JP2017041396A - 放電灯、光源装置及びプロジェクター - Google Patents
放電灯、光源装置及びプロジェクター Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017041396A JP2017041396A JP2015163475A JP2015163475A JP2017041396A JP 2017041396 A JP2017041396 A JP 2017041396A JP 2015163475 A JP2015163475 A JP 2015163475A JP 2015163475 A JP2015163475 A JP 2015163475A JP 2017041396 A JP2017041396 A JP 2017041396A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- discharge lamp
- arc tube
- space
- discharge
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
- G03B21/14—Details
- G03B21/20—Lamp housings
- G03B21/2006—Lamp housings characterised by the light source
- G03B21/2026—Gas discharge type light sources, e.g. arcs
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
- G03B21/14—Details
- G03B21/20—Lamp housings
- G03B21/2053—Intensity control of illuminating light
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
- H01J61/02—Details
- H01J61/04—Electrodes; Screens; Shields
- H01J61/06—Main electrodes
- H01J61/073—Main electrodes for high-pressure discharge lamps
- H01J61/0732—Main electrodes for high-pressure discharge lamps characterised by the construction of the electrode
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
- H01J61/02—Details
- H01J61/24—Means for obtaining or maintaining the desired pressure within the vessel
- H01J61/26—Means for absorbing or adsorbing gas, e.g. by gettering; Means for preventing blackening of the envelope
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
- H01J61/02—Details
- H01J61/30—Vessels; Containers
- H01J61/33—Special shape of cross-section, e.g. for producing cool spot
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
- H01J61/84—Lamps with discharge constricted by high pressure
- H01J61/86—Lamps with discharge constricted by high pressure with discharge additionally constricted by close spacing of electrodes, e.g. for optical projection
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Projection Apparatus (AREA)
- Arrangement Of Elements, Cooling, Sealing, Or The Like Of Lighting Devices (AREA)
- Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
- Discharge Lamps And Accessories Thereof (AREA)
Abstract
【課題】電極の根本部分に金属突起が形成されることを抑制できる、放電灯、光源装置及びプロジェクターを提供する。
【解決手段】放電灯13は、内部に放電空間を形成する発光管16と、放電空間に互いに対向して配置された一対の電極17と、を備え、一対の電極のうち少なくとも一方の電極17Aの外形と発光管の内壁との間に形成される空間Sの、発光管の光軸AXに垂直な面内における断面積S1の光軸に沿う方向における0.25mm毎の変化率を、200%以下とする。光源装置及びプロジェクターはこの放電灯を備える。
【選択図】図5
【解決手段】放電灯13は、内部に放電空間を形成する発光管16と、放電空間に互いに対向して配置された一対の電極17と、を備え、一対の電極のうち少なくとも一方の電極17Aの外形と発光管の内壁との間に形成される空間Sの、発光管の光軸AXに垂直な面内における断面積S1の光軸に沿う方向における0.25mm毎の変化率を、200%以下とする。光源装置及びプロジェクターはこの放電灯を備える。
【選択図】図5
Description
本発明は、放電灯、光源装置及びプロジェクターに関するものである。
従来、プロジェクター用の放電灯として高圧放電ランプが用いられている(例えば、下記特許文献1参照)。
