高圧水銀ランプ
【課題】従来構造のランプでは実現できなかった高効率化を達成し、短寿命等の問題がないランプ構造を提供する。
【解決手段】一対の電極を有する発光管内に少なくとも水銀とハロゲンと共に希ガスが封入された発光管１を有するリフレクタ付高圧水銀ランプにおいて、前記ランプの光軸方向に直交する発光管断面形状を略均一な肉厚の楕円状形状とし、前記発光管は楕円状断面形状の石英ガラス管から作られており、前記楕円状形状の長軸方向は前記ランプの水平点灯時に鉛直方向になるように配置されていることを特徴とする。
【解決手段】一対の電極を有する発光管内に少なくとも水銀とハロゲンと共に希ガスが封入された発光管１を有するリフレクタ付高圧水銀ランプにおいて、前記ランプの光軸方向に直交する発光管断面形状を略均一な肉厚の楕円状形状とし、前記発光管は楕円状断面形状の石英ガラス管から作られており、前記楕円状形状の長軸方向は前記ランプの水平点灯時に鉛直方向になるように配置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、液晶プロジェクタの光源装置等に用いられる高圧放電ランプについて、発光管およびランプの設計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、こうした光源装置は、主にプロジェクタや映写機などに使用されており、最近では、ホームシアターやプロジェクションＴＶ等へ使用されて一般家庭へ普及し始めている。これらに使われているランプは、明るさ、色味等を良くする為に、非常に高い圧力となるように水銀が封入された石英ガラス製の発光管と発光管から放射される光を反射させるリフレクタを組み合わせた構造となっている。しかしながら、このようにランプ点灯中に高い圧力となるために、稀にランプが破裂することがある。近年プロジェクタの小型化、高輝度化、軽量化の要求に伴いランプの小型化、高輝度化の要求が強くなっている。
【０００３】
ランプの高効率化を考えた場合の改善策として、例えば点灯中の圧力をさらに上げて発光管の高輝度化を行う方法があるが、破裂の確率が高くなってしまう。
また、発光管外径サイズを小径化して光の利用効率を上げる方法もあるが、肉厚を薄くすると、壁面の耐圧強度が低下するため、上記同様に破裂の確率が高くなってしまう。肉厚を変えない場合は、点灯中最も温度が高くなるアーク上方向の発光管内面がアークに近づくため、壁面温度が上昇して硝子の失透現象を起こし易くなり、明るさの早期低下や寿命中の破裂の確率が高くなってしまう。
このような問題点を解決するための構成として、特許文献１には発光管をランプ光軸の直交平面で切断した場合の肉厚を変化させて前記直交平面内の光強度分布を変化させ、Ｐ波Ｓ波偏光変換装置との組み合わせで効率改善を行う構成が開示されている。
また、特許文献２にはアーク形成方向と垂直な断面において、略平行の内壁面を具備させることにより、アークの幅を太く見せて配光特性を良くする構成が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特許第３６４２１９０号公報
【特許文献２】特開２００６−９３００６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本考案においては、従来構造のランプでは実現できなかった高効率化を達成し、短寿命等の問題がないランプ構造を提供するものである。
【０００６】
特許文献１の構成とすることにより、偏光変換効率が上がり高効率化が可能と考えられるが、偏光変換する前のランプ自体の効率変化や寿命特性への影響等には言及していない。
【０００７】
特許文献２の構成にすることにより、アークを太く見せることが可能となり、自動車用のランプとして要求される輝度ムラの低減に効果があると考えられるが、高輝度光源が必要とされるプロジェクター用のランプでは輝度低下に繋がり、結果として効率が下がってしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題点を解決し、目的を達成するため、一対の電極を有する発光管内に少なくとも水銀とハロゲンと共に希ガスが封入された発光管を有するリフレクタ付高圧水銀ランプにおいて、前記ランプの光軸方向に直交する発光管断面は略均一な肉厚の楕円状形状とし、かつ前記発光管は楕円状断面形状の石英ガラス管から作られており、前記楕円状形状の長軸方向は前記ランプの水平点灯時に鉛直方向になるように配置されていることを特徴とする高圧水銀ランプ。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の構成によれば、水平点灯される発光管について、従来構造のランプの発光管における水平方向の発光管外径を縮めることにより、発光管の幅が細くなり、従来構造では発光管に遮られて利用されなかったリフレクタの反射光を利用できるので、高効率化できる（図１）。また、点灯中に上方となる発光管内面ガラスが最も温度が上昇するが、発光管の垂直方向においては、従来の内径が保たれるため、アークとの距離を従来と同じにでき、ガラスの早期失透を抑えることができる。
