JP2007213983A - 光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 外部トリガ方式による補助電極を備えた高圧放電ランプと金属製の凹面反射鏡とを具備した光源装置において、リード線の取り回しが容易で、始動時に印加される高電圧を確実に絶縁することができ、ランプの始動を確実に行えると共にランプ内部に封入された水銀の未蒸発を回避し、所期の発光強度を得ることができる光源装置を提供すること。
【解決手段】 光源装置は、一対の電極と０．１５ｍｇ／ｍｍ^３以上の水銀が内部に封入された高圧放電ランプと、集光部および該集光部の後端に連設された筒状頸部を有する金属製の凹面反射鏡と、ランプ始動用の補助電極とを備え、高圧放電ランプの一方の封止管部及び前記補助電極の給電線が筒状頸部の内部に挿通されると共に、該筒状頸部の後方部分に接着剤が充填されて当該ランプと凹面反射鏡が固定され、該筒状頸部の前方部分に、給電線と該筒状頸部の間に絶縁層が形成されていることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、凹面反射鏡と放電ランプからなる光源装置に関し、特に、凹面反射鏡が金属より構成された光源装置に関する。

投射型の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射することが要求され、このための光源として、超高圧放電ランプが好適に使用されている。かかる放電ランプは発光管の内部に水銀を多量に封入することにより、点灯時において高い動作圧力を達成し、もってアークの広がりを抑え、大きな光出力を実現することができる。

この種の放電ランプにおいては、始動時にスタータを用いて高電圧を発生させ、放電空間を絶縁破壊させて放電を開始させる必要がある。通常は一対の電極間に高電圧を印加する方式のスタータが用いられるが、主放電のための電極の間に高電圧を印加せず、放電容器に近接する導体に高電圧を印加して放電始動することが行われる。このような方法はいわゆる外部トリガ方式と呼ばれ、主としてフラッシュランプにおいて多用され、スタータの大型化、大重量化を防止するために広く用いられる点灯方法である。

図６は外部トリガ方式による補助電極を備えた高圧放電ランプ装置の一例を示す一部断面で示す説明図、図７は交流点灯型の外部トリガ方式による点灯装置の一例を簡略化して示す図である。図６に示すように高圧放電ランプ１０は発光管１１の中央部に膨出部が形成されて発光管部１２が形成されている。発光管部１２の内部には主放電のための第１の電極Ｅ１と第２の電極Ｅ２とが対向配置されており、かかる電極Ｅ１、Ｅ２を先端に有する電極棒１４Ａ，１４Ｂが発光管部１２の両端に連設された封止管部１３Ａ，１３Ｂ内に埋設されている。電極棒１４Ａ，１４Ｂの後端部にモリブデンからなる金属箔１５Ａ，１５Ｂが接続され、封止管部１３Ａ，１３Ｂ内に気密に埋設されることにより、発光管部１１の内部が気密状態とされている。金属箔１５Ａ，１５Ｂの後端部には外部リード棒１６Ａ，１６Ｂが接続されて電気的に外部に導出されている。なお、Ｗ１，Ｗ２は外部リード棒１６Ａ，１６Ｂに接続された給電線である。
発光管部１２外周には補助電極Ｗｃとして作用する導電性ワイヤが配置されている。

図７において、ＭｘはＤＣ電源、Ｂｘは給電回路、Ｕｅはスタータである。この方式の場合スタータＵｅの高電圧の２次巻線（Ｓｅ）は放電ランプに並列に接続されており、スタータＵｅの高電圧トランスＴｅの２次側巻線Ｓｅの一端（Ｆ２）から給電線Ｗｔを介して放電ランプ１０の補助電極Ｗｃに高電圧が印加されると、発光管１１の内面と高圧トランスＴｅの２次側巻線Ｓｅとの他端（Ｆ１）が接続された側の主たる放電のための電極Ｅ１との間で放電路が形成されて誘電体バリア放電が発生する。この誘電体バリア放電により発生したプラズマを種として、両極の電極Ｅ１，Ｅ２の間にＤＣ電源電圧Ｍｘに接続された給電回路Ｂｘより印加された電圧（無負荷開放電圧）によって主たる放電を開始させる。
高圧放電ランプにこのような補助電極（「外部トリガ」と言う）を用い、凹面反射鏡を組み合わせた光源装置は例えば特開２００３−０９２１９８号公報（特許文献１）等に記載されている。
特開２００３−０９２１９８号公報 特開２００４−３４２４４６号公報 特開２００５−０８４５８５号公報

