JP2005149884A - Light source device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、超高圧放電灯とリフレクターとを備え、投射型プロジェクターの光源として用いられる光源装置に関する。 The present invention relates to a light source device that includes an ultrahigh pressure discharge lamp and a reflector and is used as a light source of a projection type projector.
近年では、ビジネスにおけるプレゼンテーション、家庭におけるホームシアターやリアプロジェクションテレビ等の様々なシーンで投射型プロジェクターが使用されており、その主要部品である光源装置には、リフレクターに放電灯を取り付けたものが一般に用いられている。 In recent years, projection projectors have been used in various scenes, such as business presentations, home theaters and rear projection televisions in the home, and the light source device that is the main component is commonly used with a discharge lamp attached to a reflector. It has been.
このような投射型プロジェクターの光源装置には、「明るさ向上」に対する強い要求があり、従来では、放電灯の高圧化(0.15mg/mm3以上の水銀封入)によってこの要求に応じていた。また、放電灯を高圧化すると、使用中に放電灯が破裂し易くなるため、リフレクターの前部にカバーを取り付けることによって放電灯の破片や放電灯に封入されていた水銀が飛散するのを防止していた(特許文献1)。そして、このようなリフレクター付の光源装置1では、図13に示すように、放電灯2の端部にセラミックキャップ3を装着し、放電灯2とセラミックキャップ3とをセメント4によってリフレクター5に接合していた。
従来技術では、リフレクターの前部にカバーを取り付けていたので、放電灯の温度が高くなり過ぎて本来の性能を発揮できないという問題があった。また、放電灯の温度が高くなり過ぎると、短時間でガラスの失透や変形が生じるとともに、ガラス異常に伴って発生する不純物ガスによって電極変形が加速されるため、放電灯の寿命が短くなるという問題があった。さらに、カバーで密閉されたリフレクターの内側では空気が循環しないため、消灯後の温度低下が遅くなり、再度点灯できるまでの待ち時間が長くなるという問題もあった。 In the prior art, since the cover was attached to the front part of the reflector, there was a problem that the temperature of the discharge lamp became too high and the original performance could not be exhibited. Further, if the temperature of the discharge lamp becomes too high, the glass is devitrified and deformed in a short time, and the electrode deformation is accelerated by the impurity gas generated due to the glass abnormality, so the life of the discharge lamp is shortened. There was a problem. Furthermore, since air does not circulate inside the reflector sealed with the cover, there is a problem that the temperature decrease after the light is turned off is slow, and the waiting time until the light can be turned on again becomes long.
それゆえに、この発明の主たる目的は、短寿命化や再点灯時間の遅延を招くことなく本来の性能を有効に発揮することのできる、光源装置を提供することである。 Therefore, a main object of the present invention is to provide a light source device capable of effectively exhibiting the original performance without causing a shortened lifetime or a delay in relighting time.
請求項1に記載した発明は、「0.15mg/mm3以上の水銀が封入された発光部22と発光部22の両端部から棒状に延びて形成された2つの封止部24とを有する超高圧放電灯12、封止部24の一方が挿通される取付孔36と発光部22から出射された光を反射する反射面14aとを有するリフレクター14、取付孔36に挿通される側の封止部24を覆うようにして封止部24の中央部を越えて発光部22側へ延びて形成された導熱部材16を備える、光源装置」である。
