專利名稱：光源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適合用于投影儀的光源等用途的帶有反射鏡的高壓放電燈。
背景技術(shù)：
近年的放電燈，為得到高亮度，將點(diǎn)燈過程中的發(fā)光管內(nèi)部的蒸汽壓達(dá)到200大氣壓以上。因此，如果因某種原因而導(dǎo)致發(fā)光管內(nèi)部的溫度增高，發(fā)光管的內(nèi)壓就會(huì)增高，容易破裂。在此種高壓放電燈中，一般具備通常稱為反射鏡的凹面狀的反射鏡(以下，在本說明書中，稱為“反射鏡(reflector)”。)。該反射鏡的部件一般采用“硼硅酸鹽玻璃”。
在將如此的帶有反射鏡的高壓放電燈安裝在液晶投影儀或投影電視等設(shè)備上使用時(shí)，如果一旦高壓放電燈破裂，發(fā)光管的碎片就會(huì)沖撞反射鏡，有發(fā)生裂紋(裂縫)或豁口，或反射鏡的碎片損傷設(shè)備部件的顧慮。
因此，已知有，對(duì)反射鏡的外表面實(shí)施耐熱性有機(jī)系覆膜，使得即使燈破裂，也不在反射鏡發(fā)生裂紋或豁口的投影裝置用光源(專利文獻(xiàn)1)。
此外，已知有，作為不易產(chǎn)生裂紋的反射鏡的材質(zhì)，通過采用耐熱性及機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)越的結(jié)晶化玻璃，即使在高壓放電燈不慎破裂的情況下，也能夠?qū)p害抑制在最小限度的方法(專利文獻(xiàn)2)。
此外，已知有，通過在反射鏡基材中配置金屬材料，防止在高壓放電燈破裂時(shí)破壞反射鏡的方法(專利文獻(xiàn)3)。
專利文獻(xiàn)1特開2000-47327號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2特公平7-92527號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3特開2004-354425號(hào)公報(bào)如上述的專利文獻(xiàn)1記載，即使實(shí)施耐熱性有機(jī)覆膜，在作為耐熱性有機(jī)覆膜采用氟系樹脂時(shí)，由于只耐熱260℃左右，所以燈的額定功率的界限最大為200W左右。另外，如果作為耐熱性有機(jī)覆膜采用聚酰亞胺系覆膜，耐熱性可提高到400℃左右，但是耐熱性有機(jī)系樹脂價(jià)格高，有導(dǎo)致制造成本偏高的顧慮。
如專利文獻(xiàn)2記載，在采用結(jié)晶化玻璃時(shí)，由于結(jié)晶化玻璃與硼硅酸鹽玻璃相比，內(nèi)表面精度差，所以損害亮度方面。此外，與廉價(jià)的硼硅酸鹽玻璃相比，由于一般結(jié)晶化玻璃價(jià)格高，所以有增加制造成本的顧慮。
如專利文獻(xiàn)3記載，在采用金屬材料時(shí)，向反射鏡基材的后方透射的紅外線被再次向前方射出，不僅損傷光學(xué)單元的樹脂部，而且還損傷光學(xué)零件(透鏡、魚眼透鏡(fry eye)、光導(dǎo)管(light pipe)等)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于以上的事實(shí)而提出的，其目的在于，在帶有反射鏡的高壓放電燈中，即使在高壓放電燈不慎破裂的情況下，也防止反射鏡的部件向周圍飛散。
本發(fā)明的光源裝置10，其具備發(fā)光管1和反射鏡2，其特征在于，玻璃罩4設(shè)有空隙S地以兩端外插固定在反射鏡2的后方。
