CN101082402A - 光源装置 - Google Patents

Abstract

本发明要解决的课题在于提供一种光源装置，在小型的光源装置中，尽可能在宽的范围内捕捉从放电灯放射的光，可以有效利用从该放电灯放射的光。本发明的光源装置，由放电灯和凹面反射镜构成，上述放电灯包括相对的一对电极、内包该电极的灯泡部、以及封入到该灯泡部内的0.15mg/mm³以上的水银和惰性气体，上述凹面反射镜设置成包围该放电灯，上述光源装置的特征在于：该凹面反射镜将球面反射镜和椭圆、或抛物反射镜连接而成，在该2个反射镜连接的边界部设有孔部。

Description

光源装置

技术领域

本发明涉及一种由高压放电灯和凹面反射镜构成的光源装置。特别是涉及在将超高压水银灯作为光源的液晶显示装置或使用DMD(数字镜像装置)的DLP(数字式光处理机)等投影仪装置中使用的光源装置，上述超高压水银灯在发光管内封入有0.15mg/mm³以上的水银，点亮时的水银蒸汽压达到超高压。

背景技术

近年来，在图像传输等中广泛利用以液晶投影仪为代表的投射型显示装置。特别是最近需求容易携带的小型投影仪，进行了各种开发。伴随这种装置的小型化，设置在该投射型显示装置内的光源装置自身也需要小型化。另一方面，在投影仪等的利用中，要求白天也可以利用、或在使用时不用关闭室内照明，要求设置在该投射型显示装置内的光源装置自身也更亮、效率更高。

在该光源装置的小型化、高效化进程中，作为将从设置在该光源装置上的放电灯放射的光利用较小的反射镜进行有效集中的方法，考虑到如下方法：使在现有的反射镜中未有效利用的光的一部分返回到反射镜、或该放电灯自身中并进行再利用。作为这种技术，例如有公知的日本特开平7-28016号公报、或专利3557988号公报。

在该特开平7-28016号公报中，公开了如下反射镜：在具有放电灯的凹面反射镜中，在该反射镜的开口侧设有抛物面反射器，在与该抛物面反射器连接的该反射镜的颈部侧，设有中心在该放电灯的发光点上的球面反射器。根据该反射镜，从该放电灯放射的光的一部分通过该球面反射器再返回该放电灯中，进而通过照射在该开口侧的该抛物反射器上，可以有效利用以往未能有效利用的、从该放电灯向该反射镜的颈部侧放射的光。

此外，在该专利3557988号公报中，围绕着短弧型放电灯而设置的凹面反射镜包括：形成光投射口的前方反射镜部分、位于该前方反射镜部分的后方的中央反射镜部分、以及位于该中央反射镜部分后方的后方反射镜部分。此外，该中央反射镜部分为球面反射镜，并具有后方反射镜部分，构成为具有不同于前方反射镜部分的曲率半径的曲率半径的旋转椭圆体，从而可以更有效地利用仅从上述球面反射镜返回到该放电灯中却未能充分利用的、照射到颈部侧的光。

图7表示上述现有的光源装置。在光源装置60中设置有放电灯61，在该放电灯61中内包一对相对设置的电极62、63，在该放电灯61的一端安装有灯头64。此外，将反射镜65设置成包围该放电灯61的周围。该反射镜65从开口侧由前方反射镜部分66、中央反射镜部分67、以及后方反射镜部分68形成。

在该光源装置60中，中央反射镜部分67使从该放电灯61放射的光返回至该放电灯61一次，使其再次向开口侧放射，从而提高光的利用效率。此外，在后方反射镜部分68上，捕捉在中央反射镜部分67、前方反射镜部分66上未能充分捕捉的光，并向开口侧反射。根据这种设计来改善光的利用效率。

然而，在使用现有反射镜的光源装置中，存在无法得到设计值(从该反射镜的设计形状出发，在光学设计上期待的亮度)左右的高亮度的问题。此外，随着该光源装置自身的小型化产生无法达到足够的亮度的问题。