ところで、上記放電ランプにおいては、アーク放電によって生じる対流によって、蒸発した電極を構成する金属が発光管内を循環する。対流が電極の根本部分、例えばコイル部等に衝突すると、対流によって発光管内を循環する金属が電極の根本部分に析出する。そのため、電極の根本部分の同じ箇所に金属が順次析出することで、電極の根本部分に金属の突起が形成される場合がある。
電極の根本部分に金属の突起が形成されると、突起の先端と発光管の内壁との間に放電が生じ、発光管の内壁が劣化する虞がある。これにより、発光管の内壁における劣化した部分に、発光管内を循環する物質が析出しやすくなり、黒化や失透が生じる問題があった。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、電極の根本部分に金属突起が形成されることを抑制できる、放電灯、光源装置及びプロジェクターを提供することを目的の一つとする。
本発明者は、鋭意研究の結果、発光管内の対流の速度を低下させることで金属突起を形成され難くすることができるとの知見を得た。そして、この知見に基づき、本発明を完成させた。
本発明の第1態様に従えば、内部に放電空間を形成する発光管と、前記放電空間に互いに対向して配置された一対の電極と、を備え、前記一対の電極のうち少なくとも一方の電極の外形と前記発光管の内壁との間に形成される空間の、前記発光管の光軸に垂直な面内における断面積の前記光軸に沿う方向における0.25mm毎の変化率は、200%以下である放電灯が提供される。
第1態様に係る放電灯によれば、電極と放電管との間に形成される空間の断面積が光軸方向において急激に変化しない構成となる。これにより、電極の後端部と発光管との間の空間において圧力損失や剥離循環流の発生が抑制される。そのため、電極の後端部において対流の速度が抑制されるので、電極の根本部分に金属突起を形成され難くすることができる。よって、黒化や失透の発生が抑制されて、放電灯の長寿命化を図ることができる。
上記放電灯においては、前記一対の電極のそれぞれの電極の外形と前記内壁との空間の前記断面積の前記変化率は、200%以下であるのが好ましい。
この構成によれば、両方の電極の後端部における対流速度を抑制することで電極の根本部分に金属突起を形成され難くすることができる。
この構成によれば、両方の電極の後端部における対流速度を抑制することで電極の根本部分に金属突起を形成され難くすることができる。
上記放電灯においては、前記空間の断面積は、他方の電極に対向する先端側と反対の後端側の電極の外形と前記発光管の内壁との間に形成される空間の断面積であるのが好ましい。
この構成によれば、上述のように、電極の後端部と発光管との間に形成される空間を大きくすることができる。
この構成によれば、上述のように、電極の後端部と発光管との間に形成される空間を大きくすることができる。
本発明の第2態様に従えば、上記第1態様に係る放電灯と、前記放電灯に駆動電流を供給して前記放電灯を点灯させる放電灯点灯装置と、を備えた光源装置と、を備えた光源装置が提供される。
第2態様に係る光源装置によれば、上記放電管を備えるので、明るい光を長期に亘って得ることができる。
本発明の第3態様に従えば、上記第2態様に係る光源装置と、前記光源装置から射出された光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、前記光変調装置により変調された光を投射する投射光学系と、を備えたプロジェクターが提供される。
第3態様に係るプロジェクターによれば、上記光源装置を備えるので、長期にわたり明るい画像光を投射することができる。
上記プロジェクターにおいては、外装を構成する外装筐体を備え、前記外装筐体は、設置面に対向する底板部と、前記底板部の鉛直方向上側に配置される天板部と、を有し、前記空間の断面積は、前記設置面に平行であり前記発光管の光軸を通る面に対し前記天板部側に位置する空間の断面積であるのが好ましい。
この構成によれば、電極の後端部と発光管との間に形成される鉛直方向上側の空間を大きくすることができる。よって、天板側から電極の根本部分に向かう対流速度を抑制できる。
この構成によれば、電極の後端部と発光管との間に形成される鉛直方向上側の空間を大きくすることができる。よって、天板側から電極の根本部分に向かう対流速度を抑制できる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
本実施形態では、光変調素子として透過型の液晶ライトバルブを3組使用した、いわゆる3板式の液晶プロジェクターを例示する。
図1は本実施形態のプロジェクターの概略構成図である。
図1に示すように、本実施形態のプロジェクター1は、光源装置2と、平行化レンズ3と、照明光学系4と、色分離光学系5と、液晶ライトバルブ6R、液晶ライトバルブ6G、および液晶ライトバルブ6Bと、クロスダイクロイックプリズム7と、投射光学系8と、外装筐体9と、を備える。
本実施形態の液晶ライトバルブ6R、液晶ライトバルブ6G、および液晶ライトバルブ6Bは、特許請求の範囲の光変調装置に対応する。
図1に示すように、本実施形態のプロジェクター1は、光源装置2と、平行化レンズ3と、照明光学系4と、色分離光学系5と、液晶ライトバルブ6R、液晶ライトバルブ6G、および液晶ライトバルブ6Bと、クロスダイクロイックプリズム7と、投射光学系8と、外装筐体9と、を備える。
本実施形態の液晶ライトバルブ6R、液晶ライトバルブ6G、および液晶ライトバルブ6Bは、特許請求の範囲の光変調装置に対応する。
また、図1において、3次元直交座標系としてXYZ座標系を示す。XYZ座標系において、X軸方向は、光源装置2から光が射出される方向と平行な方向、すなわち、図1における左右方向である。Z軸方向は、X軸方向と直交し、かつ、光射出方向および鉛直方向を含む面と平行な方向である。Y軸方向は、X軸方向およびZ軸方向と直交する方向である。
光源装置2から射出された光は、平行化レンズ3を通過して照明光学系4に入射する。平行化レンズ3は、光源装置2から射出された光を平行化する。
照明光学系4は、光源装置2から射出される光の照度を、液晶ライトバルブ6R、液晶ライトバルブ6G、および液晶ライトバルブ6B上において均一化するように調整する。照明光学系4は、光源装置2から射出される光の偏光方向を一方向に揃える。その理由は、光源装置2から射出される光を液晶ライトバルブ6R、液晶ライトバルブ6G、および液晶ライトバルブ6Bにおいて有効利用するためである。