ところで、上記技術分野に係る高圧放電ランプと凹面反射鏡とよりなる光源装置においては、例えば特許文献２等で知られるように光源装置の小型化に伴い、凹面反射鏡を従来の耐熱性セラミックやガラスに替えて金属によって構成することにより、熱伝導特性の良好な凹面反射鏡を得ることが検討されている。とりわけ、発光管の内部に水銀が多量（具体的には、０．１５ｍｇ／ｍｍ^３以上）封入されて発光管内部の圧力が点灯動作時に１５０気圧以上という極めて高い圧力になるものにおいては、凹面反射鏡を金属で構成すると高圧放電ランプが破損してしまった場合でもその影響を凹面反射鏡の内部にとどめておくことができて外的影響を十分小さく抑えられるという利点がある。更には、耐熱性、熱衝撃性の点で優位と考えられている。
前述した特許文献２においては、凹面反射鏡の金属を母材としながらその反射面にガラスコーティングを施し、更にその上に誘電体の多層膜を形成して反射鏡を作製し、内部に光源ランプを具備した光源装置が記載されている。

かかる特許文献２に記載の光源装置において、先述したような外部トリガ方式による点灯方法を採用した場合には、金属製反射鏡と導電ワイヤとの間の絶縁を確実に維持することが必要である。万一、始動時に導電ワイヤにかけられる高電圧がリークした場合には電極間の絶縁破壊が行われず始動することができなくなる。

無論、従来技術のように反射鏡が絶縁性のガラスからなる場合は、特許文献１に記載の光源装置のように、補助電極の給電線を凹面反射鏡の開口側から導出する構造を採用すれば簡単である。しかしながら、凹面反射鏡を金属で構成した場合には導電ワイヤの電力が金属にリークし、補助電極と主放電のための電極との間に所定の電位差が発生せず、このためランプが点灯しないという事態が生じる。
このような事情から、導電ワイヤを耐熱性を具備する絶縁性のスリーブ等の部材に挿入し、かかる絶縁性スリーブを凹面反射鏡に形成した透孔内に挿入、固定して導電ワイヤと凹面反射鏡の絶縁距離を伸ばし、電力のリークを防止することを検討した。しかしながら絶縁性を確実なものとするためには、例えば印加電圧が７．５ｋＶである場合は反射鏡とリード線の距離を少なくとも１５ｍｍ離隔することが必要で、凹面反射鏡内方の反射面側に不透光の部材が大きく突出することになり、反射光の出射が妨げられて著しい光量低下をもたらしてしまう。

そこで本発明者らは、導電ワイヤＷｔを封止管部に沿って凹面反射鏡の筒状頸部から導出することを検討し、封止管部と凹面反射鏡との間に絶縁性の物質を介在させることにより、両部材間に配置された補助電極の給電線と凹面反射鏡との絶縁を確保することを検討した。
図８は、本発明者らが先に検討した光源装置の概略断面図である。同図において先に図６で説明した構成については同符号で示して詳細説明を省略する。凹面反射鏡２０は、具体的に、凹状であって集光空間を形成する集光部２１と、この集光部２１の前端（図８において左端）２１Ａにおいて開口部を形成する前方外縁部と、当該集光部２１の後端（図１において右端）２１Ｂに続いて光軸方向後方に伸びる筒状頸部２５とよりなる基体を具備し、この集光部２１内表面に可視光の反射層が形成されて構成されている。この凹面反射鏡はアルミニウムなどの熱伝導性が良好な金属により構成されている。
一方、高圧放電ランプ１０は、発光管部１２およびその両端に連設された封止管部１３Ａ，１３Ｂを具備しており、かかる発光管部１２内に所定量の水銀と希ガス、ハロゲン等が封入されてなるものであり、電極Ｅ１，Ｅ２に連設された電極棒１４Ａ，１４Ｂが、封止管部１３Ａ，１３Ｂ内に気密に封着された金属箔１５Ａ，１５Ｂに溶接されて外部リード棒１６Ａ，１６Ｂに接続されて導出されて構成されている。
かかる凹面反射鏡２０の内部空間内に、高圧放電ランプ１０を当該高圧放電ランプ１０の管軸と凹面反射鏡２０の光軸とが一致するように略水平に配置し、この高圧放電ランプ１０の後方の封止管部１３Ｂ（図８において左端）を基体における筒状頸部２５に挿通すると共に、アルカリ系セラミックス接着剤などの接着剤３０が筒状頸部２５内部の全域に亘って充填して、導電ワイヤの移動を規制して絶縁を確保すると共に、高圧放電ランプ１０を凹面反射鏡２０に固定して、光源装置を構成した。

而して、この場合は放電ランプの封止管部の過冷却が生じ、発光管内に多量に封入された水銀が未蒸発となり、所期の発光効率を得ることができないという事態に至ることが判明した。すなわち、封止部の外周に充填された接着剤を介して金属よりなる凹面反射鏡に封止管部の熱が伝達された結果、封止管部が過剰に冷却され、該封止管部に連設された発光管部もまた過剰に冷却されてしまい、発光管部が所期の温度に上がらなくなったため水銀の未蒸発が発生するに至った。
そこで、この発明が解決しようとする課題は、外部トリガ方式による補助電極が発光管の外周部に配置された光源ランプと、金属製の凹面反射鏡とを具備した光源装置において、リード線の取り回しが容易で、始動時に印加される高電圧を確実に絶縁することができ、ランプの始動を確実に行えると共に、ランプ内部に封入された水銀の未蒸発を回避し、所期の発光強度を得ることができる光源装置を提供することである。

