JP2007305460A

JP2007305460A - ランプ装置

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Publication number: JP2007305460A
Application number: JP2006133726A
Authority: JP
Inventors: Tomoyoshi Arimoto; 智良有本
Original assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Current assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Priority date: 2006-05-12
Filing date: 2006-05-12
Publication date: 2007-11-22

Abstract

【課題】
外部リード及び封止部先端部を十分に冷却し、発光部の重力方向下流側の水銀未蒸発を抑制するランプ装置を提供することにある。
【解決手段】
本発明は、発光部の両端に封止部を連設させた石英ガラスよりなる放電ランプの、発光部に０．２ｍｇ／ｍｍ^３以上の水銀を封入すると共に、封止部から外部リードを突出させた高圧放電ランプと、首部を有する凹面反射鏡とを具え、前記発光部を取り囲むように凹面反射鏡を配置すると共に、前記高圧放電ランプの一方の封止部を首部に固定し、凹面反射鏡の壁又は／及び前面開口近傍に通風孔を形成してなるランプ装置において、前記高圧放電ランプの他方の封止部を取り囲むように、石英ガラスからなりつば部又は筒状部を有するガラス部材の囲繞部を、配置したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明はプロジェクタに使用されるランプ装置に関する。特に、水銀が０．２ｍｇ／ｍｍ^３以上封入されて、点灯時の圧力が極めて高くなる高圧放電ランプを点灯させるランプ装置に関する。

投射型のプロジェクタ装置は、矩形状のスクリーンに対して均一に、しかも十分な演色性をもって画像を照明させることが要求され、このための光源として、高圧放電ランプが好適に使用されている。かかる放電ランプは発光部の内部に水銀を多量に封入されることにより、点灯時において高い動作圧力を達成し、もってアークの広がりを抑え、大きな光出力を実現することができる。

また、プロジェクタに使用されるランプ装置は、上記放電ランプとそれを取り囲む凹面反射鏡からなるものが適用されている。

しかしながら、発光部内部のアークによる熱が発光部から封止部に伝熱し、さらに前記凹面反射鏡によって反射された光線の一部が内蔵された放電ランプの封止部を照射して加熱・昇温することで、封止部に埋設された外部リードが酸化され、外部リードの断線や外部リードの酸化に伴う体積の膨張による石英ガラスからなる放電ランプの封止部の破損といった故障を引き起こす。

このようなランプ装置においては、凹面反射鏡や前面開口近傍のランプハウスの壁の一部を削除するなどして設けられた通風孔から冷却風を送風することによって、放電ランプの外部リードと封止部先端部が冷却される。例えば、特開２００２−５０２０２公報，特開２０００−２００５１１公報，特開２００３−１５７７１５公報及び特開平１０−３２６５２０号公報に開示されている。

図１２に従来のランプ装置１を示す。図１２は、放電ランプ２の長手方向に沿った方向の断面図である。ランプ装置１は、放電ランプ２及び凹面反射鏡３から構成される。放電ランプ２は、発光部２１及びその両端に連設する封止部２２，２３からなる。発光部２１の内部には一対の電極が対向配置され、水銀及び希ガスが封入されている。凹面反射鏡３の壁には、その一部を削除するなどして設けられた通風孔３３がある。なお、図１２のランプ装置１は放電ランプ２への給電線を省略している。
放電ランプ２点灯時、発光部２１のアークの熱が封止部２２，２３に伝熱し、さらに凹面反射鏡３からの反射光により高温となる。そこで、通風孔３３からの冷却風４により、放電ランプ２の外部リード２４と封止部先端部２２１が冷却される。
しかしながら、冷却風４は外部リード２４と封止部先端部２２１だけでなく、発光部２１をも冷却する。このため、水銀量０．２ｍｇ／ｍｍ^３以上のような多量に水銀を封入された高圧放電ランプ２の場合、図１２中の破線の矢印を重力方向９としたとき、発光部２１の重力方向下流側２１２に水銀未蒸発を誘発し、点灯時において動作圧力が低下してアークが広がってしまい、光出力の低下を引き起こす。水銀の未蒸発を防止するために冷却風４を弱めると、外部リード２４及び封止部先端部２２１を十分に冷却することができず、外部リード２４の断線や封止部２２の破損を引き起こす。

