JP2005084585A

JP2005084585A - Light source

Info

Publication number: JP2005084585A
Application number: JP2003319398A
Authority: JP
Inventors: Hirohisa Iwabayashi; 弘久岩林
Original assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Current assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Priority date: 2003-09-11
Filing date: 2003-09-11
Publication date: 2005-03-31
Anticipated expiration: 2023-09-11
Also published as: JP4300950B2; CN1605931A; CN100549812C

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light source improved in its mechanical strength and coated without distorting the visible light reflector film. <P>SOLUTION: This light source consists of a high pressure discharge lamp 10 and a concave surface mirrors 20 enclosing it. The concave surface mirror 20 is composed of a base consisting of copper, iron or their alloy, an intermediate layer 30 disposed on the inside surface of the above base with a heat absorbing function and a reflection surface smoothing function, and a visible light reflector layer 40 made of a multilayer dielectric film 40 disposed on the above intermediate film. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

この発明は高圧放電ランプとその凹面反射鏡よりなる光源装置に関する。特に、発光管内に０．２５ｍｇ／ｍｍ^３以上の水銀が封入されて点灯時の水銀蒸気圧が超高圧となる超高圧水銀ランプを光源とした液晶ディスプレイ装置やＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）を使ったＤＬＰ（デジタルライトプロセッサ）などのプロジェクター装置に使われる光源装置に関する。 The present invention relates to a light source device comprising a high-pressure discharge lamp and its concave reflecting mirror. In particular, a liquid crystal display device or DMD (digital mirror device) using an ultra high pressure mercury lamp in which mercury of 0.25 mg / mm ³ or more is enclosed in the arc tube and the mercury vapor pressure during lighting becomes an ultra high pressure is used. The present invention relates to a light source device used in a projector device such as a DLP (digital light processor).

投射型プロジェクター装置は、矩形状のスクリーンに対して、均一にしかも十分な演色性をもって画像を照明させることが要求される。このため、光源としては、水銀や金属ハロゲン化物を封入させたメタルハライドランプが使われている。また、このようなメタルハライドランプも、最近では、より一層の小型化、点光源化が進められ、また電極間距離の極めて小さいものが実用化されている。 The projection type projector device is required to illuminate an image with a uniform and sufficient color rendering on a rectangular screen. For this reason, a metal halide lamp in which mercury or a metal halide is enclosed is used as the light source. In addition, these metal halide lamps have recently been further miniaturized and made point light sources, and those having an extremely small distance between electrodes have been put into practical use.

このような背景のもと、最近では、メタルハライドランプに代わって、今までにない高い水銀蒸気圧、例えば１５０気圧、を持つランプが提案されている。これは、水銀蒸気圧をより高くすることで、アークの広がりを抑える(絞り込む）とともに、より一層の光出力の向上を図るというものである。
このような超高圧放電ランプは、例えば、特開平２−１４８５６１号、特開平６−５２８３０号、特許第２９８０８８２号に開示されている。 Under such circumstances, recently, a lamp having a high mercury vapor pressure, for example, 150 atm, has been proposed in place of a metal halide lamp. This is to increase the mercury vapor pressure to suppress (narrow) the spread of the arc and to further improve the light output.
Such ultra-high pressure discharge lamps are disclosed in, for example, JP-A-2-148561, JP-A-6-52830, and Japanese Patent No. 2980882.

一方、プロジェクター装置に使用する光源装置は、光源ランプからの放射光を光軸方向に効率よく反射させて、液晶表示パネルなどの被照射領域に照射する必要がある。光源装置は、通常、ショートアーク型放電ランプと、この放電ランプから放射される光を平行光に変換するための凹面反射鏡が採用される。
近年、液晶プロジェクター装置やＤＭＤを使ったＤＬＰ装置は小型化が強く求められ、これに応じて、光源装置も小型化が求められている。また、被照射物である液晶表示パネル自体も小型化されていることも、光源装置の小型化が要請される理由の一つである。 On the other hand, a light source device used in a projector device needs to irradiate irradiated areas such as a liquid crystal display panel by efficiently reflecting radiated light from a light source lamp in an optical axis direction. A light source device usually employs a short arc type discharge lamp and a concave reflecting mirror for converting light emitted from the discharge lamp into parallel light.
In recent years, liquid crystal projector devices and DLP devices using DMDs are strongly required to be miniaturized, and accordingly, light source devices are also required to be miniaturized. Moreover, the fact that the liquid crystal display panel itself, which is an object to be irradiated, is also downsized, is one of the reasons why the downsizing of the light source device is required.

光源装置は、以下の性能が強く求められる。
第一に、反射鏡自身の強度が高いことである。放電ランプは点灯時の内圧が超高圧（例えば、１５０気圧以上）であるから、万一、放電ランプが破損した場合に、その影響が光源装置外部に及ばないようにするためである。
第二に、反射鏡およびその内部の放電ランプを良好に冷却できることである。放電ランプの点灯時温度が極めて高いことからその周囲に配置する反射鏡も極めて高温になるからである。従って、反射鏡の熱伝導度を高くするとともに、反射鏡の外部に冷却風を当てることで容易に内部空間を容易に冷却できることが必要になる。
第三に、反射鏡内面にコーティングされた可視光反射用の誘電体多層膜が歪んだり凹凸を生じたりすることなく、滑らかに形成させることである、
特開平２−１４８５６１号特開平６−５２８３０号特許第２９８０８８２号 The light source device is strongly required to have the following performance.
First, the strength of the reflector itself is high. This is because the discharge lamp has an extremely high internal pressure during lighting (for example, 150 atmospheres or more), so that if the discharge lamp is damaged, the influence does not reach the outside of the light source device.
Secondly, the reflecting mirror and the discharge lamp inside thereof can be cooled well. This is because the temperature of the discharge lamp when it is turned on is extremely high, and the reflecting mirrors arranged around it are also extremely hot. Accordingly, it is necessary to increase the thermal conductivity of the reflecting mirror and to easily cool the internal space by applying cooling air to the outside of the reflecting mirror.
Third, the visible light reflecting dielectric multilayer film coated on the inner surface of the reflecting mirror is smoothly formed without being distorted or uneven.
Japanese Patent Laid-Open No. 2-148561 JP-A-6-52830 Japanese Patent No. 2980882

この発明が解決しようとする課題は、上記３つの要求を全て満たす光源装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a light source device that satisfies all of the above three requirements.

