JPH09213129A - 光源装置 - Google Patents
光源装置Info
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- JPH09213129A JPH09213129A JP8018507A JP1850796A JPH09213129A JP H09213129 A JPH09213129 A JP H09213129A JP 8018507 A JP8018507 A JP 8018507A JP 1850796 A JP1850796 A JP 1850796A JP H09213129 A JPH09213129 A JP H09213129A
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- H01J61/18—Selection of substances for gas fillings; Specified operating pressure or temperature having a metallic vapour as the principal constituent
- H01J61/20—Selection of substances for gas fillings; Specified operating pressure or temperature having a metallic vapour as the principal constituent mercury vapour
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- Arrangement Of Elements, Cooling, Sealing, Or The Like Of Lighting Devices (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
- Fastening Of Light Sources Or Lamp Holders (AREA)
- Discharge Lamps And Accessories Thereof (AREA)
- Projection Apparatus (AREA)
Abstract
ー内に配置され、前方開口から流れる冷却風を発生させ
る手段を有する光源装置であって、点灯したときに、封
入された水銀が完全に蒸発して十分大きな強度の光放射
が得られ、前方口金の過熱状態を有効に防止することの
できる光源装置を提供すること。 【解決手段】 本発明の光源装置は、集光ミラーと、集
光ミラーの光軸に沿って伸びるよう配置された、中央膨
出部分と両端の封止管部とを有する封体を具えてなり、
水銀の封入量が25mg/cm3 以上で、定格消費電力
が2.5kW以上の水銀放電灯と、集光ミラーの前方開
口から中央基部に向かって流れるよう冷却風を発生させ
る冷却風発生手段と、水銀放電灯の前方側封止管部の口
金に設けられた、集光ミラーの前方開口からの冷却風を
光軸から離間するよう外方に偏向させる冷却風偏向部分
を有する金属板部材とを有する。
Description
ートアーク型水銀放電灯を組込んでなる光源装置に関す
る。
当該パネルの露光用光源として、楕円状集光ミラーに、
紫外線放射用のショートアーク型水銀放電灯を配置して
なる光源装置が知られている。
光源部を示す説明図であり、1は楕円状集光ミラー、2
は紫外線放射用の水銀放電灯である。この光源装置を構
成する水銀放電灯2は、発光空間を形成する中央膨出部
分3およびその両側に突出するよう伸びる封止管部4,
5よりなる封体を有し、この封体の封止管部4,5の端
部にはそれぞれ口金6,7が設けられている。
って配置され、この水銀放電灯2からの放射光は、集光
ミラー1およびミラーやレンズなどの光学系(図示省
略)を介して被照射物に照射される。そして、図示しな
い冷却ファンにより、集光ミラー1の頂部側から前方開
口に向かって矢印で示すように冷却風が流され、この冷
却風により、集光ミラー1や水銀放電灯2が冷却され
る。
ような光源装置においては、水銀放電灯2が長時間点灯
されたときに、集光ミラー1の前方開口側に位置する封
止管部5の口金(以下において「前方口金」ともい
う。)7の温度が220〜250℃程度まで昇温し、こ
れに伴い、当該封止管部5の温度も250〜400℃程
度に達する。然るに、封止管部がこのような過熱状態と
なると、当該封止管部に埋設されている給電用の通常モ
リブデンよりなる金属箔の酸化反応が大きく進行し、こ
の酸化に伴って金属箔に体積膨張が生ずるために当該封
止管部にクラックが生じ、その結果、水銀放電灯の封体
が破損する、という問題がある。
よる冷却風の量を増加させることにより冷却効果を高