本発明にかかる光源装置は、一対の電極と０．１５ｍｇ／ｍｍ^３以上の水銀が内部に封入された発光管部及び当該発光管部の両端に連設された封止管部を具備し、該封止管部の内部に金属箔が埋設されその前端部に前記電極を先端に具備してなる電極棒の後端部が接続されてなる高圧放電ランプと、
金属により構成され、前方に向けて光を反射する集光部および該集光部の後端に連設された筒状頸部を有する凹面反射鏡と、
前記高圧放電ランプの発光管外周面に沿って配置された補助電極と、
を備えた光源装置であって、
前記高圧放電ランプの一方の封止管部及び前記補助電極の給電線が前記筒状頸部の内部に挿通されてなり、該筒状頸部の後方部分における封止管部と筒状頸部との間に接着剤が充填されて高圧放電ランプが凹面反射鏡に固定されると共に、該筒状頸部の前方部分に給電線と該筒状頸部の間に絶縁層が形成されていることを特徴とする。

また、前記絶縁層は、給電線と筒状頸部の間に絶縁性のスリーブ部材が配置されることにより形成されてなることを特徴とする。
また、前記絶縁層は、筒状頸部内面に燐酸系セラミックスコート剤が塗布されることにより形成されてなることを特徴とする。

本願発明によれば、熱伝導性の良い材質である金属を反射鏡として使用した場合であっても、反射面で反射された光を遮ることなく有効に利用することができ、明るいムラのない光源装置を提供することができると共に、ランプ始動時に導電ワイヤに印加される高電圧を他の部材から確実に絶縁することができてリークを防止でき、ランプの始動信頼性を高めることができる。しかも、封止管部における発光管側の所定領域においては他の部材が接触していないので、封止管部の過剰な冷却が生じることなく、発光部の温度の安定に維持できて水銀の未蒸発化を防止することができる。

図１は本願第１の実施形態にかかる光源装置の軸方向断面図、図２は本願発明にかかるスリーブ部材と凹面反射鏡の分解図であり斜視図である。
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１においてこの光源装置は、光源である高圧放電ランプ１０と、この高圧放電ランプ１０が収容され、当該高圧放電ランプ１０からの放射光を反射してその反射光を開口部を介して投射する凹面反射鏡２０とを具備して構成される。なお同図中、高圧放電ランプ１０については一部分のみ断面図で示している。
この光源装置１は、図１に示されるように、高圧放電ランプ１０の管軸が水平状態とされた状態で使用される。
具体的に、凹面反射鏡２０は、凹状であって集光空間を形成する集光部２１と、この集光部２１の前端（図１において左端）２１Ａにおいて開口部を形成する前方外縁部２４と、当該集光部２１の後端（図１において右端）２１Ｂに続いて光軸方向後方に伸びる筒状頸部２５とよりなる基体２０Ａを具備し、この集光部２１内表面に中間層２２を介して可視光反射層２３が形成されて構成されている。

凹面反射鏡２０における基体２０Ａを構成する金属としては、熱伝導率が３．２Ｗ／ｋ・ｍ以上のもの、好ましくは５０Ｗ／ｋ・ｍ以上のものが用いられ、具体的には、例えば熱伝導率が２３３Ｗ／ｋ・ｍであるアルミニウム、熱伝導率が５６Ｗ／ｋ・ｍである鉄、熱伝導率が３８１Ｗ／ｋ・ｍである銅などが挙げられる。基体２０Ａとしては、アルミニウムよりなるものが好ましく用いられる。

凹面反射鏡２０の基体２０Ａの集光部２１内表面に形成される中間層２２は、その表面上に可視光反射層２３が形成されるいわば支持層であり、基体２０Ａと可視光反射層２３との一体性が得られるものであればよい。具体的に中間層２２は、例えばシリカを主成分とするガラス質層よりなるもの、あるいは面反射鏡の基体を構成する金属の酸化物を含有する層とガラス質層との積層体よりなるもの、または基体を研磨し、その表面に高耐熱アルマイト処理を施してアルマイト層を得、更にその上に高耐熱性樹脂層を設けることにより得られる平滑層よりなるもの、などが挙げられる。なお前記平滑層は、アルマイト層を有するものに限定されず、アルマイト層に代えて他の金属酸化物層を有するものであってもよい。

中間層２２がガラス質層を有するものである場合には、可視光反射層２３を形成すべき表面の表面平滑性が容易に得られるが、非常に高い集光効率が求められる場合には、ガラス質層を研磨することによって更に表面平滑性を向上し、これにより一層高い集光効率を得ることができる。
中間層を形成するガラス質層の厚さは、通常、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。ガラス質層の厚さが１ｍｍを超える場合には、ガラス質層を構成する材料と、基体２０Ａを構成する金属との熱膨張率の差に起因して当該ガラス質層にクラックが生じるおそれがある。