上記課題を解決するために、この発明の光源装置は高圧放電ランプとこの高圧放電ランプを取り囲む凹面反射鏡より構成されて、凹面反射鏡は、銅、鉄あるいはこれらの合金よりなる基体と、この基体の内表面に設けられた熱線吸収機能と反射面平滑機能を有する中間層と、この中間層の上に設けられた誘電体多層膜よりなる可視光反射層からなることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the light source device of the present invention is composed of a high-pressure discharge lamp and a concave reflecting mirror surrounding the high-pressure discharge lamp. The concave reflecting mirror includes a substrate made of copper, iron or an alloy thereof, and It comprises an intermediate layer having a heat ray absorbing function and a reflecting surface smoothing function provided on the inner surface of the substrate, and a visible light reflecting layer comprising a dielectric multilayer film provided on the intermediate layer.

さらに、凹面反射鏡の外側表面には、アルミニウムまたはその合金、あるいは、マグネシウムまたはその合金からなる放熱体をほぼ一体的に取り付けられることを特徴とする。
さらに、高圧放電ランプは、放電容器内に０．２５ｍｇ／ｍｍ^３以上の水銀が封入されることを特徴とする。
さらに、放熱体には放熱フィンが形成されることを特徴とする。
さらに、中間層は、銅の酸化物を含有する熱吸収層と、この熱吸収層の上にかさなるように形成されたガラス質層からなることを特徴とする。 Furthermore, a heat radiator made of aluminum or an alloy thereof, or magnesium or an alloy thereof can be attached almost integrally to the outer surface of the concave reflecting mirror.
Further, the high-pressure discharge lamp is characterized in that mercury of 0.25 mg / mm ³ or more is enclosed in a discharge vessel.
Furthermore, the heat radiating body is characterized in that a heat radiating fin is formed.
Further, the intermediate layer is characterized by comprising a heat absorption layer containing a copper oxide and a vitreous layer formed on the heat absorption layer so as to be bulky.

本発明の光源装置は、反射鏡の基体金属を銅、鉄あるいはこれらの合金によって構成することで、機械的強度を高めて耐破損性を向上できるとともに、反射鏡内部を概略密閉構造にしても効果的に冷却することができる。
また、反射鏡内部にシリカを主成分とする中間層を設けることで可視光反射層を反射鏡の基体金属に密着することができる。従って、反射特性のあまり高くない銅、鉄あるいはこれらの合金を基体金属として採用しても十分な可視光を放射することが可能となり、プロジェクター装置に好適に採用することができる。
さらに、反射鏡の基体金属を融点が高い銅、鉄あるいはこれらの合金とすることで、中間層の焼結処理を高い温度によって行うことができる。これにより、中間層を反射鏡の基体金属に滑らかに、かつ歪みなどを形成することなく設けることができ、結果として可視光反射層の同様に設けることができる。
次に、銅、鉄あるいはこれらの合金からなる凹面反射鏡の外部にアルミニウムなどからなる放熱体を取り付けることで、冷却効果の高い光源装置を提供することができる。特に、放熱体をダイキャスト法により作成するため、凹面反射鏡にほぼ密着して、あたかも一体物のごとく構成することができる。また、凹面反射鏡を構成する材料（銅、鉄あるいはこれらの合金）よりも融点の低い金属材料によって放熱体を形成することで凹面反射鏡や膜の性質を損なうことがない。 In the light source device of the present invention, the base metal of the reflector is made of copper, iron, or an alloy thereof, so that the mechanical strength can be increased and the breakage resistance can be improved. It can be cooled effectively.
Further, by providing an intermediate layer mainly composed of silica inside the reflecting mirror, the visible light reflecting layer can be adhered to the base metal of the reflecting mirror. Therefore, even if copper, iron, or an alloy thereof having a very low reflection characteristic is adopted as the base metal, sufficient visible light can be emitted, and can be suitably used for the projector apparatus.
Furthermore, the intermediate layer can be sintered at a high temperature by making the base metal of the reflecting mirror a copper, iron or alloy thereof having a high melting point. As a result, the intermediate layer can be provided smoothly and without distortion on the base metal of the reflecting mirror, and as a result, the visible light reflecting layer can be provided in the same manner.
Next, a light source device having a high cooling effect can be provided by attaching a heat radiator made of aluminum or the like to the outside of the concave reflecting mirror made of copper, iron, or an alloy thereof. In particular, since the heat radiating body is made by a die-cast method, it can be configured almost as if it were in close contact with the concave reflecting mirror as if it were an integral object. Further, the heat sink is formed of a metal material having a lower melting point than the material (copper, iron, or an alloy thereof) constituting the concave reflecting mirror, so that the properties of the concave reflecting mirror and the film are not impaired.

図１は本発明の光源装置を説明するための概略構成図を示す。
光源装置は、ショートアーク型超高圧放電ランプ１０（以後、単に「放電ランプ」ともいう）と、この放電ランプ１０を取り囲む凹面反射鏡２０より構成され、凹面反射鏡２０の光軸Ｌと放電ランプ１０のアーク方向がほぼ一致するとともに、放電ランプ１０のアーク輝点が凹面反射鏡２０の第一焦点に一致するように配置されている。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram for explaining a light source device of the present invention.
The light source device includes a short arc type ultra-high pressure discharge lamp 10 (hereinafter also simply referred to as “discharge lamp”) and a concave reflecting mirror 20 surrounding the discharge lamp 10, and the optical axis L of the concave reflecting mirror 20 and the discharge lamp. The arc directions of the arcs 10 substantially coincide with each other, and the arc bright spot of the discharge lamp 10 coincides with the first focal point of the concave reflecting mirror 20.