此外，通常在该光源装置中，在该反射镜上设置取出从该放电灯的一端延伸的高压供电线的导出口，并设置金属环。例如，在特开2002-222601号公报中，在该反射镜的反射面上设置通孔，在该通孔中插入带凸缘金属管，并在取出该高压供电线的导出口形成金属环。以往，该反射镜的大小较大，因此该金属环占用反射镜的比例较小，不会对该光源装置的亮度造成大的影响。但是，随着该光源装置的小型化，该反射镜中的金属环部所占比例变大，产生了该光源装置自身无法实现足够的亮度的问题。该问题并不限于金属环部，为改善该光源装置的特性等而设置于该光源装置的周围的孔部，具体而言为冷却该放电装置而设置的冷却风供给/排风孔、或用于传送从为改善起动性而设置的起动辅助光源放射的光的孔等，也与金属环同样地产生减少来自该光源装置的光、该光源装置自身无法提供足够的亮度的问题。

专利文献1：特开平7-28016号公报

专利文献2：专利3557988号

专利文献3：特开2002-222601号

发明内容

发明人在对该光源装置无法得到设计值的亮度的问题进行各种分析的结果，发现这是由于在制作反射镜时，在进行冲压成型的时刻连接不同曲率半径的旋转椭圆面的边界部分未达到设计的形状，而是在该边界部分形成了圆滑的R形状。在该R形状的部分光不能向希望的方向反射，在用于投影仪等中的光源装置中，该边界部变成不能捕捉光的无用的部分。因此，本发明要解决的课题在于提供一种光源装置，在小型的光源装置中，尽可能在宽的范围内捕捉从放电灯放射的光，可以有效利用从该放电灯放射的光。

本发明的光源装置，由放电灯和凹面反射镜构成，上述放电灯包括：相对的一对电极、内包该电极的灯泡部、以及封入到该灯泡部内的0.15mg/mm³以上的水银和惰性气体，上述凹面反射镜设置成包围该放电灯，上述光源装置的特征在于：该凹面反射镜是将球面反射镜、和椭圆或抛物反射镜连接而成的反射镜，在该2个反射镜连接的边界部设有孔部。

此外，在本发明的光源装置中，其特征在于：上述孔部是将向该放电灯供给的高电压线引出到该光源装置外部的导出口。

此外，其特征在于：上述孔部是冷却该放电灯的冷却风的送风孔、或排风孔。

此外，其特征在于：上述孔部是保持该放电灯起动时产生紫外线的起动辅助光源的保持用孔，或者是来自该起动辅助光源的光通过的窗部。

进而，其特征在于：上述凹面反射镜由金属构成。

本发明的光源装置，在将球面反射镜和椭圆、或球面反射镜和抛物反射镜连接起来的反射镜的边界部设置孔部，通过利用该孔部而具有如下优点：确保了作为光源所需的功能，并且可以有效利用从该反射镜反射的光。

此外，将该孔部用作导出口，用于引出在点亮该放电灯时施加高电压的供电线，因此即使将该导出口设置在反射镜内，也不会减少从该放电灯放射的光而能有效地引出。

此外，将该孔部用于该放电灯的冷却风的送风，从而该冷却风送风孔不会妨碍从该放电灯放射的光的反射，而能有效地从该光源装置引出。进而，可以集中对该放电灯的灯泡部中温度最高的灯泡上面供给冷却风，因此可以调节该放电灯整体的温度分布，可以提供长寿命的光源装置。

此外，在该孔部设置在起动该放电灯时照射紫外线的起动辅助光源，从而可以将紫外线有效地照射到该放电灯上，能以较低的起动电压起动该放电灯。此外，可以将多个孔用作窗口，从而将从该起动辅助光源放射的光照射到该放电灯上，因此可以更加切实地起动该放电灯。进而，该起动辅助光源不会妨碍从放射镜反射的光而有效地引出，因此可以提供高亮度的光源装置。

进而，该凹面反射镜由金属构成，从而可以提供冷却效率高、且可调节该放电灯整体的温度分布的、长寿命的光源装置。进而由于冷却效率得到改善，因此具有如下优点：即使增加对该放电灯的投入电力，也可以充分冷却，可以增加从该光源装置放射的光的亮度。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施例的概略截面图。

