JP2001210103A - 光源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高圧放電ランプ１および反射鏡２からなる光源
装置３において、高圧放電ランプ１および反射鏡に割れ
などの不具合を生じることなく、小型化された光源装置
３を提供する。 【解決手段】高圧放電ランプ１の発光部１００と反射鏡
が接触する部分熱膨張係数１５×１０^−７／℃以下の材
質を用いて反射鏡を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は高圧放電ランプの発
光を利用する、たとえば、プロジェクタなどの光源装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶プロジェクタなどのプロジェクタの
光源には高圧放電ランプが用いられ、プロジェクタのス
クリーンに投射する画像を明るくするために光源ランプ
は、より高輝度化を求められている。また、プロジェク
タの大きさをより小型化する傾向から、光源装置も小型
化にすることが求められている。

【０００３】このため、特許登録２８２９３３９号公報
には、光源ランプの小型化および高輝度化を実現するた
めに、点灯中の圧力を高めることで小型、高輝度の光源
ランプが記載されている（従来例）。

【０００４】また、光源装置を小型化するために、反射
鏡の焦点距離を短くすることによって反射鏡を小型化す
ることが考えられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、反射鏡
を小さくすることは、光源装置の小型化には有力である
が、高輝度光源ランプから照射される熱の影響を受け、
反射鏡が割れる、光源ランプが膨らむまたは割れるなど
の不具合を生じる虞がある。

【０００６】このため、本発明は、反射鏡と光源ランプ
からなる光源装置において、光源装置の小型化するとと
もに、反射鏡および光源ランプの割れなどを低減できる
光源装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の光源装
置は、少なくとも一対の電極が封入される発光部を有す
る高圧放電ランプと；高圧放電ランプの発光部の一部が
接触し、少なくとも接触する部分の熱膨張係数が１５×
１０^−７／℃以下である材質で構成された反射鏡と；を
具備している。

【０００８】本発明および以下の各発明において、特に
指定しない限り用語の定義および技術的意味は次によ
る。

【０００９】高圧放電ランプは、少なくとも１対の電極
が封入されている発光部を有していれば良く、水銀ラン
プ、メタルハライドランプなどを許容する。また、高圧
放電ランプの形態も発光部の両側に封止部が存在する両
封止構造でも、片側のみに封止部のある片封止構造のど
ちらでもかまわない。また、高圧放電ランプを形成する
容器も石英ガラスなどの低膨張係数を有する他の透光性
容器を用いることも許容する。

【００１０】また、高圧放電ランプの発光部は、高圧放
電ランプの放電空間を有する部分であり、一対の電極お
よび放電媒体を封入している。発光部の形状は、筒形、
回転楕円形、球状のいずれであってもかまわない。ま
た、一対の電極のほかに補助電極などを封入することも
許容する。また、放電媒体とは、水銀、ハロゲン化金
属、希ガスなどを選択して封入している。

【００１１】反射鏡は、高圧放電ランプから発生する光
を所望の配光にて投影させる機能を有している。このた
めの形状は回転楕円形状、回転二次放射曲線形状などの
形状を許容する。また、反射鏡を構成する材質は、少な
くとも高圧放電ランプの発光部が接触する部分は、熱膨
張係数が１５×１０^−７／℃以下である材質で構成され
ている。この材質は、たとえば結晶化ガラス、石英ガラ
ス、バイコールガラスなどがあげられる。また、この反
射鏡のランプを収納する内面に薄膜多層反射膜を蒸着す
るなどして、反射鏡の反射効率を上げ、光利用率をあげ
ることも許容する。

【００１２】また、高圧放電ランプの発光部の一部が反
射鏡と接触していれば良く、一部接触するとは、点での
接触、線での接触、面での接触などでも良く、接触面
積、接触点数などは規制しない。また、反射鏡と高圧放
電ランプの接続は、機械的に治具などを利用して固着し
ても、高圧放電ランプと反射鏡をセラミック接着剤によ
って固着してもよい。

【００１３】光源装置は、高圧放電ランプと反射鏡を組
み合わせた状態での配光を利用するものであれば良く、
用途としては、一般照明装置、または、プロジェクタ装
置、自動車のヘッドライト装置などを許容する。

【００１４】請求項１の発明によれば、光源装置の反射
鏡を小型化したときにでも、高圧放電ランプから発生す
る熱による反射鏡の割れ、高圧放電ランプの膨れ、破裂
などの不具合を低減する光源装置を提供できる。

