JP4300950B2 - Light source device - Google Patents
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Description
この発明は高圧放電ランプとその凹面反射鏡よりなる光源装置に関する。特に、発光管内に0.25mg/mm3以上の水銀が封入されて点灯時の水銀蒸気圧が超高圧となる超高圧水銀ランプを光源とした液晶ディスプレイ装置やDMD(デジタルミラーデバイス)を使ったDLP(デジタルライトプロセッサ)などのプロジェクター装置に使われる光源装置に関する。 The present invention relates to a light source device comprising a high-pressure discharge lamp and its concave reflecting mirror. In particular, a liquid crystal display device or DMD (digital mirror device) using an ultra-high pressure mercury lamp in which mercury of 0.25 mg / mm 3 or more is enclosed in the arc tube and the mercury vapor pressure at the time of lighting is extremely high is used. The present invention relates to a light source device used in a projector device such as a DLP (digital light processor).
投射型プロジェクター装置は、矩形状のスクリーンに対して、均一にしかも十分な演色性をもって画像を照明させることが要求される。このため、光源としては、水銀や金属ハロゲン化物を封入させたメタルハライドランプが使われている。また、このようなメタルハライドランプも、最近では、より一層の小型化、点光源化が進められ、また電極間距離の極めて小さいものが実用化されている。 The projection type projector device is required to illuminate an image with a uniform and sufficient color rendering on a rectangular screen. For this reason, a metal halide lamp in which mercury or a metal halide is enclosed is used as the light source. In addition, these metal halide lamps have recently been further miniaturized and made point light sources, and those having an extremely small distance between electrodes have been put into practical use.
このような背景のもと、最近では、メタルハライドランプに代わって、今までにない高い水銀蒸気圧、例えば150気圧、を持つランプが提案されている。これは、水銀蒸気圧をより高くすることで、アークの広がりを抑える(絞り込む)とともに、より一層の光出力の向上を図るというものである。
このような超高圧放電ランプは、例えば、特開平2−148561号、特開平6−52830号、特許第2980882号に開示されている。
Under such circumstances, recently, a lamp having a high mercury vapor pressure, for example, 150 atm, has been proposed in place of a metal halide lamp. This is to increase the mercury vapor pressure to suppress (narrow) the spread of the arc and to further improve the light output.
Such ultra-high pressure discharge lamps are disclosed in, for example, JP-A-2-148561, JP-A-6-52830, and Japanese Patent No. 2980882.
一方、プロジェクター装置に使用する光源装置は、光源ランプからの放射光を光軸方向に効率よく反射させて、液晶表示パネルなどの被照射領域に照射する必要がある。光源装置は、通常、ショートアーク型放電ランプと、この放電ランプから放射される光を平行光に変換するための凹面反射鏡が採用される。
近年、液晶プロジェクター装置やDMDを使ったDLP装置は小型化が強く求められ、これに応じて、光源装置も小型化が求められている。また、被照射物である液晶表示パネル自体も小型化されていることも、光源装置の小型化が要請される理由の一つである。
On the other hand, a light source device used in a projector device needs to irradiate irradiated areas such as a liquid crystal display panel by efficiently reflecting radiated light from a light source lamp in an optical axis direction. A light source device usually employs a short arc type discharge lamp and a concave reflecting mirror for converting light emitted from the discharge lamp into parallel light.
In recent years, liquid crystal projector devices and DLP devices using DMDs are strongly required to be miniaturized, and accordingly, light source devices are also required to be miniaturized. Moreover, the fact that the liquid crystal display panel itself, which is an object to be irradiated, is also downsized, is one of the reasons why the downsizing of the light source device is required.
光源装置は、以下の性能が強く求められる。
第一に、反射鏡自身の強度が高いことである。放電ランプは点灯時の内圧が超高圧(例えば、150気圧以上)であるから、万一、放電ランプが破損した場合に、その影響が光源装置外部に及ばないようにするためである。
第二に、反射鏡およびその内部の放電ランプを良好に冷却できることである。放電ランプの点灯時温度が極めて高いことからその周囲に配置する反射鏡も極めて高温になるからである。従って、反射鏡の熱伝導度を高くするとともに、反射鏡の外部に冷却風を当てることで容易に内部空間を容易に冷却できることが必要になる。
第三に、反射鏡内面にコーティングされた可視光反射用の誘電体多層膜が歪んだり凹凸を生じたりすることなく、滑らかに形成させることである。
The light source device is strongly required to have the following performance.
First, the strength of the reflector itself is high. This is because the discharge lamp has an extremely high internal pressure during lighting (for example, 150 atmospheres or more), so that if the discharge lamp is damaged, the influence does not reach the outside of the light source device.
