(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、反射鏡内部に配置された放電ランプの発光部上部の温度と発光部下部の温度との差を小さくすることによって、放電ランプを高照度にさせるような厳しい条件で点灯させても発光部に失透を発生させない光源装置を提供すること。【解決手段】  反射鏡の前面開口部の一方の側部に送風穴が配置され、向かい合う他方の側部に排風穴が形成され、  前記送風穴は、前記送風穴から前記排風穴に向かう指向性を有する中央の孔と、前記送風穴から前記反射部の上側半分に向かう指向性を有する上部の孔と、前記送風穴から前記反射部の下側半分に向かう指向性を有する下部の孔とからなり、  前記送風穴から前記反射鏡の内部に冷却風が導入され、  前記反射鏡の反射部の上側面で、放電ランプの発光部の鉛直上にあたる範囲に上部排気孔が形成されていることを特徴とする。【選択図】  図１
2009129590.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光部の両端に封止部が連設されてなる放電容器を具え、前記発光部の内部に一対の電極が対向配置されてなる放電ランプと、前記放電ランプから放射される光を反射する反射部を有する反射鏡とを有する光源装置において、
前記反射鏡の前面開口部の一方の側部に送風穴が配置され、向かい合う他方の側部に排風穴が形成され、
前記送風穴は、前記送風穴から前記排風穴に向かう指向性を有する中央の孔と、
前記送風穴から前記反射部の上側半分に向かう指向性を有する上部の孔と、
前記送風穴から前記反射部の下側半分に向かう指向性を有する下部の孔とからなり、
前記送風穴から前記反射鏡の内部に冷却風が導入され、
前記反射鏡の反射部の上側面で、放電ランプの発光部の鉛直上にあたる範囲に上部排気孔が形成されていることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記上部排気孔の開口が、側面排気孔を有する側部と底部とからなるキャップで覆われていることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記キャップの底部に反射面を形成したことを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
データプロジェクタや液晶プロジェクタ、ＤＬＰ（デジタルライトプロセッサ）プロジェクタなどのプロジェクタ装置の光源や、液晶や半導体、プリント基板などの露光装置の光源として用いられる光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、例えば液晶ディスプレイ装置や投写型プロジェクタ装置などにおいては、例えば放電ランプよりなる光源と反射鏡を組み合わせて構成される光源装置が利用されている。
【０００３】
図１０は、従来における放電ランプ１を用いた光源装置の一例における構成の概略を示す説明図である。特開２００５−１１６３０３公報に記載の発明のように、この光源装置は、放電ランプ１が反射鏡２に組み込まれて構成されており、反射鏡２の中心軸に放電ランプ１の光軸が一致するように水平に配置されている。反射鏡２は、反射鏡本体２０と枠部材３とにより構成され、反射鏡本体２０の開口部２３に枠部材３が取り付けられている。枠部材３の前面に光透過性ガラス４が取り付けられ、反射鏡２の内部が略密閉構造となっている。
【０００４】
放電ランプ１の管軸が水平になるように配置された光源装置では、放電ランプ１の発光部上部１１ａの温度が高く、発光部下部１１ｂの温度が低くなる。発光部１１内に封入されている水銀は、発光部１１の最冷部の温度に依存するため、発光部下部１１ｂの温度が低いと、水銀の未蒸発が発生し、発光部１１の内部が必要な蒸気圧にならない。そのため、発光部下部１１ｂの外表面温度は８５０〜９００℃以上であることが好ましい。また、発光部１１の温度が高くなりすぎると、石英ガラスが結晶化して失透してしまう。そのため、発光部１１の最温部となる発光部上部１１ａの外表面温度は１０００〜１０５０℃以下になるようにしなければならない。
【０００５】