照明光学系4は、光源装置2から射出される光の照度を、液晶ライトバルブ6R、液晶ライトバルブ6G、および液晶ライトバルブ6B上において均一化するように調整する。照明光学系4は、光源装置2から射出される光の偏光方向を一方向に揃える。その理由は、光源装置2から射出される光を液晶ライトバルブ6R、液晶ライトバルブ6G、および液晶ライトバルブ6Bにおいて有効利用するためである。
照明光学系4から射出された光は、色分離光学系5に入射する。色分離光学系5は、入射光を赤色光(R)、緑色光(G)、青色光(B)の3つの色光に分離する。3つの色光は、各色光に対応付けられた液晶ライトバルブ6R、液晶ライトバルブ6G、および液晶ライトバルブ6Bにより映像信号に応じてそれぞれ変調される。液晶ライトバルブ6R、液晶ライトバルブ6G、および液晶ライトバルブ6Bのそれぞれは、液晶パネルと偏光板とを備える。偏光板は、液晶パネルのそれぞれの光入射側および光射出側に配置される。
液晶ライトバルブ6R、液晶ライトバルブ6G、および液晶ライトバルブ6Bのそれぞれにより変調された3つの色光は、クロスダイクロイックプリズム7により合成される。合成光は投射光学系8に入射する。投射光学系8は、入射光をスクリーン(図示略)に投射する。これにより、スクリーン上に映像が表示される。平行化レンズ3、照明光学系4、色分離光学系5、クロスダイクロイックプリズム7、および投射光学系8のそれぞれには、周知の構成を採用することができる。
図2は、光源装置2の構成を示す断面図である。図2には、光源ユニット10の断面図が示されている。図2においても、3次元直交座標系としてXYZ座標系を示す。
本実施形態においてZ軸方向は、例えば、鉛直方向と平行である。そのため、以下の説明においては、Z軸方向の正の側(+Z側)を鉛直方向上側、Z軸方向の負の側(−Z側)を鉛直方向下側とする。これは、後述する図3,5,6についても同様である。
図2に示すように、光源装置2は、光源ユニット10と、放電灯点灯装置11と、を備える。光源ユニット10は、主反射鏡12と、放電灯13と、副反射鏡14と、を備える。
放電灯13は、プロジェクター1の外装を構成する外装筐体9内に収容されている。外装筐体9は、プロジェクター1が設置される設置面Mに対向する底板部9aと、底板部9aと反対側、すなわち底板部9aに対して鉛直方向上側に配置された天板部9bと、底板部9aと天板部9bとを接続する側板部9cと、を有する。
放電灯点灯装置11は、放電灯13に駆動電流を供給して放電灯13を点灯させる。
主反射鏡12は、放電灯13から射出された光を照射方向Dに向けて反射する。照射方向Dは、放電灯13の光軸AXと平行であって、主反射鏡12が開口した方向である。放電灯13の光軸AXは、後述する発光管の端部が延びる方向である。
主反射鏡12は、放電灯13から射出された光を照射方向Dに向けて反射する。照射方向Dは、放電灯13の光軸AXと平行であって、主反射鏡12が開口した方向である。放電灯13の光軸AXは、後述する発光管の端部が延びる方向である。
放電灯13は、発光管16と、一対の電極17と、一対の端子18と、導電性部材19と、を備える。発光管16は、概ね照射方向Dに沿って延びる棒状の形状を有する。以下の説明では、発光管16の両方の端部のうち、主反射鏡12に固定された側の端部を第1端部16Aと称し、第1端部16Aと反対側の端部を第2端部16Bと称する。発光管16は、例えば石英ガラス等の透光性材料により構成されている。発光管16の第1端部16Aと第2端部16Bとの間には、球状に膨らんだ膨出部16Cが設けられている。膨出部16Cの内部は、一対の電極17間で放電を生じさせる空間、いわゆる放電空間20である。放電空間20には、希ガス、金属ハロゲン化合物等を含む放電媒体であるガスが封入されている。
一対の電極17は、発光管16の内部に互いに対向して設けられている。以下の説明では、一対の電極17のうち、発光管16の第1端部16Aの側に位置する電極を第1電極17Aと称し、発光管16の第2端部16Bの側に位置する電極を第2電極17Bと称する。第1電極17Aおよび第2電極17Bの後端は、発光管16の第1端部16Aおよび第2端部16Bに埋め込まれている。第1電極17Aおよび第2電極17Bの先端は、放電空間20に位置している。第1電極17Aおよび第2電極17Bの形状は、光軸AXに沿って延びる棒状であり、先端側の径が後端側の径より大きくなっている。放電空間20において、第1電極17Aおよび第2電極17Bの先端は、所定距離だけ離れて対向している。第1電極17Aおよび第2電極17Bの材料は、例えばタングステン等の金属である。
第1端子18Aは、発光管16の第1端部16Aに設けられている。第1端子18Aと第1電極17Aとは、発光管16の内部を貫通する導電性部材19を介して電気的に接続されている。同様に、第2端子18Bは、発光管16の第2端部16Bに設けられている。第2端子18Bと第2電極17Bとは、発光管16の内部を貫通する導電性部材19を介して電気的に接続されている。第1端子18Aおよび第2端子18Bの材料は、例えばタングステン等の金属である。導電性部材19としては、例えばモリブデン箔が用いられる。
第1端子18Aおよび第2端子18Bは、放電灯点灯装置11に接続されている。放電灯点灯装置11は、放電灯13を駆動するための駆動電流を第1端子18Aおよび第2端子18Bに供給する。これにより、第1電極17Aおよび第2電極17Bの間でアーク放電が発生する。アーク放電により発生した光は、破線の矢印Eで示すように、放電位置から全方向に向かって放射される。
主反射鏡12は、固定部材21によって発光管16の第1端部16Aに固定されている。主反射鏡12は、膨出部16Cで発生した光を照射方向Dに向けて反射する。主反射鏡12の反射面12a(放電灯13が配置される側の面)の形状は、光を照射方向Dに向かって反射できるものであれば、特に限定されない。主反射鏡12の反射面12aの形状は、例えば回転楕円形状であってもよいし、回転放物線形状であってもよい。例えば主反射鏡12の反射面12aを回転放物線形状とした場合、主反射鏡12は、光源ユニット10からの射出光を光軸AXに略平行な光に変換することができる。これにより、平行化レンズ3を省略することができる。
