JP2007200560A - 高圧放電ランプ、ランプユニット、および投射型画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】小型化に反することなくクラックの成長に起因する寿命の低下をできるだけ抑制した高圧放電ランプ等を提供すること。
【解決手段】放電室12を有する発光管14と、第1,第2電極16,18、第1,第2金属箔28,30、第1,第2外部リード線32,34がこの順で接合されてなる一対の電極構造体36,38とを有し、両電極構造体36,38は、放電室12内で両電極16,18を対向させた状態で、発光管14の管軸Xと略同軸上に配されており、管軸X方向、両金属箔36,38が存在する区間に対応する発光管14部分の封着によって、放電室12が気密封止されている高圧放電ランプ10において、発光管14が、管軸X方向少なくとも一方の金属箔28の存する位置に、金属箔28面と略平行な底部44Aを有し管軸Xと交差する方向に形成されたスリット44を備えた。
【選択図】図1
【解決手段】放電室12を有する発光管14と、第1,第2電極16,18、第1,第2金属箔28,30、第1,第2外部リード線32,34がこの順で接合されてなる一対の電極構造体36,38とを有し、両電極構造体36,38は、放電室12内で両電極16,18を対向させた状態で、発光管14の管軸Xと略同軸上に配されており、管軸X方向、両金属箔36,38が存在する区間に対応する発光管14部分の封着によって、放電室12が気密封止されている高圧放電ランプ10において、発光管14が、管軸X方向少なくとも一方の金属箔28の存する位置に、金属箔28面と略平行な底部44Aを有し管軸Xと交差する方向に形成されたスリット44を備えた。
【選択図】図1
Description
本発明は、高圧放電ランプ等に関し、特に、放電室を気密封止する封着部の改良技術に関する。
近年、大画面映像を実現するシステムとして、液晶プロジェクタやDMD(商標)プロジェクタなどの投射型画像表示装置が普及しつつあり、その光源には、高輝度で発光する高圧放電ランプ、例えば、高圧水銀ランプが用いられている。
高圧水銀ランプは、文字通り、高圧の水銀蒸気中の電極間放電による放射を利用したものである。このため、電極は水銀蒸気が高度に気密封止された放電空間(放電室)に配されている。このような放電室を備えた発光管を有する高圧水銀ランプは、例えば、以下のようにして製造される。
高圧水銀ランプは、文字通り、高圧の水銀蒸気中の電極間放電による放射を利用したものである。このため、電極は水銀蒸気が高度に気密封止された放電空間(放電室)に配されている。このような放電室を備えた発光管を有する高圧水銀ランプは、例えば、以下のようにして製造される。
先ず、略球殻状をした本管部から略同軸上反対向きに第1および第2側管部が延設されてなる石英ガラス管を準備する。
そして、石英ガラス管の第1側管部から、電極・金属箔・リード線がこの順に接合された第1電極組立体を、前記電極を先頭に当該電極が前記本管部に位置するまで挿入した後、当該第1側管部を封着する。次に、第2側管部から水銀などの封入物を挿入した後、前記第1電極組立体に対する位置合わせ(電極間距離の調整)をしながら、前記第1電極組立体と同じ構成を有する第2電極組立体を挿入し、当該第2側管部を封着して、前記本管部の気密封止がなされる。この封着は、例えば、側管部を加熱して軟化させると共に、石英ガラス管内を負圧にした上で、電極の金属箔側端部部分〜金属箔〜リード線の金属箔側端部部分が位置する側管部分を、シュリンク封止することにより行われている(特許文献1参照)。なお、リード線の金属箔とは反対側の端部部分は、当然のことながら、給電のため最終的には、石英ガラス管から露出することとなる。
そして、石英ガラス管の第1側管部から、電極・金属箔・リード線がこの順に接合された第1電極組立体を、前記電極を先頭に当該電極が前記本管部に位置するまで挿入した後、当該第1側管部を封着する。次に、第2側管部から水銀などの封入物を挿入した後、前記第1電極組立体に対する位置合わせ(電極間距離の調整)をしながら、前記第1電極組立体と同じ構成を有する第2電極組立体を挿入し、当該第2側管部を封着して、前記本管部の気密封止がなされる。この封着は、例えば、側管部を加熱して軟化させると共に、石英ガラス管内を負圧にした上で、電極の金属箔側端部部分〜金属箔〜リード線の金属箔側端部部分が位置する側管部分を、シュリンク封止することにより行われている(特許文献1参照)。なお、リード線の金属箔とは反対側の端部部分は、当然のことながら、給電のため最終的には、石英ガラス管から露出することとなる。
これにより、金属箔部分において気密封止された本管部内(放電室)で一対の電極の先端同士が略対向して配置された高圧水銀ランプが作製されることとなる。
特開2002−298738号公報
しかしながら、金属箔とリード線の接合部分において、その両者によって形成される横断面形状が他の部分(金属箔のみの部分、リード線のみの部分)と比較しても複雑な形をしているため、この部分で僅かながら隙間が生じる。また、リード線部分にはガラスが密着するものの、完全な気密性を有している訳ではなく、微小ではあるがリード線とガラスとの間に隙間が生じている。すなわち、リード線と接合されている金属箔部分は、外部と微小な空間を通じて繋がっていることになる。
したがって、点灯中、全体的に高温になる高圧水銀ランプにあって、当該金属箔部分が所定温度以上になると、酸化が進行し、その表面に酸化物が徐々に堆積する。