放電ランプ１０の放電容器は、大略球状の発光部１１と、この発光部１１の両端に続くロッド状の封止部１２ａ、１２ｂより構成されており、発光部１１内には一対の電極が対向配置している。放電ランプ１０の封止部１１ａは凹面反射鏡２０の頂部２１の開口に挿入されて、封止部１２ａの先端の口金が接着剤１３を介して凹面反射鏡２０の頂部２１に取り付けられている。封止部１２ａの先端からは給電リード１４ａが突出しており、給電線１５ａを介して図示略の給電装置と電気的に接続される。一方、封止部１２ｂ側にも先端に給電リード１４ｂが突出しており給電線１５ｂが凹面反射鏡２０の開口を介し外部に伸びて給電装置に接続する。
凹面反射鏡２０の頂部２１の外側には、例えば、セラミックス材料などから構成される支持部材１６が配置されており、凹面反射鏡２０は接着剤により支持部材１６に固定される。 The discharge vessel of the discharge lamp 10 is composed of a substantially spherical light emitting portion 11 and rod-shaped sealing portions 12a and 12b continuing from both ends of the light emitting portion 11, and a pair of electrodes are opposed to each other in the light emitting portion 11. It is arranged. The sealing part 11 a of the discharge lamp 10 is inserted into the opening of the top part 21 of the concave reflecting mirror 20, and the base at the tip of the sealing part 12 a is attached to the top part 21 of the concave reflecting mirror 20 via the adhesive 13. . A power supply lead 14a protrudes from the tip of the sealing portion 12a and is electrically connected to a power supply device (not shown) via a power supply line 15a. On the other hand, the power supply lead 14b protrudes also at the tip of the sealing portion 12b side, and the power supply line 15b extends outside through the opening of the concave reflecting mirror 20 and is connected to the power supply apparatus.
A support member 16 made of, for example, a ceramic material is disposed outside the top portion 21 of the concave reflecting mirror 20, and the concave reflecting mirror 20 is fixed to the supporting member 16 with an adhesive.

凹面反射鏡２０は全体が概略お椀状の楕円集光鏡であって、頂部２１と反射部２２と前面開口部２３より構成される。反射部２２の内面には、後述する中間層３０と可視光反射層４０が形成されており、所望の可視波長域の光を反射するとともに、それ以外の光、例えば赤外光を透過させて反射部２２に吸収される。
前面開口部２３には、例えば、ホウ珪酸ガラスなどからなる光透過性の前面ガラス２４２３が枠部材２５を介して装着される。
前面ガラス２４を設けることで凹面反射鏡２０の内部をほぼ密閉構造にできる。このため、万一、放電ランプ１０が破損した場合などにおいて、破片が散乱することを防止できる。
なお、前面ガラス２４は、破片の飛散防止には有効であるが必須のものではない。特に、放電ランプを冷却する必要性が高い場合などにおいて前面ガラスを設けないことも可能である。また、凹面反射鏡の外部であって、反射鏡の前面に実質的に前面ガラスに相当する部材が配置される場合などは、当該反射鏡に前面ガラスを取り付ける必要はない。
さらに、前面ガラス２４を取り付ける場合に、反射鏡２０の内部を完全に密閉構造とするのではなく、一部に冷却用開口を設けることもできる。この冷却用開口は、例えば枠部材２５に形成したり、反射部２２の一部に切り欠きとして設けることもできる。 The concave reflecting mirror 20 is a generally bowl-shaped elliptical condensing mirror, and is composed of a top portion 21, a reflecting portion 22, and a front opening 23. An intermediate layer 30 and a visible light reflecting layer 40, which will be described later, are formed on the inner surface of the reflecting portion 22, and reflect light in a desired visible wavelength region and transmit other light, for example, infrared light. Absorbed by the reflecting portion 22.
A light transmissive front glass 2423 made of, for example, borosilicate glass or the like is attached to the front opening 23 via a frame member 25.
By providing the front glass 24, the inside of the concave reflecting mirror 20 can be substantially sealed. For this reason, it is possible to prevent the fragments from being scattered in the event that the discharge lamp 10 is damaged.
The front glass 24 is effective for preventing the scattering of fragments, but is not essential. In particular, it is possible not to provide the front glass when the necessity of cooling the discharge lamp is high. Further, when a member substantially corresponding to the front glass is disposed outside the concave reflecting mirror and in front of the reflecting mirror, it is not necessary to attach the front glass to the reflecting mirror.
Furthermore, when the front glass 24 is attached, the inside of the reflecting mirror 20 is not completely sealed, but a cooling opening can be provided in part. This cooling opening can be formed, for example, in the frame member 25 or as a notch in a part of the reflecting portion 22.

凹面反射鏡２０は、銅（Ｃｕ）により構成したり、鉄（Ｆｅ）により構成したり、あるいはこれらの合金より構成される。通常、プロジェクター装置に使われる反射鏡のようにホウ珪酸ガラス、結晶化ガラス、セラミックス材料から構成されるものとは相違している。
また、凹面反射鏡２０の反射部２２の内面には、可視光反射層４０がコーティングされており、可視光反射層４０と反射部２２の間に中間層３０が設けられる。
放熱効果を期待する場合には、鉄より銅により凹面反射鏡を構成することが好ましい。 The concave reflecting mirror 20 is made of copper (Cu), iron (Fe), or an alloy thereof. Normally, it is different from a reflector made of borosilicate glass, crystallized glass, or ceramic material, such as a reflector used in a projector apparatus.
The visible light reflecting layer 40 is coated on the inner surface of the reflecting portion 22 of the concave reflecting mirror 20, and the intermediate layer 30 is provided between the visible light reflecting layer 40 and the reflecting portion 22.
When a heat dissipation effect is expected, it is preferable that the concave reflecting mirror is made of copper rather than iron.