根據(jù)如此的構(gòu)成，即使發(fā)光燈不慎破裂而導(dǎo)致反射鏡產(chǎn)生裂紋，玻璃罩也能防止反射鏡的碎片飛散。
此時(shí)，優(yōu)選，減薄反射鏡2的厚度，減小內(nèi)表面和外表面的溫度差。以往，在不具備玻璃罩的時(shí)候，為了提高反射鏡2的強(qiáng)度，需要加厚反射鏡，但如此一來，內(nèi)表面?zhèn)燃窗l(fā)光管側(cè)、和外表面?zhèn)鹊臏囟炔罴哟?，因此?dǎo)致反而容易發(fā)生裂紋的狀態(tài)?？墒牵ㄟ^設(shè)置玻璃罩4，由于可確保耐熱性和機(jī)械強(qiáng)度，結(jié)果能夠減薄反射鏡2的厚度。在反射鏡采用硼硅酸鹽玻璃時(shí)，即使是高壓放電燈的額定功率為300W時(shí)，也能夠?qū)⒑穸仍O(shè)定在例如3.5mm以下。
另外，也可以在所述玻璃罩4的內(nèi)表面具備選擇地反射可見光的反射膜。此處，所謂“有選擇地反射可見光”，是指不反射紅外光等可見光以外的光，實(shí)質(zhì)上只反射可見光。通過在反射鏡的內(nèi)表面?zhèn)鹊谋砻嬖O(shè)置多層膜，能夠容易實(shí)現(xiàn)此構(gòu)成。另外，所謂“可見光”，指的是波長(zhǎng)大致在380nm至780nm的光，所謂“紅外光”，指的是波長(zhǎng)大致在780nm以上的光。
此時(shí)，優(yōu)選配置如下在反射鏡2為橢圓反射鏡時(shí)，玻璃罩4也形成橢圓反射鏡，兩者的第一焦點(diǎn)f1、F1與發(fā)光管1的發(fā)光點(diǎn)P一致，并且由反射鏡2及玻璃罩4聚光的點(diǎn)也與第二焦點(diǎn)f2、F2一致?；蛘?，優(yōu)選配置如下在反射鏡2為拋物面反射鏡時(shí)，玻璃罩4的表面也形成拋物面，兩者的第一焦點(diǎn)f3、F3與發(fā)光管1的發(fā)光點(diǎn)P一致。
根據(jù)如此的構(gòu)成，由于用玻璃罩4反射未被反射鏡2反射而透過的光，再次聚光在反射鏡的第二焦點(diǎn)上，所以可以說能夠利用以前浪費(fèi)的光，可提高光的利用效率。
根據(jù)本發(fā)明，即使發(fā)光管不慎破裂，其碎片撞擊反射鏡，也難在反射鏡產(chǎn)生裂紋或豁口。即使裂紋不慎向反射鏡擴(kuò)展，通過設(shè)置玻璃罩，其碎片也難飛散，不會(huì)損壞設(shè)備。
此外，通過設(shè)置反射膜，并且調(diào)整其安裝位置，能夠提高光的利用效率。
圖1(a)表示根據(jù)本發(fā)明的一例光源裝置10的主視圖。
圖1(b)是該光源裝置10的左視圖。
圖2(a)是圖1(a)中的A-A線剖視圖，圖2(b)是表示反射鏡2和玻璃罩4的位置關(guān)系的放大剖視圖。
圖3(a)表示用于根據(jù)本實(shí)施方式的光源裝置的反射鏡2的立體圖，圖3(b)是在反射鏡2的剖視圖上標(biāo)記x-y坐標(biāo)軸的圖示。
圖4(a)是從前面?zhèn)瓤床Ａд?的主視圖，圖4(b)是玻璃罩4的左視圖，圖4(c)是在玻璃罩4的剖視圖(即，圖4(a)中的A-A線剖視圖)上標(biāo)記x-y坐標(biāo)軸的圖示。
圖5是將反射鏡2和玻璃罩4的橢圓曲線重合的圖示。
圖6表示將焦點(diǎn)一致地設(shè)置的反射鏡2和玻璃罩4的位置關(guān)系。
