JP2002151005A

JP2002151005A - 放電ランプ

Info

Publication number: JP2002151005A
Application number: JP2000346125A
Authority: JP
Inventors: Kiyoyuki Kaburagi; 清幸蕪木; Satoru Takemura; 哲竹村; Koji Miyauchi; 浩二宮宇地; Katsuyuki Nakayama; 勝之中山
Original assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Current assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Priority date: 2000-11-14
Filing date: 2000-11-14
Publication date: 2002-05-24

Abstract

(57)【要約】【課題】発光管および封止管部の温度を低下させるこ
とが可能であり、発光管の失透やモリブデン箔の酸化を
防止できてランプ寿命が長い放電ランプを提供する。【解決手段】放熱フィン３１、３２を封止管部１２の
周面、ことに封止管部の発光管１１側端部および外部リ
ード棒１５導出側端部に分割した状態で配設する。ま
た、放熱フィンを赤外域放射率の高い材料で成形し、あ
るいは表面に赤外域放射率の高い塗膜を形成する。ある
いは、放熱フィンを石英ガラスで成形し、これを封止管
部に溶着する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶プロジェクタ
装置やファイバー照明機器などの光源に使用される放電
ランプに関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶プロジェクタ装置などの光源として
使用される放電ランプは、高画質な画像を得るために、
高輝度で演色性に優れるショートアーク型の超高圧水銀
ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプなどが
使用されるが、近年、液晶プロジェクタ装置などの技術
進歩は目覚しく、高画質に加えて、装置の小型・軽量化
の要請が非常に大きい。

【０００３】このため、凹面反射鏡は開口径が小さくて
も受光角度が大きくできる短い焦点を持ち、ランプ挿入
穴も小さいものが使用される。また、かかる凹面反射鏡
と組み合わされる放電ランプも小型であることが必要と
なり、発光管径が小さくて全長の短い放電ランプが使用
される。Ａ５版以下のモバイル型プロジェクター装置で
は、例えば、開口部の大きさが５０ｍｍ角程度の凹面反
射鏡と発光管径が約φ１０ｍｍで全長が７０ｍｍ以下で
あって１００〜１５０Ｗの超高圧水銀ランプが使用され
る。従って、発光管の管壁負荷が大きくなり、発光管の
温度は極めて高くなる。

【０００４】液晶プロジェクタ装置などにおいては、特
開平８−２６２５７３号公報に開示されているように、
冷却風を凹面反射鏡内に送風して発光管を冷却すること
が行われるが、冷却風の騒音を小さくするために１〜２
ｍ／ｓ程度の緩やかな送風が望まれている。また、装置
の小型化のために、送風は凹面反射鏡の側面から行われ
ることが多く、十分な冷却効果を得るのが困難になって
いる。

【０００５】光源ランプとして使用される超高圧水銀ラ
ンプ、メタルハライドランプ、キセノンランプは、点灯
時には発光管の内圧が４ＭＰａを超す高圧動作になるの
で、発光管が破壊する恐れがある。このため、凹面反射
鏡の開口部近傍に透明な前面ガラスを配置して略密閉構
造とし、水銀漏れを防止するとともに破裂音を抑制する
機能も兼ねた防爆構造が取られるが、かかる構造におい
ては、凹面反射鏡内に熱がこもり、対流による熱伝達量
が少なくなり、発光管の温度が高くなる。

【０００６】このように、液晶プロジェクタ装置の光源
ランプとして使用される放電ランプおよび凹面反射鏡
は、小型であって防爆構造が採られるので、放電ランプ
の発光管は温度が極めて高くなる傾向にある。しかし、
一般に石英ガラス製の発光管は、その外面が１１００℃
以上になると失透して光量減衰が大きくなる。また、発
光管に連設された封止管部も高温なるが、封止管部に埋
設されたモリブデン箔の温度が４００℃を超えると、モ
リブデン箔が酸化して電気的な接続が取れなくなり、ラ
ンプ寿命が著しく短くなる。

【０００７】封止管部の温度を低下させてモリブデン箔
の酸化を防止するために、特開平８−２５００７１号公
報には、凹面反射鏡の開口側の口金に放熱フィンを取り
付けることが開示されている。この技術は、半導体や液
晶の露光用装置に適用されるものであり、これらの露光
装置の光源装置は、凹面反射鏡の開口が開放されている
大型なものである。このため、室温に近い冷却風を数ｍ
／ｓ以上の風速で送風できるので、封止管部の温度を低
下させてモリブデン箔の酸化を防止することができる。

