JPH08185825A

JPH08185825A - 光源装置，点灯装置，照明装置および液晶プロジェクター

Info

Publication number: JPH08185825A
Application number: JP6326071A
Authority: JP
Inventors: Hiromichi Kawashima; 弘道川島; Yasuhiro Iwato; 泰博岩藤; Mamoru Furuya; 守古谷; Ichirou Tanaka; 以知郎田中
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1994-12-27
Filing date: 1994-12-27
Publication date: 1996-07-16

Abstract

(57)【要約】【目的】垂直上向き点灯の場合の経時劣化による光束維
持率の低下を抑制してランプ寿命の延長を図ることがで
きるとと共に、明るさの均斉度を向上する。【構成】メタルハライドランプ２とリフレクタ３とを有
する。メタルハライドランプ２は、発光管４の内容積を
Ｖ（cc），封入金属ハロゲン化物の封入量をＭ（mol
），上部電極５の発光管４内への突出長をＬ１，下部
電極６の発光管４内への突出長をＬ２，これら上下一対
の電極同士の間隔をＬ３としたときに、次式を満足させ
るように構成される。また発光管４の軸方向少なくとも
中央近傍の外面を透明のクリア部１６に形成している。【数１】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はショートアーク型メタル
ハライドランプを光源とし、この光源から反射される光
を反射板により反射して投光するようにした光源装置，
並びにこれを有する点灯装置，照明装置および液晶プロ
ジェクターに係り、特に、一対の電極の位置関係を改良
してランプ寿命の延長等を図った光源装置，点灯装置，
照明装置および液晶プロジェクターに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、カラー液晶プロジェクタ装置
等の光源装置は、光源として発光効率および演色性に優
れたメタルハライドランプを使用しており、メタルハラ
イドランプから放射された光を反射板であるリフレクタ
により反射し、この反射光をレンズなどのような光学系
により、集光や投影などの光制御を行ない、この光学系
で制御された光を受ける液晶パネルの画像をスクリーン
に投影するようになっている。

【０００３】このような光源装置の光源としては、点光
源に近く、しかも低電力の割りには大光量が得られる短
（ショート）アーク型メタルハライドランプが多く用い
られている。この種の短アーク型メタルハライドランプ
は、例えば楕円球状の石英ガラスからなる発光管内に一
対の電極を封着し、この発光管内に、緩衝金属としての
水銀と、発光金属としての金属ハロゲン化物、およびア
ルゴン等の希ガスを封入している。

【０００４】このようなメタルハライドランプは、放物
面または楕円球面をなす反射面を有するリフレクタの内
底部上にランプ軸を光軸に一致させて取り付けられてお
り、ランプから出た光をリフレクタの反射面で反射し、
垂直方向上向きの出光開口端部から上記光学系へ投光す
るようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の光源装置では、そのリフレクタの出光開口端
を、垂直方向上方へ向けて交流点灯させると、メタルハ
ライドランプの光束維持率が必ずしも良好ではなく、ラ
ンプ寿命が長くないという課題がある。

【０００６】つまり、この種のメタルハライドランプは
希土類金属等の金属ハロゲン化物を石英ガラス製の発光
管内に封入しているために、経時劣化により発光管に失
透が発生し易く、この失透は発光管の温度上昇により発
生するので、垂直上向き点灯の場合は、まず発光管の上
部から発生して次第に下部へ拡大して行き、光束維持率
を次第に低下させてランプ寿命が尽きるという課題があ
る。そこで、本願発明者らは上下一対の電極間の中心で
あるアークセンターを、発光管の中心であるランプセン
タよりも下方、つまり、リフレクタの底部側へ若干ずら
す調整を行なうことにより失透の影響を抑制して光束維
持率を高め、ランプ寿命を延ばすことができることを新
たに知得した。

【０００７】つまり、従来のメタルハライドランプはア
ークセンターをランプセンターに一致させているため
に、上記失透が発光管に発生すると、その失透部を透過
する光が拡散されて、上向きのリフレクタの開口端部内
側反射面に入射される光量が低減する。このために、リ
フレクタから外部へ投光される光量が失透の拡大と共に
次第に増大していき、光束維持率が低下すると共に、こ
の投光の輝度分布の外周部が中央部よりも低下して明る
さ均斉度が低下するという課題がある。

