特許 6331842 光源装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6331842

(24)【登録日】2018年5月11日

(45)【発行日】2018年5月30日

(54)【発明の名称】光源装置

(51)【国際特許分類】

   F21S 2/00 20160101AFI20180521BHJP

   F21Y 101/00 20160101ALN20180521BHJP

【ＦＩ】

   F21S2/00 371

   F21S2/00 311

   F21S2/00 310

   F21S2/00 320

   F21Y101:00 300

【請求項の数】5

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2014-155233(P2014-155233)

(22)【出願日】2014年7月30日

(65)【公開番号】特開2016-31913(P2016-31913A)

(43)【公開日】2016年3月7日

【審査請求日】2017年3月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】000102212

【氏名又は名称】ウシオ電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106862

【弁理士】

【氏名又は名称】五十畑 勉男

(72)【発明者】

【氏名】二口 大督

(72)【発明者】

【氏名】利田 哲平

(72)【発明者】

【氏名】森 純一郎

【審査官】 河村 勝也

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−１０８６５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０４７６５２４１（ＣＮ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０３２４２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０６６７４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／０９０３４４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００３−３３８２６４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２１Ｓ ２／００

Ｇ０３Ｂ ２１／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

発光部内に一対の電極が対向配置され、前記発光部の両端には封止部が形成されてなる放電ランプと、前記放電ランプを取囲む反射鏡とを備え、
前記反射鏡の後方首部に前記放電ランプの後方封止部が固定されるとともに、
点灯電源からの給電線が、前記反射鏡に穿設された給電線用開口を介して前記反射鏡内に導かれ、該反射鏡の前面開口側に位置する前記放電ランプの前方封止部の外部リードに接続されてなる光源装置において、
前記反射鏡には、前記給電線用開口に対して、光軸を中心としてほぼ対向する位置に固定線用開口が穿設され、
一端が固定された固定線が、前記固定線用開口を介して前記反射鏡内に導かれ、その他端側が前記前方封止部または該前方封止部の外部リードに固定されており、
前記給電線と前記固定線とによって、放電ランプの破裂時に前記前方封止部が前方へ飛散することを防止していることを特徴とする光源装置。

【請求項2】

前記反射鏡内において、前記給電線の長さが前記固定線の長さよりも長いことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。

【請求項3】

前記給電線と前記固定線が、共通する同一の導電性部材によって構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光源装置。

【請求項4】

前記共通する同一の導電性部材が、前記前方封止部の外部リードに固定された固定スリーブを貫通して、該固定スリーブに固定されていることを特徴とする請求項３に記載の光源装置。

【請求項5】

前記前方封止部における前記発光部に近接する領域にはトリガーワイヤが巻回されており、
前記固定線の他端が、前記前方封止部に巻回されて固定され、更にその先端が前記トリガーワイヤの一端に電気的に接続され、
前記トリガーワイヤに電圧を印加する直流電源の一方の配線が、前記固定線の一端に接続されるとともに、他方の配線が、前記放電ランプの後方封止部の外部リードに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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ショートアーク型放電ランプと反射鏡を組み合わせた光源装置に関するものであり、特に、プロジェクタの光源として使用される光源装置に係わるものである。

【背景技術】

【0002】

従来、プロジェクタの光源装置として、ショートアーク型放電ランプと凹面反射鏡を組み合わせたものが使用される。プロジェクタには演色性のよい光源が要求され、従来、高い水銀蒸気圧を持った超高圧水銀ランプが好適に使用されている。
このような光源装置の一般的構造は、特開２００８−０１０３８４号公報（特許文献１）などに開示されている。
図５にその構造が示されていて、光源装置３１は、ショートアーク型放電ランプ３２と、このランプ３２からの光を集光する反射鏡３３とからなる。放電ランプ３２は、内部に一対の電極が対向配置された発光部３４と、その両端の後方封止部３４と前方封止部３５とを備えている。この後方封止部３４が、前記反射鏡３３の後方首部３３ａに挿入された状態で固定されて、前方封止部３５が反射鏡３３の前面開口３３ｂ側に位置している。
前記後方封止部３５の外部リード３７、および、前方封止部３６の外部リード３８には、点灯電源４０からの給電線４１、４２が接続されている。
このうち、前方封止部３６への給電線４２は、反射鏡３３に穿設した貫通口４３を貫通して反射鏡３３内に導かれて、外部リード３８に巻き付け固定されている。

