(57)【要約】    【課題】      短寿命化や再点灯時間の遅延を招くことなく本来の性能を有効に発揮することのできる、光源装置を提供する。    【解決手段】  光源装置１０は、０．１５ｍｇ／ｍｍ3以上の水銀が封入された発光部２２と発光部２２の両端部から棒状に延びて形成された２つの封止部２４とを有する超高圧放電灯１２、封止部２４の一方が挿通されて固着される取付孔３６と発光部２２から出射された光を反射する反射面１４ａとを有するリフレクター１４、取付孔３６に挿通される側の封止部２４を覆うようにして封止部２４の中央部を越えて発光部２２側へ延びて形成された導熱部材１６によって構成されている。したがって、超高圧放電灯１２の熱は、封止部２４から導熱部材１６を通して外部空間へ効率よく逃がされる。【選択図】                図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
０．１５ｍｇ／ｍｍ3以上の水銀が封入された発光部と前記発光部の両端部から棒状に延びて形成された２つの封止部とを有する超高圧放電灯、
前記封止部の一方が挿通される取付孔と前記発光部から出射された光を反射する反射面とを有するリフレクター、
前記取付孔に挿通される側の前記封止部を覆うようにして前記封止部の中央部を越えて前記発光部側へ延びて形成された酸化物焼結体からなる導熱部材を備える、光源装置。
【請求項２】
前記リフレクターの前部にカバーが取り付けられた、請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記取付孔の内面と前記封止部の外面との間に前記導熱部材が介在された、請求項１または２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記導熱部材に放熱板が取り付けられた、請求項１ないし３のいずれかに記載の光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超高圧放電灯とリフレクターとを備え、投射型プロジェクターの光源として用いられる光源装置に関する。
【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や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、リフレクターに放電灯を取り付けたものが一般に用いられている。
【０００３】
このような投射型プロジェクターの光源装置には、「明るさ向上」に対する強い要求があり、従来では、放電灯の高圧化（０．１５ｍｇ／ｍｍ3以上の水銀封入）によってこの要求に応じていた。また、放電灯を高圧化すると、使用中に放電灯が破裂し易くなるため、リフレクターの前部にカバーを取り付けることによって放電灯の破片や放電灯に封入されていた水銀が飛散するのを防止していた（特許文献１）。そして、このようなリフレクター付の光源装置１では、図１３に示すように、放電灯２の端部にセラミックキャップ３を装着し、放電灯２とセラミックキャップ３とをセメント４によってリフレクター５に接合していた。
【特許文献１】特開２００２−７５０３９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術では、リフレクターの前部にカバーを取り付けていたので、放電灯の温度が高くなり過ぎて本来の性能を発揮できないという問題があった。また、放電灯の温度が高くなり過ぎると、短時間でガラスの失透や変形が生じるとともに、ガラス異常に伴って発生する不純物ガスによって電極変形が加速されるため、放電灯の寿命が短くなるという問題があった。さらに、カバーで密閉されたリフレクターの内側では空気が循環しないため、消灯後の温度低下が遅くなり、再度点灯できるまでの待ち時間が長くなるという問題もあった。
【０００５】
それゆえに、この発明の主たる目的は、短寿命化や再点灯時間の遅延を招くことなく本来の性能を有効に発揮することのできる、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、「０．１５ｍｇ／ｍｍ3以上の水銀が封入された発光部２２と発光部２２の両端部から棒状に延びて形成された２つの封止部２４とを有する超高圧放電灯１２、封止部２４の一方が挿通される取付孔３６と発光部２２から出射された光を反射する反射面１４ａとを有するリフレクター１４、取付孔３６に挿通される側の封止部２４を覆うようにして封止部２４の中央部を越えて発光部２２側へ延びて形成された導熱部材１６を備える、光源装置」である。
