JP2011023150A - Light source device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、本発明は、データプロジェクタや液晶プロジェクタ、DLP(デジタルライトプロセッサ)プロジェクタなどの装置に用いられる光源装置に関する。特に、発光部内に水銀が0.15mg/mm3以上封入され、水銀蒸気圧が110気圧以上となる放電ランプを備える光源装置に関する。 The present invention relates to a light source device used in devices such as a data projector, a liquid crystal projector, and a DLP (digital light processor) projector. In particular, the present invention relates to a light source device including a discharge lamp in which 0.15 mg / mm 3 or more of mercury is sealed in a light emitting unit and the mercury vapor pressure is 110 atm or more.
近年、液晶プロジェクタや、デジタル・ライト・プロセッシング技術を使用したDLPプロジェクタが普及しつつある。このような装置においては、例えば放電ランプよりなる光源と凹面反射鏡を組み合わせて構成される光源装置が使用されている。
図4は、特開2005−309372号公報に示す光源装置の構成を示す断面図である。
光源装置は、放電ランプ1の一方の封止部12aが凹面反射鏡2に組み込まれて構成されており、凹面反射鏡2の中心軸に放電ランプ1の光軸が一致するように水平に配置されている。放電ランプ1の他方の封止部12bには、その反射部31が放電ランプ1の発光部11の外周面の近傍に位置するように副反射鏡3が取り付けられている。副反射鏡3は、凹面反射鏡2に対向するように配置される反射部31に続いて、封止部12bと平行にのびる筒状部33が形成されており、筒状部33と封止部12bとの間の隙間に接着剤4を注入して固着されている。
In recent years, liquid crystal projectors and DLP projectors using digital light processing technology are becoming popular. In such an apparatus, for example, a light source apparatus configured by combining a light source composed of a discharge lamp and a concave reflecting mirror is used.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a configuration of the light source device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2005-309372.
The light source device is configured such that one
副反射鏡3がない場合、放電ランプ1の発光部11から他方の封止部12bに向けて放射される光は、前方に向かって直接照射する拡散光となってしまい、凹面反射鏡2の焦点に集光されず、有効に利用することができない。しかし、副反射鏡3を設ければ、発光部11から他方の封止部12bに向けて放射された光を副反射鏡3で反射させ、発光部11を介して凹面反射鏡2に戻すことができる。副反射鏡3から凹面反射鏡2に戻された光は、凹面反射鏡2の焦点に集光して利用可能となり、発光部11から放出された光の利用効率が向上する。
Without the sub-reflecting mirror 3, the light emitted from the
しかしながら、特開2005−309372号公報に記載の光源装置を長時間点灯すると、副反射鏡3が取り付けられている封止部12bに気密封止されている金属箔14bが、封止部12bを構成するガラス質との密着が弱くなり、いわゆる箔浮き現象が生じることがわかった。箔浮きが進行することで、封止部12bにクラックが生じることや、封止部12bが破損する原因となる。
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであって、放電ランプから放射される光を発光部に戻すための副反射鏡を有していても、副反射鏡が固着された封止部に設けられた金属箔の箔浮きを抑制し、クラックの発生を防止できる光源装置を提供することを目的とする。
However, when the light source device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-309372 is turned on for a long time, the
The present invention has been made to solve the above problem, and the sub-reflecting mirror is fixed even if it has a sub-reflecting mirror for returning the light emitted from the discharge lamp to the light emitting section. An object of the present invention is to provide a light source device that can suppress the floating of a metal foil provided in a sealing portion and prevent the occurrence of cracks.