そこで、本発明の目的は、外部リード及び封止部先端部を十分に冷却し、発光部の重力方向下流側の水銀未蒸発を抑制するランプ装置を提供することにある。

特開２００２−５０２０２公報特開２０００−２００５１１公報特開２００３−１５７７１５公報特開平１０−３２６５２０号公報

請求項１に記載のランプ装置は、発光部の両端に封止部を連設させた石英ガラスよりなる放電ランプの、発光部に０．２ｍｇ／ｍｍ^３以上の水銀を封入すると共に、封止部から外部リードを突出させた高圧放電ランプと、首部を有する凹面反射鏡とを具え、前記発光部を取り囲むように凹面反射鏡を配置すると共に、前記高圧放電ランプの一方の封止部を首部に固定し、凹面反射鏡の壁又は／及び前面開口近傍に通風孔を形成してなるランプ装置において、前記高圧放電ランプの他方の封止部を取り囲むように、石英ガラスからなりつば部又は筒状部を有するガラス部材の囲繞部を、配置したことを特徴とする。

請求項２に記載のランプ装置は、前記ガラス部材の筒状部が前記発光部を覆い、かつ筒状部の内面が前記発光部の重力方向上流側の外面に当接していることを特徴とする、請求項１記載のランプ装置。

請求項３に記載のランプ装置は、発光部の両端に封止部を連設させた石英ガラスよりなる放電ランプの、発光部に０．２ｍｇ／ｍｍ^３以上の水銀を封入すると共に、封止部から外部リードを突出させた高圧放電ランプと、首部を有する凹面反射鏡とを具え、前記発光部を取り囲むように凹面反射鏡を配置すると共に、前記高圧放電ランプの一方の封止部を首部に固定し、凹面反射鏡の壁又は／及び前面開口近傍に通風孔を形成してなるランプ装置において、前記高圧放電ランプの他方の封止部に固定部材を固定し、前記発光部と前記固定部材の間であって前記高圧放電ランプの他方の封止部の外周に、石英ガラスからなり筒状部を有する前記ガラス部材の囲繞部を挿入し、前記ガラス部材の囲繞部の内径は前記固定部材の突出部の外形及び前記発光部の外径より小さいことを特徴とする。

本発明は上記構成によって、以下の効果を有する。
ガラス部材を、首部に固定された高圧放電ランプの封止部の他方の封止部に配置することにより、外部リード及び封止部先端部を冷却するための冷却風が、発光部の重力方向下流側を過度に冷却しない。さらに、発光部を概略覆うことにより、発光部外面近傍に発生する自然対流を抑制し、発光部の重力方向下流側の冷却を抑制する。これらにより、外部リードの断線や封止部の破損を防止でき、発光部の重力方向下流側の水銀未蒸発を抑制できる。

また、ガラス部材の筒状部の内面が発光部の重力方向上流側の外面に当接することにより、ガラス部材に発光部の重力方向上流側の熱が伝熱し、発光部の重力方向上流側が冷却できると共に、発光部の重力方向下流側を過度に冷却しない。これにより、外部リードの断線や封止部の破損を防止でき、発光部の重力方向下流側の水銀未蒸発を抑制できると共に、発光部の重力方向上流側の失透を抑制できる。

その上、首部に固定された高圧放電ランプの封止部の他方の封止部に固定部材を固定し、前記発光部と前記固定部材の間であって前記高圧放電ランプの他方の封止部の外周に、石英ガラスからなりつば部又は筒状部を有する前記ガラス部材の囲繞部を挿入し、前記ガラス部材の囲繞部の内径は前記固定部材の突出部の外形及び前記発光部の外径より小さいことにより、ガラス部材は封止部から外れ落ちることなく可動となり、高圧放電ランプの点灯姿勢に依らず常にガラス部材の内面が発光部の設置時の重力方向上流側の外面に当接できる。これにより、外部リードの断線や封止部の破損を防止でき、点灯姿勢に依らず発光部の重力方向下流側の水銀未蒸発を抑制できると共に、発光部の重力方向上流側の失透を抑制できる。

図１は本発明のランプ装置１の概略構成を示す。図１は、放電ランプ２の長手方向に沿った方向の断面図であり、図１２に示したものと同じものには同一の符号が付されている。
ランプ装置１は、高圧放電ランプ２，凹面反射鏡３及びガラス部材６から構成される。高圧放電ランプ２は、発光部２１及びその両端に連設する封止部２２，２３からなる。発光部２１は略球状体であり、発光部２１の内部には一対の電極が対向配置され、水銀及び希ガスが封入されている。封止部２２，２３は、発光部２１の両端から伸びる石英ガラスのパイプ体を溶融状態にして内部を減圧することにより形成されたものであり、つまりシュリンクシール法により形成されたものであり、封止部２２，２３の内部には電極と外部リード２４，２５とを電気的に接続するモリブデン箔が埋設されている。また、封止部２２，２３は石英ガラスのパイプ体を溶融状態にして圧潰するピンチシール法により形成しても良い。

