JPH05325902A - Lighting device and projection type display - Google Patents

Lighting device and projection type display

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JPH05325902A
JPH05325902A JP4130446A JP13044692A JPH05325902A JP H05325902 A JPH05325902 A JP H05325902A JP 4130446 A JP4130446 A JP 4130446A JP 13044692 A JP13044692 A JP 13044692A JP H05325902 A JPH05325902 A JP H05325902A
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JP
Japan
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metal halide
tube
arc
arc tube
lamp
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Pending
Application number
JP4130446A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideaki Omura
秀明 大村
Masayuki Wakamiya
正行 若宮
Yuko Ito
由布子 伊藤
Hideto Monju
秀人 文字
Nobuyoshi Takeuchi
延吉 竹内
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は明るく色特性に優れた長寿命の照明
光学系および投射型ディスプレイを提供することを目的
とする。 【構成】 一対の電極を具備し少なくとも水銀、希ガ
ス、金属ハロゲン化物を封入した一重管構造の発光管を
アーク軸が水平となるよう配置したメタルハライドラン
プと、このメタルハライドランプが組み合わされて配置
された、その反射面が放物面または楕円面よりなる凹面
反射鏡よりなる照明光学装置において、前記水平に配置
した発光管の上方より該発光管の上部管壁に向け、前記
凹面反射鏡開口部または切り欠き部から、少なくともひ
とつの細管を通じるかまたは、前記凹面反射鏡の発光管
の上方部に設けた少なくともひとつの小孔より該発光管
の上部に選択的に気流を吹き付ける冷却手段を設けた構
造とし、気流流量を総量で250ml/min以上20
00ml/min以下とする。
(57) [Summary] [Object] An object of the present invention is to provide a long-life illumination optical system excellent in bright color characteristics and a projection type display. [Arrangement] A metal halide lamp having a pair of electrodes and a single-tube structure arc tube in which at least mercury, a rare gas, and a metal halide are enclosed, and the arc axis is horizontal, and the metal halide lamp is arranged in combination. Further, in the illumination optical device comprising a concave reflecting mirror whose reflecting surface is a paraboloid or an ellipsoid, the concave reflecting mirror opening is provided from above the horizontally arranged arc tube toward the upper tube wall of the arc tube. Or, a cooling means is provided from the cutout portion, through at least one thin tube, or through at least one small hole provided above the arc tube of the concave reflecting mirror to selectively blow an air flow above the arc tube. The structure has a total flow rate of 250 ml / min or more 20
It is set to 00 ml / min or less.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は外管を用いない一重管構
造の水平点灯形メタルハライドランプと凹面反射鏡とを
組み合わせた照明光学装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an illumination optical device in which a horizontally lit metal halide lamp having a single tube structure without an outer tube is combined with a concave reflecting mirror.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、メタルハライドランプは店舗照
明、道路照明等の一般照明から光学機器用光源として広
く用いられている。とくに外管を用いない一重管構造の
ショートアーク型メタルハライドランプは優れた発光特
性、発光効率、寿命を有することから液晶投射型ディス
プレイ、OHP等各種映像機器用として急速に需要が増
加している。
2. Description of the Related Art In recent years, metal halide lamps have been widely used as light sources for optical equipment, from general lighting such as store lighting and road lighting. In particular, the short arc type metal halide lamp having a single tube structure without using an outer tube has excellent light emission characteristics, light emission efficiency, and life, and therefore, demand is rapidly increasing for various image devices such as a liquid crystal projection display and OHP.

【0003】以下図面を参照しながら上述したメタルハ
ライドランプの一例について説明する。
An example of the above metal halide lamp will be described below with reference to the drawings.

【0004】図4は従来のメタルハライドランプの構成
図である。図4において、1は石英ガラス等からなる発
光管、2,2’は金属箔導体3、3’を介して設置され
た一対の電極である。4、4’は外部リード線、5、
5’は封止部、6は熱保温膜である。発光管内には水
銀、始動用希ガスとともに金属ハロゲン化物としてディ
スプロシウム、スカンジウム、ネオジム、ツリウムなど
のヨウ化物または臭化物が封入されている。
FIG. 4 is a block diagram of a conventional metal halide lamp. In FIG. 4, 1 is an arc tube made of quartz glass or the like, and 2 and 2'are a pair of electrodes installed via metal foil conductors 3 and 3 '. 4, 4'is an external lead wire, 5,
5'is a sealing part, and 6 is a heat insulating film. In the arc tube, iodide or bromide such as dysprosium, scandium, neodymium, and thulium is enclosed as a metal halide together with mercury and a rare gas for starting.

