JPH06163167A

JPH06163167A - 光源装置

Info

Publication number: JPH06163167A
Application number: JP30682292A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Kamiya; 卓之紙谷; Kazutaka Koyama; 和孝小山; Masataka Ozawa; 正孝小沢; Makoto Horiuchi; 誠堀内
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-11-17
Filing date: 1992-11-17
Publication date: 1994-06-10

Abstract

(57)【要約】【目的】発光管の容室部分の温度分布を対称化して発光
域の形状を対称化する。【構成】発光管１の電極２Ａ側の端部は、ベース６に耐
熱セメント８を介して固着されているため、電極２Ｂ側
の端部に比べて熱が多く放散される。したがって、この
ような高圧放電ランプは、電極先端間の中央点における
発光管の管軸に垂直な面に関して非対称な形状を有する
ことになる。そこで、この高圧放電ランプを、正負非対
称な矩形波電流を出力する矩形波電流源１０で点灯させ
ることにより、放散される熱を補い温度分布を発光管中
央断面に関して対称化させ、発光域も対称化させること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高圧水銀ランプ、メタ
ルハライドランプなどをはじめとする高圧放電ランプを
用いた光源装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の光源装置、たとえば片口金型の高
圧放電ランプを用いた光源装置の光源部については特開
平３−９５８５０号公報に示すような構成か、または反
射型の高圧放電ランプを用いた光源装置の光源部につい
ては特開平３−２８０３４９号公報に示すような構成が
一般的であった。

【０００３】まず、片口金型の高圧放電ランプを用いた
光源装置の従来例の構成をたとえば図１を参照して説明
する。図１において、発光管１の容室内には、対向配置
された一対の電極２Ａ，２Ｂがほぼ等しい距離だけ突出
して設置されており、かつ放電を支持する物質が所定の
量だけ封入されている。それぞれの電極２Ａ，２Ｂには
金属箔３Ａ，３Ｂが接続され、さらにそれぞれの金属箔
３Ａ，３Ｂには外部導入線４Ａ，４Ｂが接続されてい
る。金属箔３Ａ，３Ｂの部分で発光管１は封止されてい
る。一方の外部導入線４Ｂには発光管１を支持するステ
ム線５が溶接されている。発光管１は筒状の絶縁材料か
ら加工するものであり、外部導入線４Ａを封止している
側の発光管１の端部は、封止後、筒状部分の一部を切断
せずに残しておく。耐熱製樹脂からなる円柱形のベース
６には穴７が設けられており、この穴７に外部導入線４
Ａ側の発光管１の端部がはめ合わされ、さらに耐熱セメ
ント８で固着されている。点灯装置として矩形波電流源
１０がリード線９Ａ，９Ｂに接続されている。

【０００４】次に、反射型の高圧放電ランプを用いた光
源装置の従来例の構成をたとえば図６を参照して説明す
る。このような反射型の光源装置は、スクリーン投影型
の映像機器によく用いられている。点灯装置については
上記の例と同じであるので、ここでは光源部だけについ
て述べる。図６において、発光管１は反射鏡１９の中央
部に耐熱セメント８を介して固着されている。発光管１
の一端から導出された外部導入線４Ａは口金２０に接続
されており、口金２０は矩形波電流源の出力端の一端に
接続される。また、発光管１の他端から導出されたリー
ド線２１は反射鏡１９の周辺部に口金２２を介して接続
されており、口金２２は矩形波電流源の出力端の他端に
接続される。