【０００７】
この発明では、封止部２４の先端部から中央部を越えて発光部２２側へ延びて導熱部材１６が形成されているので、超高圧放電灯１２の熱が封止部２４から導熱部材１６を通して外部空間へ効率よく逃がされる。
【０００８】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した「光源装置」において、「リフレクター１４の前部にカバー４８が取り付けられた」ことを特徴とする。
【０００９】
この発明では、カバー４８によって超高圧放電灯１２の破片や超高圧放電灯１２に封入されていた水銀が飛散するのを防止できる。
【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「光源装置」において、「取付孔３６の内面と封止部２４の外面との間に導熱部材１６が介在された」ことを特徴とする。
【００１１】
この発明では、超高圧放電灯１２の熱が封止部２４から導熱部材１６を通して外部空間へ逃がされるとともに、封止部２４から導熱部材１６を通してリフレクター１４へ逃がされる。
【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「光源装置」において、「導熱部材に放熱板７０が取り付けられた」ことを特徴とする。
【００１３】
この発明では、超高圧放電灯１２の熱が封止部２４から導熱部材および放熱板７０を通して外部空間へ逃がされる。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１〜４に記載した発明によれば、超高圧放電灯の熱を封止部から導熱部材を通して外部空間へ逃がすことができるので、超高圧放電灯の温度が高くなり過ぎるのを防止できる。したがって、超高圧放電灯の短寿命化や再点灯時間の遅延を招くことなく、その本来の性能を有効に発揮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１および図２を参照して、本発明が適用された光源装置１０は、投射型プロジェクターの光源として用いられるものであり、超高圧放電灯１２と、超高圧放電灯１２の光を反射させるリフレクター１４と、超高圧放電灯１２の熱を逃がす導熱部材１６と、キャップ１８と、ランプハウス２０とによって構成されている。
【００１６】
超高圧放電灯１２は、球状の発光部２２と、その両端からストレートに延びた棒状の封止部２４とを有する封体容器２６を備えている。そして、封体容器２６における各封止部２４の内部には、一端が発光部２２の内部へ突出した電極棒２８と、一端が外部へ突出したリード棒３０と、電極棒２８の他端とリード棒３０の他端とを電気的に接続するモリブデン箔３２とが配設されており、各電極棒２８の一端には、一対のタングステン電極（以下、単に「電極」という。）３４を構成する陽極３４ａおよび陰極３４ｂが接続されている。また、発光部２２の内部には、０．１５ｍｇ／ｍｍ3以上の水銀が封入されている。
【００１７】
なお、図１に示した超高圧放電灯１２は、ダブルエンド型で直流点灯式の超高圧水銀放電灯であるが、これに代えて、交流点灯式の超高圧水銀放電灯，シングルエンド型の超高圧水銀放電灯またはメタルハライドランプ等を用いるようにしてもよい。
【００１８】
リフレクター１４は、超高圧放電灯１２の発光部２２において発生した光を所定方向へ反射させるための反射面１４ａを有する碗状部材であり、リフレクター１４の中央部には、超高圧放電灯１２の封止部２４が挿通される取付孔３６を構成する筒状の放電灯取付部３８が形成されている。
【００１９】
導熱部材１６は、超高圧放電灯１２の発光部２２において発生した熱を外部へ放出するものであり、図１，図３および図４に示すように、超高圧放電灯１２における封止部２４の外面とリフレクター１４における取付孔３６の内面（すなわち、放電灯取付部３８の内面）との間に介在される筒状の導熱部４０と、放電灯取付部３８の外面に嵌め合わされる筒状の嵌合部４２と、キャップ１８が装着される環状面を有するキャップ装着部４４とによって構成されている。
【００２０】