酸化物の堆積によって、ガラス管は押し広げられクラックが発生する。発生したクラックは、酸化物の堆積量の増加によって徐々に成長し、やがて放電室に至ってランプ寿命を迎えることとなる。
酸化物の堆積によって、ガラス管は押し広げられクラックが発生する。発生したクラックは、酸化物の堆積量の増加によって徐々に成長し、やがて放電室に至ってランプ寿命を迎えることとなる。
ところで、液晶プロジェクタの一般家庭への普及に伴って、スクリーン上の輝度は維持したまま、一層の小型化が要求されている。このため、高圧放電ランプへの投入電力が増大し、その結果、発光部がより高温になり、高圧放電ランプ全体の温度が上昇傾向にある。また、一般家庭用の液晶プロジェクタでは、高圧放電ランプを外気と遮断した密閉型とする必要もあり、これによっても高圧放電ランプ全体の昇温を招来している。
このような背景の下、前記金属箔部分での上記した酸化の進行が早まり、ランプの短寿命化の問題が浮上している。これに対処するため、金属箔をより長くして、前記金属箔部分を熱発生部である放電室から遠ざけることも考えられる。しかしながら、このようにすると高圧放電ランプ全体も長くなり、上述した小型化に反することとなる。
上記した課題に鑑み、本発明は、小型化に反することなくクラックの成長に起因する寿命の低下をできるだけ抑制した高圧放電ランプ、当該高圧放電ランプを有するランプユニット、および光源として当該ランプユニット備える投射型画像表示装置を提供することを目的とする。
上記した課題に鑑み、本発明は、小型化に反することなくクラックの成長に起因する寿命の低下をできるだけ抑制した高圧放電ランプ、当該高圧放電ランプを有するランプユニット、および光源として当該ランプユニット備える投射型画像表示装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するため、本発明に係る高圧放電ランプは、放電室を有する発光管と、電極、金属箔、リード線がこの順で接合されてなる一対の電極構造体とを有し、前記両電極構造体は、前記放電室内で両電極を対向させた状態で、前記発光管の管軸と略同軸上に配されており、前記両電極構造体における前記管軸方向、前記両金属箔が存在する区間に対応する発光管部分の封着によって、前記放電室が気密封止されている高圧放電ランプにおいて、前記発光管が、前記管軸方向少なくとも一方の金属箔の存する位置に、当該金属箔面と略平行な底部を有し前記管軸と交差する方向に形成されたスリットを備えることを特徴とする。
ここで、前記スリットの底部に接触するように金属部材が設けることとしても良い。
この場合に、前記金属部材は、前記スリットと発光管外周との間で巻回された金属線とすることができる。また、前記金属線の少なくとも一端部を、対応する金属箔に接合されているリード線まで延設し、当該リード線に接続することとすることもできる。
あるいは、前記金属部材を、金属片とすることもできる。
この場合に、前記金属部材は、前記スリットと発光管外周との間で巻回された金属線とすることができる。また、前記金属線の少なくとも一端部を、対応する金属箔に接合されているリード線まで延設し、当該リード線に接続することとすることもできる。
あるいは、前記金属部材を、金属片とすることもできる。
また、前記スリットにセメントを充填することとすることもできる。
上記の目的を達成するため、本発明に係るランプユニットは、上記した高圧放電ランプと、凹面の反射面を有し、前記高圧放電ランプの射出光を反射する反射鏡と、を有することを特徴とする。
上記目的を達成するため、本発明に係る投射型画像表示装置は、光源として、上記ランプユニットを備えることを特徴とする。
上記の目的を達成するため、本発明に係るランプユニットは、上記した高圧放電ランプと、凹面の反射面を有し、前記高圧放電ランプの射出光を反射する反射鏡と、を有することを特徴とする。
上記目的を達成するため、本発明に係る投射型画像表示装置は、光源として、上記ランプユニットを備えることを特徴とする。
本発明に係る高圧放電ランプによれば、上記したスリットを形成したことによって、金属箔を覆う発光管に、当該金属箔面に対して略一様な肉厚の薄肉部分が形成され、この薄肉部分に対応する金属箔部分での放熱性が改善されて、温度上昇が抑制される。その結果、金属箔の酸化防止が図られることとなって、発光管で発生するクラックを抑制することができる。また、スリットを設けるだけであり、必ずしも金属箔を延長する必要がないので、小型化に反することもない。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
(実施の形態1)
図1(a)は、実施の形態1に係る高圧放電ランプの一例として示す高圧水銀ランプ10の平面図であり、図1(b)は、同正面図である。なお、図1(a)、(b)を含む全ての図において、各構成要素間の縮尺は統一していない。
(実施の形態1)
図1(a)は、実施の形態1に係る高圧放電ランプの一例として示す高圧水銀ランプ10の平面図であり、図1(b)は、同正面図である。なお、図1(a)、(b)を含む全ての図において、各構成要素間の縮尺は統一していない。
高圧水銀ランプ10は、図1(a)に示すように、気密封止された放電室(発光空間)12を有する発光管14を備えている。発光管14は石英ガラスで形成されている。