【０００８】そこで本発明は、このような事情を考慮し
てなされたもので、その目的は、垂直上向き点灯の場合
の経時劣化による光束維持率の低下を抑制してランプ寿
命の延長を図ることができる光源装置，点灯装置，照明
装置および液晶プロジェクターを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために次のように構成される。

【００１０】本願の請求項１に記載の発明は、ガラス製
発光管の両端部に一対の電極を同心状に対向して封着す
ると共に、この発光管内に少なくとも金属ハロゲン化物
を封入したメタルハライドランプと、このランプを、そ
の電極軸が光軸と一致した状態で収容すると共に、この
ランプから放射される光を反射して上向きの出光開口端
から投光する反射板と、を有する光源装置において、前
記メタルハライドランプは、前記発光管の内容積をＶ
（cc），封入金属ハロゲン化物の封入量をＭ(mol) ，上
方に位置する前記電極の前記発光管内への突出長をＬ
１，下方に位置する前記電極の前記発光管内への突出長
をＬ２，これら上下一対の電極同士の間隔をＬ３とした
ときに、次式を満足させるように構成されると共に、前
記発光管外面の少なくとも中央近傍を透明に形成してい
ることを特徴とする。なお、本発明において透明とは、
発光管を通過する光の直線透過率が９０％以上であるこ
とを言う。

【００１１】

【数２】

【００１２】また、本願の請求項２に記載の発明は、メ
タルハライドランプは、その発光管の透明部の下端から
発光管の下端まで光拡散部を形成していることを特徴と
する。

【００１３】さらに、本願の請求項３に記載の発明は、
メタルハライドランプは、その管壁負荷が２０〜８０W/
cm²であることを特徴とする。

【００１４】さらにまた、本願の請求項４に記載の発明
は、メタルハライドランプは、そのアーク負荷が３５Ｗ
／mmであることを特徴とする。

【００１５】また、本願の請求項５に記載の発明は、メ
タルハライドランプは、その発光管の内容積が３cc以下
であり、投入ワットが３５Ｗ以上であることを特徴とす
る。

【００１６】さらに、本願の請求項６に記載の発明は、
メタルハライドランプは、その発光管の排気チップを発
光管の中心よりも上方側へずらしていることを特徴とす
る。

【００１７】さらにまた、本願の請求項７に記載の発明
は、請求項１〜６のいずれか１項に記載のメタルハライ
ドランプに、交流電力を与えて安定的に点灯させる点灯
回路を有することを特徴とする。

【００１８】また、本願の請求項８に記載の発明は、照
明装置本体と、この照明装置本体内に収容された請求項
７記載の点灯装置を有することを特徴とする。

【００１９】さらに、本願の請求項９に記載の発明は、
プロジェクター本体と、このプロジェクター本体内に収
容された請求項７記載の点灯装置と、光源装置からの光
が交差されずに入射される液晶パネルと、この液晶パネ
ルに影像信号を出力する液晶パネル制御回路とを有する
ことを特徴とする。

【００２０】

【作用】本発明は、垂直上向き点灯のメタルハライドラ
ンプの発光管内へ突出する上部電極の突出長を、下部電
極の突出長よりも長くしているので、これら両電極間の
中心であるアークセンターが発光管の中心であるランプ
センターよりも電極軸上の下方、つまり、反射板（リフ
レクタ）の内底部側へずれている。

【００２１】このために、経時劣化により発光管に失透
が発生した場合、その失透はまず発光管の上部に発生す
るが、この発光管上部からの放射光はアークセンターが
電極軸上下方へずれている分だけアークからの光は発光
管の失透する部分を通過せずに、反射面で反射されて外
部へ投光される。このために、この投光の全体の明るさ
の光束維持率の経済的な低下を抑制してランプ寿命を延
ばすことができる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１〜図５に基づい
て説明する。

