説明

光源装置

【課題】 反射鏡の反射面に損傷を与えず反射率の低下が起こらず、しかも、給電端子と光源装置を収容する筐体との間の絶縁距離を十分に確保でき感電する恐れがない安全性の高い光源装置を提供することにある。
【解決手段】 本発明の光源装置は、放電ランプ1と反射鏡2とベース3とベース3内に配置された始動補助光源4を有する光源装置であって、ベース3には、第1給電端子5と第2給電端子6が離間して設けられており、始動補助光源4は、放電容器の外面上に第1外部電極41と第2外部電極42が離間して配置されており、放電ランプ1の一方の外部リードに接続された第1ランプ給電線11aと、始動補助光源4の第1外部電極41に接続された第1補助光源給電線41aが、第1給電端子5に接続されており、放電ランプ1の他方の外部リードに接続された第2ランプ給電線12aと、始動補助光源4の第2外部電極42に接続された第2補助光源給電線42aが、第2給電端子6に接続されていることを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光源装置に係わり、特に、プロジェクタや映写機の光学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】
通常、液晶プロジェクタやDLPプロジェクタ等の光学装置に使用される光源装置は、光源となる高圧水銀放電ランプ等の高輝度放電ランプと、この高輝度放電ランプから放射される光を集光して、前方の開口に向けて反射する反射鏡と、高輝度放電ランプの始動電圧を下げ、高輝度放電ランプの始動性を良くするための始動補助光源とが、一体に組合わされて構成されている。
【0003】
図6は、従来の光源装置の構成を示す説明図であり、光源装置は、超高圧水銀ランプ(以下、放電ランプと呼ぶ)1と、放電ランプ1を取囲む反射鏡2と、楕円反射鏡2の首部21に固定されたベース3と、固定手段によって反射鏡2に固定された導電性保持具7と、導電性保持具7によって保持されて反射鏡2内に配置された始動補助光源4とを備えている。
【0004】
放電ランプ1の一方の封止部は、反射鏡2の首部21に形成された貫通口に挿通されて、接着剤によってベース3に固定されている。
放電ランプ1の一方の封止部から伸び出す外部リード11にはランプ給電線11aが接続されており、ランプ給電線11aの他端は、ベース3に固定された給電端子5に接続されている。
放電ランプ1の他方の封止部から伸び出す外部リード12にはランプ給電線12aが接続されており、ランプ給電線12aの他端は、反射鏡2の開口22から反射鏡2の外部に導出されて、反射鏡2に固定された給電端子8に接続されている。
【0005】
図7は、始動補助光源と反射鏡との接続構造を説明する説明図であり、導電性保持具7と給電端子8は固定手段によって反射鏡2の開口22に取付けられている。すなわち、固定手段は、筒状のハトメ部材90および内歯座金91から構成され、筒状のハトメ部材90が、導電性保持具7、反射鏡2の開口22、給電端子8および内歯座金91に挿通された後、その突出した先端を拡げるよう折り曲げ加工することにより、これらの部材が一体的に固定される。
また、ランプ給電線12aは、ハトメ部材90の内部貫通孔を通り、給電端子8の筒状部において電源につながる高圧給電線と共にカシメられている。
【0006】
始動補助光源4は、放電容器の両端の外表面に離間した状態で一対の外部電極が設けられており、放電容器の一方の外部電極が設けられている側の端部が導電性保持具7に設けられた筒状部に嵌め込まれている。
導電性保持具7は、始動補助光源4を保持すると共に、始動補助光源4の一方の外部電極への電気経路としての機能を兼ねており、始動補助光源4の他方の外部電極は電気的に浮遊した状態となっている。
【特許文献1】特開2007−66742号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
