| 【発明の名称】 |
反射鏡付き直流点灯型ショートアーク超高圧放電ランプ |
| 【発明者】 |
【氏名】大山 将允
【氏名】近藤 吉輝
【氏名】釜谷 佳治
【氏名】有本 智良
【氏名】後藤 一浩
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| 【要約】 |
【課題】失透を生じる発光管上部の温度を下げると同時に、発光管下部の温度低下も防止し、高い動作圧を得ることができる反射鏡付き直流点灯型ショートアーク超高圧放電ランプを提供すること。
【解決手段】一対の電極が２．５ｍｍ以下の間隔で対向配置しており、点灯時の水銀蒸気圧が８０気圧以上である直流点灯型ショートアーク超高圧放電ランプ１と、この放電ランプ１を取り囲み前面カバー３を有する非磁性体の凹面反射鏡２とを具え、当該放電ランプ１の軸線と凹面反射鏡３の光軸が略一致した状態でランプ１の一方の封止部が凹面反射鏡の中央底部に取り付けられ、他方の封止部が凹面反射鏡の前面カバーのある開口側に向けて延在した反射鏡付き直流点灯型ショートアーク超高圧放電ランプにおいて、前記凹面反射鏡の外側表面、もしくは、外側近傍に一対の永久磁石３１、３２が、それぞれＮ極とＳ極とが対向するように配設され、これら永久磁石同士を結ぶ直線は、当該放電ランプ１の光軸と垂直であることを特徴とする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】一対の電極が２．５ｍｍ以下の間隔で対向配置しており、点灯時の水銀蒸気圧が８０気圧以上である直流点灯型ショートアーク超高圧放電ランプと、この放電ランプを取り囲み前面カバーを有する非磁性体の凹面反射鏡とを具え、当該放電ランプの軸線と凹面反射鏡の光軸が略一致した状態でランプの一方の封止部が凹面反射鏡の中央底部に取り付けられ、他方の封止部が凹面反射鏡の前面カバーのある開口側に向けて延在した反射鏡付き直流点灯型ショートアーク超高圧放電ランプにおいて、前記凹面反射鏡の外側表面には一対の永久磁石が、それぞれ前記Ｎ極とＳ極とが対向するように配設され、これら永久磁石同士を結ぶ仮想直線は、当該放電ランプの光軸と垂直であることを特徴とする反射鏡付き直流点灯型ショートアーク超高圧放電ランプ。
【請求項２】前記直流点灯型ショートアーク超高圧放電ランプは、水平に配置して点灯され、前記一対の永久磁石はそれぞれ前記Ｎ極とＳ極が対向するように凹面反射鏡の両側面近傍に設けられたことを特徴とする請求項１に記載する反射鏡付き直流点灯型ショートアーク超高圧放電ランプ。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電極間距離が２．５ｍｍ以下で点灯時の水銀蒸気圧が８０気圧以上の水銀を含むランプであって、液晶バックライトなどに使用する反射鏡付きの直流点灯型ショートアーク超高圧放電ランプに関する。
【０００２】
【従来の技術】投射型の液晶ディスプレイ装置では、矩形状のスクリーンに対して均一に、しかも十分な演色性をもって照明させることが必要とされる。このため、光源として水銀や金属ハロゲン化物を封入させたメタルハライドランプが使われ、また、このランプを凹面反射鏡に組み込んで光学系としてインテグレータレンズを使ったものなどが広く知られている。さらに、近年は、より明るい投射映像が要求されるため、光の利用効率を高めるために偏光変換板などを用いてＰ波、Ｓ波の両方の光を利用することが実現されている。
【０００３】一方、このような偏光変換板を使う場合には、光の平行度をより高めることが必要となり、光源についても、限りなく点に近い高輝度光源を実現するための研究が行われている。
【０００４】このような背景のもと、最近では今までにない高い水銀蒸気圧、例えば２００バール(約１９７気圧)以上というランプが提案されている。これは、水銀蒸気圧をより高くすることで、アーク輝点を小さくして高輝度にする（絞り込む）とともに、より一層の光出力の向上も図れるというものである。このような放電ランプは、例えば、特開平２−１４８５６１号、特開平６−５２８３０号に開示されている。