圖中1-發(fā)光管，2-反射鏡，3a-導(dǎo)線，3b-觸發(fā)絲，4-玻璃罩，5-燈座，6-粘合劑，7-電線，8a、8b-粘合劑，9(9a、9b、9c)-突起部，10-光源裝置，11-電極，12-發(fā)光部，13-密封部，O-原點(diǎn)，P-發(fā)光點(diǎn)，f1、F1-橢圓曲線的第一焦點(diǎn)，f2、F2-橢圓曲線的第二焦點(diǎn)，f3、F3-拋物線的焦點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式
(實(shí)施方式1)圖1(a)表示根據(jù)本發(fā)明的一例光源裝置10的主視圖。該光源裝置10，具備發(fā)光管1和反射鏡2。發(fā)光管1，在其內(nèi)部封入0.2[mg/mm3]以上的水銀，在中央部配置一對(duì)電極。此外，具備導(dǎo)線3a和觸發(fā)絲3b。如果向發(fā)光管1的電極施加規(guī)定的電力，開始放電，就發(fā)光。另外，本實(shí)施方式中所示的高壓放電燈的發(fā)光管1是直流方式，但也可以是交流方式。
關(guān)于反射鏡2的材質(zhì)，能夠采用廉價(jià)的硼硅酸鹽玻璃(也可以采用結(jié)晶化玻璃，但價(jià)格高)。已知，如果硼硅酸鹽玻璃內(nèi)表面和外表面的溫度差不在180℃以內(nèi)，會(huì)發(fā)生熱應(yīng)力，產(chǎn)生應(yīng)變裂紋。實(shí)現(xiàn)溫度差180℃以內(nèi)的厚度大約為3.5mm(即，在3.6mm時(shí)，可以說超過規(guī)格10℃左右)。該意思是，需要設(shè)定在反射鏡2的熱應(yīng)力不導(dǎo)致應(yīng)變裂紋的厚度(3.5mm以下)。而且，下限值，從玻璃成形上考慮，最低需要在1.8mm左右?？傊灰遣挥捎跓釕?yīng)力形成的應(yīng)變而導(dǎo)致斷裂的程度的厚度就可以。
反射鏡2在內(nèi)表面?zhèn)鹊谋砻嫔显O(shè)置多層膜，具有作為反射膜的功能。由此，大約反射從發(fā)光管1發(fā)出的光中的可見光中的95％至98％，透射大約95％的紅外光。另外，該百分比，不是將發(fā)出的所有光設(shè)定為100％，而是在各個(gè)區(qū)域?yàn)?00％的意思(在以下的實(shí)施方式中也同樣)。如此，有時(shí)反射鏡的內(nèi)表面成為凹面反射鏡，其曲面根據(jù)用途成為旋轉(zhuǎn)橢圓面，有時(shí)成為旋轉(zhuǎn)拋物面，但在本實(shí)施方式中，不特別限定。
圖1(b)是該光源裝置10的左視圖。此外，圖2(a)是圖1(a)中的A-A線剖視圖。如這些圖所示，在本發(fā)明的光源裝置10的反射鏡2的后方，外插固定稱為“玻璃罩4”的部件。此外，發(fā)光管1由對(duì)置設(shè)置有一對(duì)電極11的發(fā)光部12和密封部13構(gòu)成。
玻璃罩4只要是能加工成反射形狀的硬質(zhì)玻璃，其材質(zhì)不特別限定。發(fā)光管1，由燈座5支持，被反射鏡2及玻璃罩4覆蓋。利用粘合劑6將發(fā)光管1和燈座5接合在反射鏡2上，通過電線7及導(dǎo)線3a向發(fā)光管1供給電力。
圖2(b)是表示反射鏡2和玻璃罩4的位置關(guān)系的放大剖視圖。如該圖所示，玻璃罩4，并不是與反射鏡2完全密合，而是基于兩者的曲率的差異，設(shè)置微小的空隙。即使因發(fā)光管破裂而對(duì)反射鏡2產(chǎn)生大的機(jī)械沖擊，也被該空隙S緩沖，沖擊傳不到玻璃罩4。
反射鏡2和玻璃罩4的固定機(jī)構(gòu)不特別限定，例如可以用耐熱性的無機(jī)粘合劑等固定。