【０００８】しかしながら、コンパクト化や低騒音が要
求されるＡ５版以下のモバイル型プロジェクタ装置など
においては、前述のとおり、防爆構造を要し、かつ十分
な冷却風を供給できないので、封止管部の端部、つまり
封止管部の低温部に取り付けられた口金に放熱フィンを
設けたのでは、十分な放熱が期待できず、モリブデン箔
の酸化を防止することができない。ましてや、発光管の
温度を低下させる効果はほとんど期待できない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、防爆
構造であって冷却風を十分に供給できず、かつ発光管の
サイズが小さくて管壁負荷が大きいにもかかわらず、発
光管および発光管に連設された封止管部の温度を低下さ
せることが可能であり、発光管を構成する石英ガラスの
失透やモリブデン箔の酸化を防止できてランプ寿命が長
く、高輝度で演色性に優れた放電ランプを提供すること
を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、請求項１の発明は、石英ガラス製の発光管と該発光
管の両側に連設された封止管部を有し、封止管部に保持
された一対の電極が発光管内で対向配置された放電ラン
プにおいて、封止管部の周面に放熱フィンを配設する。
つまり、封止管部の周面に放熱フィンを配設することに
より、発光管より封止管部に伝達された熱を流体に伝え
る表面積を数倍大きくできるので冷却能力が大きく、発
光管および封止管部の温度を低下させることかできる。

【００１１】封止管部の発光管側端部から外部リード棒
導出側端部までの全範囲に放熱フィンを配設すると、発
光管からの熱がこの放熱フィンを伝導し、低温側である
外部リード棒導出側端部に伝達されるので、請求項２の
発明のように、放熱フィンを封止管部の発光管側端部お
よび外部リード棒導出側端部に分割した状態で配設する
のが好ましい。これにより、発光管からの熱がこの放熱
フィンを伝導して低温部である外部リード棒導出側端部
に伝達されることがなく、封止管部の高温部および低温
部をそれぞれ効率良く冷却することができる。

【００１２】放熱フィンは、７００℃以上の高温部で
は、Ａｌ_２Ｏ_３やＭｇＯやＡｌＮなどの熱伝導に優れた
セラミックス燒結体、または、ニッケルクロム合金など
で成形するのがよく、７００℃未満の低温部において
は、銅などの金属で成形し、これらの放熱フィンを接着
剤で封止管部に固着する。

【００１３】次に、請求項３の発明のように、放熱フィ
ンを石英ガラスよりも高い赤外放射率の材料で構成した
り、放熱フィンの表面を石英ガラスよりも高い赤外放射
率の材料で被覆すると、熱の放射率が更に高くなり、効
率良く冷却することができる。赤外放射率が高く、かつ
石英ガラスとの熱膨張率の差が小さくて熱衝撃性に優れ
た材料としては、ＭｎＯ_２、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＣｏＯ、Ｃｕ
Ｏなどの遷移金属酸化物混合物にβスポジューメン（Ｌ
ｉ_２Ｏ・Ａｌ_２Ｏ_３・４ＳｉＯ_２）またはコージェライ
ト（２ＭｇＯ・２Ａｌ_２Ｏ_３・５ＳｉＯ_２）が重量比で
２５〜７５％生成するようにコージライトやペタライト
組成物を混合し、燒結体としたものが知られている。ま
た、赤外放射率の高い被覆材としては、ＳｉＯ_２とＡｌ
_２Ｏ_３とＣｕＣｒ_２Ｏ_４とからなる混合微粉末やＳｉＺ
ｒＯ_４・Ｍｎ_２Ｏ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３・ＣｏＯなどの混合微
粉末を挙げることができる。

【００１４】また、放熱フィンを石英ガラス以外の材料
で構成して封止管部の周面に接着剤で接着すると、封止
管部と放熱フィンの間の熱伝導が幾分阻害されるので、
請求項４の発明のように、放熱フィンを石英ガラスで構
成し、これを封止管部の周面にガラスフリットなどを介
して溶着すると熱伝導が阻害されず、長期に安定して効
率的に放熱でき、好ましい。

【００１５】これらの放熱フィンを設けることにより、
凹面反射鏡で反射された可視光が屈曲したり、吸収され
たりすると光利用効率を損なうので、この観点からは、
凹面反射鏡のホール径よりも小さい径で製作するか、径
の大きい場合は可視域で透明であって平面状であること
が望ましい。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に、図面に基づいて本発明の
実施の形態を具体的に説明する。図１は第１の実施例を
示す。図１において、放電ランプ１０は、ランプ入力が
ＡＣ１３０Ｗの超高圧放電ランプである。石英ガラスか
らなる略球状の発光管１１の両端に封止管部１２、１２
が一体に連設されている。封止管部１２にはモリブデン
箔１４が埋設されており、尾端部がモリブデン箔１４に
それぞれ溶接された一対の電極１３、１３が発光管内１
１において対向配置されている。また、発光管１１内に
は所定量の水銀が封入されている。