放電ランプ１の発光部１１を適切な温度に保てるようにするため、反射鏡２の内部に冷却風を流通させている。前面開口部３１の側部には送風穴が設けられ、送風穴に向かい合う側部に排風穴が設けられている。反射鏡２の傍らに送風ファンが配置され、送風ファンからの冷却風が反射鏡本体２０の反射部２１の内表面に直射するように反射鏡２の内部に流入させる。そして、反射鏡２の内部と外部とを連通する穴である排風穴から冷却風を流出させる。なお、放電ランプ１の封止部１２が反射鏡本体２０の首部２２の貫通孔に挿通されて、接着剤等により反射鏡２に固定されている。反射鏡本体２０の首部２２と放電ランプ１の封止部１２との隙間は埋められて通風できない構造になっている。
【０００６】
反射鏡２の前面開口部３１の側部に送風穴と排風穴を設け、反射鏡２の首部２２から通風しないように構成し、冷却風が反射鏡２の反射部２１の内表面に直射するようにして反射鏡２の内部に流入させることによって、放電ランプ１の発光部１１は拡散による対流で冷却できるようにしている。このため、発光部上部１１ａと発光部下部１１ｂとの温度差を小さくし、放電ランプ１や反射鏡２の内部の温度差を極力小さくすることができることが特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開２００５−１１６３０３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、市場に目を転じると、さらにより高照度の光源装置が要望されている。そのため、放電ランプの水銀封入量を多くし、電力入力を大きして、光源装置の出力照度を高める必要がある。しかし、水銀を十分に蒸気化させるために入力電力を高くすると、最温部となる発光部の上部の温度が上昇して石英ガラスが失透してしまい、光源装置の照度を高めることができない。
【０００８】
そこで、本発明は、反射鏡内部に配置された放電ランプの発光部上部の温度と発光部下部の温度との差をさらに小さくすることによって、放電ランプを高照度にさせるような厳しい条件で点灯させても発光部に失透を発生させない光源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願第１の発明は、発光部の両端に封止部が連設されてなる放電容器を具え、前記発光部の内部に一対の電極が対向配置されてなる放電ランプと、前記放電ランプから放射される光を反射する反射部を有する反射鏡とを有する光源装置において、
前記反射鏡の前面開口部の一方の側部に送風穴が配置され、向かい合う他方の側部に排風穴が形成され、
前記送風穴は、前記送風穴から前記排風穴に向かう指向性を有する中央の孔と、
前記送風穴から前記反射部の上側半分に向かう指向性を有する上部の孔と、
前記送風穴から前記反射部の下側半分に向かう指向性を有する下部の孔とからなり、
前記送風穴から前記反射鏡の内部に冷却風が導入され、
前記反射鏡の反射部の上側面で、放電ランプの発光部の鉛直上にあたる範囲に上部排気孔が形成されていることを特徴とする。
また、本願第２の発明は、本願第１の発明において、前記上部排気孔の開口が、側面排気孔を有する側部と底部とを有するキャップで覆われていることを特徴とする。
また、本願第３の発明は、本願第２の発明において、前記キャップの底部に反射面を形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る光源装置によれば、反射鏡の前面開口部の一方の側部に送風穴を形成し、他方の側部に排風穴を形成し、さらに、反射鏡の反射部の上面に上部排気孔を形成し、送風穴から冷却風を流入し、冷却風の一部を上部排気孔から流出すると共に、冷却風のほとんどを排風穴から流出させることによって、放電ランプの発光管の上部をより効果的に冷やし、放電ランプの発光管の下部の冷却効果を抑えることができる。温度が高い発光部の上部の冷却効果が高まり、温度が低い発光部の下部の冷却効果が低くなるので、発光部の上部と下部との温度差を相乗的に小さくすることができる。
【００１１】
発光部上部の外表面温度の上昇を抑えて過熱による石英ガラスの失透を防止し、発光部下部の外表面温度をより高く上昇させて水銀の未蒸発の発生を防ぐことができる。このように、発光部上部の外表面温度と発光部下部の外表面温度との温度差が小さくなるので、放電ランプを高照度にさせるような厳しい条件で点灯させても発光部に失透を発生させない光源装置を提供することができる。