このような光源装置では、反射鏡2の反射面には、前方に向けて可視光を反射するために誘電体多層膜が設けられており、ハトメ部材90を用いて反射鏡2に給電端子8を固定する際、ハトメ部材90の先端を拡げるように折り曲げ加工する。この場合、ハトメ部材90が位置する部分で、反射鏡2を治具で挟み、ハトメ部材90の先端をカシメて拡げるものである。
そして、ハトメ部材90の先端をカシメる際に、ハトメ部材90の近傍の誘電体多層膜に治具が接触して、誘電体多層膜が剥がれ、反射鏡の反射率が低下するという問題があった。
【0008】
さらには、近年、プロジェクタ装置においては、より一層の小型化が要求されており、光源装置の収容スペースが狭小化してきており、反射鏡の背面と収容スペースを区画する筐体との離間距離が小さくなっている。
しかしながら、図7(b)に示すように、反射鏡2の背面に取り付けたられた給電端子8は、反射鏡2の背面から図中hで示した高さ分が突出した形状になっており、突出した分だけ給電端子8が筐体に近づくものであり、ランプ始動時に給電端子8に高電圧が印加されると、給電端子8と筐体との間で放電が発生する場合があり、感電する恐れがある。
【0009】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、反射鏡の反射面に損傷を与えず反射率の低下が起こらず、しかも、給電端子と光源装置を収容する筐体との間の絶縁距離を十分に確保でき感電する恐れがない安全性の高い光源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
請求項1に記載の本発明の光源装置は、発光管内に一対の電極が配置され両端に封止部が形成された放電ランプと、該放電ランプを取り囲むように配置された反射鏡と、該反射鏡の首部に固定されたベースと、当該ベース内に配置された始動補助光源を有し、前記放電ランプの一方の封止部が反射鏡の首部に形成された貫通口に挿通されてベースに固定された光源装置において、前記ベースには、第1給電端子と第2給電端子が離間して設けられており、前記始動補助光源は、放電容器の外面上に第1外部電極と第2外部電極が離間して配置されており、前記放電ランプの一方の封止部から伸び出す外部リードに接続された第1ランプ給電線と、前記始動補助光源の第1外部電極に接続された第1補助光源給電線が、前記第1給電端子に接続されており、前記放電ランプの他方の封止部から伸び出す外部リードに接続された第2ランプ給電線と、前記始動補助光源の第2外部電極に接続された第2補助光源給電線が、前記第2給電端子に接続されている、ことを特徴とする。
【0011】
請求項2に記載の本発明の光源装置は、請求項1に記載の光源装置であって、特に、前記反射鏡は、前記第2ランプ給電線が反射鏡の内部から外部に貫通して導出される開口が形成され、前記ベースは、前記反射鏡の首部の外径より大きい内径を有する筒状の反射鏡支持部を有し、当該反射鏡支持部には、前記第1補助光源給電線と前記第2補助光源給電線が貫通する切欠部が形成され、前記第1給電端子と第2給電端子は、前記反射鏡支持部の内面と前記反射鏡の首部の外面との間に配置される固定部と、当該固定部に続き前記反射鏡支持部の反射鏡方向の縁面に沿って伸びる中継部と、当該中継部に続き前記反射鏡支持部の外面に沿って伸びる折返し部と、当該折返し部に続き前記反射鏡支持部から離間する方向に伸びる接続部を有しており、前記第1給電端子の接続部に、第1ランプ給電線と第1補助光源給電線が接続されており、前記第2給電端子の接続部に、第2ランプ給電線と第2補助光源給電線が接続されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【0012】
本発明の光源装置によれば、放電ランプの一方の封止部から伸び出す外部リードに接続された第1ランプ給電線と、始動補助光源の放電容器の一端側の外面上に形成された第1外部電極に接続された第1補助光源給電線が、第1給電端子に接続されており、また、放電ランプの他方の封止部から伸び出す外部リードに接続された第2ランプ給電線と、始動補助光源の放電容器の他端側の外面上に形成された第2外部電極に接続された第2補助光源給電線が、第2給電端子に接続されており、この第1給電端子と第2給電端子が反射鏡の首部に固定されたベースに離間して設けられている構造であるので、第1給電端子と第2給電端子をベースに固定する際に、反射鏡に直接固定するものではなく、反射の反射面を傷つけることがなく、反射率の低下が起こらないものである。