Secondly, the reflecting mirror and the discharge lamp inside thereof can be cooled well. This is because the temperature of the discharge lamp when it is turned on is extremely high, and the reflecting mirrors arranged around it are also extremely hot. Accordingly, it is necessary to increase the thermal conductivity of the reflecting mirror and to easily cool the internal space by applying cooling air to the outside of the reflecting mirror.
Thirdly, the visible light reflecting dielectric multilayer film coated on the inner surface of the reflecting mirror is smoothly formed without distortion or unevenness .
この発明が解決しようとする課題は、上記3つの要求を全て満たす光源装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a light source device that satisfies all of the above three requirements.
上記課題を解決するために、この発明の光源装置は高圧放電ランプとこの高圧放電ランプを取り囲む凹面反射鏡より構成されて、凹面反射鏡は、銅またはその合金よりなる基体と、この基体の内表面に設けられた銅の酸化物を含有する熱吸収層と、この熱吸収層の上に重なるように形成されたガラス質層からなる中間層と、この中間層の上に設けられた誘電体多層膜よりなる可視光反射層からなり、前記凹面反射鏡の外側表面には、アルミニウムまたはその合金からなる放熱体が密着して一体化するように取り付けられることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the light source device of the present invention is composed of a high-pressure discharge lamp and a concave reflecting mirror surrounding the high-pressure discharge lamp. The concave reflecting mirror includes a base made of copper or an alloy thereof, A heat absorption layer containing copper oxide provided on the surface, an intermediate layer composed of a vitreous layer formed on the heat absorption layer, and a dielectric provided on the intermediate layer It is composed of a visible light reflecting layer made of a multilayer film, and a heat radiator made of aluminum or an alloy thereof is attached to the outer surface of the concave reflecting mirror so as to be integrated.
さらに、高圧放電ランプは、放電容器内に0.25mg/mm3以上の水銀が封入されることを特徴とする。
さらに、放熱体には放熱フィンが形成されることを特徴とする。
Further, the high-pressure discharge lamp is characterized in that mercury of 0.25 mg / mm 3 or more is enclosed in a discharge vessel.
Furthermore, the heat radiating body is characterized in that a heat radiating fin is formed .
本発明の光源装置は、反射鏡の基体金属を銅またはその合金によって構成することで、機械的強度を高めて耐破損性を向上できるとともに、反射鏡内部を概略密閉構造にしても効果的に冷却することができる。
また、反射鏡内部にシリカを主成分とする中間層を設けることで可視光反射層を反射鏡の基体金属に密着することができる。従って、反射特性のあまり高くない銅またはその合金を基体金属として採用しても十分な可視光を放射することが可能となり、プロジェクター装置に好適に採用することができる。
さらに、反射鏡の基体金属を融点が高い銅またはその合金とすることで、中間層の焼結処理を高い温度によって行うことができる。これにより、中間層を反射鏡の基体金属に滑らかに、かつ歪みなどを形成することなく設けることができ、結果として可視光反射層と同様に設けることができる。
次に、銅またはその合金からなる凹面反射鏡の外部にアルミニウムなどからなる放熱体を取り付けることで、冷却効果の高い光源装置を提供することができる。特に、放熱体をダイキャスト法により作成するため、凹面反射鏡にほぼ密着して、あたかも一体物のごとく構成することができる。また、凹面反射鏡を構成する材料(銅またはその合金)よりも融点の低い金属材料によって放熱体を形成することで凹面反射鏡や膜の性質を損なうことがない。
A light source device of the present invention, base metal of the reflector to that constituted by copper or its alloy, it is possible to improve the breakage resistance by increasing the mechanical strength, effective even if the internal reflector in the schematic enclosed structure Can be cooled to.
Further, by providing an intermediate layer mainly composed of silica inside the reflecting mirror, the visible light reflecting layer can be adhered to the base metal of the reflecting mirror. Therefore, a not very high copper or its alloy of the reflection characteristic be employed as the substrate metal it is possible to emit a sufficient visible light, it can be suitably used in the projector device.
Moreover, the base metal of the reflector by the high melting point of copper or its alloy, it is possible to perform the sintering process of the intermediate layer due to the high temperatures. Thus, smooth the intermediate layer to the substrate metal of the reflector, and can be provided without forming such distortions can result provided as with visible light reflecting layer.
Then, by attaching the heat radiating body to the outside of the concave reflecting mirror made of copper or its alloy made of aluminum, it is possible to provide a high cooling effect light source device. In particular, since the heat radiating body is made by a die-cast method, it can be configured almost as if it were in close contact with the concave reflecting mirror as if it were an integral object. Further, there is no compromising the properties of the concave reflecting mirror and film by forming a heat radiating member by metal material having low melting point than the material constituting the concave reflecting mirror (an alloy of copper or its).