【００１２】
側面排気孔が設けられたキャップで上部排気孔の開口を覆うことによって、上部排気孔から流出する熱風を、キャップの底部に当てて拡散させて冷やすことができる。このため、光源装置を取り囲む灯具に反射鏡の内部から流出する熱風が直接当たって灯具を過熱することを防止できる。
【００１３】
底部が反射面となっているキャップを用いることにより、上部排気孔を通過した光もキャップの反射面で反射して再利用できるため、上部排気孔を設けることにより低下した光の利用効率を補強することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の第１の実施形態を説明する。図１は、本発明の光源装置を示す長手方向の断面図である。
光源装置は、放電ランプ１と、この放電ランプ１を取り囲む反射鏡２より構成され、反射鏡２の光軸と放電ランプ１のアーク方向がほぼ一致するとともに、放電ランプ１のアーク輝点が反射鏡２の第一焦点に一致するように配置されている。
【００１５】
反射鏡２は、反射鏡本体２０と枠部材３とにより構成される。枠部材３は、反射鏡本体２０の開口部２３に形成されている。反射鏡本体２０は、ホウケイ酸ガラスやアルミナシリケートガラス等の耐熱性ガラスよりなり、全体が概略お椀状の楕円集光鏡であって、反射部２１と首部２２とにより構成されている。反射部２１の放電ランプ１に面する内表面には誘電多層膜が形成されて反射面となっている。首部２２は、反射部２１の中央底部２７から後方に向かって円柱状に突出するように設けられ、首部２２の内部に貫通孔が形成される。開口部２３には、例えばポリフェニレンサルファイドなどの耐熱性樹脂よりなる筒状の枠部材３が取り付けられている。枠部材３の前面には、硼珪酸ガラスなどよりなる光透過性ガラス４が取り付けられ、反射鏡２の内部を密閉構造としている。
【００１６】
放電ランプ１は、内部空間を有する略球状の発光部１１と、発光部１１の両端に連続して長手方向に延びる円柱状の封止部１２とからなり、石英ガラス等の光透過性材料からなる放電容器１０を備えている。一方の封止部１２が反射鏡本体２０の首部２２の貫通孔に挿通されて、接着剤等により反射鏡本体２０に固定されている。
【００１７】
反射部２１の上側面には、上部排気孔２６が設けられている。上部排気孔２６は、反射部２１の表面から放電ランプ１の管軸に垂直に、反射鏡２の第一焦点に向かう方向に設けられた、例えば直径５〜８ｍｍ（開口面積１９〜５０ｍｍ２）の筒状、断面形状が円形、長円、略４角形等をした貫通穴である。さらに、上部排気孔２６は、反射鏡本体２０の反射部２１の上側面で、放電ランプ１の発光部１１の鉛直上にあたる範囲に形成されている。詳しくは、図１のような放電ランプ１の管軸に沿って垂直に切断した断面図において、上部排気孔２６の管軸方向の長さＰが、発光部１１の放電空間を形成する両端の管軸方向の長さＴより小さくなるように形成される。また、上部排気孔２６の管軸方向両端を管軸に垂直に投影したときに、その投影線Ｓ、Ｓ´が発光部１１の放電空間領域に存在している。すなわち、鉛直真上から上部排気孔２６を通して反射鏡本体２０の内部を覗き見たときに、上部排気孔２６の隙間から放電ランプ１の発光部１１が見えるように形成される。
【００１８】
図２は、本発明の放電ランプ１を示す長手方向の断面図である。
発光部１１の内部空間には、タングステンからなる一対の電極１４が、各々の先端部が対向して配置されるとともに、発光物質としての水銀と、主としてハロゲンサイクルを行うための、例えば臭素等のハロゲンガスと、不活性ガスとして、例えばアルゴンガスが封入されている。水銀の封入量は、点灯時において内部空間Ｓの水銀蒸気圧が１５０気圧以上になるよう０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上が好ましい。ハロゲンガスの封入量は、３．０×１０−４μｍｏｌ／ｍｍ３〜７．０×１０−３μｍｏｌ／ｍｍ３の範囲とされているのが好ましい。不活性ガスの封入量は、１０〜２０ｋＰａの範囲とされているのが好ましい。
【００１９】