本願第1の発明は、内部に電極が対向配置された発光部と、この発光部の両端に形成されて金属箔が埋設された封止部よりなる放電ランプと、一方の封止部に、放電ランプを取り囲むように取り付けられた凹面反射鏡と、他方の封止部に、放電ランプからの放射光を発光部に戻すための反射部と、この反射部に続いて形成されて接着剤を介して取り付けられる筒状部とからなる副反射鏡とを有する光源装置において、前記副反射鏡は、筒状部の外周面に金属部材が配置されていることを特徴とする。
本願第2の発明は、第1の発明において、前記金属部材はコイルよりなることを特徴とする。
本願第3の発明は、第1または第2の発明において、前記金属部材と、前記金属箔から導出される外部リードとを導通させていることを特徴とする。
In the first invention of the present application, a light emitting part in which electrodes are disposed to face each other, a discharge lamp including a sealing part formed at both ends of the light emitting part and embedded with metal foil, and one sealing part, A concave reflecting mirror attached so as to surround the discharge lamp, a reflecting portion for returning the emitted light from the discharge lamp to the light emitting portion, and an adhesive formed after the reflecting portion are formed on the other sealing portion. In the light source device having a sub-reflecting mirror composed of a cylindrical part attached via a metal member, the sub-reflecting mirror has a metal member disposed on the outer peripheral surface of the cylindrical part.
According to a second invention of the present application, in the first invention, the metal member is a coil.
A third invention of the present application is characterized in that, in the first or second invention, the metal member and an external lead led out from the metal foil are electrically connected.
本願第1、第2の発明に係る光源装置によれば、副反射鏡の筒状部の外周面に金属部材を取り付けることによって、光電効果により副反射鏡の筒状部の外周面の周囲に光電子が生じ負電荷に帯電させることができる。接着剤に含まれる微量の金属のアルカリイオンは副反射鏡の筒状部の外周面の方向にも引き寄せられるので、接着剤に含まれるアルカリ金属が封止部に溶け込みにくいようにすることができる。接着剤に含まれるアルカリ金属が封止部に侵入しないようにし、金属箔の箔浮きを抑制し、クラックの発生を防止する。 According to the light source device according to the first and second inventions of the present application, by attaching a metal member to the outer peripheral surface of the cylindrical portion of the sub-reflecting mirror, around the outer peripheral surface of the cylindrical portion of the sub-reflecting mirror by the photoelectric effect. Photoelectrons are generated and can be charged to a negative charge. Since the trace amount of alkali ions contained in the adhesive is also attracted in the direction of the outer peripheral surface of the cylindrical portion of the sub-reflecting mirror, the alkali metal contained in the adhesive can be made difficult to dissolve into the sealing portion. . The alkali metal contained in the adhesive is prevented from entering the sealing portion, the metal foil is prevented from floating and the occurrence of cracks is prevented.
本願第3の発明に係る光源装置によれば、金属部材と外部リードを導電線で接続することによって、金属部材と金属箔とを同電位にすることができる。接着剤を挟んで両側に同電位に帯電した部材が配置された上で、光にさらされる金属部材の表面で光電効果により光電子が放出されるので、アルカリイオンの封止部への侵入をより効果的に抑えることができる。 According to the light source device according to the third aspect of the present application, the metal member and the metal foil can be set to the same potential by connecting the metal member and the external lead with the conductive wire. Since the members charged at the same potential are arranged on both sides with the adhesive in between, photoelectrons are emitted by the photoelectric effect on the surface of the metal member exposed to light, so that the entry of alkali ions into the sealing portion is further prevented. It can be effectively suppressed.
図1は、第1の実施形態の光源装置の構成を示す断面図である。
放電ランプ1の一方の封止部12aが凹面反射鏡2に組み込まれて構成されており、凹面反射鏡2の中心軸に放電ランプ1の光軸が一致するように水平に配置されている。放電ランプ1の他方の封止部12bには、その反射部31が放電ランプ1の発光部11の外周面の近傍に位置するように副反射鏡3が取り付けられている。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the light source device according to the first embodiment.
