TW200539228A - Light source device - Google Patents

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200539228 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關一種具備高壓放電燈與凹面反射鏡之光 源裝置’特別是有關一種如在發光管內密封0.1 5 m m / m m3 以上的水銀，具有點亮時的水銀蒸氣壓成爲超高壓之超高 ' 壓水銀燈作爲光源，例如被使用在使用液晶顯示裝置或 i DMD ( DMD : TEXAS INSTRUMENTSI 的登陸商標）等的 ^ 投影機裝置之光源裝置。 【先前技術】 現在，例如在投射型的投影機裝置中，例如對於矩形 狀的屏幕等要求均勻且具有相當的演色性以照明畫像，而 使用可獲得高的光輸出之光源裝置作爲光源。 在這種光源裝置中，例如，將水銀或金屬鹵化物密封 至形成放電空間的真空管內之金屬檢鹵燈（Halide Lamp )作爲光源燈使用，藉由凹面反射鏡反射從光源燈放射出 的光且變換爲平行光，設爲照射至凹面反射鏡的光軸方向 之構成。 然後，在構成光源燈的金屬檢鹵燈中，爲了更加小型 化，藉由謀求點光源化以獲得更高的光輸出，漸漸實用化 將在發光管內彼此相對向配置的一對電極之電極間距離設 定爲極小之構成。 另外，最近提案各種以投影機裝置的光源燈取代金屬 檢鹵燈，在燈點亮時例如使用可獲得1 5 0氣壓以上之極高 -4 - 200539228 (2) 的水銀蒸氣壓之超高壓水銀燈作爲這種超高水銀燈（例如 參照專利文獻1至專利文獻3 )。 然後，根據這種超高水銀燈，已知藉由更提高水銀蒸 氣燈，可抑制電弧的擴張，獲得更高的光輸出。

近年來，例如，對於使用液晶顯示器裝置或DVD (登 錄商標）之DLP (登錄商標）裝置等之小型化的要求強烈 ，因應於此，光源裝置亦被要求小型化。又，被光照射物 即液晶顯示面板本身被要求小型化亦是要求光源裝置小型 化的理由之一。 然後，由於構成這種投影機裝置用等的光源裝置之凹 面反射鏡曝露於高溫下，故例如藉由具有高的耐熱性之玻 璃或是陶瓷等形成。 然而，玻璃或陶瓷與金屬材料相比熱傳導性差，爲謀 求光源裝置全體的小型化，而小型化凹面反射鏡時，必須 在凹面反射鏡內積極導入冷卻風，冷卻光源燈以及凹面反 射鏡，由於必須設計冷卻手段等，結果難以謀求光源裝置 全體的小型化。 又，由於光源燈在燈點亮時內部壓力成爲極高的狀態 ，故當光源燈破損時，包圍該光源燈所配置的凹面反射鏡 亦將破損。 另外，雖然已知由具有相當高的機械強度及耐熱性之 金屬材料構成的凹面反射鏡，但是該金屬製的凹面反射鏡 不適用在投影機裝置用等的光源裝置。該理由係金屬製的 凹面反射鏡在其反射面反射且照射從光源燈放射出的熱線 -5- 200539228 (3) (紅外線），例如將造成液晶裝置等被光照射物劣化等不 良影響之緣故。 對於這種問題’例如在專利文獻4提案一種於金屬所 構成的基板之內表面利用陽極氧化的空孔之熱線吸收層， 藉此減輕凹面反射鏡反射之熱線的技術。 ' 然而，專利文獻4所揭示的熱線吸收層由於不耐熱， '因爲熱使層的構造變化大，故使用如上述之超高壓水銀燈 % 等例如約200小時左右內無法發揮熱線吸收層的功能，結 果產生上述問題。 〔專利文獻1〕日本特開平2-148561號公報 〔專利文獻2〕日本特開平6-52830號公報 〔專利文獻3〕日本專利第2 9 8 0 8 8 2號公報 〔專利文獻4〕日本特開昭60-97502號公報 【發明內容】 ^ 〔發明所欲解決之課題〕 本發明係依據以上的問題而硏創者，目的在於提供一 種使反射鏡本身具有相當高的機械強度以及放熱性，構成 可作爲抑制熱線等的不需要光線之反射，因而可穩定照射 充分強度的可見光線之光源裝置。 〔用以解決課題之手段〕 本發明之光源裝置係具備有高壓放電燈、及以包圍該 高壓放電燈的方式配置的凹面反射鏡，其特徵在於：凹面 -6 - 200539228 (4) 反射鏡具備有由金屬構成的基體，在該基體的內表面上依 序形成積層鎳層、鎳氧化物層、以及由介電體多層膜構成 之可見光反射層。 在本發明之光源裝置中，構成凹面反射鏡的基體是由 鋁或以鋁作爲主體之合金所構成，鎳層是由化學電鍍所形 成。 在本發明之光源裝置中，鎳氧化物層的厚度爲0.1至