封止部１２には、給電用のモリブデンからなる金属箔１３が、シュリンクシールされることによって気密に埋設されている。金属箔１３の一方の端部に電極１４から伸びる電極支持棒１６が接合され、金属箔１３の他方の端部に外部リード１５が接続されている。外部リード１５の外端側は封止部１２の外方に突出するように配置され、電極１４への給電端子となる。
【００２０】
このような放電ランプ１は、一対の外部リード１５に接続された不図示の交流点灯電源により電極１４の間に給電される交流点灯方式に係るものである。交流点灯電源により電極１４の間に高圧が印加され、電極１４の間で絶縁破壊が生じ、発光部１１から３６０〜７８０ｎｍの可視光波長を含む光が放射される。
【００２１】
このような放電ランプ１の数値例を示すと、例えば、発光部の外径はφ６．０〜１５．０ｍｍの範囲から選ばれて例えば９．５ｍｍ、電極間距離は０．５〜２．０ｍｍの範囲から選ばれて例えば１．５ｍｍ、発光管内容積は４０〜３００ｍｍ３の範囲から選ばれて例えば７５ｍｍ３である。点灯条件は、例えば、管壁負荷０．８〜２．０Ｗ／ｍｍ２範囲から選ばれて例えば１．５Ｗ／ｍｍ２というものであり、定格電圧８０Ｖ、定格電力２７５Ｗである。
【００２２】
図３は、本発明の光源装置の冷却装置を説明するための斜視図である。図３（ａ）は冷却装置全体の斜視図であり、図３（ｂ）は通風部材６の斜視図である。
反射鏡２の前面開口部３１とは、反射鏡本体２０の開口部２３および枠部材３にあたる範囲の部分をさす。反射鏡２の前面開口部３１の側部には送風穴６０と排風穴２５が形成されている。具体的には、反射鏡本体２０の開口部２３の側部２８ａに、放電ランプ１の管軸に水平な位置に挿通穴２４が設けられ、開口部２３の挿通穴２４に向かい合う側部２８ｂに、排風穴２５が設けられている。挿通穴２４と排風穴２５は、開口部２３の上部２９と下部３０をつなぐ２つの側部２８ａ、２８ｂの中央部に切り欠きを設けることによって、それぞれ形成される。
【００２３】
枠部材３は挿通穴２４に続く側面が大きく切り取られ、通風部材６の挿入部が形成される。挿通穴２４と通風部材６の挿入部に契合するように送風穴６０を有する通風部材６が配置されている。反射鏡２の傍らに送風ファン５が配置され、送風ファン５の吹き出し口に取り付けられたダクト５１が通風部材６に装着されている。送風ファン５は、例えばシロッコ型のファンであり、０．０７〜０．１８ｍ３／分の風を送風させる能力を有する。
なお、反射鏡本体２０の側部３８ａに挿通穴２４を設けずに、枠部材３によってのみ通風部材６が支持されるように構成することもできる。また、枠部材３に排風穴２５を形成することもできる。
【００２４】
図３（ｂ）に示すように、通風部材６は、ステアタイトなどよりなる部材であり、反射鏡２の内部と反射鏡２の外部を繋ぐ送風穴６０が設けられている。送風穴６０は、一方の側面６４またはテーパ面６６から他方の側面６５に貫通する孔であり、開口部２３の一方の側部２８ａの長辺に沿って上下に３つ設けられた上部の孔６１、中央の孔６２および下部の孔６３よりなる。中央の孔６２は、一方の側面６４から他方の側面６５に向かって開口部２３に対して水平に向かうように形成されている。さらに、中央の孔６２の両側に上部の孔６１と下部の孔６３とが形成され、上部の孔６１と下部の孔６３は、テーパ面６６から他方の側面６５に向かうようにあけられている。さらに、上部の孔６１はテーパ面６６から斜め上方に向かう指向性を有するように形成され、下部の孔６３はテーパ面６６から斜め下方に向かう指向性を有するように形成されている。
【００２５】
図３（ａ）に示すように、送風ファン５からの冷却風は通風部材６を介して反射鏡２の内部に流入する。そして、反射鏡２の内部と外部とを連通する穴である排風穴２５から冷却風が流出する。また、一部の冷却風は上部排気孔２６から流出する。排風穴２５の開口面積は、例えば１５０〜３００ｍｍ２であり、上部排気孔２６の開口面積より大きくなるように形成されている。
【００２６】
図４は、送風穴６０から反射鏡２の内部に導入される冷却風の流路を説明するための、放電ランプ１の管軸に沿って水平に切断した光源装置を示す断面図であり、図４（ａ）は通風部材６の上部の孔６１を含む断面を示した図であり、図４（ｂ）は通風部材６の下部の孔６３を含む断面を示した図である。