図1は本発明の光源装置を説明するための概略構成図を示す。
光源装置は、ショートアーク型超高圧放電ランプ10(以後、単に「放電ランプ」ともいう)と、この放電ランプ10を取り囲む凹面反射鏡20より構成され、凹面反射鏡20の光軸Lと放電ランプ10のアーク方向がほぼ一致するとともに、放電ランプ10のアーク輝点が凹面反射鏡20の第一焦点に一致するように配置されている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram for explaining a light source device of the present invention.
The light source device includes a short arc type ultra-high pressure discharge lamp 10 (hereinafter also simply referred to as “discharge lamp”) and a concave reflecting
放電ランプ10の放電容器は、大略球状の発光部11と、この発光部11の両端に続くロッド状の封止部12a、12bより構成されており、発光部11内には一対の電極が対向配置している。放電ランプ10の封止部11aは凹面反射鏡20の頂部21の開口に挿入されて、封止部12aの先端の口金が接着剤13を介して凹面反射鏡20の頂部21に取り付けられている。封止部12aの先端からは給電リード14aが突出しており、給電線15aを介して図示略の給電装置と電気的に接続される。一方、封止部12b側にも先端に給電リード14bが突出しており給電線15bが凹面反射鏡20の開口を介し外部に伸びて給電装置に接続する。
凹面反射鏡20の頂部21の外側には、例えば、セラミックス材料などから構成される支持部材16が配置されており、凹面反射鏡20は接着剤により支持部材16に固定される。
The discharge vessel of the
A
凹面反射鏡20は全体が概略お椀状の楕円集光鏡であって、頂部21と反射部22と前面開口部23より構成される。反射部22の内面には、後述する中間層30と可視光反射層40が形成されており、所望の可視波長域の光を反射するとともに、それ以外の光、例えば赤外光を透過させて反射部22に吸収される。
前面開口部23には、例えば、ホウ珪酸ガラスなどからなる光透過性の前面ガラス24が枠部材25を介して装着される。
前面ガラス24を設けることで凹面反射鏡20の内部をほぼ密閉構造にできる。このため、万一、放電ランプ10が破損した場合などにおいて、破片が散乱することを防止できる。
なお、前面ガラス24は、破片の飛散防止には有効であるが必須のものではない。特に、放電ランプを冷却する必要性が高い場合などにおいて前面ガラスを設けないことも可能である。また、凹面反射鏡の外部であって、反射鏡の前面に実質的に前面ガラスに相当する部材が配置される場合などは、当該反射鏡に前面ガラスを取り付ける必要はない。
さらに、前面ガラス24を取り付ける場合に、反射鏡20の内部を完全に密閉構造とするのではなく、一部に冷却用開口を設けることもできる。この冷却用開口は、例えば枠部材25に形成したり、反射部22の一部に切り欠きとして設けることもできる。
The concave reflecting
A light transmissive
By providing the
The
Furthermore, when the
凹面反射鏡20は、銅(Cu)により構成したり、あるいはこれらの合金より構成される。通常、プロジェクター装置に使われる反射鏡のようにホウ珪酸ガラス、結晶化ガラス、セラミックス材料から構成されるものとは相違している。
また、凹面反射鏡20の反射部22の内面には、可視光反射層40がコーティングされており、可視光反射層40と反射部22の間に中間層30が設けられる。
放熱効果を期待する場合には、鉄よりも銅により凹面反射鏡を構成することが好ましい。
The concave reflecting
The visible
In the case of expecting a heat dissipation effect, it is preferable that the concave reflecting mirror is made of copper rather than iron .
凹面反射鏡20を銅またはその合金より構成する理由は、第一に反射鏡の強度を強くするためである。凹面反射鏡20をこれら金属により構成することで、万一、放電ランプが破損した場合にも反射鏡自体が連鎖的に破損することを防止できる。また、放電ランプの破片や残骸を反射鏡内部で確保できるとともに、反射鏡外部に配置する他の周辺機器への悪影響を防止できる。特に、前記したように前面ガラスを設けて密閉タイプを形成する光源装置の場合は、凹面反射鏡内部が高温になりやすいため、反射鏡の機械的強度を高めて破損対策を強めることは大きな意味がある。
The reason for constituting the
銅合金について、一例をあげると、銅−亜鉛(Cu―Zn)系合金、銅−ニッケル系合金(Cu−Ni)系合金、銅−ニッケル−亜鉛系合金(Cu−Ni−Zn)などが採用できる。
Examples of copper alloys include copper-zinc (Cu-Zn) alloys, copper-nickel alloys (Cu-Ni) alloys, copper-nickel-zinc alloys (Cu-Ni-Zn), etc. I can .
