CN100517057C - 光源装置 - Google Patents

Abstract

一种光源装置。能够使反射镜本身构成为具有相当高的机械强度及放热性，并能够抑制热线等不需要的光线的投射的部件，因而可稳定投射足够强度的可见光线。在具有高压放电灯和凹面反射镜的光源装置中，凹面反射镜具有由金属构成的基体，在该基体的内表面上依次积层镍层、镍氧化物层、以及由电介质多层膜构成的可见光反射层而形成。

Description

光源装置

技术领域

本发明涉及一种具备高压放电灯与凹面反射镜的光源装置，特别是涉及一种例如把在发光管内密封0.15mg/mm³以上的水银，点亮时的水银蒸气压成为超高压的超高压水银灯作为光源的例如液晶显示装置或使用了DMD(数字反射镜装置：注册商标)的DLP(数字光处理器：注册商标)等投影机装置所使用的光源装置。

背景技术

现在，例如在投射型的投影机装置中，例如要求对于矩形状的屏幕等以均匀且相当的演色性来照明图像，使用可获得高的光输出的光源装置作为光源。

在这种光源装置中，例如，将水银或金属卤化物密封至形成放电空间的壳体内而构成的金属卤化物灯作为光源灯使用，构成为借助于凹面反射镜反射从光源灯放射出的光且将其变换为平行光，照射至凹面反射镜的光轴方向。

然后，在构成光源灯的金属卤化物灯中，为了实现更加小型化、点光源化，以获得更高的光输出，将在发光管内彼此对向配置的一对电极的电极间距离设定为极小的构成渐渐实用化。

另外，最近提出了各种光源灯作为投影机装置的光源灯，取代金属卤化物灯，在灯点亮时例如使用可获得150气压以上的极高的水银蒸气压的超高压水银灯作为这种超高水银灯(例如参照专利文献1至专利文献3)。

然后，根据这种超高水银灯，已知借助于更提高水银蒸气灯，可抑制电弧的扩张(缩小)，获得更高的光输出。

近年来，例如，对于液晶显示器装置或使用了DVD(注册商标)的DLP(注册商标)装置等的小型化的要求强烈，因此，光源装置也被要求小型化。还有，被光照射物即液晶显示面板本身被要求小型化也是要求光源装置小型化的理由之一。

然后，由于构成这种投影机装置用等的光源装置的凹面反射镜曝露于高温下，故例如借助于具有高的耐热性的玻璃或是陶瓷等形成。

然而，玻璃或陶瓷与金属材料相比热传导性差，为谋求光源装置全体的小型化，而小型化凹面反射镜时，必须在凹面反射镜内积极导入冷却风，冷却光源灯以及凹面反射镜，由于必须设计冷却装置等，结果难以谋求光源装置全体的小型化。

还有，由于光源灯在灯点亮时内部压力成为极高的状态，故当光源灯破损时，包围该光源灯所配置的凹面反射镜也将破损。

另外，虽然已知由具有相当高的机械强度及耐热性的金属材料构成的凹面反射镜，但是该金属制的凹面反射镜不适用在投影机装置用等的光源装置。该理由是，金属制的凹面反射镜在其反射面反射且照射从光源灯放射出的热线(红外线)，例如将造成液晶装置等被光照射物劣化等不良影响。

对于这种问题，例如在专利文献4提案一种于金属所构成的基板的内表面利用阳极氧化的空孔的热线吸收层，由此减轻凹面反射镜反射的热线的技术。

然而，专利文献4所揭示的热线吸收层由于不耐热，因为热使层的构造变化大，故使用如上述的超高压水银灯等，例如在约200小时左右就无法发挥热线吸收层的功能，结果产生上述问题。

〔专利文献1〕特开平2-148561号公报

〔专利文献2〕特开平6-52830号公报

〔专利文献3〕特许第2980882号公报

〔专利文献4〕特开昭60-97502号公报

发明内容

〔发明所欲解决的课题〕

本发明依据以上的问题而提出，目的在于提供一种能够使反射镜本身构成为具有相当高的机械强度及放热性，并能够抑制热线等不需要的光线的投射的部件，因而可稳定投射足够强度的可见光线的光源装置。