The invention described in
この発明では、封止部24の先端部から中央部を越えて発光部22側へ延びて導熱部材16が形成されているので、超高圧放電灯12の熱が封止部24から導熱部材16を通して外部空間へ効率よく逃がされる。
In the present invention, since the
請求項2に記載した発明は、請求項1に記載した「光源装置」において、「リフレクター14の前部にカバー48が取り付けられた」ことを特徴とする。
The invention described in claim 2 is characterized in that, in the “light source device” described in
この発明では、カバー48によって超高圧放電灯12の破片や超高圧放電灯12に封入されていた水銀が飛散するのを防止できる。
In the present invention, the
請求項3に記載した発明は、請求項1または2に記載した「光源装置」において、「取付孔36の内面と封止部24の外面との間に導熱部材16が介在された」ことを特徴とする。
According to the third aspect of the present invention, in the “light source device” according to the first or second aspect, “the
この発明では、超高圧放電灯12の熱が封止部24から導熱部材16を通して外部空間へ逃がされるとともに、封止部24から導熱部材16を通してリフレクター14へ逃がされる。
In the present invention, the heat of the ultra-high
請求項4に記載した発明は、請求項1ないし3のいずれかに記載した「光源装置」において、「導熱部材に放熱板70が取り付けられた」ことを特徴とする。
The invention described in claim 4 is characterized in that, in the “light source device” described in any one of
この発明では、超高圧放電灯12の熱が封止部24から導熱部材および放熱板70を通して外部空間へ逃がされる。
In the present invention, the heat of the ultrahigh
請求項1〜4に記載した発明によれば、超高圧放電灯の熱を封止部から導熱部材を通して外部空間へ逃がすことができるので、超高圧放電灯の温度が高くなり過ぎるのを防止できる。したがって、超高圧放電灯の短寿命化や再点灯時間の遅延を招くことなく、その本来の性能を有効に発揮することができる。
According to the invention described in
図1および図2を参照して、本発明が適用された光源装置10は、投射型プロジェクターの光源として用いられるものであり、超高圧放電灯12と、超高圧放電灯12の光を反射させるリフレクター14と、超高圧放電灯12の熱を逃がす導熱部材16と、キャップ18と、ランプハウス20とによって構成されている。
1 and 2, a
超高圧放電灯12は、球状の発光部22と、その両端からストレートに延びた棒状の封止部24とを有する封体容器26を備えている。そして、封体容器26における各封止部24の内部には、一端が発光部22の内部へ突出した電極棒28と、一端が外部へ突出したリード棒30と、電極棒28の他端とリード棒30の他端とを電気的に接続するモリブデン箔32とが配設されており、各電極棒28の一端には、一対のタングステン電極(以下、単に「電極」という。)34を構成する陽極34aおよび陰極34bが接続されている。また、発光部22の内部には、0.15mg/mm3以上の水銀が封入されている。
The ultra-high
なお、図1に示した超高圧放電灯12は、ダブルエンド型で直流点灯式の超高圧水銀放電灯であるが、これに代えて、交流点灯式の超高圧水銀放電灯,シングルエンド型の超高圧水銀放電灯またはメタルハライドランプ等を用いるようにしてもよい。
The ultra-high
リフレクター14は、超高圧放電灯12の発光部22において発生した光を所定方向へ反射させるための反射面14aを有する碗状部材であり、リフレクター14の中央部には、超高圧放電灯12の封止部24が挿通される取付孔36を構成する筒状の放電灯取付部38が形成されている。
The
導熱部材16は、超高圧放電灯12の発光部22において発生した熱を外部へ放出するものであり、図1,図3および図4に示すように、超高圧放電灯12における封止部24の外面とリフレクター14における取付孔36の内面(すなわち、放電灯取付部38の内面)との間に介在される筒状の導熱部40と、放電灯取付部38の外面に嵌め合わされる筒状の嵌合部42と、キャップ18が装着される環状面を有するキャップ装着部44とによって構成されている。
The
導熱部40は、超高圧放電灯12の封止部24を覆うようにして、封止部24中央部を越えて発光部22側へ延びて形成されている。つまり、図4に示すように、封止部24の長さをL(たとえば22.2mm)とすると、導熱部材16の封止部24を覆う部分(導熱部40)の先端位置Pは、封止部24の先端からL/2(たとえば11.1mm)の位置よりも発光部22側に配置されている。