銅またはその合金は、一般的特性として反射特性が優れておらず、また、反射膜を直接塗布したり、コーティングを施すことが困難である。このため、一般照明やその他の分野においては使用できるかもしれないが、映像表示に使うプロジェクター装置の反射鏡材料としては不向きであるとされてきた。
しかしながら、本発明の光源装置は、後述するように熱線吸収機能と反射面平滑化機能を有する中間層を使うということで、従来不向きとされていた問題を解決することができ、反射特性の優れた可視光反射層を極めて精度良くコーティングできるようになったわけである。
つまり、本願発明の光源装置は、後述する中間層の採用という新規な発明とともに、それに併せて反射鏡材料を改良するものであり、これにより、反射特性を衰えさせることなく光取り出し効率を従来レベルに維持できるととともに、かつ、反射鏡の機械的強度を画期的に高めることができるということに大きな特徴を有している。
Alloy copper or its the reflection characteristic is not good as a general characteristic, also or coated with a reflective film directly, it is difficult to apply the coating. For this reason, although it may be usable in general illumination and other fields, it has been considered unsuitable as a reflector material for a projector device used for image display.
However, the light source device of the present invention uses an intermediate layer having a heat ray absorbing function and a reflecting surface smoothing function, as will be described later, and thus can solve the problems that have been made unsuitable in the past and has excellent reflection characteristics. The visible light reflection layer can be coated with extremely high accuracy.
In other words, the light source device of the present invention is a novel invention that employs an intermediate layer, which will be described later, together with improving the reflecting mirror material, thereby improving the light extraction efficiency to the conventional level without deteriorating the reflection characteristics. It has a great feature that the mechanical strength of the reflecting mirror can be remarkably increased.
中間層は、例えばシリカを主成分とする材料からなり、凹面反射鏡20の内表面に形成される。この中間層は、銅またはその合金からなる反射鏡の基体金属と可視光反射層との接合をする接着剤的な役割を担うものである。
具体的には、反射鏡と直接接触する熱吸収層と、この熱吸収層の上に設けられたガラス質層より構成される。熱吸収層は反射鏡の基体金属を構成する金属の酸化物を含むシリカ質酸化物からなり熱線を吸収する機能を有し、ガラス質層はシリカを主成分とする層からなり反射面を平滑にする機能を有する。このガラス質層の上に誘電体多層膜からなる可視光反射層40が形成される。
The intermediate layer is made of, for example, a material mainly composed of silica, and is formed on the inner surface of the concave reflecting
Specifically, it comprises a heat absorbing layer that is in direct contact with the reflecting mirror, and a vitreous layer provided on the heat absorbing layer. The heat absorption layer is composed of a siliceous oxide containing a metal oxide that forms the base metal of the reflector, and has a function of absorbing heat rays. The glassy layer is composed of a silica-based layer, and the reflecting surface is smooth. It has a function to make. A visible
熱吸収層の役割は、反射鏡を構成される基体金属との接着性向上にあり、基体金属が熱的に膨張や収縮を起こしたとしても、反射鏡内面に形成された各層が影響を受けて、同様に浮き上がったり、剥がれ落ちたりしない。また、金属酸化物を含むことから熱を吸収する機能を持ち、これにより反射鏡に対して冷却風を吹き付けることで当該反射鏡を良好に冷却できるという利点がある。
ガラス質層の役割は、可視光反射層を塗布するための下地であり、基体金属の種類に関わらず、可視光反射層を塗布させることである。
The role of the heat absorption layer is to improve the adhesion with the base metal composing the reflector, and even if the base metal is thermally expanded or contracted, each layer formed on the inner surface of the reflector is affected. In the same way, it will not lift or fall off. In addition, since it contains a metal oxide, it has a function of absorbing heat, and there is an advantage that the reflecting mirror can be cooled well by blowing cooling air to the reflecting mirror.
The role of the vitreous layer is a base for applying the visible light reflecting layer, and is for applying the visible light reflecting layer regardless of the type of the base metal.
中間層の膜の厚さは、例えば、1mm以下とされるが、500μm以下であることが好ましく、特に200〜300μmであることが好ましい。
中間層の厚さが1mmを超えると、中間層を構成する材料と、基体金属を構成する金属との熱膨張率の差に起因して当該中間層にクラックが入るおそれがあるからである。
The thickness of the intermediate layer film is, for example, 1 mm or less, preferably 500 μm or less, and particularly preferably 200 to 300 μm.