【００２３】図１は本発明をカラー液晶プロジェクタ装
置などに使用される光源装置に適用した場合の一実施例
の要部縦断面図であり、この図１において、光源装置１
は、光源２と、この光源２から放射された光を反射する
反射板であるリフレクタ３とを有し、光源としては例え
ば定格入力が１５０Ｗ、管壁負荷が２０〜８０W/cm²，
アーク負荷が３５Ｗ／mmの交流点灯式短アーク型メタル
ハライドランプ２が用いられている。

【００２４】この短アーク型メタルハライドランプ２は
図２にも示すように、石英ガラスにより長軸がほぼ１２
mm、短軸がほぼ１２mmの楕円回転体により内容積が３cc
以下の例えば約０．５ccの発光管４を形成しており、こ
の発光管４には、緩衝金属としての水銀と希ガスが所定
量封入されていると共に、発光金属として次の希土類金
属がそれぞれ封入される。

【００２５】

【外１】

【００２６】そして、発光管４は図２に示すように、そ
の内部に、上部電極５と下部電極６とを、内蔵すると共
に、これら上，下部電極５，６を、発光管４の中心であ
るランプセンターＯｖを垂直方向に通る電極軸Ｏｅ上に
て対向配置し、この上部電極５の発光管４内への突出長
さをＬ１、下部電極６の発光管４内への突出長さをＬ
２、これら上，下部電極５，６同士の電極間距離をＬ
３、発光管４の内容積をＶ（cc）、上記封入量をＭとし
たときに、次の（１）式が満足するように構成されてい
る。

【００２７】

【数３】そこで本実施例では例えば、Ｌ１＝５mm，Ｌ２＝３mm，
Ｌ３＝３．５mm，Ｍ＝２．８×１０^-6mol にそれぞれ設
定し、Ｌ１−Ｌ２＝２mm，０．０５×Ｌ３＝０．１８mm
である。

【００２８】したがって、本実施例は、上部電極５の突
出長Ｌ１を下部電極６の突出長Ｌ２よりも長くして、そ
の電極間中心であるアークセンターＯａを電極軸Ｏｅ上
にて図１，図２中下方へずらしてリフレクタ３の焦点Ｆ
に一致させている。

【００２９】そして、これら上，下部電極５，６は、発
光管４の上下一対の封止部７ａ，７ｂに封着された金属
箔導体８ａ，８ｂに接続されている。金属箔導体８ａ，
８ｂは、例えばＭｏ箔であり、下部電極６に接続された
下部金属箔導体８ｂは図示しない外部リード線を介して
リフレクタ３側の封止部７ｂの端部に被着された図１で
も示す口金９に電気的に接続されている。一方、上部電
極５に接続された上部金属箔導体８ａは外部リード線１
０に接続されている。外部リード線１０は、例えばＭｏ
金属ワイヤからなり、図１に示すようにリフレクタ３の
挿通孔１１を貫通して、他方の下部外部リード線と共に
点灯回路１２に接続され、この点灯回路１２から所定の
交流電力を給電されて安定的に点灯されるようになって
いる。

【００３０】一方、リフレクタ３はガラスまたは金属に
より椀状に形成されており、焦点位置Ｆを有する椀状回
転曲面の放物面または楕円球面状の内面に、反射特性に
優れたＴｉＯ₂−ＳｉＯ₂などの蒸着膜からなる反射面
１３を形成している。このリフレクタ３は光軸Ｏｂ−Ｏ
ｃがほぼ垂直方向上向きとなる姿勢で使用されるもの
で、上端側の上面開口投光部、つまり上面開口部は開口
径が所定径に形成されており、リフレクタ３の椀状外底
部には支持筒部１４が垂直方向下方へ同心状に突出する
ように突設されている。この支持筒部１４内にはメタル
ハライドランプ２の口金９のほぼ全体が挿入され、絶縁
セメント等の接着剤１５により固着されている。これに
より、ランプ２のランプ軸がリフレクタ３の中心軸、つ
まり光軸Ｏｂ−Ｏｃとほぼ一致している。

【００３１】そして、このようなランプ２は、その発光
管４の外面に、発光管４の中心のランプセンターＯｖを
含む軸方向中間部にて透明のクリア部１６を所要幅の環
状帯状に形成する一方、このクリア部１６の下端から発
光管４の下端までにかけて例えばフロスト加工等よりな
る光拡散層１６を形成している。一方、クリア部１６の
上端から発光管４の上端までの外面には保護膜１８を形
成している。