The
この導熱部材16は、アルミナ(Al2O3),ステアタイト(MgO−SiO2),ムライト(3Al2O3−SiO2),フォルステライト(2MgO−SiO2)等のような酸化物の焼結体によって全体が一体成形されている。したがって、超高圧放電灯12の発光部22で生じた熱は、封止部24から導熱部材16の導熱部40へ伝播され、導熱部材16の全表面から外部空間およびリフレクター14へ逃がされることになる。なお、アルミナ(Al2O3)の熱伝導率は16.7W/m・K、ステアタイト(MgO−SiO2)の熱伝導率は2.5W/m・K、ムライト(3Al2O3−SiO2)の熱伝導率は4.2W/m・K、フォルステライト(2MgO−SiO2)の熱伝導率は3.4W/m・Kである。ただし、導熱部材16は、耐熱性および導熱性を有する酸化物の焼結体であればよく、その構成材料の種類や配合割合は特に限定されるものではない。
The
キャップ18は、超高圧放電灯12における封止部24の先端部を保護するとともに、リード線46(図1)を保持するものであり、セラミック等によってすり鉢状に形成されている。ランプハウス20は、超高圧放電灯12,リフレクター14,導熱部材16およびキャップ18を密閉状態で収容するものであり、PPS(ポリフェニレン・ サルファイド)等のような耐熱絶縁体によって箱状に形成されている。そして、ランプハウス20の一側面には、超高圧放電灯12から出射された光を通すための前面ガラス48が取り付けられている。
The
光源装置10を組み立てる際には、まず、図4に示すように、超高圧放電灯12における一方の封止部24の外面に導熱部材16の導熱部40を嵌め合わせる。続いて、導熱部40の先端部と封止部24の外面とをセメント50によって接合し、キャップ装着部44にキャップ18をセメントによって固着する。そして、超高圧放電灯12をリフレクター14の取付孔36に通してこれをリフレクター14の中央部に位置決めし、嵌合部42と放電灯取付部38とをセメントによって接合する。その後、超高圧放電灯12,リフレクター14,導熱部材16およびキャップ18をランプハウス20の内部に収容し、超高圧放電灯12の各リード棒30から延びるリード線46をランプハウス20に設けられた孔20aから外部へ引き出す。なお、「セメント」としては、アルミナ−シリカ(Al2O3−SiO2)系,アルミナ(Al2O3)系または炭化けい素(SiC)系のものを用いることができる。
When assembling the
光源装置10をプロジェクターの内部に組み込んだ後、プロジェクターの駆動スイッチを入れると、超高圧放電灯12に点灯始動電圧が印加されて発光部22が発光する。そして、発光部22で発生した光は、リフレクター14の反射面14aで反射されて各種の光学素子に与えられ、デジタルミラーディバイスや液晶から画像情報を受け取った後、投射レンズによってスクリーン上に投射される。このとき、超高圧放電灯12の発光部22においては、光とともに大量の熱が発生するが、発生した熱は、封止部24から導熱部材16へ伝播され、導熱部材16の表面から外部空間およびリフレクター14へ効率よく逃がされる。したがって、超高圧放電灯12の異常加熱による動作不良を回避できる。また、熱が効率よく逃がされることによって消灯後の温度低下が促進されるので、再度点灯できるまでの待ち時間を短縮できる。
When the drive switch of the projector is turned on after the
なお、発明者等は、以下の試験1により光源装置10の実用性を検証した。
The inventors verified the practicality of the
[試験1]
試験方法: 上述の光源装置10(図1,図2)において、「165Wで直流点灯式」の超高圧放電灯12を採用し、「アルミナ−シリカ系」のセメント50を用いて導熱部材16を封止部24およびリフレクター14に固定した。そして、「導熱部材16の材質」、「導熱部材16の先端位置P(図4)」および「セメント50による導熱部40と封止部24との接合態様」を変えて試料を作成した。なお、「導熱部40と封止部24との接合態様」としては、「導熱部40の先端部にセメント50を盛り付けた態様(以下、「セメント盛付」という。図4)」と、「導熱部40の先端部内側にセメント50を1mm程度入り込ませた態様(以下、「セメント入込」という。図5)」の2つの態様を採用した。
[Test 1]
Test Method: In the above-described light source device 10 (FIGS. 1 and 2), the “165 W DC lighting type” ultra-high
また、図13に示した従来の光源装置1において、放電灯2として「165Wで直流点灯式の超高圧放電灯」を採用するとともに、セメント4として「アルミナ−シリカ系のセメント」を採用して、これを比較試料とした。
Further, in the conventional
そして、各試料および比較試料について、超高圧放電灯12の先端部における温度を熱電対により測定した。また、再度点灯できるまでの待ち時間を測定した。なお、再度点灯できるまでの待ち時間については、1.5KVと2.0KVの2種類の点灯始動電圧について測定した。
試験結果: 超高圧放電灯12のバルブトップ温度は、表1の通りであり、再度点灯できるまでの待ち時間は、表2の通りである。