【0003】

ところで、この種のショートアーク型放電ランプは、非常な高圧で点灯されることもあり、予期せぬトラブルによって破裂を起こすことがあり、その場合、図６に示すように、発光部３４の前方封止部３６の根本部に応力集中が起きてこの部分で破裂を起こすことが多い。一旦破裂が起こると、破断した前方封止部３６が反射鏡３３の前面開口３３ｂから前方外部に飛び出ることがあり、この前方封止部３６の動きは前方封止部３６の外部リード３８に接続された給電線４２によって規制されるのみであって、前方への飛散が防止できず、光源装置の前方に配置される、ＵＶ−ＩＲカットフィルタやカラーホイールなどの光学部品に衝突して、これらを破損することがある。
この封止部３６からは外部リード３８が突出していることもあって、衝突の際の破壊力が大きく、光学部品のダメージが大きくなる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８−０１０３８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

この発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて、発光部内に一対の電極が対向配置され、前記発光部の両端には封止部が形成されてなる放電ランプと、前記放電ランプを取囲む反射鏡とを備え、前記反射鏡の後方首部に前記放電ランプの後方封止部が固定されるとともに、点灯電源からの給電線が、前記反射鏡に穿設された給電線用開口を介して前記反射鏡内に導かれ、該反射鏡の前面開口側に位置する前記放電ランプの前方封止部の外部リードに接続されてなる光源装置において、放電ランプが万一破裂しても、破裂した前方封止部が妄りに前方に飛び出すことを防止して、前方に位置する光学部品を損傷することのないようにした構造を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、この発明に係る光源装置は、前記反射鏡には、前記給電線用開口に対して、光軸を中心としてほぼ対向する位置に固定線用開口が穿設され、一端が固定された固定線が、前記固定線用開口を介して前記反射鏡内に導かれ、その他端側が前記前方封止部または該前方封止部の外部リードに固定されていることを特徴とする。
また、前記反射鏡内において、前記給電線の長さが前記固定線の長さよりも長いことを特徴とする。
また、前記給電線と前記固定線が、共通する同一の導電性部材によって構成されていることを特徴とする。
また、前記共通する同一の導電性部材が、前記前方封止部の外部リードに固定された固定スリーブを貫通して、該固定スリーブに固定されていることを特徴とする
また、前記前方封止部における前記発光部に近接する領域にはトリガーワイヤが巻回されており、前記固定線の他端が、前記前方封止部に巻回されて固定され、更にその先端が前記トリガーワイヤの一端に電気的に接続され、前記トリガーワイヤに電圧を印加する直流電源の一方の配線が、前記固定線の一端に接続されるとともに、他方の配線が、前記放電ランプの後方封止部の外部リードに接続されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明の光源装置によれば、放電ランプの前方封止部が、反射鏡における後軸に関してほぼ対向する位置に延びる給電線と固定線とによって、接続されているので、万一前方封止部が破裂するようなことがあっても、この２本の給電線と固定線によって前方への飛散が防止されて、反射鏡の前方に配置される光学部品を損傷するようなことがない。
また、いわゆる外部トリガ方式を採用したものにあっては、固定線をトリガーワイヤへの給電線として兼ねる構造とすることによって、部品点数を減らして、破裂封止部の飛散を防止できるものである。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の光源装置の断面図。

【図2】図１の上面図。

【図3】本発明の他の実施例の断面図。

【図4】本発明の更に他の実施例の断面図。

【図5】従来技術の光源装置の断面図。

【図6】従来技術の不具合を示す断面図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

図１は、本発明の光源装置の断面図で、図２はその上面図である。
その全体の構造については、図４の従来例のものと同様であって、光源装置１は、放電ランプ２と、これを取り囲む反射鏡３とを備える。放電ランプ２の発光部４内には一対の電極が対向配置され、該発光部４の両端には後方封止部５と前方封止部６が設けられ、後方封止部５が、反射鏡３の後方首部３ａに挿入・固定され、前方封止部６は前記反射鏡３の前面開口３ｂ側に位置している。
そして、点灯電源１０からの給電線１１、１２が、前記後方封止部５の外部リード７、および、前方封止部６の外部リード８に、それぞれ接続されている。前記一方の給電線１２は、反射鏡３に穿設された給電線用開口１３を介して反射鏡３の内部に導かれている。
前記前方封止部６における前記発光部４に近接する領域にはトリガーワイヤ１５が巻回されており、このトリガーワイヤ１５は前記前方封止部６の外部リード８に接続され、前記一方の給電線１２と電気的に接続されている。なお、このトリガーワイヤ１５と給電線１２は同一部材で構成してもよい。
この実施例におけるトリガ方式は、いわゆる内部トリガ方式と呼ばれるものである。