凹面反射鏡２０を銅、鉄あるいはこれらの合金より構成する理由は、第一に反射鏡の強度を強くするためである。凹面反射鏡２０をこれら金属により構成することで、万一、放電ランプが破損した場合にも反射鏡自体が連鎖的に破損することを防止できる。また、放電ランプの破片や残骸を反射鏡内部で確保できるとともに、反射鏡外部に配置する他の周辺機器への悪影響を防止できる。特に、前記したように前面ガラスを設けて密閉タイプを形成する光源装置の場合は、凹面反射鏡内部が高温になりやすいため、反射鏡の機械的強度を高めて破損対策を強めることは大きな意味がある。 The reason why the concave reflecting mirror 20 is made of copper, iron, or an alloy thereof is mainly to increase the strength of the reflecting mirror. By configuring the concave reflecting mirror 20 with these metals, it is possible to prevent the reflecting mirror itself from being damaged in a chain even if the discharge lamp is damaged. In addition, it is possible to secure fragments and debris of the discharge lamp inside the reflecting mirror, and to prevent adverse effects on other peripheral devices arranged outside the reflecting mirror. In particular, in the case of a light source device in which a front glass is provided to form a sealed type as described above, it is easy to increase the mechanical strength of the reflecting mirror and strengthen countermeasures against damage because the inside of the concave reflecting mirror is likely to become high temperature. There is.

銅合金について、一例をあげると、銅−亜鉛（Ｃｕ―Ｚｎ）系合金、銅−ニッケル系合金（Ｃｕ−Ｎｉ）系合金、銅−ニッケル−亜鉛系合金（Ｃｕ−Ｎｉ−Ｚｎ）などが採用できる。
鉄合金について、一例をあげると、ステンレス鋼（オーステナイト系、フェライト系、マルテンサイト系）、クロムモリブデン鋼などが採用できる。 Examples of copper alloys include copper-zinc (Cu-Zn) alloys, copper-nickel alloys (Cu-Ni) alloys, copper-nickel-zinc alloys (Cu-Ni-Zn), etc. it can.
As an example of the iron alloy, stainless steel (austenite type, ferrite type, martensite type), chromium molybdenum steel and the like can be adopted.

銅、鉄あるいはこれらの合金は、一般的特性として反射特性が優れておらず、また、反射膜を直接塗布したり、コーティングを施すことが困難である。このため、一般照明やその他の分野においては使用できるかもしれないが、映像表示に使うプロジェクター装置の反射鏡材料としては不向きであるとされてきた。
しかしながら、本発明の光源装置は、後述するように熱線吸収機能と反射面平滑化機能を有する中間層を使うということで、従来不向きとされていた問題を解決することができ、反射特性の優れた可視光反射層を極めて精度良くコーティングできるようになったわけである。
つまり、本願発明の光源装置は、後述する中間層の採用という新規な発明とともに、それに併せて反射鏡材料を改良するものであり、これにより、反射特性を衰えさせることなく光取り出し効率を従来レベルに維持できるととともに、かつ、反射鏡の機械的強度を画期的に高めることができるということに大きな特徴を有している。 Copper, iron, or alloys thereof do not have excellent reflection characteristics as general characteristics, and it is difficult to directly apply or coat a reflective film. For this reason, although it may be usable in general illumination and other fields, it has been considered unsuitable as a reflector material for a projector device used for image display.
However, the light source device of the present invention uses an intermediate layer having a heat ray absorbing function and a reflecting surface smoothing function, as will be described later, and thus can solve the problems that have been made unsuitable in the past and has excellent reflection characteristics. The visible light reflection layer can be coated with extremely high accuracy.
In other words, the light source device of the present invention is a novel invention that employs an intermediate layer, which will be described later, together with improving the reflecting mirror material, thereby improving the light extraction efficiency to the conventional level without deteriorating the reflection characteristics. It has a great feature that the mechanical strength of the reflecting mirror can be remarkably increased.

中間層は、例えばシリカを主成分とする材料からなり、凹面反射鏡２０の内表面に形成される。この中間層は、銅、鉄あるいはこれらの合金からなる反射鏡の基体金属と可視光反射層との接合をする接着剤的な役割を担うものである。
具体的には、反射鏡と直接接触する熱吸収層と、この熱吸収層の上に設けられたガラス質層より構成される。熱吸収層は反射鏡の基体金属を構成する金属の酸化物を含むシリカ質酸化物からなり熱線を吸収する機能を有し、ガラス質層はシリカを主成分とする層からなり反射面を平滑にする機能を有する。このガラス質層の上に誘電体多層膜からなる可視光反射層４０が形成される。 The intermediate layer is made of, for example, a material mainly composed of silica, and is formed on the inner surface of the concave reflecting mirror 20. This intermediate layer plays the role of an adhesive for joining the base metal of the reflecting mirror made of copper, iron or an alloy thereof and the visible light reflecting layer.
Specifically, it comprises a heat absorbing layer that is in direct contact with the reflecting mirror, and a vitreous layer provided on the heat absorbing layer. The heat absorption layer is composed of a siliceous oxide containing a metal oxide that forms the base metal of the reflector, and has a function of absorbing heat rays. The glassy layer is composed of a silica-based layer, and the reflecting surface is smooth. It has a function to make. A visible light reflection layer 40 made of a dielectric multilayer film is formed on the glassy layer.

熱吸収層の役割は、反射鏡を構成される基体金属との接着性向上にあり、基体金属が熱的に膨張や収縮を起こしたとしても、反射鏡内面に形成された各層が影響を受けて、同様に浮き上がったり、剥がれ落ちたりしない。また、金属酸化物を含むことから熱を吸収する機能を持ち、これにより反射鏡に対して冷却風を吹き付けることで当該反射鏡を良好に冷却できるという利点がある。
ガラス質層の役割は、可視光反射層を塗布するための下地であり、基体金属の種類に関わらず、可視光反射層を塗布させることである。 The role of the heat absorption layer is to improve the adhesion with the base metal composing the reflector, and even if the base metal is thermally expanded or contracted, each layer formed on the inner surface of the reflector is affected. In the same way, it will not lift or fall off. In addition, since it contains a metal oxide, it has a function of absorbing heat, and there is an advantage that the reflecting mirror can be cooled well by blowing cooling air to the reflecting mirror.
The role of the vitreous layer is a base for applying the visible light reflecting layer, and is for applying the visible light reflecting layer regardless of the type of the base metal.