可視光反射層２３は、例えばシリカ（ＳｉＯ_２）層およびチタニア（ＴｉＯ_２）層が交互に積層されてなる厚さ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し、かつ可視光を反射する機能を有するものである。

このようなガラス質層を中間層として有する構成の凹面反射鏡２０は、例えば絞り加工、切削加工、プレス加工、ダイキャストなどの手法によって金属よりなる所望の形状の基体２０Ａを得、当該基体２０Ａにおける所定の内表面に、ガラス質層形成用懸濁液を塗布し、例えば温度１５０℃で加熱して乾燥することによって得られた塗膜を焼結処理することによってガラス質層を形成し、更に、得られたガラス質層の表面に、蒸着法などによってシリカ層と、チタニア層とを交互に積層して可視光反射層を形成することにより製造することができる。

高圧放電ランプ１０は、発光空間を形成する略楕円状の発光管部１２と、その両端に続いて管軸方向外方、すなわち、光軸方向前方及び後方に伸びるロッド状の封止管部１３Ａ、１３Ｂとよりなる発光管１０を具備している。発光管１１は、シリカガラス製であって発光空間の内部には互いに対向するよう一対の電極Ｅ１，Ｅ２が配置されている。そして、発光管部１２内には、点灯始動ガスとして希ガスと、当該発光管部１１の内壁の黒化抑制のためのハロゲンと、発光物質として水銀とが封入されている。
発光管部内には電極棒１４Ａ，１４Ｂが突出して配置されており、その先端に電極Ｅ１，Ｅ２が保持されて対向配置されている。電極棒１４Ａ，１４Ｂの後端部は封止管部１３Ａ，１３Ｂに埋設されており、更に該封止管部内に封着された金属箔１５Ａ，１５Ｂの先端部に溶接されている。かかる金属箔は具体的にはモリブデンよりなる。金属箔１５Ａ，１５Ｂの後端部が外部リード棒１６Ａ，１６Ｂに接続されることにより、発光管１１の外部に導出されている。
なお、図中Ｗ２，Ｗ１は外部リード棒１６Ａ，１６Ｂに接続された給電線である。

高圧放電ランプ１０においては、発光管部１２内における水銀の封入量は０．１５ｍｇ／ｍｍ^３以上、更に望ましくは０．２５ｍｇ／ｍｍ^３以上であることが好ましい。水銀の封入量が０．２５ｍｇ／ｍｍ^３以上であることにより、高圧水銀ランプ１０に高い輝度が得られることから、光源装置１０に一層高い光放射性能を得ることができる。

凹面反射鏡２０の内部空間内に、高圧放電ランプ１０が、当該高圧放電ランプ１０の管軸と凹面反射鏡２０の光軸とが一致するように略水平に配置され、この高圧放電ランプ１０の後方の封止管部１３Ｂ（図１において右端）が基体２０Ａにおける筒状頸部２５に挿通されている。

高圧放電ランプにおける発光管部１２外部には補助電極Ｗｃが配置されている。この補助電極Ｗｃは導電性を有するワイヤを一方の封止管部１３Ａの外周に巻回して発光管部１１の外周面にそって張り渡し、他方の封止管部１３Ｂの外周に巻回することにより配置される。そして他方の封止管部１３Ｂに巻回した後、導電ワイヤを伸ばして当該封止管部１３Ｂの軸に沿って引き出すことにより、給電線Ｗｔが封止管部１３Ｂの外周面と凹面反射鏡における筒状頸部２５の内周面との間を通過させて取り出されている。導電ワイヤは具体的には線径φが０．０５〜１ｍｍのステンレス鋼よりなり、電気の良導体であると共に耐熱性を有する。また線径をφ０．１ｍｍ以上とすることで適度な剛性を具備し、棒状にして使用することが可能であり、本実施形態のように封止管部１３Ｂに沿って直線状に伸ばして引き出すこともできる。

導電ワイヤの給電部Ｗｔが通過する凹面反射鏡２０における筒状頸部２５は、その内径が集光部２１に近い前端部２５Ａにおいて小さく、後端部２５Ｂにおいて大きくなるよう、段部２５ａが形成されている。

このように筒状頸部２５の内部が後端において拡径しているのは、凹面反射鏡２０の集光部２１における集光率を上げるために集光部２１の開口径を小さくしなければならず、集光部２１に隣接する前端部２５Ａの内径を大きくすることができない一方、後端部２５Ｂ側においては当該筒状頸部２５の内部に高圧放電ランプ１０の固着用の接着剤を充填するために十分な間隙を設ける必要があるからである。
無論、筒状頸部２５の内径については、当該筒状頸部内周面と給電線Ｗｔとの間の距離を稼ぐためにも大きくするが望ましい。しかしながら、前記のように集光部２１の制約があるため、筒状頸部２５と給電線Ｗｔとの距離は集光部２１側において近接して配置されることは避けられない。
以上のような理由から、構造上給電線Ｗｔから筒状頸部２５の前方部分において電力がリークする可能性が高いものとなるが、本実施形態によれば、筒状頸部２５内部に絶縁性セラミックスからなるスリーブ部材３１が挿入されている、すなわち、スリーブ部材３１により絶縁層が形成されているので、給電線Ｗｔと筒状頸部２５との絶縁距離が拡大すると共に、給電線Ｗｔと筒状頸部２５とが接触することが無く確実に絶縁され、従って、電力のリークが発生することなく高圧放電ランプ１０を確実に点灯させることができる。

