JP4740908B2 - ランプ装置 - Google Patents
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Description
高圧放電ランプ52は、発光部54を挟んで管軸方向前後両端に封止部55A、55Bが形成された発光管56に、その両側封止部55A,55Bから一対の電極アセンブリ57が挿通されている。
電極アセンブリ57は、タングステンでなる先端電極部58とモリブデン箔59とモリブデン線60とを直列的に溶接して形成され、その先端電極部58が前記発光部54内に対向された状態で封止部55A,55Bが気密封止されている。
これにより、発光部54からその周囲に向かって前後方向に所定の角度範囲で照射される光を前記凹面反射鏡53で反射させ、ランプ前方に配されたロッドレンズなど光量分布均一化光学系61の光入射面など所定の大きさの集光エリア61inに集光照射させるようになっている。
すなわち、凹面反射鏡53を小型化すると、発光部54から所定角度θ21で放射される光のうち、後方側に所定角度θ22で放射される光のみが凹面反射鏡53で反射されて集光エリア61inに達し、前方側に所定角度θ23で放射される光は周囲に漏洩して集光エリア61inに届かず、その結果、光の利用効率が低下するだけでなく、その光が液晶プロジェクタ機器内のケーシング部品等に照射されるため、劣化し破損したり変質したりするという問題があった。
図13は、光の放射方向に対する配光分布を示すグラフである。横軸が高圧放電ランプ52の管軸ZLの方向、縦軸が管軸ZL上にある発光点を通り管軸ZLと直交する方向、同心円目盛が縦軸方向の光を100%としたときの光量比を示す。
これによれば、高圧放電ランプ52から放射される光のうち、有効に利用されるのは後方側に所定角度θ22(82〜145°)で放射される光のみであり、角度θ23(45〜82°)で放射される光量60〜100%の光は全く利用されていないことがわかる。
これによれば、後方側に所定角度θ24で放射される光は凹面反射鏡53で反射されて集光エリア61inに届き、前方側に所定角度θ25で放射される光は副反射鏡62により反射されて、再び発光部54の中心(発光点)を通り背面側の反射鏡53で反射されて集光エリア61inに至る。したがって、前方に照射された光の漏洩が抑えられ、光の利用効率も高い。
この場合も、後方側に所定角度θ26で放射される光は凹面反射鏡53で反射されて集光エリア61inに達し、前方側に所定角度θ27で放射される光は補助反射鏡63により反射されて集光エリア61inに達する。したがって、前方に放射された光の漏洩が抑えられ、光の利用効率も高い。
さらに、このような補助反射鏡63は金属製のスポーク64により支持せざるを得ず、したがってランプ52を点灯させたときに、スポーク64の影が写り込んだり、過熱によりスポーク64が歪んで配光が崩れたり、酸化して錆びるなどの問題を生じていた。
したがって、凹面反射鏡を小型にすることにより凹面反射鏡で反射されず、集光エリアから外れることとなった光の向きを変えて、これを集光エリアに照射させることができるので、光の利用効率が向上する。
したがって、高価な反射膜を形成する必要がないので、その分、製造コストを軽減でき、反射膜劣化の心配もない。
さらに、プリズムを発光管と一体成形したり融着させたりすることができるので、金属材料を用いて支持させる必要もなく、したがって過熱による歪みや金属酸化による錆が問題になることもない。
図1は本発明に係るランプ装置の一例とその配光分布を示す説明図、
図2はそれに用いる発光管の成形金型を示す説明図、
図3はその発光管の製造工程を示す説明図、
図4は他の実施態様とその配光分布を示す説明図、
図5はそれに用いるプリズムの成形金型を示す説明図、
図6はさらに他の実施形態とその配光分布を示す説明図、
図7はその発光管の製造工程を示す説明図、
図8〜10はそれに用いるプリズムの成形金型を示す説明図である。
そして、例えば、液晶プロジェクタの光源として使用され、ロッドレンズやアレイレンズなどの光量分布均一化光学系(ホモジナイザー)11を透過した光が、画像生成部となる液晶パネル(図示せず)の背面から照射されるように配されている。
電極アセンブリ7は、タングステンでなる先端電極部8とモリブデン箔9とモリブデン線10とを直列的に溶接して形成され、その先端電極部8が前記発光部4内に対向された状態で封止部5A、5Bが気密封止されている。