中間層の膜の厚さは、例えば、１ｍｍ以下とされるが、５００μｍ以下であることが好ましく、特に２００〜３００μｍであることが好ましい。
中間層の厚さが１ｍｍを超えると、中間層を構成する材料と、基体金属を構成する金属との熱膨張率の差に起因して当該中間層にクラックが入るおそれがあるからである。 The thickness of the intermediate layer film is, for example, 1 mm or less, preferably 500 μm or less, and particularly preferably 200 to 300 μm.
This is because if the thickness of the intermediate layer exceeds 1 mm, the intermediate layer may crack due to the difference in thermal expansion coefficient between the material forming the intermediate layer and the metal forming the base metal.

中間層は原液を反射鏡内面に塗布したあと、加熱処理をすること装着することができる。原液は、シリカ（ＳｉＯ２）を主成分として、長石、炭酸カリウム、硝酸ナトリウム、酸化コバルト、酸化ニッケルなどの混合物からなる。この混合物を溶融して、固化することでガラス質フリットを生成することができ、このガラス質フリットを粉砕した後、その粉を水などに混合することで調整される。
反射鏡内面への塗布は、例えば、スプレー法、浸漬法（ディッピング法）などにより行なわれる。 The intermediate layer can be mounted by applying the stock solution to the inner surface of the reflector and then heat-treating it. The stock solution is composed of a mixture of feldspar, potassium carbonate, sodium nitrate, cobalt oxide, nickel oxide, etc. with silica (SiO2) as the main component. By melting and solidifying the mixture, a glassy frit can be produced. After the glassy frit is pulverized, the powder is mixed with water or the like.
Application to the inner surface of the reflecting mirror is performed by, for example, a spray method, a dipping method (dipping method), or the like.

反射鏡内面に塗布された原液は加熱処理に施される。加熱温度は反射鏡の基本金属が変形しない温度以下であり、当該基体金属の種類によっても異なるが、銅や銅合金の融点である１０８３℃近くまで設定することができる。具体的には、８００〜９００℃で加熱している。また、鉄あるいは鉄合金の場合も融点である１５３５℃近くまで設定することができ、具体的には、１２００〜１４００℃で加熱できる。
中間層は、このような高温の加熱処理によって、反射鏡の内面に滑らかに、かつ歪みなどを形成することなく塗布、あるいはコーティングされる。
加熱時間は、反射鏡の基本金属の種類や厚さによっても異なるが、例えば１〜５分となる。
ここで、反射鏡の基体金属の候補として、反射特性の優れたアルミニウムも考えられる。しかしながら、アルミニウムは融点が６６０℃程度と、銅、鉄あるいはこれらの合金に比べて極端に低い。このため中間層の加熱温度が当該温度を超えると反射鏡自体の変形を導くことから加熱温度は極端に制限されてしまう。この加熱温度の制限こそが中間層の反射鏡への完全は塗布を妨げる原因となり、歪みや不所望な変形を導いてしまう。
本願発明は、反射鏡の基体金属の材料として、中間層が反射鏡の内面に歪みなどを生じることなく滑らかに形成できるように、高温加熱処理に耐えられる銅、鉄あるいはこれらの合金を採用したことが特徴である。これにより、高い反射特性が確保できるとともに、銅、鉄あるいはこれらの合金の高い熱伝導性により、反射鏡外部の冷却風を流すことによる反射鏡内部の冷却効果は著しく高いものがある。 The stock solution applied to the inner surface of the reflecting mirror is subjected to a heat treatment. The heating temperature is not higher than the temperature at which the basic metal of the reflecting mirror is not deformed and varies depending on the type of the base metal, but can be set up to nearly 1083 ° C., which is the melting point of copper or copper alloy. Specifically, heating is performed at 800 to 900 ° C. In the case of iron or an iron alloy, the melting point can be set to close to 1535 ° C., and specifically, heating can be performed at 1200 to 1400 ° C.
The intermediate layer is applied or coated by such high-temperature heat treatment smoothly and without forming distortion on the inner surface of the reflecting mirror.
The heating time varies depending on the type and thickness of the basic metal of the reflecting mirror, but is, for example, 1 to 5 minutes.
Here, aluminum having excellent reflection characteristics is also considered as a base metal candidate for the reflector. However, aluminum has an extremely low melting point of about 660 ° C. compared to copper, iron, or alloys thereof. For this reason, when the heating temperature of the intermediate layer exceeds the temperature, the heating temperature is extremely limited because the deformation of the reflecting mirror itself is induced. It is this restriction of the heating temperature that completely prevents the intermediate layer from being applied to the reflector, leading to distortion and unwanted deformation.
The present invention employs copper, iron, or an alloy thereof capable of withstanding high-temperature heat treatment so that the intermediate layer can be smoothly formed without causing distortion or the like on the inner surface of the reflecting mirror as the base metal material of the reflecting mirror. It is a feature. As a result, high reflection characteristics can be secured, and due to the high thermal conductivity of copper, iron, or alloys thereof, the cooling effect inside the reflecting mirror by flowing cooling air outside the reflecting mirror is extremely high.

可視光反射層は、例えばシリカ（ＳｉＯ２）層とチタニア（ＴｉＯ２）層が交互に積層されてなる、全体で厚さ０．５〜１０μｍの誘電体多層膜からなるものであって、主として赤外線領域および紫外線領域の光を透過するとともに、可視光を反射する機能を有している。各層の厚さは、例えば１００〜２００ｎｍであって、例えば３０層形成される。 The visible light reflection layer is composed of a dielectric multilayer film having a total thickness of 0.5 to 10 μm, for example, in which a silica (SiO 2) layer and a titania (TiO 2) layer are alternately laminated, and mainly in the infrared region. And has a function of reflecting visible light while transmitting light in the ultraviolet region. The thickness of each layer is, for example, 100 to 200 nm, and for example, 30 layers are formed.

