JP3137962U

JP3137962U - 光源装置

Info

Publication number: JP3137962U
Application number: JP2007007603U
Authority: JP
Inventors: 木教一柵
Original assignee: iwasakidenki
Current assignee: iwasakidenki
Priority date: 2007-10-03
Filing date: 2007-10-03
Publication date: 2007-12-13
Anticipated expiration: 2017-10-03

Abstract

【課題】高圧放電ランプの生産性を低下させたり、その発光管の封止部の機械的強度を低下させることなく、高圧放電ランプの冷間時の始動性能と熱間時の再始動性能を確実に向上させる。
【解決手段】高圧放電ランプ１の点灯始動時に該ランプの放電容器３内に封入された始動用ガスを励起して電極５、５間の放電を促す紫外光を出力する始動用光源２０が、凹面反射鏡９の外方に設置され、該光源２０から出力される紫外光が石英光ファイバ２１で伝送されて高圧放電ランプ１の放電容器３に照射されるように構成されている。
【選択図】図１

Description

本考案は、高圧放電ランプが凹面反射鏡内に取り付けられた光源装置に関する。

データプロジェクタやホームシアター用プロジェクタ等の液晶プロジェクタは、小型で且つ投影画像が明るいことが要求されるので、その光源装置には、小型で高輝度発光が得られるショートアークタイプの高圧水銀蒸気放電ランプが用いられているが、この種の高圧放電ランプは、概して冷間時（cold condition）の始動性能や熱間時（hot restrike）の再始動性能が良くないという問題がある。そのため、始動性能を高める手段を講ずる必要があるが、小型化されたランプの放電容器内にはその点灯始動時に電極間のアーク放電を促す始動用の補助電極等を設置し得るような余剰スペースは存しないので、従前は、ランプの点灯電圧（無負荷電圧）を高めに設定すると共に、その点灯電圧に高電圧パルスを印加することによって始動性能を高めることとしていた。

しかし、高圧放電ランプの始動性能をより高めるために高電圧パルスのパルス電圧を高くすると、ランプの点灯回路を構成する配線間に十分な絶縁距離を確保しなければならないので、その点灯回路が大型化して液晶プロジェクタの小型化が図れないという問題が生ずるのみならず、液晶プロジェクタの電子回路等に誤動作を起させるノイズが発生するおそれがあり、電気機器のノイズを規制する電気製品安全法の規定に違反する懸念もある。

そこで、図３に示す高圧放電ランプ５１Ａは、発光管５２の外側に電極５６、５６間の放電を促進させるトリガ線あるいはアンテナと称する金属線５３を装着させることにより比較的低電圧で点灯始動し得るようにしている。つまり、高圧放電ランプ５１Ａは、石英ガラスで成る発光管５２の中間部に形成された放電容器５４内に、一対のタングステン電極５６、５６が１〜２ｍｍ程度の電極間距離で互いに対向して配置されると共に、水銀と臭素等のハロゲンとアルゴンガス等の始動用ガスとが封入され、発光管５２の両端側には、電極５６と金属箔５７と給電用ワイヤ５８とを直列的に溶接した一対の電極アセンブリ５５、５５が夫々挿通されて、その発光管５２の両端側をシュリンクシールによって気密に封止した封止部５９Ｒ、５９Ｌが形成されたショートアークタイプの高圧水銀蒸気放電ランプであって、該ランプ５１Ａを低電圧で点灯始動させるための金属線５３は、その片端部５３ａが、発光管５２の封止部５９Ｒから突出せられた電極アセンブリ５５の給電用ワイヤ５８に接続され、その他端部５３ｂが、発光管５２の封止部５９Ｌの外周部にループ状もしくはスパイラル状に巻回されている（特許文献１〜４参照）。

しかし、上記金属線５３を発光管５２の表面に密着させるように配線すると、その金属線５３に引き寄せられるプラスイオンの作用で発光管５２を形成する石英ガラスが脆弱化して、発光管５２の機械的強度が低下するおそれがある。このため、金属線５３は、発光管５２の表面に接触させずにその表面から少なくとも数ミリ程度離して配線するのが望ましいとされているが、金属線５３を発光管５２の表面から離せば、その分だけランプの始動性能を高める効果が低下する。

