JP3744223B2

JP3744223B2 - 光源装置

Info

Publication number: JP3744223B2
Application number: JP25437998A
Authority: JP
Inventors: 賢二今村; 哲竹村; 裕之藤井
Original assignee: Ushio Denki KK
Current assignee: Ushio Denki KK
Priority date: 1998-09-08
Filing date: 1998-09-08
Publication date: 2006-02-08
Anticipated expiration: 2018-09-08
Also published as: JP2000082321A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は光源装置に関する。特に、液晶プロジェクター等の投影機器に使用される光源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶プロジェクターなどに使用される光源装置には、光源ランプとして、メタルハライドランプや超高圧水銀ランプといった放電ランプが使用される。この放電ランプからの放射光は凹面反射鏡により集光され、さらにインテグレータレンズ等の各種光学レンズでスクリーンでの照度が均一になるように工夫され、液晶面に照射される。
【０００３】
例えば、光源ランプとして使用されるショートアーク型放電ランプは、点灯時には、発光管内の圧力が２０〜１５０ａｔｍ程度の動作圧のものがあるが、通常使用されるランプ寿命の期間内において、発光管が劣化して放電ランプが破損する恐れもある。また、放電ランプが破損すると破片が外部に飛散して危険であり、また非常に大きな破裂音が発生する。
【０００４】
この破損対策として、凹面反射鏡の前面開口を光透過性ガラスで覆い、万一放電ランプが点灯中に破損しても、その破片が外部に飛散しないようにし、また、光透過性ガラスで覆うことによって破裂音を消音して大きな破裂音が聞こえないようにした光源装置が知られている。このような光源装置は、例えば特開平５−２５１０５４号公報に開示されている。
【０００５】
このように、凹面反射鏡の前面開口を光透過性ガラスで覆うと凹面反射鏡がほぼ完全に密封空間になるので、点灯時に凹面反射鏡がきわめて高温になる。具体的には、凹面反射鏡の鏡面温度がきわめて高温になり蒸着膜の耐熱温度を超えたり、あるいは反射鏡の内面と外面の間で大きな温度差を生じた場合に蒸着膜のヒビ割れ等の熱劣化や反射鏡が熱により大きなクラックや割れ等の破裂を起こすことがある。
【０００６】
【発明がしようとする課題】
この発明が解決しようとする課題は、凹面反射鏡の前面開口を光透過性ガラスで覆う内部に放電ランプを有する光学装置において、凹面反射鏡の鏡面を効率良く冷却できる構造を提供することである。
【０００７】
上記課題を解決するために、前面開口が光透過性ガラスで覆われた凹面反射鏡の首部に光軸が一致するように放電ランプが固定され、この放電ランプは略水平に配置される光源装置において、前記放電ランプはショートアーク型水銀ランプであり、前記凹面反射鏡は内面に蒸着膜が施されており、前記首部には冷却排風穴を有するとともに、前面開口の下側周縁部には冷却送風穴を有し、この冷却送風穴は、凹面反射鏡の鏡面の放電ランプより上側に向かって形成され、前記冷却送風穴から導入された冷却風は、放電ランプより上側の鏡面に直接あたった後、放電ランプの発光部と封止部を冷却しつつ、前記冷却排風穴に向かって流れることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の光源装置の実施例を示す。放電ランプ１０は凹面反射鏡２０（以下、「反射鏡」ともいう）の中に略水平になるように配置され、反射鏡２０の前面開口には光透過性ガラス３０が配置される。
【０００９】
放電ランプ１０は、例えば、１５０Ｗのショートアーク型水銀ランプであって、発光部１１の中に一対の電極を有し、発光部１１の両端には封止部１２が形成される。封止部１２の中には金属箔が埋設され、この金属箔の一端には電極が接続されるとともに、他端には外部リードが接続される。
【００１０】
反射鏡２０の首部２１にはスリーブ２２が接着剤により取り付けられ、続いて放電ランプの一方の封止部１２に、接着剤、ランプベース２３を介してスリーブ２２と接続する。このようにして反射鏡２０と光軸を一致、あるいは略一致させて放電ランプが固定される。反射鏡２０の前面開口側に位置する外部リードは、反射鏡２０に貫通穴を設けて外部に出している。あるいは、放電ランプ１０のそばを通し、首部２１から外部に出すことも可能である。
【００１１】
光透過性ガラス３０は光透過性ガラス固定枠３１に接着剤などで固定される。この固定枠３１には冷却送風穴４０が設けられる。また、反射鏡２０の首部２１に接合させるスリーブ２２には冷却排風穴５０が設けられる。冷却送風穴４０には冷却風を運ぶパイプなどが連設される場合がある。
【００１２】
この光源装置において、冷却風は、送風穴４０から凹面反射鏡２０の鏡面に直接あたり、反射鏡の首部に向かって流れる。この冷却風の流れを矢印Ａで示す。そして、凹面反射鏡２０の鏡面を効果的に冷却するとともに、あわせて放電ランプの封止部や発光部をも冷却することができる。
【００１３】
通常、光源装置の使用される液晶プロジェクター等の投影装置（不図示）では装置内の吸気ファンから冷却風を取り入れ、排気ファンから冷却風を排気する。これによって、液晶板等の光学系、電源部、ランプ等を冷却する構成が取られている。
そして、本発明の光源装置は、吸気ファンと排気ファンの間にあって、冷却風の流れの経路内に配置されることにより、冷却風が光源装置内を通過して効率良く凹面反射鏡の鏡面を冷却できる。
【００１４】
図３は本発明の光源装置が液晶プロジェクター等の装置に組み込まれた状態を示すものである。液晶プロジェクター等の装置３２の中に本発明にかかる光源装置１が配置される。液晶プロジェクター等の装置３２の壁の一部には吸気ファン３３が取り付けられ、また、吸気ファン３３の取り付けられた壁と異なる他の壁には排気ファン３４が取り付けられる。光学装置１は仕切壁３５によって吸気ファン４０と排気ファン５０の間に差圧を形成する。これによって、吸気ファン３３から排気ファン３４に流れる風の流れが形成されるわけである。このような差圧値が形成されているのは光学装置１に光透過性ガラス３０が設けられているからにほかならない。
【００１５】
ここで、凹面反射鏡２０は、例えば材質の一例を示すと、一般的に硼珪酸ガラスが使われる。
この場合の硼珪酸ガラスには、熱膨張率が３２〜３８×１０^-7／℃付近のものが使われ、最高使用温度４６０〜４９０℃、通常使用温度２３０℃、耐熱衝撃は肉厚３．３ｍｍのガラスでは温度差１６０℃迄耐えるものである。つまり、このような仕様に冷却条件を設定しなければならないわけである。
【００１６】
また、反射鏡が高温になり耐熱性等が必要になる場合は結晶化ガラスが使われる。この結晶化ガラスは硼珪酸ガラスに比べて耐熱性、熱膨張率が優れている。一例をあげると、熱膨張率は、４．１×１０^-7／℃、最高使用温度６００℃、通常使用温度５００℃、耐熱衝撃は肉厚３．３ｍｍのガラスでは温度差４００℃迄耐える。
【００１７】
また、このような凹面反射鏡２０の鏡面には、酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）と酸化チタン（ＴｉＯ₂）の多層膜蒸着が施される。この場合の使用温度は４５０℃程度以下にしなければならない。
【００１８】
光透過性ガラス３０には硼珪酸ガラスが一般的に使用される。取り付け方については発光管が破損する場合を想定して、発光管破損時の瞬時的な力で、外れないように止め具を用いるなどができる。
なお、光透過性ガラス３０は、反射鏡２０とともにインテグレータレンズとして構成させることもできる。この場合は、反射鏡２０、光透過性ガラス３０を各々、同じ数のエリアに分割させて、１つのエリア同士は一対一に対応させるものである。このような反射鏡と光透過性ガラスでインテグレータレンズを構成させることで均一な光の照射をコンパクトな構造で達成させることができる。この技術については、詳しくは、本出願人の先願である特開平９−１８５００８号を参照されたい。
【００１９】
図２は図１に示した光源装置の正面図を示す。反射鏡２０と光透過性ガラス３０の固定枠３１には複数の送風穴４１、４２が設けられる。いずれの送風穴もまず凹面反射鏡の鏡面にあたるように形成されている。
ここで、送風穴が固定枠の下側に設けられている理由は、凹面反射鏡の鏡面は下方より上方のほうが高温になるので、下側から上側に向けて冷却風を導いているのである。
【００２０】
次に、本発明の光源装置の効果を示す実験を示す。
図１、図２に示した光源装置と同様のものを使った。ランプは定格消費電力１５０Ｗの交流点灯型のものを使い、冷却風の送風は１２Ｖのプロペラファンを使って、上記送風穴４１、４２から送風して冷却を行なった。そして、点灯後４０分程してほぼ安定した時の温度は以下の通りである。ここで、実験１、実験２は光源装置の送風穴位置と排風穴位置での圧力差を調整し冷却風量を変えたもので、実験１は圧力差２．７ｍｍＨ₂Ｏ、冷却風量９．０リットル／min、実験２は圧力差１．７６ｍｍＨ₂Ｏ、冷却風量６．５リットル／minである。
これらは液晶プロジェクター等の用途で使用されるときの一般的な数値を適用している。なお、圧力差の増減は送風穴径や穴数を変えることで可能となり、さらに、表における限界値とは、各々その値以上になると上記弊害を生じるとされる数値である。
【００２１】
【表１】