【0005】ランプ点灯中はランプ内に封入された固体
金属ハロゲン化物は溶融し、発光管管壁付近に液体とし
て存在する一方、一部は蒸発し、蒸発した金属ハロゲン
化物がアークの中心部で金属原子とハロゲン原子に解離
して前記金属蒸気がアークで励起されその金属特有のス
ペクトルを放射している。メタルハライドランプにおい
てランプ内部は点灯時10気圧以上の高圧となるために
対流が生じ、ランプの上部がランプの下部よりも高温と
なる。
While the lamp is lit, the solid metal halide enclosed in the lamp melts and exists as a liquid near the wall of the arc tube, while part of it vaporizes, and the evaporated metal halide is at the center of the arc. The metal vapor is dissociated into metal atoms and halogen atoms, and the metal vapor is excited by an arc to emit a spectrum peculiar to the metal. In a metal halide lamp, convection occurs due to a high pressure of 10 atm or more inside the lamp when the lamp is lit, and the upper part of the lamp becomes hotter than the lower part of the lamp.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】このようなメタルハラ
イドランプをアーク軸が略水平になるような姿勢で点灯
すると、上述した対流の影響で発光管下部に比べ、発光
管上部がより高温になる。
When such a metal halide lamp is lit in such a posture that the arc axis is substantially horizontal, the temperature of the upper part of the arc tube becomes higher than that of the lower part of the arc tube due to the above-mentioned convection.

【0007】メタルハライドランプにおいてはその発光
スペクトルは前記封入金属ハロゲン化物の蒸気圧、いい
かえるとランプ最冷点の温度で決定される。最冷点温度
を上昇させると金属ハロゲン化物の蒸気圧が増加する。
その結果添加金属の発光強度が増大し、演色性が向上し
発光効率も向上する。一方最冷点温度が低下すると逆に
演色性、発光効率は低下する。したがってメタルハライ
ドランプの演色性、発光効率を良好とするためにはラン
プに投入する電力を増加させるかまたはランプを小型化
して管壁負荷を高め最冷点温度を高くする必要がある。
The emission spectrum of the metal halide lamp is determined by the vapor pressure of the enclosed metal halide, that is, the temperature of the coldest spot of the lamp. Increasing the coldest spot temperature increases the vapor pressure of the metal halide.
As a result, the emission intensity of the added metal is increased, the color rendering is improved, and the emission efficiency is also improved. On the other hand, when the coldest spot temperature decreases, the color rendering properties and the luminous efficiency decrease. Therefore, in order to improve the color rendering properties and light emission efficiency of the metal halide lamp, it is necessary to increase the electric power supplied to the lamp or downsize the lamp to increase the load on the tube wall and raise the coldest spot temperature.

【0008】しかしながら水平点灯形メタルハライドラ
ンプでは管壁負荷を高めて最冷点である発光管下部の温
度を上昇させると、発光管上部の温度も同時に上昇し、
ランプが短寿命となってしまう。この理由はメタルハラ
イドランプにおいてはランプ封入金属と発光管構成材料
である石英ガラスとが反応して石英ガラスが失透する
が、失透速度はランプの温度が高いほど速いためであ
る。石英ガラスが失透するとガラスの透過率が低下し光
束が低下する、ランプの保温性が大きくなって封入金属
ハロゲン化物の蒸気圧上昇し、色温度が変化してしまう
という問題が生じて寿命末期を迎える。
However, in the horizontal lighting type metal halide lamp, if the temperature of the lower part of the arc tube, which is the coldest point, is increased by increasing the load on the tube wall, the temperature of the upper part of the arc tube also rises at the same time.
The lamp will have a short life. The reason for this is that in a metal halide lamp, the lamp encapsulating metal reacts with the quartz glass that is the material of the arc tube to devitrify the quartz glass, but the devitrification rate is faster as the temperature of the lamp is higher. When the quartz glass devitrifies, the transmittance of the glass decreases, the luminous flux decreases, the heat retention of the lamp increases, the vapor pressure of the enclosed metal halide rises, and the color temperature changes. Welcome.

【0009】このように水平点灯形メタルハライドラン
プには初期の演色性、発光効率を向上しようとすると短
寿命となってしまい、寿命を優先すると初期の演色性、
発光効率が低下するという課題がある。
As described above, the horizontal lighting type metal halide lamp has a short life if an attempt is made to improve the initial color rendering properties and luminous efficiency.
There is a problem that the luminous efficiency is reduced.