图2是表示本发明的第2实施例的概略截面图。

图3是表示本发明的第3实施例的概略截面图。

图4是表示本发明的第4实施例的概略截面图。

图5是表示本发明的第5实施例的概略截面图。

图6是表示本发明的第6实施例的概略截面图。

图7是表示现有光源装置的概略图。

具体实施方式

本发明的光源装置，在反射镜中具有放电灯，上述反射镜将球面反射镜和椭圆、或将球面反射镜和抛物反射镜连接而成，在2个连接该反射镜的边界部设有孔部，利用该孔部取出引线，或进行冷却风的送风、来自起动辅助光源的紫外线的照射。

实施例1

图1表示本发明的第1实施例。图1是本发明的光源装置1，该光源装置1由放电灯2、和设置成包围该放电灯2的周围的反射镜10构成。在该放电灯2中相对设置电极3a和电极3b，该电极3a、3b分别与金属箔4连接，在该金属箔4的另一端上连接有外部引线5。该电极3a、3b被设置在灯泡部6的内部，在该灯泡部6内部封入有水银和惰性气体、微量的卤素，并由该金属箔4密封。此外，该外部引线5的一侧与供电线7连接，另一侧与高压侧供电线8连接。此外，在设置于该放电灯2的周围的反射镜10具有：孔洞部11，保持该放电灯2；和开口部12，将从该放电灯2放射的光向该光源装置1的前方放射。在该孔洞部11和该开口部12之间设置：构成第1旋转椭圆面的孔洞侧反射面13；与第1反射面连接的、由球面反射镜构成的中央反射面14；以及构成第2旋转椭圆面的开口侧反射面15。第1椭圆面和球面、或球面和第2旋转椭圆面各自的曲率半径不同。此外，在作为这2个曲面(第1椭圆面和球面这2个、或球面和第2旋转椭圆面这2个)的连接部分的边界部16上，存在设置在该边界部16的圆周方向的一部分上的孔部17，该孔部17作为将高电压线引出到外部的导出口18，并作为将高压侧供电线8向该光源装置1的外部导出的路径，上述高压侧供电线8与该放电灯2的一侧的外部引线5连接。

本实施例中的光源装置1的具体尺寸的一例如下所示。该放电灯2的全长为50mm，灯泡部6的外径为10mm，在该灯泡部6内封入有作为惰性气体的氩气0.0133MPa、水银0.25mg/mm³、作为卤素的碘1×10^-6～1×10^-2μmol/mm³。该放电灯的型号为200W，正常点亮时在80V、2.5A下点亮。以包围该放电灯2周围的方式设置的凹面反射镜是椭圆体，开口部的最大外径为56mm，光轴方向的长度约为44mm，第1旋转椭圆面的第一焦点为该放电灯的电极间中心，从该第1焦点至第2焦点的距离为128.5mm，距开口部的长度为22.7mm。此外，该第1旋转椭圆面的长轴长度为70.8mm，短轴长度为29.6mm。进而与该第1旋转椭圆体连接的球面反射镜，是该球面的中心位于该放电灯2的电极间中心、且半径为12.4mm的球面。另外，本实施例中的球面，虽然是修正该放电灯2中的灯泡部6的壁厚的程度的非球面，但只要在原理上是球面即可。进而，与该球面反射镜连接的第2旋转椭圆面的第1焦点是该放电灯2的电极间中心，并且从该第1焦点至第2焦点的距离为128.5mm。此外，该第2旋转椭圆体的长轴长度为73.8mm，短轴长度为36.3mm。该第2旋转椭圆面在该反射镜的颈部侧跨越长度2.6mm而形成。此外，在与和该球面反射镜14连接的旋转椭圆反射面的边界部形成有曲率半径R为0.1mm～2.5mm的R部，该部分按照设计实质上是不反射光的部分。即，该边界部具有0.07mm～1.4mm的宽度，并且该孔部优选只设置在该边界部上，但若形成为包括该边界部，可以比现有技术更有效地利用光。

此外，在本实施例中，被设置在2个曲面连接的边界部16上的该导出口18，设在该中央反射面14与该开口侧反射面15之间，通过将2个曲面连接的边界部16设为高电压线的该导出口18，从而即使在反射镜10的反射面上设置孔部17，也可得到从该光源装置1放射的光的强度不会降低的效果。