【0013】
さらに、第1給電端子と第2給電端子は、反射鏡の首部に固定されたベースに固定された構造であるので、ベースは光源装置を収容する筐体から最も離れたところに位置にするものであり、第1給電端子と第2給電端子は筐体から十分な距離を保って離れており、第1給電端子と筐体との間、第2給電端子と筐体との間で放電が発生することがなく、安全性の高い光源装置となる。
【0014】
さらには、ベースは、反射鏡の首部の外径より大きい内径を有する筒状の反射鏡支持部を有し、この反射鏡支持部には切欠部が形成され、この切欠部に始動補助光源の第1補助光源給電線と第2補助光源給電線が貫通している構造であるので、第1及び第2補助光源給電線の引き回しが複雑にならず、始動補助光源への給電経路を簡素化できるものである。
【0015】
さらに、第1給電端子と第2給電端子は、ベースの反射鏡支持部の内面と反射鏡の首部の外面との間で固定されるので、第1及び第2給電端子のベースへの固定構造が簡素化できるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
以下、本願発明の光源装置を図面を用いて説明する。
図1は、本発明に係る光源装置の構成を示す図、図2は図1に示す始動補助光源の拡大断面図である。
【0017】
図1に示すように、本発明の光源装置は、超高圧水銀ランプ(以下、放電ランプと呼ぶ)1と、放電ランプ1を取囲む反射鏡2と、反射鏡2の首部21に固定されたベース3と、ベース3内に配置された始動補助光源4とを有し、放電ランプ1の一方の封止部が反射鏡2の首部21に形成された貫通口20に挿通されて接着剤によってベース3に固定されており、ベース3には、第1給電端子5と第2給電端子6が固定されている。
【0018】
放電ランプ1は、発光管の両端に封止部が形成されており、それぞれの封止部から電極に電気的に接続された外部リード11,12が伸び出している。
発光管の内部には、発光物質としての水銀が、0.15mg/mm以上であって、例えば0.2mg/mm封入される他、ハロゲンサイクルにより電極の構成材料であるタングステンが発光管の内壁に付着することを防止するため、臭素などのハロゲンガスが、2.0×10−4μmol/mm〜7.0×10−3μmol/mmの範囲であって、例えば、3.0×10−4μmol/mm封入され、さらにアルゴンガスが約13kPa封入されている。
【0019】
このような放電ランプ1は、発光管の最大外径が11.3mm、電極間距離が1.2mm、発光管の内容積が116mm、管壁負荷が1.5W/mm、定格電圧が80V、定格電力が200Wである。
【0020】
図2に示すうように、始動補助光源4は、石英ガラスからなる放電容器40と、この放電容器40の両端の外表面に配設された第1外部電極41と第2外部電極42とから構成され、放電容器40の内部には、放電用ガスとして、アルゴン、キセノン、ネオンなどの希ガスに加え、窒素またはヘリウム等の気体が1種類以上封入されている。さらに、ぺニング効果を得るために微量の水銀を封入しても良い。
【0021】
第1外部電極41,第2外部電極42は、耐熱性・耐熱衝撃性に優れたステンレス、カンタル(鉄クロム合金)からなる線材を放電容器40の長手方向に巻回することによって形成されている。なお、第1外部電極41,第2外部電極42として、あらかじめコイル状に形成された線材を放電容器40に取付けるようにしても良い。
【0022】
放電容器40は、例えば、全長が約15mm、外径が約3mm、肉厚が約0.8mmである。第1外部電極41,第2外部電極42は、例えば、直径0.3mmの線材によって、全長(放電容器40の長手方向)が約4mm、外径が約3mmのコイル状に形成され、電極間距離が約6mmである。放電容器40内には、例えば、アルゴンガスが10〜5×10pa程度、水銀が5×10−3mg/mm封入されている。