図４（ａ）（ｂ）に示すように、中央の孔６２は、送風穴６０から反射鏡開口側の封止部１２の端部に向かう指向性を有するように形成されているので、中央の孔６２から導入された冷却風Ｗ４は、封止部１２に吹き付けられた後、排風穴２５に向かって進む。
【００２７】
図４（ａ）において上部の孔６１は破線で示されている。上部の孔６１は、排風穴２５と首部２２との間で、放電ランプ１の発光部１１の近傍の反射部２１であって、反射部２１の上側半分に向かう指向性を有するように形成されている。上部の孔６１から導入された冷却風Ｗ１は、前面開口部３１から首部２２に進む奥行き成分を有し、送風穴６０から反射部２１の上側半分を通り、発光部１１の近傍の反射部２１に向かって進む。
また、図４（ｂ）において下部の孔６３は破線で示されている。下部の孔６３は、排風穴２５と首部２２との間で、放電ランプ１の発光部１１の近傍の反射部２１であって、反射部２１の下側半分に向かう指向性を有するように形成されている。下部の孔６３から導入された冷却風Ｗ２は、前面開口部３１から首部２２に進む奥行き成分を有し、送風穴６０から反射部２１の下側半分を通り、発光部１１の近傍の反射部２１に向かって進む。
【００２８】
図５は、反射鏡２の内部における冷却風の流路を示す説明図である。
冷却風は通風部材６を介して反射鏡２内部に導入され、上部の孔６１から導入された冷却風Ｗ１は前面開口部３１から発光部１１近傍の反射部２１に向かって反射鏡２の上部内面の曲面に沿って回りこむように進み、その一部が上部排気孔２６から反射鏡２の外部に抜ける。通風部材６の下部の孔６３から導入された冷却風Ｗ２は前面開口部３１から発光部１１近傍の反射部２１に向かって反射鏡２の下部内面の曲面に沿って回りこむように進む。上部の孔６１から導入された冷却風Ｗ１と下部の孔６３から導入された冷却風Ｗ２は、送風穴６０の反対側、すなわち排風穴２５側の発光部１１の近傍で合流する。
【００２９】
冷却風Ｗ１と冷却風Ｗ２とが合流すると、冷却風Ｗ１の流速と冷却風Ｗ２の流速とが相反する方向成分を有しているので、互いに流れを打ち消しあい冷却風自体が持っていた推進力を失う。合流した風が放電ランプ１の発光部１１近傍を漂い、発光部１１の熱を奪って冷却に寄与する。その後、発光部１１周辺の冷却風Ｗ３は、放電容器１０周辺の対流の影響を受けながら、圧力が低くなっている排風穴２５の方向に進む。
【００３０】
一方、通風部材６の中央の孔６２から導入された冷却風Ｗ４は放電ランプ１の封止部１２に直射し、放電ランプ１からの出射光が当たって温められている封止部１２を冷却する。封止部１２が過熱されると、封止部１２に埋設されている金属箔１３の箔浮きなどが発生する恐れがあるため、封止部１２の温度は低く保つ必要がある。封止部１２を直射する冷却風Ｗ４も、放電容器１周辺の対流の影響を受けながら、圧力が低くなっている排風穴２５の方向に進んで反射鏡２の外部に排出される。
【００３１】
図６は、反射鏡２の内部における発光部１１近傍の冷却風の流路を説明するために、発光部１１の中央部を通り放電ランプ１の管軸に垂直に切断した断面における流路を矢印で示した概略断面図である。
反射鏡本体２０の上側面に上部排気孔２６が形成されて、通風部材６の上部の孔６１から導入された冷却風Ｗ１の一部が上部排気孔２６から排出されるので、上部排気孔２６付近の圧力が下がる。そして、反射鏡２の内部の上側半分の圧力が、上部排気孔２６を設けない場合に比べて低くなる。
【００３２】
一部が上部排気孔２６から排出されて冷却風Ｗ１の流量が減ることと、反射鏡２の内部の上側半分の圧力が低くなって冷却風Ｗ２が上側半分まで回り込みやすくなることにより、冷却風Ｗ１と冷却風Ｗ２との合流地点は発光部１１の中心Ｏを通る水平線Ｈより上になる。冷却風Ｗ１と冷却風Ｗ２の合流点と発光部１１の中心Ｏを結ぶ直線Ｊが水平線Ｈとなす角度θは３０°〜３５°となる。
【００３３】
冷却風Ｗ１と冷却風Ｗ２との合流点が反射鏡２の内部の上側半分に位置するので、合流して発光部１１の周辺を漂う風の流れが発光部１１の上側半分において増し、発光部上部１１ａの冷却効果が高まる。一方、発光部１１の下部は、合流点が遠ざかったことで発光部１１の下部まで進む風が減少し、冷却効果が低くなる。
【００３４】