This is because if the thickness of the intermediate layer exceeds 1 mm, cracks may occur in the intermediate layer due to the difference in thermal expansion coefficient between the material forming the intermediate layer and the metal forming the base metal.
中間層は原液を反射鏡内面に塗布したあと、加熱処理をすると装着することができる。原液は、シリカ(SiO2)を主成分として、長石、炭酸カリウム、硝酸ナトリウム、酸化コバルト、酸化ニッケルなどの混合物からなる。この混合物を溶融して、固化することでガラス質フリットを生成することができ、このガラス質フリットを粉砕した後、その粉を水などに混合することで調整される。
反射鏡内面への塗布は、例えば、スプレー法、浸漬法(ディッピング法)などにより行なわれる。
Intermediate layer may be mounted and after the application of the stock solution to the reflector inner surface, a heat treatment. The stock solution is composed of a mixture of feldspar, potassium carbonate, sodium nitrate, cobalt oxide, nickel oxide, etc. with silica (SiO2) as the main component. By melting and solidifying the mixture, a glassy frit can be produced. After the glassy frit is pulverized, the powder is mixed with water or the like.
Application to the inner surface of the reflecting mirror is performed by, for example, a spray method, a dipping method (dipping method), or the like.
反射鏡内面に塗布された原液は加熱処理に施される。加熱温度は反射鏡の基本金属が変形しない温度以下であり、当該基体金属の種類によっても異なるが、銅や銅合金の融点である1083℃近くまで設定することができる。具体的には、800〜900℃で加熱している。
中間層は、このような高温の加熱処理によって、反射鏡の内面に滑らかに、かつ歪みなどを形成することなく塗布、あるいはコーティングされる。
加熱時間は、反射鏡の基本金属の種類や厚さによっても異なるが、例えば1〜5分となる。
ここで、反射鏡の基体金属の候補として、反射特性の優れたアルミニウムも考えられる。しかしながら、アルミニウムは融点が660℃程度と、銅またはその合金に比べて極端に低い。このため中間層の加熱温度が当該温度を超えると反射鏡自体の変形を導くことから加熱温度は極端に制限されてしまう。この加熱温度の制限こそが中間層の反射鏡への完全な塗布を妨げる原因となり、歪みや不所望な変形を導いてしまう。
本願発明は、反射鏡の基体金属の材料として、中間層が反射鏡の内面に歪みなどを生じることなく滑らかに形成できるように、高温加熱処理に耐えられる銅またはその合金を採用したことが特徴である。これにより、高い反射特性が確保できるとともに、銅またはその合金の高い熱伝導性により、反射鏡外部の冷却風を流すことによる反射鏡内部の冷却効果は著しく高いものがある。
The stock solution applied to the inner surface of the reflecting mirror is subjected to a heat treatment. The heating temperature is not higher than the temperature at which the basic metal of the reflecting mirror is not deformed and varies depending on the type of the base metal, but can be set up to nearly 1083 ° C., which is the melting point of copper or copper alloy. Specifically, it is heated at 800 to 900 ° C..
The intermediate layer is applied or coated by such high-temperature heat treatment smoothly and without forming distortion on the inner surface of the reflecting mirror.
The heating time varies depending on the type and thickness of the basic metal of the reflecting mirror, but is, for example, 1 to 5 minutes.
Here, aluminum having excellent reflection characteristics is also considered as a base metal candidate for the reflector. However, aluminum and about melting point of 660 ° C., extremely low as compared with an alloy of copper or its. For this reason, when the heating temperature of the intermediate layer exceeds the temperature, the heating temperature is extremely limited because the deformation of the reflecting mirror itself is induced. This limitation of the heating temperature is what causes that prevent the full application of the reflecting mirror of the intermediate layer, thus leading to distortion and undesirable deformation.
The present invention, as the material of the base metal of the reflector, so that it can be smoothly formed without intermediate layers occurs and distortion on the inner surface of the reflector, that adopting the copper or its alloys can withstand high-temperature heat treatment It is a feature. Thus, it is possible to ensure a high reflection characteristic, the high thermal conductivity of copper or its alloys, the cooling effect of the internal reflector by passing a reflector external cooling air is considerably high.
可視光反射層は、例えばシリカ(SiO2)層とチタニア(TiO2)層が交互に積層されてなる、全体で厚さ0.5〜10μmの誘電体多層膜からなるものであって、主として赤外線領域および紫外線領域の光を透過するとともに、可視光を反射する機能を有している。各層の厚さは、例えば100〜200nmであって、例えば30層形成される。 The visible light reflection layer is composed of a dielectric multilayer film having a total thickness of 0.5 to 10 μm, for example, in which a silica (SiO 2) layer and a titania (TiO 2) layer are alternately laminated, and mainly includes an infrared region. And has a function of transmitting visible light and transmitting light in the ultraviolet region. The thickness of each layer is, for example, 100 to 200 nm, and for example, 30 layers are formed.