【0010】本発明は、上記の問題点に鑑みメタルハラ
イドランプ下部最冷点の温度はあまり低下させずにメタ
ルハライドランプ上部高温部を選択的に冷却し、演色
性、発光効率の優れた長寿命の照明光学装置および投射
型ディスプレイを提供することを目的とする。
In view of the above-mentioned problems, the present invention selectively cools the high temperature portion of the upper portion of the metal halide lamp without significantly lowering the temperature of the coldest spot at the lower portion of the metal halide lamp, and has a long life and excellent color rendering and luminous efficiency. An object is to provide an illumination optical device and a projection display.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め本発明は、一対の電極を具備し少なくとも水銀、希ガ
ス、金属ハロゲン化物を封入した一重管構造の発光管を
アーク軸が水平となるよう配置したメタルハライドラン
プと、このメタルハライドランプが組み合わされて配置
された、その反射面が放物面または楕円面よりなる凹面
反射鏡よりなり、前記メタルハライドランプはアーク軸
が凹面反射鏡の光軸上に位置された照明光学装置におい
て、前記水平に配置した発光管の上方より該発光管の上
部管壁に向け、前記凹面反射鏡開口部または切り欠き部
から、少なくともひとつの細管を通じるかまたは、前記
凹面反射鏡の発光管の上方部に設けた少なくともひとつ
の小孔より該発光管の上部に選択的に気流を吹き付ける
冷却手段を設けた構造とし、気流流量を総量で250m
l/min以上2000ml/min以下とするもので
ある。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above problems, the present invention provides a single-tube arc tube having a pair of electrodes and at least mercury, a rare gas, and a metal halide enclosed, in which the arc axis is horizontal. And a metal halide lamp arranged so that the metal halide lamp is arranged in combination, and the reflecting surface thereof is a concave reflecting mirror having a parabolic or elliptical surface, and the metal halide lamp has an arc axis of an optical axis of the concave reflecting mirror. In the illumination optical device positioned above, from the upper side of the horizontally arranged arc tube toward the upper tube wall of the arc tube, through the concave reflector opening or notch, through at least one thin tube, or A cooling means for selectively blowing an air current to the upper part of the arc tube through at least one small hole provided in the upper part of the arc tube of the concave reflecting mirror. And concrete, 250m the air flow rate in the total amount
It is 1 / min or more and 2000 ml / min or less.

【0012】また、寿命時間経過とともにメタルハライ
ドランプに吹き付ける送風気流の流量を増加させてもよ
い。
Further, the flow rate of the air flow blown to the metal halide lamp may be increased with the lapse of the life time.

【0013】本発明の投射型ディスプレイは上記照明光
学装置を光源部として有する。
The projection type display of the present invention has the illumination optical device as a light source section.

【0014】[0014]

【作用】本発明によると水平点灯形メタルハライドラン
プの下部最冷点の温度をあまり低下させることなく、ラ
ンプ上部の温度を選択的に大幅に低下させることがで
き、石英ガラスの失透の進行を抑制することができる。
したがって、演色性、発光効率の向上と長寿命化とを同
時に計ることができる。
According to the present invention, the temperature of the upper part of the horizontal lighting type metal halide lamp can be selectively and significantly lowered without significantly lowering the temperature of the lowermost cold spot thereof, and the devitrification of the quartz glass can be prevented. Can be suppressed.
Therefore, it is possible to simultaneously improve the color rendering property, the light emission efficiency, and prolong the life.

【0015】また、寿命時間経過とともにメタルハライ
ドランプに吹き付ける送風気流の流量を増加させること
で、石英ガラスの失透によって封入金属ハロゲン化物の
蒸気圧が寿命時間とともに上昇し、色温度が変化するこ
とを防止することができる。
Further, by increasing the flow rate of the blast air flow blown to the metal halide lamp with the lapse of the life time, the vapor pressure of the enclosed metal halide increases with the life time due to the devitrification of the quartz glass, and the color temperature changes. Can be prevented.

【0016】また本発明による照明光学装置を投射型デ
ィスプレイの光源部とすると、ディスプレイ画像が明る
く、色特性が良好で、長寿命のディスプレイを実現する
ことができる。
When the illumination optical device according to the present invention is used as a light source section of a projection type display, a display image having a bright display, good color characteristics and a long life can be realized.

【0017】[0017]

【実施例】【Example】

(実施例1)以下本発明の一実施例の照明光学装置につ
いて説明する。
(Embodiment 1) An illumination optical device according to an embodiment of the present invention will be described below.

【0018】図1はメタルハライドランプ7と反射面が
放物面形状の凹面反射鏡8よりなる集光系と、冷却機構
9を組み合わせた照明光学系である。10は受光面であ
る。メタルハライドランプ7の各部には図4に示したメ
タルハライドランプと同等の部材には同一符号がつけて
ある。
FIG. 1 shows an illumination optical system in which a cooling mechanism 9 is combined with a light condensing system including a metal halide lamp 7, a concave reflecting mirror 8 having a parabolic reflection surface. 10 is a light receiving surface. In each part of the metal halide lamp 7, the same members as those of the metal halide lamp shown in FIG. 4 are designated by the same reference numerals.

