(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシング内に、ショートアーク型放電ランプと該ショートアーク型放電ランプを取り囲む凹面反射鏡が配置された光源装置であって、
前記ショートアーク型放電ランプは、石英ガラス製の発光容器内に一対の電極が対向配置され、該電極と電気的に接続された外部リード棒が該発光容器の両端に連設された封止管から伸び出し、該封止管に取り付けられた有底筒状の口金に該外部リード棒がリード線を介して電気的に接続され、前記口金の周面に通風用の第１開口が形成されるとともに、少なくとも一方の該口金の尾端面にも通風用の第２開口が形成されてなり、
前記口金の周面に螺着部が形成されるとともに、ランプ保持板に取付孔が形成され、該口金がランプ保持板の取付孔に挿入されて螺着されることによりショートアーク型放電ランプが保持されたことを特徴とする光源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ショートアーク型放電ランプを使用した光源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、プレゼンテーションツールとして、液晶プロジェクタやＤＭＤプロジェクタが多用されているが、その投射用光源は高輝度が要求されるので、メタルハライドランプや水銀ランプなどのショートアーク型の放電ランプが使用されている。また、大画面の投射をするプロジェクタ用光源には、最近ではショートアーク型のキセノンランプが使用されている。
【０００３】
ショートアーク型放電ランプ、例えばキセノンランプは、キセノンガスが封入された石英ガラス製の発光容器内に一対の電極が対向配置されており、発光容器の両側に封止管が連設されている。そして、段継ぎガラスシール法のランプにおいては、先端に電極が形成された電極芯棒が封止管内の段継ぎガラス部により気密に封止されている。段継ぎガラス部より外部に伸び出した電極芯棒が外部リード棒を兼ね、この外部リード棒の尾端に撚り線からなるリード線がロウ付けにより接続されている。また、封止管には、有底筒状の口金が接着剤で接着されており、外部リード棒およびリード線はこの口金により覆われている。そして、リード線の端部が口金の端子に接続されている。
段継ぎガラスシール法に代えて、電極芯棒の端部と外部リード棒の端部をそれぞれ金属箔に接続し、この金属箔を封止管内に気密に埋設する箔シール法により封止することもある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、プロジェクタの光源装置は、ケーシング内に配置されたキセノンランプは点灯時において極めて高温になり、タングステンやモリブデンからなる外部リード棒も高温になる。外部リード棒が高温になると、段継ぎガラス部も高温となり、歪を生じさせる。そして、この歪により段継ぎガラスに亀裂を発生させることがある。
また、口金内の外部リード棒は大気に曝されているので、高温下において酸化が急速に進む。そして、この酸化が外部リード棒の封止管内の部分に伝播すると、封止部にある段継ぎガラス部を構成する石英ガラスを押し広げる力が働き、ついには亀裂が発生することがある。
箔シール法のランプの場合においても、ランプが極めて高温になると箔シール部内の外部リード棒および金属箔が酸化し、箔シール部を構成する石英ガラスに亀裂が発生する。
【０００５】
このため従来は、口金の周面に対向する一対の通風用開口を形成したり、口金の外面に冷却フィンを設けたりしていた。しかし、口金の周面に通気用開口を設けても、光源装置内の冷却風はランプの軸線方向に沿って流れることが多いので、ランプの軸線と直角方向の通気用開口から口金内に流入する冷却風が少なく、口金内の外部リード棒を十分に冷却できなかった。そして、口金内に流入した冷却風は、外部リード棒に沿って流れず、外部リード棒と直角方向に流れるので、外部リード棒の狭い範囲しか冷却できない。また、口金の外面に設けた冷却フィンは、熱伝導による放熱を利用した冷却であり、これも口金内の外部リード棒を十分に冷却できなかった。
【０００６】
ことに最近は、プロジェクタの小型化の要請から、ランプ全体の長さにも制限が加わり、外部リード棒と点灯時に高温になる電極との間隔が狭くなるので、外部リード棒の高温化がますます顕著になり、外部リード棒の高温酸化に起因するランプの短寿命化の問題がより顕在化しつつある。
【０００７】
そこで本発明は、口金内の外部リード棒を十分に冷却でき、外部リード棒の高温酸化が抑制されてランプ寿命の長いショートアーク型放電ランプを使用した光源装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明は、ケーシング内に、ショートアーク型放電ランプとこのショートアーク型放電ランプを取り囲む凹面反射鏡が配置された光源装置であって、ショートアーク型放電ランプは、石英ガラス製の発光容器内に一対の電極が対向配置され、該電極と電気的に接続された外部リード棒が該発光容器の両端に連設された封止管から伸び出し、該封止管に取り付けられた有底筒状の口金に該外部リード棒がリード線を介して電気的に接続され、前記口金の周面に通風用の第１開口が形成されるとともに、少なくとも一方の該口金の尾端面にも通風用の第２開口が形成されてなり、該口金の周面に螺着部を形成するとともに、ランプ保持板に取付孔を形成し、該口金をランプ保持板の取付孔に挿入して螺着することによりショートアーク型放電ランプを保持する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、図面に基づいて本発明の実施の形態を具体的に説明する。