前記放電室12には、発光物質である水銀15及び始動補助用としてのアルゴンなどの希ガス(不図示)と、併せて、臭素などのハロゲン物質(不図示)が封入されている。なお、前記ハロゲン物質は、いわゆるハロゲンサイクルにより、後述する電極16,18から蒸発したタングステンを石英発光管14内面に付着させることなく電極16,18に戻して発光管黒化を抑制するという機能を果たすために封入されるものである。
前記放電室12には、発光物質である水銀15及び始動補助用としてのアルゴンなどの希ガス(不図示)と、併せて、臭素などのハロゲン物質(不図示)が封入されている。なお、前記ハロゲン物質は、いわゆるハロゲンサイクルにより、後述する電極16,18から蒸発したタングステンを石英発光管14内面に付着させることなく電極16,18に戻して発光管黒化を抑制するという機能を果たすために封入されるものである。
また、高圧水銀ランプ10は、上記放電室12内でその先端部を互いに対向させて配置した一対の電極16、18を有している。第1電極16は第1電極軸20に第1電極コイル22が巻回されてなるものであり、同じく、第2電極18は第2電極軸24に第2電極コイル26が巻回されてなるものである。電極軸20,24と電極コイル22,26とは、共にタングステンからなる。
電極軸20、24の基端は発光管14に支持されており、各電極軸20、24は、ほぼ同軸上に、前記放電室12へと延出されていて、その先端部分に前記各電極コイル22、26が巻回されている。各電極コイル22、26は、適度な放熱機能を発揮して、高圧水銀ランプ10の点灯中における電極の過熱を防止するために設けられている。両電極16,18先端の、発光管14の管軸X方向の間隔、すなわち、電極間距離は、点光源に近づけるため、0.5mm〜3.0mmとしている。
各電極軸20、24の、前記電極コイル22,26とは反対側の端部は、短冊状をした金属箔28.30の一方の端部と接合されている。一対の金属箔28,30の各々は、モリブデン箔からなる。
第1金属箔28のもう一方の端部には、第1外部リード線32の一端部が接合されており、第2金属箔30のもう一方の端部には、第2外部リード線34が接合されている。第1および第2外部リード線32,34の金属箔28,30とは反対側の端部部分は、発光管14から露出している。第1および第2リード線は、共に、モリブデン線からなる。
第1金属箔28のもう一方の端部には、第1外部リード線32の一端部が接合されており、第2金属箔30のもう一方の端部には、第2外部リード線34が接合されている。第1および第2外部リード線32,34の金属箔28,30とは反対側の端部部分は、発光管14から露出している。第1および第2リード線は、共に、モリブデン線からなる。
ここで、電極16,18、金属箔28,30、およびリード線32,34が、上記したように、この順で一列に接合されてなるものを第1および第2電極構造体36,38と称することとする。一対の電極構造体36,38は、前記放電室12内で、両電極16,18を対向させた状態で、発光管14の管軸Xと略同軸状に配されている。
発光管14は、管軸X方向における、第1リード線32の上記露出部分および第1電極16の放電室12への突出部分(延出部分)を除く第1電極構造体36部分を封着している。同じく、発光管14は、管軸X方向における、第2リード線34の上記露出部分および第2電極18の放電室12への突出部分(延出部分)を除く第2電極構造体38部分を封着している。管軸X方向、金属箔28,30のみが存在する区間における発光管14部分の封着によって、前記放電室12の高度な気密性が実現されている。
発光管14は、管軸X方向における、第1リード線32の上記露出部分および第1電極16の放電室12への突出部分(延出部分)を除く第1電極構造体36部分を封着している。同じく、発光管14は、管軸X方向における、第2リード線34の上記露出部分および第2電極18の放電室12への突出部分(延出部分)を除く第2電極構造体38部分を封着している。管軸X方向、金属箔28,30のみが存在する区間における発光管14部分の封着によって、前記放電室12の高度な気密性が実現されている。
ここで、発光管14において、第1および第2電極構造体放電室12から反対向きに延出されてなる両部分を第1および第2封着部40,42と称することとする。
第1封着部40には、図1(b)に示すように、管軸X方向、第1金属箔28の存する位置にスリット44が形成されている。
図1(c)は、スリット44およびその付近における第1封着部40の拡大図であり、図1(d)は、図1(c)におけるA・A線断面図である。
第1封着部40には、図1(b)に示すように、管軸X方向、第1金属箔28の存する位置にスリット44が形成されている。
図1(c)は、スリット44およびその付近における第1封着部40の拡大図であり、図1(d)は、図1(c)におけるA・A線断面図である。
図1(c)、(d)に示すように、スリット44は、その底部44Aが第1金属箔面28Aと略平行なスリットである。また、その形成方向は管軸Xと略直交する方向である(図1(a))。スリット44は、小型ダイアモンドホイールを用いた研削によって形成することができる。なお、形成方向は、略直交する方向に限らず、管軸Xに対して斜めに交差する方向でも構わない。
このようなスリット44を形成して第1金属箔28を覆う発光管14に薄肉部分を設けることによって、対応する第1金属箔28部分での放熱性が改善されて、温度上昇が抑制される。その結果、第1金属箔28の酸化防止が図られることとなって、発光管14で発生するクラックを抑制することができる。