圖2(b)中的8a、8b表示耐熱性的無機(jī)粘合劑。但是，如上所述，由于空隙S是緩沖空間，所以不優(yōu)選在空隙S的部分涂布粘合劑。此外，為了反射鏡2和玻璃罩4的定位，在反射鏡2的背面，在等間隔地設(shè)置3處定位用的突起部9(9a、9b、9c)。該突起部9，在本實(shí)施方式中不是必須的構(gòu)成，但在后述的第二或第3實(shí)施方式中，在簡(jiǎn)單確定反射鏡2和玻璃罩4的位置關(guān)系的方面，是重要的構(gòu)成。另外，定位用的突起部的形狀也不局限于此，也可以是其它的方式，例如遍及全周地形成的方式。在本實(shí)施方式中，由于不需要將玻璃罩用作二次反射鏡，所以設(shè)置突起部9的必要性比較小。
(第二實(shí)施方式)在該實(shí)施方式及第3實(shí)施方式中，說明用將玻璃罩作為二次反射鏡、即在反射鏡的后方散射的光用玻璃罩4的表面反射而再次聚光的方式進(jìn)行說明。在第二或第3實(shí)施方式中，在玻璃罩4的表面上設(shè)置多層膜，用于有選擇地反射可見光，而使紅外光透射。該多層膜作為反射膜發(fā)揮功能。
圖3(a)表示適用于本實(shí)施方式的光源裝置的反射鏡2的立體圖。出現(xiàn)圖2(b)中所示的突起部9a、9b(9c位于背面?zhèn)?，在該圖中未出現(xiàn)。)。通過突起部9而在反射鏡2的后方安裝了玻璃罩時(shí)，能夠使兩者的中心軸(光軸)可靠地一致。在將玻璃罩4用作二次反射鏡的情況下，由于與反射鏡的位置關(guān)系很重要，所以如果具有如此的定位用突起部9，能夠高精度、短時(shí)間組裝。
在第二實(shí)施方式中，說明了反射鏡的凹面反射鏡為旋轉(zhuǎn)橢圓面時(shí)(即反射鏡為“橢圓反射鏡”的實(shí)施方式)的情況。此時(shí)，玻璃罩的內(nèi)表面也設(shè)定為旋轉(zhuǎn)橢圓面，反射鏡和玻璃罩的形狀及位置關(guān)系設(shè)定如下。
1.反射鏡的形狀首先，說明反射鏡2的形狀。
圖3(b)是在反射鏡2的剖視圖上標(biāo)記x-y坐標(biāo)軸的圖示。以光軸與x軸一致的方式設(shè)定坐標(biāo)軸。反射鏡2的內(nèi)表面?zhèn)鹊那娴脑诠廨S方向切斷的剖面是呈橢圓曲線的旋轉(zhuǎn)橢圓面。
如果將該橢圓的第一焦點(diǎn)設(shè)為f1，將第二焦點(diǎn)設(shè)為f2，該橢圓曲線C1中，x截距為36mm、y截距為22.6274mm。即，該橢圓曲線C1，由下面的橢圓曲線的式1表示。
x2a12+y2b12=1]]>此時(shí)，兩個(gè)焦點(diǎn)的坐標(biāo)，表示為f1(-28.0，0)、f2(28.0，0)。另外，確定發(fā)光管1和反射鏡2的位置關(guān)系，使得發(fā)光管1的最亮的點(diǎn)P(將其稱為“發(fā)光點(diǎn)”。)與第一焦點(diǎn)一致。
此時(shí)，由于由具有橢圓曲面的一部分的反射鏡2反射的光，被聚光在第二焦點(diǎn)(f2)，所以此處，以設(shè)置彩色轉(zhuǎn)盤(color wheel)等光學(xué)裝置的方式設(shè)計(jì)。
2.玻璃罩的形狀及位置關(guān)系其次，對(duì)玻璃罩的形狀和其位置關(guān)系進(jìn)行說明。
圖4(a)是從前面?zhèn)扔^察玻璃罩4的主視圖，圖4(b)是玻璃罩4的左側(cè)圖。如上所述，玻璃罩4，設(shè)在反射鏡2的后方，但是以玻璃罩的前面端面與設(shè)在反射鏡2上的定位用的突起部9a、9b、9c相接的方式固定。