図１は、段継ぎガラスシール法によりシールされたショートアーク型のキセノンランプを示す。図１において、略球状をした発光容器１１は石英ガラスからなり、発光容器１１の両端に封止管１２が一体に連設されている。発光容器１１内には、キセノンガスが封入され、また、一対の電極である陽極２１と陰極２２が対向配置されている。陽極２１および陰極２２は、それぞれタングステンからなる電極芯棒２３の先端に一体に連設されている。
【００１２】
封止管１２内には段継ぎガラス部１３が配置されており、一対の電極芯棒２３は段継ぎガラス部１３の封止部１４によってそれぞれ気密に封止されている。従って、電極芯棒２３は封止部１４より外側に伸び出しているが、その伸び出した部分が外部リード棒２４を兼ねている。そして、外部リード棒２４の端部に、撚り線からなるリード線２５がロウ付により接続されている。封止管１２には有底筒状の口金３０が接着剤３９により接着されており、外部リード棒２４およびリード線２５は口金３０の内部空間に位置している。そして、リード線２５の端部は、口金３０の端子３３にロウ付により接続されている。
【００１３】
図２は、箔シール法でシールされたショートアーク型のキセノンランプを示す。図２において、電極芯棒２３の端部がモリブデンからなる金属箔２６に溶接されるとともに、外部リード棒２４の一端も金属箔２６に溶接されている。そして、この金属箔２６を封止管１２内に配置し、封止管１２の石英ガラスを加熱して軟化させ、封止管１２内を減圧状態にして収縮させることにより、金属箔２６を封止管１２内に埋設して封止している。なお、軟化した封止管１２を圧着して金属箔２６を埋設することもある。その他の構造は、図１に示すキセノンランプと同じである。
【００１４】
ここで、口金３０の周面には通風用の第１開口３１が形成され、口金３０の尾端面にも通風用の第２開口３２が形成されている。従って、装置内の冷却風はキセノンランプの軸線方向に沿って流れるので、冷却風の流れに対して上流側に位置する口金３０の場合、冷却風は口金３０の尾端面に形成された第２開口３２から口金３０内に流入し、リード線２５および外部リード棒２４に沿って流れて口金３０の周面に形成された第１開口３１から流出する。そして、冷却風の流れに対して下流側に位置する口金３０の場合、冷却風は第１開口３１から口金３０内に流入し、外部リード棒２４およびリード線２５に沿って流れて第２開口３２から流出する。
【００１５】
いすれにしても、口金３０内の冷却風の流れの方向は、装置内の冷却風の流れの方向と一致するので、口金３０の周面にのみ通風用開口を設けて口金３０内の冷却風の流れの方向が装置内の冷却風の流れの方向と直交する場合よりも、多量の冷却風が口金３０内に流れ込むことができる。また、口金３０内に流入した冷却風は外部リード棒２４および外部リード棒２４に接続されたリード線２５に沿って流れるので、多量の冷却風が口金３０内に流入することと相俟って、外部リード棒２４は効率よく冷却される。
【００１６】
外部リード棒２４を更に効率よく冷却するためには、外部リード棒２４やリード線２５に放熱部を設けるのがよい。図３（Ａ）は、リード線２５を形成する撚り線をほぐして膨大部を形成して冷却風との接触面積を大きくし、これを放熱部２７とした例を示す。図３（Ｂ）は、リード線２５に冷却フィンを取り付け、これを放熱部２７とした例を示す。口金内の外部リード棒２４が長い場合は、外部リード棒２４に冷却フィンを取り付けるのがよい。
【００１７】
また、冷却風に対して下流側の口金３０の周面に形成された第１開口３１から多量の冷却風を口金３０内に流入されるためには、図４に示すように、集風フード３８を設けるのがよい。図４（Ａ）は集風フード３８を口金３０に一体に取り付けた例を示し、図４（Ｂ）は集風フード３８をランプ保持板５１に一体に取り付けた例を示すが、いずれにしても、キセノンランプに沿って流れる冷却風は、集風フード３８によって流れの方向が強制的に変えられ、より多量の冷却風を口金３０内に導くことができる。
【００１８】
第１開口３１および第２開口３２の個数、形状、開口面積などは特に限定されないが、できるだけ開口面積の和を大きくするのが好ましい。また、図５に示すように、口金３０の隅部の稜線が切り欠かれて、口金３０の周面に形成された一部の第１開口３１と口金３０の尾端面に形成された第２開口３２が合体したものであってもよい。
【００１９】
図１または図２に示すランプの形状は左右対称であり、陰極側も陽極側も熱的条件がほぼ同じであるので、陰極側および陽極側の口金３０，３０に第２開口３２を形成したが、例えば一方の封止管１２が長くて外部リード棒２４に対する熱的条件が緩やかなときは、封止管１２が短くて熱的条件が厳しい側の口金３０にのみ第２開口３２を形成してもよい。
【００２０】