【００２２】
この結果、実験１、実験２の両方において、各温度は限界値より許容な数値となり、凹面反射鏡の内面に対して直接冷却風をあてるような構造であっても、放電ランプの発光管、封止部をも良好に冷却できることを表している。
【００２３】
なお、本発明では、放電ランプは定格１３０Ｗ以上で点灯するものに特に有効であり、また、凹面反射鏡の前面開口は最大開口径が８０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００２４】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の送風穴、排風穴を有する光源装置とすることによって、発光管上部の冷却と同時に凹面反射鏡の前面開口側に位置するランプ封止部の冷却をも可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光源装置の一実施例の断面図を示す。
【図２】本発明の光源装置の正面図を示す。
【図３】本発明の光源装置が液晶プロジェクター等の装置に組み込まれた状態を示す。
【符号の説明】
１０放電ランプ
２０反射鏡
３０光透過性ガラス
４０冷却送風穴
５０冷却排風穴

Claims

前面開口が光透過性ガラスで覆われた凹面反射鏡の首部に光軸が一致するように放電ランプが固定され、この放電ランプは略水平に配置される光源装置において、
前記放電ランプはショートアーク型水銀ランプであり、前記凹面反射鏡は内面に蒸着膜が施されており、
前記首部には冷却排風穴を有するとともに、前面開口の下側周縁部には冷却送風穴を有し、この冷却送風穴は、凹面反射鏡の鏡面の放電ランプより上側に向かって形成され、
前記冷却送風穴から導入された冷却風は、放電ランプより上側の鏡面に直接あたった後、放電ランプの発光部と封止部を冷却しつつ、前記冷却排風穴に向かって流れることを特徴とする光源装置。