これにより、発光部4からその周囲に向かって前後方向に所定の角度範囲で放射される光の一部(主として後方に向かう光)を凹面反射鏡3で反射させ、ランプ前方に配されたロッドレンズなど光量分布均一化光学系11の光入射面など所定の大きさの集光エリア11inに集光照射させるようになっている。
本例では、発光部4の封止部5A側が環状に膨出してプリズム12が一体に形成され、該プリズム12の背面側が環状プリズム面12Sとなっている。
この環状プリズム面12Sは、発光部4から放射されて該プリズム面12Sで反射された光が集光エリア11in外に発散しないように、管軸ZPを含む平面により発光管6を切断したときの形状が外側に膨出する湾曲面で形成されている。
また、開口部3a対峙するプリズム12の正面側は略平面状に形成されて、前記プリズム面12Sで反射された光を正面側に照射するようになされている。
金型13は、下型14L及び上型14Uからなり、下型14Lには発光管6を管軸ZPを含む面で切断した半体形状の凹部15が形成され、上型14Uには発光管内中空部を形成する凸部16が形成されている。
発光管6を作るときは、下型14Lの凹部15に石英微粒子を加圧充填し、上型14Uを合わせて締め付けて1/2焼結用成形品を形成し、これを伏せた状態で焼結させると発光管6を管軸ZPに沿って半割にした形状の発光管半体6hが形成される。
この状態で、両側の封止部5A、5Bから電極アセンブリ7、7を挿通し、先端電極部8を発光部4内で対抗させた状態で、封止部5A、5Bを気密封止すれば、高圧放電ランプ3が形成される。
そして、プリズム12の正面側が反射鏡3の開口部3a側を向くように高圧放電ランプ2を凹面反射鏡3に固定すれば、ランプ装置1が完成する。
高圧放電ランプ2を点灯させると、発光部4からその周囲に向かって前後方向に所定の角度範囲で光が放射される。
図1(b)は、管軸ZPに直交する方向の光量を100%としたときに、管軸ZP前方を0°とし、後方を180°としたときの光の放射方向に対する配光分布を示すグラフである。横軸が高圧放電ランプ2の管軸ZLの方向、縦軸が管軸ZL上にある発光点を通り管軸ZLと直交する方向、同心円目盛が光量比を示す。
発光部4からその周囲に放射される光は45〜135°の角度範囲が光量60%以上であり、そのうち、背面側の角度範囲θ1(90〜130°)で放射される光L1が凹面反射鏡3で反射され集光エリア11inに達する。
また、前方側の角度範囲θ2(60〜88°)で放射された光L2は、発光部4の外周に形成された環状プリズム面12Sで反射されて正面側に照射され、集光エリア11inに達する。
これに対し本例では、プリズム12が発光部4の外側に膨出しているため、最背面側に放射される角度範囲θ3(130〜145°)の光L3がプリズム12に遮られる。
しかし、今まで無駄になっていた角度範囲θ4(60〜82°)の光量60〜100%の光L4がプリズム面12Sで反射されて集光エリア11inに照射されるので、光量60%以下の光L3が遮られても光利用効率は十分に向上する。
さらに、プリズム12が発光管4と一体成形されているので、これを支持するスポークなどの金属部品を必要とせず、したがって過熱による金属部品の歪みや金属酸化による錆が問題になることもない。
本例のランプ装置21は、通常の工程で予め成形された高圧放電ランプ22が用いられ、この発光管23に、環状プリズム面24Sを有する環状プリズム24が後付けにより一体化されている。
環状プリズム24は石英微粒子を型25に入れ、加圧して焼結用成形体26を形成し、型バラシして取り出した後に、これを焼結してプリズム24とする。
型25は、図5(a)に示すように、左右に分割された外枠25R、25Lと、環状プリズム24の孔を形成する中子を兼用するベース25Bと、前記外枠25R、25L及びベース25Bで形成されるキャビティに充填された石英微粒子27を加圧する加圧子25Pからなる。
まず、図5(b)に示すように、前記外枠25R、25L及びベース25Bを組み立てることにより形成されるキャビティに石英微粒子27を充填し、図5(c)に示すように加圧子25Pで加圧して、焼結用成形体26を形成した後、図5(d)に示すように型バラシして焼結用成形体26を取り出し、これを焼結すると環状プリズム24が完成する。
そして最後に、この高圧放電ランプ22をその管軸ZPと凹面反射鏡3の光軸ZLが同軸的に位置するように固定すれば、ランプ装置21が完成する。
プリズム24の外周面が環状プリズム面24Sとなり、その形状は、実施例1のプリズム面12Sと等しいので、発光部4から放射される光の挙動も図1の実施例1と略共通である。