【0010】

前記反射鏡３における、前記給電線用開口１３に対して、反射鏡３の光軸を中心としてほぼ対向する位置に、固定線用開口１４が穿設されている。そして、一端を反射鏡３の外面に固定された固定線１６が、この固定線用開口１４を介して反射鏡３内部に導かれ、前記放電ランプ２の前方封止部６の外部リード８に固定されている。
これにより、図２にも示されるように、反射鏡３のほぼ対向する位置の開口１３、１４から内部に延びる給電線１２と固定線１６とによって、放電ランプ２の前方封止部の外部リード８が支持される構造となる。

【0011】

こうすることにより、万一、放電ランプ２が破裂するようなことがあっても、破裂した前方封止部６は、給電線１２と固定線１６によって飛散が抑制されて、反射鏡３の前方に飛び出すことが防止され、反射鏡３の前方に配置される光学部品を損傷することがなくなる。
なお、固定線１６は、前方封止部６の外部リード８に固定する構造を示したが、前方封止部６自体に巻き付けて固定する構造であってもよい。そして、固定線１６の一端の固定は、反射鏡３に限られず、その周囲の部材に固定されるものであってもよい。
また、給電線用開口１３と固定線用開口１４とは、厳密に対向する位置にあることが必要なわけではなく、給電線１２との共働によって、破裂した前方封止部６の前方への飛散を防止できるような位置に設けてあればよい。
更には、放電ランプ２の破裂を前方封止部６での破裂として説明したが、後方封止部５が破裂する場合にも同様に飛散防止がなされることは明らかである。

【0012】

また図２に示すように、反射鏡３内において、給電線１２は固定線１６よりも線を長くすることが好ましい。具体的には、給電線用開口１３から外部リード８へ伸びる給電線１２の長さＬｘと、固定線用開口１４から外部リード８へ伸びる固定線１６の長さＬｙは、Ｌｘ＞Ｌｙとなるよう線の長さが調節される。これにより、固定線１６よりも給電線１２の方が、若干緩められた状態で給電線用開口１３と外部リード８の間に張り渡されている。
これは、給電線１２が放電ランプ２の電力供給経路のため、電流が投入されることで固定線１６よりも高温になりやすく、熱膨張及び熱収縮の影響による断線や、封止部６への負荷が生じやすい。そこで上記構成により、給電線１２を適宜緩めた状態とすることにより、給電線１２での熱膨張や熱収縮が緩和される。
他方、固定線１６の長さＬｙは、給電線１２の長さＬｘよりも短く調整することにより、ランプが破裂した際に封止部６の飛散を好適に防止できる。

【0013】

また給電線１２を比較的長く設計することで、反射鏡３への放電ランプ２の設置作業が容易となる。具体的には、放電ランプ２は、光源装置からの出力光が最も高くなるよう反射鏡３に設置させる必要がある。そこで放電ランプ２の後方封止部５を反射鏡３の後方首部３ａに挿入した後であって、接着剤で後端封止部５と反射鏡３の位置を固定する前に、放電ランプ２の管軸方向（図１における上下方向）や周方向の位置を微調整することで、出力光が最も高くなる最適位置に調整している。
上述の調整工程においては、光源装置からの出力光の増減を確認しつつ位置合わせを行う必要があり、給電線１２は予め外部リード８に接続させた状態で位置合わせを行っている。ここで、給電線１２が短い場合は、放電ランプ２の位置調整の範囲（つまり管軸方向や周方向の調整範囲）が限定的となり、十分な位置調整ができない。
そのため、給電線１２の長さＬｘは、十分な位置調整ができるよう長くすることが望ましい。

【0014】

給電線１２と固定線１６は、例えば、反射鏡３内での給電線１２の長さを４０ｍｍとし、固定線の長さを３０ｍｍとしている。このように、給電線１２と固定線１６が４：３の比率に調整されていることが望ましい。