図６は、図１に示したショートアーク型のキセノンランプ１０を光源ランプとする光源装置を示す。箱型のケーシング５０は、その前面に光出射口５２が形成されている。また、ケーシング５０の上面には冷却風流入開口５３が形成され、後面には冷却風排出開口５４が形成されている。そして、ケーシング５０の内部に、消費電力が例えば２０００Ｗのキセノンランプ１０と凹面反射鏡４０が配置されている。
【００２１】
キセノンランプ１０は、ケーシング５０の底板に立設されたランプ保持板５１により保持されている。口金３０の周面には、図７（Ａ）に示すように、螺着部３４が形成されいる。一方、ランプ保持板５１には取付孔５１ａが穿設され、取付孔５１ａの内面にもねじ部が形成されている。そして、口金３０の螺着部３４を取付孔５１ａに螺合することにより口金３０をランプ保持板５１に固定する。図７（Ｂ）は、取付孔５１ａの内面にねじ部を形成せず、口金３０を取付孔５１ａ内に挿入し、ナット部材５９を螺着部３４に螺合することにより口金３０をランプ保持板５１に固定した例を示す。いずれにしても、口金３０の尾端面に形成された第２開口３２がランプ保持板５１と干渉しないので、多量の冷却風が口金３０内に流入できるようになっている。
【００２２】
凹面反射鏡４０は、その反射面が断面回転であり、頂部に開口４１が形成されている。そして、開口４１にキセノンランプ１０の一方の封止管１２が挿入されており、凹面反射鏡４０は、その光軸がキセノンランプ１０の軸線と一致した状態でキセノンランプ１０を取り囲んでいる。
【００２３】
しかして、キセノンランプ１０を点灯すると、電極間で形成されるアーク輝点から放射する光が凹面反射鏡４０で反射して光出射口５２から放射する。また、冷却風が冷却風流入開口５３からケーシング５０内に流入し、キセノンランプ１０や凹面反射鏡４０を冷却する。そして、前述のとおり、多量の冷却風が口金３０の第１開口３１から口金３０内に流入し、第２開口３２から流出するので、外部リード棒２４は効率よく冷却される。冷却を終えた冷却風は冷却風排出開口５４から外部に排出される。
【００２４】
消費電力が２０００Ｗのキセノンランプ１０を使用した光源装置において、点灯時の外部リード棒２４の温度を実際に測定した。温度測定位置は封止部１４近傍の外部リード棒２４の表面である。冷却風は、静圧が４０Ｐａ、風量が２ｍ３／ｍｉｎである。また、口金３０の尾端面に第２開口３２を設けない従来例のキセノンランプについても同様に温度測定した。その結果、本実施例の外部リード棒の温度は４２０℃であり、従来例の温度は５００℃であった。つまり、８０℃の差が認められた。
ところで、本実施例のキセノンランプにおいては、５００℃では、５００時間から１０００時間で段継ぎガラス部に亀裂を生じたが、４２０℃においては、２０００時間以上経過しても亀裂は発生していない。また、外部リード棒または金属箔の酸化によるシール部ガラスの亀裂は、その温度が１５０℃下がると、シール部寿命は一桁伸びると考えられている。従って、外部リード棒の温度が５００℃の場合のシール部寿命が２０００時間であるならば、外部リード棒の温度が４２０℃である本実施例のキセノンランプのシール部寿命は８０００時間程度であると推測される。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光源装置で使用するショートアーク型放電ランプは、口金の周面に通風用の第１開口を形成するとともに、少なくとも一方の口金の尾端面にも通風用の第２開口を形成したので、多量の冷却風が口金内に容易に流入し、外部リード棒を効率的に冷却するので、外部リード棒の高温酸化を抑制でき、ランプ寿命の長い放電ランプとすることができる。また、外部リード棒やリード線に放熱部を設け、更には、第１開口に集風フードを設けると、より効率的に外部リード棒を冷却することができる。したがって、かかる放電ランプを使用した光源装置は、ランプの交換頻度の少ない信頼性の高い光源装置とすることができる。更には、外部リード棒の温度が低くなるので、従来よりもランプ全長を短くすることもでき、光源装置の小型化に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した段継ぎシールキセノンランプの断面図である。
【図２】本発明を適用した箔シールキセノンランプの断面図である。
【図３】放熱部を設けた例の説明図である。
【図４】集風フードを設けた例の説明図である。
【図５】口金の他の実施例の斜視図である。
【図６】光源装置の断面斜視図である。
【図７】ランプ保持構造の説明図である。
【符号の説明】
１０    キセノンランプ
１１    発光容器
１２    封止管
１３    段継ぎガラス部
１４    封止部
２１    陽極
２２    陰極
２３    電極芯棒
２４    外部リード棒
２５    リード線
２６    金属箔
２７    放熱部
２８    放熱部
３０    口金
３１    第１開口
３２    第２開口
３３    接点
４０    凹面反射鏡
５０    ケーシング
５１    ランプ保持板
【図１】
0003606149.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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