1332671 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於藉由高壓放電燈與其之凹面反射鏡所成 之光源裝置。特別是關於以在發光管內裝入0.25mg/cm3 以上之水銀，點燈時之水銀蒸汽壓成爲超高壓之超高壓水 銀燈爲光源之液晶顯示裝置或使用DMD(數位反射鏡裝置） 之DLP(數位燈處理器）等之投影機裝置所使用之光源裝 置。 【先前技術】 投射型投影機裝置，對於矩形狀之螢幕，被要求要具 有均勻，且充分之演色性以照明畫像。因此，作爲光源， 係使用裝入水銀或金屬鹵化物之金屬鹵素燈。另外，此種 金屬鹵素燈，也在最近中，往進一步之小型化、點光源化 邁進，另外，電極間距離之極小者也正被實用化中。
在此種背景下，最近，代替金屬鹵素燈，而具有目前 並不存在之高水銀蒸汽壓，例如1 5 0氣壓之水銀燈被提 出。此係藉由讓水銀蒸汽壓變得更高，在抑制（縮小）電 弧之擴展的同時，且謀求更進一步之光輸出的提升之水銀 燈。 此種超高壓放電燈，例如被揭示在日本專利特開平 2- 1 4 8 5 6 1號、日本專利特開平 6-5 2 8 3 0號' 專利第 2980882 號。 另一方面，投影機裝置所使用之光源裝置，需要讓來 -4 - (2) (2)1332671 自光源燈之放射光有效率地反射於光軸方向，以照射於液 晶顯示面板等之被照射領域。光源裝置通常係採用：短電 弧型放電燈，及將由此放電燈所放射之光轉換爲平行光之 凹面反射鏡。 近年來，液晶投影機裝置或使用DMD之DLP裝置， 被強烈要求小型化，因應此，光源裝置也被要求小型化。 另外，被照射物之液晶顯示面板本身被小型化，也是光源 裝置之小型化被要求的理由之一。 光源裝置，被強烈要求以下之性能。 第一，反射鏡本身之強度要高。此係爲了放電燈在點 燈時之內壓爲超高壓（例如，150氣壓以上）故，萬一， 放電燈破損時，其影響不要及於光源裝置外部的緣故。 第二，可令反射鏡及其之內部的放電燈良好地冷卻。 放電燈之點燈時溫度極高故，反射鏡也變成極高之高溫。 因此，需要在使反射鏡之熱傳導度提高的同時，藉由對反 射鏡的外部吹以冷卻風，可使內部容易冷卻。 第三，塗布在反射鏡內面之可見光反射用介電質多層 膜不變形、不產生凹凸，令其平滑地形成。 [專利文獻1]日本專利特開平2- 1 48 5 6 1號 [專利文獻2]日本專利特開平6-52830號 [專利文獻3]專利第2980882號 【發明內容】 [發明所欲解決之課題] -5- (5) 1332671 □ 陶 接 藉 射 層 之 24 幾 形 效 要 射 構 鏡 用 射 側突出於前端，供電線1 5b係藉由凹面反射鏡20的開 而延伸於外部，連接於供電裝置。 在凹面反射鏡2 0的頂部2 1之外側，例如配置有由 瓷材料等所構成之支撐構件1 6，凹面反射鏡20係藉由 著劑而被固定在支撐構件16。 凹面反射鏡20係整體爲略碗狀之橢圓聚光鏡，係 由頂部21與反射部22與前面開口部23所構成。在反 部22的內面係形成有後述之中間層3 0與可見光反射 40，反射所期望之可見波長域的光之同時，讓其以外 光，例如紅外光透過，而使反射部22加以吸收。 例如，由硼矽酸玻璃等所成之透光性的前面玻璃 係藉由框構件25而裝置在前面開口部23。 藉由設置前面玻璃24，可使凹面反射鏡20的內部 乎成爲密封構造。因此，萬一，在放電燈10破損之情 等，也可以防止碎片散射。 另外，前面玻璃24雖在碎片的飛散防止上，有其 果，但是，並非必須之物。特別是，在冷卻放電燈之必 性高的情形等，也可不設置前面玻璃。另外，在凹面反 鏡的外部，且是反射鏡之前面配置有相當於前面玻璃之 件的情形等，也沒有必要在該反射鏡安裝前面玻璃。 進而，在安裝前面玻璃24之情形，也可不將反射 20的內部作成完全密封構造，可以在一部份設置冷卻 開口。