高圧放電ランプ２の外部リード２４，２５には図示しない給電線が接続されており、給電線は図示しない電源に接続されている。高圧放電ランプ２は図示しない電源から電力を供給される。

高圧放電ランプ２の具体的な数値例をあげると、水銀の封入量は０．２ｍｇ／ｍｍ^３であり、希ガスとしてアルゴンガスが１０ｋＰａの圧力で封入されている。また、電極間距離は１ｍｍ、発光部２１の内容積は７５ｍｍ^３であり、定格電圧が７５Ｖ、定格消費電力が２００Ｗである。数値例はこれらに限られるものでないのは当然であるが、高圧放電ランプ２をプロジェクタ装置用に光源ランプとして使用するには、水銀は０．２ｍｇ／ｍｍ^３以上封入する必要がある。これは水銀蒸気圧を高くすることで、アークの広がりを抑えて、光出力の向上を図り、これによってプロジェクタ装置に適した光源とするためである。

凹面反射鏡３は、ガラス、例えば硼珪酸ガラスからなり、その前面開口の内径は６０ｍｍ程度である。凹面反射鏡３の反射面３２は回転曲面であり、その反射面３２は反射特性の優れたチタニア及びシリカなどの異なる反射層を交互に蒸着させた多層膜によって形成されている。凹面反射鏡３の頂部には首部３１が形成されており、高圧放電ランプ２の一方の封止部２３が首部３１に挿入されている。そして、高圧放電ランプ２は、その軸線が凹面反射鏡３の光軸と一致し、かつ点灯時に電極間に形成されるアークが凹面反射鏡３の焦点に位置した状態で、首部３１に充填された耐熱性の無機接着剤３４により凹面反射鏡３に固定されている。凹面反射鏡３の前面開口は、高圧放電ランプ２が万一破裂したときに、その破片が前面開口から飛散しないように、例えば、硼珪酸ガラスからなる光透過性の前面ガラス５で覆われている。

なお、前面開口の内径は６０ｍｍに限定されるものでなく、ランプ装置１の設計により、適宜変更される。さらに、前面ガラス５は、必ずしも凹面反射鏡３に配置されるものではなく、ランプ装置１の設計によって適宜変更される。

凹面反射鏡３の前面開口近傍には、凹面反射鏡３の壁の一部を削除して設けられた通風孔３３が放電ランプ２の管軸に対して線対称な位置に２ヶ所設けられており、図示しないファンにより一方の通風孔３３から冷却風４が送風され、高圧放電ランプ２の外部リード２４と封止部先端部２２１を冷却し、他方の通風孔３３へ排気される。ここで、外部リード２４の酸化による断線や封止部２２の破損を防止するための外部リード２４及び封止部先端部２２１の温度の目安は３５０°Ｃであり、外部リード２４及び封止部先端部２２１の温度がそれ以下になるように冷却風４の強さが調整される。

なお、凹面反射鏡３に設けられた通風孔３３の位置は管軸に対して線対称のものに限られるものでなく、また通風孔３３の数は２ヶ所に限られるものでない。外部リード２４と封止部先端部２２１が冷却風４によって冷却されるように凹面反射鏡３の壁又は／及び前面開口近傍に通風孔３３が設けられていれば良い。

ガラス部材６は、光透過性を有する石英ガラスからなり、ガラス部材６の囲繞部６１の内径Ｌ３は発光部２１の外径Ｌ１より小さく、ガラス部材６のつば部６２は発光部２１側へ傾斜している。ガラス部材６の囲繞部６１を、凹面反射鏡３の首部３１に固定された放電ランプ２の封止部２３の他方の封止部２２に挿入し、耐熱性の無機接着剤２６を充填することにより固定されている。

なお、つば部６２の外形Ｌ２は発光部２１の外径Ｌ１より大きくする方が好ましい。

高圧放電ランプ２点灯時に、冷却風４は、外部リード２４及び封止部先端部２２１を冷却後、封止部２２に沿って流れ、発光部２１を冷却していることが、発明者の鋭意努力によって分かった。そこで、ガラス部材６を封止部２２に設けることにより、発光部２１の重力方向下流側２１２の冷却を抑制させ、水銀の未蒸発を抑制できる。さらに、石英ガラスは光透過性を有することにより、ガラス部材６は発光部２１から前面開口への光照射や凹面反射鏡３から前面開口への反射光を遮光することがない。また、封止部２２とガラス部材６の熱膨張率が異なると、点灯時ガラス部材６が封止部２２に外力を与えることになり、ガラス部材６又は／及び封止部２２を破損させるが、本発明はガラス部材６と封止部２２は石英ガラスからなり、熱膨張率の違いによる破損の心配はない。さらに、囲繞部６１の内径Ｌ３が発光部２１の外径Ｌ１より小さいことにより、接着剤２６による前面開口への、発光部２１からの光照射や凹面反射鏡３からの反射光の遮光を少なくすることができる。その上、ガラス部材６のつば部６２の外形Ｌ２が発光部２１の外径Ｌ１より大きいことにより、より効果的に封止部２２に沿って流れる冷却風による発光部２１の重力方向下流側２１２の冷却を抑制できる。