以上のように本発明の光源装置は、第一に反射鏡の基体金属を銅、鉄あるいはこれらの合金によって構成することで、機械的強度を高めて耐破損性を向上できるとともに、反射鏡内部を概略密閉構造にしても効果的に冷却することができる。第ニに反射鏡内部にシリカを主成分とする中間層を設けることで可視光反射層を反射鏡の基体金属に密着することができる。従って、反射特性のあまり高くない銅、鉄あるいはこれらの合金を基体金属として採用しても十分な可視光を放射することが可能となり、プロジェクター装置に好適に採用することができる。第三に、反射鏡の基体金属を融点が高い銅、鉄あるいはこれらの合金とすることで、中間層の焼結処理を高い温度によって行うことができる。これにより、中間層を反射鏡の基体金属に滑らかに、かつ歪みなどを形成することなく設けることができ、結果として可視光反射層の同様に設けることができる。 As described above, in the light source device of the present invention, first, the base metal of the reflector is made of copper, iron, or an alloy thereof, so that the mechanical strength can be improved and the breakage resistance can be improved. Even if it is substantially sealed structure, it can cool effectively. Second, by providing an intermediate layer mainly composed of silica inside the reflecting mirror, the visible light reflecting layer can be adhered to the base metal of the reflecting mirror. Therefore, even if copper, iron, or an alloy thereof having a very low reflection characteristic is adopted as the base metal, sufficient visible light can be emitted, and can be suitably used for the projector apparatus. Third, when the base metal of the reflecting mirror is made of copper, iron or an alloy thereof having a high melting point, the intermediate layer can be sintered at a high temperature. As a result, the intermediate layer can be provided smoothly and without distortion on the base metal of the reflecting mirror, and as a result, the visible light reflecting layer can be provided in the same manner.

図２は本発明の光源装置に使われる高圧放電ランプの全体構成を示す。
放電ランプ１０は、石英ガラスからなる放電容器によって形成された大略球形の発光部１１を有し、この発光部１１内には、陽極２と陰極３が互いに対向するよう配置している。また、発光部１１の両端部から伸びるよう各々封止部１２が形成され、これらの封止部１２には、通常モリブデンよりなる導電用金属箔４が、例えばシュリンクシールにより気密に埋設されている。金属箔４の一端は陽極２あるいは陰極３が接合しており、金属箔４の他端は外部リード１６が接合している。
陰極３の先端にはコイル３１が巻きつけられる。このコイル３１はタングステンからなり、強固に巻き付けるかあるいは溶着させて構成する。コイル３１点灯始動時は表面の凹凸効果により始動の種（始動開始位置）として機能するとともに、点灯後は表面の凹凸効果と熱容量によって放熱機能を担っている。 FIG. 2 shows the overall configuration of a high-pressure discharge lamp used in the light source device of the present invention.
The discharge lamp 10 has a substantially spherical light emitting portion 11 formed by a discharge vessel made of quartz glass, and the anode 2 and the cathode 3 are arranged in the light emitting portion 11 so as to face each other. Moreover, the sealing part 12 is formed so that it may extend from the both ends of the light emission part 11, and the conductive metal foil 4 which usually consists of molybdenum is embed | buried airtight by these shrink parts, for example with a shrink seal | sticker. . One end of the metal foil 4 is joined to the anode 2 or the cathode 3, and the other end of the metal foil 4 is joined to the external lead 16.
A coil 31 is wound around the tip of the cathode 3. The coil 31 is made of tungsten, and is configured by being tightly wound or welded. When the coil 31 is turned on, it functions as a starting seed (starting start position) due to the surface irregularity effect, and after the lighting, the heat radiation function is performed by the surface irregularity effect and the heat capacity.

発光部１１には、水銀と、希ガスと、ハロゲンガスが封入されている。
水銀は、必要な可視光波長、例えば、波長３６０〜７８０ｎｍという放射光を得るためのもので、０．２５ｍｇ／ｍｍ^３以上封入されている。この封入量は、温度条件によっても異なるが、点灯時１５０気圧以上で極めて高い蒸気圧となる。また、水銀をより多く封入することで点灯時の水銀蒸気圧２００気圧以上、３００気圧以上という高い水銀蒸気圧の放電ランプを作ることができ、水銀蒸気圧が高くなるほどプロジェクター装置に適した光源を実現することができる。
希ガスは、例えば、アルゴンガスが約１３ｋＰａ封入され、点灯始動性を改善する。
ハロゲンは、沃素、臭素、塩素などが水銀その他の金属との化合物の形態で封入する。ハロゲンの封入量は、例えば、１０^−６〜１０^−２μｍｏｌ／ｍｍ^３の範囲から選択できるものであって、その機能はハロゲンサイクルを利用した長寿命化であるが、本発明の放電ランプのように極めて小型で高い内圧を有するものは、このようなハロゲンを封入することは放電容器の破損、失透の防止という作用があると考えられる。 The light emitting unit 11 is filled with mercury, rare gas, and halogen gas.
Mercury is used to obtain a necessary visible light wavelength, for example, radiated light having a wavelength of 360 to 780 nm, and is contained in an amount of 0.25 mg / mm ³ or more. Although the amount of sealing varies depending on the temperature condition, the vapor pressure becomes extremely high at 150 atm or higher when the lamp is turned on. In addition, by enclosing more mercury, it is possible to make a discharge lamp with a high mercury vapor pressure of 200 atm or higher and 300 atm or higher when the lamp is turned on. The higher the mercury vapor pressure, the more suitable the light source suitable for the projector device. Can be realized.
As the rare gas, for example, argon gas is sealed at about 13 kPa, and the lighting startability is improved.
As for halogen, iodine, bromine, chlorine and the like are enclosed in the form of a compound with mercury or other metals. The amount of enclosed halogen can be selected from the range of, for example, 10 ⁻⁶ to 10 ⁻² μmol / mm ³ , and its function is to extend the life using the halogen cycle. As described above, it is considered that such a halogen having a high internal pressure has an effect of preventing breakage and devitrification of the discharge vessel.