反射鏡２の前面開口部３１の一方の側部に送風穴６０を形成し、他方の側部に排風穴２５を形成し、さらに、反射鏡２の反射部の上面に上部排気孔２６を形成し、送風穴６０から冷却風を流入し、冷却風の一部を上部排気孔２６から流出すると共に、冷却風のほとんどを排風穴２５から流出させることによって、放電ランプ１の発光部上部１１ａをより効果的に冷やし、放電ランプの発光部下部１１ｂの冷却効果を抑えることができる。温度が高い発光部上部１１ａの冷却効果が高まり、温度が低い発光部下部１１ｂの冷却効果が低くなるので、発光部上部１１ａと発光部下部１１ｂとの温度差を相乗的に小さくすることができる。
【００３５】
発光部上部１１ａの外表面温度の上昇を抑えて過熱による石英ガラスの失透を防止し、発光部下部１１ｂの外表面温度が上昇して水銀の未蒸発の発生を防ぐことができる。このように、発光部上部１１ａの外表面温度と発光部下部１１ｂの外表面温度との温度差が小さくなるので、放電ランプを高照度にさせるような厳しい条件で点灯させても発光部に失透を発生させない光源装置を提供することができる。
【００３６】
続いて、第１の実施形態に関する実験例を説明する。
反射鏡の前面開口部に送風穴と排風穴が形成され、放電ランプを備えた光源装置について、反射鏡の反射部の上面と下面に、詳しくは、放電ランプの発光部の直上と直下に、断面直径φ６ｍｍ円筒状の孔を設けたものを実験対象とした。反射部の上面と下面の両方の孔をフッ化カルシウムよりなる窓を取り付けてふさいだ場合（穴無し）と、反射部の下面の孔をフッ化カルシウムよりなる窓を取り付けてふさいだ場合（上部排気孔）と、反射部の上面の孔をフッ化カルシウムよりなる窓を取り付けてふさいだ場合（下部排気孔）とについて、放電ランプの発光部の外表面の温度を測定した。
【００３７】
放電ランプの発光管の外表面の温度測定は、放射温度計を用いて行った。光源装置の外部に放射温度計を配置し、発光部ガラス表面から熱放射された波長５μｍ付近の光を、反射部の上面または下面の孔を通して観測する波長測定により温度を測定した。なお、フッ化カルシウムよりなる窓は、波長5μm付近の光を透過するので、窓を取り付けた場合でも温度測定ができる。反射部の上面または下面の孔から発光管の温度測定をしたので、発光管上部の外表面温度と発光管下部の外表面温度が測定された。
【００３８】
［光源装置仕様］
１．反射鏡
ホウケイ酸ガラス製楕円集光鏡、全長；４０〜７０ｍｍ
前面開口部：開口面積１２５０〜５０００ｍｍ２
送風穴：総面積５０〜９５ｍｍ２
排風穴：断面積１５０〜３００ｍｍ２
２．放電ランプ
放電容器：石英ガラス製、発光管部の最大外径；φ１０．０〜１１．３ｍｍ、全長；９．０〜１１．１ｍｍ
封入物：水銀；０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上、
臭素ガス（ハロゲン）；１．０×１０−６〜１．０×１０−２ｍｏｌ／ｍｍ３
入力電力：２７５Ｗ  交流点灯
３．冷却装置
送風ファン：シロッコ型のファン、電圧８．５Ｖ
【００３９】
実験結果を図７に示す。
上部排気孔を設けた場合は、穴無しの場合に比べて、発光部上部の外表面温度が１９℃低くなり、発光部下部の外表面温度が２７℃高くなった。すなわち、上部排気孔を設けた場合は、発光部上部と発光部下部との外表面温度差が７０℃に抑えられ、穴無しの場合の発光部上部と発光部下部との外表面温度差に比べて４６℃小さくなった。
【００４０】
下部排気孔を設けた場合は、穴無しの場合に比べて、発光部上部の外表面温度が２１℃高くなり、発光部下部の外表面温度が６℃低くなった。すなわち、下部排気孔を設けた場合は、発光部上部と発光部下部との外表面温度差が１４３℃に広がり、穴無しの場合の発光部上部と発光部下部との外表面温度差に比べて２７℃大きくなった。
【００４１】
実験結果より、上部排気孔を設けることにより、発光部上部の外表面温度の上昇を抑えて過熱による石英ガラスの失透を防止し、発光部下部の外表面温度をより高く上昇させて水銀の未蒸発の発生を抑えることができる。また、発光部上部の外表面温度と発光部下部の外表面温度との温度差が小さくなるので、放電ランプを高照度にさせるような厳しい条件で点灯させても発光部に失透を発生させない光源装置を提供することができる。
【００４２】
続いて、本発明の第２の実施形態を説明する。図８は、本発明の光源装置の上部排気孔２６の近傍を示す斜視図である。