スリーブ部材３１は、絶縁性、耐熱性を有する例えばセラミック製であり、具体的な材質名を挙げるとアルミナ、ムライトなどから構成される。スリーブ部材３１の前方側における筒状部３１Ａにおいては外径が筒状頸部２５内径に適合するよう形成されると共に、後方側の開口縁には外径が拡径してなるフランジ部３１Ｂが形成されている。そしてフランジ部３１Ｂが凹面反射鏡２０の筒状頸部２５の段部２５ａに当接することにより前方向における位置が規正され、一方、後ろ方向にはセラミック接着剤によって移動が規制されることにより所定の位置に安定的に配置される。

スリーブ部材３１の肉厚は０．１〜２ｍｍであり、その全長は筒状頸部２５の前端側２５Ａ部分よりも長く、その前端が凹面反射鏡２０における集光面２１よりも０．１〜２ｍｍ程度前方に突出するよう配置されている。この例においては、このスリーブ部材３１の内部に、前図図１で示すように補助電極Ｗｃから導出された導電ワイヤ及び高圧放電ランプ１０の封止管部１３Ｂが挿通されている。この結果、筒状頸部２５の前方部分に形成された接着剤非充填部の全域に亘る給電線Ｗｔと金属製凹面反射鏡２０との間に絶縁層が形成されて確実に絶縁され、補助電極Ｗｃに供給された印加電圧のリークが確実に回避される。

このような光源装置は、図２で示す分解図のようにスリーブ部材３１を凹面反射鏡２０の筒状頸部２５の内部に挿入して嵌着し、その後、高圧放電ランプ１０の封止部１３Ｂ及び給電線Ｗｔをスリーブ部材３１の内部に挿入して高圧放電ランプ１０を位置合わせして接着剤で固定して作製する。
かかる接着剤は、耐熱性、接着性の点からアルカリ系無機セラミックス接着剤が好適であり、これによれば高圧放電ランプ１０を安定的に保持することができる。

図１に示すように給電部Ｗｔは接着剤３０によって固着されており、封止管部１３Ｂと筒状頸部２５との間において移動不能に固定されている。よって、給電線Ｗｔが不用意に凹面反射鏡２０の筒状頸部２５に接触するなどといった事態が発生することなく絶縁を確実に維持することができる。

ここに、接着剤３０が充填される位置は、その最線端部３０Ａが電極棒後端部と金属箔との溶接部Ｋよりも後退した位置であり、より望ましくは溶接部Ｋよりも２ｍｍ以上後退した位置である。
この理由は、まず第１に接着剤３０が溶接部Ｋの位置を越えて充填された場合には、封止管部１３Ｂの放熱が接着剤を通じて促進され、これに連設する発光管部１２の温度が低下し、水銀の未蒸発を引き起こす可能性があるからである。特に、溶接部Ｋよりも前方に２ｍｍを越えて接着剤が充填された場合には、より多くの未蒸発の水銀が発生して放射強度に大きな影響が生じることになる。
第２に、接着剤に含まれるアルカリ金属成分が封止管部１３Ｂの内部に浸透してガラスの結合を切断し、脆弱化させた結果、耐圧強度の低下が生じてランプの早期破損を生じさせる恐れが生じるからである。とくに溶接部Ｋの外周面上に接着剤が充填されている場合は石英ガラスの脆弱化が著しい。
以上のことから、接着剤３０の最線端部３０Ａの位置は電極棒後端部と金属箔との溶接部Ｋよりも後退した位置であるのが望ましい。

以上説明した本願第１の実施形態によれば補助電極Ｗｃの給電線Ｗｔを凹面反射鏡２０の後方に形成された筒状頸部２５を介して導出しているので、当該集光部２１において影となる部材がなく、集光性が損なわれるといった問題を回避することができる。そして、給電線Ｗｔと凹面反射鏡２０とはスリーブ部材３１によって確実に絶縁されているので、補助電極Ｗｃに供給された高電圧が他の部材にリークすることがなく、高圧放電ランプ１０の始動を確実に行うことができる。

以上、本願の第１の実施形態について説明したが、本発明は上記構成に限定されることなく適宜変更が可能であることは言うまでもない。
例えば、本実施例においては接着剤によってスリーブ部材を固定しているため、凹面反射鏡の筒状頸部における接着剤の非充填部分全域に亘ってスリーブ部材を配置した状態としているが、このような態様に限定されるものではなく適宜変更が可能である。すなわち、スリーブ部材は接着剤の非充填部において光源ランプの封止部外周面と該筒状頸部内周面とが近接した部分、すなわち筒状頸部前方（集光部側）部分に少なくとも配置すればよく、絶縁距離が確保された部分については絶縁層の形成を省略することができる。また、スリーブ部材を接着剤以外の手段によって固定してもよい。