And about each sample and the comparative sample, the temperature in the front-end | tip part of the ultrahigh
Test results: The bulb top temperature of the ultra-high
なお、上述の実施例では、超高圧放電灯12、リフレクター14、導熱部材16およびキャップ18をランプハウス20に収容するようにしているが、本発明は、たとえば図6に示すようなランプハウス20を有しない光源装置52についても適用可能であり、この場合には、リフレクターの前部にカバー48が取り付けられることになる。
In the above-described embodiment, the ultra-high
また、上述の実施例では、導熱部40、嵌合部42およびキャップ装着部44を有する導熱部材16を用いるようにしているが、これに代えて、図7および図8に示すように、筒状の導熱部54とキャップ56とが一体成形された導熱部材58が用いられてもよい。また、図9および図10に示すように、筒状の導熱部60とキャップ62とがセメント等により接合された導熱部材64が用いられてもよいし、図11に示すように、筒状の導熱部66のみからなる導熱部材68が用いられてもよい。さらに、各導熱部材16,58,64および68には、図12に示すように、放熱板70が取り付けられてもよい。ただし、これらの実施例においても、導熱部材58,64および68は、酸化物の焼結体であるとともに、超高圧放電灯12における封止部24の中央部(L/2の部分)を越えて発光部22側へ延びて形成されている必要がある。
In the above-described embodiment, the
発明者等は、導熱部材58を用いた光源装置72(図7)、導熱部材64を用いた光源装置74(図9)、導熱部材68を用いた光源装置76(図11)および放熱板70を用いた光源装置78(図12)について、以下の試験2〜5により実用性を検証した。
The inventors have used a light source device 72 (FIG. 7) using the
[試験2]…光源装置72(図7)についての試験
試験方法: 光源装置72において、「150Wで直流点灯式」の超高圧放電灯12を採用し、「アルミナ−シリカ系」のセメント50を用いて導熱部材58をリフレクター14に固定した。そして、「導熱部材58の材質」、「導熱部材58の先端位置P」および「セメント50による導熱部材58と封止部24との接合態様」を変えて試料を作成した。
[Test 2] Test method for the light source device 72 (FIG. 7): In the
また、図13に示した従来の光源装置1において、放電灯2として「150Wで直流点灯式の超高圧放電灯」を採用するとともに、セメント4として「アルミナ−シリカ系のセメント」を採用して、これを比較試料とした。
Further, in the conventional
そして、各試料および比較試料について、超高圧放電灯12のバルブトップ温度を熱電対により測定した。
試験結果: 超高圧放電灯12のバルブトップ温度は、表3の通りである。
For each sample and comparative sample, the bulb top temperature of the ultra-high
Test results: The bulb top temperature of the ultra-high
[試験3]…光源装置74(図9)についての試験
試験方法: 光源装置74において、「200Wで直流点灯式」の超高圧放電灯12を採用し、「ムライト製」の導熱部60に「セラミック製」のキャップ62を接合した導熱部材64を採用し、「アルミナ−シリカ系」のセメント50を用いて導熱部材64をリフレクター14に固定した。そして、「導熱部材64の先端位置P」を変えて試料を作成した。なお、「セメント50による導熱部材64と封止部24との接合態様」は「セメント盛付」とした。
[Test 3] Test method for the light source device 74 (FIG. 9): In the
また、図13に示した従来の光源装置1において、放電灯2として「200Wで直流点灯式の超高圧放電灯」を採用するとともに、セメント4として「アルミナ−シリカ系のセメント」を採用して、これを比較試料とした。
Further, in the conventional
そして、各試料および比較試料について、超高圧放電灯12の先端部における温度を熱電対により測定するとともに、所定の点灯時間における超高圧放電灯12の明るさの維持率(0時間のときの明るさを100とする)を測定した。
試験結果: 超高圧放電灯12のバルブトップ温度は、表4の通りであり、超高圧放電灯12の明るさの維持率は、表5の通りである。
For each sample and comparative sample, the temperature at the tip of the ultrahigh
Test results: The bulb top temperature of the ultra high
[試験4]…光源装置76(図11)についての試験
試験方法: 光源装置76において、「100Wで直流点灯式」の超高圧放電灯12を採用し、「ステアタイト製」の導熱部材68を採用し、「アルミナ−シリカ系」のセメント50を用いて導熱部材68をリフレクター14に固定した。そして、「導熱部材68の先端位置P」を変えて試料を作成した。なお、「セメント50による導熱部材68と封止部24との接合態様」は「セメント盛付」とした。