第２の実施形態として示す光源装置は、第１の実施形態に示す光源装置の上部排気孔２６にキャップ７を設けたものである。キャップ７は、アルミナ、ステアタイト、アルミ合金等の耐熱性のある材質よりなり、円形の底部７１と側部７２を有するバケツ型形状の部材である。側部７２には、楕円形または矩形状の側面排気孔７３が複数設けられ、側面排気孔７３の全ての開口面積を合わせた大きさは、上部排気孔２６の反射部２１の内表面側の開口部における開口面積と同程度となるように構成されている。キャップ７は反射部２１の外表面に配置され、キャップ７の底部７１と上部排気孔２６の開口とが離間する状態を維持しつつ、キャップ７が上部排気孔２６の開口を覆うようにして設けられる。なお、ここではキャップ７は反射鏡本体２０にハトメかしめ、ネジ込みや接着剤等により外付け固定している。
また、第２の実施形態における放電ランプ１、反射鏡２および冷却装置の構成は、第１の実施形態に示す放電ランプ１と同様である。
【００４３】
上部排気孔２６の開口をキャップ７で覆っても、キャップ７の側部７２に側面排気孔７３が設けられているので、反射鏡２の内部に流入した冷却風を、上部排気孔２６を通過してキャップ７の側面排気孔７３から流出させることができる。したがって、上部排気孔２６にキャップ７を設けた場合でも、発光部上部１１ａの外表面温度の上昇を抑えて過熱による石英ガラスの失透を防止し、発光部下部１１ｂの外表面温度が上昇して水銀の未蒸発の発生を抑えることができる。また、発光部上部１１ａの外表面温度と発光部下部１１ｂの外表面温度との温度差が小さくなるので、放電ランプを高照度にさせるような厳しい条件で点灯させても発光部１１に失透を発生させない光源装置を提供することができる。
【００４４】
送風穴６０から冷却風を反射鏡２内部に流入させると、流出口となる通気口は排風穴２５と上部排気孔２６しかないので、冷却風は排風穴２５と上部排気孔２６から勢いよく流出する。特に、上部排気孔２６は、発光部１１の最温点に近いので、発光部によって温められた熱風が、反射鏡２内部から直上に向かう指向性をもって流出する。しかし、上部排気孔２６から流出する熱風は、キャップ７の底部７１に当たって拡散されて冷やされる。このため、光源装置を取り囲む灯具に反射鏡２の内部から流出する熱風が直接当たって灯具を過熱することを防止できる。従来、光源装置を取り囲む灯具には高い耐熱性が要求されなかったので、耐熱性低い部材からなる灯具を有するプロジェクタ装置が数多く存在する。このような耐熱性低い部材からなる灯具を有するプロジェクタ装置にも、上部排気孔２６を設けた光源装置を適用することができる。
【００４５】
また、側面排気孔７３をメッシュ状に設けたり、側面排気孔７３にメッシュを貼り付けることによって、反射鏡２の内部に存在する破片を、反射鏡２の外部に飛散することを防止することができる。例えば、放電ランプ１が破裂した場合でも、放電容器１０の破片が反射鏡２の外に飛散することがない。
【００４６】
続いて、本発明の第３の実施形態を説明する。図９は、本発明のキャップ７の底面に反射面７４を形成した光源装置の光路図を示す断面図である。
第３の実施形態における光源装置は、第２の実施形態における光源装置に用いられたキャップ７の底部７１に反射面７４を設けたものである。反射面７４は鏡面アルミや誘電体多層膜等よりなり、可視光を反射する反射特性を有する。
なお、第２の実施形態における放電ランプ１、反射鏡２および冷却装置の構成は、第１の実施形態に示す放電ランプ１と同様である。
【００４７】
反射鏡本体２０の反射部２１は回転楕円面であり、キャップ７の反射面７４の形状は、反射鏡本体２０の第一焦点８１（ランプのアーク位置）とキャップ７の底部７１を結ぶ直線に対して垂直な平面となっている。この場合、ランプのアークからの放射光のうち、キャップ７に向けて放射された光成分は、キャップ７の反射面７４で反射されてアークの中心に戻り、さらに反対側の反射鏡本体２０の反射部２１に到達する。ここで再反射されることにより、キャップ７を経ていない通常の光成分と同じように、反射鏡２の前面開口部３１から反射鏡本体２０の第二焦点８２に取り出すことができる。
【００４８】