スリット44の幅W1は、放熱効果の点では長い程好ましいのであるが、長すぎるとスリット44部分での発光管14の強度が低下し折損し易くなる。この観点から、スリット幅W1は1mm以上3mm以下が好ましい。また、スリット44の底部44Aと第1金属箔28との距離T1は、十分な放熱効果を得るため1mm以下とすることが好ましい。もっとも、第1金属箔28が露出してはならないことは言うまでもない。したがって、距離T1は、0<T1≦1mmの範囲が好ましいことになる。
スリット44の幅W1は、放熱効果の点では長い程好ましいのであるが、長すぎるとスリット44部分での発光管14の強度が低下し折損し易くなる。この観点から、スリット幅W1は1mm以上3mm以下が好ましい。また、スリット44の底部44Aと第1金属箔28との距離T1は、十分な放熱効果を得るため1mm以下とすることが好ましい。もっとも、第1金属箔28が露出してはならないことは言うまでもない。したがって、距離T1は、0<T1≦1mmの範囲が好ましいことになる。
なお、上記した例では、スリット44は、第1金属箔28の第1リード線32接合面(第1金属箔面28A)側に設けたが、一点鎖線で示すスリット46のように、反対の面側に設けることとしても構わない。
(実施の形態2)
図2(a)に、実施の形態2に係る高圧水銀ランプ50のスリット44およびその近傍を表した平面図を、図2(b)に、同正面図を示す。
(実施の形態2)
図2(a)に、実施の形態2に係る高圧水銀ランプ50のスリット44およびその近傍を表した平面図を、図2(b)に、同正面図を示す。
実施の形態2に係る高圧水銀ランプ50は、実施の形態1の高圧水銀ランプ10のスリット44に、金属部材の一例として示す金属線52を巻回した構成としたものである。高圧水銀ランプ50は、金属線52を追加した以外は実施の形態1と基本的に同じ構成である。したがって、高圧水銀ランプ50全体の図示は省略すると共に、共通部分には、実施の形態1と同じ符号を付して、その詳細な説明についても省略することとする。
金属線52は、本例では、線径0.6mmのニッケル・タンタル線を用いている。そして、金属線52をスリット44の底部と発光管14の外周との間で3巻している。金属線52をスリット44の底部に密着するように巻回することで、第1金属箔28からスリット44の底部に伝導される熱の放熱性が改善され、これにより、さらに第1金属箔28の温度上昇が抑制されることとなる。
なお、金属線52の材料やその太さは上記のものに限らない。また、巻数も3巻に限らず任意である。さらに、単層巻としても複数層巻としても構わない。
(実施の形態3)
図3(a)に、実施の形態3に係る高圧水銀ランプ60のスリット44およびその近傍を表した平面図を、図3(b)に、同正面図を示す。
(実施の形態3)
図3(a)に、実施の形態3に係る高圧水銀ランプ60のスリット44およびその近傍を表した平面図を、図3(b)に、同正面図を示す。
実施の形態3に係る高圧水銀ランプ60は、スリット44に巻回した金属線62を、第1外部リード線32まで延設し、その端部部分を外部リード線32に巻回して接続する構成としたものである。高圧水銀ランプ60は、金属線を第1外部リード線32にまで延設して接続した以外は実施の形態2と基本的に同じ構成である。したがって、高圧水銀ランプ60全体の図示は省略すると共に、共通部分には、実施の形態2と同じ符号を付して、その詳細な説明についても省略することとする。
このように、金属線62を延設することによって、金属線62の表面積が増大することから一層の放熱効果を得ることができる。また、第1外部リード線32に接続することにより、第1金属箔28から第1外部リード線32に伝わる熱も効果的に放散することができる。
(実施の形態4)
図4(a)に、実施の形態4に係る高圧水銀ランプ70のスリット44およびその近傍を表した正面図を、図4(b)に、図4(a)におけるB・B線断面図を示す。
(実施の形態4)
図4(a)に、実施の形態4に係る高圧水銀ランプ70のスリット44およびその近傍を表した正面図を、図4(b)に、図4(a)におけるB・B線断面図を示す。
実施の形態4に係る高圧水銀ランプ70は、実施の形態1の高圧水銀ランプ10のスリット44にセメント72を充填した構成としたものである。高圧水銀ランプ70は、セメント72を追加した以外は実施の形態1と基本的に同じ構成である。したがって、高圧水銀ランプ70全体の図示は省略すると共に、共通部分には、実施の形態1と同じ符号を付して、その詳細な説明についても省略することとする。
スリット44の底部に密着するようにセメント72を充填することによって、第1金属箔28からスリット44の底部に伝導される熱の放熱性が改善され、これにより、さらに第1金属箔28の温度上昇が抑制されることとなる。セメント72には、(1)無機質耐熱材料接着剤〔例えば、スミセラム/S-10A-20(商品名)〕や(2)無機接着剤〔例えば、アロンセラミック(商品名)〕を用いることができる。
図示例では、スリット44全部を埋めるようにセメント72を充填しているが、必ずしもスリット44全部を埋める必要はない。
(実施の形態5)