【００１５】請求項２の発明は、請求項１記載の光源装
置であって反射鏡は主に結晶化ガラスを用いたことを特
徴としている。

【００１６】結晶化ガラスとは、ガラスを所望の形状に
加工して熱処理して結晶化させたものであり、好適に
は、β―スポジュメン固溶体もしくはβ―ユ−クリプタ
イト固溶体を含有している。これらを含有する結晶化ガ
ラスは、例えば、Ｌｉ_２Ｏ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２の３
成分を基本成分とする低膨張ガラスを熱処理して結晶化
させることにより得られる耐熱性材料である。この結晶
化ガラスは、耐熱性に優れ、低熱膨張係数（４〜１５×
１０^−７／℃）であり、この結晶化ガラス基体に薄膜多
層反射膜を蒸着することによって、本発明に好適な反射
鏡の材質となる。

【００１７】また、結晶化ガラスは、他の熱膨張係数を
有しているガラスなどと比較して加工しやすい。

【００１８】請求項２の発明のよれば、反射鏡に結晶化
ガラスを用いることによって、所望の形状に加工しやす
く、反射鏡を小型にできる。

【００１９】

【発明の実施形態】本発明の光源装置の第１の実施例を
図１を参照して説明する。図１は、光源装置の側面断面
図である。図１において、１は高圧放電ランプを示す。
１０は石英ガラスからなる気密容器であり、この気密容
器１０の発光部１００は肉厚２．５ｍｍの石英ガラスか
らなる略回転楕円体をなしている。前記発光部は長径が
約１２．５ｍｍ、短径が約１０ｍｍとなるように形成さ
れている。

【００２０】この気密容器１０の両端にはそれぞれ電極
１１ａ、１１ｂが封装されている。１１ａは陽極、１１
ｂは陰極である。陽極１１ａの構造は、タングステンを
材料とした長さ１２ｍｍ、太さ１．０ｍｍの電極軸１１
１に線径０．７ｍｍのタングステンワイヤを４回密巻き
にした電極コイル１１２を巻回して構成されている。ま
た、陰極１１ｂの構造は、タングステンを材料とした長
さ１２ｍｍ、太さ１．０ｍｍの電極軸で構成されてい
る。なお、これらの電極２１ａ、２１ｂの電極間距離は
１．５ｍｍとしている。

【００２１】これら一対の電極１１ａ、１１ｂは封止部
１２ａ、１２ｂに封着された金属箔導体１３ａ、１３ｂ
に接続されている。金属箔導体１３ａ、１３ｂは、モリ
ブデン箔であり、幅２．０ｍｍ、長さ１７ｍｍ、厚さ２
５μｍとしている。上記電極１１ａに接続された一方の
金属箔導体１３ａは図示しない外部リード線を介して、
端部に被着された口金１４に電気的に接続されており、
また、上記電極１１ｂに接続された他方の金属箔導体１
３ｂは外部リード線１５に接続されている。外部リード
線１５は、直径０．８ｍｍのモリブデン金属棒からな
る。

【００２２】このような気密容器１０には、水銀が例え
ば５５ｍｇ封入されているとともに、希ガスとしてアル
ゴンガスが２７ｋＰａ封入されており高圧放電ランプ１
を構成している。

【００２３】反射鏡２は結晶化ガラスからなり、焦点距
離が６ｍｍである回転楕円形状を有している。反射鏡曲
面の内面に反射特性に優れたＴｉＯ_２ −ＳｉＯ_２ 等の
蒸着膜からなる反射面２１を有している。この反射鏡２
の前面投光部、例えば開口部は開口径が６０ｍｍ程度に
形成されており、長さは５５ｍｍである。反射鏡２の背
部の頂部には支持筒部２２が形成されている。この支持
筒部２２に上記高圧放電ランプ１の口金１４部分が、絶
縁セメント等の接着剤２３により固着されている。これ
により、高圧放電ランプ１は、反射鏡２の一部と接触す
るようにして反射鏡２に取付られている。

【００２４】上記のようにして反射鏡２およびこの反射
鏡２に固定された高圧放電ランプ１により光源装置３が
構成され、上記口金１４と外部リード線１５が点灯手段
３１に接続されている。点灯手段３１は、高圧放電ラン
プ１に対し、無負荷電圧が約２８０Ｖとなる電圧を印加
するようになっている。このような電圧の印加により、
高圧放電ランプ１は直流点灯され、ランプ電流が３．８
Ａとなり、ランプ電圧は６５Ｖ、ランプ電力は２４７Ｗ
で点灯される。