One
放電ランプ1は、石英ガラスよりなる概略球形の発光部11を有し、この発光部11に、タングステンよりなる電極13a、13bが対向して配置される。また、発光部11の端部から伸びるよう封止部12a、12bが形成され、封止部12a、12b内には、例えばモリブデンよりなる導電用の金属箔14a、14bがシュリンクシールにより気密に埋設されている。一対の電極13a、13bは、基端が金属箔14a、14bに溶接されて電気的に接続されている。
The
封止部12bには、その反射部31が発光部11の外周面の近傍に位置するように、例えば石英ガラスよりなる漏斗状の副反射鏡3が取り付けられている。副反射鏡3は、発光部11の表面に対応するように形成された半円状の反射部31に金属蒸着膜が形成されて光を反射するようになっている。反射膜は、例えばシリカ(SiO2)層とチタニア(TiO2)層、もしくは、シリカ(SiO2)層とニオビア(Nb205)層が交互に積層されてなる、全体で厚さ0.5μm〜10μmの誘電体多層膜からなるものであって、波長350nm〜800nmの可視光を反射する機能を有している。
A funnel-shaped sub-reflecting mirror 3 made of, for example, quartz glass is attached to the sealing
発光部11から封止部12bに向けて放射された光は副反射鏡3で反射させられるので、反射部31を介して凹面反射鏡2に戻る。副反射鏡3から凹面反射鏡2に戻された光は、凹面反射鏡2の焦点に集光させることができ、発光部11から放出された光の利用効率が向上する。
Since the light emitted from the
放電ランプ1は、石英ガラスよりなる概略球形の発光部11を有し、この発光部11に、タングステンよりなる電極13a、13bが対向して配置される。また、発光部11の端部から伸びるよう封止部12a、12bが形成され、封止部12a、12b内には、例えばモリブデンよりなる導電用の金属箔14a、14bがシュリンクシールにより気密に埋設されている。一対の電極13a、13bは、基端が金属箔14a、14bに溶接されて電気的に接続されている。
The
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360〜830nmという放射光を得るためのもので、0.15mg/mm3以上封入される。この水銀封入量は温度条件によっても異なるが、点灯時に発光部11の内圧が150気圧以上の極めて高い蒸気圧となるように製作される。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が200気圧以上または300気圧以上となる放電ランプ1を製作することができ、プロジェクタ装置に適した光源を実現することができる。
希ガスは、点灯始動性を改善するために用いられ、例えば、アルゴンガスが約13kPa封入される。
The
Mercury is used to obtain a necessary visible light wavelength, for example, radiated light having a wavelength of 360 to 830 nm, and 0.15 mg / mm 3 or more is enclosed. Although the amount of mercury enclosed varies depending on temperature conditions, it is manufactured so that the internal pressure of the light-emitting
The rare gas is used to improve the lighting startability, and for example, argon gas is sealed at about 13 kPa.
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され、ハロゲンの封入量は、1×10−6〜1×10−2μmol/mm3の範囲から選択される。ハロゲンを封入することによって、ハロゲンサイクルが発生し、放電ランプ1の寿命を長くすることができる。また、本発明の光源装置に用いられる放電ランプ1のように極めて小型で高い内圧を有するものでは、ハロゲンを封入することによって、発光部11の黒化・失透を防止する効果がある。
As the halogen, iodine, bromine, chlorine, etc. are enclosed in the form of a compound with mercury or other metal, and the amount of halogen enclosed is selected from the range of 1 × 10 −6 to 1 × 10 −2 μmol / mm 3. . By enclosing the halogen, a halogen cycle is generated and the life of the
図2は、図1に示す光源装置の副反射鏡3が接続されている部分を拡大して示す断面図である。
副反射鏡3は、反射膜が形成された反射部31に続いて、封止部12bと平行にのびる筒状部33が形成され、筒状部33を封止部12bに固定することにより副反射鏡3を固着させている。副反射鏡3は、筒状部33から接着剤4が充填されて、封止部12bに固着されている。接着剤4は、封止部12bに埋設された電極13bの後端付近から金属箔14bにかかる部分に対応する位置に塗布されている。
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a portion where the sub-reflecting mirror 3 of the light source device shown in FIG. 1 is connected.
