JP4743308B2 - 光源装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶プロジェクタ、ＤＬＰプロジェクタ、照明装置等に用いられる光源装置に関する。

小型で且つ投影画像が明るいことが要求される液晶プロジェクタやＤＬＰプロジェクタの光源装置は、その光源として、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を用いているが、この種のランプは、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ため、始動補助光源を設けて始動性能を高めることとしている。

図４に示す光源装置は、高圧放電ランプ５１の点灯始動時に、ランプ５１の放電容器５４に対して紫外線を照射する放電管８０を配している（特許文献１参照）。
この高圧放電ランプ５１は、石英ガラス管で成る発光管５２の中央部に、一対のタングステン電極５６、５６が約１ｍｍ程度の短い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充填された放電容器５４が形成され、当該放電容器５４から発光管５２の両端にかけて、電極５６と金属箔５７と電極リード５８とを封着した一対の電極封着部５９Ｒ、５９Ｌが形成され、当該電極封着部５９Ｒ、５９Ｌの端面から突出した電極リード５８、５８を介して点灯回路に接続されている。
そして、この高圧放電ランプ５１が、片方の電極封着部５９Lを凹面反射鏡８１の底部に開口するボトム孔８３に挿通して当該反射鏡８１と一体的に取り付けられると共に、当該ランプ５１の点灯始動時にその始動性能を高める紫外線を放電容器５４に向けて照射する始動補助光源となるグロー放電管８０が配されている。

また、グロー放電管８０は、石英ガラスで成るガラス封管８４の内部に、水銀蒸気を含むアルゴンガス等の希ガスが封入されると共に、当該ガラス封管８４の両端から突出する一対のリード線８６、８６を有した金属箔で成る内部電極８５が収容配設され、そのガラス封管８４の外周部に線径約０．２ｍｍのクロミウム・アルミニウム鉄合金線８９を巻き付けて形成されるコイル状の外部電極８７が配設された簡易な構造となっているので、製作コストも嵩まないという利点がある。

そして、グロー放電管８０の内部電極８５と外部電極８７が、夫々ランプ点灯回路の片極側８８Ｒと他極側８８Ｌに接続されて、その内部電極８５と外部電極８７との間に始動用の高周波パルス電圧が印加されることにより、放電管８０の本体となるガラス封管８４内の水銀蒸気中でグロー放電が生じて紫外線が発生し、その紫外線の一部が、反射鏡８１に設けられた冷却エアの通風孔８２を通じて反射鏡８１の内部に配置されたランプ５１の放電容器５４に直接照射されるかあるいは反射鏡８１の反射面で反射して照射されるようになっている。

しかしながら、コイル状の外部電極８７をその外周部に設けた場合、コイルの巻き数が少ないと、放電管８０からの紫外線の発生量が少ないので、ランプ５１の放電容器５４に向けて必要十分な量の紫外線を照射することができず、また、コイル状外部電極８７のコイルの巻き数を多くすると、当該外部電極８７で紫外線が遮られて、ランプ５１の放電容器５４に必要十分な量の紫外線を照射することができないという問題もある。
また、放電管８０は内部電極８５のリード８６及びコイル状外部電極８７をランプ点灯回路の片極側８８Ｒと他極側８８Ｌに接続することにより所定位置に保持させているが、このように、リードやコイルを接続することにより放電管８０の電気的接続と機械的保持を兼用させた場合、放電管８０の位置決めが困難であるという問題を生じ、かといって、別途固定手段を設けた場合には構造が複雑化する。