【0019】メタルハライドランプ7は発光部最大外径
14.2mm,肉圧1.5mm、内容積0.95ccの
250Wタイプで管内には始動用希ガスとしてのアルゴ
ンが100トール、緩衝ガスとして水銀が25mg、ヨ
ウ化ディスプロシウムが0.6mg、ヨウ化ネオジムが
0.5mg,ヨウ化セシウムが0.6mg封入されてい
る。アーク長は6.8mmである。
The metal halide lamp 7 is a 250 W type with a maximum outer diameter of 14.2 mm, a wall pressure of 1.5 mm, and an internal volume of 0.95 cc. The tube has 100 Torr of argon as a starting rare gas and mercury as a buffer gas. 25 mg, dysprosium iodide 0.6 mg, neodymium iodide 0.5 mg, and cesium iodide 0.6 mg were enclosed. The arc length is 6.8 mm.

【0020】電極2はφ0.7mm、長さ11mmのタ
ングステン芯棒にφ0.3mmのタングステン線を密に
巻回してある。これらの電極2は厚さ0.028mm、
幅2.5mm、長さ20mmのモリブデン箔を介して、
発光管1の放電空間内に気密封止されている。
The electrode 2 has a diameter of 0.7 mm and a length of 11 mm and is closely wound with a tungsten wire of 0.3 mm in diameter. These electrodes 2 have a thickness of 0.028 mm,
Through a molybdenum foil with a width of 2.5 mm and a length of 20 mm,
The discharge space of the arc tube 1 is hermetically sealed.

【0021】冷却機構9は先端内径2.5mmの細管1
1と冷却用ファン12、そしてフード13から構成され
ている。
The cooling mechanism 9 is a thin tube 1 having an inner diameter of 2.5 mm at the tip.
1, a cooling fan 12, and a hood 13.

【0022】このように構成された照明光学装置におい
てメタルハライドランプ7は周波数約120Hzの矩形
波で点灯される。以上のように構成された照明光学装置
の効果を確認するために行った実験について説明する。
In the illuminating optical device thus constructed, the metal halide lamp 7 is lit with a rectangular wave having a frequency of about 120 Hz. An experiment conducted to confirm the effect of the illumination optical device configured as above will be described.

【0023】まず、ランプに投入する電力を変化させた
時の水平点灯形メタルハライドランプ上部外表面および
下部最冷点外表面の温度、受光面10中心の照度、分光
分布を測定した。温度測定位置は図1中にA,Bで示し
た。結果を(表1)にまとめた。
First, the temperature of the upper outer surface and the lower outer surface of the coldest spot of the horizontal lighting type metal halide lamp, the illuminance at the center of the light receiving surface 10, and the spectral distribution were measured when the electric power supplied to the lamp was changed. The temperature measurement positions are indicated by A and B in FIG. The results are summarized in (Table 1).

【0024】[0024]

【表1】 [Table 1]

【0025】定格の250Wで点灯したときはランプ上
部が930℃、下部が830℃で上下部に100℃の温
度差が存在し、上部温度は石英ガラスの使用限界温度に
近かった。このランプの投入電力を200Wまで減少さ
せると、上部高温部の温度は880℃まで低下するが、
下部最冷点温度も730℃にまで低下してしまった。
When the lamp was turned on at a rated power of 250 W, there was a temperature difference of 930 ° C. in the upper part of the lamp, 830 ° C. in the lower part and 100 ° C. in the upper and lower parts, and the upper part temperature was close to the use limit temperature of quartz glass. When the input power of this lamp is reduced to 200 W, the temperature of the upper high temperature part drops to 880 ° C,
The lowermost cold spot temperature has also dropped to 730 ° C.

【0026】その結果封入金属の発光強度が減少して、
明るさ、演色性とも不良となった。一方、封入金属の発
光強度を増大させるためにランプ投入電力を300Wま
で増加させたところ、最冷点温度は上昇し、照度は35
%増加し、演色性もRa93と向上した。しかしこの場
合ランプ上部の温度は1010℃にまで上昇し、点灯約
70時間でランプが膨張変形してしまった。本測定では
ランプ投入電力を変化させて管壁負荷を変えたが、ラン
プ投入電力を250W一定に保ち、ランプの大きさを変
化させて、管壁負荷すなわちランプ温度を変えたときも
全く同様に、発光効率、演色性を向上させるために最冷
点温度を上げて封入金属の発光強度を増加させると短寿
命となり、寿命を配慮すると初期の発光効率、演色性が
低下する結果となった。
As a result, the emission intensity of the enclosed metal decreases,
Both the brightness and the color rendering were poor. On the other hand, when the power supplied to the lamp was increased to 300 W in order to increase the emission intensity of the enclosed metal, the coldest spot temperature increased and the illuminance was 35%.
% And the color rendering was also improved to Ra93. However, in this case, the temperature of the upper part of the lamp rose to 1010 ° C., and the lamp expanded and deformed after about 70 hours of lighting. In this measurement, the power applied to the lamp was changed to change the load on the tube wall, but the power applied to the lamp was kept constant at 250 W, and the size of the lamp was changed to change the load on the wall, that is, the lamp temperature. When the coldest spot temperature was raised to improve the luminous efficiency and the color rendering property to increase the luminous intensity of the enclosed metal, the life became short, and when the life was taken into consideration, the initial luminous efficiency and the color rendering property were deteriorated.