め、前方口金および封止管部の温度を低下させることが
考えられる。しかしながら、このような手段では、水銀
放電灯の封体全体の温度が低下してしまうため、当該封
体内に封入されている発光物質である水銀の全部を完全
に蒸発させることができなくなる、という別の問題を生
じる。
金に金属板製の冷却用フィンを設けることが提案されて
いる。このフィンは、放射される光を遮断しないよう冷
却風の流れる方向、すなわち集光ミラーの光軸方向に沿
って伸びるよう設けられる。そして、この冷却用フィン
を設けることにより放熱面積が大幅に増加するので、上
記の問題を解決するうえで有効であり、更に集光ミラー
の前方開口が上流となる状態で冷却風を流すことによ
り、一層高い効率で前方口金を冷却することができる。
による光源装置は、例えば液晶ディスプレイ装置の製造
における露光用紫外線光源装置として好適に使用される
が、最近、液晶ディスプレイ装置の大面積化が要求され
ており、これに応えるための光源装置として、大きな面
積の被照射領域の全体に対し、所定の強度のしかも均一
な照度分布で紫外線を照射することのできるものが必要
である。
は、定格消費電力が例えば2.5kW以上のように大き
なものが必要である。然るに、このように定格消費電力
の大きい水銀放電灯を具えた光源装置においては、前方
口金が十分に冷却されるように集光ミラーの前方開口か
ら冷却風が流れるようにすると、当該水銀放電灯から十
分な強度の紫外線が放射されない場合があり、その原因
について研究したところ、封体内に封入された水銀の全
部が完全に蒸発していないことが判明した。
考えられる。すなわち、定格消費電力の大きな水銀放電
灯においては、封体内に多量の水銀を封入することが必
要であるところ、多量に封入された水銀が完全に蒸発す
るためには、封体の発光空間を包囲するすべての管壁部
分が十分に高温となっている必要がある。しかし、定格
消費電力の大きい水銀放電灯では、封体の中央膨出部分
の最大外径が大きくなっているためにその放熱面積が相
当に大きく、そのため、前方からの冷却風によって、当
該中央膨出部分の前方を向いた前面領域が過冷却状態と
なってしまい、その結果、封入された水銀の全部が完全
に蒸発しない状態となるのである。然るに、冷却風の量
を減少させると、水銀が完全に蒸発した状態を得ること
はできるが、今度は前方口金の過熱状態を防止すること
ができない。
は、定格消費電力の大きい水銀放電灯では前方口金およ
び封体の中央膨出部分の両方を適切に冷却することがで
きないという問題点がある。本発明は以上のような事情
に基いてなされたものであって、本発明の目的は、定格
消費電力が3.5kW以上の水銀放電灯が集光ミラー内
に配置され、集光ミラーの前方開口から流れる冷却風を
発生させる手段を有する光源装置であって、水銀放電灯
を点灯したときに、封入された水銀の全部が完全に蒸発
して十分大きな強度の光放射が得られると共に、当該水
銀放電灯の前方口金の過熱状態を有効に防止することの
できる光源装置を提供することにある。
光ミラーと、この集光ミラーの光軸に沿って伸びるよう
配置された、中央膨出部分と両端の封止管部とを有する
封体を具えてなり、水銀の封入量が25mg/cm3 以
上で、定格消費電力が2.5kW以上の水銀放電灯と、
集光ミラーの前方開口から中央基部に向かって流れるよ
う冷却風を発生させる冷却風発生手段と、水銀放電灯の
前方側封止管部の口金に設けられた、集光ミラーの前方
開口からの冷却風を光軸から離間するよう外方に偏向さ
せる冷却風偏向部分を有する金属板部材とを有すること
を特徴とする。上記の金属板部材は、光軸に直角な面内
における最大径が、封体の中央膨出部分の外径以下であ
ることが好ましい。また、金属板部材の冷却風偏向部分
は、水銀放電灯の封体の中央膨出部分の前面領域を覆う
カバー部分を有することができる。
側封止管部の口金に、冷却風を外方に偏向させる冷却風
偏向部分を有する金属板部材が設けられているため、当
該金属板部材が冷却風によって高い効率で冷却されるよ
うになり、従って水銀放電灯の前方口金が十分に冷却さ
れて当該前方側封止管部が過熱状態となることが確実に
防止される。しかも、金属板部材の冷却風偏向部分によ
り、水銀放電灯の封体の中央膨出部分の前面領域に冷却
風の流れが直接に衝突することが防止されるため、中央
膨出部分に過冷却状態の個所が生ずることがなく、その
結果、封入された水銀の全部が完全に蒸発し、所期の大
きな放射強度が得られる。さらに、当該水銀放電灯の中
央膨出部分は相当に大きいものであるため、集光ミラー
との組合せにおいて、照射される光を大きく犠牲にする
ことなしに、金属板部材の冷却風偏向部分の径が比較的
大きいものを用いることができる。
明するが、本発明の範囲は、これらによって限定される
ものではない。
明図である。図1において、10はショートアーク型水