【０００５】上記２つの構成における２つの従来例の動
作を図９、図１０に基づいて説明する。動作としては共
通であるので、まとめて述べることとし、例として水平
点灯で、矩形波点灯させた場合について説明する。図１
および図６のように、発光管１の中心軸をほぼ水平に配
置して、図９に示すような正負対称な矩形波電流を外部
に接続された矩形波電流源１０から電極２Ａ，２Ｂ間に
供給することにより、安定に点灯する。電流の正負は、
矢印Ｉの方向にランプ電流が流れるときを正の電流とす
る。発光管１を水平方向と上方から見たときの発光域の
形状は、それぞれ図１０（ａ），（ｂ）に示すようにな
り、発光域１８Ｃは電極２Ａ，２Ｂの先端間の中央点に
おける発光管１の管軸に垂直な断面Ｓに関して電極２Ｂ
側が、電極２Ａ側に比べ太くなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような片口金型の
高圧放電ランプを用いた従来の光源装置では、発光管の
構造が非対称であるため、また、耐熱セメントを介して
発光管の一端から熱が放散されるため、正負対称な交流
電流を高圧放電ランプに供給すると発光管の容室部分の
温度分布が、電極先端間の中央点における発光管の管軸
に垂直な断面に関して非対称になるため、励起種の分布
も非対称となる。そのため発光域の形状も非対称とな
り、配光の制御が容易でないという問題点があった。

【０００７】また、反射型光源の高圧放電ランプを用い
た従来の光源装置では、耐熱セメント、反射鏡を介して
熱が放散されるので、正負対称な交流電流を高圧放電ラ
ンプに供給すると、反射鏡に耐熱セメントを介して固着
されている側の発光管温度が低くなる。また反射鏡の断
面形状がたとえば楕円のような場合は、反射鏡で反射さ
れる赤外線により、反射鏡に固着されていない側の発光
管の端部の方が固着されている側の発光管の端部よりも
加熱されるため、さらに温度差が大きくなる。よって、
発光管の容室部分の温度分布が電極先端間の中央点にお
ける発光管の管軸に垂直な断面に関して発光域の形状が
非対称になり、配光の制御が容易でないという問題点が
あった。また、スクリーンに投影すると輝度むら、色む
らが生じるという問題点もあった。

【０００８】さらに、正負対称な交流電流を高圧放電ラ
ンプに供給して垂直点灯させた場合については、対流に
より発光管の容室内の上部と下部で、異なった励起種の
分布をするために、図１１に示すように発光域１８Ｄは
上部が広く、下部が細くなり、電極２Ｃ，２Ｄの先端間
の中央点における発光管１の管軸に垂直な断面Ｓに関し
て発光域１８Ｄの形状が非対称になるため、配光の制御
が容易でないという問題点があった。

【０００９】本発明は上記問題を解決するもので、発光
管の容室部分の温度分布を対称化することにより、発光
域の形状を対称化し、発光強度の分布を対称化する光源
装置を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の光源装置は、対向配置された一対の電極
と、アーク放電を支持する物質が包含された容室部と、
前記電極を封止する電極封止部を少なくとも有する発光
管を備え、かつ前記容室部を除いた前記発光管の他の部
分および前記発光管の周辺部分の少なくとも一部が、前
記電極の先端間のほぼ中央点において、前記電極の先端
間を結ぶ直線に垂直な面に関して非対称な形状である水
平点灯式で交流点灯型の高圧放電ランプと、前記垂直面
に関して前記発光管の容室内が熱的にほぼ対称となるよ
う正負の波形が異なる交流電流を前記高圧放電ランプに
供給する点灯装置とを具備したものである。

【００１１】また、高圧放電ランプが片口金型であり、
点灯装置は、口金側の電極が陰極である期間とそのとき
のランプ電流の振幅の平均値との積より、前記電極が陽
極である期間とそのときのランプ電流の振幅の平均値と
の積の方が大きい交流電流を前記高圧放電ランプに供給
するものである。

【００１２】さらに、高圧放電ランプが反射鏡の中央部
に発光管の一端を固着したものであり、点灯装置は、発
光管の一端が反射鏡に固着される側の電極が陰極である
期間とそのときのランプ電流の振幅の平均値との積よ
り、前記電極が陽極である期間とそのときのランプ電流
の振幅の平均値との積の方が大きい交流電流を前記高圧
放電ランプに供給するものである。

