JP4193046B2 - 高圧放電ランプユニット - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水銀蒸気などの高圧ガス中での放電による発光を利用した高圧放電ランプを備える高圧放電ランプユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
高圧放電ランプは、通常、石英ガラス製バルブのような発光管と、発光管内に配置され、封止用金属箔に連結された、放電用の一対の電極を有しており、発光管内に所定のガスが封入された構成を有している。特に、超高圧水銀ランプでは、水銀、不活性ガス、およびＣｌ、Ｂｒ、Ｉといったハロゲンが発光管内に封入されており、初期放電により、封入された水銀を蒸発させ、発光管内の水銀蒸気圧を１５０気圧以上とする。このような超高圧水銀ランプは、演色性と輝度に優れた光を放射するものとして知られており、プロジェクター用のランプユニットなどに用いられている。
【０００３】
このような高圧放電ランプを備えた、従来例の高圧放電ランプユニットの模式図を図２に示す。この高圧放電ランプユニット５１は、内面に凹面反射鏡として働く面が形成された凹面反射鏡形成部品５２を備えている。凹面反射鏡形成部品５２の凹面反射鏡の底部に当たる位置の外面には、円筒状の突出部、すなわち首部５４が形成されている。高圧放電ランプ５９は概して円柱状の外形を有し、その一端が、凹面反射鏡形成部品５２の底部から首部５４を貫通し、首部５４の内壁との間に封入されたセメント５３によって固定されている。凹面反射鏡形成部品５２の開口部５６には、前面ガラス５５が嵌められている。
【０００４】
このような高圧放電ランプユニットでは、高圧放電ランプの発光管上部表面温度が高温になり、特に、超高圧水銀ランプでは、１０００℃にも及んでしまう。図２に示すような従来の高圧放電ランプユニット５１では、凹面反射鏡内空間５７が密閉空間となっているため、内部に熱が篭りやすく、高圧放電ランプユニットの設置環境や、入力電力によっては、高圧放電ランプ５９の発光管がさらに高温になり、それによって、発光管上部内面から失透を起こしてしまう場合がある。また、凹面反射鏡形成部品５２内が高温になることによって、凹面反射鏡の反射膜の劣化を招いてしまう場合もある。
【０００５】
これに対し、発光管の失透や凹面反射鏡の劣化を低減して、長寿命化を図る方法として、発光管そのものを、または、高圧放電ランプユニットを外から積極的に冷却してやる方法が考えられた。
【０００６】
発光管そのものを冷却する構成として、例えば、特許文献１〜４には、上述の凹面反射鏡部５２の首部５４や開口部５６付近に当たる位置に通風口を設けた構成のランプユニットが開示されている。しかし、高圧放電ランプでは、発光管が、不具合や経年劣化などのために破裂する危惧がある。万が一、破裂に至った場合、通風口を設けた構成では、発光管が破裂した際に生じる破片が外部に散乱し、外部の装置に悪影響を生じるなどの問題が発生する。そこで、特許文献３，４には、このような破片の散乱を防止するため、通風口を網状部材で塞いだ構成が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−３９９３４号公報
【特許文献２】
特開２０００−５７８２５号公報
【特許文献３】
特開２００１−３０７３５号公報
【特許文献４】
特開２００１−７６５０５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
高圧放電ランプユニットとしては、特に、プロジェクターに用いるものとして、輝度をさらに高めるために、高出力タイプの超高圧水銀ランプが用いられるようになってきており、このような高出力タイプの超高圧水銀ランプでは、発熱量がますます多くなる。また、近年では、最近市場に多く投入されているモバイルクラスのプロジェクター用ランプユニットに見られるように、ランプユニットに対して、小型化の要求もでてきている。ランプユニットを小型化すれば、ランプユニット内部に熱が篭りやすくなってしまう。
【０００９】
これらのことから、高圧放電ランプユニットにおいては、発光管の過昇温に起因する、発光管の失透や凹面反射鏡の反射膜の劣化が生じやすくなり、期待される寿命を達成するのが困難になってきている。そこで、高圧放電ランプユニット、特に、その発光管をより効果的に冷却することが求められている。
【００１０】
これに対して、図２に示すように、凹面反射鏡形成部品５２内の空間が密閉された、従来例の高圧放電ランプユニット５１では、外部から積極的に冷却しても、凹面反射鏡形成部品５２内の高圧放電ランプ５９は間接的に冷却されるだけであり、充分な冷却効果を得るのは困難である。