図２は図１の形態におけるガラス部材６の斜視図である。ガラス部材６は封止部２２に挿入できる中空を有する概略碗状形状である。つば部６２はラッパ状の石英ガラスからなり、封止部２２を取り囲む円筒状の囲繞部６１も石英ガラスからなり、ガラス部材６は両部を接合して形成される。

なお、封止部２２に沿って流れる冷却風を抑制できれば良いので、ガラス部材６のつば部６２はラッパ状に限られるものではない。また、つば部６２は発光部２１側へ傾斜したものに限られるものでなく、封止部先端部２２１側へ傾斜していても良く、管軸上に対して垂直方向に形成されていても良い。一方、囲繞部６１の管軸方向への長さは、凹面反射鏡３の首部３１に固定された放電ランプ２の封止部２３の他方の封止部２２に少なくとも固定できる程度の長さであれば良い。
ガラス部材６は、筒状の石英ガラスの一方を囲繞部６１とし、他方の端部を軟化させてつば部６２を形成してもかまわない。

図３は、本発明に係わる他の実施形態を示す。図３は、放電ランプ２の長手方向に沿った方向の断面図であり、図１に示したものと同じものには同一の符号が付されている。図３はガラス部材６のつば部６２を、発光部２１を概略覆う筒状部６３とした点で図１と異なる。ガラス部材６の筒状部６３が発光部２１を概略覆うと共に、ガラス部材６の筒状部６３と発光部２１は当接させない。

なお、前面ガラス５は必ずしも凹面反射鏡３に配置されるものではなく、ランプ装置１の設計によって適宜変更される。さらに、凹面反射鏡３に設けられた通風孔３３の位置は管軸に対して線対称のものに限られるものでなく、また通風孔３３の数は２ヶ所に限られるものでない。外部リード２４と封止部先端部２２１が冷却風４によって冷却されるように凹面反射鏡３の壁又は／及び前面開口近傍に通風孔３３が設けられていれば良い。

発光部２１内部のアークからの伝熱により、発光部２１は高温となり、対して発光部２１外面近傍の温度は低い。図１のようにつば部６２を有するガラス部材６を封止部２２に配置すると、発光部２１とその外面近傍の温度差が著しくなり、自然対流が起き、この自然対流によって発光部２１が冷却されることが、発明者の鋭意努力により分かった。そこで、ガラス部材６に筒状部６３を形成することで自然対流が起こる空間を制限し、自然対流による発光部２１の冷却を抑制した。これにより、冷却風４による発光部２１の重力方向下流側２１２の過度の冷却を防止できる共に、自然対流による発光部２１の重力方向下流側２１２の冷却を抑制でき、さらに水銀の蒸発を促進させることができる。その上、発光部２１はガラス部材６の筒状部６３によって概略覆ってあれば、冷却風４によって冷却されないので、外部リード２４及び封止部先端部２２１への冷却風４を強めることができ、封止部先端部２２１の破損の危険性をさらに減少させることができる。

図４は図３の形態におけるガラス部材６の斜視図である。ガラス部材６は封止部２２に挿入できる中空を有する囲繞部６１と、発光部２１を挿入できる中空を有する筒状部６３から構成された概略銚子状形状である。筒状部６３は石英ガラスからなり、封止部２２を取り囲む円筒状の囲繞部６１も石英ガラスからなり、ガラス部材６は両部を接合して形成される。

なお、ガラス部材６の筒状部６３は円筒状に限られるものでない。発光部２１を概略覆う柱体状であれば良く、図２のラッパ状のつば部６２を発光部２１側へ延長したような発光部２１を概略覆う形状であっても良い。一方、囲繞部６１の管軸方向の長さは、凹面反射鏡３の首部３１に固定された放電ランプ２の封止部２３の他方の封止部２２に少なくとも固定できる程度の長さであれば良い。
ガラス部材６は、筒状の石英ガラスの一方を囲繞部６１とし、他方の端部を軟化させて筒状部６３を形成してもかまわない。