副反射鏡14は、固定部材21によって発光管16の第2端部16Bに固定されている。副反射鏡14の反射面14aの形状は、膨出部16Cの略半分を覆う半球面形状である。副反射鏡14は、膨出部16Cで発生した光の一部を主反射鏡12に向けて反射する。これにより、放電空間20から放射される光の利用効率を高めることができる。
固定部材21の材料は、放電灯13からの発熱に耐え得る耐熱材料であれば、特に限定されない。固定部材21の材料は、例えば無機接着剤である。主反射鏡12と放電灯13、もしくは副反射鏡14と放電灯13とを固定する方法としては、必ずしも上記の方法に限らず、任意の方法を採用できる。例えば放電灯13と主反射鏡12とを、独立にプロジェクター1の筐体(図示略)に固定してもよい。副反射鏡14についても同様である。
図3は、放電灯13の要部を示した拡大断面図である。なお、第1電極17Aと第2電極17Bとは、同様の構成であるため、以下の説明においては、代表して第1電極17Aについてのみ説明する。また、第1電極17Aの先端の突起31pと第2電極17Bの先端の突起41pとは、同様の構成であるため、以下の説明においては、代表して突起31pについてのみ説明する。
図3に示すように、第1電極17Aは、芯材33と、コイル部32と、先端部31と、突起31pと、後端部34とを有する。
芯材33は、例えばタングステンからなる金属から構成され、一方向に延びる円筒形状の棒状部材である。コイル部32は、タングステン製の導線(金属線)27が芯材33に巻回された構成を有する。コイル部32は、放電灯13を点灯させる時に放電の起点となり、また、放電灯13の点灯後に一対の電極17で生じる熱を放出する。先端部31は、第2電極17Bに対向する側の芯材33の先端に設けられている。先端部31は、タングステン等の導体で構成されている。なお、先端部31は、後述の製造プロセスで形成されることから、コイル部32と一体となっている。先端部31の先端は、点灯時にアーク放電ARの起点となり、丸まった形状の突起31pが形成されている。
後端部34は、コイル部32に対して先端部41と反対側に設けられている。後端部34は、タングステン等の導体で構成されている。
なお、後端部34は、後述の製造プロセスで形成されることから、コイル部32と一体となっている。
なお、後端部34は、後述の製造プロセスで形成されることから、コイル部32と一体となっている。
ここで、放電灯13の製造プロセスの一例について説明する。
本実施形態の放電灯13の製造プロセスは、一対の電極17を製造する工程と、一対の電極17を発光管16の内部に封入する工程と、を備える。
例えば、第1電極17Aを製造する工程は、芯材33に導線27を巻回すことによりコイル部32を形成する工程と、導線27が巻回された芯材33の先端側を溶融し一体化して先端部31を形成する工程と、芯材33の後端側において隣り合う導線27同士を溶融一体化して後端部34を形成する工程と、を備える。なお、第2電極17Bも同様の工程により製造される。
また、一対の電極17を発光管16の内部に封入する工程については公知の方法を用いることができ、説明を省略する。
本実施形態の放電灯13の製造プロセスは、一対の電極17を製造する工程と、一対の電極17を発光管16の内部に封入する工程と、を備える。
例えば、第1電極17Aを製造する工程は、芯材33に導線27を巻回すことによりコイル部32を形成する工程と、導線27が巻回された芯材33の先端側を溶融し一体化して先端部31を形成する工程と、芯材33の後端側において隣り合う導線27同士を溶融一体化して後端部34を形成する工程と、を備える。なお、第2電極17Bも同様の工程により製造される。
また、一対の電極17を発光管16の内部に封入する工程については公知の方法を用いることができ、説明を省略する。
以下、放電灯13の製造プロセスのうち、第1電極17Aの製造プロセスについて説明する。図4は、第1電極17Aの製造プロセスを示した図である。なお、図4では、芯材33の右側を先端側(放電灯13を構成した際に第2電極17Bと対向する先端側)とし、芯材33の左側を後端側とする。
最初に、図4(a)に示すように、タングステン製の芯材33にタングステン製の導線27を巻き付ける。本実施形態では、矢印Aで示すように、芯材33の先端側から後端側に向けて導線27を巻いていく。すなわち、コイル部32の形成において、第2電極17Bに対向する芯材33の先端側から後端側に向かって導線27の巻回しが始まる。
これにより、芯材33上に所定の長さの第1コイル部32Aが形成される。このとき、少なくとも隣り合う導線27同士が互いに接触するように、導線27を密に巻くことが好ましい。なお、第1コイル部32Aは、芯材33上に巻回された1層目の導線27である。
これにより、芯材33上に所定の長さの第1コイル部32Aが形成される。このとき、少なくとも隣り合う導線27同士が互いに接触するように、導線27を密に巻くことが好ましい。なお、第1コイル部32Aは、芯材33上に巻回された1層目の導線27である。
次に、図4(b)に示すように、導線27を巻く方向を折り返し、矢印Bで示すように、芯材33の後端側から先端側に向けて導線27を巻いていく。すなわち、芯材33の先端側から後端側に向かって巻回された導線27は、芯材33の途中で先端側に折り返される。本実施形態では、折り返した直後から第1コイル部32A上に重なるように導線27を巻くのではなく、芯材33の後端側に第1コイル部32Aが露出する箇所ができるように、第1コイル部32Aの途中から2層目の導線27を巻いていく。これにより、第1コイル部32A上に所定の長さの第2コイル部32Bが形成される。なお、第2コイル部32Bとは、第1コイル部32A上に巻回された2層目の導線27である。ここで、本実施形態においてコイル部が露出するとは、芯材23が延びる延在方向に直交する方向において、導線27が重ねされた下層側のコイル部の少なくとも一部の表面が露出していること、すなわち、下層側のコイル部において、上層側のコイル部と重ならない部分が残ることを意味する。
以上の工程により、第1コイル部32Aの後端側の一部が第2コイル部32Bから露出した段差を有するコイル部32が形成される。本実施形態では、導線27を2重巻きすることでコイル部32を形成しているが、導線27を3重以上巻きすることでコイル部32を形成しても良い。