【0027】そこでメタルハライドランプの最冷点温度
をできるだけ低下させずに、上部高温部を選択的に冷却
することを目的に、凹面反射鏡8の外部に設置した冷却
用ファン12の送風をフード13によって細流に絞り、
細管11を通じてランプ高温部に吹き付けた。そして送
風風量を変化させたときのランプ上部A、下部Bの温
度、受光面10中心の照度、Raを上述の実験と同様に
測定した。結果を(表2)に示した。
Therefore, for the purpose of selectively cooling the upper high temperature portion without reducing the coldest spot temperature of the metal halide lamp as much as possible, the hood 13 is provided by the cooling fan 12 installed outside the concave reflecting mirror 8. Squeezed into a stream by
It sprayed on the high temperature part of the lamp through the narrow tube 11. Then, the temperature of the upper part A and the lower part B of the lamp, the illuminance at the center of the light receiving surface 10 and Ra when the air flow rate was changed were measured in the same manner as in the above experiment. The results are shown in (Table 2).

【0028】[0028]

【表2】 [Table 2]

【0029】細管11から1000ml・min-1の気
流をランプ上部の高温部に吹き付けることによってAの
温度は90℃低下し、840℃になった。このときラン
プ下部Bの温度低下は30℃であった。受光面10中心
の照度,Raはやや低下したが、ランプ高温部の温度が
低下したことで、寿命が延長され2500時間点灯後も
受光面中心照度は55%を維持し、ランプ変形もなかっ
た。空冷を実施しない場合は寿命は1000時間であ
る。ランプ流量を変化させ、寿命と照度,Raの光学特
性を吟味した結果を総合的に判断して、実用上は細管1
1からランプに吹き付けられる流量は250ml・mi
-1以上2000ml・min-1以下とする必要がある
ことが分かった。
The temperature of A was lowered by 90 ° C. to 840 ° C. by blowing an air flow of 1000 ml · min −1 from the thin tube 11 to the high temperature portion above the lamp. At this time, the temperature decrease of the lower part B of the lamp was 30 ° C. Although the illuminance and Ra at the center of the light-receiving surface 10 slightly decreased, the temperature of the high temperature part of the lamp decreased, so that the life was extended and the illuminance at the center of the light-receiving surface remained 55% after 2500 hours of lighting, and there was no lamp deformation. .. The life is 1000 hours without air cooling. By changing the lamp flow rate and comprehensively judging the results of examining the optical characteristics of life, illuminance, and Ra, the thin tube 1 is practically used.
The flow rate from 1 to the lamp is 250 ml ・ mi
It has been found that it is necessary to control the amount to be n −1 or more and 2000 ml · min −1 or less.

【0030】また細管11のサイズは内径が小さい場
合、ランプ上部の一部しか冷却されないため本発明の効
果があまり顕著ではない。また内径が大きい時は気流が
ランプ下部にまで回り込んで最冷点温度が低下してしま
う。細管11のサイズを変化させて検討した結果、内径
は発光管最大外径をDとすると細管内径は0.1D以上
0.9D以下である必要があった。
When the inner diameter of the thin tube 11 is small, only a part of the upper part of the lamp is cooled, so that the effect of the present invention is not so remarkable. Further, when the inner diameter is large, the air flow goes around to the lower part of the lamp and the coldest spot temperature is lowered. As a result of examination by changing the size of the thin tube 11, the inner diameter of the thin tube needs to be 0.1D or more and 0.9D or less, where D is the maximum outer diameter of the arc tube.

【0031】(実施例2)次に第2の実施例の照明光学
装置について説明する。
(Embodiment 2) Next, an illumination optical device according to a second embodiment will be described.

【0032】図2はメタルハライドランプ14と反射面
が楕円面形状でふたつの小孔を持つ凹面反射鏡15より
なる集光系と、冷却機構16を組み合わせた照明光学系
である。10は受光面である。メタルハライドランプ1
4の各部には図4に示したメタルハライドランプと同等
の部材には同一符号がつけてある。メタルハライドラン
プ14は発光部最大外径11.2mm,肉圧1.5m
m、内容積0.50ccの150Wタイプで管内には始
動用希ガスとしてのアルゴンが100トール、緩衝ガス
として水銀が15mg、ヨウ化ディスプロシウムが0.
3mg、ヨウ化ネオジムが0.3mg,ヨウ化セシウム
が0.5mg封入されている。アーク長は5.0mmで
ある。
FIG. 2 shows an illumination optical system in which a cooling mechanism 16 is combined with a condensing system comprising a metal halide lamp 14, a concave reflecting mirror 15 having an elliptical reflecting surface and two small holes. 10 is a light receiving surface. Metal halide lamp 1
4, the same members as those of the metal halide lamp shown in FIG. 4 are designated by the same reference numerals. The metal halide lamp 14 has a maximum light emitting portion outer diameter of 11.2 mm and a wall pressure of 1.5 m.
150 W type with an internal volume of 0.50 cc, argon is 100 torr as a starting rare gas, mercury is 15 mg as a buffer gas, and dysprosium iodide is 0.
3 mg, 0.3 mg of neodymium iodide and 0.5 mg of cesium iodide are enclosed. The arc length is 5.0 mm.