〔用以解决课题的装置〕

本发明的光源装置具有高压放电灯和包围该高压放电灯而配置的凹面反射镜，其特征在于，

凹面反射镜具有由金属构成的基体，在该基体的内表面上依次积层镍层、镍氧化物层、以及由电介质多层膜构成的可见光反射层而形成。

在本发明的光源装置中，构成凹面反射镜的基体是由铝或以铝作为主体的合金所构成的，镍层是由非电解镀敷所形成的。

在本发明的光源装置中优选的是，镍氧化物层的厚度为0.1至2.0μm。

在本发明的光源装置中优选的是，镍层的厚度为1至20μm。

〔发明的效果〕

根据本发明的光源装置，凹面反射镜，由于镍层、镍氧化物层及可见光反射层所构成的特定功能膜形成于基体的内表面，因而可使从光源灯放射出的红外线(热线)及紫外线透过可见光反射层被镍氧化物层吸收，因此可达成抑制照射该红外线等所谓不需要的光线的结果，例如可防止对液晶显示用装置等被光照物造成不良影响。而且，借助于构成凹面反射镜的基体的金属材料本身的特性，因光源灯所放射的热线所产生的热经由该基体以高的效率放热至外部，因此在灯点亮时，可确实防止光源装置的内部成为极高温而使光源灯破损，即使万一光源灯破损，但凹面反射镜不随着光源灯的破损而破损。

还有，借助于凹面反射镜的基体本身的放热性，可防止光源灯及凹面反射镜成为极高温，因此不需另外设置冷却装置，还有，也容易使光源装置全体小型化。

再者，构成凹面反射镜的基体的金属是以铝或以铝作为主体的合金构成的，借助于非电解镀敷形成镍层，不会如一般的镀敷那样，在基体与镍层的间形成氧化铝膜等使基体的表面变质，而是以均匀的厚度确实形成镍层，这样，可使所获得的功能膜确实具有期望的特性，还有，使基体可获得相当高的密接性。

附图说明

图1是表示本发明的光源装置的一例的构成的概略的说明用剖面图。

图2是表示图1所示的光源装置的凹面反射镜的剖面的放大剖面图。

图3是表示特定的构成的反射镜前躯体的反射特性的图表。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的光源装置。

图1是表示本发明光源装置的一例的构成的概略的说明用剖面图。图2是表示图1所示的光源装置的凹面反射镜的剖面的放大剖面图。

该光源装置10具备在前方具有光照射口24的凹面反射镜20、以及例如由超高压水银灯构成的光源灯40。

凹面反射镜20具有由金属构成的基体21，该基体21具有：形成用来汇聚从光源灯40所放射的光的空间的凹面状的聚光部分22；以及在该聚光部分22的后端的中央位置延伸至后方而形成的筒状颈部分23。

然后，在聚光部分22的背面例如与各个凹面反射镜20的光轴平行延伸至后方的多个板状的放热用散热片25彼此沿着基体21的周面在前后方向分离的状态并列而形成。

作为构成凹面反射镜20的基体21的金属，可以举出例如铝、镁、铜或它们的合金，其中，以铝或铝为主体的合金最佳，特别是从容易成形需要的反射面形状的观点来看，例如以ADC5、ADC12等压铸用铝合金最佳。

放热用散热片25的数量没有特别限制，根据构成基体21的金属材料的种类、各放热用散热片25的表面积的大小适当设定。

构成光源灯40的超高水银灯具有例如由石英玻璃构成的放电容器41，该放电容器41具有在内部形成发光空间的例如椭圆球状的发光管部42、从该发光管部42的两端延伸至外侧被连设的杆状密封部43，在发光管部42的内部对向配置阴极44及阳极45，并且密封水银作为发光物质而构成。