実施の形態5に係る高圧水銀ランプ80は、実施の形態1の高圧水銀ランプ10(図1)のスリット44に、金属片82を配する構成としたものである。図5(a)は、金属片82が配される前における高圧水銀ランプ80のスリット44およびその近傍を示す図であり、図5(b)は、スリット44位置で切断した横断面図であり、図5(c)は、スリット44に金属片82が配された状態における同横断面図である。高圧水銀ランプ80、金属片82等を追加した以外は実施の形態1と基本的に同じ構成である。したがって、高圧水銀ランプ80全体の図示は省略すると共に、共通部分には、実施の形態1と同じ符号を付して、その詳細な説明についても省略することとする。
(実施の形態5)
実施の形態5に係る高圧水銀ランプ80は、実施の形態1の高圧水銀ランプ10(図1)のスリット44に、金属片82を配する構成としたものである。図5(a)は、金属片82が配される前における高圧水銀ランプ80のスリット44およびその近傍を示す図であり、図5(b)は、スリット44位置で切断した横断面図であり、図5(c)は、スリット44に金属片82が配された状態における同横断面図である。高圧水銀ランプ80、金属片82等を追加した以外は実施の形態1と基本的に同じ構成である。したがって、高圧水銀ランプ80全体の図示は省略すると共に、共通部分には、実施の形態1と同じ符号を付して、その詳細な説明についても省略することとする。
金属片82の材料としては、例えば、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、鉄(Fe)、銀(Ag)の中から選択できる。金属片82は、図5(a)、(b)に示すように、略半円の両端が切除されたような形状をした板体であり、スリット44のスリット幅よりも若干小さ目の厚みを有する。金属片82は、図5(a)、(b)に示す矢印の向きに、スリット44に、一側面82Aがスリット44の底部に当接するまで挿入される。挿入された状態で、図5(c)に示すように、金属片82の両端に存する間隙(スリット44の一部)にセメント84が充填される。セメント84は、主として金属片82をスリット44内に固定する目的で充填されるのであるが、これによって放熱効果も得られる。
このように、スリット44の底部に接触させて金属片82を配することによって、第1金属箔28からスリット44の底部に伝導される熱の放熱性が改善され、これにより、さらに第1金属箔28の温度上昇が抑制されることとなる。
本願発明者は、上記実施の形態1〜4に係る高圧水銀ランプ10,50,60,70に関し、スリット44等を設けることによる放熱効果を確認するための試験を実施した。
本願発明者は、上記実施の形態1〜4に係る高圧水銀ランプ10,50,60,70に関し、スリット44等を設けることによる放熱効果を確認するための試験を実施した。
図6(a)に示すように、スリット44に隣接させて温度測定用のスリット48を形成し、スリット48の底部の温度を測定した。測定には当該底部に貼着した熱電対を用いた。
試験に供した高圧水銀ランプの主要な仕様は、以下の通りである。
発光管14の全長L1=55mm
第1および第2封着部40,(42)の外径φ1=6mm
第1および第2金属箔28,(30)の長さ18mm、幅2mm、厚み20μm
スリット44の幅W1=1mm
スリット44の第1電極軸20端部からの管軸X方向の距離L2=16mm
スリット48の幅W2=1mm
スリット48のスリット44との間隔L3=1mm〜1.5mm
スリット44,48の底部の第1金属箔28からの距離T1=0.5mm〜1mm
放電室12内の封入物:水銀、アルゴンガス、臭素
先ず、比較ランプとしてスリット44を形成しないものを2本準備し(ランプNo.1,No.2)、温度測定用のスリット48の底部における温度を測定した。
試験に供した高圧水銀ランプの主要な仕様は、以下の通りである。
発光管14の全長L1=55mm
第1および第2封着部40,(42)の外径φ1=6mm
第1および第2金属箔28,(30)の長さ18mm、幅2mm、厚み20μm
スリット44の幅W1=1mm
スリット44の第1電極軸20端部からの管軸X方向の距離L2=16mm
スリット48の幅W2=1mm
スリット48のスリット44との間隔L3=1mm〜1.5mm
スリット44,48の底部の第1金属箔28からの距離T1=0.5mm〜1mm
放電室12内の封入物:水銀、アルゴンガス、臭素
先ず、比較ランプとしてスリット44を形成しないものを2本準備し(ランプNo.1,No.2)、温度測定用のスリット48の底部における温度を測定した。
比較ランプを加工して、実施の形態1〜4に係る高圧水銀ランプ10,50,60,70を順次作製し、各高圧水銀ランプにおけるスリット48の底部における温度を測定した。
金属箔28表面の温度を直接測定することは困難なので、代わりにスリット48の底部温度を測定し、これをもって金属箔28表面の温度を評価することとした。また、スリット44とは別個に測定用スリット48を形成し、スリット48の底部温度を測定することとしたのは、スリット44を有しない比較ランプと実施の形態に係る高圧水銀ランプとの相対比較をするためである。
金属箔28表面の温度を直接測定することは困難なので、代わりにスリット48の底部温度を測定し、これをもって金属箔28表面の温度を評価することとした。また、スリット44とは別個に測定用スリット48を形成し、スリット48の底部温度を測定することとしたのは、スリット44を有しない比較ランプと実施の形態に係る高圧水銀ランプとの相対比較をするためである。
いずれも投入電力は120Wとし、温度が安定する電力投入後40分経過時の温度を測定した。