The sub-reflecting mirror 3 is formed with a cylindrical portion 33 extending parallel to the sealing
放電ランプ1の点灯時に発光部11の傍に配置される副反射鏡3は高温になるため、副反射鏡3を固着する接着剤4は耐熱温度の高いシリカ系やアルミナ系の無機接着剤が用いられる。そして、無機接着剤には、接着強度を向上させるために、ナトリウム(Na)やリチウム(Li)などの少量のアルカリ金属が含まれている。また、副反射鏡3を固着する接着剤4は、発光管11の近くに塗布されるので、凹面反射鏡を固着する接着剤に比べて非常に高温になる。
Since the sub-reflecting mirror 3 disposed near the
接着剤4に含まれているナトリウム成分やリチウム成分は、放電ランプの点灯時に放射される熱によって、電離して電子を放出してアルカリイオンとなる。アルカリイオンは正電荷に帯電しているので、電極13bが陰極動作をするときには、封止部12bに設けられている金属箔14bの負電荷に引き寄せられてしまう。このような現象のため、発光部11の傍に配置される副反射鏡3を接着剤4により固着すると、接着剤4が非常に高温になるため、接着剤4に含まれる微量の金属が封止部12bを構成するガラス質に溶け込みやすい状態となる。この接着剤4に含まれるアルカリ金属が封止部12bに溶け込むことによって、金属箔14bが剥離していたと考えられる。
The sodium component and lithium component contained in the adhesive 4 are ionized by the heat radiated when the discharge lamp is turned on to emit electrons to become alkali ions. Since alkali ions are charged to a positive charge, when the
そこで、副反射鏡3の筒状部33の外周面にコイル4を巻回して、接着剤4に含まれるアルカリ金属が封止部12bに溶け込みにくいようにしている。副反射鏡3には可視光を反射する反射膜が形成されているため、紫外光は副反射鏡3を透過する。副反射鏡3の外表面に巻回されたコイル4には、放電ランプから放射されて副反射鏡3を透過した光や、凹面反射鏡によって反射された光にさらされ、紫外域から可視域にかけて強い光が照射される。光が照射されたコイル4からは、光電効果により電子(光電子)が表面から放出される。副反射鏡3の筒状部33の外周面にコイル4などの金属部材を取り付けることによって、副反射鏡3の筒状部33の外周面の周囲を光電子によって負電荷に帯電させることができる。
Therefore, the
副反射鏡3の筒状部33の外周面の周囲が負電荷に帯電しているので、接着剤4に含まれる微量の金属のアルカリイオンは副反射鏡3の筒状部33の外周面の方向にも引き寄せられるので、金属箔14bの負電荷だけに一方的に引き寄せられる場合に比べて、接着剤4に含まれるアルカリ金属が封止部12bに溶け込みにくいようにすることができる。接着剤4に含まれるアルカリ金属が封止部12bに侵入しないようにすることによって、金属箔14bの箔浮きを抑制し、クラックの発生を防止できる。
Since the periphery of the outer peripheral surface of the cylindrical portion 33 of the sub-reflecting mirror 3 is charged with a negative charge, a trace amount of alkali ions of the metal contained in the adhesive 4 is generated on the outer peripheral surface of the cylindrical portion 33 of the sub-reflecting mirror 3. Since it is also drawn in the direction, the alkali metal contained in the adhesive 4 can be made difficult to dissolve in the sealing
図1、図2に示す光源装置には、副反射鏡3の筒状部33の外周面にコイル4を巻回した例を示したが、金属表面に光が照射されれば光電効果が起きるので、コイル4以外にも金属箔や網状金属を筒状部33の外周面に配置しても同様の効果が得られる。また、金属部材は筒状部33の外周面を覆うように環状に配置することが好ましいが、所々に金属部材が配置されていない間欠部分があっても筒状部33の外周面の周囲の他の部分が負電荷に帯電するので、接着剤4に含まれるアルカリ金属が封止部12bに侵入しないように抑制する効果がある。
In the light source device shown in FIG. 1 and FIG. 2, the example in which the
また、放電ランプ1が交流点灯される場合でも、副反射鏡3が接続されている側の電極13bが陰極動作をするたびに、接着剤4に含まれる微量の金属が金属箔14bに引き寄せられるので、アルカリ金属が封止部12bに溶け込みやすい状態となる。そのため、副反射鏡3の筒状部33の外周面に金属部材を配置することによって、アルカリ金属が封止部12bに侵入しないように抑制する効果が得られる。