特許第４１１２６３８号公報 登録実用新案第３１３７９６１号公報

本発明は、始動用光源の取り付け及び位置決めが簡単且つ確実で、高圧放電ランプの放電容器内に必要十分な量の紫外線を効率良く照射させることにより始動性を向上させることを技術的課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は、発光管の放電容器内に、一対の電極が対向して配置されると共に、少なくとも発光物質と始動用ガスが封入され、当該放電容器から発光管の両端に至る部分を気密に封止して前記各電極を封着した一対の電極封着部が形成され、当該各電極封着部の端面から突出した電極リードを介して点灯回路に接続される高圧放電ランプと、当該ランプの点灯始動時にその始動性能を高める紫外線を前記放電容器に向けて照射する始動用光源とを備えた光源装置において、
前記始動用光源は、前記ランプの点灯始動時に前記電極間に印加される始動用電圧により紫外線を発生する放電管で形成され、当該放電管は、その片端に形成されるピンチシール部から発光部に延設される内部電極と、発光部及びピンチシール部の双方に近接又は密接して設けられた外部電極を備え、当該外部電極は、少なくとも発光部に設けられる部分が、放電管を掴んで保持する形状に金属板を曲げ加工したホルダで形成され、当該ホルダには、内部電極と反対極性の電圧が印加される導体部品を固定して電気的に接続する端子が形成されたことを特徴としている。

本発明によれば、高圧放電ランプの始動用光源となる放電管の外部電極の少なくとも発光部に設けられる部分が、放電管の外周面の一部を露呈させた状態に掴んで保持する形状に金属板を曲げ加工したホルダで形成されているので、そのホルダに放電管を装着するだけで放電管に外部電極を設けることができる。

そのホルダには、外部電極を内部電極と反対極性の電圧が印加される導体部品に固定する端子が形成されているので、例えば、舌片状の圧着タブ端子などが形成されていれば、その舌片を折り曲げることにより電極リードなどに容易に固定することができるので、放電管の位置決めが簡単になり、外部電極の配線作業も簡略化することができる。

そして、高圧放電ランプの点灯始動時に、始動回路から供給される始動電圧が外部電極と内部電極との間に印加されると、放電管から紫外線が照射される。
放電管は、ホルダによりその外周面の一部を露呈させた状態に保持されているので、露呈された部分を高圧放電ランプの放電容器に向けて取り付けることにより、放電管から照射された紫外線がホルダにより露呈された部分から高圧放電ランプの放電容器に照射されることとなる。

このとき、外部電極は、放電管の発光部及びピンチシール部の双方に近接又は密接して設けられているため、単に発光部のみに設けた場合に比して外部電極の面積が大きくなり、また、発光部に設けられる部分は金属板を折り曲げて放電管の外周面を掴むように形成されているので、発光部に設けられる部分を比較してもコイル状外部電極などと比してその面積が大きくなり、放電管から発せられる紫外線の量が多くなるので、その分、低電圧で高圧放電ランプを始動点灯させることができ、高圧放電ランプの始動性能が向上する。

本発明に係る光源装置の一例を示す全体図。 始動用光源となる放電管の一例を示す説明図。 光源装置のほかの実施例を示す説明図。 高圧放電ランプの始動性能を高めるための従来技術を示す図。

本発明に係る光源装置の最良の実施形態は、石英ガラス管で成る発光管の放電容器内に、一対のタングステン電極が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が封入され、当該放電容器から発光管の両端に至る部分をシュリンクシールにより気密に封止して前記各電極を封着した一対の電極封着部が形成され、当該各電極封着部の端面から突出したモリブデンワイヤで成る電極リードを介して点灯回路に接続される高圧放電ランプと、当該ランプの点灯始動時にその始動性能を高める紫外線を前記放電容器に向けて照射する始動用光源とを備えている。

始動用光源は、ランプの点灯始動時に始動用電圧をタングステン電極間に印加する点灯回路に対してランプと並列に接続されて、その始動用電圧が外部電極と内部電極との間に印加されることにより紫外線を発生する放電管を備えている。
放電管の内部電極は、その基端側が放電管の片端に形成されるピンチシール部に封着され、その先端側がピンチシール部から発光部に露出されるように延設されている。
また、外部電極は、発光部及びピンチシール部の双方に近接又は密接して設けられると共に、少なくとも発光部に設けられる部分が、放電管の外周面の一部を露呈させた状態に掴んで保持する形状に金属板を曲げ加工したホルダで形成され、当該ホルダには、外部電極を内部電極と反対極性の電圧が印加される導体部品に固定して電気的に接続する端子が形成されている。