【００１３】また、対向配置された一対の電極と、アー
ク放電を支持する物質が包含された容室部と、前記電極
を封止する電極封止部を少なくとも有する発光管を備え
た垂直点灯式で交流点灯型の高圧放電ランプと、下側の
電極が陰極である期間とそのときのランプ電流の振幅の
平均値との積より、前記電極が陽極である期間とそのと
きのランプ電流の振幅の平均値との積の方が大きい交流
電流を前記高圧放電ランプに供給する点灯装置とを具備
したものである。

【００１４】

【作用】本発明の光源装置は上記した構成により、電極
先端間のほぼ中央点において前記電極先端間を結ぶ直線
に垂直な面に関して非対称な形状である発光管を有する
高圧放電ランプに、前記垂直面に関して前記発光管の容
室内が熱的にほぼ対称となるよう正負の波形が異なる交
流電流、すなわち正と負の期間に異なる電力を供給する
ので、発光管の容室内部の対流が対称的に起こり、励起
種の分布も対称化することができる。よって発光域の形
状も前記垂直面に関して対称化することができる。

【００１５】また、片口金型の高圧放電ランプを用いた
光源装置においては、口金側の電極が陰極である期間よ
りも、陽極である期間の方にエネルギー、すなわち電力
量を多く注入するので、口金側の電極が他方の電極より
も加熱され、発光管の容室内部の温度分布も電極先端間
のほぼ中央点において前記電極先端間を結ぶ直線に垂直
な面に関して対称化され、励起種の分布も対称化するこ
とができる。これにより発光域の形状も前記垂直面に関
して対称化することができる。

【００１６】さらに、反射鏡の中央部に発光管の一端を
固着した高圧放電ランプを用いた光源装置においては、
発光管の一端が反射鏡に固着される側の電極が陰極であ
る期間よりも、陽極である期間の方にエネルギーを多く
注入するので、発光管の一端が反射鏡に固着される側の
電極が他方の電極よりも加熱され、発光管の容室内部の
温度分布も電極先端間のほぼ中央点において前記電極先
端間を結ぶ直線に垂直な面に関して対称化され、励起種
の分布も対称化することができる。これにより発光域の
形状も前記垂直面に関して対称化することができる。

【００１７】また、垂直点灯式の高圧放電ランプを用い
た光源装置においては、下側の電極が陰極である期間よ
りも、陽極である期間の方にエネルギーを多く注入する
ので、下側の電極が上側の電極よりも加熱され、発光管
の容室内部の温度分布も電極先端間のほぼ中央点におい
て前記電極先端間を結ぶ直線に垂直な面に関して対称化
され、励起種の分布も対称化することができる。よって
発光域の形状も前記垂直面に関して対称化することがで
きる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例を図１、図２、
図３、図４、図５に基づいて説明する。図１は本発明の
第１の実施例の片口金型の高圧放電ランプを用いた場合
の光源装置の構成を示す図である。さきに、図１を参照
して説明した従来例と構成上で異なる点は、点灯装置の
矩形波電流源１０が図２に示すような正負の期間の異な
る矩形波電流を出力する点であり、従来例と動作上で異
なる点は、矩形波電流の一周期中で電極２Ａが陽極であ
る期間を、電極２Ｂが陽極である期間よりも長くした点
である。

【００１９】ここで、矩形波電流源１０の構成を図３に
示す。直流電流源１１の出力端にトランジスタ１２，１
３の直列回路と、トランジスタ１４，１５の直列回路を
並列に接続してある。発振回路１６で発生される図４に
示すような出力信号により、トランジスタ１２，１３，
１４，１５がオン・オフされる。この矩形波電流源１０
は、直流電流源１１、トランジスタ１２，１３，１４，
１５および発振回路１６からなるインバータ回路を構成
している。トランジスタ１２のエミッタとトランジスタ
１３のコレクタとの接続点が矩形波電流源１０の一方の
出力端であり、高圧放電ランプ１７の電極２Ａ側がその
出力端に接続されている。また、トランジスタ１４のエ
ミッタとトランジスタ１５のコレクタとの接続点が矩形
波電流源１０の他方の出力端であり、高圧放電ランプ１
７の２Ｂ側がその出力端に接続されている。電流の正負
は、矢印Ｉの方向にランプ電流が流れるときを正の電流
とする。ここで、ランプ電流が正負非対称な波形である
ということは、正と負の期間に高圧放電ランプ１７に供
給される電力が、ランプ電流に応じて異なるということ
に他ならない。