阴极44和阳极45的电极间距离d例如为1至1.5mm。

水银的密封量例如为0.15mg/mm²以上，该水银密封量要使灯稳定点亮时的水银蒸气压为150气压以上。

然后，光源灯40在发光管部42的管轴与凹面反射镜20的例如水平方向延伸的光轴一致，例如阴极44位于比阳极45更前方的位置，且电弧产生部与凹面反射镜20的焦点位置一致的状态下配置于凹面反射镜20内。光源灯40的一方密封部43插通凹面反射镜20的筒状颈部分23的内部并突出至外侧，其外端部分借助于装设在凹面反射镜20的背面的保持器(未图示)予以保持。28是固定光源灯40的一方密封部43与凹面反射镜20的充填剂。

在形成凹面反射镜20的光照射口24的前方外缘部分安装有光透过性玻璃50，阻塞光照射口24，由此，凹面反射镜20内大致成为完全的密闭空间。该光透过性玻璃50例如借助于具有专用的安装具或耐热性的接着剂等强力安装，使其不会因为光源灯40的发光管部42破损时的瞬间力而脱离。

在以上的光源装置10中，在凹面反射镜20的聚光部分23的内表面形成有特定的功能膜30。

功能膜30如图2所示，由以下部分构成：形成于凹面反射镜20的基体21的表面的镍层31；形成于该镍层31的表面的镍氧化物层32；以及形成于该镍氧化物层32的表面的由电介质多层膜构成的可见光反射层33。

构成功能膜30的镍层31例如借助于非电解镀敷形成。

在进行非电解镀敷之际的处理条件为，例如镀敷液以镍磷合金(包含10％wt的磷)作为主体，处理温度为80至100℃。

镍层31的厚度为，例如以1至20μm较佳，更以5至20μm最佳。

镍层31借助于非电解镀敷形成，从而不会像例如基体21以铝或以铝作为主体的合金构成时，一般的镀敷在基体21与镍层31的间形成氧化铝膜等使基体21的表面变质，而是能以均匀的厚度确实形成镍层31，由此，可使所获得的功能膜30确实具有期望的特性，还有，能够获得与基体21相当高的密接性。

镍氧化物层32是借助于适当的氧化剂氧化处理镍层31的表层部分而形成的。

镍氧化物层32的厚度是例如0.1至2μm最佳。

借助于镍层31以及镍氧化物层32为上述范围的厚度，在镍层31以及镍氧化物层32确实获得足够的耐久性，并且确实获得对紫外线以及红外线的期望的吸收特性。另外，当镍层31以及镍氧化物层32超过上限值时，由于与凹面反射镜30的基体21的热膨胀差，在镍层31以及镍氧化物层32容易产生裂缝，在长期间的期间难以获得期望的特性，还有，当镍层31以及镍氧化物层32的厚度未满上限值时，紫外线及红外线相当难以吸收。

构成可见光反射层33的电介质多层膜是例如交互积层二氧化钛(TiO₂)与二氧化硅(SiO₂)形成的，具有可见光反射性，并且具有红外线透过性以及紫外线透过性。

可见光反射层33的总厚度例如以0.5至2μm较佳。TiO₂层与SiO₂层例如可借助于蒸镀法形成。

此处给出可见光反射层33的一例：TiO₂层与SiO₂层的各层的厚度分别为例如150nm，积层数为例如30层。这样就能够使可见光反射层33构成为确实具有所希望的特性。

当表示上述构成的光源装置10的数值例时，凹面反射镜20设为：光照射口24的大小为20cm³，内容积为25cm³，聚光部分22的厚度为1至4mm。还有，光源灯40为：发光管部42的最大外径为10mm，发光管部42的内容积为200mm³，电极间距离d为1mm，定额电功率为160W。

继而，根据上述构成的光源装置10，由于借助于由镍层、镍氧化物层32以及可见光反射层33构成的特定功能膜30形成于凹面反射镜20的基体21的内表面，使从光源灯40放射出的红外线(热线)以及紫外线透过由电介质多层膜构成的可见光反射层33，被镍氧化物层32吸收，因此可抑制照射该红外线等不需要的光线。以下，依据为了确认该镍氧化物层32的特性而进行的实验例的结果来说明镍氧化物层32的光吸收特性。