前記放電管は、その本体が石英ガラス製のガラス封管で形成され、当該ガラス封管の内部に、アルゴンガス等の希ガスが封入されると共に、モリブデン箔等の金属箔で成る内部電極が収容配設され、当該内部電極の片端に溶接されたリード線が前記ガラス封管の片端側から突出している。なお、放電管の封入物は、希ガスのみに限らず、水銀蒸気を含む希ガスであっても良い。

図１に示す光源装置は、高圧放電ランプ１と、当該ランプ１から放射される光を反射する凹面反射鏡２と、ランプ１の始動性能を高める紫外線を発生する始動用光源３とを備えており、ランプ１は、石英ガラスで成る発光管４の放電容器５内に、一対のタングステン電極６Ｒ、６Ｌが約１ｍｍ程度の短い極間距離で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、その放電容器５から発光管４の両端に至る部分を気密に封止して各電極６Ｒ、６Ｌとこれに接続されたモリブデン箔で成る金属箔７とモリブデンワイヤで成る電極リード８とを封着した一対の電極封着部９Ｒ、９Ｌが形成されている。そして、各電極封着部９Ｒ、９Ｌの端面１０から突出した電極リード８、８が、ランプ電力を供給する点灯回路１１の片極側１２Ｒと他極側１２Ｌに夫々接続されると共に、電極６Ｒ、６Ｌ間のアーク放電を促すトリガ線／アンテナ線となる金属線１３が、その片端側を電極封着部９Ｒの端面１０から突出した電極リード８に接続し、その他端側を電極封着部９Ｌの外周部にループ状に巻き付けるように配線されている。

凹面反射鏡２は、その底部に、高圧放電ランプ１の片方の電極封着部９Ｌを挿通させてセメント等で固定するボトム孔１４が開口形成されると共に、その反射部に、高圧放電ランプ１の他方の電極封着部９Ｒから突出する電極リード８に接続されたニッケル線で成るリード線１５を挿し通す配線孔１６が穿設され、その反射部の背面に、配線孔１６から引き出されたリード線１５を固定する配線金具１７が固着されている。

始動用光源３は、高圧放電ランプ１の点灯始動時にその始動用電圧を電極６Ｒ、６Ｌ間に印加する点灯回路１１に対してランプ１と並列に接続されて、放電管１８の内部電極１９と外部電極２０との間に始動用電圧が印加されることにより紫外線を発生する構成となっている。

放電管１８は、図２（ａ）に示すように、その本体が、石英ガラス製のガラス封管２１で形成され、当該ガラス封管２１の内部に、アルゴンガス等の希ガスが充填されると共に、片端にリード線２２が溶接されたモリブデンの金属ロッドで成る内部電極１９が収容配設されている。なお、ガラス封管２１は、希ガスが充填された発光部２３ａの片端側をチップオフして封止し、他端側がピンチシールされてピンチシール部２３ｂが形成されている。そして、当該ピンチシール部２３ｂには、両端が内部電極１９及びリード線２２に溶接されたモリブデン箔などの金属箔２８が封着されている。すなわち、内部電極１９はその基端部１９ａが放電管１８のピンチシール部２３ｂに封着され、先端部１９ｂがそのピンチシール部２３ｂから発光部２３ａ内に露出されるように延設されている。また、内部電極１９は、ガラス封管２１のピンチシール部２３ｂから突出したリード線２２を介して点灯回路１１の片極側（電極６Ｒ側）１２Ｒに接続されている。