試験結果を図6(b)に示す。
試験結果から、高圧水銀ランプ10,50,60,70はいずれも比較ランプより測定温度が低いことが分かる。このことは、スリット44等を設けることよって放熱効果が高まったからであると考えられる。また、スリット44のみを有する高圧水銀ランプ10よりも、スリット44に良熱伝導物である金属線等を配した高圧水銀ランプ50,60,70の方が一層放熱効果の高いことが確認された。
試験結果を図6(b)に示す。
試験結果から、高圧水銀ランプ10,50,60,70はいずれも比較ランプより測定温度が低いことが分かる。このことは、スリット44等を設けることよって放熱効果が高まったからであると考えられる。また、スリット44のみを有する高圧水銀ランプ10よりも、スリット44に良熱伝導物である金属線等を配した高圧水銀ランプ50,60,70の方が一層放熱効果の高いことが確認された。
なお、金属箔の温度上昇、特にリード線との接合部の温度上昇を抑制する点からは、スリット44の管軸X方向の位置は金属箔の存するところであれば任意である。電極軸から受け取る熱の一部を、前記接合部に至る間で逃がすことにより当該接合部における温度上昇を抑制できるのは、管軸X方向どの位置であってもあまり差がないからである。しかし、放電室12に近すぎると耐圧の関係で問題が生じる。この点、上記仕様の高圧水銀ランプにおいて、L2≧6mmであれば問題が生じないことが本願発明者によって確認されている。
(実施の形態6)
実施の形態6に係るランプユニット100について、図7を参照しながら説明する。図2は、ランプユニット100の概略構成を示す縦断面図である。ランプユニット100を構成する高圧水銀ランプは、実施の形態に係るものであればどれでも構わないのであるが、ここでは、実施の形態1に係る高圧水銀ランプ10を用いた例について説明する。
(実施の形態6)
実施の形態6に係るランプユニット100について、図7を参照しながら説明する。図2は、ランプユニット100の概略構成を示す縦断面図である。ランプユニット100を構成する高圧水銀ランプは、実施の形態に係るものであればどれでも構わないのであるが、ここでは、実施の形態1に係る高圧水銀ランプ10を用いた例について説明する。
ランプユニット100は、高圧水銀ランプ10の他に、高圧水銀ランプ10からの射出光を反射して集光する反射鏡の一例として示す回転楕円面鏡102を有する。
高圧水銀ランプ10は、第2封着部42部分においてセメント104により、回転楕円面鏡102に固着されている。
回転楕円面鏡102は、漏斗状をした硬質ガラス製基体106を有する。基体106において回転楕円面に形成された凹面部分106Aには、反射膜として多層干渉膜108が蒸着されている。回転楕円面鏡102の開口径は50mmである。
高圧水銀ランプ10は、第2封着部42部分においてセメント104により、回転楕円面鏡102に固着されている。
回転楕円面鏡102は、漏斗状をした硬質ガラス製基体106を有する。基体106において回転楕円面に形成された凹面部分106Aには、反射膜として多層干渉膜108が蒸着されている。回転楕円面鏡102の開口径は50mmである。
高圧水銀ランプ10は、基体106のネック部106Bに開設された取付孔56Cに第2封着部42を挿入して、回転楕円面鏡102の軸D方向の所定位置に位置決めがなされた後、前記セメント104で固着される。
所定位置とは、理想的には回転楕円面鏡102の設計上の第1焦点f1と高圧放電ランプ10の設計上の光中心(両電極16,18において、対向する先端間の真ん中に位置する点)Cとが略一致する位置である。しかし、実際には、回転楕円面鏡102の反射面の形状ばらつきや電極軸20,24の軸ずれ等が発生している場合がある。そこで、具体的には、高圧水銀ランプ10を試験点灯させ、図7の紙面に向かって左右・上下・前後方向にスライドさせた際に、回転楕円面鏡102前方の照度が最大となる位置に、当該高圧水銀ランプ10が位置決めされる。したがって、高圧水銀ランプ10が回転楕円面鏡102に一体化された状態において、前記第1焦点f1と前記光中心Cとが必ずしも完全に一致しているとは限らない。
所定位置とは、理想的には回転楕円面鏡102の設計上の第1焦点f1と高圧放電ランプ10の設計上の光中心(両電極16,18において、対向する先端間の真ん中に位置する点)Cとが略一致する位置である。しかし、実際には、回転楕円面鏡102の反射面の形状ばらつきや電極軸20,24の軸ずれ等が発生している場合がある。そこで、具体的には、高圧水銀ランプ10を試験点灯させ、図7の紙面に向かって左右・上下・前後方向にスライドさせた際に、回転楕円面鏡102前方の照度が最大となる位置に、当該高圧水銀ランプ10が位置決めされる。したがって、高圧水銀ランプ10が回転楕円面鏡102に一体化された状態において、前記第1焦点f1と前記光中心Cとが必ずしも完全に一致しているとは限らない。
上記の構成からなるランプユニット100において、高圧水銀ランプ10が点灯されると、光中心Cから発せられ、回転楕円面鏡102に向かう射出光が、多層干渉膜108で反射されて、回転楕円面鏡102の第2の焦点f2(不図示)に集光される。第2の焦点は、言うまでも無く、回転楕円面鏡102の前方、前記軸D上に存する点である。
連続点灯により、高圧水銀ランプ10は、全体的に温度が上昇するのであるが、第1封着部40と第2封着部42とを比較した場合、その大半が多層干渉膜(反射面)108の後方(背後)にある第2封着部42よりも、多層干渉膜108の前方、すなわち、多層干渉膜108による射出光の集光側にある第1封着部40の方が格段に高温となる。