図５は、図３におけるガラス部材６の筒状部６３の内面が発光部２１の重力方向上流側２１１の外面に当接するように耐熱性の無機接着剤２６によって固定した形態を示す。図５は、放電ランプ２の長手方向に沿った方向の断面図であり、図３に示したものと同じものには同一の符号が付されている。発光部２１の重力方向上流側２１１の外面はガラス部材６の筒状部６３の内面に当接すると共に、発光部２１の重力方向下流側２１２の外面はガラス部材６の筒状部６３の内面と当接しない。

なお、前面ガラス５は必ずしも凹面反射鏡３に配置されるものではなく、ランプ装置１の設計によって適宜変更される。さらに、凹面反射鏡３に設けられた通風孔３３の位置は管軸に対して線対称のものに限られるものでなく、また通風孔３３の数は２ヶ所に限られるものでない。外部リード２４と封止部先端部２２１が冷却風４によって冷却されるように凹面反射鏡３の壁又は／及び前面開口近傍に通風孔３３が設けられていれば良い。
その上、ガラス部材６は図５の形状に限られるものでない。ガラス部材６は、封止部２２に固定できる囲繞部６１と発光部２１を概略覆う筒状部６３からなり、筒状部６３の内面が発光部２１の重力方向上流側２１１の外面と当接し、発光部２１の重力方向下流側２１２における自然対流を抑制されるような形状であれば良い。

発光部２１内部は点灯時、封入された水銀やアルゴンのガスの対流が起き、発光部２１の重力方向上流側２１１が高温となり、対して発光部２１の重力方向下流側２１２が低温となる。石英ガラスは高温になりすぎると失透が発生させ、発光部２１からの光照射を遮光することになる。そこで、ガラス部材６で発光部２１を概略覆うことによって、冷却風４による発光部２１の重力方向下流側２１２の過度の冷却を防止できると共に、自然対流による発光部２１の重力方向下流側２１２の冷却を抑制できる。さらに、ガラス部材６は冷却風４によって冷却されており、そのガラス部材６の内面を発光部２１の重力方向上流側２１１の外面に当接させることによって、発光部２１の重力方向上流側２１１が冷却できる。これにより、発光部２１の重力方向下流側２１２の水銀未蒸発を抑制できると共に、発光部２１の重力方向上流側２１１の失透を抑制できる。

図６は、図５のようなガラス部材６で、ガラス部材６の筒状部６３を円筒状とし、ガラス部材６の囲繞部６１の内径Ｌ３が発光部２１の外径Ｌ１より小さく、ガラス部材６の囲繞部６１を封止部２２の外周に挿入し、接着剤２６で固定しない形態を示す。図６は、放電ランプ２の長手方向に沿った方向の断面図であり、図３に示したものと同じものには同一の符号が付されている。ガラス部材６を挿入後、ガラス部材６の囲繞部６１の内径Ｌ３より大きい突出部７２の外形Ｌ５を有する固定部材７を封止部２２に挿入し、耐熱性の無機接着剤２７を固定部材７の固定部７１に充填して固定部材７を固定する。

なお、前面ガラス５は必ずしも凹面反射鏡３に配置されるものではなく、ランプ装置１の設計によって適宜変更される。さらに、凹面反射鏡３に設けられた通風孔３３の位置は管軸に対して線対称のものに限られるものでなく、また通風孔３３の数は２ヶ所に限られるものでない。外部リード２４と封止部先端部２２１が冷却風４によって冷却されるように凹面反射鏡３の壁又は／及び前面開口近傍に通風孔３３が設けられていれば良い。
その上、ガラス部材６は図３の形状に限られるものでない。ガラス部材６は、封止部２２に固定できる囲繞部６１と発光部２１を概略覆う筒状部６３からなり、筒状部６３の内面が発光部２１の重力方向上流側２１１の外面と当接し、発光部２１の重力方向下流側２１２における自然対流を抑制されるような形状であれば良い。

ガラス部材６の囲繞部６１の内径Ｌ３は、発光部２１の外径Ｌ１より小さく、さらに固定部材７の突出部７２の外形Ｌ５より小さいことにより、ランプ装置１の点灯姿勢が変化してもガラス部材６は封止部２２から外れ落ちることなく、放電ランプ２の重力方向に可動としたものであり、例えば、ランプ装置１を上下反対にして用いる場合にも発光部２１の重力方向上流側２１１の外面がガラス部材６の筒状部６３の内面に当接する。さらに、筒状部６３が円筒状からなり、囲繞部６１の管軸と筒状部６３の管軸が一致するように形成することにより、ほとんどあらゆる点灯姿勢に対して、発光部２１の重力方向上流側２１１にガラス部材６の筒状部６３を当接させることができる。