以上のように本発明の光源装置は、第一に反射鏡の基体金属を銅またはその合金によって構成することで、機械的強度を高めて耐破損性を向上できるとともに、反射鏡内部を概略密閉構造にしても効果的に冷却することができる。第ニに反射鏡内部にシリカを主成分とする中間層を設けることで可視光反射層を反射鏡の基体金属に密着することができる。従って、反射特性のあまり高くない銅またはその合金を基体金属として採用しても十分な可視光を放射することが可能となり、プロジェクター装置に好適に採用することができる。第三に、反射鏡の基体金属を融点が高い銅またはその合金とすることで、中間層の焼結処理を高い温度によって行うことができる。これにより、中間層を反射鏡の基体金属に滑らかに、かつ歪みなどを形成することなく設けることができ、結果として可視光反射層と同様に設けることができる。
Or the light source device of the present invention as described above, by the base metal of the first to the reflecting mirror constituted by copper or its alloys, schematically with the internal reflector can be improved breakage resistance by increasing the mechanical strength Even a sealed structure can be effectively cooled. Second, by providing an intermediate layer mainly composed of silica inside the reflecting mirror, the visible light reflecting layer can be adhered to the base metal of the reflecting mirror. Therefore, a not very high copper or its alloy of the reflection characteristic be employed as the substrate metal it is possible to emit a sufficient visible light, it can be suitably used in the projector device. Thirdly, the base metal of the reflector by the high melting point of copper or its alloy, it is possible to perform the sintering process of the intermediate layer due to the high temperatures. Thus, smooth the intermediate layer to the substrate metal of the reflector, and can be provided without forming such distortions can result provided as with visible light reflecting layer.
図2は本発明の光源装置に使われる高圧放電ランプの全体構成を示す。
放電ランプ10は、石英ガラスからなる放電容器によって形成された大略球形の発光部11を有し、この発光部11内には、陽極2と陰極3が互いに対向するよう配置している。また、発光部11の両端部から伸びるよう各々封止部12が形成され、これらの封止部12には、通常モリブデンよりなる導電用金属箔4が、例えばシュリンクシールにより気密に埋設されている。金属箔4の一端は陽極2あるいは陰極3が接合しており、金属箔4の他端は外部リード16が接合している。
陰極3の先端にはコイル31が巻きつけられる。このコイル31はタングステンからなり、強固に巻き付けるかあるいは溶着させて構成する。コイル31点灯始動時は表面の凹凸効果により始動の種(始動開始位置)として機能するとともに、点灯後は表面の凹凸効果と熱容量によって放熱機能を担っている。
FIG. 2 shows the overall configuration of a high-pressure discharge lamp used in the light source device of the present invention.
The
A
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360〜780nmという放射光を得るためのもので、0.25mg/mm3以上封入されている。この封入量は、温度条件によっても異なるが、点灯時150気圧以上で極めて高い蒸気圧となる。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200気圧以上、300気圧以上という高い水銀蒸気圧の放電ランプを作ることができ、水銀蒸気圧が高くなるほどプロジェクター装置に適した光源を実現することができる。
希ガスは、例えば、アルゴンガスが約13kPa封入され、点灯始動性を改善する。
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する。ハロゲンの封入量は、例えば、10−6〜10−2μmol/mm3の範囲から選択できるものであって、その機能はハロゲンサイクルを利用した長寿命化であるが、本発明の放電ランプのように極めて小型で高い内圧を有するものは、このようなハロゲンを封入することは放電容器の破損、失透の防止という作用があると考えられる。
The light emitting unit 11 is filled with mercury, rare gas, and halogen gas.
Mercury is used to obtain a necessary visible light wavelength, for example, radiated light having a wavelength of 360 to 780 nm, and is contained in an amount of 0.25 mg / mm 3 or more. Although the amount of sealing varies depending on the temperature condition, the vapor pressure becomes extremely high at 150 atm or higher when the lamp is turned on. In addition, by enclosing more mercury, it is possible to create a discharge lamp with a high mercury vapor pressure of 200 atm or higher and 300 atm or higher when the lamp is turned on. The higher the mercury vapor pressure, the more suitable the light source suitable for the projector device. Can be realized.
As the rare gas, for example, argon gas is sealed at about 13 kPa, and the lighting startability is improved.