導熱部４０は、超高圧放電灯１２の封止部２４を覆うようにして、封止部２４中央部を越えて発光部２２側へ延びて形成されている。つまり、図４に示すように、封止部２４の長さをＬ（たとえば２２．２ｍｍ）とすると、導熱部材１６の封止部２４を覆う部分（導熱部４０）の先端位置Ｐは、封止部２４の先端からＬ／２（たとえば１１．１ｍｍ）の位置よりも発光部２２側に配置されている。
【００２１】
この導熱部材１６は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３），ステアタイト（ＭｇＯ−ＳｉＯ２），ムライト（３Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２），フォルステライト（２ＭｇＯ−ＳｉＯ２）等のような酸化物の焼結体によって全体が一体成形されている。したがって、超高圧放電灯１２の発光部２２で生じた熱は、封止部２４から導熱部材１６の導熱部４０へ伝播され、導熱部材１６の全表面から外部空間およびリフレクター１４へ逃がされることになる。なお、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）の熱伝導率は１６．７Ｗ／ｍ・Ｋ、ステアタイト（ＭｇＯ−ＳｉＯ２）の熱伝導率は２．５Ｗ／ｍ・Ｋ、ムライト（３Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２）の熱伝導率は４．２Ｗ／ｍ・Ｋ、フォルステライト（２ＭｇＯ−ＳｉＯ２）の熱伝導率は３．４Ｗ／ｍ・Ｋである。ただし、導熱部材１６は、耐熱性および導熱性を有する酸化物の焼結体であればよく、その構成材料の種類や配合割合は特に限定されるものではない。
【００２２】
キャップ１８は、超高圧放電灯１２における封止部２４の先端部を保護するとともに、リード線４６（図１）を保持するものであり、セラミック等によってすり鉢状に形成されている。ランプハウス２０は、超高圧放電灯１２，リフレクター１４，導熱部材１６およびキャップ１８を密閉状態で収容するものであり、ＰＰＳ（ポリフェニレン・ サルファイド）等のような耐熱絶縁体によって箱状に形成されている。そして、ランプハウス２０の一側面には、超高圧放電灯１２から出射された光を通すための前面ガラス４８が取り付けられている。
【００２３】
光源装置１０を組み立てる際には、まず、図４に示すように、超高圧放電灯１２における一方の封止部２４の外面に導熱部材１６の導熱部４０を嵌め合わせる。続いて、導熱部４０の先端部と封止部２４の外面とをセメント５０によって接合し、キャップ装着部４４にキャップ１８をセメントによって固着する。そして、超高圧放電灯１２をリフレクター１４の取付孔３６に通してこれをリフレクター１４の中央部に位置決めし、嵌合部４２と放電灯取付部３８とをセメントによって接合する。その後、超高圧放電灯１２，リフレクター１４，導熱部材１６およびキャップ１８をランプハウス２０の内部に収容し、超高圧放電灯１２の各リード棒３０から延びるリード線４６をランプハウス２０に設けられた孔２０ａから外部へ引き出す。なお、「セメント」としては、アルミナ−シリカ（Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２）系，アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）系または炭化けい素（ＳｉＣ）系のものを用いることができる。
【００２４】
光源装置１０をプロジェクターの内部に組み込んだ後、プロジェクターの駆動スイッチを入れると、超高圧放電灯１２に点灯始動電圧が印加されて発光部２２が発光する。そして、発光部２２で発生した光は、リフレクター１４の反射面１４ａで反射されて各種の光学素子に与えられ、デジタルミラーディバイスや液晶から画像情報を受け取った後、投射レンズによってスクリーン上に投射される。このとき、超高圧放電灯１２の発光部２２においては、光とともに大量の熱が発生するが、発生した熱は、封止部２４から導熱部材１６へ伝播され、導熱部材１６の表面から外部空間およびリフレクター１４へ効率よく逃がされる。したがって、超高圧放電灯１２の異常加熱による動作不良を回避できる。また、熱が効率よく逃がされることによって消灯後の温度低下が促進されるので、再度点灯できるまでの待ち時間を短縮できる。
【００２５】
なお、発明者等は、以下の試験１により光源装置１０の実用性を検証した。
