(57)【要約】    【課題】  「明るさ向上」および「長寿命化」の両方を満足することのできる超高圧放電灯ユニットを提供する。    【解決手段】  超高圧放電灯ユニット１０は、凹状の反射面を有するリフレクター２０と、超高圧放電灯１８と、透光性のカバー２２とを備えており、リフレクター２０の側壁には、リフレクター２０の外面に沿って構成される空気流路Ａに臨まされる排気孔４０が形成されている。空気流路Ａに空気が流されると、リフレクター２０の外側と内側との間に流速差が生じ、流速の速い外側が内側よりも低圧になり、リフレクター２０の内側の高温空気が低圧に引かれて排気孔４０から外部へ排出される。【選択図】                図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹状の反射面を有するリフレクターと、前記リフレクターの中央部に取り付けられた超高圧放電灯と、前記リフレクターの開口部に取り付けられた透光性のカバーとを備える超高圧放電灯ユニットであって、
前記リフレクターの側壁には、前記リフレクターの外面に沿って構成される空気流路に臨まされる排気孔が形成されている、超高圧放電灯ユニット。
【請求項２】
前記リフレクターの側壁には、前記空気流路を避けた位置に吸気孔が形成されている、請求項１に記載の超高圧放電灯ユニット。
【請求項３】
前記リフレクターの開口部と前記カバーとの間には、前記リフレクターの内外を連通する吸気路が構成されている、請求項１または２に記載の超高圧放電灯ユニット。
【請求項４】
前記リフレクターの側壁には、前記排気孔の近傍において前記空気流路を絞り込むダクトが設けられている、請求項１ないし３のいずれかに記載の超高圧放電灯ユニット。
【請求項５】
前記リフレクターは金属製である、請求項１ないし４のいずれかに記載の超高圧放電灯ユニット。
【請求項６】
前記超高圧放電灯は、石英ガラスからなる放電容器を有しており、前記放電容器には、タングステン電極と、０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀と、希ガスと、ハロゲンとが封入されており、前記放電容器の管壁負荷は０．８Ｗ／ｍｍ２以上である、請求項１ないし５のいずれかに記載の超高圧放電灯ユニット。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載した超高圧放電灯ユニットを用いた光源装置であって、前記リフレクターの外面に沿って構成された空気流路と、前記空気流路に空気を与える送風機とを備える、光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像素子に表示された情報を投影光学系によって投射する投射型プロジェクターに適用される、超高圧放電灯ユニットおよび光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、ビジネスにおけるプレゼンテーション、家庭におけるホームシアターまたはリアプロジェクションテレビ等の様々なシーンで投射型プロジェクターが使用されており、その主要部品である光源装置には、凹状の反射面を有するリフレクターに放電灯を取り付けた放電灯ユニットが一般に用いられている。
【０００３】
そして、このような光源装置には、「明るさ向上」に対する強い要請があり、従来では、放電灯の高圧化（０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀封入）や、放電灯の小型化（管壁負荷０．８Ｗ／ｍｍ２以上）等によってこの要請に応えていた。また、放電灯を高圧化した場合には、その破裂頻度が高くなるため、破裂時における破片や水銀の飛散を防止するために、リフレクターの開口部にカバーを取り付けるようにしていた（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−２００５１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来では、リフレクターの開口部にカバーを取り付けていたので、リフレクターの内側の熱を外部へ逃がすのが困難であり、放電灯の温度が高くなり過ぎていた。そのため、放電灯の寿命が短くなり、「長寿命化」の要請に反するという問題があった。特に、「明るさ向上」のために放電灯を小型化した場合には、リフレクターの内側の温度が上昇し易くなるため、この問題は顕著であった。
【０００５】