此冷卻用開口例如可形成在框構件25，或在反 部22的一部份設置缺口。 -8- (6) (6)1332671 另外，關於傾斜部220，於之後加以敘述。 凹面反射鏡20係藉由銅（Cu)所構成、藉由鐵 (Fe)所構成、或藉由彼等之合金所構成。通常’與如投 影機裝置所使用之反射鏡般，由硼矽酸玻璃、結晶化玻 璃、陶瓷材料所構成者不同。 另外，在凹面反射鏡20的反射部22的內面塗布有可 見光反射層4〇，在可見光反射層40與反射部22之間設 置有中間層3 0。 在期待散熱效果的情形，比起鐵，最好藉由銅來構成 凹面反射鏡。 藉由銅、鐵或彼等之合金來構成凹面反射鏡20之理 由是，第一，讓反射鏡之強度變強。藉由以彼等金屬構成 凹面反射鏡2 0，萬一，在放電燈破損之情形，可以防止 反射鏡本身連鎖地破損。另外，在反射鏡內部可以確保放 電燈之碎片或殘骸之同時，也可以防止配置在反射鏡外部 之其他的周邊機器之不好影響。特別是，如前述般，在設 置前面玻璃以形成密閉形式之光源裝置的情形，凹面反射 鏡內部容易變成高溫故，提高反射鏡之機械強度，以提高 破損對策上，具有很重要之意義》 關於銅合金，如舉其一例時，則可以採用：銅-鋅 (Cu-Zn)系合金、銅-鎳系合金（Cu-Ni)、銅-鎳-鋅 系合金（Cu-Ni-Zn)等。 關於鐵合金’如舉其一例時，則可以採用：不銹鋼 (沃斯田鐵系、肥粒鐵系、麻田散系）、鉻鉬鋼等。 -9- (7) (7)1332671 銅、鐵或彼等之合金，其一般之特性的反射特性優 異，另外，直接塗布反射膜，施以塗布有其困難。因此， 在一般照明或其他之領域中，雖也可以使用，但是，在作 爲影像顯示所使用之投影機裝置之反射鏡材料，認爲並不 適當。 但是，本發明之光源裝置，藉由使用具有熱線吸收功 能與反射面平滑化功能之中間層，可以解決習知被設爲不 適當之問題，變成可以精度極高地塗布反射特性優異之可 見光反射層。 即本發明之光源裝置係中間層之採用的新的發明，同 時倂同改良反射鏡材料之光源裝置，藉此，具有不會讓反 射特性變差，將光取出效率維持在習知水準的同時，且可 劃時代地提高反射鏡之機械強度之重要特徵。 中間層例如係以二氧化矽爲主成分之材料所成，形成 在凹面反射鏡20的內表面。此中間層係擔負做由銅、鐵 或彼等之合金所成之反射鏡的基體金屬與可見光反射層之 接合的接著劑之功能。 具體爲，中間層係包含構成基體金屬之金屬的氧化物 之二氧化矽質氧化物故，具有吸收熱線之功能的同時，由 於以二氧化矽爲主成分故，也具有令反射面變得平滑之功 能。在此中間層上形成有由介電質多層膜所成之可見光反 射層4 0。 另外，中間層係用於與構成反射鏡之基體金屬的接著 性提升上，使得基體金屬即使熱性地引起膨脹或收縮，形 -10- (8) (8)
1332671 成在反射鏡內面之各層受到影響，也不會同 落。另外’由於包含金屬氧化物故，具有明 藉此’具有對於反射鏡吹以冷卻風，可以貞 鏡冷卻之優點。 進而’與塗布可見光反射層之基底，則 類無關’予以塗布可見光反射層。 中間層之膜的厚度，例如雖設爲1mm 以在5 00 /z m以下爲佳，特別是最好在20(^ 此係中間層之厚度如超過1mm，起因 之材料’及構成基體金屬之金屬的熱膨脹率 間層會有龜裂產生的關係。 中間層可在反射鏡內面塗布原液後，進 乾燥處理而加以裝置。原液係以二氧化矽（ 分，由長石、碳酸鈣、硝酸鈉、氧化鈷、氧 物所成。溶解此混合物而加以固化，可以 料，粉碎此玻璃質原料後，將該粉體混合於 整。 對於反射鏡內面之塗布，例如可藉由噴 (dipping法）等而進行。 被塗布在反射鏡內面之原液被施以加熱 度係在反射鏡之基本金屬不變形之溫度以下 金屬的種類有關，但是，可以設定在鋼或銅 1 08 3 t：附近。具體爲，以 800〜900 °C予以 鐵或鐵合金之情形，也可以設定在融點之 I樣地浮起、剝 :收熱之功能， 好地將該反射 基體金屬之種 以下，但是， -3 0 0 // m。 