【００３２】また、発光管４の排気チップ１９をランプ
センターＯｖよりも上方へ配設している。この排気チッ
プ１９は発光管４内を排気する一方、金属ハロゲン化物
等の封入物を封入する際に使用するものであり、その使
用後は開口端部を熱圧着等により封着するので、排気チ
ップ１９の基端部は肉厚となって光を拡散させる。そこ
で、この排気チップ１９をリフレクタ３の開口端部側へ
ずらすことにより、スクリーン等に投光される投光への
影響の低減を図っている。

【００３３】図３はこのように構成される光源装置１か
ら所定のスクリーンに投光されたときの照度維持率（光
束維持率）を、Ｋ＝Ｌ１−Ｌ２／Ｌ３としたときに、従
来例等と比較して示す特性図であり、図中Ｋ＝０．５の
特性曲線は本実施例の照度維持率を示し、Ｋ＝０の特性
曲線は、上，下部電極５，６の発光管４内への両突出長
Ｌ１とＬ２を等しくして電極間中心（アークセンター）
ＯａをランプセンターＯｖに一致させた従来例の特性を
示しており、さらに、Ｋ＝−０．５は上、下部電極５，
６の各突出長Ｌ１，Ｌ２を本実施例と逆転させて、アー
クセンターＯａを図中上方へずらした場合の特性を示し
ている。

【００３４】この図３にも示すようにＫ＝０の従来例や
Ｋ＝−０．５とした場合はの光束維持率は、点灯時間が
約１０００時間を超えた辺りから大きく低下するのに対
し、Ｋ＝０．５の本実施例の場合は光束維持率の低下が
比較的少なく、ランプ寿命が長いことが示されている。

【００３５】また、図４の照度分布図に示すように、ア
ークセンターＯａをランプセンターＯｖに一致させた従
来例の特性曲線ＡではアークセンターＯａ中心周りの中
央部Ｏの照度に対して、外周縁部の照度が大きく低下し
ているが、本実施例では特性曲線Ｂに示すように外周縁
部の照度の低下が中央部の照度に比して少なく、明るさ
の均斉度が向上している。

【００３６】このように構成された光源装置１を例えば
図５で示すカラー液晶プロジェクタ装置２０に適用する
場合の一実施例を次に説明する。このカラー液晶プロジ
ェクタ装置２０は、メタルハライドランプ２と、このメ
タルハライドランプ２を高周波で安定的に点灯せしめる
点灯回路１２と、このランプ２から放射された光を反射
するリフレクタ３とを有する光源装置１の上方に、これ
から投光された光を制御する光学系２１を設けている。
この光学系２１は、光源装置１の下方からの投光を例え
ば約９０°屈曲させて反射するミラー２２や集光レンズ
２３，投射レンズ２４などを備えている。そしてこの光
学系２１の前方にはスクリーン２５を設け、液晶パネル
２６を例えば集光レンズ２３と投射レンズ２４との間に
設置し、液晶パネル２６に各色光が交差せずに入射され
るようになっている。

【００３７】したがって、ランプ２から放射された光は
リフレクタ３の反射面１３で反射され、光学系２１のミ
ラー２２によりほぼ直角に屈曲されて集光レンズ２３に
より集光される。この集光された光の各色光は液晶パネ
ル２６をその背面から交差せずに入射されて照らし、こ
の照射光は光学系２１の投射レンズ２４を経てスクリー
ン２５上に投光される。

【００３８】また、このカラー液晶プロジェクタ装置２
０は上記したように光束維持率が高くランプ寿命が長い
光源装置１を組み付けているので、ランプ交換回数を低
減してメンテナンスの簡単化を図ることができると共
に、コスト低減を図ることができる。