本例のランプ装置31は、通常の工程で予め成形された高圧放電ランプ32の発光管33に環状プリズム34を後付けにより一体化する点で実施例2と共通するが、本例では複数の環状プリズム面S11〜S13を多段に形成したプリズム34を用いている。
型36〜38は、いずれも実施例2の型25と同様、左右に分割された外枠36R〜38R、36L〜38Lと、環状プリズム34の孔を形成する中子を兼用するベース36B〜38Bと、前記外枠36R〜38R、36L〜38L及びベース36Bで形成されるキャビティに充填された石英微粒子39を加圧する加圧子36P〜38Pからなる。
そして、図8(a)〜図10(a)に示すように、前記型36〜38を組み立てることにより形成されるキャビティに石英微粒子39を充填して加圧子36P〜38Pで加圧し、次いで図8(b)〜図10(b)に示すように型バラシして焼結用成形体F11〜F13を取り出し、これを図7(a)のように重ねた状態で焼結すると図7(b)のように透明の石英環状プリズム34が完成する。
そして最後に、この高圧放電ランプ32をその管軸ZPと凹面反射鏡3の光軸ZLが同軸的に位置するように固定すれば、図6(a)のようなランプ装置31が完成する。
図6(b)は、管軸ZPに直交する方向の光量を100%としたときに、管軸ZP前方を0°とし、後方を180°としたときの光の放射方向に対する配光分布を示すグラフである。横軸が高圧放電ランプ32の管軸ZLの方向、縦軸が管軸ZL上にある発光点を通り管軸ZLと直交する方向、同心円目盛が光量比を示す。
発光部4からその周囲に放射される光は45〜135°の角度範囲が光量60%以上であり、そのうち、背面側の角度範囲θ1(90〜130°)で放射される光L1が凹面反射鏡3で反射され集光エリア11inに達する。
また、前方側の角度範囲θ11(7〜88°)で放射された光L11は環状プリズム面S11で反射され、角度範囲θ12(54〜75°)で放射された光L12は環状プリズム面S12で反射され、角度範囲θ13(43〜51°)で放射された光L13は環状プリズム面S13で反射され、いずれも正面側の集光エリア11inに照射される。
これに対し、本例ではプリズム34が発光部4の外側に膨出しているため、最背面側に放射される角度範囲θ3(130〜145°)の光L3がプリズム34に遮られる。
しかし、今まで無駄になっていた光のうち、角度範囲θ14(77〜82°)の光量100%の光L14と、角度範囲θ12(54〜75°)の光量80〜100%の光L12と、角度範囲θ13(43〜51°)の光量50〜75%の光L13とが、プリズム34により反射されて正面に位置する集光エリア11inに達するので、光量60%以下の光L3がさえぎられても、光利用効率は十二分に向上する。
2 高圧放電ランプ
3 凹面反射鏡
4 発光部
5A、5B 封止部
6 発光管
7 電極アセンブリ
3a 開口部
3b ボトム
ZP 管軸
ZL 光軸
11in 集光エリア
12 プリズム
12S 環状プリズム面
21 ランプ装置
22 高圧放電ランプ
23 発光管
24 環状プリズム
24S 環状プリズム面
31 ランプ装置
32 高圧放電ランプ
33 発光管
34 環状プリズム
S11 S12 S13 環状プリズム面
Claims (3)
- 高圧放電ランプとその光を反射する凹面反射鏡とを備え、高圧放電ランプは、発光部を挟んで管軸方向前後両端に封止部が形成された発光管に、その両側封止部から電極アセンブリが挿通され、先端電極部を前記発光部内で対向させた状態で当該封止部が気密封止されると共に、その管軸を凹面反射鏡の光軸に一致させた状態に配され、前記発光部からその周囲に向かって前後方向に所定の角度範囲で放射される光の一部を前記凹面反射鏡で反射させて反射させてランプ前方に形成された所定の大きさの集光エリアに照射させるランプ装置において、
前記発光部の外周面には、当該発光部から放射される光のうち、前記凹面反射鏡で反射されない光の少なくとも一部を前記集光エリアに向かって全反射させる角度で環状プリズム面が一体形成されたことを特徴とするランプ装置。 - 前記環状プリズム面は、発光管の管軸を含む平面による切断面形状が外側に膨出した湾曲面に形成されている請求項1記載のランプ装置。
- 前記環状プリズム面を有する環状プリズムが、発光部外周面に位置するように発光管に装着されて成る請求項1記載のランプ装置。
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