在本發明之光源裝置中，鎳層的厚度爲1至20/zm。 〔發明之效果〕 根據本發明之光源裝置，藉由凹面反射鏡之鎳層、鎳 氧化物層及可見光反射層所構成的特定功能膜形成於基體 之內表面，由於可使從光源燈放射出的紅外線（熱線）及 紫外線透過可見光反射層被鎳氧化物層吸收，因此可達成 Hi抑制照射該紅外線等所謂不需要的光線之結果，例如可防 止對液晶顯示用裝置等被光照物造成不良影響。而且，藉 由構成凹面反射鏡的基體之金屬材料本身的特性，因光源 燈所放射的熱線所產生的熱經由該基體以高的效率放熱至 外部，因此在燈點亮時，可確實防止光源裝置的內部成爲 極高溫而使光源燈破損，即使萬一光源燈破損，但凹面反 射鏡不隨著光源燈的破損而破損。 又，藉由凹面反射鏡的基體本身的放熱性，由於可防 止光源燈及凹面反射鏡成爲極高溫，因此不需個別設置冷 -7- 200539228 (5) 卻手段，又，亦可容易小型構成光源裝置全體。 再者，構成凹面反射鏡的基體之金屬是以鋁或以鋁作 爲主體的合金構成時，藉由化學電鍍形成鎳層，例如若爲 一般的電鍍則不會在基體與鎳層之間形成氧化鋁膜等使基 體之表面變質，可以均勻的厚度確實形成鎳層，藉此，可 使所獲得的功能膜確實具有期望的特性，又，使基體可獲 得相當高的密接性。

【實施方式】 以下，參照圖面詳細說明本發明的光源裝置。 第1圖係本發明光源裝置之一例的構成槪略之說明用 剖面圖。第2圖係顯示第1圖所示之光源裝置的凹面反射 鏡的剖面之放大剖面圖。 該光源裝置1 〇具備：在前方具有光照射口 24的凹面 反射鏡20、以及例如由超高壓水銀燈構成的光源燈40。

凹面反射鏡20具有由金屬構成的基體21，該基體21 形成用來聚光從光源燈40所放射的光之空間的凹面狀之 聚光部分22 ;在該聚光部分22的後端之中央位置延伸至 後方而形成的筒狀頸部分23。 然後，在聚光部分22的背面例如與各個凹面反射鏡 20的光軸平行延伸至後方的複數個板狀的放熱用散熱片 25彼此沿著基體21的周面在前後方向分離的狀態並列而 形成。 構成凹面反射鏡20的基體2 1之金屬例如例示：鋁、 -8- 200539228 (6) 鎂、銅或此等合金，即使在此等中，以鋁或鋁爲主體的合 金最佳，特別是從容易成形需要的反射面形狀之觀點來看 ，例如以ADC5、ADC12等壓鑄用鋁合金最佳。 放熱用散熱片25的數量沒有特別限制，因應構成基 體21的金屬材料之種類、各放熱用散熱片25的表面積的 大小適當設定。 構成光源燈40的超高水銀燈具有：在內部形成發光 % 空間之例如橢圓球狀的發光管部42、從該發光管部42的 兩端延伸至外側被連設的桿狀密封部43。例如，具備由石 英玻璃構成的放電容器41，在發光管部42的內部相對向 配置陰極44及陽極45並且密封水銀作爲發光物質而構成 陰極44及陽極45的電極間距離d例如爲1至1.5mm 水銀的密封量例如爲〇· 1 5mg/mm2以上，該水銀密封 量之燈穩定點亮時的水銀蒸氣壓爲1 5 0氣壓以上。 然後，光源燈40之發光管部42的管軸在凹面反射鏡 2 0之例如與水平方向延伸的光軸一致’例如陰極4 4位於 比陽極45更前方之位置’且電弧產生部在凹面反射鏡20 的焦點位置一致的狀態下配置於凹面反射鏡20內。光源 燈40的一方之密封部43插通凹面反射鏡20的筒狀頸部 分23的內部並突出至外側，其外端部分藉由裝設凹面反 射鏡20之背面的保持器（未圖示）予以保持。2 8係固定 光源燈4 0的一方之密封部4 3與凹面反射鏡2 0之充塡劑 -9 -