それゆえに、この発明の主たる目的は、「明るさ向上」および「長寿命化」の両方を満足することのできる、超高圧放電灯ユニットおよび光源装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載した発明は、「凹状の反射面を有するリフレクター２０と、リフレクター２０の中央部に取り付けられた超高圧放電灯１８と、リフレクター２０の開口部に取り付けられた透光性のカバー２２とを備える超高圧放電灯ユニット１０であって、リフレクター２０の側壁には、リフレクター２０の外面に沿って構成される空気流路Ａに臨まされる排気孔４０が形成されている、超高圧放電灯ユニット１０」である。
【０００７】
この発明において、リフレクター２０の外面に沿って構成された空気流路Ａに空気が流されると、リフレクター２０の外側と内側との間に流速差が生じ、流速の速い外側が内側よりも低圧になる。したがって、リフレクター２０の内側の高温空気が低圧に引かれて排気孔４０から外部へ排出される。
【０００８】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した「超高圧放電灯ユニット１０」において、「リフレクター２０の側壁には、空気流路Ａを避けた位置に吸気孔４６が形成されている」ことを特徴とする。
【０００９】
この発明において、リフレクター２０の内側の高温空気が負圧に引かれて排気孔４０から排出されると、外部の低温空気が吸気孔４６からリフレクター２０の内側へ取り込まれる。
【００１０】
請求項３に記載した発明は、請求項１または２に記載した「超高圧放電灯ユニット１０」において、「リフレクター２０の開口部とカバー２２との間には、リフレクター２０の内外を連通する吸気路４８が構成されている」ことを特徴とする。
【００１１】
この発明において、リフレクター２０の内側の高温空気が負圧に引かれて排気孔４０から排出されると、外部の低温空気が吸気路４８からリフレクター２０の内側へ取り込まれる。
【００１２】
請求項４に記載した発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載した「超高圧放電灯ユニット１０」において、「リフレクター２０の側壁には、排気孔４０の近傍において空気流路Ａを絞り込むダクト５０が設けられている」ことを特徴とする。
【００１３】
この発明では、ダクト５０で空気流路Ａが絞り込まれているので、その部分では、ベンチュリ効果によって空気の流速が増大され、圧力がより低減される。したがって、リフレクター２０の外側と内側との圧力差がより大きくなり、リフレクター２０の内側の空気が排気孔４０から勢いよく排出される。
【００１４】
請求項５に記載した発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載した「超高圧放電灯ユニット１０」において、「リフレクター２０は金属製である」ことを特徴とする。
【００１５】
この発明では、熱伝導率の高い金属製のリフレクター２０を用いているので、放熱効果を高めることができる。
【００１６】
請求項６に記載した発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載した「超高圧放電灯ユニット１０」において、「超高圧放電灯１８は、石英ガラスからなる放電容器２８を有しており、放電容器２８には、タングステン電極３６と、０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀と、希ガスと、ハロゲンとが封入されており、放電容器２８の管壁負荷は０．８Ｗ／ｍｍ２以上である」ことを特徴とする。
【００１７】
この発明では、放電容器２８に高圧水銀（０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上）が封入された小型（管壁負荷は０．８Ｗ／ｍｍ２以上）の超高圧放電灯１８が用いられるので、「明るさ」を向上させることができる。
【００１８】
請求項７に記載した発明は、請求項１〜６のいずれかに記載した超高圧放電灯ユニット１０を用いた「光源装置１６」であって、「リフレクター２０の外面に沿って構成された空気流路Ａと、空気流路Ａに空気を与える送風機１２とを備える」ことを特徴とする。
【００１９】