【0023】
また、始動補助光源4は、第1外部電極41に第1補助光源給電線41aが接続されており、第2外部電極42に第2補助光源給電線42aが接続されており、放電ランプ1の始動時に、この第1補助光源給電線41aと第2補助光源給電線42aを通って、第1外部電極41,第2外部電極42に電圧が印加されて、始動補助光源4が発光し、紫外線が放射されるものである。
【0024】
図3は、始動補助光源4とベース3と第1給電端子5と第2給電端子6の構成を示す説明図であり、図4は、本発明の光源装置の外形斜視図である。
図3(a)は、始動補助光源も合わせて図示しているが、図3(b)(c)は、始動補助光源は省略している。
【0025】
図3、図4に示すように、ベース3はセラミック製のベースであり、反射鏡2の首部の外径より大きい内径を有する筒状の反射鏡支持部30を有し、この反射鏡支持部30には、第1補助光源給電線41aと第2補助光源給電線42aが貫通する切欠部が31形成されている。
また、ベース3は、放電ランプ1の一方の封止部が貫通する貫通口32と、反射鏡2の首部21の端面に当接する当接面33(図中点々模様部分)と、この当接面33から内部に凹んだ凹部34と、当接面33から内部に凹へこみ冷却風が通過する冷却風流通部35が形成されている。そして、ベース3の凹部34には、始動補助光源4が嵌め込めている。
【0026】
第1給電端子5と第2給電端子6は、反射鏡支持部30の内面と反射鏡2の首部21の外面との間に配置される固定部51,61と、この固定部51,61に続き反射鏡支持部30の反射鏡方向の縁面30aに沿って伸びる中継部52,62と、この中継部52,62に続き反射支持部30の外面30bに沿って伸びる折返し部53,63と、この折返し部53,63に続き反射支持部30から離間する方向に伸びる接続部54,64を有している。
【0027】
第1給電端子5と第2給電端子6は、固定部51,61と中継部52,62と折返し部53,63で、断面形状がコの字状になっており、筒状の反射鏡支持部30の前方縁に、第1給電端子5と第2給電端子6が離間して嵌め込まれて配置されている。
この結果、極めて簡単な構造で、第1給電端子5と第2給電端子6をベース3に固定することができる。
【0028】
そして、反射鏡支持部30に形成された切欠部が31から第1補助光源給電線41aと第2補助光源給電線42aが貫通して外部に伸び出しており、第1補助光源給電線41aが第1給電端子5の接続部54に接続されており、第2補助光源給電線42aが第1給電端子6の接続部64に接続されている。
この結果、第1補助光源給電線41a及び第2補助光源給電線42aの引き回しが複雑にならず、始動補助光源4への給電経路を簡素化できるものである。
【0029】
そして、図1、図3(a)に示すように、始動補助光源4は、放電ランプ1の光軸に対して略直交する方向に、始動補助光源4の光軸が位置するように配置されている。この結果、ベース3内に始動補助光源4を収容することができる。
さらに、図3(a)に示すように、第1給電端子5と第2給電端子6は、始動補助光源4の光軸方向の両側に方向に配置された構造になっているので、第1給電端子5と第2給電端子6の距離を離すことができるものである。
【0030】
図1に戻り説明を続けると、放電ランプ1の一方の封止部から伸び出す外部リード11に第1ランプ給電線11aが接続されており、この第1ランプ給電線11aは、第1給電端子5の接続部54に接続されている。
放電ランプ1の他方の封止部から伸び出す外部リード12に第2ランプ給電線12aが接続されており、この第1ランプ給電線12aは、反射鏡2に形成された開口22を通り、反射鏡2の内部から外部に貫通して導出されており、第2給電端子6の接続部64に接続されている。
【0031】
図5は、本発明の光源装置の回路構成を示す説明図である。
図5では、AC駆動方式の給電装置を用いて点灯する回路の一例を簡略化して示す図である。