また、本実施形態において、2層の導線27からなるコイル部32,42は、芯材33に導線27を巻回し、芯材33の途中で折り返し連続して巻回すことにより、1本の導線27で形成されたが、芯材33への導線27の巻き方はこれに限られない。例えば、1つの方向に導線27を巻回すごとに導線27を切断し、2本の導線27からなるコイル部32,42を形成してもよい。
次に、図4(c)に示すように、レーザー光を照射する等の手段によりコイル部32の先端側を加熱し、隣り合う導線27同士を溶融させて一体化させる。これにより、芯材33の先端に先端部31が形成される。このとき、芯材33の延在方向に隣り合う導線27だけでなく、コイル部32において芯材23の延在方向に直交する深さ方向に隣り合う導線27、すなわち、第1コイル部32Aの導線27及び第2コイル部32Bの導線27も一体化するように、コイル部32を十分に加熱することが好ましい。
コイル部32の先端側を完全に溶融させた場合、芯材33の先端部31において、導線27が表面に露出しないため、発光管16と電極17との間の不要な放電を効果的に抑制することができる。
コイル部32の先端側を完全に溶融させた場合、芯材33の先端部31において、導線27が表面に露出しないため、発光管16と電極17との間の不要な放電を効果的に抑制することができる。
次に、図4(d)に示すように、レーザー光を照射する等の手段によりコイル部32の後端側の部分を加熱し、隣り合う導線27を溶融させて一体化させる。ここで言うコイル部32の後端側の部分は、図4(c)に示したように、第1コイル部32Aの後端から第2コイル部32Bの後端にかけてコイル部32が段差を有する部分である。このとき、コイル部32の深さ方向に隣り合う導線27が全て一体化するようにコイル部32を完全に溶融させてもよいし、コイル部32の深さ方向にはコイル部32を完全に溶融させずに残す構成としてもよい。以上の工程により、第1電極17Aが完成する。
本実施形態において、先端部31は、導線27の芯材33への巻回しが開始され、且つ、導線27の巻回しが芯材33の途中で折り返されて最終的に巻回しが終了し導線27が切断される側のコイル部32の端部を溶融することにより形成される。これにより、コイル部32の後端側に放電の起点となる突出した部分が形成されることを抑制しつつ、芯材33への導線27の巻回しの始端と終端とが先端部31の形成の為に溶融されるので、第1電極17A全体において、不要な放電の発生の起点となる端部が形成されることを抑制し、発光管16の寿命を向上させることができる。
第2電極17Bは、芯材43と、コイル部42と、先端部41と、突起41pと、後端部44とを有する。第2電極17Bは、第1電極17Aと同様にして形成される。
そして、一対の電極17(第1電極17A及び第2電極17B)を発光管16の内部に封入することで本実施形態の放電灯13が完成する。
そして、一対の電極17(第1電極17A及び第2電極17B)を発光管16の内部に封入することで本実施形態の放電灯13が完成する。
ここで図3に戻り、放電灯13を点灯すると、放電空間20内に封入されたガスは、アーク放電ARの発生により加熱され、放電空間20内において対流する。詳細には、アーク放電ARおよびその付近の領域は極めて高温となるため、放電空間20内において、アーク放電ARから概ね鉛直方向上側(+Z側)に流れる対流AC(一点鎖線の矢印で示す)が発生する。対流ACは、発光管16の内壁16cに当たって発光管16の内壁16cに沿って移動し、第1電極17Aおよび第2電極17Bの芯材33,43等を通過する過程で冷却されつつ降下する。
降下した対流ACは、発光管16の内壁16cに沿って更に降下するが、アーク放電ARの鉛直方向下側で互いに衝突して上方のアーク放電ARに戻されるように上昇する。
ところで、放電灯13の放電空間20内において、アーク放電ARによって生じる対流ACによって、蒸発した第1電極17Aおよび第2電極17Bを構成する金属が循環している。
本実施形態において、第1電極17Aおよび第2電極17Bを構成する金属は、上述のようにタングステンである。したがって、対流ACが第1電極17Aおよび第2電極17Bに衝突すると、対流ACによって循環する金属が、第1電極17Aおよび第2電極17Bに析出するおそれがある。
具体的に、対流ACは、第1電極17Aの根本部分、すなわち、コイル部32のアーク放電ARとは逆側の端部に衝突しやすい。そのため、金属がコイル部32上に局所的に析出し、金属突起が形成される可能性がある。同様に、第2電極17Bのコイル部42上にも金属突起が形成される可能性がある。
コイル部32及びコイル部42に金属突起が形成されると、金属突起と発光管16の内壁16cとの間に放電が生じる場合がある。これにより、発光管16の内壁16cに、例えば茶輪が生じ、発光管16の内壁16cが劣化するおそれがある。茶輪とは、放電によって発光管16の内壁16cのガラスが変質し、輪状に茶色くなる現象である。
茶輪が生じた部分は、光の透過率が低下するため、温度が上昇しやすい。これにより、茶輪が生じた部分には、失透が生じやすい。また、茶輪が生じた部分には、対流ACによって循環する金属が付着しやすく、黒化が生じやすい。これらにより、放電灯13の照度が低下し、放電灯13の寿命が低下する問題が生じるおそれがあった。
本発明者は、対流ACの速度が大きくなると、上記金属突起が形成され易くなることを発見した。また、上記対流ACの速度は電極17の根元部分と発光管16の内壁16cとの間に形成される空間の大きさに依存することを発見した。したがって、上記空間をできるだけ大きくすることで対流ACの速度を抑え、結果的に、金属突起の形成を抑制することができるとの知見を得た。そして、この知見に基づき、本実施形態の放電灯13の構成を見出した。
ここで、本実施形態の電極17と発光管16の内壁16cとの間に形成される空間について説明する。なお、以下では、第1電極17Aと発光管16の内壁16cとの間に形成される空間を例に説明するが、第2電極17Bと発光管16の内壁16cとの間に形成される空間についても同様の関係が成立しており、その詳細については省略する。