また、放電ランプ1が直流点灯される場合に、副反射鏡3が接続されている側の電極13bを陰極とすれば、アルカリ金属が常に金属箔14bに引き寄せられて封止部12bに溶け込みやすい状態になる。当然ながら、筒状部33の外周面に金属部材を配置することによって、アルカリ金属が封止部12bに侵入しないように抑制する効果が得られる。
Even when the
Further, when the
図3は、第2の実施形態の光源装置の副反射鏡3が接続されている部分を拡大して示す断面図である。
第2の実施形態の光源装置は、第1の実施形態の光源装置において、副反射鏡3の筒状部33の外周面に巻回されたコイル4と、金属箔14bに接続される外部リード15bとを電気的に接続する導電線5が付け加えられた形態である。
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing a portion to which the sub-reflecting mirror 3 of the light source device of the second embodiment is connected.
The light source device according to the second embodiment is the same as the light source device according to the first embodiment, except that the
導電線5は、直径φ0.3mm、長さ15mmの鉄クロムよりなる金属線よりなり、両端をコイル4または外部リード15bに巻回することによって導通させている。外部リード15bから外方に伸びるように引き出され、封止部12bに密着しないように形成される。
The conductive wire 5 is made of a metal wire made of iron chrome having a diameter of 0.3 mm and a length of 15 mm, and is electrically connected by winding both ends around the
コイル4と外部リード15bを導電線5で接続することによって、コイル4と金属箔14bとを同電位にすることができる。接着剤4を挟んで両側に同電位に帯電した部材が配置された上で、光にさらされるコイル4の表面で光電効果により光電子が放出されるので、アルカリイオンの封止部への侵入をより効果的に抑えることができる。
例えば、電極13bが陰極動作したときは、金属箔14bに負電荷が帯電するが、コイル4も金属箔14bと同様に負電荷に帯電する。さらにコイル4の表面で光電効果により光電子が放出されるので、コイル4の方がより多く電子が存在し、アルカリイオンを引き寄せて封止部への侵入を抑える。
また、電極13bが陽極動作したときは、金属箔14bに正電荷が帯電するが、コイル4も金属箔14bと同様に正電荷に帯電する。しかし、コイル4の表面で光電効果により光電子が放出されるので、コイル4の方に電子が多く存在し、アルカリイオンを引き寄せて封止部への侵入を抑える。
By connecting the
For example, when the
Further, when the
また、外部リード15bにコイル4を導通させることによって、導電線5を介してコイル4に電子が供給される状態となる。そのため、コイル4で光電子が放出されても電子が枯渇せず、コイル4から光電子を絶えず放出することができる。
In addition, when the
続いて実施例について説明する。副反射鏡の筒状部の外周面にコイルを巻回した場合とコイルがない場合について、封止部に発生するクラックの有無について調べる実験をした。実験対象として用いた放電容器と副反射鏡とコイルと接着剤の仕様を以下に示す。
放電容器:材質;石英ガラス、発光部の最大径;φ10.0mm、封止部の径φ5〜6mm
副反射鏡:材質;石英ガラス、反射部の最大径;φ14mm、筒状部外径φ9mm、筒状部長さ6mm
コイル :材質;鉄クロム合金ワイヤ、素線径φ0.3mm、巻線径φ9.6mm〜10mm、全長6mm
接着剤 :材質;シリカ・アルミナ系無機接着剤、アルカリ金属含有率10000ppm
Next, examples will be described. An experiment was conducted to examine the presence or absence of cracks occurring in the sealing portion when the coil was wound around the outer peripheral surface of the cylindrical portion of the sub-reflecting mirror and when there was no coil. The specifications of the discharge vessel, the sub-reflecting mirror, the coil, and the adhesive used as the test object are shown below.