なお、金属線５３の全体を発光管５２の表面に近接させるように配線して、ランプの始動性能を最大限に高めようとしても、金属線５３は、ランプ点灯時に約９００℃前後の高温に熱せられて、熱膨張による伸びを生じ、金属線５３よりも熱膨張率が小さい発光管５２の表面から浮き上がってその表面から離れてしまうため、熱間時における再始動性能が芳しくないという問題がある。また、金属線５３は、熱膨張による伸びを生じて全体的に弛みや撓みが生ずるので、発光管５２の表面から離れ易いうえに、一旦弛みや撓みを生じた金属線５３は、ランプ消灯後に冷えて熱収縮しても、発光管５２の表面に密着させた当初の状態に復帰し得ないため、冷間時における始動性能も当初より低下することとなる。
特開２００４−３３５４５７号公報特開平９−２６５９４７号公報特開平８−８７９８４号公報再公表２００４／９０９３４号公報

次に、図４（ａ）に平面図、同図（ｂ）に部分拡大縦断面図を示す高圧放電ランプ５１Ｂは、その発光管５２の両端側をシュリンクシールして封止部５９Ｒ、５９Ｌを形成する際に、封止部５９Ｌ内に金属箔５７の一部が収容される空洞６０を形成すると共に、その空洞６０内に水銀蒸気を含むアルゴンガス等の希ガスを封入する加工を施して、空洞６０が形成された封止部５９Ｌの外周部に、片端部が封止部５９Ｒから突出する給電用ワイヤ５８に接続された金属線５３の他端部を巻回することにより、点灯電圧と高電圧パルスが印加されるランプの点灯始動時に、封止部５９Ｌの空洞６０内に収容された金属箔５７と、封止部５９Ｌの外周部に巻回された金属線５３との間にグロー放電を生じさせ、その放電時に放出される電子と空洞６０内に封入された水銀の作用により発生する紫外線で放電容器５４内に封入された始動用ガスを励起して電極５６、５６間のアーク放電を促進させる構成となっている（特許文献５参照）。

しかしながら、高圧放電ランプの製造工程において、発光管５２の封止部５９Ｌ内に空洞６０を形成してその空洞６０内に水銀と希ガスを封入する加工を施すのは、非常に面倒であり、殊に、グロー放電によって紫外線を発生させるには、空洞６０内に封入する水銀の量や希ガスの容量・ガス圧等を適正に調整しなければならないため、発光管５２の封止部５９Ｌ内に空洞６０を形成する加工に手間取ってランプの生産性が著しく低下するおそれがある。また、発光管５２の封止部５９Ｌ内に空洞６０を形成すると、封止部５９Ｌの機械的強度が低下して、発光管５２の破裂を生ずるおそれもある。

更に、高圧放電ランプ５１Ｂの点灯中は、該ランプを取り付けた凹面反射鏡内の雰囲気温度が平均３００℃以上の高温となり、その高温の影響で空洞６０内の水銀蒸気圧が過度に上昇して、ランプの消灯後も暫くは、金属箔５７と金属線５３との間に点灯電圧と高電圧パルスが印加されても空洞６０内の水銀蒸気圧が高過ぎてグロー放電を生じ得ない状態となり、凹面反射鏡内の雰囲気温度が平均１００℃程度まで低下して漸くグロー放電を開始し得る状態となる。したがって、図４の高圧放電ランプ５１Ｂは、消灯直後に再点灯させる熱間時の再始動性能が良くないという欠点を有している。
特表２００３−５２６１８２号公報

本考案は、高圧放電ランプの生産性を低下させたり、その発光管の封止部の機械的強度を低下させることなく、高圧放電ランプの冷間時の始動性能と熱間時の再始動性能を確実に向上させることを技術的課題としている。

上記の課題を解決するために、本考案は、石英ガラスで成る発光管の中間部に、少なくとも水銀と始動用ガスが封入されると共に、一対の電極が対向して配置された放電容器が形成され、発光管の両端側に、その両端側を気密に封止する封止部が形成された高圧放電ランプが、該ランプから放射される光を反射する凹面反射鏡内に取り付けられた光源装置において、前記高圧放電ランプの点灯始動時に紫外光を出力する始動用光源が、前記凹面反射鏡の外方に設置され、その始動用光源から出力される紫外光が石英光ファイバで伝送されて前記放電容器に照射されるように構成されていることを特徴とする。

本考案によれば、高圧放電ランプの点灯始動時に、凹面反射鏡の外方に設置された始動用光源から紫外光が出力され、その紫外光が、石英光ファイバで伝送されて高圧放電ランプの発光管に形成された放電容器に照射され、該放電容器内に封入された始動用ガスが紫外光で励起されて電極間のアーク放電が誘発される。すなわち、高圧放電ランプの点灯始動時に紫外光を出力する始動用光源と、該光源から出力される紫外光を伝送する石英光ファイバとで成る簡便な構成によって、高圧放電ランプの始動性能を確実に高めることができるという優れた効果がある。