図5は、電極17と発光管16の内壁16cとの間に形成される空間を示した概念図である。具体的に、図5(a)は、電極17及び発光管16を含む放電灯13の光軸AXを含みXZ平面と平行な面の断面図である。図5(b)は、図5(a)のA−A線矢視による断面図である。また、図5(a)、(b)においては、コイル部32の導線27の隙間を考慮せず、コイル部32の最外面を結んだ線により電極17の外形線を示している。
図5は、電極17と発光管16の内壁16cとの間に形成される空間を示した概念図である。具体的に、図5(a)は、電極17及び発光管16を含む放電灯13の光軸AXを含みXZ平面と平行な面の断面図である。図5(b)は、図5(a)のA−A線矢視による断面図である。また、図5(a)、(b)においては、コイル部32の導線27の隙間を考慮せず、コイル部32の最外面を結んだ線により電極17の外形線を示している。
図5(a)に示すように、第1電極17Aの後端部34は、該第1電極17Aの根元側(−X側)に向かうにつれて光軸AXと直交する面内の外径が小さくなる形状となっている。ここで、後端部34の外径は根元側に向かうにつれて漸減している。なお、コイル部32の外径は略均一となっている。また、発光管16の内壁16cは、第1電極17Aの根元側に向かうにつれて光軸AXと直交する面内の内径が小さくなる形状となっている。
ここで、発光管16は第1電極17Aを内部に封止する構造を採用している。そのため、発光管16において、第1電極17Aの後端側に対応する内壁16cの内径の変化率が、第1電極17Aの先端側や中央部分に対応する内壁16cの内径の変化率よりも大きくなっている。
すなわち、第1電極17Aにおいて、後端側の外形と発光管16の内壁16cとの間に形成される空間の、光軸AXに直交する面(YZ平面と平行な面)内での断面積の光軸AX方向(X方向)における変化率が高くなってしまう。
すなわち、第1電極17Aにおいて、後端側の外形と発光管16の内壁16cとの間に形成される空間の、光軸AXに直交する面(YZ平面と平行な面)内での断面積の光軸AX方向(X方向)における変化率が高くなってしまう。
上記断面積の変化率が大きいと、放電空間20内において圧力損失や剥離循環流が発生し、第1電極17Aの根元部分に対流ACが衝突することで金属突起を形成し易くなる。その結果、上述の茶輪や失透、黒化が発生し、放電灯13の照度低下を招くおそれがある。
これに対し、本実施形態の放電灯13においては、第1電極17Aの外形と発光管16の内壁16cとの間に形成される空間Sの、光軸AXに直交する面内での断面積S1の光軸AXに沿う方向における0.25mm毎の変化率が、200%以下としている。本実施形態においては、例えば、第1電極17Aの後端部34の形状を調整することによって、変化率を200%以下とする構成を実現している。なお、0.25mmとは、コイル部32、42を構成している導線27の外径に相当する。
本実施形態において、上記空間Sは、図5(a)中の両矢印Cで示されるように、第2電極17Bに対向する先端側と反対の第1電極17Aの後端側の外形と発光管16の内壁16cとの間に形成される空間である。ここで、第1電極17Aの後端側の外形とは、後端部34の一部、芯材33の一部、及び後端部34と芯材33との接続部を含んだ部分の外形に相当する。
また、上記空間Sの断面積S1は、図5(b)に示すように、底板部9aが、プロジェクター1が設置される設置面Mに平行であり、発光管16の光軸AXを通る面(XY平面と平行な面)M1に対し天板部9b側に位置する空間の断面積に相当する。つまり、断面積S1は、第1電極17Aと発光管16の内壁16cとの間で形成される空間の鉛直方向上側半分の断面積に相当する。
本実施形態によれば、上記空間Sの断面積S1の光軸AXに沿う方向における0.25mm毎の変化率を200%以下としたことにより、一対の電極17の各コイル部32,42の後端部34,44と発光管16との間に生じる空間Sの断面積S1が光軸AX方向において急激に変化しない構造となる。
下記の表1は、本発明の効果を検証したシミュレーション結果を示す。表1において、実施例1は本実施形態の放電灯13に相当し、上述の変化率が200%以下となっている。換言すると、実施例1における上述の変化率の最大値は200%となる。また、表1において、実施例2は、電極17の後端側の外形を調整することで変化率を183%以下とした場合のシミュレーションモデルに相当する。表1においては、丸印、二重丸印の順に良好な結果が得られたことを示し、バツ印は不良な結果が得られたことを示す。
図6は、比較例の放電灯113の構成を示す断面図である。図6に示すように、放電灯113の第1電極117Aは、後端側におけるコイル部132と芯材133との境界部分で光軸AXと直交する面内の外径が大きく変化した態様となっている。すなわち、空間S’の断面積S1’の光軸AXに沿う方向における0.25mm毎の変化率が200%よりも大きくなっている。具体的に、図6の放電灯113において、例えば、上記変化率の最大値が217%となっている。
表1に示すように、実施例1、すなわち、本実施形態の放電灯13によれば、上述のように変化率が200%以下となっているので、比較例の構成(に比べて対流ACの速度を抑えることができる。また、対流ACの速度が抑えられたことで、金属突起の形成を抑制できる。
また、実施例2の構成によれば、上記変化率が183%となっているため、より対流ACの速度を抑えることができる。また、対流ACの速度が抑えられたことで、金属突起の形成を抑制できる。
また、実施例2の構成によれば、上記変化率が183%となっているため、より対流ACの速度を抑えることができる。また、対流ACの速度が抑えられたことで、金属突起の形成を抑制できる。
以上により、本実施形態の放電灯13によれば、一対の電極17の後端部34,44と発光管16との間に生じる空間における圧力損失や剥離循環流の発生を抑制することができる。これにより、電極17の後端部34,44と発光管16との間に生じる空間にて対流ACの速度が抑制され、結果として、電極17の根本部分に金属突起が形成されることを抑制することができる。
したがって、発光管16の内壁16cが茶輪や失透等によって劣化することを抑制でき、結果として放電灯13の長寿命化を図ることができる。