圖4(c)是在玻璃罩4的剖視圖(即，圖4(a)中的A-A線剖視圖)上標(biāo)記x-y坐標(biāo)軸的圖示。如圖3(b)所示，在反射鏡2是在光軸方向上切斷的剖面為橢圓曲線的旋轉(zhuǎn)橢圓面的情況下，玻璃罩4的內(nèi)表面?zhèn)鹊那嬉彩窃诠廨S方向上切斷的剖面為橢圓曲線的旋轉(zhuǎn)橢圓面。此外，光軸(x軸)與反射鏡2一致地設(shè)置。
如果將該橢圓的第一焦點(diǎn)設(shè)為f1，將第二焦點(diǎn)設(shè)為F2，該橢圓曲線C1中，x截距為38.5mm、y截距為26.4mm。即，該橢圓曲線C2，由下面的橢圓曲線的數(shù)學(xué)式2表示。
x2a22+y2b22=1]]>此時(shí)，兩個(gè)焦點(diǎn)的坐標(biāo)，表示為F1(-28.0，0)、F2(28.0，0)。另外，發(fā)光管1的最亮的點(diǎn)P(將其稱為“發(fā)光點(diǎn)”。)與第一焦點(diǎn)一致地，確定發(fā)光管1和玻璃罩4的位置關(guān)系。此時(shí)，以玻璃罩4反射的光聚光在第二焦點(diǎn)F2的方式構(gòu)成。
圖5是重合反射鏡2和玻璃罩4的橢圓曲線的圖示(為了便于說明，省略反射鏡的外形形狀)。如果按如此的位置關(guān)系設(shè)置玻璃罩4，未被反射鏡2反射而透射的光，被玻璃罩4反射，聚光在該第二焦點(diǎn)F2上。這表示，只要將反射鏡2規(guī)定為“一次反射鏡”，就可將玻璃罩4用作“二次反射鏡”。由于玻璃罩的第二焦點(diǎn)F2被聚光在反射鏡2的第二焦點(diǎn)，所以能提高光的利用效率。根據(jù)計(jì)算，得出從反射鏡(一次反射鏡)向后方泄漏大約2％至5％的可見光和大約95％的紅外光。在作為二次反射鏡的玻璃罩4上，通過形成只反射該可見光的多層膜，由于能夠?qū)⒁酝速M(fèi)的大約2％乃至5％的光再聚光在反射鏡2的二次焦點(diǎn)上，所以能夠使光的利用效率提高大約2％至5％。
即，雖說大約2％至5％的可見光，但在幾千小時(shí)乃至幾萬小時(shí)使用的前投影儀或后投影電視等中，不容易成為構(gòu)成光源或彩色轉(zhuǎn)盤等光學(xué)單元的樹脂部的經(jīng)時(shí)變化(碳化等)、或樹脂部因高溫而發(fā)生火災(zāi)的原因，能夠防止其發(fā)生，同時(shí)提高光的利用效率。
另外，在本實(shí)施方式中說明的數(shù)值只不過是一例，當(dāng)然不局限于此。如本實(shí)施方式的事例，優(yōu)選，橢圓曲線的數(shù)學(xué)式(數(shù)學(xué)式1、數(shù)學(xué)式2)，以第一及第二焦點(diǎn)都一致的方式選擇a1、b1及a2、b2。
另外，透過反射鏡入射在玻璃罩的光，由于因折射率的差異，光程稍有變化，所以最好考慮到這種情況，更正確地定位。
(第3實(shí)施方式)
在上述的第二實(shí)施方式中，示出了用旋轉(zhuǎn)橢圓面構(gòu)成反射鏡2及玻璃罩4的方式，但下面說明旋轉(zhuǎn)拋物面時(shí)的情況(即，反射鏡及玻璃罩是“拋物面反射鏡”時(shí)的實(shí)施方式)。橢圓曲線具有兩個(gè)焦點(diǎn)，但拋物線只有1個(gè)焦點(diǎn)。因此，發(fā)光點(diǎn)P(發(fā)光管1的最亮的點(diǎn))以反射鏡2及玻璃罩4的焦點(diǎn)一致的方式配置。
圖6表示使焦點(diǎn)一致地設(shè)置的反射鏡2和玻璃罩4的位置關(guān)系(為了便于說明，省略反射鏡的外形形狀)。該方式特別適合液晶投影儀等。