この発明において、リフレクター２０の外面に沿って構成された空気流路Ａに送風機１２から与えられた空気が流されると、リフレクター２０の内外間に圧力差が生じ、リフレクター２０の内側の高温空気が外側の低圧に引かれて排気孔４０から外部へ排出される。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１〜７に記載した発明によれば、超高圧放電灯を用いているので、十分な「明るさ」を確保できる。また、リフレクターの外面に沿って構成された空気流路に空気を流すことによって、リフレクターの内外間に圧力差を生じさせることができ、この圧力差によってリフレクターの内側の高温空気を排気孔から外部へ排出することができる。したがって、リフレクターの内側の温度上昇を抑制でき、超高圧放電灯の破裂を防止できる。つまり、「明るさ向上」および「長寿命化」の両方を満足することができる。
【００２１】
請求項４〜６に記載した発明によれば、空気流路の絞込みによるベンチュリ効果によって流速を高めることができ、リフレクターの内外間の圧力差をより大きくすることができる。したがって、リフレクターの内側の空気を排気孔から勢いよく排出することができ、冷却効果を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１に示す超高圧放電灯ユニット１０は、図２に示すように、送風機１２および空気ガイド１４と協働して投射型プロジェクターの光源装置１６を構成するものであり、超高圧放電灯１８と、超高圧放電灯１８の光を反射させるリフレクター２０と、カバー２２とを備えている。
【００２３】
超高圧放電灯１８は、図１に示すように、球状の発光部２４と、発光部２４の両端からストレートに延びた棒状の封止部２６とを有する石英ガラス製の放電容器２８を有しており、各封止部２６の内部には、電極棒３０と、リード棒３２と、これらを電気的に接続するモリブデン箔３４とが配設されており、発光部２４の内部における電極棒３０の端部間には、タングステン電極３６が設けられている。また、発光部２４の内部には、０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上の高圧水銀と、希ガスと、ハロゲンとが封入されている。
【００２４】
なお、超高圧放電灯１８の大きさは、特に限定されるものではないが、「明るさ向上」のためには小型であることが望ましく、この実施例では、放電容器２８の管壁負荷が０．８Ｗ／ｍｍ２以上になるような大きさに形成されている。
【００２５】
リフレクター２０（図１）は、超高圧放電灯１８の発光部２４で発生した光を前方へ反射させるものであり、石英ガラスによって凹状の反射面を有するパラボラ形に形成されている。そして、リフレクター２０の内面には、鏡面状の反射面が形成されており、リフレクター２０の中央部には、超高圧放電灯１８の一方の封止部２６が挿通される筒状の放電灯取付部３８が形成されている。さらに、リフレクター２０の側壁には、リフレクター２０の外面に沿って構成される空気流路Ａに臨まされる排気孔４０が形成されている。排気孔４０の大きさは、超高圧放電灯１８が破裂した際に、その破片の飛散を防止し得るように小さ目に設定され、この実施例では、φ３程度に設定されている。
【００２６】
カバー２２（図１）は、リフレクター２０の開口部を封鎖する板状部材であり、石英ガラス等のような透光性の材料によって形成されている。
【００２７】
超高圧放電灯ユニット１０を組み立てる際には、まず、超高圧放電灯１８の一方の封止部２６をリフレクター２０の放電灯取付部３８に挿通し、この封止部２６の端部にキャップ４２を装着する。続いて、封止部２６およびキャップ４２を放電灯取付部３８にセメント４４を用いて固定する。そして、カバー２２をリフレクター２０の開口部に接着剤等を用いて取り付ける。
【００２８】
超高圧放電灯ユニット１０を用いて光源装置１６を構成する際には、超高圧放電灯ユニット１０を投射型プロジェクター内の所定位置に配設し、空気ガイド１４を用いてリフレクター２０の外面に沿う空気流路Ａを構成する。そして、空気流路Ａの上流部に送風機１２を配設する。
【００２９】
投射型プロジェクターを使用する際には、超高圧放電灯１８を点灯させるとともに、送風機１２を駆動する。すると、送風機１２から空気流路Ａへ与えられた空気がリフレクター２０の外面に沿って流れる。このとき、リフレクター２０の内側では空気の流れが生じないため、リフレクター２０の外側と内側との間に流速差が生じ、流速の速い外側が内側よりも低圧になる。したがって、リフレクター２０の内側の高温空気が低圧に引かれて排気孔４０から外部へ排出され、リフレクター２０の内側が冷却される。高温空気が排出されることによって、リフレクター２０の内側が負圧になると、外部の空気が部材間のわずかな隙間、すなわちリフレクター２０と超高圧放電灯１８との接合部に生じた隙間やリフレクター２０とカバー２２との接合部に生じた隙間から内側へ取り込まれる。