したがって、発光管16の内壁16cが茶輪や失透等によって劣化することを抑制でき、結果として放電灯13の長寿命化を図ることができる。
また、本実施形態の光源装置2によれば、上記放電灯13を備えるので、明るい光を長期に亘って得ることができる。また、本実施形態のプロジェクター1によれば、上記光源装置2を備えるので、長期にわたり明るい画像光を投射することができる。
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、電極17の後端部34,44の形状を調整することで上述の変化率を200%と以下とする場合を例に挙げたが、発光管16の内壁16cの形状を調整するようにしても良い。あるいは、後端部34,44及び内壁16cの形状をそれぞれ調整するようにしても良い。
例えば、上記実施形態では、電極17の後端部34,44の形状を調整することで上述の変化率を200%と以下とする場合を例に挙げたが、発光管16の内壁16cの形状を調整するようにしても良い。あるいは、後端部34,44及び内壁16cの形状をそれぞれ調整するようにしても良い。
また、上記実施形態では、一対の電極17のいずれにおいても、断面積の変化率が200%以下となる場合を説明したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、第1電極17A及び第2電極17Bのいずれか一方において、上記変化率が200%以下となっていればよい。
また、上記実施形態において、透過型のプロジェクターに本発明を適用した場合の例について説明したが、本発明は、反射型のプロジェクターにも適用することも可能である。ここで、「透過型」とは、液晶パネル等を含む液晶ライトバルブが光を透過するタイプであることを意味する。「反射型」とは、液晶ライトバルブが光を反射するタイプであることを意味する。なお、光変調装置は、液晶パネル等に限られず、例えばマイクロミラーを用いた光変調装置であってもよい。
また、上記実施形態において、3つの液晶パネル(液晶ライトバルブ6R,6G,6B)を用いたプロジェクターの例を挙げたが、本発明は、1つの液晶パネルのみを用いたプロジェクター、4つ以上の液晶パネルを用いたプロジェクターにも適用可能である。
その他、プロジェクターの各種構成要素の形状、数、配置、材料等については、上記実施形態に限らず、適宜変更が可能である。
1…プロジェクター、2…光源装置、6R,6G,6B…液晶ライトバルブ、8…投射光学系、9…外装筐体、9a…底板部、9b…天板部、13…放電灯、16…発光管、16c…内壁、17…電極、20…放電空間、32,42…コイル部、27…導線、33,43…芯材、M…設置面、AX…光軸。
Claims (6)
- 内部に放電空間を形成する発光管と、
前記放電空間に互いに対向して配置された一対の電極と、を備え、
前記一対の電極のうち少なくとも一方の電極の外形と前記発光管の内壁との間に形成される空間の、前記発光管の光軸に垂直な面内における断面積の前記光軸に沿う方向における0.25mm毎の変化率は、200%以下である放電灯。 - 前記一対の電極のそれぞれの電極の外形と前記内壁との空間の前記断面積の前記変化率は、200%以下である請求項1に記載の放電灯。
- 前記空間の断面積は、他方の電極に対向する先端側と反対の後端側の電極の外形と前記発光管の内壁との間に形成される空間の断面積である請求項1又は2に記載の放電灯。
- 請求項1から3のいずれか1項に記載の放電灯と、
前記放電灯に駆動電流を供給して前記放電灯を点灯させる放電灯点灯装置と、を備えた光源装置。 - 請求項4に記載の光源装置と、
前記光源装置から射出された光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置により変調された光を投射する投射光学系と、を備えたプロジェクター。 - 外装を構成する外装筐体を備え、
前記外装筐体は、設置面に対向する底板部と、前記底板部の鉛直方向上側に配置される天板部と、を有し、
前記空間の断面積は、前記設置面に平行であり前記発光管の光軸を通る面に対し前記天板部側に位置する空間の断面積である請求項5に記載のプロジェクター。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015163475A JP2017041396A (ja) | 2015-08-21 | 2015-08-21 | 放電灯、光源装置及びプロジェクター |
US15/225,208 US9952489B2 (en) | 2015-08-21 | 2016-08-01 | Discharge lamp, light source device, and projector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015163475A JP2017041396A (ja) | 2015-08-21 | 2015-08-21 | 放電灯、光源装置及びプロジェクター |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017041396A true JP2017041396A (ja) | 2017-02-23 |
Family
ID=58157666
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015163475A Pending JP2017041396A (ja) | 2015-08-21 | 2015-08-21 | 放電灯、光源装置及びプロジェクター |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9952489B2 (ja) |
JP (1) | JP2017041396A (ja) |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4297227B2 (ja) | 1998-07-24 | 2009-07-15 | ハリソン東芝ライティング株式会社 | 高圧放電ランプおよび照明装置 |