【００２６】
［試験１］
試験方法：  上述の光源装置１０（図１，図２）において、「１６５Ｗで直流点灯式」の超高圧放電灯１２を採用し、「アルミナ−シリカ系」のセメント５０を用いて導熱部材１６を封止部２４およびリフレクター１４に固定した。そして、「導熱部材１６の材質」、「導熱部材１６の先端位置Ｐ（図４）」および「セメント５０による導熱部４０と封止部２４との接合態様」を変えて試料を作成した。なお、「導熱部４０と封止部２４との接合態様」としては、「導熱部４０の先端部にセメント５０を盛り付けた態様（以下、「セメント盛付」という。図４）」と、「導熱部４０の先端部内側にセメント５０を１ｍｍ程度入り込ませた態様（以下、「セメント入込」という。図５）」の２つの態様を採用した。
【００２７】
また、図１３に示した従来の光源装置１において、放電灯２として「１６５Ｗで直流点灯式の超高圧放電灯」を採用するとともに、セメント４として「アルミナ−シリカ系のセメント」を採用して、これを比較試料とした。
【００２８】
そして、各試料および比較試料について、超高圧放電灯１２の先端部における温度を熱電対により測定した。また、再度点灯できるまでの待ち時間を測定した。なお、再度点灯できるまでの待ち時間については、１．５ＫＶと２．０ＫＶの２種類の点灯始動電圧について測定した。
試験結果：  超高圧放電灯１２のバルブトップ温度は、表１の通りであり、再度点灯できるまでの待ち時間は、表２の通りである。
【００２９】
【表１】
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表１より、導熱部材１６が超高圧放電灯１２における封止部２４の中央部（Ｌ／２の部分）を越えて発光部２２側へ延びて形成されているとき（Ｐ＞Ｌ／２）に、超高圧放電灯１２の温度上昇を効果的に抑制できることが分かる。
【００３０】
【表２】
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表２より、導熱部材１６が超高圧放電灯１２における封止部２４の中央部（Ｌ／２の部分）を越えて発光部２２側へ延びて形成されているとき（Ｐ＞Ｌ／２）に、再度点灯できるまでの待ち時間を短縮できることが分かる。
【００３１】
なお、上述の実施例では、超高圧放電灯１２、リフレクター１４、導熱部材１６およびキャップ１８をランプハウス２０に収容するようにしているが、本発明は、たとえば図６に示すようなランプハウス２０を有しない光源装置５２についても適用可能であり、この場合には、リフレクターの前部にカバー４８が取り付けられることになる。
【００３２】
また、上述の実施例では、導熱部４０、嵌合部４２およびキャップ装着部４４を有する導熱部材１６を用いるようにしているが、これに代えて、図７および図８に示すように、筒状の導熱部５４とキャップ５６とが一体成形された導熱部材５８が用いられてもよい。また、図９および図１０に示すように、筒状の導熱部６０とキャップ６２とがセメント等により接合された導熱部材６４が用いられてもよいし、図１１に示すように、筒状の導熱部６６のみからなる導熱部材６８が用いられてもよい。さらに、各導熱部材１６，５８，６４および６８には、図１２に示すように、放熱板７０が取り付けられてもよい。ただし、これらの実施例においても、導熱部材５８，６４および６８は、酸化物の焼結体であるとともに、超高圧放電灯１２における封止部２４の中央部（Ｌ／２の部分）を越えて発光部２２側へ延びて形成されている必要がある。
【００３３】
発明者等は、導熱部材５８を用いた光源装置７２（図７）、導熱部材６４を用いた光源装置７４（図９）、導熱部材６８を用いた光源装置７６（図１１）および放熱板７０を用いた光源装置７８（図１２）について、以下の試験２〜５により実用性を検証した。
【００３４】
［試験２］…光源装置７２（図７）についての試験
試験方法：  光源装置７２において、「１５０Ｗで直流点灯式」の超高圧放電灯１２を採用し、「アルミナ−シリカ系」のセメント５０を用いて導熱部材５８をリフレクター１４に固定した。そして、「導熱部材５８の材質」、「導熱部材５８の先端位置Ｐ」および「セメント５０による導熱部材５８と封止部２４との接合態様」を変えて試料を作成した。
【００３５】
また、図１３に示した従来の光源装置１において、放電灯２として「１５０Ｗで直流点灯式の超高圧放電灯」を採用するとともに、セメント４として「アルミナ−シリカ系のセメント」を採用して、これを比較試料とした。