連続点灯により、高圧水銀ランプ10は、全体的に温度が上昇するのであるが、第1封着部40と第2封着部42とを比較した場合、その大半が多層干渉膜(反射面)108の後方(背後)にある第2封着部42よりも、多層干渉膜108の前方、すなわち、多層干渉膜108による射出光の集光側にある第1封着部40の方が格段に高温となる。
そこで、本例においては、第1封着部40にスリット44を設けて、第1金属箔28の酸化を抑制することとしている。
さらに、スリット44を設けることによって、設けない場合と比較して、第1金属箔28の全長が短縮できる。金属箔の全長は、当該金属箔のこれに対応するリード線との接合部近傍におけるランプ点灯時の温度によって主に決定される。放電室の気密性を確保するだけならば、金属箔はそれほど長い全長を必要としない。しかしながら、従来のランプにおいては、前記接合部近傍における金属箔の酸化が問題となるところ、当該接合部近傍を問題となるほど高温にしないため、金属箔を相当程度の長さにする必要がある。これに対し、スリット44を設けると、上述したように前記接合部近傍における金属箔部分の昇温が抑制されるので、金属箔の全長を不必要に長くしなくてもよくなるからである。金属箔の短縮によって、高圧水銀ランプの全長の短縮化、ひいてはランプユニット全体のコンパクト化を図ることができる。
さらに、スリット44を設けることによって、設けない場合と比較して、第1金属箔28の全長が短縮できる。金属箔の全長は、当該金属箔のこれに対応するリード線との接合部近傍におけるランプ点灯時の温度によって主に決定される。放電室の気密性を確保するだけならば、金属箔はそれほど長い全長を必要としない。しかしながら、従来のランプにおいては、前記接合部近傍における金属箔の酸化が問題となるところ、当該接合部近傍を問題となるほど高温にしないため、金属箔を相当程度の長さにする必要がある。これに対し、スリット44を設けると、上述したように前記接合部近傍における金属箔部分の昇温が抑制されるので、金属箔の全長を不必要に長くしなくてもよくなるからである。金属箔の短縮によって、高圧水銀ランプの全長の短縮化、ひいてはランプユニット全体のコンパクト化を図ることができる。
なお、第1封着部40のみならず、第2封着部42にも同様にスリットを設けても良い。しかしながら、上述したように、第2封着部42は、その大半が多層干渉膜108の背後に位置することに加え、当該部分に対応する発光管12外周部分は、セメント104で被覆されている。このため、第2封着部42は、第1封着部40ほどは高温下にさらされることがないことに加え、放熱性もよい。したがって、第2封着部42には、必ずしもスリットを設ける必要はない。
(実施の形態7)
図8に、投射型画像表示装置の一例として示す、実施の形態に係るフロントプロジェクタ200の概略構成を示す。図8は、筐体202の天板を取り除いた状態を表している。フロントプロジェクタ200は、その前方に設置したスクリーン(不図示)に向けて画像を投影するタイプのプロジェクタである。
(実施の形態7)
図8に、投射型画像表示装置の一例として示す、実施の形態に係るフロントプロジェクタ200の概略構成を示す。図8は、筐体202の天板を取り除いた状態を表している。フロントプロジェクタ200は、その前方に設置したスクリーン(不図示)に向けて画像を投影するタイプのプロジェクタである。
フロントプロジェクタ200は、DLP(登録商標)方式を採用したプロジェクタであり、筐体202に、光源であるランプユニット100、DMD(登録商標)や3色のカラーフィルタからなるカラーホイール(いずれも不図示)等を有する光学ユニット204、前記DMD等を駆動制御する制御ユニット206、投射レンズ208、冷却ファンユニット210、および商用電源から供給される電力を、制御ユニット206やランプユニット100に適した電力に変換してそれぞれ供給する電源ユニット212等が収納された構成を有している。
また、ランプユニット100は、投射型画像表示装置の一例として図9に示す、リアプロジェクタ250の光源としても用いることができる。
リアプロジェクタ250は、ランプユニット100、光学ユニット、投射レンズ、ミラー(いずれも不図示)等が筐体252内に収納された構成を有しており、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254の裏側から投影されて画像表示するプロジェクタである。
リアプロジェクタ250は、ランプユニット100、光学ユニット、投射レンズ、ミラー(いずれも不図示)等が筐体252内に収納された構成を有しており、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254の裏側から投影されて画像表示するプロジェクタである。
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上記した形態に限らないことは勿論であり、例えば、以下のような形態とすることもできる。
(1)上記実施の形態に係る高圧水銀ランプでは、第1封着部40のみにスリット44を設けたが(図1)、第2封着42にも同様なスリットを設けることとしても構わない。