【００３９】さらに、光源装置１は上記したように明る
さの均斉度が高いので、スクリーン２５上に投影される
画像の色むらと照度むらとを低減することができる等、
画質を高めることができる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、垂直上向
き点灯のメタルハライドランプの発光管内へ突出する上
部電極の突出長を、下部電極の突出長よりも長くするこ
とにより、これら両電極間の中心であるアークセンター
が発光管の中心であるランプセンターよりも電極軸上の
下方、つまり、反射板（リフレクタ）の内底部側へずら
しているので、経時劣化により発光管上部に失透が発生
した場合でも、この発光管上部からの放射光はアークセ
ンターが電極軸上下方へずれている分だけ反射板の内底
部側へずれた反射面に反射されて外部へ投光される。こ
のために、この投光の外周部の明るさが向上するので、
この投光の全体の明るさの光束維持率の低下を抑制して
ランプ寿命を延ばすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光源装置の一実施例の要部縦断面
図。

【図２】図１で示すメタルハライドランプの拡大縦断面
図。

【図３】図１で示す実施例の照度維持率を従来例のもの
と比較して示す特性図。

【図４】図１で示す実施例の照度分布図。

【図５】図１で示す光源装置を組み付けたカラー液晶プ
ロジェクタ装置の構成図。

【符号の説明】

１光源装置２メタルハライドランプ３リフレクタ（反射板）４発光管５上部電極６下部電極７ａ，７ｂ上下一対の封着部８ａ，８ｂ上下一対の金属箔導体９口金１０外部リード線１１挿通孔１２点灯回路１３反射面１４支持筒部１５接着剤１６クリア部１７光拡散層１８保護膜１９排気チップ２０カラー液晶プロジェクタ装置２１光学系２２ミラー２３集光レンズ２５スクリーン２６液晶パネルＦ反射板の焦点ＯａアークセンターＯｖランプセンターＯｂ，Ｏｃ光軸Ｏｅ電極軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｊ 61/30 Ｃ 61/36 Ｂ 61/88 Ｃ (72)発明者田中以知郎東京都品川区東品川四丁目３番１号東芝ライテック株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガラス製発光管の両端部に一対の電極を
同心状に対向して封着すると共に、この発光管内に少な
くとも金属ハロゲン化物を封入したメタルハライドラン
プと、このランプを、その電極軸が光軸と一致した状態で収容
すると共に、このランプから放射される光を反射して上
向きの出光開口端から投光する反射板と、を有する光源
装置において。前記メタルハライドランプは、前記発光
管の内容積をＶ（cc），封入金属ハロゲン化物の封入量
をＭ（mol ），上方に位置する前記電極の前記発光管内
への突出長をＬ１，下方に位置する前記電極の前記発光
管内への突出長をＬ２，これら上下一対の電極同士の間
隔をＬ３としたときに、次式を満足させるように構成さ
れると共に、前記発光管外面の少なくとも中央近傍を透
明に形成していることを特徴とする光源装置。【数１】
【請求項２】メタルハライドランプは、その発光管の
透明部の下端から発光管の下端まで光拡散部を形成して
いることを特徴とする請求項１記載の光源装置。
【請求項３】メタルハライドランプは、その管壁負荷
が２０〜８０W/cm²であることを特徴とする請求項１ま
たは２記載の光源装置。
【請求項４】メタルハライドランプは、その電極間負
荷が３５Ｗ／mm以上であることを特徴とする請求項１〜
３のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項５】メタルハライドランプは、その発光管の
内容積が３cc以下であり、投入ワットが３５Ｗ以上であ
ることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載
の光源装置。
【請求項６】メタルハライドランプは、その発光管の
排気チップを発光管の中心よりも上方側へずらしている
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の
光源装置。
【請求項７】請求項１〜６のいずれか１項に記載のメ
タルハライドランプに、交流電力を与えて安定的に点灯
させる点灯回路を有することを特徴とする点灯装置。
【請求項８】照明装置本体と、この照明装置本体内に
収容された請求項７記載の点灯装置を有することを特徴
とする照明装置。
【請求項９】プロジェクター本体と、このプロジェク
ター本体内に収容された請求項７記載の点灯装置と、光
源装置からの光が交差されずに入射される液晶パネル
と、この液晶パネルに影像信号を出力する液晶パネル制
御回路とを有することを特徴とする液晶プロジェクタ
ー。