於構成中間層 之差，在該中 行加熱處理及 Si02 )爲主成 化鎳等之混合 產生玻璃質原 水等而加以調 灑法、浸漬法 處裡。加熱溫 ，雖與該基體 合金之融點的 加熱。另外， 1 5 3 5 °c 附近， (9) (9)1332671 具體爲，可加熱至1200〜1 400°C。 加熱時間雖依據反射鏡之基本金屬的種類或厚度而不 銅，例如可在〗〜5分鐘。 此處，作爲反射鏡之基體金屬的候補，也可以考慮反 射特性優異之鋁。但是，鋁之融點爲660 °C之程度，比 銅、鐵或彼等之合金低很多。因此，中間層之加熱溫度如 超過該溫度，會導致反射鏡本身之變形故，加熱溫度受到 極端之限制。正因爲此加熱溫度之限制，變成妨礙中間層 對於反射鏡之完整塗布的原因，導致變形或非所期望之變 形。 本發明之特徵爲，作爲反射鏡之基體金屬的材料，採 用在反射鏡之內面不產生變形等而可以平滑地形成中間 層，可耐高溫加熱處裡之銅、鐵或彼等之合金。藉此，可 以確保高的反射特性之同時，基於銅、鐵或彼等之合金的 高導熱性，藉由對反射鏡外部之通以冷卻風，反射鏡內部 之冷卻效果顯著提高。 第3圖係顯示乾燥處理之狀態。即顯示在基體金屬塗 布中間層後之乾燥處理之狀態。 反射鏡2 0 (半成品）係以前面開口爲下方，以特定 時間放置在設定台E之表面。藉此，可使中間層乾燥。以 前述形態放置之理由是，反射鏡爲具有曲面部份之形態， 使前面開口爲下方，可使其穩定的關係。因此，即使產生 少許之振動’反射鏡也不會反轉。此種乾燥處理例如進行 0.5〜2.0小時之程度。此處’第3圖所示之反射鏡（半成 -12 - (11) 1332671 第5圖係顯示關於本發明之反射鏡的其他形態。 (a) 係藉由將反射部22之前端部往外方擴展以形成 傾斜部220。即不是如第4 ( b )圖所示形態般，反射部 22之厚度隨著朝向前方開口而逐漸縮小，而是使反射部 22本身往外方擴展而形成傾斜部220。
(b) 在反射部22之前端部形成相當於傾斜部220之 凹部220·。因此，嚴格而言，雖不是形成在直徑方向擴展 開之傾斜，但是，卻可以防止滯留部之形成。 藉由形成第4(b)圖、第5(a) 、（b)圖般之傾斜 部，中間層可不形成非所期望之滯留部，平滑地且不形成 變形等而形成。 在可以形成中間層後，被塗布上可見光反射層。 可見光反射層例如可由二氧化矽（Si02 )層與二氧化 鈦（Ti02)層交互積層所成，整體厚度0.5〜10/im之介 電質多層膜所成，主要讓紅外線領域及紫外線領域之光透 過的同時，具有反射可見光之功能。各層之厚度，例如爲 100〜200nm，例如形成30層。 如前述般，本發明之光源裝置，第一，藉由以銅、鐵 或彼等之合金來構成反射鏡之基體金屬，可提高機械強 度，提升耐破損性之同時，即使將反射鏡內部作成槪略密 閉構造，也可以有效地加以冷卻。第二，藉由在反射鏡內 部設置以二氧化矽爲主成分之中間層，可使可見光反射層 密接於反射鏡之基體金屬。因此，即使將反射特性不太高 之銅、鐵或彼等之合金當成基體金屬加以採用時，也可以 -14- (12) (12)1332671 放射充分之可見光，可以適當地採用於投影機裝置。第 三，藉由設反射鏡之基體金屬爲融點高之銅、鐵或彼等之 合金，可以高溫度地進行中間層之燒結處理。另外，藉由 在反射鏡的前端形成在直徑方向擴展開之傾斜部，可平滑 地，且不形成變形而將中間層設置在反射鏡之基體金屬， 結果爲，可見光反射層可同樣地設置。 第2圖係顯示本發明之光源裝置所使用之高壓放電燈 之全體構造。 放電燈10係具有藉由由石英玻璃所成之放電容器而 形成之大略球形的發光部11，在此發光部11內，陽極2 與陰極3交互對向而配置。另外，形成有從發光部11之 兩端部延伸之各密封部12，通常藉由鉬所成之導電用金 屬箔4例如藉由收縮密封墊而氣密地被埋設在這些密封部 12。