【０００５】ところで、上記公報に開示される超高圧水銀ランプは、高い蒸気圧のために、当然のことながら点灯時における発光管の温度は著しく高くなる。また、この種のランプは、通常、光軸を水平にして点灯させるものであるが、発光空間が小さいことから、著しく高い温度によって発光管上部に失透などの問題を発生させてしまう。一方、発光管を大きくすると上記失透の問題は解消される。しかし、発光管下部の温度が下がってしまい、充分な水銀圧力が得られなくなり、結果として輝度の低下を招いてしまう。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明が解決しようとする課題は、失透を生じる発光管上部の温度を下げると同時に、発光管下部の温度低下も防止し、より高い動作圧を得ることができる反射鏡付き直流点灯型ショートアーク超高圧放電ランプを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明は、一対の電極が２．５ｍｍ以下の間隔で対向配置しており、点灯時の水銀蒸気圧が８０気圧以上である直流点灯型ショートアーク型超高圧放電ランプと、この放電ランプを取り囲み前面カバーを有する非磁性体の凹面反射鏡とを具え、当該放電ランプの軸線と凹面反射鏡の光軸が略一致した状態でランプの一方の封止部が凹面反射鏡の中央底部に取り付けられ、他方の封止部が凹面反射鏡の前面カバーのある開口側に向けて延在した反射鏡付き直流点灯型ショートアーク超高圧放電ランプにおいて、前記凹面反射鏡の外側表面、もしくは外側近傍に一対の永久磁石が、それぞれＮ極とＳ極とが対向するように配設され、これら永久磁石同士を結ぶ直線は、当該放電ランプの光軸と垂直であることを特徴とする。
【０００８】
【作用】本発明は、より点に近い高輝度光源を実現するために電極間距離を２．５ｍｍ以下と小さくするとともに、凹面反射鏡の外側表面、もしくは外側近傍に配設されたＮ極の磁石、Ｓ極の磁石による磁力を使っている。すなわち、フレミングの左手の法則に基づいて、アーク中のフレア部分を良好に押し下げて、発光管下部の温度を上昇させ点灯時の水銀の未蒸発をなくすことで水銀蒸気圧を高め、より高い輝度を得るというものである。また、上記先行文献では、水銀蒸気圧が２００バール（約１９７気圧）以上のとき、光出力が著しく向上するとされているが、それよりも低い水銀蒸気圧であっても、実用上は問題がないこと見いだし、なおかつ、発光管を大きくして上部の温度を低温化させることで失透という問題を改善することにある。本発明者の研究によれば、８０気圧以上の水銀蒸気圧があれば、実質的に十分な輝度を光出力を得ることが確認されている。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１は本発明にかかる反射鏡付き直流点灯型ショートアーク超高圧放電ランプを示す。放電ランプ１は凹面反射鏡２の中に配置され、ランプ１の軸線が反射鏡２の光軸に略一致している。そして、ランプ１の一方の封止部が反射鏡２の中央底部に取り付けられる。具体的には、反射鏡２の中央底部に金属またはセラミックスよりなる筒状支持部材２１が取り付けられ、この筒状支持部材２１と放電ランプ１が固定されるとともに、筒状支持部材２１と反射鏡２が接着剤により固定される。放電ランプ１の他方の封止部は反射鏡２の開口側に向けて延在している。反射鏡２の開口には透光性ガラス、例えば硬質ガラスよりなる前面カバー３が配置される。
【００１０】放電ランプ１は、石英ガラスよりなり中央の発光部１１と両端の封止部１２よりなる。発光部１１には一対の電極を有し、例えば、１．５ｍｍの間隙を持って配置する。ここで、電極間距離については、２．５ｍｍ以下であることが必要である。これは本発明の放電ランプには点光源としての性質が要求されるからである。また、発光部１１には発光物質として水銀が封入される。その封入量は、例えば３３．６ｍｇであり、点灯中の蒸気圧は１２５気圧程度にある。また、本発明では発光空間が小さいものが対象になるが、その大きさは、例えば２２０ｍｍ3である。
【００１１】このような放電ランプのその他の具体例をあげると、以下のとおりである。