さらに、壁面の肉厚を従来と同じにできるので、発光管容器の耐圧不足による破裂確率の上昇を抑えることができる。
本考案においては、従来構造のランプでは実現できなかった高効率化を達成し、短寿命等の問題がないランプ構造を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本例では、ほぼ球状の発光管の水平方向の径を小さくした発光管形状の高圧水銀ランプの実施例について図１乃至図２を用いて説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は反射鏡内に設置された発光管を上方向から見下ろした模式図であり、点線は従来構造の発光管、実線は本発明の発光管を示す。
図１において、発光管の中心から放射された光について、実線で示した本発明に関する楕円発光管ではｂの矢印で示した光が反射鏡に反射され、反射鏡開口部から放射される。一方、従来の球状の発光管では、同じく発光管中央心から放射された光は矢印ａのごとく同様に反射されることになるが、ｂからａの間の光は発光管に遮られて反射鏡の外に直接放射されることはない。従って、本発明の実線で示した発光管から放射される光の有効効率が、従来の球上発光管から放射される光の有効効率を上回る。
図２ａ）は一つの実施例である電極軸に直行する面の発光管のほぼ中央部の断面図である。
図２ｂ）は本発明の発光管を上方から見た外観図であり、図２ｃ）は本発明の発光管を横から見た外観図である。Ａ（長径）、Ｂ（短径）はそれぞれ発光管の外形を示し、Ａの寸法はＢの寸法よりやや長くなっていることを示している。
【００１２】
発光管内には一対の電極が封止されており、前記発光管内には、水銀とハロゲンと共に希ガスが封入されている。発光管外径サイズは楕円の長径を１０ｍｍとし、短径を９ｍｍとした。また、壁面の肉厚は２．５ｍｍとした。
従来構造の発光管は断面が円形の石英ガラス素管を使用し、ガラス素管を回転させながら一部を加熱軟化し、この部分にガラス素管を寄せつつ膨らませることにより、カーボン製の型の中に入れて断面が円形状の発光管を作成する。本発光管の製造方法としては、断面が楕円状の石英ガラス素管を使用し、同様に一部を加熱軟化させてガラス素管を寄せつつ膨らませ、特殊な形状のカーボン製の型で本形状の発光管形状を作成した。
【００１３】
外径サイズ５０ｍｍ角（５０ｍｍ×５０ｍｍの四角形の開口部を有するリフレクタ）、焦点距離６ｍｍの回転放物反射面を備えるリフレクタで、従来構成の断面が円形状の発光管と本発明の構成を用いた発光管との比較をおこなった結果を、表１に示す。点灯電力は１５０Ｗとした。
表１．
従来構成１では、寿命上の問題は無かったが、これ以上の効率を達成するために従来構成２，４，５，６のように発光管外形を小さくすると、発光管内面温度の上昇による早期失透の発生による維持率の悪化や、肉厚が薄くなることによる耐圧力の低下による破裂が発生し易くなってしまう。
本発明の構成では、従来構成１のランプの１０３％の明るさが寿命等に影響を与えることなく得られた。
【産業上の利用可能性】
【００１４】
本発明の活用は、主にプロジェクターやプロジェクションＴＶ、映写機などに使用される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係るランプ構造の模式図
【図２】（ａ）本発明に係るランプ構造の実施例１の発光管断面図及び外観図 （ｂ）同、実施例１の発光管を上方向から見た外観図 （ｃ）同、実施例１の発光管を横方向から見た外観図
【符号の説明】
【００１６】
１・・・発光管