なお、発光部２１の外径Ｌ１，ガラス部材６の囲繞部６１の内径Ｌ３，ガラス部材６の筒状部６３の内径Ｌ４及び封止部２２の外径Ｌ６の関係は次の２式の関係であることが好ましい。次式の関係により、ガラス部材６の筒状部６３の内面を発光部２１の重力方向上流側２１１の外面に確実に当接させることができる。

〔数１〕
Ｌ１＜Ｌ４

〔数２〕
Ｌ１−Ｌ６≧Ｌ４−Ｌ３

図７は図６の形態における固定部材７の斜視図である。固定部材７は、短い円筒からなる固定部７１の一端につば状の突出部７２を設けた形状である。固定部材７の材質として、石英ガラスやニッケルなどの耐熱性のガラス，金属及びセラミックスを用いることができる。

固定部材７の材質として、石英ガラスやニッケルなどの耐熱性のガラス，金属及びセラミックスを用いることにより、固定部材７の熱による変形を防止できる。
また、石英ガラスの場合、封止部２２と熱膨張率が同じなので、膨張係数の違いによる封止部２２及び／又は固定部材７の破損を防止できる。さらに、石英ガラスは光透過性を有することにより、発光部２１から前面開口への光照射や、凹面反射鏡３から前面開口への反射光を遮光することがない。

図８は、図７の固定部材７の異なる形態を示す斜視図である。固定部材７の材質は鉄−クロム合金や石英ガラスなどの耐熱性の金属線やガラスを用いることができる。固定部材７は封止部２２に巻回する固定部７１と封止部２２外周方向へ突出する突出部７２からなり、固定部７１に耐熱性の接着剤２７を充填・塗布することで固定される。

なお、突出部７２は２つに限られるものでなく、固定部材７の突出部７２の外形Ｌ５がガラス部材６の囲繞部６１の内径Ｌ３より大きければ、ガラス部材６は封止部２２から外れ落ちることがないので、１つもしくは複数でもかまわない。

突出部７２を線状にすることにより、突出部７２が金属線であったとしても、発光部２１から前面開口への光照射や、凹面反射鏡３から前面開口への反射光の遮光をつば状のものより減少させることができる。

図９は、図１の通風孔を前面開口近傍に形成した形態を示す。図９は、放電ランプ２の長手方向に沿った方向の断面図であり、図１に示したものと同じものには同一の符号が付されている。図９は高圧放電ランプ２，凹面反射鏡３及びガラス部材をランプハウス８内部に配置されている。
ランプハウス８は、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂のような耐熱性材料で形成される。凹面反射鏡３を高圧放電ランプ２の長手方向に短縮させ、凹面反射鏡３の首部３１に固定された放電ランプ２の封止部２３の他方の封止部２２が前面開口から突出するように配置され、これらをランプハウス８内部に配置する。ランプハウス８内壁に設けられた図示しないつめ部に例えば針金などからなる止具８２を通し、凹面反射鏡３がランプハウス８の所望の位置から移動しないように止具で保持する。高圧放電ランプ２が万一破裂したときに、その破片が飛散しないように、例えば、硼珪酸ガラスからなる光透過性の前面ガラス５がランプハウス８に配置されている。通風孔８１は、外部リード２４及び封止部先端部２２１が冷却風４によって冷却されるように、前面開口近傍であるランプハウス８の壁の一部を削除するなどして設けられる。
なお、前面開口近傍に通風孔８１が形成されるのは、凹面反射鏡３が放電ランプ２の長手方向に短縮された場合に限られるものでなく、外部リード２４及び封止部先端部２２１が冷却されれば、図１，図３，図５及び図６のランプ装置１にも適用できるものである。
また、ランプハウス８に設けられた通風孔８１の位置は管軸に対して線対称のものに限られるものでなく、通風孔８１の数は２ヶ所に限られるものでない。外部リード２４と封止部先端部２２１が冷却風４によって冷却されるように凹面反射鏡３の壁又は／及び前面開口近傍に通風孔８１が設けられていれば良い。

図１０は、図１の凹面反射鏡の首部の別の形態を示す。図１０は、放電ランプ２の長手方向に沿った方向の断面図であり、図１に示したものと同じものには同一の符号が付されている。凹面反射鏡３の頂部には、例えばセラミックス製からなる筒状のランプ保持部材３１１が首部３１として耐熱性の接着剤３５を介して凹面反射鏡に接続される。このように、凹面反射鏡３と首部３１は異なる部材であっても良い。
なお、凹面反射鏡３の頂部に、ランプ保持部材３１１が首部３１として接続されることは、図３，図５，図６及び図９のランプ装置１にも適用できるものである。