発光管外径：Φ１１ｍｍ発光管肉厚：２ｍｍランプ電力：１５０Ｗランプ電圧：８０Ｖ発光効率：６５ｌｍ／Ｗ管壁負荷：８０Ｗ／ｃｍ２【００１２】図２は放電ランプ１から放射される分光スペクトルを示す。縦軸は放射強度の最大値を１００としたときの相対値を表し、横軸は放射波長を表す。図より波長４００〜６００ｎｍに強い放射強度を示していることがわかる。また、図３は、２００気圧近い動作圧を有する放電ランプによるスクリーン照度と、それよりも低い８０気圧程度の動作圧を有する放電ランプによるスクリーン照度を示す。すなわち、動作圧が８０気圧以上であれば２００気圧に近い動作圧のランプとほぼ同じ、あるいはそれ以上のスクリーン照度を示すことがわかる。
【００１３】反射鏡２の外面にはＮ極磁石３１、Ｓ極磁石３２の２つの永久磁石が配置される。この磁石３１、３２を結ぶ仮想直線は放電ランプ１の軸線と直交するようになっており、かつ、その交点はアーク輝点にほぼ一致している。また、本発明の反射鏡付き放電ランプがその軸線を水平に配置して点灯されるとき、当該２つの磁石は反射鏡２の側面に位置するように設けられる。すなわち、当該磁石同士を結ぶ仮想直線も地面に対して平行となる。
【００１４】これら磁石３１，３２は、電極間のアーク周辺に形成されるフレアに対して影響を及ぼす。つまり、Ｎ極磁石３１からＳ極磁石３２に向かって形成される磁力と、電極間に形成される電流によってフレミングの左手の法則により決まる力が働き、これにより上記フレアを下方に下げる。図４はこの状態を示す図である。すなわち、放電ランプ１の軸線方向に電流は流れ、その方向に直交するように磁場が形成される。この結果、フレミングの左手の法則により、発光管上部から下部に向けて力（フレアを抑える力）が働く。ここで、図５に示すように、アークとは電極先端間に形成される電流密度の高い部分であり、フレアとはアークの周辺に形成される部分である。
【００１５】本発明によるマグネットは、例えばサマリウム、コバルトであり、寸法は、例えば、Φ８×長さ５ｍｍであり、磁力として約３０００ガウスの大きさを持つ。
【００１６】図６に本発明のマグネットを使った反射鏡付き直流点灯型ショートアーク超高圧放電ランプと従来のマグネットを使わないものとの比較を示す。すなわち、同図においては、反射鏡にマグネットを設けたこと以外はすべて同じ条件でランプを点灯させた。従って、ランプも同一のものである。この結果、マグネット有りは、アーク上方に形成されるフレアを下方に押し下げるので、水銀動作圧を高め、スクリーン照度も良好に上昇させることができる。すなわち、マグネットのないものは、発光管下方に未蒸発の水銀が溜まってしまい、動作圧が不十分で輝度が低いが、マグネットを有するものは、発光管の内部の水銀をより多く蒸発させることを可能とし、これにより、動作圧を高めて、さらに、スクリーン照度も高められることが示される。
【００１７】図７は第２の実施例を示す。本実施例においてマグネットは反射鏡の外面に付着されるのではなく、マグネットを保持する部材を使っている。
【００１８】本実施例では放電ランプとして水銀ランプを使って説明したが、水銀以外の金属を封入する、いわゆるメタルハライドランプであってもかまわない。
【００１９】
【発明の効果】この発明は、失透が生じる発光管上部の温度を下げると同時に発光管下部の温度低下を防止し、高い動作圧を得ることができる反射鏡付き直流点灯型ショートアーク超高圧放電ランプを提供することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１０２２１２
【氏名又は名称】ウシオ電機株式会社
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）８月２２日 |
| 【代理人】 |
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| 【公開番号】 |
特開平１１−６６９２７ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）３月９日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−２６５１９４ |
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