はじめに

希土類ハロゲン化物入りのショートアークメタルハライドランプは高輝度で高演色性の光が得られることから液晶プロジェク夕一用光源として用いられている。この用途の放電灯は光のちらつきを避けるため矩形波交流点灯がなされている。

交流点灯の希土類ハロゲン化物入り放電灯は優れた初期発光特性を持っているが、点灯中発生する発光管の白濁のため光の利用効率が急速に低下する欠点がある。この白濁現象はアーク長の短縮化とともに顕著になり、アーク長3mmのランプでは有効寿命が1000時間以下にも低下する欠点があった。

報告者は白濁化現象の抑制手段として直流点灯時に発生する発光物質の偏り現象（カタホリシスと呼ばれる）を利用することにより、アーク長3mmのランプにおいても有効寿命3000時間以上を得ることに成功した。

直流点灯による白濁の抑制

白濁は高温アーク中で解離した希土類原子が高温の石英管壁に直接付着することによって生じると推定される。管壁に直接付着する希土類原子の数を滅らすには直流点灯により起こる陰極周辺への発光原子の偏り（カタホリシス）を利用することが有効と考えられた。すなわち直流点灯では陰極の近傍以外ではハロゲンが過剰となり、希土類原子は石英管壁近くではハロゲンに捕えられる確率が増し、希土類原子が直接石英管壁に到着する数が減少すると予想される。

実験結果

アーク長3mmの長さで定格入力電力120W、150W、250Wのランプをそれぞれ製作し、水平点灯にて寿命試験を行った結果、予想通り白濁の発生が著しく滅少し、3インチ3板液晶式プロジェクター相当光学系においてスクリーン光束の維持率は3000時間においても約70%であった。

結論

直流点灯では交流点灯に比較してランプ効率は10%程度低下するが、寿命が3倍以上に伸び、液晶式などのプロジェクターの普及にとって非常に好ましいランプが得られことが判明した。

1．Introduction

The short arc metal halide lamps have been used as the light sources for liquid crystal projection displays（LCD projector）because they have high luminance and high color rendering property．Since lamps for such purposes must avoid fluctuation of light output，rectangular wave AC power of 250－500Hz is used as electric input．

Such lamps usually use rare earth metal halides like dysprosium iodide as filling and take very high wall load(－60W/cm²）．Their life performance is poor because micro silica crystals are formed on the inner surface of quartz bulb（crystallization），and screen lumen go down below a half of the initial lumen within about 2000 hours，even if the lamp maintains high total lumens yet．

The author have succeeded to remarkably suppress the crystallization of silica by combination of horizontal arc axis operation and DC operation．

2．Suppression of growth of micro crystals by DC operation

（1）Principle

It is estimated that the growth of micro silica crystals comes from attack of free rare earth metal atom to quartz glass．The authors have tried to make use of cataphoreses of DC operation for suppression of the attack of rare earth metal atom to quartz glass．

By DC operation，rare earth metal atoms gathered to high density near the cathode space． The other discharge space becomes to have low density of metal atom and excess of halogen．Halogen of excess easily catch free metal atom．This means the number of rare earth metal atoms reaching the quartz surface as atom decreases remarkably．

（2）Experiment

3mm arc length lamps were prepared for 125W，150W and 250W lamps respectively． The discharge bulbs were filled by iodides and bromides of Dy，Nd，Sn，In and Cs suitably．The lamps were fixed to parabolic reflectors respectively and were operated by DC250W power for more than 3000 hours at the condition that the arc axes were horizontal．

（3）Result

There were no growth of micro silica crystals at 2000 hour operation，and a little growth of micro silica crystals on the upper wall of quartz glass in the near side of cathode at 3000 hour operation．

（4）Light characteristics of DC operation

Fig．1 shows the relation between operation time and screen lumen maintenance of three kind of lamps．Fig．2 shows the relative luminous intensity distribution of three lamps． CoIor characteristics on the screens were reasonable．

3．Conclusion

It is proved that the growth of micro silica crystals on the inner quartz surface of the short arc metal halide lamp can be markedly suppressed by horizontal arc axis and direct current operation．Color difference arised in DC operation can be reduced by filling of volatile metal halides adequately．