【0015】

なお、固定線１６は給電線１２と別部材として説明したが、共通する同一の導電性部材で構成することもできる。つまり、図１に示した実施例において、給電線１２を外部リード８に巻き付け固定した後に、そのまま固定線１６として固定線用開口１４から反射鏡３外に導出して、その端部を反射鏡３などに固定することができる。
更に、この給電線１２と固定線１６を同一部材で構成する別の実施例が図３に示されていて、金属製固定スリーブ１８に導電線が挿通されており、この固定スリーブ１８を貫通して給電線用開口１３へ伸びる一方を給電線１２とし、固定線用開口１４へ伸びる他方を固定線１６としている。このスリーブ１８は、導電線を通した後に加締めることで、導電線上の任意の場所に固定される。そして、スリーブ１８は、例えば、溶接やハンダ付けで外部リード８に固定されており、このスリーブ１８を介して給電線１２と外部リード８が電気的に接続されている。
上記構成により、給電線１２と固定線１６の取り付け作業が簡素化し、給電線１２の長さＬｘと固定線１６の長さＬｙの比率を調整しやすい、という利点がある。

【0016】

また給電線１２と固定線１６を別部材で構成するとき、給電線１２は、固定線１６よりも線径を太くすることが好ましい。
高入力のランプは、給電線１２の線径が細いと給電線自身が電気抵抗となり発熱しやすく、エネルギーの損失が大きくなる。
他方、固定線１６は、ランプが破裂した際の前方封止部６の飛散を防止できるだけの強度があればよく、必要以上に線径を太くすると反射鏡３で反射した光が遮られやすくなり、光の利用効率を低下させてしまう。そこで、給電線１２は固定線１６よりも線径を太くさせたほうが好ましい。
例えば、給電線の線径はφ０．６ｍｍとし、固定線の線径はφ０．５ｍｍとしている。

【0017】

図４に他の実施例が示されていて、この実施例は、いわゆる外部トリガ方式を採用した場合の実施例である。
つまり、一端を固定された固定線１６は、その他端で前記放電ランプ２の前方封止部６に巻き付け固定されている。そして更にその先端は、トリガーワイヤ１５に電気的に接続されている。
そして、トリガーワイヤ１５に給電する直流電源２０の一方の配線２１が、前記放電ランプ２の後方封止部５の外部リード７に電気的に接続されるとともに、他方の配線２２が前記固定線１６の一端に電気的に接続されている。
これにより、直流電源２０からトリガーワイヤ１５への給電は、固定線１６を介してなされる。つまり、固定線１６は、トリガーワイヤ１５への給電線としても機能していることになる。なお、この固定線１６は、トリガーワイヤ１５と同一部材で構成してもよい。
この実施例においては、固定線１６は前方封止部６に巻き付け固定されるものであって、回路構成上で当然のことながら、前方封止部６の外部リード８に固定することはできない。

【0018】

本発明の効果を実証する実験を行った。
本発明の実施例として、図1，２に示す構成の光源装置を用い、比較例として、図５に示す構成の光源装置を用いて、以下の破裂実験を行った。
光源装置：３３０ｋＷタイプの放電ランプ
点灯条件：点灯時にＡＣ３３０Ｗを入力。冷却は行わない。
破裂条件：ＡＣ３３０Ｗ用の破裂バラストを用い、点灯後４分で破裂させる。
破裂の影響：ランプハウスの反射鏡の前方に配置した前面ガラスの損傷の有無。

【0019】

上記の実験条件で、実施例と比較例でそれぞれ１０回ずつの破裂実験を行い、放電ランプの破裂後の前面ガラスへの影響を検証。
比較例では、１０回中、すべての実験で、封止部や給電線が前面ガラスに衝突して、これを破損させた。
実施例では、１０回中、すべての実験で、前面ガラスへの衝突がなく、損傷が見られなかった。
これにより、給電線と固定線とによる破裂封止部の飛散防止効果が実証された。

【0020】

以上説明したように、本発明の光源装置においては、反射鏡に、給電線用開口に対して、光軸を中心としてほぼ対向する位置に固定線用開口が穿設され、一端が固定された固定線が、前記固定線用開口を介して前記反射鏡内に導かれ、その他端側が前方封止部または該前方封止部の外部リードに固定されていることにより、放電ランプが破裂するようなことがあっても、破裂した封止部が妄りに反射鏡の前方に飛散することがなく、その前方に位置する他の光学部品を損傷することがないという効果を奏するものである。

【符号の説明】

【0021】

１ 光源装置
２ 放電ランプ
３ 反射鏡
４ 発光部
５ 後方封止部
６ 前方封止部
７，８ 外部リード
１０ 点灯電源
１１，１２ 給電線
１３ 給電線用開口
１４ 固定線用開口
１５ トリガーワイヤ
１６ 固定線
１８ 固定スリーブ
２０ 直流電源

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】