銀放電灯、20は金属板部材、30はランプハウス、4
0はランプハウス30内に収納された楕円状の集光ミラ
ー、70は空気吸引口、81および82は一対のコール
ドミラー、83はインテグレータレンズなどを備えた光
学ユニットであり、水銀放電灯10は集光ミラー40内
にその光軸に沿って配置されている。
コートされた凹面反射鏡であり、集光ミラー40の開口
の大きさは、水銀放電灯10の大きさなどによっても異
なるが、例えば150〜400mmとされる。
に設けられ、このランプハウス30の外部に配置された
吸込式の冷却ファン(図示省略)に接続されている。こ
の空気吸引口70からランプハウス30内の空気が排出
されることにより、集光ミラー40内において、前方開
口から頂部に向かって流れる冷却風が発生する(ランプ
ハウス30内における冷却風の流れ方向を矢印で示
す)。
放電灯10からの放射光は集光ミラー40を経てあるい
は直接に前方開口から前方に投射され、コールドミラー
81に到達して反射され、光学ユニット83およびコー
ルドミラー82を経てランプハウス30の照射窓31か
ら被照射物Sに照射される。
ョートアーク型水銀放電灯10の一例を示す説明図であ
る。この例の水銀放電灯10は、発光空間を形成する中
央膨出部分11Aおよびその両側に突出するよう伸びる
棒状の封止管部11B,11Cよりなる封体11を有
し、封体11の中央膨出部分11A内において陰極12
および陽極13が対向する状態に配置され、封体11の
封止管部11B,11Cの先端には口金14,15が設
けられて構成されている。この水銀放電灯10の前方側
封止管部11Cに係る口金15には、金属板部材20が
取り付けられている。
属板部材20を示す斜視図である。この金属板部材20
は口金15の外周に嵌着されるものであり、口金15の
外径に適合する内径の貫通孔Hを有する円管状の固定用
筒部21と、この固定用筒部21の外周面から外方に突
出する冷却風偏向部分22とにより構成され、これらは
アルミニウム、銅などの熱伝導率の高い金属材料によっ
て一体的に形成されている。
は、前方から流れて来る冷却風(矢印でその方向が示さ
れている)を光軸から離間するよう、すなわち固定用筒
部21の半径方向外方に偏向させるよう、固定用筒部2
1の半径方向外方に突出する形態を有するものであれば
よく、その具体的な形状は限定されず、種々の形状とす
ることができる。
の中央膨出部分側の端部(冷却風の流れの下流側端部、
図3で下端部)に、軸方向に直角な面に沿って外方に突
出する円形鍔状フィン22Aにより冷却風偏向部分22
が形成され、同時に、各々半径方向外方に放射状に突出
し軸方向に伸びて円形鍔状フィン22Aに至る順方向フ
ィンFが形成されて構成されている。
板部材20の例を示す。図4の金属板部材20は、複数
(図の例では3枚)の円形鍔状フィン22Aが互いに軸
方向に離間する位置に設けられてなる重層円形鍔状フィ
ンにより冷却風偏向部分22が形成されて構成されてい
る。図5の金属板部材20は、固定用筒部21の外周面
に、半径方向外方に突出し軸方向に次第に変位して螺旋
状に伸びるスクリューフィン22Bにより冷却風偏向部
分22が形成されて構成されている。
の下流側部分の外周面に、中央膨出部分側端部に向かう
に従って次第に半径が大きくなる全体が円錐台状のホー
ン状フィン22Cにより冷却風偏向部分22が形成され
て構成されている。
の高さLは口金15の高さ(ランプ軸方向における長
さ)の0.5倍〜1.5倍程度であることが好ましい。
この高さLが過大である場合には、前方に投射される光
が徒に遮断されるために光の利用率が低下する。
軸方向投影像における輪郭の外径Rの最大値は、水銀放
電灯10の中央膨出部分11の最大外径D以下とされ、
冷却風偏向部分22の軸方向投影像は、中央膨出部分1
1の軸方向投影像の領域内に収まることが必要である。
ここにR>Dであると、前方に投射される光が大きく遮
断されるために光の利用率が低下する。冷却風偏向部分
22の最大外径Rの寸法および中央膨出部分11の最大
外径Dに対する比率は、冷却風偏向部分22の具体的な
形態、軸方向の長さ(設置領域の長さ)、当該金属板部
材20の装着位置、その他の条件によって異なり、また
冷却風の量や流れの状態によっても異なるので、一概に
規定することはできないが、例えばDに対するRの比率
は、5〜90%、好ましくは10〜80%、特に20〜
60%であることが好ましい。
厚は例えば0.5〜5mmとされる。この肉厚が0.5
mmより小さい場合には、当該冷却風偏向部分22の熱
伝導の程度が低いため十分な放熱効果が得られない。ま
た、この肉厚が5mmより大きい場合には、重量が大き
くなる。
却風の流れに対して直角方向に伸びるものでなく、例え
ば図6のホーン状フィン22Cのように冷却風の下流側
に向かうに従って外方に傾斜する冷却風偏向面を有する
