專利名稱：高壓放電燈、燈單元和圖像顯示設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高壓放電燈、燈單元和圖像顯示設(shè)備。
背景技術(shù)：
通常使用包含凹反射鏡的燈單元作為比如投影儀的圖像顯示設(shè)備的光源，其中高 壓放電燈構(gòu)建在該凹反射鏡中。作為向這種燈單元中的屏幕提供改善的光通量的技術(shù)，專 利文獻(xiàn)1公開一種電弧管，該電弧管所具有的形狀使得從高壓放電燈輻射的光通量能夠被 反射鏡高效地捕獲。根據(jù)電弧管的結(jié)構(gòu)，發(fā)光部件外表面的曲率半徑在靠近密封部件的部 分比在中心部分小。因此，穿過靠近密封部件的部分的光通量在基本上垂直于電弧管管軸 的方向上從發(fā)光部件輻射。由于在垂直于電弧管的管軸的方向上輻射的高水平的光通量的 原因，包含該電弧管的高壓放電燈表現(xiàn)出有利的光強(qiáng)度分布特性，且因此能夠?qū)⒋罅康墓?通量集中在反射鏡的反射表面上。因此，有可能提供改善的光通量到燈單元中的屏幕。[引文列表] [專利文獻(xiàn)]
日本專利申請公開號No. 2005-285417。

發(fā)明內(nèi)容
[技術(shù)問題]
然而，當(dāng)在近年來在市場中變得普遍的小尺寸高效高壓放電燈中采用專利文獻(xiàn)1中公 開的電弧管時(shí)，由于熱而出現(xiàn)電弧管破損。據(jù)推測，由于如下原因而出現(xiàn)破損。為了減小在 靠近密封部件的部分中的發(fā)光部件外表面的曲率半徑，在所述部分中玻璃的厚度減小，從 發(fā)光部件到密封部件的熱導(dǎo)率減小。這使得在燈點(diǎn)亮期間在發(fā)光部件中逐步形成的熱量難 以通過密封部件散逸到反射鏡側(cè)。換言之，因?yàn)榘l(fā)光部件的溫度由于熱的原因而變高，密封 部件的靠近發(fā)光部件的部分的溫度變高。破裂于是在被密封在所述部分中的電極附近的玻 璃上產(chǎn)生，導(dǎo)致電弧管破損。鑒于上述問題而獲得本發(fā)明。本發(fā)明的目的是提供一種小尺寸高效高壓放電燈， 該高壓放電燈表現(xiàn)出有利的光強(qiáng)度分布特性且造成電弧管破損的可能性較小。本發(fā)明的另 一目的是提供一種燈單元和圖像顯示設(shè)備，其尺寸小、提供改善的光通量到屏幕并且發(fā)生 故障可能性較小。[問題的解決方案]
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一個(gè)方面為一種高壓放電燈，其包含電弧管，該電弧管 包含具有基本上球形形狀且具有封入其中的水銀的發(fā)光部件；和從該發(fā)光部件的對立側(cè)延 伸的一對密封部件；以及一對電極，其布置在該電弧管中使得每個(gè)電極的一個(gè)端部被相應(yīng) 密封部件密封且所述電極的另外的端部在該發(fā)光部件中彼此相對，其中所封入的水銀具有 0. 2[mg/mm3]至 0. 4[mg/mm3]且包含 0. 2[mg/mm3]和 0. 4[mg/mm3]的密度，從接觸點(diǎn) S 到該發(fā)光部件的中心0的距離W為3.0 [mm]至5.0 [mm]，且包含3.0 [mm]和5.0 [mm]，其中該接 觸點(diǎn)S代表該電弧管的管軸Z與該電弧管的內(nèi)表面相交的點(diǎn)，從接觸點(diǎn)Ttj到該中心0的距 離C。為1. 5 [mm]至3. 0 [mm]，且包含1. 5 [mm]和3. 0 [mm]，其中接觸點(diǎn)Tq代表穿過該中心0 且垂直于該管軸Z的豎直軸Ytj與該電弧管的內(nèi)表面相交的點(diǎn)，所述距離Ctj與從接觸點(diǎn)Tm 到中點(diǎn)M的距離Cm滿足關(guān)系(VQ ^ 0. 