【0033】電極2はφ0.6mm、長さ9mmのタン
グステン芯棒にφ0.3mmのタングステン線を密に巻
回してある。これらの電極2は厚さ0.028mm、幅
2.0mm、長さ15mmのモリブデン箔を介して、発
光管1の放電空間内に気密封止されている。
The electrode 2 is formed by tightly winding a tungsten wire of φ0.3 mm around a tungsten core rod of φ0.6 mm and a length of 9 mm. These electrodes 2 are hermetically sealed in the discharge space of the arc tube 1 via a molybdenum foil having a thickness of 0.028 mm, a width of 2.0 mm and a length of 15 mm.

【0034】冷却機構16は先端内径4.0mmの細管
17と冷却用ファン12、そしてフード13から構成さ
れている。
The cooling mechanism 16 is composed of a thin tube 17 having a tip inner diameter of 4.0 mm, a cooling fan 12, and a hood 13.

【0035】このように構成された照明光学装置におい
てメタルハライドランプ14は周波数約250Hzの矩
形波で点灯される。以上のように構成された照明光学装
置の効果を実施例1と同様に評価した。その結果本実施
例においても2本の細管17からランプ上部に吹き付け
られる総流量が250ml・min-1以上2000ml・
min-1以下の時、本発明の効果が顕著に現れ光学特
性、寿命を両立できる優れた照明光学装置を提供できる
ことが明らかになった。細管のサイズは実施例1と同様
発光管最大外径の0.1倍以上0.9倍以下である必要
があった。
In the illuminating optical device thus constructed, the metal halide lamp 14 is lit with a rectangular wave having a frequency of about 250 Hz. The effects of the illumination optical device configured as described above were evaluated in the same manner as in Example 1. As a result, also in this embodiment, the total flow rate sprayed from the two thin tubes 17 to the upper part of the lamp is 250 ml · min −1 or more and 2000 ml ·
It has been clarified that the effect of the present invention is remarkably exhibited when the value is min −1 or less, and an excellent illumination optical device capable of achieving both optical characteristics and life can be provided. The size of the thin tube had to be 0.1 to 0.9 times the maximum outer diameter of the arc tube as in Example 1.

【0036】実施例1または実施例2において、送風冷
却用細管とランプ中央を通る鉛直軸がなす角度は90度
以下であれば良い。つまりアーク軸を通る水平面内か水
平面上方からランプを冷却すれば、ランプ上部高温部を
選択的に冷却できることが確認された。
In the first or second embodiment, the angle formed by the blast cooling thin tube and the vertical axis passing through the center of the lamp may be 90 degrees or less. In other words, it was confirmed that if the lamp is cooled from within the horizontal plane passing through the arc axis or from above the horizontal plane, the high temperature portion above the lamp can be selectively cooled.

【0037】ところで実施例1および実施例2において
ランプを点灯寿命評価したとき、従来より程度は小さい
が時間とともにガラスは徐々に失透する。このとき光束
低下によって受光面照度が低下するとともに、ランプの
色温度変化によって受光面の分光分布も変化する。これ
は失透現象によって初期に比べ最冷点温度が上昇したこ
とに起因するものである。したがってランプ寿命ととも
にランプ色温度が変化するのを避けるには、本発明によ
ってランプ高温部を局所冷却する際に時間とともに送風
流量を増加すれば良い。失透によって最冷点温度が上昇
し、封入金属ハロゲン化物の蒸気圧が大きくなるのを送
風流量を増加させることで低減するのである。(表3)
に実施例2の構成で冷却無しの場合、送風流量一定の場
合、送風流量を時間とともに増加させた場合の受光面中
心の照度、色温度の経時変化を示した。
By the way, when the lighting life of the lamps in Examples 1 and 2 was evaluated, the glass gradually devitrified with time, though it was smaller than the conventional one. At this time, the illuminance on the light receiving surface decreases due to the decrease in the luminous flux, and the spectral distribution on the light receiving surface also changes due to the change in the color temperature of the lamp. This is because the devitrification phenomenon caused the coldest spot temperature to rise compared to the initial temperature. Therefore, in order to prevent the lamp color temperature from changing with the life of the lamp, it is sufficient to increase the blast flow rate with time when locally cooling the high temperature portion of the lamp according to the present invention. The coldest spot temperature rises due to devitrification and the vapor pressure of the enclosed metal halide increases, which is reduced by increasing the blast flow rate. (Table 3)
In Example 2, there is shown the change over time in the illuminance and color temperature at the center of the light receiving surface when there is no cooling, when the air flow rate is constant, and when the air flow rate is increased with time.