【００３６】
そして、各試料および比較試料について、超高圧放電灯１２のバルブトップ温度を熱電対により測定した。
試験結果：  超高圧放電灯１２のバルブトップ温度は、表３の通りである。
【００３７】
【表３】
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表３より、導熱部材５８が超高圧放電灯１２における封止部２４の中央部（Ｌ／２の部分）を越えて発光部２２側へ延びて形成されているときに、超高圧放電灯１２の温度上昇を効果的に抑制できることが分かる。
【００３８】
［試験３］…光源装置７４（図９）についての試験
試験方法：  光源装置７４において、「２００Ｗで直流点灯式」の超高圧放電灯１２を採用し、「ムライト製」の導熱部６０に「セラミック製」のキャップ６２を接合した導熱部材６４を採用し、「アルミナ−シリカ系」のセメント５０を用いて導熱部材６４をリフレクター１４に固定した。そして、「導熱部材６４の先端位置Ｐ」を変えて試料を作成した。なお、「セメント５０による導熱部材６４と封止部２４との接合態様」は「セメント盛付」とした。
【００３９】
また、図１３に示した従来の光源装置１において、放電灯２として「２００Ｗで直流点灯式の超高圧放電灯」を採用するとともに、セメント４として「アルミナ−シリカ系のセメント」を採用して、これを比較試料とした。
【００４０】
そして、各試料および比較試料について、超高圧放電灯１２の先端部における温度を熱電対により測定するとともに、所定の点灯時間における超高圧放電灯１２の明るさの維持率（０時間のときの明るさを１００とする）を測定した。
試験結果：  超高圧放電灯１２のバルブトップ温度は、表４の通りであり、超高圧放電灯１２の明るさの維持率は、表５の通りである。
【００４１】
【表４】
2005149884.tif 000006
表４より、導熱部材６４が超高圧放電灯１２における封止部２４の中央部（Ｌ／２の部分）を越えて発光部２２側へ延びて形成されているときに、超高圧放電灯１２の温度上昇を効果的に抑制できることが分かる。
【００４２】
【表５】
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表５より、導熱部材６４が超高圧放電灯１２における封止部２４の中央部（Ｌ／２の部分）を越えて発光部２２側へ延びて形成されているときに、超高圧放電灯１２の明るさの維持率が高くなることが分かる。
【００４３】
［試験４］…光源装置７６（図１１）についての試験
試験方法：  光源装置７６において、「１００Ｗで直流点灯式」の超高圧放電灯１２を採用し、「ステアタイト製」の導熱部材６８を採用し、「アルミナ−シリカ系」のセメント５０を用いて導熱部材６８をリフレクター１４に固定した。そして、「導熱部材６８の先端位置Ｐ」を変えて試料を作成した。なお、「セメント５０による導熱部材６８と封止部２４との接合態様」は「セメント盛付」とした。
【００４４】
また、図１３に示した従来の光源装置１において、放電灯２として「１００Ｗで直流点灯式の超高圧放電灯」を採用するとともに、セメント４として「アルミナ−シリカ系のセメント」を採用して、これを比較試料とした。
【００４５】
そして、各試料および比較試料について、超高圧放電灯１２の先端部における温度を熱電対により測定するとともに、所定の点灯時間における超高圧放電灯１２の明るさの維持率を測定した。
試験結果：  超高圧放電灯１２の先端部における温度は、表６の通りであり、超高圧放電灯１２の明るさの維持率は、表７の通りである。
【００４６】
【表６】
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表６より、導熱部材６８が超高圧放電灯１２における封止部２４の中央部（Ｌ／２の部分）を越えて発光部２２側へ延びて形成されているときに、超高圧放電灯１２の温度上昇を効果的に抑制できることが分かる。
【００４７】
【表７】
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表７より、導熱部材６８が超高圧放電灯１２における封止部２４の中央部（Ｌ／２の部分）を越えて発光部２２側へ延びて形成されているときに、超高圧放電灯１２の明るさの維持率が高くなることが分かる。
