TWI331766B - - Google Patents
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Description
1331766 (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0.15mm/mm3 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 . 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 en )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- (2) 1331766 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- (3) 1331766 (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2980882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- 1331766
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 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 (5) (5)
1331766 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 爲主體的合金構成時,藉由化學電鍍形成鎳層,例 一般的電鍍則不會在基體與鎳層之間形成氧化銘膜 體之表面變質,可以均勻的厚度確實形成鎳層’藉 使所獲得的功能膜確實具有期望的特性’又’使基 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 剖面圖。第2圖係顯示第1圖所示之光源裝置的凹 鏡的剖面之放大剖面圖。 該光源裝置10具備:在前方具有光照射口 24 反射鏡20、以及例如由超高壓水銀燈構成的光源燈 凹面反射鏡20具有由金屬構成的基體21,該 形成用來聚光從光源燈40所放射的光之空間的凹 聚光部分22;在該聚光部分22的後端之中央位置 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 20的光軸平行延伸至後方的複數個板狀的放熱用 25彼此沿著基體2 1的周面在前後方向分離的狀態 形成。 構成凹面反射鏡20的基體21之金屬例如例示 以鋁作 如若爲 等使基 此,可 體可獲 說明用 面反射 的凹面 40 » 基體21 面狀之 延伸至 反射鏡 散熱片 並列而 :鋁、 -8- (6) 1331766 鎂、銅或此等合金,即使在此等中,以鋁或鋁爲主 ' 金最佳,特別是從容易成形需要的反射面形狀之觀 ,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 體21的金屬材料之種類、各放熱用散熱片25的表 . 大小適當設定。 _ 構成光源燈40的超高水銀燈具有:在內部形 ^ 空間之例如橢圓球狀的發光管部42、從該發光管部 兩端延伸至外側被連設的桿狀密封部43。例如,具 英玻璃構成的放電容器41,在發光管部42的內部 配置陰極44及陽極45並且密封水銀作爲發光物質 陰極44及陽極45的電極間距離d例如爲1至 _ 水銀的密封量例如爲〇 · 1 5 m g / m m 2以上,該水錐 量之燈穩定點亮時的水銀蒸氣壓爲150氣壓以上。 然後,光源燈40之發光管部42的管軸在凹面民 20之例如與水平方向延伸的光軸一致,例如陰極44 比陽極45更前方之位置,且電弧產生部在凹面反射 的焦點位置一致的狀態下配置於凹面反射鏡20內。 燈40的一方之密封部43插通凹面反射鏡20的筒取 分23的內部並突出至外側,其外端部分藉由裝設0£ 射鏡20之背面的保持器(未圖示)予以保持。28伤 光源燈40的一方之密封部43與凹面反射鏡20之充 I的合 与來看 I成基 5積的 ^發光 42的 I由石 目對向 ί構成 1.5mm !密封 i射鏡 位於 鏡20 光源 t頸部 丨面反 ^固定 :塡劑 -9- 1331766
在形成凹面反射鏡20之光照射口 24的前方外条 安裝有光透過性玻璃50阻塞光照射口 24,藉此,D 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;I ,俾使不會因爲光源燈40的發光管部42破損時的 而脫離。 在以上的光源裝置10中,在凹面反射鏡20的赛 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31;形成於該鎳層31 & 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窮 金(包含10 % wt的磷)作爲主體,處理溫度爲80 E 〇C 。 鎳層31的厚度例如以1至20/zm較佳,更以5 # m最佳。 鎳層3 1藉由化學電鍍形成,例如基體2 1以鋁每 作爲主體的合金構成時,若爲一般的電鍍則不會在基 與錬層31之間形成氧化鋁膜等使基體21之表面變集 以均勻的厚度確實形成鎳層31,藉此,可使所獲得纪 膜30確實具有期望的特性,又,與基體21相對獲擇 ^部分 ]面反 璃50 f安裝 ,間力 【光部 i射鏡 J表面 E面之 :磷合 [100 至20 ,以鋁 體21 ,可 功能 相當 -10- 1331766 ·
高的密接性。 鎳氧化物層3 2是藉由適當的氧化劑氧化處理鎳層31 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31以及鎳氧化物層32爲上述範圍的厚度, 在鎳層31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32超過上限値時,由於 與凹面反射鏡30的基體21之熱膨脹差,在鎳層31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31以及鎳氧化物層32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10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l〇mm,發光管部42的內 容積爲200mm3,電極間距離d爲lmm,定額電力爲160W 繼而,根據上述構成的光源裝置10,由於藉由由鎳層 -11 - 1331766
31、鎳氧化物層32以及可見光反射層33構成的特定功能 膜30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33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em的厚度形成鎳層,藉由氧化處理鎳層的 表層部分,以ΐΑπι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,藉由在鎳 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- 1331766 do) 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21放熱至外部,因此在光源燈40點亮時,使光源裝 置10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0.15mg/mm2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 水銀燈等’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- (11) (11)
1331766 以上,雖說明本發明之實施形態’但本發明並不 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 化處理鎳層之方法,例如可利用真空蒸鍍之成膜方法 又,介電體多層反射膜之各構成的厚度、積層數 其他構成可因應目的適當設定,又,例如Ti〇2層及 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 數量若爲在與外部空氣之間可進行充分的熱傳達,貝Ij 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 更。 【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 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 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 圖表。 【主要元件符號說明】 1 〇 :光源裝置 20 :凹面反射鏡 限定 定氧 等。 以及 Si02 以及 沒有 當變 的說 鏡的 性的 -14- (12) 1331766 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 4 0 ··光源燈 4 1 :放電容器 42 :發光管部 43 :密封部 44 :陰極
4 5 ··'陽極 5 0 :光透過性玻璃
Claims (1)
- (1) 1331766 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錬層、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2.〇em。 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 ym。 -16-
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