As for halogen, iodine, bromine, chlorine and the like are enclosed in the form of a compound with mercury or other metals. The amount of enclosed halogen can be selected from the range of, for example, 10 −6 to 10 −2 μmol / mm 3 , and its function is to extend the life using the halogen cycle. As described above, it is considered that such a halogen having a high internal pressure has an effect of preventing breakage and devitrification of the discharge vessel.
このような放電ランプの数値例を示すと、例えば、発光部の外径はφ6.0〜15.0mmの範囲から選ばれて例えば9.5mm、電極間距離は0.5〜2.0mmの範囲から選ばれて例えば1.5mm、発光管内容積は40〜300mm3の範囲から選ばれて例えば75mm3である。点灯条件は、例えば、管壁負荷0.8〜2.0W/mm2範囲から選ばれて例えば1.5W/mm2というものであり、定格電圧80V、定格電力200Wである。
また、この放電ランプは、小型化するプロジェクター装置などに内蔵されるものであり、全体構造が極めて小型化される一方で高い光量が要求される。したがって、発光部内の熱的条件は極めて厳しいものとなる。
そして、放電ランプは、プロジェクター装置やオーバーヘッドプロジェクターのようなプレゼンテーション用機器に搭載され、演色性の良い放射光を提供する。
As an example of the numerical value of such a discharge lamp, for example, the outer diameter of the light emitting portion is selected from the range of φ6.0 to 15.0 mm, and the distance between the electrodes is, for example, 9.5 mm and 0.5 to 2.0 mm. is selected from a range with for example 1.5 mm, the arc tube volume is 75 mm 3, for example, selected from a range of 40~300mm 3. The illumination condition, for example, are those that are selected from the bulb wall loading 0.8~2.0W / mm 2 range, for example, 1.5 W / mm 2, the rated voltage 80V, the rated power 200 W.
In addition, this discharge lamp is built in a projector device or the like that is miniaturized, and the entire structure is extremely miniaturized, but a high amount of light is required. Therefore, the thermal conditions in the light emitting part are extremely severe.
The discharge lamp is mounted on a presentation device such as a projector device or an overhead projector, and provides emitted light having good color rendering properties.
凹面反射鏡20の数値例を示すと、内容積は103〜106mm3の範囲から選択されて、例えば9×104mm3、反射部の基体金属の厚みは、1〜3mmの範囲から選択されて、例えば2mm、前面開口径はφ10〜150mmの範囲から選択されて、例えば50mm、前面開口から頂部先端までの軸方向の長さは10〜150mmの範囲から選択されて、例えば35mmである。
前面ガラス24の数値例を示すと、厚さが1〜5mmの範囲から選択されて、例えば3mmである。
In the numerical example of the concave reflecting
When the numerical example of the
図3は放熱体を取り付けた光源装置を示す。
凹面反射鏡20の外側表面にはアルミニウムからなる放熱体50が取り付けられている。
この放熱体50はダイキャスト法によって形成されるため、凹面反射鏡20の外面形状にほぼ等しい内面形状が形成されて両者はほぼ密着して組み合わせる。
放熱体50を設ける理由は、凹面反射鏡20およびその内部の放電ランプ10をより完璧に冷却するためである。
さらに、放熱体50の外側には複数の放熱用フィン51が放電ランプ10の軸と平行に伸びて形成される。放熱用フィン51は放熱体50と一体的でありダイキャスト法によって作成されている。つまり、凹面反射鏡20と放熱体50は、両者を密着させてあたかも一体物のごとく形成しており、放熱体50と放熱用フィン51はダイキャスト法を通じて物理的に一体物として形成されている。
なお、放熱フィン51の伸びる方向は、冷却ファンや外部の周辺機器との位置関係その他により適宜最適な形態が採用できる。
FIG. 3 shows a light source device to which a radiator is attached.
A
Since this
The reason for providing the
Further, a plurality of
Note that the extending direction of the
ここで、放熱体50をダイキャスト法で作製する理由は、凹面反射鏡20の複雑な形状に対して、精度良く適合できるようにするためである。
また、放熱体50がアルミニウム、アルミニウム合金よりなる理由は、融点が銅またはその合金に比べて低いためであり、反射鏡を構成するこれら材料を溶融変形させないためである。
Here, the reason why the
The reason why the
ここで、ダイキャスト法の作製方法について一例を示す。
ダイキャスト法は、正式にはダイキャスティングと言い、どろどろに溶かした溶融金属を砂などで作った鋳型に流し込んで製品を作る方法をいう。一般には、溶融金属は金型に押し込む際に高い圧力をかける。
本発明では、銅、鉄あるいはこれらの合金を基体金属として反射鏡内表面に前記中間層を形成した後、この反射鏡を金型の中に配置する。アルミニウムなどの放熱体とすべき金属を、別途、溶融炉において溶融状態に形成させておき、金型内に高い圧力をかけて流し込むことで鋳造できる。特に、反射鏡の外表面に対して溶融金属を流し込むことで、凝固後に金型から取り出すと、反射鏡と放熱体がほぼ一体物としてできあがる。つまり、銅またはその合金からなる反射鏡と、アルミニウムまたはその合金からなる放熱体が、あたかも一部材のごとくできあがるわけである。
Here, an example is shown about the preparation method of the die-cast method.