金屬箔4之一端係與陽極2或陰極3接合，金屬箔4 之另一端係與外部導線16接合。 在陰極3之前端捲繞有線圈31»此線圈31係由鎢所 成，堅固地捲繞著或者熔接而構成。線圈31點燈開始動 作時，藉由表面的凹凸效果，作用爲開始動作之種子（開 始動作開始位置）之同時，點燈後，藉由表面的凹凸效果 與熱容量，擔負散熱功能。 在發光部11裝入有水銀、和稀有氣體 '和鹵素氣 體0 水銀係可以獲得必要之可見光波長，例如波長3 60〜 780nm之放射光用之物，裝入〇.25mg/mm3以上。此裝入 -15- (13) (13)1332671 量雖依據溫度條件而不同，但是，在點燈時，成爲150氣 壓以上極高之蒸汽壓。另外，藉由裝入更多之水銀，可以 做成點燈時之水銀蒸汽壓2 0 0氣壓以上、3 0 0氣壓以上之 高的水銀蒸汽壓的放電燈，水銀蒸汽壓愈高，可以實現更 適合於投影機裝置之光源。 稀有氣體例如係裝入氬氣體約1 3 kPa，用以改善點燈 開始動作性。 鹵素係碘、溴、氯等以與水銀其他之金屬的化合物之 形態所裝入。鹵素之裝入量，例如可由1(Γό〜10_2 // mol/mm3之範圍加以選擇，其功能雖係利用鹵循環之長 壽命化，但是，如本發明之放電燈般，極小型而具有高的 內壓之物，裝入此種鹵素，認爲具有防止放電容器之破 損、透失的作用。 如顯示此種放電燈之數値例子時，例如，發光部之外 徑係由0 6.0〜15.Omm之範圍所選擇，例如9.5mm，電極 間距離係由0 · 5〜2 · 0 m m之範圍所選擇，例如1 · 5 m m，發 光管內容積係由 40〜300mm3之範圍所選擇，例如 7 5mm3。點燈條件例如係由管壁負荷0.8〜2 · 0 W/mm2範圍 所選擇，例如 1.5W/mm2，額定電壓 80V，額定電力 200W。 另外，此放電燈係內藏於小型化之投影機裝置等之 物’整體構造極爲小型，卻被要求高的光量。因此，發光 部內的熱條件係極爲嚴苛者。 而且’放電燈係被搭載於投影機裝置或投影片式投影 -16- (14) (14)1332671 機之類的顯示用機器，提供演色性良好之放射光。 如顯示凹面反射鏡2 0之數値例子時，內容積係由 1〇3〜106mm3之範圍所選擇，例如9 X 104mm3，反射部之 基體金屬的厚度係由1〜3mm之範圍所選擇，例如2mm， 前面開口徑係由0 1 0〜1 5 Omm之範圍所選擇，例如 50mm，由前面開口至頂部前端之軸方向的長度係由10〜 150mm之範圍所選擇，例如35mm。 如顯示前面玻璃 24之數値例子時，厚度係由1〜 5 m m之範圍所選擇，例如3 m m。 在前述實施例中，雖在凹面反射鏡20之前面開口設 置前面玻璃，但是，也可以是不設置前面玻璃之實施形 態。 另外，即使是在凹面反射鏡20之前面開口設置前面 玻璃之情形，也可以在一部份設置冷卻風導入用孔。 另外，作爲提高由凹面反射鏡20之散熱的機構，在 反射鏡裡面設置散熱器也是有效之手段。 在前述實施例中，雖就直流點燈型之放電燈做說明， 但是，也可以適用在交流點燈型放電燈。 放電燈並不限定於超高壓水銀燈，也可以在金屬鹵素 燈、氙氣燈、低壓放電燈、無電極放電燈等。 【圖式簡單說明】 第1圖係顯示本發明之光源裝置。 第2圖係顯示本發明之光源裝置所使用之放電燈。 -17- (15) (15)1332671 第3圖係顯示關於本發明之反射鏡。 第4圖，（a)係顯示習知之反射鏡，（b )係顯示本發 明之反射鏡。 第5圖係顯示關於本發明之反射鏡。 【主要元件符號說明】 1 〇 :放電燈 2 0 :凹面反射鏡 2 1 :頂部 22 :反射部 23 :前面開口部 3 0 :中間層 40:可見光反射層 2 2 0 :傾斜部
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