图3是表示特定的构成的凹面反射镜前躯体的反射特性的图表。图3(甲)是表示金属基体其本身的反射率，(乙)表示在金属基体的内表面形成了镍层以及镍氧化物层的反射率。

该凹面反射镜前躯体是使用压铸用铝合金(ADC12)构成且聚光部分的厚度为2mm的部件作为基体，在聚光部分的内表面以10μm的厚度形成镍层，借助于氧化处理镍层的表层部分，以1μm的厚度形成镍氧化物层。

如图3(甲)所示，金属制基体本身的反射率是对于来自光源灯放射出的全部波长域的光线较高的状态，具体而言为30％以上，但如图3(乙)所示，借助于以特定的厚度形成镍层以及镍氧化物层，对于全部的波长域的光线可抑制在极低的反射率例如10％以下，也即，就全部的光线而言，确认表示足够的吸收特性。因而，借助于在镍氧化物层的表面形成可见光反射层及电介质多层膜，而使从光源灯放射出的可见光线因电介质多层的作用而反射并以高的光利用率进行照射，但由于紫外线以及红外线(热线)是透过电介质多层膜并被镍氧化物层吸收，因此可抑制红外线及紫外线的照射量。

因而，可确实防止从光源灯40放射的红外线(热线)等对于液晶显示用装置等被光照射物造成的不良影响，并且可照射足够强度的可见光线。

而且，由于借助于构成凹面反射镜20的基体的金属材料本身的特性，从光源灯40放射出的热线产生的热通过基体21放热至外部，因此在光源灯40点亮时，可确实防止使光源装置10的内部成为极高温，光源灯40破损，还有，即使万一光源灯40破损，凹面反射镜20也不会随着光源灯40的破损而破损，因此没有碎片飞散的问题。

还有，由于可防止由于凹面反射镜20的基体21本身的放热性，光源灯40及凹面反射镜20形成极高温，因此不需另外设置冷却装置，还有，也容易使光源装置10全体小型化。

如以上所述，根据本发明的光源装置，凹面反射镜的基体具有由金属构成的优点，具体而言，具有高强度及高热传导性(放热性)，由于可抑制照射红外线(热线)等所谓不需要的光线，因此，作为光源灯，是能够获得高的光输出的构成，具体而言，例如可使用所谓水银的密封量为0.15mg/mm²以上或是电极间距离为1.5mm以下的构成的超高压水银灯等，例如作为投射型的投影机装置的光源极为有用。还有，即使因为投影机装置的小型化的要求而必须使光源装置本身小型化时，也不会产生实用上的问题。

以上，说明了本发明的实施方式，但本发明并不限定于上述实施方式，可进行各种变更。

例如，构成功能膜的镍氧化物层的形成方法不限定氧化处理镍层的方法，例如可利用真空蒸镀的成膜方法等。

还有，电介质多层反射膜的各构成的厚度、积层数以及其它构成可根据目的适当设定，又例如TiO₂层及SiO₂层等各构成的形成方法也不限于蒸镀法。

再者，凹面反射镜的基体的放热用散热片的形态以及数量若为在与外部空气之间可进行充分的热传达，则没有特别的限制。

还有，光源灯以及凹面反射镜的具体构成可进行适当变更。

Claims (4)

1.一种光源装置，具有高压放电灯和包围该高压放电灯而配置的凹面反射镜，其特征在于，

凹面反射镜具有由金属构成的基体，在该基体的内表面上依次积层镍层、镍氧化物层、以及由电介质多层膜构成的可见光反射层。

2.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，构成凹面反射镜的基体是由铝或以铝作为主体的合金所构成的，镍层是由非电解镀敷所形成的。

3.根据权利要求1或2所述的光源装置，其特征在于，镍氧化物层的厚度为0.1μm～2.0μm。

4.根据权利要求1或2所述的光源装置，其特征在于，镍层的厚度为1μm～20μm。

Images