US5998940A (en) * | 1998-09-21 | 1999-12-07 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | High-pressure discharge lamp with reduced bad influence by acoustical standing wave |
US6559600B1 (en) | 1998-11-17 | 2003-05-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Discharge lamp, light source and projecting display unit |
JP3623137B2 (ja) | 1998-11-17 | 2005-02-23 | 松下電器産業株式会社 | 放電ランプと光源装置 |
JP2000231902A (ja) | 1999-02-12 | 2000-08-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 放電灯電極及びその製造方法並びに製造装置 |
US6307321B1 (en) | 1999-07-14 | 2001-10-23 | Toshiba Lighting & Technology Corporation | High-pressure discharge lamp and lighting apparatus |
JP4013135B2 (ja) | 2002-11-13 | 2007-11-28 | 岩崎電気株式会社 | 放電灯 |
JP4042605B2 (ja) | 2003-03-31 | 2008-02-06 | ウシオ電機株式会社 | キセノンランプ |
JP4400095B2 (ja) | 2003-06-03 | 2010-01-20 | ウシオ電機株式会社 | ショートアーク型超高圧水銀ランプ |
JPWO2005096347A1 (ja) * | 2004-03-31 | 2007-08-16 | 松下電器産業株式会社 | メタルハライドランプおよびこれを用いた照明装置 |
JP4240095B2 (ja) * | 2006-09-20 | 2009-03-18 | ソニー株式会社 | 密閉型ランプ装置およびプロジェクター |
JP5160925B2 (ja) | 2008-03-04 | 2013-03-13 | 株式会社ユメックス | 放熱部材付き電極 |
EP2638557B1 (en) | 2010-11-10 | 2015-09-23 | Koninklijke Philips N.V. | Method of manufacturing an electrode for a gas discharge lamp |
-
2015
- 2015-08-21 JP JP2015163475A patent/JP2017041396A/ja active Pending
-
2016
- 2016-08-01 US US15/225,208 patent/US9952489B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US9952489B2 (en) | 2018-04-24 |
US20170052437A1 (en) | 2017-02-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2009146902A (ja) | 照明装置及びこれを備えたプロジェクタ | |
JP5403124B2 (ja) | 光源装置、プロジェクタ、及び放電灯の駆動方法 | |
JP2017041396A (ja) | 放電灯、光源装置及びプロジェクター | |
JP5260524B2 (ja) | 反射鏡、ランプユニット及び投射型画像表示装置 | |
JP5897587B2 (ja) | ガス放電ランプのための電極を製造する方法、ガス放電ランプのための電極、及びガス放電ランプ | |
JP4996146B2 (ja) | 高圧放電ランプ及びリアプロジェクタ装置 | |
JP2017040848A (ja) | プロジェクター | |
US7588352B2 (en) | Optical apparatus | |
JP2010062122A (ja) | 光源装置、プロジェクタ、及び放電灯の駆動方法 | |
JP2010129426A (ja) | 高圧放電ランプ、この高圧放電ランプを用いたランプユニット、およびこのランプユニットを用いたプロジェクタ | |
JP5062269B2 (ja) | 発光管、光源装置及びプロジェクタ | |
US10186415B2 (en) | Discharge lamp that includes a luminous tube and a pair of electrodes and a manufacturing method for discharge lamp and projector | |
JP2017091905A (ja) | 放電灯、放電灯の製造方法、光源装置、およびプロジェクター | |
JP5034755B2 (ja) | 発光管、光源装置及びプロジェクタ | |
CA2658130A1 (en) | Extra-high pressure mercury lamp | |
JP2008251391A (ja) | 高圧放電ランプ | |
JP5238402B2 (ja) | 反射鏡、ランプユニット、および投射型画像表示装置 | |
JP2002231184A (ja) | 光源装置およびこれを用いたプロジェクタ | |
JP5403173B2 (ja) | 発光管、光源装置及びプロジェクタ | |
JP2009277406A (ja) | 高圧放電ランプ、その高圧放電ランプを用いたランプユニット、およびそのランプユニットを用いたプロジェクタ | |
JP5307498B2 (ja) | 高圧放電ランプの点灯装置 | |
JP2016057601A (ja) | プロジェクタ装置 | |
JP2008140639A (ja) | ランプユニット及びプロジェクタ | |
JP2007214069A (ja) | 高圧放電ランプ、ランプユニット、画像表示装置および高圧放電ランプの製造方法 | |
JP2011060643A (ja) | 光源装置及びプロジェクター |