实施例2

图2表示本发明的第2实施例。图2中，设置孔部的位置与第1实施例所示的设置孔部17的位置不同。第2实施例中的孔部21被设在中央反射面16与孔洞侧反射面13的边界部22上。此外，图2-b)表示该孔部21的放大图。该孔部21由直径较大的沉孔21a和直径较小的通孔21b构成。作为该导出口18的结构，例如在设于缓冲部件25上的孔中穿通带凸缘金属制圆筒管24，从而插入到该孔部21中，在反射面23的背面28侧穿通金属部件26的孔，进而穿通垫圈27的孔，其后利用专用夹具按压该带凸缘金属性圆筒管24的端部而固定。即使在该孔部21中设置导出口18，由于该导出口18的该带凸缘金属制圆筒管24处于该沉孔21内，因此不会突出到该反射面23侧而妨碍从该放电灯2放射的光的反射，可以提供高亮度的光源装置。

实施例3

图3表示第3实施例。本实施例中的反射镜30，在设置于该反射镜30内的放电灯2的灯泡部6中心附近，设有中央反射面14和开口侧反射面15的边界部36。与该边界部36连接的该开口侧反射面15的端部31、和与该边界部36连接的该中央反射面14的端部32，相对该放电灯2的灯轴在径向的距离不相同。具体而言，该开口侧反射面15的端部31侧的直径较大，设有连接该开口侧反射面15的端部31和该中央反射面14的端部32的壁部33。在该壁部33上设置孔部34，利用该孔部34设置高电压线的引出用导出口35。在该导出口35，将从该放电灯2延伸的高压侧供电线8向该光源装置37外部引导。根据上述结构，不会妨碍从该放电灯2放射的光的反射，可以提供高亮度的光源装置。

实施例4

图4表示第4实施例。本实施例中的反射镜40，在设置于该反射镜40内的放电灯2的灯泡部6中心附近，设有中央反射面14和开口侧反射面15的边界部43。在该边界部43上设有冷却风送风孔41。该冷却风送风孔41设置在点亮该放电灯2时温度最高的灯泡上面侧。此外，在本实施例中，在该中央反射面14和孔洞侧反射面13的边界部44上形成有第2冷却风送风孔42。根据这种结构，在点亮该放电灯2时，可以对温度最高的灯泡上面集中进行冷却，通过调整该放电灯2整体的温度分布，可以提供长寿命的光源装置。此外，由于避开反射镜40的有效反射面设置该冷却风送风孔41、42，因此可以对从该放电灯2放射的光进行有效利用。

另外，在本实施例中表示的是2个冷却风送风孔的情况，但冷却风送风孔的个数根据需要可以是1个或2个以上，在该边界部43或该边界部44上的设置位置也可以改变为侧面等。此外，除了送风用孔之外，在该边界部43等上还可以设置排风用孔。进而，送风孔或排风孔设置在该边界部43等上即可，其形状除了圆形以外，也可以相对该边界部43等的圆周方向形成为宽幅形状等。此外，若相对该反射镜40的厚度方向改变打开该冷却风送风孔的方向，则可以调整冷却风的送风方向。

实施例5

图5表示第5实施例。本实施例中的反射镜50，在设置于该反射镜50内的放电灯2的灯泡部6中心附近，设有中央反射面14和开口侧反射面15的边界部53。在该边界部53上设有通孔51，在该反射镜50的背面54上设有起动辅助光源52，该起动辅助光源52在该放电灯2起动时放射紫外线。为了固定该起动辅助光源52，对该背面54侧的该通孔51的形状进行切削，以与该起动辅助光源52的形状、例如外径配合，从而形成埋入该起动辅助光源52的沟槽。此外，也可以在该通孔51以外设置孔部59，并将该孔部59作为将从该起动辅助光源52放射的紫外线照射到该放电灯2上的窗部。另外，该孔部59只要是通过从该起动辅助光源52放射的光(紫外线)的窗部即可，并非必须是通孔。