200539228 (7) 在形成凹面反射鏡20之光照射口 24的前方外糸 安裝有光透過性玻璃5 0阻塞光照射口 24，藉此， 射鏡20內大致成爲完全的密閉空間。該光透過性玻 例如藉由具有專用的安裝具或耐熱性的接著劑等強 ’俾使不會因爲光源燈40的發光管部42破損時的辟 而脫離。 在以上的光源裝置10中，在凹面反射鏡20的賽 分23之內表面形成有特定的功能膜30。 功能膜3 0如第2圖所示，係由：形成於凹面β 2〇的基體21之表面的鎳層3 1 ;形成於該鎳層3 1序 之鎳氧化物層3 2 ;以及形成於該鎳氧化物層3 2的_ 介電體多層膜構成的可見光反射層33所構成。 構成功能膜3 0的鎳層3 1例如藉由化學電鍍形成 在進行化學電鍍之際的處理條件例如電鍍液以鑛 金（包含1 0%wt的磷）作爲主體，處理溫度爲80 3 °C 。 鎳層3 1的厚度例如以1至2 0 // m較佳，更以5 // m最佳。 鎳層31藉由化學電鍍形成，例如基體2 1以鋁窜 作爲主體的合金構成時，若爲一般的電鍍則不會在基 與鎳層3 1之間形成氧化鋁膜等使基體2 1之表面變儀 以均勻的厚度確實形成鎳層3 1，藉此，可使所獲得纪 膜3 〇確實具有期望的特性，又，與基體21相對獲传 ^部分 ]面反 璃50 ί安裝 ^間力 丨光部 :射鏡 f表面 :面之 〇 :憐合 L 100 至20 :以鋁 體21 .，可 功能 相當 -10- 200539228

高的密接性。 鎳氧化物層32是藉由適當的氧化劑氧化處理鎳層3 ! 的表層部分而形成者。 鎳氧化物層32的厚度是例如0.1至2 // m最佳。

藉由鎳層3 1以及鎳氧化物層3 2爲上述範圍的厚度， 在鎳層3 1以及鎳氧化物層32確實獲得足夠的耐久性，並 且確實獲得與紫外線以及紅外線相對的期望之吸收特性。 另外，當鎳層31以及鎳氧化物層3 2超過上限値時，由於 與凹面反射鏡3 0的基體21之熱膨脹差，在鎳層3 1以及 鎳氧化物層3 2容易產生裂縫，在長期間之期間難以獲得 期望的特性，又，當鎳層3 1以及鎳氧化物層3 2的厚度未 滿上限値時，紫外線及紅外線相當難以吸收。 構成可見光反射層33的介電體多層膜例如交互積層 形成二氧化鈦（Ti02 )與二氧化矽（Si02 )，具有可見光 反射性，並且具有紅外線透過性以及紫外線透過性。 可見光反射層3 3之總厚度例如以0.5至2 // m較佳。 Ti02層與Si02層例如可藉由蒸鍍法形成。

當表示上述構成的光源裝置1 〇之數値例時，凹面反 射鏡20將光照射口 24的大小設爲20cm2，將內容積設爲 2 5cm2，將聚光部分22的厚度設爲1至4mm。又，光源燈 40之發光管部42的最大外徑爲10mm，發光管部42的內 容積爲200mm3，電極間距離〇1爲1mm，定額電力爲160W 繼而，根據上述構成的光源裝置1 〇，由於藉由由鎳層 -11 - 200539228