【００１７】外部リード棒１５がモリブデン箔１４の端
部に溶接されて一方の封止管部１２から伸び出し、この
外部リード棒１５にリード線１７が接続されている。他
方の封止管部１２には、接点１８を有する口金１６が取
り付けられており、この封止管部１２が凹面反射鏡のラ
ンプ挿入筒部に挿入される。そして、リード線１７と接
点１８の間に通電することにより電極１３、１３間でア
ーク放電が起こり、発光する。

【００１８】この放電ランプ１０の具体的数値例を挙げ
れば、発光管１１の外径Ｄがφ１０ｍｍ、肉厚が２．５
ｍｍ、封止管部１２の外径ｄがφ６ｍｍ、長さＳＬが２
５ｍｍである。また、水銀の封入量は０．１５ｍｇ／ｍ
ｍ^３である。

【００１９】リード線１７が接続された封止管部１２の
発光管側端部、つまり高温側に第１放熱フィン３１が取
り付けられ、封止管部１２の外部リード棒導出側端部、
つまり低温側に第２放熱フィン３２が取り付けられてい
る。放熱フィン３１、３２は筒状の軸の外周面に円環状
のフィンが設けられたものである。放熱フィン３１、３
２は、例えばＡｌ_２Ｏ_３の燒結体からなり、表面にはＳ
ｉＺｒＯ_４・Ｍｎ_２Ｏ_３とＦｅ_２Ｏ_３・ＣｏＯの混合微
粉末の塗膜が塗布されており、赤外域放射率の高いもの
である。

【００２０】放熱フィン３１、３２の具体的数値例を挙
げると、軸径がφ６．５ｍｍ、肉厚が０．８ｍｍ、フィ
ン径ＦＤがφ１０ｍｍ、肉厚が１．０ｍｍ、フィン溝が
１．０ｍｍである。そして、フィンの枚数は、高温側の
放熱フィン３１が３枚、低温側の放熱フィン３２が４枚
である。従って、放熱フィン３１、３２の軸の内周面と
封止管部１２の外周面のクリアランスは０．３ｍｍであ
り、この隙間に無機系の接着剤Ｐを充填して接着してい
る。接着剤Ｐの厚みが１ｍｍ以上であると熱伝導が低下
するので、この場合は、熱伝導率の高い接着剤を適宜選
択する。

【００２１】かかる放電ランプ１０は、図２に示すよう
に、凹面反射鏡２０と組み合わされる。凹面反射鏡２０
は、肉厚が４．５ｍｍの結晶化ガラスで成形されたＦ６
放物面鏡であり、前面開口のサイズは□５０ｍｍであ
る。凹面反射鏡２０の背面の頂部にはランプ挿入筒部２
１が形成されており、放電ランプ１０の口金１６が取り
付けられた側の封止管部１２がランプ挿入筒部２１にさ
れ、所定の位置関係で保持されている。そして、反射面
２２の表面には、ＴｉＯ_２＋ＳｉＯ_２からなる可視光反
射膜が３７層積層されている。反射面２２の前方には、
一対の冷却風通過孔２３が対向して形成されている。こ
の冷却風通過孔２３の面積は約２００ｍｍ ^２×２であ
る。また、凹面反射鏡２０の前面開口には、防爆・防音
用の前面ガラス２４が取り付けられている。

【００２２】しかして、放電ランプ１０を点灯し、凹面
反射鏡２０の一方の冷却風通過孔２３から冷却風を風速
約数ｍ／ｓで送風し、他方の冷却風通過孔２３から流出
させた。そして、発光管１１の上部外面温度を測定した
ところ、放熱フィンを設けない従来例では１１００℃で
あったが、この実施例では従来例よりも２０℃以上低下
させることができた。従って、点灯時間に対する発光管
１１の失透速度が遅くなり、良好な光束維持率を実現で
きるようになった。また、封止管部１２の外側端部の温
度を測定したところ、放熱フィンを設けない従来例では
４４０℃であったが、この実施例では従来例よりも４０
℃以上低下させることができた。従って、封止管部１２
に埋設されたモリブデン箔の高温酸化が抑制され、１０
００時間以上のランプ寿命が期待できるようになった。