根据这种结构，在该光源装置55起动时，从起动辅助光源52放射的紫外线穿过该通孔51照射到该放电灯2的灯泡部6内，即使该放电灯2的起动电压较低，也可以切实地点亮。

图5-b)表示在本实施例中使用的起动辅助光源52的概略图。该起动辅助光源52，在细石英玻璃管56的内部封入有氙气等惰性气体，在石英玻璃管56的两端上缠绕有与施加高压的高压源58连接的线圈状的供电线57，在该状态下，经由发挥电介体作用的该石英玻璃，从该供电线57向该石英玻璃管56内的惰性气体等投入电力，通过准分子放电产生紫外线。在本实施例中，表示的是在该石英玻璃管56的内部作为惰性气体只封入有氙气的情况，但也可以根据情况封入微量的卤素、水银等，在该石英玻璃管56的内部，作为金属体，例如也可以配置钨或钼等线状部件。

图6表示本发明的第6实施例。在本实施例中的光源装置1中，具有放电灯2的反射镜10为金属制的凹面反射镜。其他结构与其他实施例、例如实施例1大致相同。即，该放电灯2，在灯泡部6的内部封入相对配置的电极3a、3b，在该灯泡部6的两端突出的密封部中封入分别与该电极3a、3b熔接的金属箔4，该金属箔4的另一端与外部引线5熔接，从外部向该电极3a、3b供给电力。该放电灯2固定在该反射镜10的孔洞部11中。此外，该反射镜10的形状为，从该孔洞部11侧开始设置孔洞侧反射面13、中央反射面14、以及开口侧反射面15，从开口部12射出由该放电灯2产生的光。例如，孔洞侧反射面13和开口侧反射面15是由在该放电灯2的电极间中心具有一个焦点的旋转椭圆体构成的反射镜，中央反射面14是以该电极间中心为球的中心的球体的一部分。由这种金属构成的反射镜10，例如通过对铝或铜进行冲压成型或拉深加工而形成。此外，在本实施例中的该反射镜10上，在孔洞侧反射面13与中央反射面14之间、或中央反射面14与开口侧反射面15之间的边界部16上设有孔部17。在该孔部17中，例如插入有由陶瓷等构成的绝缘性筒体71，向该放电灯2供给电力的高压侧供电线8穿过该绝缘性筒体71内部而被导出到外部。在金属制的该反射镜10中，通过该绝缘性筒体71，可以抑制该高压侧供电线8与该反射镜10之间的漏电、或由在这些部件之间产生的电位差引起的放电等不良现象。

在本实施例的该光源装置1中，该反射镜10由铝或铜等金属构成，从而可以得到如下效果：可以提供提高该光源装置1整体的冷却效率的、可以调节该放电灯2的温度分布的、长寿命的该光源装置1。进而，由于改善了冷却效率，因此还具有如下优点：即使增加对该放电灯2的投入电力，也可以充分冷却，可以增加从该光源装置1放射的光的亮度。

另外，在作为本实施例的实施例1至实施例6中，所有反射镜的形态都是3段反射镜的形态、即从开口侧由第1旋转椭圆体、球面反射镜、第2旋转椭圆体构成的反射镜。但是，在本发明中，该旋转椭圆体的部分也可以是抛物反射镜。此外，也可以是球面反射镜和具有其他曲面的2个反射镜的组合。此外，该球面反射镜，即使是考虑了形成所设置的放电灯的灯泡部的玻璃材料壁厚的非球面反射镜，只要是实质上能得到与球面反射镜相同的效果的范围内的非球面形状，也包含在本发明的球面内。

Claims (6)

1.一种光源装置，由放电灯和凹面反射镜构成，上述放电灯包括：相对的一对电极、内包该电极的灯泡部、以及封入到该灯泡部内的0.15mg/mm³以上的水银和惰性气体，上述凹面反射镜设置成包围该放电灯，上述光源装置的特征在于：

该凹面反射镜是将球面反射镜、和椭圆或抛物反射镜连接而成的反射镜，在该2个反射镜连接的边界部上设有孔部。

2.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于：

上述孔部是将向该放电灯供给的高电压线引出到该光源装置外部的导出口。

3.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于：

上述孔部是冷却该放电灯的冷却风的送风孔、或排风孔。

4.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于：

上述孔部是保持在该放电灯起动时产生紫外线的起动辅助光源的保持用孔。

5.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于：

上述孔部是来自在该放电灯起动时产生紫外线的起动辅助光源的光通过的窗部。

6.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于：

上述凹面反射镜由金属构成。

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