【0038】[0038]

【表3】 [Table 3]

【0039】送風流量はランプに固着した熱電対あるい
はランプ電圧の値などに基づいて増加させれば良い。
(表3)から送風流量を時間とともに増加させること
で、色温度変化を低減し、失透の加速的な進行も抑制し
て照度低下も改善されることが分かった。
The air flow rate may be increased based on the thermocouple fixed to the lamp or the value of the lamp voltage.
From Table 3, it was found that increasing the air flow rate with time reduced the color temperature change, suppressed the accelerated progress of devitrification, and improved the illuminance reduction.

【0040】(実施例3)図3は図1の照明光学装置を
光源部とする投射型ディスプレイ装置の一実施例の液晶
プロジェクターを示す概略図である。18は光源部、1
9はダイクロイックミラー、20はミラー、21は液晶
パネル、22はフィールドレンズ、23は投射レンズで
ある。受光面10の特性は本発明による照明光学装置の
効果を反映して、従来の冷却機構を設置しない場合に比
べ明るさ、色特性をさほど低下させることなく長寿命を
実現することができた。
(Embodiment 3) FIG. 3 is a schematic view showing a liquid crystal projector as an embodiment of a projection type display device using the illumination optical device of FIG. 1 as a light source section. 18 is a light source unit, 1
Reference numeral 9 is a dichroic mirror, 20 is a mirror, 21 is a liquid crystal panel, 22 is a field lens, and 23 is a projection lens. The characteristics of the light-receiving surface 10 reflect the effect of the illumination optical device according to the present invention, and it is possible to realize a long life without significantly lowering the brightness and color characteristics as compared with the case where the conventional cooling mechanism is not installed.

【0041】図3に示した実施例では図1に示す照明光
学装置を光源部としたが、図2に示す照明光学装置を用
いても同様の効果が得られる。またこれらにおいて時間
とともに送風流量を増加させることで、長時間にわたっ
て色特性に優れ明るい画像を得ることができる。
In the embodiment shown in FIG. 3, the illumination optical device shown in FIG. 1 is used as the light source section, but the same effect can be obtained by using the illumination optical device shown in FIG. Further, by increasing the air flow rate with time in these, it is possible to obtain a bright image with excellent color characteristics for a long time.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上のように本発明は一対の電極を具備
し少なくとも水銀、希ガス、金属ハロゲン化物を封入し
た一重管構造の発光管をアーク軸が水平となるよう配置
したメタルハライドランプと、このメタルハライドラン
プが組み合わされて配置された、その反射面が放物面ま
たは楕円面よりなる凹面反射鏡よりなる照明光学装置に
おいて、前記水平に配置した発光管の上方より該発光管
の上部管壁に向け、前記凹面反射鏡開口部または切り欠
き部から、少なくともひとつの細管を通じるかまたは、
前記凹面反射鏡の発光管の上方部に設けた少なくともひ
とつの小孔より該発光管の上部に選択的に気流を吹き付
ける冷却手段を設けた構造とし、気流流量を総量で25
0ml/min以上2000ml/min以下とするこ
とで、明るさ、色特性をさほど低下させずに長寿命化を
図ることができる。また時間とともに送風流量を増加さ
せることで色温度変化を抑制しさらに長寿命化が可能で
ある。また本発明の照明光学装置を投射型ディスプレイ
の光源部とすると、明るさ、色特性と寿命の両立を図る
ことができる。
As described above, the present invention provides a metal halide lamp having a pair of electrodes and a single-tube structure arc tube in which at least mercury, a rare gas, and a metal halide are enclosed, and the arc axis is horizontal. In an illumination optical device comprising a concave reflector whose reflection surface is a parabolic surface or an elliptic surface, in which the metal halide lamp is arranged in combination, an upper tube wall of the arc tube is arranged above the horizontally arranged arc tube. Toward, from the concave reflector opening or notch through at least one thin tube, or
A cooling means for selectively blowing an air current is provided above the arc tube through at least one small hole provided above the arc tube of the concave reflecting mirror, and the air flow rate is 25 in total.
By setting it to 0 ml / min or more and 2000 ml / min or less, it is possible to prolong the life without significantly deteriorating the brightness and color characteristics. Further, by increasing the flow rate of air blow with time, it is possible to suppress the change in color temperature and further prolong the life. When the illumination optical device of the present invention is used as a light source unit of a projection type display, it is possible to achieve both brightness, color characteristics and life.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例1の照明光学系の構成図FIG. 1 is a configuration diagram of an illumination optical system according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例2の照明光学系の構成図FIG. 2 is a configuration diagram of an illumination optical system according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例3の投射型ディスプレイの構成
FIG. 3 is a configuration diagram of a projection type display according to a third embodiment of the present invention.