【００１１】
また、特許文献１〜４に記載されたランプユニットでは、冷却効果を高めるために、通風口を大きくする必要があり、発光管の破裂時に、ますます外部に破片が散乱しやすくなってしまう。特許文献３，４には、通風口を網状部材で塞いだ構成が開示されているが、この構成では、破片の散乱を完全に防ぐのは困難であり、通風口を大きくした場合、散乱による悪影響を無視できなくなる。
【００１２】
以上の従来技術の課題に鑑み、本発明の目的は、万が一発光管が破裂した場合に、破片の散乱を防ぐことができ、かつ、効率的に冷却することが可能な高圧放電ランプユニットを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的を達成するため、本発明の高圧放電ランプユニットは、発光管を備える高圧放電ランプと、該高圧放電ランプから放射された光を反射する凹面反射鏡として働く内面を有する凹面反射鏡形成部品と、該凹面反射鏡形成部品の、反射された光が射出される開口部を覆う光透過性部品とを有し、発光管は、凹面反射鏡形成部品と光透過性部品とによって囲まれた凹面反射鏡内空間内に配置されている高圧放電ランプユニットであって、凹面反射鏡内空間を囲む外壁の一部が、連続気孔が形成された多孔性セラミックス部品によって形成されており、凹面反射鏡形成部品は、凹面反射鏡の底部に当たる位置に孔が形成され、該孔の外部への開口を覆って多孔性セラミックス部品が取り付けられ、高圧放電ランプは、該多孔性セラミックス部品に固定され、凹面反射鏡形成部品の孔内を、該孔の内面との間に一定の間隔を開けて通って延びているものである。
【００１４】
この構成によれば、凹面反射鏡内空間内は、多孔性セラミックス部品を介して換気することができる。一方、多孔性セラミックス部品は、発光管が万が一破裂した際に生じる破片は通さないので、破片が凹面反射鏡内空間の外部に散乱するのを防ぐことができる。また、凹面反射鏡形成部品には、凹面反射鏡の底部に当たる位置に他の孔が形成され、高圧放電ランプは、外部との接続用の端子が設けられた端部がこの孔内に通して設置されるのが一般的であり、多孔性セラミックス部品を、凹面反射鏡の底部のこの孔の外部の開口を覆って取り付ける構成となっている。これにより、高圧放電ランプは、この多孔性セラミックス部品に固定し、凹面反射鏡形成部品の底部の孔内を、この孔の内面との間に一定の間隔を開けて通って延びるように取り付けることによって、この多孔性セラミックス部品を介して、凹面反射鏡内空間内を換気することが可能となる。
【００１５】
多孔性セラミックス部品としては、空孔率が５０％以上のものを用いるのが好ましく、それによって、効率的に換気を行い、高い冷却効果を得ることができる。このような多孔性セラミックス部品の材料としては、特に、セラミックフォームを用いることができる。
【００１６】
多孔性セラミックス部品の設置位置は、凹面反射鏡形成部品の、開口部付近の、光透過性部品によって覆われた部分より凹面反射鏡の底部寄りの位置とすることができる。それによって、凹面反射鏡の形成面に影響を与えることなく多孔性セラミックス部品を設置することができる。
【００１８】
また、上述の両方の位置に多孔性セラミックス部品を設ければ、一方の側から空気を送り、凹面反射鏡内空間内に、空気を送り込んだ側の多孔性セラミックス部品側から他方の多孔性セラミックス部品側へと流れる空気の流れを生じさせることができ、したがって、凹面反射鏡内空間内、特に、高圧放電ランプの発光管の全周の空気を効率的に換気することができる。
【００１９】
本発明は、上述のように、高圧放電ランプの発光管を効率的に冷却して、その過昇温を防止することができるので、特に、発光管が高温になりがちな超高圧水銀ランプを高圧放電ランプとして有する高圧放電ランプユニットに好適に適用可能である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００２１】
図１は、本実施形態の高圧放電ランプユニット１を模式的に示す断面図である。この高圧放電ランプユニット１は、幾何学的に凹面反射鏡として働くように設計された内面を有する凹面反射鏡形成部品２を有している。凹面反射鏡形成部品２には、その凹面反射鏡の底部に当たる位置に外側に向かって突出する円筒状の首部４が形成されている。首部４内の孔は、凹面反射鏡の底部に当たる位置から外部に貫通している。
【００２２】
首部４には、その外面を覆うように配置された、円筒状の多孔性セラミックス部品１０が取り付けられている。多孔性セラミックス部品１０は、首部４を覆う部分で、セメント３によって固着されており、首部３との間の隙間が塞がれて固定されている。多孔性セラミックス部品１０内には、首部４の孔に通じる孔が形成されている。