【００２０】通常、陽極温度は陰極温度よりも高いの
で、第１の実施例によれば、発光管１の耐熱セメント８
を介してベース６に接続される側の電極２Ａが陽極であ
る期間を電極２Ｂが陽極である期間よりも長くすること
により、電極２Ａの温度が上昇し、発光管１の電極２Ａ
側の温度も上昇する。これにより発光管１の容室部の温
度分布が、電極２Ａ，２Ｂの先端間の中央点における発
光管１の管軸に垂直な断面Ｓに関して対称化されること
から、発光管１の容室内部の対流も対称的に起こり、励
起種の分布も対称化することができる。これにより、発
光管１を水平方向と上方から見たときの発光域の形状
は、それぞれ図５（ａ），（ｂ）に示すようになり、発
光域１８Ａを断面Ｓに関して対称化することができるの
で、配光制御を容易にすることができる。

【００２１】また、図３のインバータ回路においてトラ
ンジスタ１２，１５のオン期間を、トランジスタ１３，
１４のオン期間よりも長くすることにより、図２に示す
非対称な矩形波電流を高圧放電ランプ１７に供給するこ
とができる。

【００２２】なお、本実施例では発光管１の一端に筒状
部分を残したものを用いたが、ベース６へ熱伝導される
ことにより、発光管１の容室部分の温度分布が電極先端
間の中央点における発光管の管軸に垂直な断面に関して
非対称となる構成であれば筒状部分を残さない対称構造
の発光管にも適用することができる。

【００２３】次に、本発明の第２の実施例を図２、図
３、図５、図６に基づいて説明する。図６は本発明の第
２の実施例の反射型の高圧放電ランプを用いた場合光源
装置の構成を示す図である。図６を参照して説明した従
来例と構成上で異なる点は、第１の実施例と同様に、点
灯装置である図３に示すような矩形波電流源１０が図２
に示すような正負非対称な電流波形を出力する点であ
り、第１の実施例と構成上異なるところはベースがな
く、その代わりに反射鏡１９に発光管１が固着されてい
る点である。そして、従来例と動作上で異なる点は、矩
形波電流の一周期中で電極２Ａが陽極である期間を、電
極２Ｂが陽極である期間よりも長くした点である。

【００２４】このように、第２の実施例によれば、発光
管１の耐熱セメント８を介して反射鏡１９に接続される
側の電極２Ａが陽極である期間を電極２Ｂが陽極である
期間よりも長くすることにより、発光管１の容室部の温
度分布が電極２Ａ，２Ｂの先端間の中央点における発光
管１の管軸に垂直な断面Ｓに関して対称化されることか
ら、発光管１の容室内部の対流も対称的に起こり、励起
種の分布も対称化される。これにより、発光管１を水平
方向と上方から見たときの発光域の形状は、第１の実施
例と同様に、それぞれ図５（ａ），（ｂ）に示すように
なり、発光域１８Ａを断面Ｓに関して対称化することが
できるので、配光制御が容易となる。また、スクリーン
に投影したときの輝度むら、色むらを低減することがで
きる。

【００２５】次に、本発明の第３の実施例を図２、図７
に基づいて説明する。光源装置の構成は図１、図６のど
ちらでもよく、第１、第２の実施例と構成上で異なる点
は高圧放電ランプを垂直に点灯させた点である。第１、
第２の実施例と動作上で異なるところは、図２の電流波
形において電流が正の期間のときに下側電極２Ｄを陽極
にするよう接続した点である。つまり、下側の電極２Ｄ
が陽極であるときの期間を、上側の電極２Ｃが陽極であ
る期間よりも長くした点である。