3 1、鎳氧化物層3 2以及可見光反射層3 3構成的特定功能 膜3 0形成於凹面反射鏡20的基體21之內表面’使從光 源燈40放射出的紅外線（熱線）以及紫外線透過由介電 體多層膜構成的可見光反射層3 3被鎳氧化物層32吸收， 因此可抑制照射該紅外線等不需要的光線。以下，依據爲 了確認該鎳氧化物層32的特性而進行的實驗例之結果來 說明鎳氧化物層3 2的光吸收特性。 第3圖是顯示特定的構成之凹面反射鏡前軀體之反射 特性的圖表。第3圖（甲）是顯示金屬基體其本身的反射 率，（乙）表示在金屬基體的內表面形成鎳層以及鎳氧化 物層的反射率。 該凹面反射鏡前軀體是使用壓鑄用鋁合金（ADC12) 構成且聚光部分的厚度爲2mm者作爲基體，在聚光部分 的內表面以l〇//m的厚度形成鎳層，藉由氧化處理鎳層的 表層部分，以1 // m的厚度形成鎳氧化物層。 如第3圖（甲）所示，金屬製基體本身的反射率是對 於來自光源燈放射出的全部波長域之光線較高的狀態，具 體而言雖爲30%以上，但如第3圖（乙）所示，藉由以特 定的厚度形成鎳層以及鎳氧化物層，對於全部的波長域之 光線可抑制在極低的反射率例如1 〇 %以下，亦即，就全部 的光線而言，確認顯示足夠的吸收特性。因而，藉由在錬 氧化物層的表面形成可見光反射層及介電體多層膜，而使 從光源燈放射出的可見光線因介電體多層的作用而反射並 以高的光利用率進行照射，但由於紫外線以及紅外線（熱 -12- 200539228 (10) 線）是透過介電體多層膜並被鎳氧化物層吸收’因此可抑 制紅外線及紫外線的照射量。 因而，可確實防止從光源燈40放射的紅外線（熱線 )等對於液晶顯示用裝置等被光照射物造成之不良影響’ 並且可照射足夠強度的可見光線。 但是，由於藉由構成凹面反射鏡20的基體之金屬材 料本身的特性，從光源燈40放射出的熱線產生的熱介以 % 基體2 1放熱至外部，因此在光源燈40點亮時，使光源裝 置1 〇的內部成爲極高溫，可確實防止光源燈40破損，又 ，即使萬一光源燈40破損，凹面反射鏡20也不會隨著光 源燈40的破損而破損，因此沒有碎片飛散的問題。 又，藉由凹面反射鏡20的基體21本身的放熱性，由 於可防止光源燈40及凹面反射鏡20形成極高溫，因此不 需個別設置冷卻手段，又，亦可容易小型構成光源裝置1 0

全體。 如以上所述，根據本發明之光源裝置，凹面反射鏡的 基體具有由金屬構成之優點，具體而言具有高強度及高熱 傳導性（放熱性）者，由於可抑制照射紅外線（熱線）等 所謂不需要的光線，因此獲得高的光輸出之構成作爲光源 燈’具體而言，例如水銀的密封量爲0 · 1 5 m g / m m2以上， 或是可使用所謂電極間距離爲1 .5mm以下的構成之超高壓 #銀燈等’例如作爲投射型之投影機裝置的光源極爲有用 °又’即使因爲投影機裝置之小型化的要求而必須使光源 裝置本身小型化時，亦不會產生實用上的問題。 -13- 200539228 (11) 以上，雖說明本發明之實施形態，但本發明並不限定 於上述實施形態，可進行各種變更。 例如，構成功能膜的鎳氧化物層的形成方法不限定氧 化處理鎳層之方法，例如可利用真空蒸鍍之成膜方法等。 又，介電體多層反射膜之各構成的厚度、積層數以及 其他構成可因應目的適當設定，又，例如Ti〇2層及si〇2 層等各構成的形成方法亦不限於蒸鍍法。

再者，凹面反射鏡的基體之放熱用散熱片的形態以及 數量若爲在與外部空氣之間可進行充分的熱傳達，則沒有 特別的限制。 又，光源燈以及凹面反射鏡的具體構成可.進行適當變 更0 【圖式簡單說明】 第1圖係本發明的光源裝置之一例的構成之槪略的說

第2圖係顯示第1圖所示之光源裝置的凹面反射鏡的 剖面之放大剖面圖。 第3圖顯示特定的構成之反射鏡前軀體之反特特性的 圖表。 【主要元件符號說明】 1 〇 :光源裝置 20 :凹面反射鏡 -14- 200539228 (12) 21 :基體 22 :集光部份 23 :筒狀頸部分 24 :光照射口 25 :放熱用散熱片 2 8 :充塡劑

3 0 :功能膜 3 1 :鎳層 3 2 :鎳氧化物層 3 3 :可見光線反射層 40 :光源燈 4 1 :放電容器 42 :發光管部 43 :密封部 44 :陰極 45 :陽極 5 0 :光透過性玻璃

Claims (1)

1. 200539228 (1) 十、申請專利範圍 1 · 一種光源裝置，係具備有高壓放電燈、及以包圔 該高壓放電燈的方式配置的凹面反射鏡，其特徵在於·· 凹面反射鏡具備有由金屬構成的基體，在該基體的內 表面上依序形成積層鎳層、鎳氧化物層、以及由介電體多 層膜構成之可見光反射層。 2 ·如申請專利範圍第1項之光源裝置，其中，構成 % 凹面反射鏡的基體是由鋁或以鋁作爲主體之合金所構成’ 鎳層是由化學電鍍所形成。 3. 如申請專利範圍第1或2項之光源裝置，其中’ 鎳氧化物層的厚度爲0.1至2.0//m。 4. 如申請專利範圍第1或2項之光源裝置，其中’ 鎳層的厚度爲1至20//m。 -16-