２・・・リフレクタ反射面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶プロジェクタの光源装置等に用いられる高圧放電ランプについて、発光管およびランプの設計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、こうした光源装置は、主にプロジェクタや映写機などに使用されており、最近では、ホームシアターやプロジェクションＴＶ等へ使用されて一般家庭へ普及し始めている。これらに使われているランプは、明るさ、色味等を良くする為に、非常に高い圧力となるように水銀が封入された石英ガラス製の発光管と発光管から放射される光を反射させるリフレクタを組み合わせた構造となっている。しかしながら、このようにランプ点灯中に高い圧力となるために、稀にランプが破裂することがある。近年プロジェクタの小型化、高輝度化、軽量化の要求に伴いランプの小型化、高輝度化の要求が強くなっている。
【０００３】
ランプの高効率化を考えた場合の改善策として、例えば点灯中の圧力をさらに上げて発光管の高輝度化を行う方法があるが、破裂の確率が高くなってしまう。
また、発光管外径サイズを小径化して光の利用効率を上げる方法もあるが、肉厚を薄くすると、壁面の耐圧強度が低下するため、上記同様に破裂の確率が高くなってしまう。肉厚を変えない場合は、点灯中最も温度が高くなるアーク上方向の発光管内面がアークに近づくため、壁面温度が上昇して硝子の失透現象を起こし易くなり、明るさの早期低下や寿命中の破裂の確率が高くなってしまう。
このような問題点を解決するための構成として、特許文献１には発光管をランプ光軸の直交平面で切断した場合の肉厚を変化させて前記直交平面内の光強度分布を変化させ、Ｐ波Ｓ波偏光変換装置との組み合わせで効率改善を行う構成が開示されている。
また、特許文献２にはアーク形成方向と垂直な断面において、略平行の内壁面を具備させることにより、アークの幅を太く見せて配光特性を良くする構成が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特許第３６４２１９０号公報
【特許文献２】特開２００６−９３００６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本考案においては、従来構造のランプでは実現できなかった高効率化を達成し、短寿命等の問題がないランプ構造を提供するものである。
【０００６】
特許文献１の構成とすることにより、偏光変換効率が上がり高効率化が可能と考えられるが、偏光変換する前のランプ自体の効率変化や寿命特性への影響等には言及していない。
【０００７】
特許文献２の構成にすることにより、アークを太く見せることが可能となり、自動車用のランプとして要求される輝度ムラの低減に効果があると考えられるが、高輝度光源が必要とされるプロジェクター用のランプでは輝度低下に繋がり、結果として効率が下がってしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題点を解決し、目的を達成するため、一対の電極を有する発光管内に少なくとも水銀とハロゲンと共に希ガスが封入された発光管を有するリフレクタ付高圧水銀ランプにおいて、前記ランプの光軸方向に直交する発光管断面は略均一な肉厚の楕円状形状とし、かつ前記発光管は楕円状断面形状の石英ガラス管から作られており、前記楕円状形状の長軸方向は前記ランプの水平点灯時に鉛直方向になるように配置されていることを特徴とする高圧水銀ランプ。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の構成によれば、水平点灯される発光管について、従来構造のランプの発光管における水平方向の発光管外径を縮めることにより、発光管の幅が細くなり、従来構造では発光管に遮られて利用されなかったリフレクタの反射光を利用できるので、高効率化できる（図１）。また、点灯中に上方となる発光管内面ガラスが最も温度が上昇するが、発光管の垂直方向においては、従来の内径が保たれるため、アークとの距離を従来と同じにでき、ガラスの早期失透を抑えることができる。
さらに、壁面の肉厚を従来と同じにできるので、発光管容器の耐圧不足による破裂確率の上昇を抑えることができる。
本考案においては、従来構造のランプでは実現できなかった高効率化を達成し、短寿命等の問題がないランプ構造を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本例では、ほぼ球状の発光管の水平方向の径を小さくした発光管形状の高圧水銀ランプの実施例について図１乃至図２を用いて説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は反射鏡内に設置された発光管を上方向から見下ろした模式図であり、点線は従来構造の発光管、実線は本発明の発光管を示す。