場合には、冷却風を円滑に外方に偏向させる作用を有
し、冷却風の流れが大きく乱されないので好ましい。
側封止管部の口金15に固定するための手段は特に限定
されるものではない。例えば、固定用筒部21に軸方向
スリットを形成しておき、これを拡開させて水銀放電灯
10の前方側封止管部の口金15に嵌着することができ
る。この場合には、固定用筒部21の復元力によってそ
の内周面が口金15の外周面に密着した状態が容易に得
られ、良好な熱伝導路が確保される。
と、口金15の外周面とが接触していない部分には、そ
の隙間に熱伝導性グリースを充填することが好ましい。
これによって、口金15から金属板部材20への熱伝導
性が向上し、口金15の冷却効果を高めることができ
る。
側封止管部の口金15の外周面に直接、一体的に形成さ
れていてもよい。この場合には、金属板部材20は、固
定用の部分が不要であるから、固定用筒部21を有さず
に冷却風偏向部分22のみからなるものとすることがで
きる。このように、口金自体に冷却風偏向部分が形成さ
れている場合には、良好な熱伝導状態が得られるので、
一層高い冷却効果が得られる。
銀放電灯10が定格消費電力の大きいものである場合に
も、当該水銀放電灯10の前方側封止管部11Cは、そ
の口金15に設けられた金属板部材20の冷却風偏向部
分22が効率的に冷却風の作用を受けるために十分に高
い冷却効果で冷却され、従って当該封止管部11Cが過
熱状態となることが有効にかつ確実に防止されるので、
封止管部11Cにおけるクラックなどの発生を防止する
ことができる。しかも、金属板部材20は冷却風偏向部
分22を有することにより、前方からの冷却風が光軸方
向から外方に向かって偏向されるので、水銀放電灯10
の中央膨出部分11Aの前面領域が過冷却状態となるこ
とが有効に防止され、その結果、封体11内に封入され
た水銀の全部が完全に蒸発するので、常に所期の十分な
放射強度の発光を得ることができる。
なホーン状フィン22Cを有する場合には、図7に示す
ように、当該金属板部材20を水銀放電灯10の中央膨
出部分11に接近させて配置することにより、当該ホー
ン状フィン22C内に中央膨出部分11の前面領域11
Fが収容された状態となり、当該ホーン状フィン22C
により当該前面領域11FがギャップGを介して蔽われ
た状態となるが、この状態において、例えばギャップG
の寸法を十分に小さく、例えば5mm以下に設定する
と、上述の効果に加え、ホーン状フィン22Cが中央膨
出部分11の前面領域11Fに対して保温作用を発揮す
る効果を得ることができる。
ーの前方開口からの冷却風を光軸から外方に偏向させる
冷却風偏向部分を有するものであればよいので、種々の
形態とすることができる。例えば、図3〜図6に示され
ている金属板部材20の冷却風偏向部分22は、いずれ
も固定用筒部21の周方向に360度にわたって連続す
る形状を有するが、周方向において分割されたものであ
ってもよく、また冷却風偏向部分には、適宜スリットや
貫通孔が形成されていてもよい。また図4の例のよう
に、複数の冷却風偏向部分22を軸方向に重なる状態で
設けることもできる。更に、冷却風偏向部分を含む金属
板部材の表面には微小凹凸形成加工を施すことも可能で
ある。
を製造した。この光源装置の具体的詳細は以下のとおり
である。
高さ500mm、幅1000mm、奥行400mm、内
容積が200,000cm3 である。 〔ロ〕集光ミラー(40)の開口の大きさ(径)は30
0mmである。 〔ハ〕水銀放電灯(10)は、図2に示したようなショ
ートアーク型の超高圧水銀ランプであって、定格消費電
力が3.0kW、封体の長さが85mm、封体の中央膨
出部分の最大外径が80mm、封体の内容積が220c
m3 であり、水銀の封入量が30mg/cm3 のもので
ある。
に位置する口金(15)には、図3に示した構成の金属
板部材(20)が取り付けられている。この金属板部材
はアルミニウム製であり、固定用筒部(21)は、その
高さが50mm、内径が33mm、肉厚が1mmであ
り、円形鍔部22Aの直径が45mm、肉厚が1mmで
あり、順方向フィン(F)の枚数は4枚、肉厚が1m
m、突出長さが5mmである。 〔ニ〕空気吸引口(70)からの排気量、すなわち、冷
却ファンによる冷却風の送風量は毎秒0.1m3 に設定
した。
と共に水銀放電灯を点灯し、点灯を開始してから30分
間経過後における口金(15)の表面温度を測定したと
ころ170℃であった。また、ランプハウスの照射窓
(31)から100mm離間したところに照度計を配置
してg線(波長436nmの紫外線)の放射照度を測定
したところ150mW/cm2 であった。
材を取り外した水銀放電灯を用いたこと以外は、上記の
実験例と同様にして口金温度および照度を測定したとこ
ろ、口金温度は220℃、放射照度は100〜120m