放電管１８の外部電極２０は、発光部２３ａ及びピンチシール部２３ｂの双方に近接又は密接して設けられると共に、少なくとも発光部２３ａに設けられる部分が、放電管１８の外周面２４の一部を露呈させた状態に掴んで保持する形状に金属板を曲げ加工したホルダＨで形成されている。
すなわち、ホルダＨには、放電管１８の外周面２４を覆うように金属板が曲げ加工されると共に、その先端突合せ部分が離反された形状に形成されて、電極封着部９Ｌの端面１０と対面する放電管１８の外周面２４の一部を露呈させるスリット部２０ａが形成され、そのスリット部２０ａで露呈される部分を残して、その外周面２４を覆い隠す形状に形成されている。
さらに、放電管１８の外周面を覆う部分の内面は紫外線反射面２０ｂに形成されており、放電管１８から放射される紫外線を少しでも多くスリット部２０ａに向けて案内することにより、紫外線の照射量を実質的に増大させることができる。

また、ホルダＨには、その金属板の一部によって、外部電極２０を内部電極１９と反対極性の電圧が印加される導体部品（電極リード８）に固定して電気的に接続するための端子２６となる圧着タブ端子が形成されている。

なお、本例では、発光部２３ａ及びピンチシール部２３ｂに設けられる部分が、夫々、発光部２３ａ及びピンチシール部２３ｂの外周面を掴んで保持するように、厚さ０．２ｍｍのバネ用ステンレス鋼板（ＳＵＳ３０４−ＣＳＰ）等の一枚の金属板を曲げ加工して形成されている。

そして、図２（ｂ）図示のように、ホルダＨの端子２６が電極リード８を把持するように折り曲げられて当該電極リード８にスポット溶接されることにより、放電管１８が剛直性を有するモリブデンワイヤで成る電極リード８に対して確りと固定されると同時に、金属製のホルダＨで成る外部電極２０が、点灯回路１１の他極側（電極６Ｌ側）１２Ｌに対して電気的に接続されている。

これにより、放電管１８の外周面２４から電極封着部９Ｌの端面１０に向って放射される紫外線がその端面１０に直接入射されると同時に、放電管１８の外周面２４からホルダＨ２の内面に向かって放射される紫外線もその内面で反射されて電極封着部９Ｌの端面１０に入射されるので、ランプの始動性能が著しく向上する。

しかして、ホルダＨのスリット２０ａを高圧放電ランプ１の電極封着部９Ｌの端面１０と対向するように上向きにして当該ホルダＨを電極リード８に固定し、これにガラス封管２１を挿入すれば、外部電極２０を備えた放電管１８が装着されることになる。そして、放電管１８の内部電極１９のリード線２２を点灯回路１１の片極側（電極６Ｒ側）１２Ｒに溶接等により接続すれば、始動用光源となる放電管１８の取付作業は完了する。
このとき、ホルダＨは、タブ端子２６を曲げることにより電極リード８に仮止めできるのでその位置決めが容易になり、また、タブ端子２６を介して電気的に接続されるので面倒な外部電極２０の配線作業も簡略化することができる。

ここで高圧放電ランプ１を点灯始動させると、その点灯回路１１から放電管１８の内部電極１９と外部電極２０との間に始動用電圧が印加され、放電管１８の本体を成すガラス封管２１内に封入された希ガス中でその希ガスを励起する放電が生じて紫外線が発生し、当該紫外線が、外部電極２０を形成するホルダＨのスリット２０ａから放射されてランプ１の電極封着部９Ｌの端面１０に入射され、電極封着部９Ｌ内を透過・伝播して放電容器５内に照射されることにより、放電容器５内に封入した始動用ガスが励起されると共に、電極６Ｒ、６Ｌを形成するタングステンが放電開始に必要な初期電子を放出して高圧放電ランプ１の始動が促進される。