このような放電ランプの数値例を示すと、例えば、発光部の外径はφ６．０〜１５．０ｍｍの範囲から選ばれて例えば９．５ｍｍ、電極間距離は０．５〜２．０ｍｍの範囲から選ばれて例えば１．５ｍｍ、発光管内容積は４０〜３００ｍｍ^３の範囲から選ばれて例えば７５ｍｍ^３である。点灯条件は、例えば、管壁負荷０．８〜２．０Ｗ／ｍｍ²範囲から選ばれて例えば１．５Ｗ／ｍｍ²というものであり、定格電圧８０Ｖ、定格電力２００Ｗである。
また、この放電ランプは、小型化するプロジェクター装置などに内蔵されるものであり、全体構造が極めて小型化される一方で高い光量が要求される。したがって、発光部内の熱的条件は極めて厳しいものとなる。
そして、放電ランプは、プロジェクター装置やオーバーヘッドプロジェクターのようなプレゼンテーション用機器に搭載され、演色性の良い放射光を提供する。 As an example of the numerical value of such a discharge lamp, for example, the outer diameter of the light emitting portion is selected from the range of φ6.0 to 15.0 mm, and the distance between the electrodes is, for example, 9.5 mm and 0.5 to 2.0 mm. is selected from a range with for example 1.5 mm, the arc tube volume is 75 mm ^3, for example, selected from a range of 40~300mm ^3. The illumination condition, for example, are those that are selected from the bulb wall loading 0.8~2.0W / mm ² range, for example, 1.5 W / mm ^2, the rated voltage 80V, the rated power 200 W.
In addition, this discharge lamp is built in a projector device or the like that is miniaturized, and the entire structure is extremely miniaturized, but a high amount of light is required. Therefore, the thermal conditions in the light emitting part are extremely severe.
The discharge lamp is mounted on a presentation device such as a projector device or an overhead projector, and provides emitted light having good color rendering properties.

凹面反射鏡２０の数値例を示すと、内容積は１０^３〜１０^６ｍｍ^３の範囲から選択されて、例えば９×１０^４ｍｍ^３、反射部の基体金属の厚みは、１〜３ｍｍの範囲から選択されて、例えば２ｍｍ、前面開口径はφ１０〜１５０ｍｍの範囲から選択されて、例えば５０ｍｍ、前面開口から頂部先端までの軸方向の長さは１０〜１５０ｍｍの範囲から選択されて、例えば３５ｍｍである。
前面ガラス２４の数値例を示すと、厚さが１〜５ｍｍの範囲から選択されて、例えば３ｍｍである。 In the numerical example of the concave reflecting mirror 20, the internal volume is selected from the range of 10 ³ to 10 ⁶ mm ³ , for example, 9 × 10 ⁴ mm ³ , and the thickness of the base metal of the reflecting portion is in the range of 1 to 3 mm. For example, 2 mm, the front opening diameter is selected from the range of φ10 to 150 mm, for example, 50 mm, and the axial length from the front opening to the top tip is selected from the range of 10 to 150 mm, for example, 35 mm. It is.
When the numerical example of the front glass 24 is shown, thickness is selected from the range of 1-5 mm, for example, is 3 mm.

図３は放熱体を取り付けた光源装置を示す。
凹面反射鏡２０の外側表面にはアルミニウムからなる放熱体５０が取り付けられている。
この放熱体５０はダイキャスト法によって形成されるため、凹面反射鏡２０の外面形状にほぼ等しい内面形状が形成されて両者はほぼ密着して組み合わせる。
放熱体５０を設ける理由は、凹面反射鏡２０およびその内部の放電ランプ１０をより完璧に冷却するためである。
さらに、放熱体５０の外側には複数の放熱用フィン５１が放電ランプ１０の軸と平行に伸びて形成される。放熱用フィン５１は放熱体５０と一体的でありダイキャスト法によって作成されている。つまり、凹面反射鏡２０と放熱体５０は、両者を密着させてあたかも一体物のごとく形成しており、放熱体５０と放熱用フィン５１はダイキャスト法を通じて物理的に一体物として形成されている。
なお、放熱体５０はアルミニウムに限定されず、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金を使うこともできる。また、放熱フィン５１の伸びる方向は、冷却ファンや外部の周辺機器との位置関係その他により適宜最適な形態が採用できる。 FIG. 3 shows a light source device to which a radiator is attached.
A radiator 50 made of aluminum is attached to the outer surface of the concave reflecting mirror 20.
Since this heat radiating body 50 is formed by die casting, an inner surface shape substantially equal to the outer surface shape of the concave reflecting mirror 20 is formed, and the both are combined in close contact.
The reason for providing the radiator 50 is to cool the concave reflecting mirror 20 and the discharge lamp 10 inside thereof more completely.
Further, a plurality of heat radiation fins 51 are formed outside the heat radiating body 50 so as to extend in parallel with the axis of the discharge lamp 10. The heat dissipating fins 51 are integral with the heat dissipating member 50 and are formed by die casting. That is, the concave reflecting mirror 20 and the heat radiating body 50 are formed as if they were in close contact with each other, and the heat radiating body 50 and the heat radiating fins 51 are physically formed as a single body through a die casting method. .
The radiator 50 is not limited to aluminum, and aluminum alloy, magnesium, and magnesium alloy can also be used. Further, the extending direction of the heat dissipating fins 51 can adopt an optimum form as appropriate depending on the positional relationship with the cooling fan and external peripheral devices and the like.

ここで、放熱体５０をダイキャスト法で作製する理由は、凹面反射鏡２０の複雑な形状に対して、精度良く適合できるだけの形状とするためである。
また、放熱体５０がアルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金よりなる理由は、融点が銅、鉄、およびこれらの合金に比べて低いためであり、反射鏡を構成するこれら材料を溶融変形させないためである。 Here, the reason why the heat radiating body 50 is manufactured by the die-cast method is to make it a shape that can be accurately adapted to the complicated shape of the concave reflecting mirror 20.
The reason why the radiator 50 is made of aluminum, an aluminum alloy, magnesium, or a magnesium alloy is that the melting point is lower than that of copper, iron, or an alloy thereof, so that these materials constituting the reflecting mirror are not melted and deformed. It is.