【図4】従来のメタルハライドランプの構成図FIG. 4 is a block diagram of a conventional metal halide lamp.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 石英ガラス製発光管 2 電極 3 金属箔導体 4 外部リード線 5 封止部 6 熱保温膜 7 メタルハライドランプ 8 凹面反射鏡 9 冷却機構 10 受光面 11 細管 12 冷却用ファン 13 フード 14 メタルハライドランプ 15 凹面反射鏡 16 冷却機構 17 細管 18 光源部 19 ダイクロイックミラー 20 ミラー 21 液晶パネル 22 フィールドレンズ 23 投射レンズ 1 Quartz glass arc tube 2 Electrode 3 Metal foil conductor 4 External lead wire 5 Sealing part 6 Heat insulation film 7 Metal halide lamp 8 Concave reflector 9 Cooling mechanism 10 Light receiving surface 11 Capillary tube 12 Cooling fan 13 Hood 14 Metal halide lamp 15 Concave surface Reflection mirror 16 Cooling mechanism 17 Capillary tube 18 Light source section 19 Dichroic mirror 20 Mirror 21 Liquid crystal panel 22 Field lens 23 Projection lens

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 文字 秀人 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 竹内 延吉 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Hideto, 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】一対の電極を具備し少なくとも水銀、希ガ
ス、金属ハロゲン化物を封入した一重管構造の発光管を
アーク軸が水平となるよう配置したメタルハライドラン
プと、このメタルハライドランプが組み合わされて配置
された、その反射面が放物面または楕円面よりなる凹面
反射鏡よりなり、前記メタルハライドランプはアーク軸
が凹面反射鏡の光軸上に位置された照明光学装置におい
て、前記水平に配置した発光管の上方より前記発光管の
上部管壁に向け、前記凹面反射鏡開口部または切り欠き
部から、少なくともひとつの細管を通じて前記発光管の
上部に選択的に気流を吹き付ける冷却手段を設け、前記
気流の総流量を250ml/min以上2000ml/
min以下とすることを特徴とする照明光学装置。
1. A metal halide lamp comprising a pair of electrodes, and an arc tube having a single-tube structure in which at least mercury, a rare gas, and a metal halide are enclosed, and the arc axis of which is horizontal. Arranged, the reflecting surface is composed of a concave reflecting mirror consisting of a paraboloid or an ellipsoid, the metal halide lamp, the arc axis is located on the optical axis of the concave reflecting mirror in the illumination optical device, the horizontally arranged From the upper part of the arc tube toward the upper tube wall of the arc tube, from the concave reflecting mirror opening or notch, there is provided a cooling means for selectively blowing an air flow to the upper part of the arc tube through at least one thin tube, Total flow rate of air flow is 250ml / min or more 2000ml /
An illuminating optical device characterized in that it is not more than min.
【請求項2】一対の電極を具備し少なくとも水銀、希ガ
ス、金属ハロゲン化物を封入した一重管構造の発光管を
アーク軸が水平となるよう配置したメタルハライドラン
プと、このメタルハライドランプが組み合わされて配置
された、その反射面が放物面または楕円面よりなる凹面
反射鏡よりなり、前記メタルハライドランプはアーク軸
が凹面反射鏡の光軸上に位置された照明光学装置におい
て、前記凹面反射鏡の発光管の上方部に少なくともひと
つの小孔を設け、前記小孔より前記発光管の上部に選択
的に気流を吹き付ける冷却手段を設け、前記気流の総流
量を250ml/min以上2000ml/min以下
とすることを特徴とする照明光学装置。
2. A metal halide lamp comprising a pair of electrodes, in which an arc tube having a single tube structure in which at least mercury, a rare gas, and a metal halide are enclosed, is arranged so that the arc axis is horizontal, and the metal halide lamp is combined. Arranged, the reflection surface is composed of a concave reflecting mirror consisting of a paraboloid or an ellipsoid, the metal halide lamp is an illumination optical device whose arc axis is located on the optical axis of the concave reflecting mirror, At least one small hole is provided in the upper part of the arc tube, and cooling means for selectively blowing an air flow from the small hole to the upper part of the arc tube is provided, and the total flow rate of the air flow is 250 ml / min or more and 2000 ml / min or less. An illumination optical device characterized by:
【請求項3】メタルハライドランプの点灯時間の経過と
ともに送風気流流量を増加させることを特徴とする請求
項1または請求項2記載の照明光学装置。
3. The illumination optical apparatus according to claim 1 or 2, wherein the flow rate of the blast airflow is increased as the lighting time of the metal halide lamp elapses.
【請求項4】請求項1、請求項2または請求項3記載の
照明光学装置を組み込んだことを特徴とする投射型ディ
スプレイ。
4. A projection type display incorporating the illumination optical device according to claim 1, claim 2 or claim 3.
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Cited By (5)

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