次に、この発明の実験例について説明する。
図１２に示したガラス部材を配置しない従来のランプ装置，図１に示したつば部を有するガラス部材を配置したランプ装置，図３に示した筒状部を有するガラス部材を配置したランプ装置，及び図５に示した筒状部を有するガラス部材を発光部の重力方向上流側に当接するように配置したランプ装置について実験を行った。
放電ランプは、電極間距離が１ｍｍ、発光部の外径Ｌ１が１０ｍｍ、発光部の内容積が７５ｍｍ^３、定格電圧が７５Ｖ，定格が２００Ｗであり、発光部内部に水銀量が０．２ｍｇ／ｍｍ^３，アルゴンガスが１０ｋＰａの圧力で封入された高圧放電ランプを使用した。
凹面反射鏡は、前面開口の内径６０ｍｍであり、通風孔が凹面反射鏡の重力方向に対して垂直な方向の左右の壁の一部を削除して設けられている（図１２，図１，図３，図５及び図６では便宜上、凹面反射鏡の重力方向に対して垂直な方向の上下の壁の一部を削除した形態を示している）。凹面反射鏡の前面開口は、硼珪酸ガラスからなる前面ガラスで覆われている。
図１，図３及び図５のガラス部材の囲繞部の内径Ｌ３は同一で、図１に示したガラス部材のつば部の外径Ｌ２は１１ｍｍ、図３及び図５に示したガラス部材の筒状部の内径Ｌ４は共に１２ｍｍからなり、図３に示した発光部の重力方向の上流側及び下流側の外面からガラス部材の筒状部の内面の間は共に１ｍｍずつ空いており、図５に示した発光部の重力方向下流側の外面からガラス部材の筒状部の内面の間は２ｍｍ空いている。
高圧放電ランプ及び凹面反射鏡は同一のものを使用し、放電ランプの点灯電力を２００Ｗで点灯させ、高圧放電ランプの封止部先端部の温度が３３０°Ｃになるように冷却風を調節したときの発光部の重力方向の上流側と下流側の温度を測定した。さらにこのときの光出力は、凹面反射鏡の開口部からの光をスクリーン上に投射し、スクリーン上に放射状に設けた測定点における照度を測定し、スクリーン上に亘って積算することによって光束値を求め、それを点灯電力２００Ｗで除して発光効率として求めた。
放電ランプ各部の温度は、クロメル−アルメル（ＣＡ）熱電対を各部に取り付けて測定した。ただし、発光部の重力方向上流側には、ガラス部材を発光部の重力方向上流側に当接させる構成の場合を考慮して、真上から僅かにずらした位置に熱電対を取り付けた。
図１１に実験結果をまとめた。
図１２に示したガラス部材を配置しない従来の構成では、外部リード及び封止部先端部を冷却するための冷却風が、発光部をも冷却している。特に発光部の重力方向下流側が過度に冷却されることにより、水銀が未蒸発となり、発光効率が著しく低下している。
図１に示したつば部を有するガラス部材を配置したランプ装置では、図１２に示したガラス部材を配置しない従来の構成より、発光部の重力方向上流側及び下流側共に温度上昇し、発光効率が向上した。これは、ガラス部材を凹面反射鏡の首部に固定された放電ランプの封止部の他方の封止部に配置することにより、封止部先端部を冷却するための冷却風が発光部に当たることを防止し、発光部の重力方向上流側及び下流側の温度が上昇し、発光部の重力方向下流側の水銀未蒸発が抑制されたためである。
図３に示した筒状部を有するガラス部材を配置したランプ装置の発光部を概略覆う構成では、図１に示したガラス部材を配置しない従来の構成より、発光部の重力方向上流側及び下流側共に温度上昇し、発光効率が向上した。これは、ガラス部材を凹面反射鏡の首部に固定された放電ランプの封止部の他方の封止部に配置することにより、封止部先端部を冷却するための冷却風が発光部に当ることを防止し、発光部の重力方向上流側及び下流側の温度が上昇し、さらにガラス部材が発光部を概略覆うことにより、発光部外面と発光部外面近傍の温度差による自然対流が起きる空間を制限することができ、自然対流による発光部の冷却も抑制できることで、さらに温度が上昇したためである。発光部の重力方向下流側の温度が上昇することにより、水銀未蒸発をさらに抑制された。
図５に示した筒状部を有するガラス部材を発光部の重力方向上流側に当接するように配置したランプ装置では、図１に示したガラス部材を配置しない従来の構成より、発光部の重力方向上流側及び下流側共に温度上昇し、発光効率が向上した。また、図１及び図３のランプ装置より、発光部の重力方向上流側の温度が下降した。これは、ガラス部材を凹面反射鏡の首部に固定された放電ランプの封止部の他方の封止部に配置することにより、封止部先端部を冷却するための冷却風が発光部に当ることを防止し、発光部の重力方向上流側及び下流側の温度が上昇し、さらにガラス部材が発光部を概略覆うことにより、発光部の重力方向下流側の外面と発光部外面近傍の温度差による自然対流が起きる空間を制限することで、自然対流による冷却を防止し、さらに温度が上昇し、水銀未蒸発を抑制されたためである。その上、冷却風によって冷却されたガラス部材を発光部の重力方向上流側の外面に当接させることにより、発光部の重力方向上流側の温度が下降されたためである。
以上から、放電ランプの封止部にガラス部材を配置することにより、光出力が向上できることが示された。さらに、ガラス部材の内面を発光部の重力方向上流側に当接させることにより、発光部の重力方向上流側の温度を下降させ、発光部の重力方向上流側の失透を抑制できることが示される。
上記条件における本発明の発光効率は、図１に示したランプ装置の方が図３に示したランプ装置より低くなった。しかしながら、図３のガラス部材より、図１のガラス部材の方が、構造が単純な点で実用上有利な面もある。