【００２３】次に、図３は第２の実施例を示す。図３に
おいて、放電ランプ１０は、前記の放電ランプと同じ仕
様の超高圧放電ランプである。そして、リード線１７が
接続された封止管部１２の発光管側端部、つまり高温側
に第１放熱フィン３１が取り付けられ、封止管部１２の
外部リード棒導出側端部、つまり低温側に第２放熱フィ
ン３２が取り付けられている。放熱フィン３１、３２は
筒状の軸の外周面に、図３（Ｂ）に示すように、断面形
状が台形をなす軸線方向のフィンが設けられたものであ
る。そして、この放熱フィン３１、３２は、燒結石英ガ
ラスにより成形され、その表面には、赤外域放射率の高
い、ＳｉＺｒＯ_４・Ｍｎ_２Ｏ_３とＦｅ_２Ｏ_３・ＣｏＯの
混合微粉末の塗膜が塗布されている。そして、モリブデ
ン粉末を含んだフリットを介して光加熱により封止管部
１２に溶融固着されている。

【００２４】放熱フィン３１、３２の具体的数値例を挙
げると、フィン外径がφ９．５ｍｍ、フィン溝径がφ
７．５ｍｍ、フィン数が１２枚、フィンの先端幅が０．
７ｍｍ、根元幅が１．２ｍｍである。そして、フィンの
長さは、放熱フィン３１が５ｍｍ、放熱フィン３２が７
ｍｍである。

【００２５】この放電ランプ１０を、図２と同様に凹面
反射鏡と組み合わせ、前記と同じ冷却し条件で冷却し
た。そして、発光管１１の上部外面温度を測定したとこ
ろ、放熱フィンを設けない従来例では１１００℃であっ
たが、この実施例では従来例よりも２５℃以上低下させ
ることができた。従って、この実施例においても、点灯
時間に対する発光管１１の失透速度が遅くなり、良好な
光束維持率を実現できるようになった。また、封止管部
１２の外側端部の温度を測定したところ、放熱フィンを
設けない従来例では４４０℃であったが、この実施例で
は従来例よりも４５℃以上低下させることができた。従
って、本実施例においても、封止管部１２に埋設された
モリブデン箔の高温酸化が抑制され、１０００時間以上
のランプ寿命が期待できる。そして、この実施例におい
ては、放熱フィン３１、３２が封止管部１２の周面にガ
ラスフリットなどを介して溶着されているので、熱伝導
が阻害されず、長期に安定して効率的に放熱することが
できる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、放熱フ
ィンを封止管部の周面、ことに封止管部の発光管側端部
および外部リード棒導出側端部に分割した状態で配設す
るので、発光管より封止管部に伝達された熱を流体に伝
える表面積を数倍大きくできて冷却能力が大きく、従っ
て、防爆構造であって冷却風を十分に供給できず、かつ
発光管のサイズが小さくて管壁負荷が大きいにもかかわ
らず、発光管および封止管部の温度を低下させることか
できる。このため、発光管を構成する石英ガラスの失透
やモリブデン箔の酸化を防止できてランプ寿命が長く、
高輝度で演色性に優れた放電ランプとすることかでき
る。また、放熱フィンを赤外域放射率の高い材料で成形
し、あるいは表面に赤外域放射率の高い塗膜を形成する
ことにより、更に優れた効果を得ることができる。ある
いは、放熱フィンを石英ガラスで成形し、これを封止管
部に溶着すると、熱伝導が阻害されず、長期に安定して
効率的に放熱することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の説明図である。

【図２】放電ランプを凹面反射鏡と組み合わせた状態の
説明図である。

【図３】本発明の第２実施例の説明図である。

【符号の説明】

１０放電ランプ１１発光管１２封止管部１３電極１４モリブデン箔１５外部リード棒１６口金１７リード線１８接点２０凹面反射鏡２１ランプ挿入筒部２２反射面２３冷却風通過孔２４前面ガラス３１第１放熱フィン３２第２放熱フィン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宮宇地浩二兵庫県姫路市別所町佐土1194番地ウシオ電機株式会社内 (72)発明者中山勝之兵庫県姫路市別所町佐土1194番地ウシオ電機株式会社内Ｆターム(参考） 5C039 AA01 AA02 AA03 AA13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】石英ガラス製の発光管と該発光管の両側
に連設された封止管部を有し、該封止管部に保持された
一対の電極が該発光管内で対向配置された放電ランプに
おいて、前記封止管部の周面に放熱フィンを具備したことを特徴
とする放電ランプ。
【請求項２】前記放熱フィンを封止管部の発光管側端
部および外部リード棒導出側端部に具備したことを特徴
とする請求項１記載の放電ランプ。
【請求項３】前記放熱フィンの少なくとも表面は石英
ガラスよりも高い赤外放射率を有する材料で構成された
ことを特徴とする請求項１又は２記載の放電ランプ。
【請求項４】前記放熱フィンは石英ガラスからなり、
該封止管部の周面に溶着されたことを特徴とする請求項
１、２又は３記載の放電ランプ。