている。光学ユニット２４は、画像形成ユニットからの出射光を合成する光合成ユニット、入射光を偏光させて画像を形成する画像形成ユニット、およびランプユニット１３からの照明光をその画像形成ユニットに照射する照明ユニット（いずれも図示せず）を有している。照明ユニットは、３色のカラーフィルタ等（図示せず）を有し、照明光を３原色に分解して画像形成ユニットに照射する。３原色に分解された光を光合成ユニットで合成することにより、フルカラーの画像を得られる。制御ユニット２５は、画像形成ユニット等を駆動制御する。投射レンズ２６は、光合成ユニットにより合成された光学像を拡大投射する。電源ユニット２８は、上記した高圧水銀ランプを始動、点灯させるための安定器を含み、商用電源から供給される電力を、制御ユニット２５やランプユニット１３に適した電力に変換してそれぞれ供給する。
【００４０】
図６は、リアプロジェクタ２９の概略構成を示す。リアプロジェクタ２９は、ランプユニット１３、光学ユニット、投射レンズ、ミラーおよび安定器（いずれも図示せず）等が筐体３０内に収納された構成を有している。投射レンズから投射されミラーで反射された画像が、透過式スクリーン３１の裏側から投影されて画像表示される。
【００４１】
なお、上記第１の実施形態では、定格電力として２００［Ｗ］の高圧水銀ランプ１４を用いた場合について説明したが、これに限らず定格電力が例えば１００［Ｗ］以上４００［Ｗ］以下の範囲内の高圧水銀ランプを用いた場合でも上記と同様の作用効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、ハロゲンサイクルが阻害されることなく、緑、青、赤のバランスの取れた発光スペクトルを得ることが必要とされる用途にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１の実施形態である高圧水銀ランプの発光管の一部切欠正面断面図
【図２】同じく高圧水銀ランプの電極の概略構成を示す正面図
【図３】同じく高圧水銀ランプの発光スペクトルを示す図
【図４】同じく高圧水銀ランプが用いられたランプユニットを示す一部切欠斜視図
【図５】同じく高圧水銀ランプが用いられたフロントプロジェクタの構成を示す斜視図
【図６】同じく高圧水銀ランプが用いられたリアプロジェクタの構成を示す斜視図
【符号の説明】
【００４４】
１  発光管
２  発光部
３  封止部
４  放電空間
５  電極
６  電極棒
７  電極コイル
８  電極の先端部
９  突起部
１０  金属箔
１１  外部リード線
１２  反射鏡
１３  ランプユニット
１４  高圧水銀ランプ
１５  反射面
１６  電源接続用端子
１７  口金
１８  電力供給線
１９  ネック部
２０  接着剤
２１  貫通孔
２２  フロントプロジェクタ
２３，３０  筐体
２４  光学ユニット
２５  制御ユニット
２６  投射レンズ
２７  冷却ファンユニット
２８  電源ユニット
２９  リアプロジェクタ
３１  透過式スクリーン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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