続いて第２の実施形態を図３を参照して説明する。図３は本願第２の実施形態に係る光源装置の軸方向断面図である。なお、先に前図、図１２において説明した構成と同じ構成については同符号で示して詳細説明を省略する。本実施形態において高圧放電ランプ１０、補助電極Ｗｔ及び凹面反射鏡２０の基本的構成は第１の実施形態と同じである。両実施形態における相違点はスリーブ部材３１の形態であって、本実施形態においてはスリーブ部材３１が細長い管より構成され、給電線Ｗｔのみをカバーするよう形成された点である。
スリーブ部材３１の材質は前記第１の実施形態と同様であって、アルミナやムライト等を好適に使用することができ、具体的寸法例を挙げると外径がφ０．５〜２．０ｍｍ、内径がφ０．２〜１．５ｍｍである。また本実施形態においては、全長は筒状頸部２５の前方部分に形成された接着剤非充填部よりも長いものとされる。
このように、細長い直管状のスリーブ部材３１を用いて給電線Ｗｔを覆うことにより、筒状頸部２５の前方部分における給電線Ｗｔと筒状頸部２５の間に絶縁層を設けることも可能である。

続いて第３の実施形態を図４を参照して説明する。図４は本願第３の実施形態に係る光源装置の軸方向断面図である。なお、先に前図、図１〜３において説明した構成と同じ構成については同符号で示して詳細説明を省略する。本実施形態において高圧放電ランプ１０、補助電極Ｗｔ及び凹面反射鏡２０の基本的構成は第１の実施形態と同じである。両実施形態における相違点は凹面反射鏡２０における筒状頸部２５内面と補助電極Ｗｃにおける給電線Ｗｃとの絶縁処理にかかる構成であり、本実施形態においては筒状頸部内周面を燐酸系セラミックのコート剤により被覆することによって絶縁層を設け、スリーブ部材を用いることなく絶縁処理している。

すなわち、図４に示すように筒状頸部前端部２５Ａにおける内周面全域にわたって燐酸系セラミック系のコート剤を塗布して絶縁被膜３２を形成する。
導電性ワイヤの給電部Ｗｔと筒状頸部２５との間に絶縁被膜３２が形成されているので給電部Ｗｔが凹面反射鏡と絶縁され、ランプの始動に補助電極Ｗｃに印加される電圧が低下する事態を防止できる。ここに、燐酸系セラミックコート剤によれば、耐熱性の点からも十分な耐性を具備していると共に、被覆膜の形成段階においても膜厚の均一性から、絶縁皮膜として十分に機能させることができる。

前記燐酸系セラミックコート剤は具体的には、第一燐酸アルミニウムがシリカ、アルミナと混合され、ｐＨが１．５〜２．０の範囲、粘度が５０００〜７０００ｍＰａ・ｓに調製された混濁液であり、凹面反射鏡２０の筒状頸部２５における前端部２５Ａに塗布されることにより成形される。本実施形態においては絶縁被膜３２は少なくとも前端部２５Ａ全域に形成されていればよく、また、段部２５ａ端面に形成されていても、筒状頸部２５の全域に形成されていてもよい。要は、補助電極Ｗｃの給電線Ｗｔと筒状頸部２５内周面とが近接する部分、すなわち集光部２１に隣接する筒状頸部２５の前方部分において少なくとも絶縁層が形成されていれば足りる。
最終的な絶縁被膜の厚さは１００〜１０００μｍである。膜厚が５０μｍより小さい場合には高電圧に対する絶縁信頼性が乏しくなるので好ましくなく、膜厚が２０００μｍより大きい場合には、コーティング剤と反射鏡素材の金属との熱膨張差によりクラックや割れが発生し易くなるので好ましくない。クラックが発生した場合にはそこから高電圧がリークすることがあるため、高電圧に対する絶縁信頼性が著しく低下してしまう。

絶縁被膜を燐酸系セラミックコート剤により形成すると、かかるコート剤は基体２１を構成するアルミニウム、鉄、銅、若しくはこれらを含有する合金等の金属に対してぬれ性が良好であるので、緻密で連続した被膜を作製することができる。その結果、筒状頸部２５の前端部２５Ａ内周面上に連続して絶縁被膜３２を形成することができるからである。
かかる被膜の形成に際し、例えばアルカリ系セラミックを主原料とする前述の接着剤と類似成分の充填剤等によって被膜を形成しようとすると、粘性が高く、膜厚を薄く形成することが困難で、かつ、連続した被膜を形成することができない。そのような結果、絶縁膜厚が所定以上に厚く形成された場合には筒状頸部２５内に高圧放電ランプ１０の封止管部１３Ｂを貫通させることができない場合が生じ、また、被膜が不連続に形成された場合には導電ワイヤＷｔと凹面反射鏡とを完全に絶縁処理することができなくなる可能性が生じる。