Discharge vessel: material: quartz glass, maximum diameter of light emitting part: φ10.0 mm, sealing part diameter φ5-6 mm
Sub-reflecting mirror: Material: Quartz glass, maximum diameter of reflecting part: φ14 mm, cylindrical part outer diameter φ9 mm, cylindrical part length 6 mm
Coil: Material: Iron-chromium alloy wire, strand diameter φ0.3 mm, winding diameter φ9.6 mm to 10 mm, total length 6 mm
Adhesive: Material: Silica / alumina based inorganic adhesive, alkali metal content 10000 ppm
副反射鏡の筒状部の外周面に導電線が接続されていないコイルを巻回した放電ランプと、コイルを巻回しない放電ランプとを10本ずつ準備し、交流電力を供給して連続点灯実験を行った。点灯時間が100時間、200時間、500時間、1000時間、1500時間、2000時間となるたびに封止部のクラックの有無を目視で確認した。実験結果を以下の表に記載する。 Prepare 10 discharge lamps each with a coil with no conductive wire connected to the outer peripheral surface of the cylindrical part of the sub-reflecting mirror, and 10 discharge lamps with no coil wound around them, and supply alternating current power for continuous lighting An experiment was conducted. Each time the lighting time was 100 hours, 200 hours, 500 hours, 1000 hours, 1500 hours, and 2000 hours, the presence or absence of cracks in the sealing portion was visually confirmed. The experimental results are listed in the table below.
副反射鏡の筒状部の外周面にコイルを巻回した放電ランプでは2000時間点灯してもクラックが発生しなかった。副反射鏡の筒状部の外周面にコイルを巻回しなかった放電ランプでは点灯時間が長くなるほど封止部にクラックが発生する確率が高くなった。
以上の結果より、副反射鏡の筒状部の外周面にコイルを巻回した放電ランプでは、封止部にクラックを生じさせないことが確認された。
In a discharge lamp in which a coil is wound around the outer peripheral surface of the cylindrical portion of the sub-reflecting mirror, no cracks were generated even after lighting for 2000 hours. In the discharge lamp in which the coil is not wound around the outer peripheral surface of the cylindrical portion of the sub-reflecting mirror, the probability that a crack occurs in the sealing portion increases as the lighting time increases.
From the above results, it was confirmed that in the discharge lamp in which the coil is wound around the outer peripheral surface of the cylindrical portion of the sub-reflecting mirror, no crack is generated in the sealing portion.
1 放電ランプ
2 凹面反射鏡
3 副反射鏡
4 コイル
5 導電線
11 発光部
12a、b 封止部
13a、b 電極
14a、b 金属箔
15b 外部リード
31 反射部
32 筒状部
DESCRIPTION OF
Claims (3)
一方の封止部に、放電ランプを取り囲むように取り付けられた凹面反射鏡と、
他方の封止部に、放電ランプからの放射光を発光部に戻すための反射部と、この反射部に続いて形成されて接着剤を介して取り付けられる筒状部とからなる副反射鏡とを有する光源装置において、
前記副反射鏡は、筒状部の外周面に金属部材が配置されていることを特徴とする光源装置。 A discharge lamp comprising a light emitting part in which electrodes are arranged opposite to each other, and a sealing part formed at both ends of the light emitting part and embedded with metal foil;
A concave reflecting mirror attached to one sealing portion so as to surround the discharge lamp;
A sub-reflecting mirror comprising a reflecting portion for returning the emitted light from the discharge lamp to the light emitting portion, and a cylindrical portion that is formed following the reflecting portion and attached via an adhesive to the other sealing portion; In the light source device having
In the light source device, the sub-reflecting mirror has a metal member disposed on an outer peripheral surface of a cylindrical portion.
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