また、始動用光源は、凹面反射鏡内に取り付けられた高圧放電ランプの放射熱による熱的影響が緩和される凹面反射鏡の外方に設置されているので、その始動用光源として紫外線発光ダイオード（ＵＶ−ＬＥＤ）を用いても、該ＬＥＤが高温による輝度の低下や素子の劣化を生ずるおそれが少ないという効果があり、また、通電されると瞬時に紫外光を出力するＵＶ−ＬＥＤを用いれば、高圧放電ランプの始動性能を確実に向上させることができる。また、始動用光源から出力される紫外光を伝送する石英光ファイバは、６００℃超の耐熱性を有し、紫外線透過率が高くて、紫外線劣化のおそれもないから、信頼性が高いうえに、細くて透明であるから、高圧放電ランプから放射される光を遮るおそれもない。なお、始動用光源は、ＵＶ−ＬＥＤに限らず、高圧放電ランプの点灯始動時に紫外光を出力し得るものであればよい。

また、本考案によれば、高圧放電ランプの製造工程で図４の如く発光管５２の封止部５９Ｌ内に空洞６０を形成して該空洞６０内に水銀蒸気を含むアルゴンガス等の希ガスを封入する面倒な加工を施さなくとも、その始動性能を高めることができるので、ランプの生産性が低下することがないし、発光管の破裂を招来するおそれもない。

本考案に係る光源装置の最良の実施形態は、高圧放電ランプの点灯始動時に紫外光を出力する始動用光源が、波長３５５〜３６５ｎｍ程度の紫外光を出力するＵＶ−ＬＥＤで形成され、該ＬＥＤから出力される紫外光を伝送する石英光ファイバの光出射端が、凹面反射鏡に形成された孔もしくは空隙に挿通されて、高圧放電ランプの発光管の中間部に形成された放電容器の外表面と対向する位置もしくは発光管の片端面と対向する位置に配されている。

これにより、高圧放電ランプの点灯始動時に凹面反射鏡の外方に設置されたＵＶ−ＬＥＤから出力される紫外光が、石英光ファイバで伝送されて、高圧放電ランプの発光管に形成された放電容器に照射され、その紫外光で放電容器内に封入された始動用ガスが励起されて電極間のアーク放電が誘発される。

図１は本考案に係る光源装置の一例を示し、その光源となる高圧放電ランプ１は、石英ガラスで成る発光管２の中間部に形成された放電容器３内に、一対のタングステン電極５、５が１〜２ｍｍ程度の極間距離で互いに対向して配置されると共に、水銀と臭素等のハロゲンとアルゴンガス等の始動用ガスとが封入され、発光管２の両端側には、電極５とモリブデン箔で成る金属箔６とモリブデンワイヤで成る給電用ワイヤ７とを直列的に溶接した一対の電極アセンブリ４、４が夫々挿通されて、その発光管２の両端側をシュリンクシールによって気密に封止した封止部８Ｒ、８Ｌが形成されたショートアークタイプの高圧水銀蒸気放電ランプであって、発光管２の封止部８Ｌ側の端部を凹面反射鏡９のボトム部１０にセメント等（図示せず）で固定して該反射鏡９内に取り付けられている。

凹面反射鏡９は、高圧放電ランプ１の発光管２の封止部８Ｒから突出する給電用ワイヤ７に溶接されたリード線１１を反射鏡９の外側に引き出すための配線孔１２と、高圧放電ランプ１を冷却するための冷却エアを流通させる通風孔１３とが穿設され、前面開口部にはその開口部を閉塞する透明カバー１４が取り付けられている。

そして、凹面反射鏡９の外方には、高圧放電ランプ１の点灯装置（図示せず）によって電極５、５間に点灯電圧と高電圧パルスが印加される点灯始動時にその点灯装置により約２〜３秒間だけ点灯せられて波長３５５〜３６５ｎｍ程度の紫外光を出力する始動用光源２０が設置され、該光源２０から出力される紫外光が、紫外線透過率が高く、紫外線劣化のおそれもない耐熱温度６００℃超の石英光ファイバ２１で伝送されて高圧放電ランプ１Ａの発光管２に形成された放電容器３に照射されるようになっている。