以上説明したように、本願第３の実施形態によれば、凹面反射鏡の筒状頸部２５の少なくとも前端部２５Ａの内周面上に燐酸系セラミックを主成分とするコート剤からなる絶縁被膜を形成したので、金属製の凹面反射鏡と、当該反射鏡のくび部より導出された導電ワイヤとの絶縁を確実に行うことができ、導電ワイヤに印加する始動電圧の凹面反射鏡へのリークを回避することができる。よって、ランプの点灯特性を損なうことなくかつ集光部２１の前方に遮光性の部材が配置されることなく、集光性を高く維持できて始動性を維持することができるようになる。

〔実施例１〕
図１及び図２の構成に基づいて本願発明に係る光源装置を作製した。
先ず、アルミニウムのダイキャストにより凹面反射鏡の基体を成形した。集光部内面部分を研磨した後、シリカを主成分とするガラス質層よりなる中間層を形成して更にその上にシリカ−チタニアの誘電体多層膜よりなる可視光反射層を形成した。
凹面反射鏡（２０）の最大外径は４６ｍｍ、筒状頸部（２５）の外径はφ１６ｍｍであり、その集光部（２１）は回転楕円よりなる曲面を有するものであった。筒状頸部（２５）における前端部（２５Ａ）の内径はφ１０ｍｍ、後端部（２５Ｂ）の内径はφ１２ｍｍであり、それぞれ軸方向の長さが前端部５ｍｍ、後端部５ｍｍであった。
高圧放電ランプ（１０）は、交流点灯型で石英ガラス製の発光管（１１）を具備しており、封止管部（１３Ａ，１３Ｂ）の径は６ｍｍ、長さは１０ｍｍである。また発光管部（１２）の最大外径はφ１０ｍｍ、長さは１２ｍｍであった。なお、この高圧放電ランプ（１０）は、発光管部（１２）内部にタングステンからなる電極（Ｅ１，Ｅ２）を対向配置し、発光物質である水銀を０．２ｍｇ／ｍｍ^３、さらに臭素を封入し、封止管部（１３Ａ，１３ｂ）内に電極後端に溶接された金属箔介在させてシュリンクシールによって気密封止すると共に外部リード棒を導出したものである。
スリーブ部材（３１）はアルミナよりなり、フランジ部を除いた全長が５ｍｍ、外径φ１０ｍｍ、内径９ｍｍであった。なおフランジ部は長さ１ｍｍ、外径１２ｍｍ、内径９ｍｍであった。

補助電極Ｗｃを構成する導電性ワイヤとして、ステンレス線を用い、発光管部（１２）と封止管部（１３Ａ，１３Ｂ）の境界部分に巻回して発光管の外周面に沿って張り渡して配置した。

筒状頸部内部にスリーブ部材を挿入してその前端面が集光面よりも１ｍｍ突出するよう配置し、更に、凹面反射鏡の集光部曲面の第一焦点が高圧放電ランプ１０の輝点と一致するよう、筒状頸部内に封止管部の一方を挿入して高圧放電ランプを配置して仮固定した。また、封止管部（１３Ｂ）に巻きつけた導電ワイヤの終端部分をこの封止管部に沿って後方に導出して筒状頸部に挿入した。しかる後、アルカリ系セラミックス接着剤（３０）を注入してランプを凹面反射鏡に固定した。なお接着剤の充填個所は、高圧放電ランプにおける電極と金属箔との溶接部よりも軸方向に４ｍｍ後退した位置から、筒状頸部の後端面にいたる部分であった。
このように作製した光源装置をスタータを用いて始動したところ、始動電圧のリークは無く良好に点灯した。また、連続して点灯した状態のランプの状態を観察したが、水銀の未蒸発が発生することなく、かつ、封止管部が接着剤に含まれるアルカリ金属によって侵食された様子も認められなかった。