給電回路PbにはPFCなどのDC電源Paが接続され、例として降圧チョッパ方式のものを示している。これはEFT等のスイッチング素子QaによってDC電源Paからの電流をオン・オフし、前記スイッチ素子Qaがオン状態の時はDC電源PaからチョークコイルLを介して、前記スイッチ素子Qaがオフ状態の時は前記チョークコイルLの誘導作用によりダイオードDaを介して平滑コンデンサCaへの充電と放電ランプLaへの電流供給が行われる。
【0032】
給電回路Pbの出力端子T1,T2に接続されたフルブリッジ回路Pcはブリッジ状に配置されたFETなどのスイッチング素子から構成され、スイッチング素子Qb〜Qeの切換によって交流矩形波を放電ランプLaに供給する。
【0033】
具体的には、スイッチング素子Qb,Qeのペアとスイッチング素子Qc,Qdのペアを交互にオンにして、スイッチング素子Qc→放電ランプLa→スイッチング素子Qdの経路で流れる電流と、スイッチング素子Qe→放電ランプLa→スイッチング素子Qbの経路で流れる電流で交流を生成する。
【0034】
トリガ回路Pjにおいては、抵抗Rjを介して、T1−T2間にかかるランプ電圧によってコンデンサCjが充電される。そして、ゲート駆動回路Gjが駆動すると、サイリスタ等よりなるスイッチ素子Qjが導通することにより、コンデンサCjがトランスKjの1次側巻線Mjを通じて放電し、2次側巻線Hjに例えば5KVの高電圧パルスを発生する。2次側巻線Hjに発生した高電圧は、給電回路Pbの出力電圧に重畳されて放電ランプLaの電極間と、始動補助光源Lbの電極間に印加される。
放電ランプLaと始動補助光源Lbでは、始動補助光源Lbの方が放電ランプLaと比べ絶縁破壊電圧が極めて低く、5KVの高電圧パルスで、先ず、始動補助光源Lbが点灯し、光(紫外線)が放射される。
そして、始動補助光源Lbからの光が放電ランプLaの発光部内に入射し、放電ランプLaの発光部内で光電効果が発生し光電子が増加する現象が発生する。この時に、放電ランプLaの電極間に、トランスKjの2次側巻線Hjから5KVの高電圧パルスがかかり、放電ランプLaが点灯する。
このように、始動補助光源Lbからの光を利用することにより、放電ランプLaの絶縁破壊電圧を下げることができ、始動電圧が5KVと低電圧であっても、放電ランプLaは点灯するものである。
【0035】
なお、放電ランプLaと始動補助光源Lbは並列に接続されているが、始動補助光源Lbは、図2に示すように内部に放電空間を有する石英ガラス製の放電容器の両端にコイルが巻回された外部電極を有する構造であり、始動時の高電圧パルスがかかっている間は放電容器内面が誘電分極を起こし放電容器の内部空間で放電が起こりますが、高電圧パルスがかからない、つまり、定常点灯時は放電容器内面で誘電分極しない始動補助光源Lbは点灯しない構造になっている。
つまり、始動補助光源Lbは、高電圧パルスがかかる始動時のみ点灯するものである。
【0036】
また、始動補助光源4の第1補助光源給電線41a及び第2補助光源給電線42aの両方が給電回路Pbの出力端と繋がっており、始動補助光源4の第1外部電極41と第2外部電極42との間の電位差を確実に保つことができ、始動時の高電圧パルスのよって放電容器40内に電界がかかり、その電界が低い場合であっても始動補助光源4の放電容器40内で確実に絶縁破壊を起こさせる構造になっている。
つまり、始動電圧が5KVと低電圧であっても、始動補助光源4を確実に点灯させることができる。
【0037】
この結果、始動補助光源4(Lb)を用いることにより、始動電圧を下げることができ、第1給電端子5と第2給電端子6を近づけても、それらの間で放電が発生せず、第1給電端子5と第2給電端子6の両方をベース3に設けることができるものである。
【0038】
そして、図1に戻り説明を続けると、反射鏡2に設けられた開口22は、第2ランプ給電線12aが貫通しているだけであり、従来技術のように、ハトメを用いて、この開口22に給電端子が固定される構造ではないので、開口22の近傍の反射鏡2の内面に形成された可視光を反射するための誘電体多層膜には、なんら損傷を与える構造ではなく、反射鏡の反射率を低下させず、高い反射率を維持するものである。