図１において、発光管の中心から放射された光について、実線で示した本発明に関する楕円発光管ではｂの矢印で示した光が反射鏡に反射され、反射鏡開口部から放射される。一方、従来の球状の発光管では、同じく発光管中央心から放射された光は矢印ａのごとく同様に反射されることになるが、ｂからａの間の光は発光管に遮られて反射鏡の外に直接放射されることはない。従って、本発明の実線で示した発光管から放射される光の有効効率が、従来の球上発光管から放射される光の有効効率を上回る。
図２ａ）は一つの実施例である電極軸に直行する面の発光管のほぼ中央部の断面図である。
図２ｂ）は本発明の発光管を上方から見た外観図であり、図２ｃ）は本発明の発光管を横から見た外観図である。Ａ（長径）、Ｂ（短径）はそれぞれ発光管の外形を示し、Ａの寸法はＢの寸法よりやや長くなっていることを示している。
【００１２】
発光管内には一対の電極が封止されており、前記発光管内には、水銀とハロゲンと共に希ガスが封入されている。発光管外径サイズは楕円の長径を１０ｍｍとし、短径を９ｍｍとした。また、壁面の肉厚は２．５ｍｍとした。
従来構造の発光管は断面が円形の石英ガラス素管を使用し、ガラス素管を回転させながら一部を加熱軟化し、この部分にガラス素管を寄せつつ膨らませることにより、カーボン製の型の中に入れて断面が円形状の発光管を作成する。本発光管の製造方法としては、断面が楕円状の石英ガラス素管を使用し、同様に一部を加熱軟化させてガラス素管を寄せつつ膨らませ、特殊な形状のカーボン製の型で本形状の発光管形状を作成した。
【００１３】
外径サイズ５０ｍｍ角（５０ｍｍ×５０ｍｍの四角形の開口部を有するリフレクタ）、焦点距離６ｍｍの回転放物反射面を備えるリフレクタで、従来構成の断面が円形状の発光管と本発明の構成を用いた発光管との比較をおこなった結果を、表１に示す。点灯電力は１５０Ｗとした。
表１．
従来構成１では、寿命上の問題は無かったが、これ以上の効率を達成するために従来構成２，４，５，６のように発光管外形を小さくすると、発光管内面温度の上昇による早期失透の発生による維持率の悪化や、肉厚が薄くなることによる耐圧力の低下による破裂が発生し易くなってしまう。
本発明の構成では、従来構成１のランプの１０３％の明るさが寿命等に影響を与えることなく得られた。
【産業上の利用可能性】
【００１４】
本発明の活用は、主にプロジェクターやプロジェクションＴＶ、映写機などに使用される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係るランプ構造の模式図
【図２】（ａ）本発明に係るランプ構造の実施例１の発光管断面図及び外観図 （ｂ）同、実施例１の発光管を上方向から見た外観図 （ｃ）同、実施例１の発光管を横方向から見た外観図
【符号の説明】
【００１６】
１・・・発光管
２・・・リフレクタ反射面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極を有する発光管内に少なくとも水銀とハロゲンと共に希ガスが封入された発光管を有するリフレクタ付高圧水銀ランプにおいて、前記ランプの光軸方向に直交する発光管断面は略均一な肉厚の楕円状形状とし、かつ前記発光管は楕円状断面形状の石英ガラス管から作られており、前記楕円状形状の長軸方向は前記ランプの水平点灯時に鉛直方向になるように配置されていることを特徴とする高圧水銀ランプ。
【請求項１】
一対の電極を有する発光管内に少なくとも水銀とハロゲンと共に希ガスが封入された発光管を有するリフレクタ付高圧水銀ランプにおいて、前記ランプの光軸方向に直交する発光管断面は略均一な肉厚の楕円状形状とし、かつ前記発光管は楕円状断面形状の石英ガラス管から作られており、前記楕円状形状の長軸方向は前記ランプの水平点灯時に鉛直方向になるように配置されていることを特徴とする高圧水銀ランプ。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００８−２３４９５３（Ｐ２００８−２３４９５３Ａ）
【公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−７１８３８（Ｐ２００７−７１８３８）
【出願日】平成１９年３月２０日（２００７．３．２０）
【出願人】（００００００１９２）岩崎電気株式会社 (533)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２０日（２００７．３．２０）
【出願人】（００００００１９２）岩崎電気株式会社 (533)
【Ｆターム（参考）】
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