【００２５】上記構成の光源装置３について本発明の効
果を示す実験を行った結果を説明する。

【００２６】まず、上記実施例の高圧放電ランプ１と反
射鏡２を用いて、高圧放電ランプ１の球体部と反射鏡と
の最短距離ｈ（ｍｍ）を変化させて高圧放電ランプ１を
点灯させたときの高圧放電ランプ１の状態を比較した結
果を表１に示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】上記の結果は、高圧放電ランプ１を点灯さ
せて約１５分以内に高圧放電ランプ１に異常が発生して
いる。この結果については次のように考える。高圧放電
ランプ１の発光部１００と反射鏡２の距離が比較的離れ
ている場合には、高圧放電ランプ１と高圧放電ランプ１
の放射熱によって加熱された反射鏡２の間には空気の流
れが発生し、その対流によって異常な温度になることを
防止し、そのために高圧放電ランプ１が破損するなどの
異常な状態が発生しなかったが、この距離が短くなると
空気の流れる隙間も少なくなり、この空気の流れによる
冷却効果よりも、お互いの輻射によって加熱され、高圧
放電ランプ１が異常な温度に上昇し高圧放電ランプ１破
損につながるものと考えられる。また、さらに距離を短
くし、高圧放電ランプ１と反射鏡２とが接触すること
は、高圧放電ランプ１から発生する熱が熱伝導により直
接反射鏡２に伝達され、高圧放電ランプ１の高温化を抑
えられると考えられる。

【００２９】次に、反射鏡２の材質（特に熱膨張係数）
の違いによる、反射鏡２の不具合の発生状況について試
験を行った。本試験も本実施形態の高圧ランプ１および
同じ形状の反射鏡２を用いて行った。本実施形態とは、
反射鏡２のの材質のみ下記のとおり変更したものとの比
較である。

【００３０】結果を表２に示す。

【００３１】

【表２】

【００３２】上記の結果は、高圧放電ランプ１を点灯さ
せて約１５分以内に反射鏡２に異常が発生している。こ
の結果については、高圧放電ランプ１が発生する熱によ
って、高圧放電ランプ１および反射鏡２が膨張するが、
ほう珪酸ガラスのように反射鏡の熱膨張係数が大きいも
のは、反射鏡２が膨張してしまうために反射鏡２の特に
高圧放電ランプ１の発光部１００と接触する部分でクラ
ックが生じてしまうものと考えられる。この場合でも、
熱膨張係数が１５×１０^−７／℃以下の材質で作られた
反射鏡は、クラックなどの異常を発しないことが確認さ
れた。

【００３３】本発明の第２の実施の形態を図２に基づい
て説明する。本実施の形態は、前述の光源装置３を用い
て液晶プロジェクタ３０を形成したものである。すなわ
ち、この液晶プロジェクタ３０は、点灯手段３１に接続
された前述の光源装置３と、液晶駆動手段３２により駆
動される液晶表示パネル３３と、光源装置３から照射さ
れて液晶表示パネル３３を通した光をスクリーン３４に
投光する光学系３５、すなわち、ミラー３６とレンズ３
７と、点灯手段３１、光源装置３、液晶駆動手段３２、
液晶表示パネル３３及び光学系３５を収容するとともに
液晶表示パネル３３を透過した光をスクリーン３４に投
光させる開口３８が形成された筐体３９からなる液晶プ
ロジェクタ３０の例である。

【００３４】

【発明の効果】請求項１の発明の光源装置によれば、光
源装置の反射鏡を小型化したときにでも、高圧放電ラン
プから発生する熱による反射鏡の割れ、高圧放電ランプ
の膨れ、破裂などの不具合を低減することができる。

【００３５】請求項２の発明のよれば、反射鏡に結晶化
ガラスを用いることによって、所望の形状に加工しやす
く、さらに反射鏡を小型にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光源装置の実施例の断面図

【図２】本発明の光源装置を用いたプロジェクタの概略
断面図

【符号の説明】

１…高圧放電ランプ １００…高圧放電ランプ発光部 ２…反射鏡 ３…光源装置 ３０…プロジェクタ装置 ３１…点灯手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大谷 哲夫 東京都品川区東品川四丁目３番１号東芝ラ イテック株式 会社内 Ｆターム(参考） 3K042 AA01 AB03 AC06 BA01 BB01 CC04 CC05

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも一対の電極が封入され発光部を
   有する高圧放電ランプと；高圧放電ランプの発光部の一
   部が接触し、少なくとも接触する部分の熱膨張係数が１
   ５×１０^−７／℃以下である材質で構成された反射鏡
   と；を具備していることを特徴とする光源装置。
2. 【請求項２】反射鏡は主に結晶化ガラスを用いたことを
   特徴とする請求項１の光源装置。