W/cm2 の範囲で変動した。これは、冷却風によって
封体が過冷却されてしまうために、封入した水銀の一部
が未蒸発の状態であり、その結果、放電が不安定になっ
たものと考えられる。
材において、円形鍔状フィン22Aを除去して順方向フ
ィンFのみとした水銀放電灯を用いたこと以外は、上記
の実験例と同様にして口金温度および照度を測定したと
ころ、口金温度は160℃、放射照度は100〜120
mW/cm2 の範囲で変動した。この理由も、対照実験
例1の場合と同様であると考えられる。
ら、次のことが理解される。 (1)金属板部材を取り付けることにより、点灯時にお
ける水銀放電灯の前方口金の温度を220℃から170
℃以下にまで低下させることができ、当該口金に係る封
止管部における金属箔の酸化を有効に防止できる。 (2)外方に伸びる冷却風偏向部分を有する金属板部材
を取り付けるので、口金の温度を200℃以下に維持し
ながらしかも封体が過冷却状態となることが防止されて
封入した水銀が完全に蒸発した状態が得られるので、高
い放射照度を得ることができる。 (3)冷却風の流れに沿って伸びるフィンのみでは、封
体が過冷却状態となって封入された水銀の全部が完全に
蒸発しないため、大きな放射照度を得ることができな
い。
方側封止管部の口金に、冷却風を外方に偏向させる冷却
風偏向部分を有する金属板部材が設けられているため、
当該金属板部材が冷却風によって高い効率で冷却される
ようになり、従って水銀放電灯の前方口金が十分に冷却
されて当該前方側封止管部が過熱状態となることが確実
に防止される。しかも、金属板部材の冷却風偏向部分に
より、水銀放電灯の封体の中央膨出部分の前面領域に冷
却風の流れが直接に衝突することが防止されるため、中
央膨出部分に過冷却状態の個所が生ずることがなく、そ
の結果、封入された水銀の全部が完全に蒸発し、所期の
大きな放射強度が得られる。さらに、当該水銀放電灯の
中央膨出部分は相当に大きいものであるため、集光ミラ
ーとの組合せにおいて、照射される光を大きく犠牲にす
ることなしに、金属板部材の冷却風偏向部分の径が比較
的大きいものを用いることができる。
ある。
示す説明図である。
を示す説明図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 集光ミラーと、 この集光ミラーの光軸に沿って伸びるよう配置された、
中央膨出部分と両端の封止管部とを有する封体を具えて
なり、水銀の封入量が25mg/cm3 以上で、定格消
費電力が2.5kW以上の水銀放電灯と、 集光ミラーの前方開口から中央基部に向かって流れるよ
う冷却風を発生させる冷却風発生手段と、 水銀放電灯の前方側封止管部の口金に設けられた、集光
ミラーの前方開口からの冷却風を光軸から離間するよう
外方に偏向させる冷却風偏向部分を有する金属板部材と
を有することを特徴とする光源装置。 - 【請求項2】 集光ミラーの光軸に直角な面内における
金属板部材の最大径が、封体の中央膨出部分の最大外径
以下である請求項1に記載の光源装置。 - 【請求項3】 金属板部材の冷却風偏向部分が、水銀放
電灯の封体の中央膨出部分の前面領域を覆うカバー部分
を有する請求項1または請求項2に記載の光源装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP01850796A JP3189661B2 (ja) | 1996-02-05 | 1996-02-05 | 光源装置 |
KR1019970003596A KR100428959B1 (ko) | 1996-02-05 | 1997-02-05 | 광원장치 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP01850796A JP3189661B2 (ja) | 1996-02-05 | 1996-02-05 | 光源装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH09213129A true JPH09213129A (ja) | 1997-08-15 |
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ID=11973547
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (2)
Country | Link |
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JP (1) | JP3189661B2 (ja) |
KR (1) | KR100428959B1 (ja) |
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