ここで、ダイキャスト法の作製方法について一例を示す。
ダイキャスト法は、正式にはダイキャスティングと言い、どろどろに溶かした溶融金属を砂などで作った鋳型に流し込んで製品を作る方法をいう。一般には、溶融金属は金型に押し込む際に高い圧力をかける。
本発明では、銅、鉄あるいはこれらの合金を基体金属として反射鏡内表面に前記中間層を形成した後、この反射鏡を金型の中に配置する。アルミニウムなどの放熱体とすべき金属を、別途、溶融炉において溶融状態に形成させておき、金型内に高い圧力をかけて流し込むことで鋳造できる。特に、反射鏡の外表面に対して溶融金属を流し込むことで、凝固後に金型から取り出すと、反射鏡と放熱体がほぼ一体物としてできあがる。つまり、銅、鉄あるいはこれらの合金からなる反射鏡と、アルミニウムまたはその合金あるいはマグネシウムまたはその合金からなる放熱体が、あたかも一部材のごとくできあがるわけである。 Here, an example is shown about the preparation method of the die-cast method.
The die-casting method is formally called die-casting and refers to a method of making a product by pouring molten metal melted in a mud into a mold made of sand or the like. Generally, molten metal applies high pressure when it is pushed into a mold.
In the present invention, the intermediate layer is formed on the inner surface of the reflecting mirror using copper, iron or an alloy thereof as a base metal, and then the reflecting mirror is placed in a mold. Casting can be performed by separately forming a metal to be used as a heat radiating body such as aluminum in a molten state in a melting furnace and pouring it into a mold under high pressure. In particular, when the molten metal is poured into the outer surface of the reflecting mirror and is taken out from the mold after solidification, the reflecting mirror and the radiator are almost integrated. That is, a reflector made of copper, iron or an alloy thereof and a heat radiator made of aluminum or an alloy thereof or magnesium or an alloy thereof are formed as if they were one member.

上記ダイキャスト法により、放熱フィンを有する複雑な形態の放熱体を、異なる金属材料からなる反射鏡に精度良く、密着させて一体化することができる。また、比較的簡易な製造方法により大量生産をすることもでき、さらに、薄く小型な放熱体を作ることもできる。この利点は、装置内部で部品が密集したプロジェクター装置の光源装置をしては極めて適したものとなる。
繰り返しになるが、反射鏡の構成材料である銅、鉄あるいはこれらの合金は、融点が高いため中間層を高い温度で形成することができ反射特性の優れた反射鏡を形成することができる。一方、放熱体は銅、鉄あるいはこれらの合金により作成することは、溶融状態の形成が困難であることから容易なことではないが、アルミニウムなどの金属材料をダイキャスト法により製造することで、複雑な形態の放熱体であっても反射鏡と完全に一体化したものを作ることができる。 By the die-casting method, the heat radiation body having a complicated shape having the heat radiation fins can be integrated in close contact with a reflecting mirror made of a different metal material with high accuracy. Further, mass production can be performed by a relatively simple manufacturing method, and a thin and small heat radiator can also be made. This advantage is extremely suitable for a light source device of a projector device in which parts are densely arranged inside the device.
To reiterate, copper, iron, or an alloy thereof, which is a constituent material of the reflector, has a high melting point, so that the intermediate layer can be formed at a high temperature, and a reflector having excellent reflection characteristics can be formed. On the other hand, it is not easy to create a radiator with copper, iron or an alloy thereof because it is difficult to form a molten state, but by producing a metal material such as aluminum by a die casting method, Even a heat sink with a complicated shape can be made completely integrated with the reflector.

ここで、上記実施例では直流点灯型の放電ランプについて説明したが、交流点灯型放電ランプにも適用することができる。
放電ランプは、超高圧水銀ランプに限定されず、メタルハライドランプ、キセノンランプ、低圧放電ランプ、無電極放電ランプなどに採用することができる。 Here, although the DC lighting type discharge lamp has been described in the above embodiment, the present invention can also be applied to an AC lighting type discharge lamp.
The discharge lamp is not limited to an ultra-high pressure mercury lamp, and can be employed as a metal halide lamp, a xenon lamp, a low pressure discharge lamp, an electrodeless discharge lamp, and the like.

本発明の光源装置を示す。1 shows a light source device of the present invention. 本発明の光源装置に使う放電ランプを示す。The discharge lamp used for the light source device of this invention is shown. 本発明の光源装置を示す。1 shows a light source device of the present invention.

Explanation of symbols

１０放電ランプ
２０凹面反射鏡
３０中間層
４０可視光反射層
５０放熱体
10 Discharge Lamp 20 Concave Reflector 30 Intermediate Layer 40 Visible Light Reflective Layer 50 Radiator

Claims

In a light source device comprising a high pressure discharge lamp and a concave reflecting mirror surrounding the high pressure discharge lamp,
The concave reflecting mirror includes a base made of copper, iron or an alloy thereof, an intermediate layer having a heat ray absorbing function and a reflecting surface smoothing function provided on the inner surface of the base, and a dielectric provided on the intermediate layer. A light source device comprising a visible light reflecting layer made of a body multilayer film.

2. The light source device according to claim 1, wherein a heat radiator made of aluminum or an alloy thereof, or magnesium or an alloy thereof is attached in close contact with the outer surface of the concave reflecting mirror.

The light source device according to claim 1, wherein the high-pressure discharge lamp has 0.25 mg / mm ³ or more of mercury sealed in a discharge vessel.

The light source device according to claim 2, wherein a heat radiating fin is formed on the heat radiating body.

2. The light source device according to claim 1, wherein the intermediate layer includes a heat absorption layer containing a copper oxide and a vitreous layer formed so as to overlap the heat absorption layer.