【００２３】
この高圧放電ランプユニット１には、石英ガラスなどからなる発光管９ａ内に放電用の一対の電極（不図示）が設けられた、一般的な構成の高圧放電ランプ９が用いられている。発光管９ａは概して円筒状の形状を有し、その一端が、封止用金属箔９ｂによって覆われ、この端部に放電用の電極に接続された端子９ｃが設けられている。この高圧放電ランプ９は、端子９ｃが設けられた一端が、凹面反射鏡形成部品２の首部４と多孔性セラミックス部品１０内の孔を通って延び、封止用金属箔９ｂの部分で、多孔性セラミックス部品１０の内面との間に封入されたセメント３によって固着して取り付けられている。高圧放電ランプ９と首部４の内面の間には一定の隙間が開いている。
【００２４】
高圧放電ランプ９の固定位置は、放電の中心が、凹面反射鏡形成部材２によって形成された凹面反射鏡の焦点に位置するように調整されている。したがって、高圧放電ランプ９から放射された光は反射されて集光され、凹面反射鏡形成部品２の、首部４とは反対側の開口部６から、平行光線として射出される。
【００２５】
凹面反射鏡形成部品２の開口部６には、高圧放電ランプ９から放射された光を透過する光透過性部品である前面ガラス５が嵌められている。また、凹面反射鏡形成部品２には、開口部６付近の、前面ガラス５より首部４側の位置に、切欠８が形成されており、凹面反射鏡形成部品２の外面には、この切欠８を覆う位置に多孔性セラミックス部品１１が不図示のセメントによって固着して取り付けられている。この切欠８の形成位置は、凹面反射鏡面を形成する位置から離れており、この位置に切欠８を設けても、凹面反射鏡面に影響を与えることはなく、したがって、高圧放電ランプユニット１の、光の投射性能を損なうことはない。
【００２６】
このように構成された、本実施形態の高圧放電ランプユニット１では、高圧放電ランプ９の発光管９ａは、凹面反射鏡２、前面ガラス５、および多孔性セラミックス部品１０，１１によって囲まれた凹面反射鏡内空間７内に配置されている。この際、多孔性セラミックス部品１０，１１としては、連続気孔が形成された三次元骨格構造を有するものを用いており、多孔性セラミックス部品１０，１１は空気を透過可能である。このため、凹面反射鏡内空間７内は、多孔性セラミックス部品１０，１１を介して換気可能であり、それによって、高圧放電ランプ９の冷却効果が得られる。
【００２７】
特に、本実施形態では、凹面反射鏡形成部品２の首部４と開口部６の部分に多孔性セラミックス部品１０，１１をそれぞれ設け、そこから空気を導入、または導出することができる構成としているため、空気を発光管９ａの周囲を通して流し、発光管９ａを効率的に冷却することができる。すなわち、例えば、図１に矢印によって模式的に示すように、開口部６の切欠８を覆う多孔性セラミックス部品１１を通して送風機によって空気を凹面反射鏡内空間７内に導入すると、凹面反射鏡内空間７内には、首部４の内面と発光管９ａとの間を通り、首部４に取り付けられた多孔性セラミックス部品１０を通ってそとに出る空気の流れが生じる。したがって、凹面反射鏡内空間７内の空気を効率的に換気することができ、この際、効率的に発光管９ａに沿う空気の流れを生じさせることができるので、特に、発光管９ａの全周の空気を効率的に換気して、発光管９ａを効果的に冷却することができる。
【００２８】
このように効果的な冷却作用を得るため、多孔性セラミックス部品１０,１１としては、一定の空孔率を有するものを用いるのが好ましく、特に、空孔率が５０％以上のものを用いるのが好ましい。すなわち、このような多孔性セラミックス部品１０,１１を用いることによって、それによる圧力損失を低く抑え、空気が容易に流れるようにすることができる。このような多孔性セラミックス部品１０，１１には、一般的にセラミックフォームと呼ばれるものを用いることができ、これは耐熱性にも優れている。
【００２９】
本実施形態の高圧放電ランプユニット１は、このように凹面反射鏡内空間７内を換気可能であるにも拘らず、凹面反射鏡内空間７内で、発光管９ａが万が一破裂したとしても、その破片が外部に飛散することはない。すなわち、凹面反射鏡内空間７は、上述のように、凹面反射鏡２、前面ガラス５、および多孔性セラミックス部品１０，１１によって囲まれ、その中で生じた破片が外に出る隙間は存在していない。この際、多孔性セラミックス部品１０，１１は、内部に微細な空孔が三次元的に複雑に延びた構造を有しており、したがって、多孔性セラミックス部品１０，１１によって覆われた部分は、空気は透過できるが、破片が通ることはできない。
【００３０】