The die-casting method is formally called die-casting and refers to a method of making a product by pouring molten metal melted in a mud into a mold made of sand or the like. Generally, molten metal applies high pressure when it is pushed into a mold.
In the present invention, the intermediate layer is formed on the inner surface of the reflecting mirror using copper, iron or an alloy thereof as a base metal, and then the reflecting mirror is placed in a mold. Casting can be performed by separately forming a metal to be used as a heat radiating body such as aluminum in a molten state in a melting furnace and pouring it into a mold under high pressure. In particular, when the molten metal is poured into the outer surface of the reflecting mirror and is taken out from the mold after solidification, the reflecting mirror and the radiator are almost integrated. In other words, a reflecting mirror made of copper or its alloy, the heat radiating body made of aluminum or an alloy thereof is not Build as if it were of a single member.
上記ダイキャスト法により、放熱フィンを有する複雑な形態の放熱体を、異なる金属材料からなる反射鏡に精度良く、密着させて一体化することができる。また、比較的簡易な製造方法により大量生産をすることもでき、さらに、薄く小型な放熱体を作ることもできる。この利点は、装置内部で部品が密集したプロジェクター装置の光源装置をしては極めて適したものとなる。
繰り返しになるが、反射鏡の構成材料である銅またはその合金は、融点が高いため中間層を高い温度で形成することができ反射特性の優れた反射鏡を形成することができる。一方、放熱体は銅、鉄あるいはこれらの合金により作成することは、溶融状態の形成が困難であることから容易なことではないが、アルミニウムなどの金属材料をダイキャスト法により製造することで、複雑な形態の放熱体であっても反射鏡と完全に一体化したものを作ることができる。
By the die-casting method, the heat radiation body having a complicated shape having the heat radiation fins can be integrated in close contact with a reflecting mirror made of a different metal material with high accuracy. Further, mass production can be performed by a relatively simple manufacturing method, and a thin and small heat radiator can also be made. This advantage is extremely suitable for a light source device of a projector device in which parts are densely arranged inside the device.
Here again, the copper or its alloy which is the material of the reflecting mirror, can form a good reflector of the reflection characteristic can be the melting point is formed at a temperature higher intermediate layer for high. On the other hand, it is not easy to create a radiator with copper, iron or an alloy thereof because it is difficult to form a molten state, but by producing a metal material such as aluminum by a die casting method, Even a heat sink with a complicated shape can be made completely integrated with the reflector.
ここで、上記実施例では直流点灯型の放電ランプについて説明したが、交流点灯型放電ランプにも適用することができる。
放電ランプは、超高圧水銀ランプに限定されず、メタルハライドランプ、キセノンランプ、低圧放電ランプ、無電極放電ランプなどに採用することができる。
Here, although the DC lighting type discharge lamp has been described in the above embodiment, the present invention can also be applied to an AC lighting type discharge lamp.
The discharge lamp is not limited to an ultra-high pressure mercury lamp, and can be employed as a metal halide lamp, a xenon lamp, a low pressure discharge lamp, an electrodeless discharge lamp, and the like.
10 放電ランプ
20 凹面反射鏡
30 中間層
40 可視光反射層
50 放熱体
10
Claims (3)
前記凹面反射鏡は、銅またはその合金よりなる基体と、この基体の内表面に設けられた銅の酸化物を含有する熱吸収層と、この熱吸収層の上に重なるように形成されたガラス質層からなる中間層と、この中間層上に設けられた誘電体多層膜よりなる可視光反射層からなり、前記凹面反射鏡の外側表面には、アルミニウムまたはその合金からなる放熱体が密着して一体化するように取り付けられることを特徴とする光源装置。 In a light source device comprising a high pressure discharge lamp and a concave reflecting mirror surrounding the high pressure discharge lamp,
The concave reflecting mirror includes a base made of copper or an alloy thereof, a heat absorption layer containing an oxide of copper provided on the inner surface of the base, and a glass formed to overlap the heat absorption layer. An intermediate layer made of a porous layer and a visible light reflecting layer made of a dielectric multilayer film provided on the intermediate layer, and a heat radiator made of aluminum or an alloy thereof is in close contact with the outer surface of the concave reflecting mirror. The light source device is attached so as to be integrated.
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