このとき、放電管１８の外部電極２０は、発光部２３ａ及びピンチシール部２３ｂの双方に密接又は近接して設けられ、少なくとも発光部２３ａに設けられる部分が、その外周面２４を掴んで保持する形状に曲げ加工された金属板で成るホルダＨで形成されているので、発光部のみに設けられている場合や、コイルを巻き付けて形成されている場合に比して、その電極面積が格段に大きく、ランプの始動性能を高めるために必要十分な量の紫外線を発生させることができる。また、ホルダＨのスリット部２０ａが、電極封着部９Ｌの端面１０と対向しており、しかも、放電管１８の外周面２４を覆う部分の内面側が紫外線反射面２０ｂで形成されているので、放電管１８内で発生した紫外線をスリット部２０ａから無駄なく放射させて、電極封着部９Ｌの端面１０に効率良く入射させることができる。
さらに、本例のように、高圧放電ランプ１の電極封着部９Ｌの端面１０と対向する位置に設ければ、ランプの点灯中に高温に熱せられることがないから、ランプ消灯直後の熱間時においても安定的に放電を生じて紫外線を発生させることができる。

また、放電管１８は、簡易な構成であるから、その製作コストも嵩まない。また、放電管１８の外周面２４を保持するホルダＨは、ランプ１の電極リード８に溶接して固定されるので、当該電極リード８から脱落するおそれがないし、電極リード８は、剛直性を有するモリブデンワイヤで形成されているので、当該電極リード８が不如意に曲がってホルダＨに保持された放電管１８の外周面２４が電極封着部９Ｌの端面１０と対向しなくなるというような不具合を生ずるおそれもない。

図３は他の実施形態を示す。なお、図２と重複する部分については同一符号を付して詳細説明を省略する。

本例の光源装置は、高圧放電ランプ３１として、ガラス製の気密管３２にセラミック製の耐熱性発光管３３を収納したセラミックメタルハライドランプが用いられ、その気密管３２の内部に、始動用光源となる放電管１８が配されている。
気密管３２は、その片端側が熱間圧着されてピンチシール部３４が形成され、発光管３３の両端から導出された電極リード３５Ａ，３５Ｂに接続された一対のリード線３６Ａ，３６Ｂが前記ピンチシール部３４から気密管３２の外部に導出されている。
セラミック製発光管３３は、放電容器３７内に一対の電極（図示せず）が対向して配置されると共に、少なくとも発光物質と始動用ガスが封入され、当該放電容器３７から発光管３２の両端に至る部分を気密に封止して前記各電極を封着した一対の電極封着部３８Ａ、３８Ｂが形成され、当該各電極封着部の端面から突出した前記電極リード３５Ａ，３５Ｂがリード線３６Ａ，３６Ｂを介して点灯回路（図示せず）に接続されている。

放電管１８の外部電極２０となるホルダＨは、そのスリット部２０ａを発光管３３に向けて、タブ端子２６が、発光管３３の他方の電極リード３５Ｂに給電するリード線３６Ｂを把持するように折り曲げられて圧着されると共に、スポット溶接されて固定されている。
そして、内部電極１９のリード線２２が発光管３３の一方の電極リード３５Ａに給電するリード線３６Ａに溶接されている。

本例においても、タブ端子２６を利用することによりホルダＨを簡単に固定でき、外部電極２０への配線作業も簡略化でき、このホルダＨに装着した放電管１８の内部電極１９をリード線３６Ａに溶接することにより、始動用光源となる放電管１８を簡単に取り付けることができる。
そして、高圧放電ランプ３１を点灯始動させると、そのリード線３６Ａ及び３６Ｂを介して放電管１８の内部電極１９と外部電極２０との間に始動用電圧が印加され、放電管１８で紫外線が発生し、当該紫外線が、ホルダＨのスリット２０ａから放射されて発光管３３に照射されることにより、発光管３３内に封入された始動用ガスが励起されると共に、電極（図示せず）を形成するタングステンが放電開始に必要な初期電子を放出して高圧放電ランプ３１の始動が促進される。

このとき、放電管１８の外部電極２０は、発光部２３ａ及びピンチシール部２３ｂの双方に密接又は近接して設けられているので、その電極面積が格段に大きく、ランプの始動性能を高めるために必要十分な量の紫外線を発生させることができる。また、ホルダＨのスリット部２０ａが、電極封着部９Ｌの端面１０と対向しており、しかも、放電管１８の外周面２４を覆う部分の内面側が紫外線反射面で形成されているので、放電管１８内で発生した紫外線をスリット部２０ａから無駄なく放射させて、電極封着部９Ｌの端面１０に効率良く入射させることができる。