【００２６】従来の垂直点灯方式において対称交流電流
を高圧放電ランプに供給すると、図１１に示すように発
光域１８Ｄは上部が太く、下部が細くなるという問題点
があったが、第３の実施例によれば、下側の電極２Ｄの
陽極期間を上側の電極２Ｃの陽極期間よりも長くするの
で、電極２Ｄの温度が上昇し、発光管１の電極２Ｄ側の
温度も上昇する。したがって、発光管１内の対流が抑制
され、励起種の分布も電極２Ｃ，２Ｄの先端間の中央点
における発光管１の管軸に垂直な断面Ｓに関して対称化
される。これにより、図７に示すように発光域１８Ｂの
形状を断面Ｓに関して対称化することができるので配光
制御が容易となる。

【００２７】なお、第１から第３の実施例では矩形波点
灯について述べたが、点灯電流波形は矩形波以外にも正
弦波、三角波、鋸波をはじめとする他の波形でもよいこ
とはいうまでもない。また、第１から第３の実施例では
ランプ電流の正負の期間のみを異ならせたが、ランプ電
流の正負の振幅を異ならせてもよいし、ランプ電流の正
負の振幅と期間の積さえ異なれば他の方法でも構わな
い。

【００２８】さらに、第１の実施例で示した点灯装置は
簡単な例を示しただけであり、他の構成の点灯装置を用
いてもよいことはいうまでもない。また、実施例では点
灯装置を電流源としたが、始動時は電圧源の動作をして
もよいことはいうまでもない。さらに、始動直後はラン
プ電流値を大きくし、始動後時間の経過とともにランプ
電流が定格値になるよう出力電流を小さくするような機
能を備えた電源でもよく、その場合には光出力をすみや
かに立ちあげることができる。

【００２９】また、点灯装置の構成として図８に示すよ
うなものも考えられる。正負対称な電圧波形を出力する
交流電圧源２３に、チョークコイル２４とダイオード２
５との直列回路にチョークコイル２６を並列に接続した
構成の限流用素子２７と、高圧放電ランプ１７を直列に
接続することにより、交流電圧源２３と限流用素子２７
とで電流源を構成するので、正負非対称な交流電流波形
を高圧放電ランプ１７に流すことができる。また、限流
用素子の構成は図８の限りではないことはいうまでもな
い。さらに、交流電圧源２３も正負対称な電圧波形を出
力する交流電源でなくてもよいことはいうまでもない。

【００３０】さらに、発光管の容室部分の温度分布が電
極先端間の中央点における発光管の管軸に垂直な断面に
関して非対称となる構成であれば、両口金型の高圧放電
ランプや口金なしの高圧放電ランプでも構わないし、発
光管を覆う外管が設けられた高圧放電ランプでもよい。

【００３１】

【発明の効果】以上のように本発明の光源装置によれ
ば、電極先端間のほぼ中央点において前記電極先端間を
結ぶ直線に垂直な面に関して非対称な形状を有する発光
管の温度分布を前記垂直面に関して対称化するので、発
光域の形状を前記垂直面に関して対称化することがで
き、これにより配光の制御を容易にすることができる。

【００３２】また、片口金型の高圧放電ランプを備えた
光源装置においては、電極先端間の中央点において前記
電極先端間を結ぶ直線に垂直な面よりも口金側の発光管
部分の温度を高めるので、発光管の容室内部の温度分布
を前記垂直面に関して対称化され、発光域の形状も前記
垂直面に関して対称化することができ、これにより配光
の制御を容易にすることができる。

【００３３】さらに、反射鏡の中央部に発光管の一端を
固着した高圧放電ランプを備えた光源装置においては、
電極先端間の中央点において前記電極先端間を結ぶ直線
に垂直な面よりも反射鏡と固着される側の発光管部分の
温度を高めるので、発光管の容室内部の温度分布が前記
垂直面に関して対称化され、発光域の形状も前記垂直面
に関して対称化することができる。これにより配光の制
御を容易にし、投影したときの輝度むら、色むらを低減
することができる。