(2)スリット44内に設ける部材は、一種類限らず、複数種類の部材を設けることとしても良く、その組み合わせも任意である。例えば、スリット44に金属線を巻回した後、スリット44内の空き空間にセメントを充填してもよい。あるいは、スリット44に金属線を巻回した後、金属線に接触させて金属片を配し、その上からスリット44内の空き空間にセメントを充填してもよい。
(3)上記実施の形態では、本発明を高圧水銀ランプに適用した例を示したが、本発明は、他の高圧放電ランプ、例えば、メタルハライドランプに適用することも可能である。
(4)上記実施の形態のランプユニットでは、反射鏡として、回転楕円面鏡を用いたが、これに限らず、回転放物面鏡や凹面(球面)鏡を用いることもできる。
(1)上記実施の形態に係る高圧水銀ランプでは、第1封着部40のみにスリット44を設けたが(図1)、第2封着42にも同様なスリットを設けることとしても構わない。
(2)スリット44内に設ける部材は、一種類限らず、複数種類の部材を設けることとしても良く、その組み合わせも任意である。例えば、スリット44に金属線を巻回した後、スリット44内の空き空間にセメントを充填してもよい。あるいは、スリット44に金属線を巻回した後、金属線に接触させて金属片を配し、その上からスリット44内の空き空間にセメントを充填してもよい。
(3)上記実施の形態では、本発明を高圧水銀ランプに適用した例を示したが、本発明は、他の高圧放電ランプ、例えば、メタルハライドランプに適用することも可能である。
(4)上記実施の形態のランプユニットでは、反射鏡として、回転楕円面鏡を用いたが、これに限らず、回転放物面鏡や凹面(球面)鏡を用いることもできる。
本発明に係る高圧放電ランプは、例えば、液晶プロジェクタ、スライドプロジェクタやDLP(商標)等の投射型画像表示装置の光源として用いられるランプユニットに組み込むランプとして好適に利用可能である。
10,50,60,70,80 高圧水銀ランプ
12 放電室
14 発光管
16 第1電極
18 第2電極
28 第1金属箔
30 第2金属箔
32 第1外部リード線
34 第2外部リード線
36 第1電極構造体
38 第2電極構造体
44 スリット
52,62 金属線
72 セメント
82 金属片
100 ランプユニット
102 回転楕円面鏡
200 フロントプロジェクタ
250 リアプロジェクタ
12 放電室
14 発光管
16 第1電極
18 第2電極
28 第1金属箔
30 第2金属箔
32 第1外部リード線
34 第2外部リード線
36 第1電極構造体
38 第2電極構造体
44 スリット
52,62 金属線
72 セメント
82 金属片
100 ランプユニット
102 回転楕円面鏡
200 フロントプロジェクタ
250 リアプロジェクタ
Claims (8)
- 放電室を有する発光管と、
電極、金属箔、リード線がこの順で接合されてなる一対の電極構造体とを有し、
前記両電極構造体は、前記放電室内で両電極を対向させた状態で、前記発光管の管軸と略同軸上に配されており、
前記両電極構造体における前記管軸方向、前記両金属箔が存在する区間に対応する発光管部分の封着によって、前記放電室が気密封止されている高圧放電ランプにおいて、
前記発光管が、前記管軸方向少なくとも一方の金属箔の存する位置に、当該金属箔面と略平行な底部を有し前記管軸と交差する方向に形成されたスリットを備えることを特徴とする高圧放電ランプ。 - 前記スリットの底部に接触するように金属部材が設けられていることを特徴とする請求項1記載の高圧放電ランプ。
- 前記金属部材は、前記スリットと発光管外周との間で巻回された金属線であることを特徴とする請求項2記載の高圧放電ランプ。
- 前記金属線の少なくとも一端部は、対応する金属箔に接合されているリード線まで延設されていて、当該リード線に接続されていることを特徴とする請求項2記載の高圧放電ランプ。
- 前記金属部材は、金属片であることを特徴とする請求項2記載の高圧放電ランプ。
- 前記スリットにセメントが充填されていることを特徴とする請求項1記載の高圧放電ランプ。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の高圧放電ランプと、
凹面の反射面を有し、前記高圧放電ランプの射出光を反射する反射鏡と、
を有することを特徴とするランプユニット。 - 光源として、請求項7記載のランプユニットを備えることを特徴とする投射型画像表示装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006014020A JP2007200560A (ja) | 2006-01-23 | 2006-01-23 | 高圧放電ランプ、ランプユニット、および投射型画像表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2006014020A Withdrawn JP2007200560A (ja) | 2006-01-23 | 2006-01-23 | 高圧放電ランプ、ランプユニット、および投射型画像表示装置 |
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2006
- 2006-01-23 JP JP2006014020A patent/JP2007200560A/ja not_active Withdrawn
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