【００３０】
本実施例によれば、高圧水銀が封入された小型の超高圧放電灯１８を用いているので、十分な「明るさ」を得ることができる。また、リフレクター２０の内側の高温空気を排出することによって、超高圧放電灯１８の温度上昇を抑制できるので、その破裂を防止することができ、「長寿命化」を達成できる。
【００３１】
発明者は、本実施例による「長寿命化」の効果を以下の実験により確認した。すなわち、直流点灯式で１８０Ｗの超高圧放電灯１８をＦ７．５のリフレクター２０に取り付けた超高圧放電灯ユニット１０を準備し、この超高圧放電灯ユニット１０と送風機１２と空気ガイド１４とによって光源装置１６を構成し、これを試料とした。また、試料と同じ光源装置１６を準備し、この光源装置１６における超高圧放電灯ユニット１０の排気孔４０を封鎖し、これを比較試料とした。
【００３２】
そして、試料および比較試料について、経過時間２０００ｈ，３０００ｈ，４０００ｈ，５０００ｈ，６０００ｈにおける破裂の有無を調べるとともに、６０００ｈを経過した時点での照度維持率（％）を測定した。その結果は、表１の通りである。なお、実験回数は各３回とした。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
表１より、本実施例の超高圧放電灯ユニット１０および光源装置１６によれば、「長寿命化」を達成でき、しかも、長時間にわたって高い照度維持率を保持できることが分かる。
【００３５】
なお、上述の実施例では、外部の低温空気をリフレクター２０の内側へ部材間のわずかな隙間から取り込むようにしているが、図３に示すように、リフレクター２０の側壁の空気流路Ａを避けた位置に吸気孔４６を形成し、この吸気孔４６からリフレクター２０の内側へ外部の低温空気を取り込むようにしてもよい。また、図４に示すように、リフレクター２０の開口部とカバー２２との間にリフレクター２０の内外を連通する吸気路４８を構成し、この吸気路４８からリフレクター２０の内側へ外部の低温空気を取り込むようにしてもよい。
【００３６】
また、図５に示すように、リフレクター２０の側壁には、排気孔４０の近傍において空気流路Ａを絞り込むダクト５０を設けるようにしてもよい。この場合には、空気流路Ａが絞り込まれている部分においてベンチュリ効果による流速の増大が生じ、リフレクター２０の内外間の圧力差が大きくなる。したがって、リフレクター２０の内側の高温空気が排気孔４０から勢いよく排出され、冷却効率が飛躍的に高められる。
【００３７】
また、上述の実施例では、石英ガラス製のリフレクター２０を用いているが、図６に示すように、金属（アルミニウム、ステンレス、真鍮、ニッケル、クロム、ニッケル−クロム合金、銅、銅−ニッケル合金等）製のリフレクター２０を用いるようにしてもよい。この場合には、リフレクター２０の熱伝導率が高いため、放熱による冷却効果を期待できる。
【００３８】
さらに、上述の実施例では、パラボラ形のリフレクター２０を用いているが、リフレクター２０の形状は凹状の反射面を構成し得る形状であればよく、たとえば、開口部の形状が楕円形や四角形のものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】超高圧放電灯ユニットを示す断面図である。
【図２】超高圧放電灯ユニットを用いた光源装置を示す断面図である。
【図３】吸気孔を有する超高圧放電灯ユニットを示す断面図である。
【図４】吸気路を有する超高圧放電灯ユニットを示す断面図である。
【図５】ダクトを有する超高圧放電灯ユニットを示す断面図である。
【図６】金属製リフレクターを有する超高圧放電灯ユニットを示す断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０…  超高圧放電灯ユニット
１２…  送風機
１４…  空気ガイド
１６…  光源装置
１８…  超高圧放電灯
２０…  リフレクター
２２…  カバー
４０…  排気孔
４６…  吸気孔
４８…  吸気路
５０…  ダクト
Ａ…  空気流路
【図１】
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【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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