なお、上記実施例の説明では、外部電極２０として、発光部２３ａ及びピンチシール部２３ｂに設けられる部分が、夫々、発光部２３ａ及びピンチシール部２３ｂの外周面を掴んで保持するように一枚の金属板を曲げ加工して形成した場合について説明したが、本発明は、少なくとも、発光部２３ａに設けられる部分が金属板を曲げ加工して形成されていれば足り、ピンチシール部２３ｂに設けられる部分は、例えば一端がホルダＨに接続されたコイルをピンチシール部２３ｂに巻き付けて形成してもよい。
また、ホルダＨにスリット部２０ａを形成する場合に限らず、透孔を形成する場合であっても良い。
さらに、放電管１８の内部電極１９はロッド状のものに限らず、金属箔２８をそのまま発光部２３ａ内に延設する場合であってもよい。

本発明は、本発明は、液晶プロジェクタやＤＬＰプロジェクタ、照明装置などの光源装置に用いられる高圧放電ランプ始動性能向上に資するものである。

１ 高圧放電ランプ
３ 始動用光源
１８ 放電管
１９ 内部電極
２０ 外部電極
２０ａ スリット部
２０ｂ 紫外線反射面
２３ａ 発光部
２３ｂ ピンチシール部
２４ 外周面
Ｈ ホルダ
２６ 端子

Claims (6)

1. 発光管の放電容器内に、一対の電極が対向して配置されると共に、少なくとも発光物質と始動用ガスが封入され、当該放電容器から発光管の両端に至る部分を気密に封止して前記各電極を封着した一対の電極封着部が形成され、当該各電極封着部の端面から突出した電極リードを介して点灯回路に接続される高圧放電ランプと、当該ランプの点灯始動時にその始動性能を高める紫外線を前記放電容器に向けて照射する始動用光源とを備えた光源装置において、
   前記始動用光源は、前記ランプの点灯始動時に前記電極間に印加される始動用電圧により紫外線を発生する放電管で形成され、当該放電管は、その片端に形成されるピンチシール部から発光部に延設される内部電極と、発光部及びピンチシール部の双方に近接又は密接して設けられた外部電極を備え、
   当該外部電極は、少なくとも発光部に設けられる部分が、放電管を掴んで保持する形状に金属板を曲げ加工したホルダで形成され、
   当該ホルダには、内部電極と反対極性の電圧が印加される導体部品を固定して電気的に接続する端子が形成されたことを特徴とする光源装置。
2. 前記高圧放電ランプが、気密に形成された外球内に耐熱性発光管が収納されたメタルハライドランプであり、前記始動用光源が外管内に配され、発光管の両端から突出された電極リードの一方に内部電極が接続され、他方に前記ホルダの端子を介して外部電極が固定された請求項1記載の光源装置。
3. 前記高圧放電ランプの片方の前記電極封着部が、凹面反射鏡の底部に開口するボトム孔に挿通して取り付けられ、前記ホルダにより、始動用光源の放電管が露呈された外周面が前記片方の電極封着部の端面と対向させるように保持されて、その端面から突出した前記電極リードに前記端子を介して外部電極が固定された請求項１記載の光源装置。
4. 前記外部電極は、発光部及びピンチシール部に設けられる部分が、夫々、発光部及びピンチシール部の外周面を掴んで保持するように一枚の金属板を曲げ加工して形成された請求項１記載の光源装置。
5. 前記ホルダは、放電管の外周面を覆うように金属板が曲げ加工されると共に、その先端突合せ部分が離反された形状に形成されて、当該外周面の一部を露呈させるスリット部に形成された請求項１記載の光源装置。
6. 前記ホルダは、放電管の外周面を覆う部分の内面が紫外線反射面に形成された請求項１記載の光源装置。

Images