[Test 4] Test method for the light source device 76 (FIG. 11): In the
また、図13に示した従来の光源装置1において、放電灯2として「100Wで直流点灯式の超高圧放電灯」を採用するとともに、セメント4として「アルミナ−シリカ系のセメント」を採用して、これを比較試料とした。
Further, in the conventional
そして、各試料および比較試料について、超高圧放電灯12の先端部における温度を熱電対により測定するとともに、所定の点灯時間における超高圧放電灯12の明るさの維持率を測定した。
試験結果: 超高圧放電灯12の先端部における温度は、表6の通りであり、超高圧放電灯12の明るさの維持率は、表7の通りである。
And about each sample and the comparative sample, while measuring the temperature in the front-end | tip part of the ultrahigh
Test results: The temperature at the tip of the ultra high
[試験5]…光源装置78(図12)についての試験
試験方法: 光源装置78において、「200Wで直流点灯式」の超高圧放電灯12を採用し、「アルミナ製」の導熱部材68を採用し、「アルミナ−シリカ系」のセメント50を用いて導熱部材68をリフレクター14に固定するとともに、導熱部材68に放熱板70を固定した。そして、「導熱部材68の先端位置P」を変えて試料を作成した。なお、「セメント50による導熱部材68と封止部24との接合態様」は「セメント盛付」とした。
[Test 5] Test method for the light source device 78 (FIG. 12): In the
また、図13に示した従来の光源装置1において、放電灯2として「200Wで直流点灯式の超高圧放電灯」を採用するとともに、セメント4として「アルミナ−シリカ系のセメント」を採用して、これを比較試料とした。
Further, in the conventional
そして、各試料および比較試料について、超高圧放電灯12の先端部における温度を熱電対により測定するとともに、所定の点灯時間における超高圧放電灯12の明るさの維持率を測定した。
試験結果: 超高圧放電灯12の先端部における温度は、表8の通りであり、超高圧放電灯12の明るさの維持率は、表9の通りである。
And about each sample and the comparative sample, while measuring the temperature in the front-end | tip part of the ultrahigh
Test results: The temperature at the tip of the ultra high
10,52,72,74,76,78… 光源装置
12… 超高圧放電灯
14… リフレクター
16,58,64,68… 導熱部材
18… キャップ
20… ランプハウス
22… 発光部
24… 封止部
26… 封体容器
28… 電極棒
34… タングステン電極電極
36… 取付孔
38… 放電灯取付部
40,54,60,66… 導熱部
42… 嵌合部
44… キャップ装着部
46… リード線
48… 前面ガラス
50… セメント
70… 放熱板
10, 52, 72, 74, 76, 78 ...
Claims (4)
前記封止部の一方が挿通される取付孔と前記発光部から出射された光を反射する反射面とを有するリフレクター、
前記取付孔に挿通される側の前記封止部を覆うようにして前記封止部の中央部を越えて前記発光部側へ延びて形成された酸化物焼結体からなる導熱部材を備える、光源装置。 An ultra-high pressure discharge lamp having a light emitting part in which mercury of 0.15 mg / mm 3 or more is sealed and two sealing parts formed to extend from both ends of the light emitting part in a rod shape;
A reflector having an attachment hole through which one of the sealing portions is inserted and a reflecting surface that reflects light emitted from the light emitting portion;
A heat conducting member made of an oxide sintered body formed to extend to the light emitting part side over the central part of the sealing part so as to cover the sealing part on the side inserted into the mounting hole; Light source device.
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