以上説明したように、本実施形態によれば、凹面反射鏡形成部品２と前面ガラス５によって囲まれた凹面反射鏡内空間７内に高圧放電ランプ９の発光管９ａを配置した高圧放電ランプユニット１を、凹面反射鏡内空間７を囲む外壁の一部が多孔性セラミックス部品１１によって形成された構成とすることによって、発光管９ａが万一破裂した場合に破片が外部に飛散しないようにでき、かつ、凹面反射鏡内空間７内を換気可能とすることができる。凹面反射鏡内空間７内を換気可能とすることによって、発光管９ａの過昇温を防止し、所定の温度以下に保って、発光管９ａや凹面反射鏡の劣化を低減し、高圧放電ランプユニット１の長寿命化を図ることができる。
【００３１】
なお、本実施形態は、本発明を例示したものであり、詳細な構成については、本発明の範囲内で様々な変更が可能である。例えば、多孔性セラミックス部品を設ける箇所は、他の箇所であってもよい。
【００３２】
また、本実施形態の構成は、高圧放電ランプ９として、特に、発光管９ａが高温になりがちな超高圧水銀ランプを用いた高圧放電ランプユニット１の構成として好適である。すなわち、超高圧水銀ランプを用いた高圧放電ランプユニット１においても、本実施形態によれば、上述のように発光管９ａを効率的に冷却可能であるので、容易に、発光管９ａの温度を所定の温度以下に保持可能な構成とすることができ、なおかつ、発光管９ａの万一の破裂の際に破片が飛散しない構成を維持することができる。そして、発光管９ａの温度を所定の温度以下に保つことによって、従来、破片の飛散の防止と長寿命化を両立するのが困難であった、超高圧水銀ランプを用いた高出力タイプの高圧放電ランプユニットや小型化した高圧放電ランプユニットであっても長寿命化を図ることが可能となる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、凹面反射鏡形成部品と、その光の射出面を覆う光透過部材とによって形成される凹面反射鏡内空間内に高圧放電ランプの発光管が配置された高圧放電ランプユニットにおいて、凹面反射鏡内空間内を効率的に換気可能であり、かつ、発光管の万一の破裂の際、破片が外部に飛散することのない高圧放電ユニットを提供することができる。凹面反射鏡内空間内を効率的に換気可能とすることによって、発光管の過昇温を防止して発光管自身や凹面反射鏡の劣化を低減し、高圧放電ランプユニットの長寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の高圧放電ランプユニットを模式的に示す断面図である。
【図２】従来例の高圧放電ランプユニットを模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
１，５１ 高圧放電ランプユニット
２，５２ 凹面反射鏡形成部品
３，５３ セメント
４，５４ 首部
５，５５ 前面ガラス
６，５６ 開口部
７，５７ 凹面反射鏡内空間
８ 切欠
９，５９ 高圧放電ランプ
９ａ 発光管
９ｂ 封止用金属箔
９ｃ 端子
１０，１１ 多孔性セラミックス部品

Claims (5)

1. 発光管を備える高圧放電ランプと、該高圧放電ランプから放射された光を反射する凹面反射鏡として働く内面を有する凹面反射鏡形成部品と、該凹面反射鏡形成部品の、反射された光が射出される開口部を覆う光透過性部品とを有し、前記発光管は、前記凹面反射鏡形成部品と前記光透過性部品とによって囲まれた凹面反射鏡内空間内に配置されている高圧放電ランプユニットであって、
   前記凹面反射鏡内空間を囲む外壁の一部が、連続気孔が形成された多孔性セラミックス部品によって形成されており、
   前記凹面反射鏡形成部品は、凹面反射鏡の底部に当たる位置に孔が形成され、該孔の外部への開口を覆って前記多孔性セラミックス部品が取り付けられ、前記高圧放電ランプは、該多孔性セラミックス部品に固定され、前記凹面反射鏡形成部品の前記孔内を、該孔の内面との間に一定の間隔を開けて通って延びている高圧放電ランプユニット。
2. 前記多孔性セラミックス部品の空孔率が５０％以上である、請求項１に記載の高圧放電ランプユニット。
3. 前記多孔性セラミックス部品はセラミックフォームからなる、請求項１または２に記載の高圧放電ランプユニット。
4. 前記凹面反射鏡形成部品の、前記開口部付近の、前記光透過性部品によって覆われた部分より凹面反射鏡の底部寄りの位置に切欠が形成され、該切欠は前記多孔性セラミックス部品によって覆われている、請求項１から３のいずれか１項に記載の高圧放電ランプユニット。
5. 前記高圧放電ランプは超高圧水銀ランプである、請求項１から４のいずれか１項に記載の高圧放電ランプユニット。

Images