即，在以下的兩個(gè)拋物線的數(shù)學(xué)式中，兩個(gè)焦點(diǎn)f3(0，p)、F3(0，p2-p1)存在于一致的位置(但是，p2是負(fù)值)。
y＝(1/4p)·x2…(式3)y＝1/(4p1)·x2+p2…(式4)此時(shí)，以光軸切開的剖面由數(shù)學(xué)式3表示的旋轉(zhuǎn)拋物面的一部分與反射鏡2一致，以光軸切開的剖面由數(shù)學(xué)式4表示的旋轉(zhuǎn)拋物面的一部分與玻璃罩4一致地設(shè)置。
如果如此設(shè)置，通過用玻璃罩再次反射向反射鏡2的后方泄漏的少量的光，能夠提高光的利用效率。
另外，透過反射鏡入射在玻璃罩的光，由于因折射率的差異，光程稍有變化，所以最好考慮到這種情況，更正確地定位。
在第二或第3實(shí)施方式中，說明了在玻璃罩4設(shè)置多層膜，以此作為二次反射鏡時(shí)的情況，但是如第一實(shí)施方式，即使沒有作為二次反射鏡利用，但對(duì)于得到防止反射鏡2的裂紋等的效果，將玻璃罩4設(shè)在反射鏡2的后方，也可以說具有一定的效果。因此，例如，在不由多層膜，只由單一的透明玻璃等構(gòu)成玻璃罩4時(shí)，由于是不作為二次反射鏡利用玻璃罩4的方式，所以，在此種情況下，不需要考慮反射鏡2和玻璃罩4的位置關(guān)系。
根據(jù)本發(fā)明的光源裝置，即使發(fā)光管破裂，由于也能夠?qū)⒎瓷溏R的裂紋或豁口抑制在最低限度，所以能夠防止損傷設(shè)備。
另外，如第二或第3實(shí)施方式所示，如果以用玻璃罩向規(guī)定的方向再反射向反射鏡后方泄漏的光的方式設(shè)置，還能夠提高光的利用效率。
如上所述，本發(fā)明在工業(yè)上的可利用性極大。
權(quán)利要求
1.一種光源裝置，其具備發(fā)光管和反射鏡，其特征在于，玻璃罩設(shè)有空隙地以兩端外插固定在反射鏡的后方。
2.一種光源裝置，其具備發(fā)光管和反射鏡，其特征在于，玻璃罩設(shè)有空隙地以兩端外插固定在反射鏡的后方，并且在所述玻璃罩的內(nèi)表面具備有選擇地反射可見光的反射膜。
3.如權(quán)利要求2所述的光源裝置，其特征在于，在所述反射鏡為橢圓反射鏡時(shí)，玻璃罩也設(shè)為橢圓反射鏡，兩者的第一焦點(diǎn)與所述發(fā)光管的發(fā)光點(diǎn)一致，并且由所述反射鏡及玻璃罩聚光的點(diǎn)也與第二焦點(diǎn)一致。
4.如權(quán)利要求2所述的光源裝置，其特征在于，在所述反射鏡為拋物面反射鏡時(shí)，玻璃罩也設(shè)為拋物面反射鏡，兩者的焦點(diǎn)與發(fā)光管的發(fā)光點(diǎn)一致。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光源裝置(10)，其具備發(fā)光管(1)和反射鏡(2)，其特征在于，玻璃罩(4)設(shè)有空隙(S)地以兩端外插固定在反射鏡(2)的后方。根據(jù)如此的構(gòu)成，即使萬一發(fā)光管破裂，裂紋擴(kuò)展到反射鏡，玻璃罩也能夠防止反射鏡的碎片飛散。從而，在帶有反射鏡的高壓放電燈中，即使在高壓放電燈不慎破裂時(shí)，也能防止反射鏡的部件向周圍飛散。
文檔編號(hào)F21V25/12GK101059236SQ20061016303
公開日2007年10月24日 申請(qǐng)日期2006年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月18日
發(fā)明者牛島真一, 中川敦二, 藤井敏孝 申請(qǐng)人:鳳凰電機(jī)公司