始動用光源２０は、パルスでの使用も可能なＵＶ−ＬＥＤで成り、該ＬＥＤから出力される紫外光がレンズ２３、２４等の光学系で集光されて石英光ファイバ２１の光入射端２１ａに入射されるようになっている。また、石英光ファイバ２１は、その光出射端２１ｂが、凹面反射鏡９の外方から該反射鏡に穿設された冷却エアの通風孔１３に挿通されて、高圧放電ランプ１の放電容器３の外表面と対向する位置に配されている。これにより、石英光ファイバ２１の光出射端２１ｂから放電容器３に照射される紫外光で放電容器３内に封入された始動用ガスが励起されて、放電容器３内に対向して配置された電極５、５間の放電が促進され、高圧放電ランプ１の始動性能が向上する。

なお、石英光ファイバ２１は、その光出射端２１ｂを冷却エアの通風孔１３に挿通せずに、図１に破線Ｘ_１で示す如く、凹面反射鏡９に穿設されたリード線１１の配線孔１２に挿通してもよいし、破線Ｘ_２で示す如く、凹面反射鏡９のボトム部１０とそのボトム部に固定される高圧放電ランプ１の発光管２の端部との間に生ずる空隙等に挿通してもよい。また、実線と破線Ｘ_１およびＸ_２で示す石英光ファイバ２１は、光出射端２１ｂが発光管２の中間部に形成された放電容器３の外表面と対向する位置に配されているが、破線Ｘ３で示すように、発光管２の封止部８Ｌ側の片端面と対向する位置に配されている場合であってもよく、この場合は、石英光ファイバ２１の光出射端２１ｂから出射した紫外光が、発光管２の封止部８Ｌ内を透過して放電容器３内に照射される。また、石英光ファイバ２１は、これを複数本束めてバンドルファイバとしたものであってもよい。

図２は本考案に係る光源装置の他の例を示す図である。本例の光源装置は、これを設置する液晶プロジェクタ内に、石英光ファイバ２１を凹面反射鏡９の背面側に配線するスペースが存しない場合等に有用なものであり、始動用光源２０から出力された紫外光を伝送する石英光ファイバ２１の光出射端２１ｂが、凹面反射鏡９の外方からその前面開口部を塞ぐ透明カバー１４に穿設された貫通孔３０に挿通されて、放電容器３の外表面と対向する位置に配された構成となっている点で図１の光源装置と相違し、その他の構成は、図１の光源装置と共通するので同一符号を付して詳細説明は省略する。

なお、石英光ファイバ２１の光出射端２１ｂを凹面反射鏡９の前面開口部側からその内方に向けて配置すると、該光出射端２１ｂから出射した紫外光が高圧放電ランプ１の放電容器４に直接照射されるのみならず、その一部が凹面反射鏡９で反射されて高圧放電ランプ１の放電容器４に照射されるので、光出射端２１ｂは、必ずしもその端面を放電容器４の外表面と正対させるように配置する必要はなく、凹面反射鏡９の内方に向けて配置されていればよい。

本考案は、液晶プロジェクタ等の光源装置に用いられる高圧放電ランプの始動性能向上に資するものである。

本考案に係る光源装置の一例を示す図本考案に係る光源装置の他の例を示す図従来の光源装置に用いる高圧放電ランプを示す図従来の光源装置に用いる高圧放電ランプを示す図

符号の説明

１…高圧放電ランプ
２…発光管
３…放電容器
５…電極
８Ｒ…封止部
８Ｌ…封止部
９…凹面反射鏡
２０…始動用光源
２１…石英光ファイバ
２１ｂ…石英光ファイバの光出射端

Claims

石英ガラスで成る発光管の中間部に、少なくとも水銀と始動用ガスが封入されると共に、一対の電極が対向して配置された放電容器が形成され、発光管の両端側に、その両端側を気密に封止する封止部が形成された高圧放電ランプが、該ランプから放射される光を反射する凹面反射鏡内に取り付けられた光源装置において、前記高圧放電ランプの点灯始動時に紫外光を出力する始動用光源が、前記凹面反射鏡の外方に設置され、その始動用光源から出力される紫外光が石英光ファイバで伝送されて前記放電容器に照射されるように構成されていることを特徴とする光源装置。
前記始動用光源が紫外線発光ダイオードである請求項１記載の光源装置。
前記石英光ファイバの光出射端が前記放電容器の外表面と対向する位置に配されている請求項１又は２記載の光源装置。
前記石英光ファイバの光出射端が前記発光管の片端面と対向する位置に配されている請求項１又は２記載の光源装置。