【００４８】
［試験５］…光源装置７８（図１２）についての試験
試験方法：  光源装置７８において、「２００Ｗで直流点灯式」の超高圧放電灯１２を採用し、「アルミナ製」の導熱部材６８を採用し、「アルミナ−シリカ系」のセメント５０を用いて導熱部材６８をリフレクター１４に固定するとともに、導熱部材６８に放熱板７０を固定した。そして、「導熱部材６８の先端位置Ｐ」を変えて試料を作成した。なお、「セメント５０による導熱部材６８と封止部２４との接合態様」は「セメント盛付」とした。
【００４９】
また、図１３に示した従来の光源装置１において、放電灯２として「２００Ｗで直流点灯式の超高圧放電灯」を採用するとともに、セメント４として「アルミナ−シリカ系のセメント」を採用して、これを比較試料とした。
【００５０】
そして、各試料および比較試料について、超高圧放電灯１２の先端部における温度を熱電対により測定するとともに、所定の点灯時間における超高圧放電灯１２の明るさの維持率を測定した。
試験結果：  超高圧放電灯１２の先端部における温度は、表８の通りであり、超高圧放電灯１２の明るさの維持率は、表９の通りである。
【００５１】
【表８】
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表８より、導熱部材６８が超高圧放電灯１２における封止部２４の中央部（Ｌ／２の部分）を越えて発光部２２側へ延びて形成されているときに、超高圧放電灯１２の温度上昇を効果的に抑制できることが分かる。
【００５２】
【表９】
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表９より、導熱部材６８が超高圧放電灯１２における封止部２４の中央部（Ｌ／２の部分）を越えて発光部２２側へ延びて形成されているときに、超高圧放電灯１２の明るさの維持率が高くなることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】光源装置を示す断面図である。
【図２】光源装置を示す側面図である。
【図３】導熱部材およびキャップを示す斜視図である。
【図４】導熱部材と封止部との接合態様（セメント盛付）を示す断面図である。
【図５】導熱部材と封止部との接合態様（セメント入込）を示す断面図である。
【図６】他の光源装置を示す断面図である。
【図７】他の光源装置を示す断面図である。
【図８】図７の光源装置に用いた導熱部材を示す斜視図である。
【図９】他の光源装置を示す断面図である。
【図１０】図９の光源装置に用いた導熱部材を示す斜視図である。
【図１１】他の光源装置を示す断面図である。
【図１２】他の光源装置を示す断面図である。
【図１３】従来の光源装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０，５２，７２，７４，７６，７８…  光源装置
１２…  超高圧放電灯
１４…  リフレクター
１６，５８，６４，６８…  導熱部材
１８…  キャップ
２０…  ランプハウス
２２…  発光部
２４…  封止部
２６…  封体容器
２８…  電極棒
３４…  タングステン電極電極
３６…  取付孔
３８…  放電灯取付部
４０，５４，６０，６６…  導熱部
４２…  嵌合部
４４…  キャップ装着部
４６…  リード線
４８…  前面ガラス
５０…  セメント
７０…  放熱板
【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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【図７】
2005149884.tif 000018
【図８】
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【図９】
2005149884.tif 000020
【図１０】
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【図１１】
2005149884.tif 000022
【図１２】
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【図１３】
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