〔実験例〕
凹面反射鏡、高圧放電ランプ、補助電極及びスリーブ部材については上記実施例１と同仕様のものを用い、高圧放電ランプを凹面反射鏡に固定するための接着剤の充填割合を種々変化させて、図５の表で表す装置１〜装置８の光源装置を作製した。
図５において「接着剤前端位置」とは、図１に示した断面図において、金属箔（１５Ｂ）と電極棒（１４Ｂ）の後端部との溶接部（Ｋ）を基準点（０ｍｍ）とし、封止部（１３Ｂ）の後方側をプラス、前方側をマイナスとしたときの接着剤の前端面（３０Ａ）の位置を表している。このように接着剤前端位置（３０Ａ）を２ｍｍずつ変化させ、接着剤（３０）の後端位置を凹面反射鏡（２０）の筒状頸部（２５）後端に一致させることにより、接着剤（３０）の充填量を変化させている。
すなわち、装置１は接着剤（３０）を基準点（Ｋ）より前方４ｍｍの位置から凹面反射鏡（２０）の筒状頸部（２５）後端まで充填し、装置２は接着剤を基準点（Ｋ）より前方２ｍｍの位置から凹面反射鏡（２０）の筒状頸部（２５）後端まで充填し、装置３は接着剤（３０）を基準点（Ｋ）の位置ちょうどから凹面反射鏡（２０）の筒状頸部（２５）後端まで充填した。そして装置４は接着剤（３０）を基準点（Ｋ）より後方２ｍｍの位置から凹面反射鏡（２０）の筒状頸部（２５）後端まで充填し、装置５は接着剤（３０）を基準点（Ｋ）より後方４ｍｍの位置から凹面反射鏡（２０）の筒状頸部（２５）後端まで充填した。以下の装置６〜装置８もこれに準じている。
さらに比較例として、スリーブ部材（３１）が配置されていないことを除いて上記実施例１と同じ仕様の装置９を作製した。
以上の装置１〜装置９の光源装置を図７の点灯装置により点灯した。この結果を同じく図５の表にまとめて示す。
なお図５において「水銀未蒸発」の欄は、連続点灯したときに水銀の未蒸発がみられたか否かを示している。
「特記」の欄にはその他の現象について確認された事項を表している。

この実験例の結果、装置１〜３においては高圧放電ランプの始動には問題がなかったものの水銀の未蒸発が確認された。またその後も点灯を続けた結果、金属箔と電極棒の溶接部近傍が結晶化し、発光管内部の圧力によって封止管部より破裂した。これは、封止部の外周面に付着した接着剤に含まれるアルカリ金属が浸透したためと推察される。
装置４〜装置８については、高圧放電ランプの始動についても問題なく、また、水銀の蒸発状態についても問題ないことが確認された。
ただし、装置７，８については接着剤の充填量が不足して固着強度が不足していた。よって本実験例における装置７，８については実使用上問題があることが確認された。このような強度不足については接着剤の充填量を調整することで回避することができる。
装置９については、高圧放電ランプを点灯させることができなかった。これは、スリーブ部材を配置していなかったために、補助電極に印加した電圧が凹面反射鏡の筒状頸部を通じてリークし、主放電のための電極と補助電極との間に所定の電位差が発生せず、放電を発生させることができなかったためと推察される。

本願第１の実施形態に係る光源装置の軸方向断面図である。 本願発明にかかるスリーブ部材と凹面反射鏡の分解図であり斜視図である。 本願第２の実施形態に係る光源装置の軸方向断面図である。 本願第３の実施形態に係る光源装置の軸方向断面図である。 実験例に用いた光源装置仕様及び点灯特性を示す図である。 一般的な外部トリガ方式による補助電極を備えた高圧放電ランプを示す一部断面で示す説明図である。 交流点灯型の外部トリガ方式による点灯装置の一例を簡略化して示す図である。 先に発明者らが試作した光源装置の説明用断面図である。

符号の説明

１０ 高圧放電ランプ
１１ 発光管
１２ 発光管部
１３Ａ，１３Ｂ 封止管部
１４Ａ，１４Ｂ 電極棒
１５Ａ，１５Ｂ 金属箔
１６Ａ，１６Ｂ 外部リード棒
Ｅ１，Ｅ２ 電極
Ｗｃ 補助電極
Ｗｔ 給電線
２０ 凹面反射鏡
２０Ａ 基体
２１ 集光部
２１Ａ 集光部前端
２１Ｂ 集光部後端
２２ 中間層
２３ 可視光反射層
２４ 前方外縁部
２５ 筒状頸部
２５Ａ 前端部
２５Ｂ 後端部
２５ａ 段部
３０ 接着剤
３１ スリーブ部材
３２ 絶縁被膜

Claims (3)

1. 一対の電極と０．１５ｍｇ／ｍｍ^３以上の水銀が内部に封入された発光管部及び当該発光管部の両端に連設された封止管部を具備し、該封止管部の内部に金属箔が埋設されその前端部に前記電極を先端に具備してなる電極棒の後端部が接続されてなる高圧放電ランプと、
   金属により構成され、前方に向けて光を反射する集光部および該集光部の後端に連設された筒状頸部を有する凹面反射鏡と、
   前記高圧放電ランプの発光管外周面に沿って配置された補助電極と、
   を備えた光源装置であって、
   前記高圧放電ランプの一方の封止管部及び前記補助電極の給電線が前記筒状頸部の内部に挿通されてなり、該筒状頸部の後方部分における封止管部と筒状頸部との間に接着剤が充填されて高圧放電ランプが凹面反射鏡に固定されると共に、該筒状頸部の前方部分に給電線と該筒状頸部の間に絶縁層が形成されていることを特徴とする光源装置。
2. 前記絶縁層は、給電線と筒状頸部の間に絶縁性のスリーブ部材が配置されることにより形成されてなることを特徴とする請求項１記載の光源装置。
3. 前記絶縁層は、筒状頸部内面に燐酸系セラミックスコート剤が塗布されることにより形成されてなることを特徴とする請求項１記載の光源装置。
   

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