キャップ７の反射面７４の形状は、反射鏡本体２０の第一焦点８１（ランプのアーク位置）を中心とした球面であればさらに望ましい。この場合、反射鏡本体２０の上部排気孔２６を抜けてキャップ７の反射面７４に達した全ての光成分を、より有効に反射鏡２の前面開口部３１から反射鏡本体２０の第二焦点８２に取り出すことができる。
【００４９】
なお、反射鏡本体２０が回転放物面の場合も、キャップ７の反射面７４の形状は、反射鏡本体２０の焦点（ランプのアーク位置）とキャップ７底面を結ぶ直線に対して垂直な平面、または、反射鏡本体２０の焦点（ランプのアーク位置）を中心とした球面とすることが好ましい。
【００５０】
続いて、第３の実施形態に関する実験例を説明する。
反射鏡の前面開口部に挿通穴と排風穴が形成され、放電ランプを備えた光源装置について、反射鏡の反射部に穴を設けない場合（穴無し）と、反射鏡の反射部の上面に、反射鏡の第一焦点を頂点とする全角２０°の円錐台の上部排気孔を設けた場合（上部排気孔）と、底面を反射面としたキャップ７で上部排気孔部を覆った場合（キャップ）について、光の利用効率を測定した。反射鏡の第二焦点に受光素子を配置して照射強度を測定し、穴無しの場合の照射強度を１００％として光の利用効率を求めた。なお、光源装置の仕様は、第１の実施形態に関する実験例と同様とした。
【００５１】
上部排気孔を設けた場合、光の利用効率は９６％であった。反射鏡に上部排気孔が存在するため、上部排気孔の方向に放射する光は反射鏡の外に逃げてしまうので、光の利用効率が減少するためである。一方、キャップで覆った場合、光の利用効率は９８％に改善される。上部排気孔を通過した光もキャップの反射面で反射して再利用できるため、上部排気孔を設けただけの場合に比べて光の利用効率を上昇させることができ、光の利用効率を補強することができる。
【００５２】
底部が反射面となっており、側面排気孔が設けられたキャップで覆われた上部排気孔を設けた場合でも、発光部上部の外表面温度の上昇を抑えて過熱による石英ガラスの失透を防止し、発光部下部の外表面温度をより高く上昇させて水銀の未蒸発の発生を抑えることができる。また、発光部上部の外表面温度と発光部下部の外表面温度との温度差が小さくなるので、放電ランプを高照度にさせるような厳しい条件で点灯させても発光部に失透を発生させない光源装置を提供することができる。
【００５３】
また、側面排気孔が設けられたキャップで上部排気孔の開口を覆うことによって、上部排気孔から流出する熱風を、キャップの底部に当てて拡散させて冷やすことができる。このため、光源装置を取り囲む灯具に反射鏡の内部から流出する熱風が直接当たって灯具を過熱することを防止できる。
【００５４】
さらに、底部が反射面となっているキャップ７を用いることにより、上部排気孔を通過した光もキャップの反射面で反射して再利用できるため、上部排気孔を設けることにより低下した光の利用効率を補強することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の光源装置を示す長手方向の断面図
【図２】本発明の放電ランプを示す長手方向の断面図
【図３】本発明の光源装置の冷却装置を説明するための斜視図
【図４】本発明の光源装置の反射鏡の内部における冷却風の流路を示す断面図
【図５】本発明の光源装置の反射鏡の内部における冷却風の流路を示す説明図
【図６】本発明の光源装置の反射鏡の内部における冷却風の流路を示す概略断面図
【図７】本発明の光源装置の実験結果を示す表
【図８】本発明の光源装置の上部排気孔の近傍を示す斜視図
【図９】本発明の光源装置の光路図を示す断面図
【図１０】従来技術に係る光源装置を示す長手方向の断面図
【符号の説明】
【００５６】
１      放電ランプ
２      反射鏡
３      枠部材
４      光透過性ガラス
５      送風ファン
６      通風部材
７      キャップ
１１    発光部
１２    封止部
２０    反射鏡本体
２１    反射部
２２    首部
２３    開口部
２４    挿通穴
２５    排風穴
２６    上部排気孔
３１    前面開口部
６０    送風穴
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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