本発明のランプ装置の説明図である。図１の本発明のランプ装置の封止部に取り付ける前のガラス部材の斜視図である。本発明のランプ装置の説明図である。図３の本発明のランプ装置の封止部に取り付ける前のガラス部材の斜視図である。本発明のランプ装置の説明図である。本発明のランプ装置の説明図である。図６の本発明のランプ装置の封止部に取り付ける前の固定部材の斜視図である。図７とは異なる固定部材の斜視図である。本発明のランプ装置の説明図である。本発明のランプ装置の説明図である。実験結果の説明図である。従来のランプ装置の説明図である。

符号の説明

１ランプ装置
２放電ランプ
２１発光部
２１１発光部の重力方向上流側
２１２発光部の重力方向下流側
２２，２３封止部
２２１封止部先端部
２４，２５外部リード
２６，２７耐熱性の接着剤
３凹面反射鏡
３１首部
３１１ランプ保持部材
３２反射面
３３通風孔
３４，３５耐熱性の接着剤
４冷却風の流れ
５前面ガラス
６ガラス部材
６１囲繞部
６２つば部
６３筒状部
７固定部材
７１固定部
７２突出部
８ランプハウス
８１通風孔
８２止具
９重力方向
Ｌ１発光部の外径
Ｌ２ガラス部材のつば部の外形
Ｌ３ガラス部材の囲繞部の内径
Ｌ４ガラス部材の筒状部の内径
Ｌ５固定部材の突出部の外形
Ｌ６封止部の外径

Claims

発光部の両端に封止部を連設させた石英ガラスよりなる放電ランプの、発光部に０．２ｍｇ／ｍｍ^３以上の水銀を封入すると共に、封止部から外部リードを突出させた高圧放電ランプと、首部を有する凹面反射鏡とを具え、
前記発光部を取り囲むように凹面反射鏡を配置すると共に、前記高圧放電ランプの一方の封止部を首部に固定し、凹面反射鏡の壁又は／及び前面開口近傍に通風孔を形成してなるランプ装置において、
前記高圧放電ランプの他方の封止部を取り囲むように、石英ガラスからなりつば部又は筒状部を有するガラス部材の囲繞部を、配置したことを特徴とするランプ装置。
前記ガラス部材の筒状部が前記発光部を覆い、かつ筒状部の内面が前記発光部の重力方向上流側の外面に当接していることを特徴とする、請求項１記載のランプ装置。
発光部の両端に封止部を連設させた石英ガラスよりなる放電ランプの、発光部に０．２ｍｇ／ｍｍ^３以上の水銀を封入すると共に、封止部から外部リードを突出させた高圧放電ランプと、首部を有する凹面反射鏡とを具え、
前記発光部を取り囲むように凹面反射鏡を配置すると共に、前記高圧放電ランプの一方の封止部を首部に固定し、凹面反射鏡の壁又は／及び前面開口近傍に通風孔を形成してなるランプ装置において、
前記高圧放電ランプの他方の封止部に固定部材を固定し、
前記発光部と前記固定部材の間であって前記高圧放電ランプの他方の封止部の外周に、石英ガラスからなり筒状部を有する前記ガラス部材の囲繞部を挿入し、前記ガラス部材の囲繞部の内径は前記固定部材の突出部の外形及び前記発光部の外径より小さいことを特徴とするランプ装置。