【００３４】また、垂直点灯式の高圧放電ランプを用い
た光源装置においては、電極先端間の中央点において前
記電極先端間を結ぶ直線に垂直な面よりも下側の発光管
部分の温度を高めるので、発光管の容室内部の温度分布
が前記垂直面に関して対称化され、発光域の形状も前記
垂直面に関して対称化することができ、これにより配光
の制御を容易にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の光源装置の構成を示し、従
来例の説明にも使用する一部切欠側面図

【図２】本発明の一実施例の光源装置において使用する
ランプ電流波形を示す図

【図３】本発明の一実施例の光源装置における矩形波電
流源の構成を示す回路図

【図４】同矩形波電流源における発振回路の出力信号波
形を示す図

【図５】本発明の光源装置における高圧放電ランプの発
光形状を示す図

【図６】本発明の他の実施例の光源装置の構成を示し、
従来例の説明にも使用する断面側面図

【図７】本発明のさらに他の実施例の光源装置における
高圧放電ランプの発光形状を示す図

【図８】本発明の光源装置における点灯装置の他の構成
を示す図

【図９】従来例のランプ電流波形を示す図

【図１０】従来例の高圧放電ランプの発光形状を示す図

【図１１】従来例の高圧放電ランプの他の発光形状を示
す図

【符号の説明】

１発光管２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ電極３Ａ，３Ｂ金属箔４Ａ，４Ｂ外部導入線５ステム線６ベース７穴８耐熱セメント９Ａ，９Ｂリード線１０矩形波電流源１１直流電流源１６発振回路１７高圧放電ランプ１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ，１８Ｄ発光域１９反射鏡２０，２２口金２４，２６チョークコイル２７限流用素子Ｉ電流の正の方向Ｓ断面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者堀内誠大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対向配置された一対の電極と、アーク放
電を支持する物質が包含された容室部と、前記電極を封
止する電極封止部を少なくとも有する発光管を備え、か
つ前記容室部を除いた前記発光管の他の部分および前記
発光管の周辺部分の少なくとも一部が、前記電極の先端
間のほぼ中央点において、前記電極の先端間を結ぶ直線
に垂直な面に関して非対称な形状である水平点灯式で交
流点灯型の高圧放電ランプと、前記垂直面に関して前記発光管の容室内が熱的にほぼ対
称となるよう正負非対称な波形を有する交流電流を前記
高圧放電ランプに供給する点灯装置とを具備したことを
特徴とする光源装置。
【請求項２】高圧放電ランプが片口金型であり、点灯
装置は、口金側の電極が陰極である期間とそのときのラ
ンプ電流の振幅の平均値との積より、前記電極が陽極で
ある期間とそのときのランプ電流の振幅の平均値との積
の方が大きいことを特徴とする請求項１記載の光源装
置。
【請求項３】高圧放電ランプが反射鏡の中央部に発光
管の一端を固着したものであり、点灯装置は、発光管の
一端が反射鏡に固着される側の電極が陰極である期間と
そのときのランプ電流の振幅の平均値との積より、前記
電極が陽極である期間とそのときのランプ電流の振幅の
平均値との積の方が大きいことを特徴とする請求項１記
載の光源装置。
【請求項４】対向配置された一対の電極と、アーク放
電を支持する物質が包含された容室部と、前記電極を封
止する電極封止部を少なくとも有する発光管を備えた垂
直点灯式で交流点灯型の高圧放電ランプと、下側の電極が陰極である期間とそのときのランプ電流の
振幅の平均値との積より、前記電極が陽極である期間と
そのときのランプ電流の振幅の平均値との積の方が大き
い交流電流を前記高圧放電ランプに供給する点灯装置と
を具備したことを特徴とする光源装置。
【請求項５】点灯装置が、インピーダンスの値に方向
性を有する限流用素子を備えたことを特徴とする請求項
１から４のいずれかに記載の光源装置。
【請求項６】点灯装置が、直流電源に対して少なくと
も一対のスイッチング素子の直列回路と、前記スイッチ
ング素子のオン・オフを制御する発振回路とを備え、前
記発振回路が出力する一対のオン・オフ信号はデューテ
ィが互いに異なることを特徴とする請求項１から４のい
ずれかに記載の光源装置。