【0039】
さらに、光源装置を収容するスペースが狭小化して、反射鏡の背面と収容スペースを区画する筐体との離間距離が小さくなっても、始動補助光源4からの光を利用することにより、放電ランプ1の絶縁破壊電圧を下げることができ、さらに、始動補助光源4と放電ランプ1に給電する第1給電端子5と第2給電端子6が筐体から最も離れたベースに固定されているので、第1給電端子5と筐体との離間距離、及び、第2給電端子6と筐体との離間距離を十分に取ることができ、それらの間で、放電が発生することがなく、安全性の高い光源装置となる。
【図面の簡単な説明】
【0040】
【図1】本願発明の光源装置の構成を示す説明図である。
【図2】図1に示す光源装置の始動補助光源の説明図である。
【図3】図1に示す光源装置の始動補助光源とベースと第1給電端子と第2給電端子の構成を示す説明図である。
【図4】本発明の光源装置の外形斜視図である。
【図5】本発明の光源装置の回路構成を示す説明図である。
【図6】従来の光源装置の構成を示す説明図である。
【図7】図6における光源装置の始動補助光源と反射鏡との接続構造を示す説明図である。
【符号の説明】
【0041】
1 放電ランプ
2 反射鏡
20 貫通口
21 首部
22 開口
3 ベース
4 補助光源
5 第1給電端子
6 第2給電端子

【特許請求の範囲】
【請求項1】
発光管内に一対の電極が配置され両端に封止部が形成された放電ランプと、該放電ランプを取り囲むように配置された反射鏡と、該反射鏡の首部に固定されたベースと、当該ベース内に配置された始動補助光源を有し、前記放電ランプの一方の封止部が反射鏡の首部に形成された貫通口に挿通されてベースに固定された光源装置において、
前記ベースには、第1給電端子と第2給電端子が離間して設けられており、
前記始動補助光源は、放電容器の外面上に第1外部電極と第2外部電極が離間して配置されており、
前記放電ランプの一方の封止部から伸び出す外部リードに接続された第1ランプ給電線と、前記始動補助光源の第1外部電極に接続された第1補助光源給電線が、前記第1給電端子に接続されており、
前記放電ランプの他方の封止部から伸び出す外部リードに接続された第2ランプ給電線と、前記始動補助光源の第2外部電極に接続された第2補助光源給電線が、前記第2給電端子に接続されている、
ことを特徴とする光源装置。
【請求項2】
前記反射鏡は、前記第2ランプ給電線が反射鏡の内部から外部に貫通して導出される開口が形成され、
前記ベースは、前記反射鏡の首部の外径より大きい内径を有する筒状の反射鏡支持部を有し、当該反射鏡支持部には、前記第1補助光源給電線と前記第2補助光源給電線が貫通する切欠部が形成され、
前記第1給電端子と第2給電端子は、前記反射鏡支持部の内面と前記反射鏡の首部の外面との間に配置される固定部と、当該固定部に続き前記反鏡射支持部の反射鏡方向の縁面に沿って伸びる中継部と、当該中継部に続き前記反射鏡支持部の外面に沿って伸びる折返し部と、当該折返し部に続き前記反射鏡支持部から離間する方向に伸びる接続部を有しており、
前記第1給電端子の接続部に、第1ランプ給電線と第1補助光源給電線が接続されており、
前記第2給電端子の接続部に、第2ランプ給電線と第2補助光源給電線が接続されていることを特徴とする請求項1に記載の光源装置。

【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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【公開番号】特開2009−117284(P2009−117284A)
【公開日】平成21年5月28日(2009.5.28)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−291749(P2007−291749)
【出願日】平成19年11月9日(2007.11.9)
【出願人】(000102212)ウシオ電機株式会社 (1,414)
【Fターム(参考)】