8，其中該中點(diǎn)M代表該中心0和該接觸點(diǎn)S之間的 中點(diǎn)，且該接觸點(diǎn)Tm代表穿過該中點(diǎn)M且垂直于該管軸Z的豎直軸Ym與該電弧管的內(nèi)表面 相交的點(diǎn)，以及在密封部件側(cè)部分中該電弧管的最小厚度X[mm]與該發(fā)光部件的最大外徑 D[mm]滿足關(guān)系X/D ^ 0. 2，所述密封部件側(cè)部分為該發(fā)光部件的靠近密封部件的部分。本發(fā)明的另一方面為一種燈單元，其包含所述高壓放電燈；以及反射鏡，該反射 鏡包含頸部，該高壓放電燈的所述密封部件之一固定到該頸部；以及類似球狀的表面，其 反射從該高壓放電燈輻射的光通量。本發(fā)明的又一方面為包含所述燈單元的圖像顯示設(shè)備。[發(fā)明的有益效果]
本發(fā)明的高壓放電燈尺寸小且高效，這是因?yàn)橐?. 2[mg/mm3]至0. 4[mg/mm3](且包含 0. 2 [mg/mm3]和0. 4 [mg/mm3])的密度將水銀封入其中，距離W為3. 0 [mm]至5. 0 [mm]，且包含 3. 0 [mm]和 5. 0 [mm]，以及距離 C。為 1. 5 [mm]至 3. 0 [mm]，且包含 1. 5 [mm]和 3. 0 [mm]。該高 壓放電燈表現(xiàn)出有利的光強(qiáng)度分布特性，這是因?yàn)榫嚯xCm與距離(^滿足關(guān)系CM/C0 ^ 0. 8。 此外，該高壓放電燈造成電弧管破損的可能性較小，這是因?yàn)樽钚『穸萖與最大外徑D滿足 關(guān)系X/D彡0. 2。本發(fā)明的燈單元和圖像顯示設(shè)備均包含小尺寸高效高壓放電燈，如上所述，這種 高壓放電燈提供有利的光強(qiáng)度分布特性且造成電弧管破損的可能性較小，且因此本發(fā)明的 燈單元和圖像顯示設(shè)備均尺寸小，提供改善的光通量到屏幕，且故障可能性較小。


圖IA為實(shí)施例1中的燈單元的透視圖，以及圖IB為實(shí)施例1中的燈單元的側(cè)視 圖2為實(shí)施例1中的燈單元的截面圖； 圖3為電弧管在其發(fā)光部件附近的截面圖4A示出當(dāng)水銀密度為0. 3[mg/mm3]時(shí)X/D與電弧管破損之間的關(guān)系，以及圖4B示 出當(dāng)水銀密度為0. 4[mg/mm3]時(shí)X/D與電弧管破損之間的關(guān)系； 圖5示出Cm/Q*光強(qiáng)度分布特性之間的關(guān)系； 圖6示出理想的光強(qiáng)度分布特性；
圖7示出CM/^對從發(fā)光部件輻射的光通量的光路徑的影響；
圖8A為包含口 50mm反射鏡的燈單元的截面圖，以及圖8B為包含口 35mm反射鏡的燈 單元的截面圖9為示出實(shí)施例2中的圖像顯示設(shè)備的實(shí)例的局部切割透視圖； 圖10為示出實(shí)施例3中的圖像顯示設(shè)備的實(shí)例的透視圖； 圖11為改進(jìn)例1中的燈單元在其發(fā)光部件附近的截面圖； 圖12為改進(jìn)例1中的燈單元在其發(fā)光部件附近的截面圖；以及圖13為改進(jìn)例2中的燈單元的截面圖。
具體實(shí)施例方式下文在實(shí)施例中參考附圖描述高壓放電燈、燈單元和圖像顯示設(shè)備。注意，附圖不 是成比例的，因此附圖中的元件的比例不同于實(shí)際比例。[高壓放電燈和燈單元的配置]
圖IA為實(shí)施例1中的燈單元的透視圖。圖IB為實(shí)施例1中的燈單元的側(cè)視圖。如圖 IA和IB所示，燈單元100包含實(shí)施例1中的高壓放電燈101、反射鏡102以及外殼103。圖2為實(shí)施例1中的燈單元的截面圖。圖2略去了外殼。如圖2所示，高壓放電 燈101為所謂的雙端高壓水銀燈，并且包含由石英玻璃制成的電弧管110以及一對電極組 件120。電弧管110包含具有基本上球形形狀的發(fā)光部件111以及連接到發(fā)光部件111的 相對側(cè)的一對密封部件112。高壓放電燈101例如具有200[W]的額定功率和70[V]的額定 電壓。圖3為電弧管在其發(fā)光部件附近的截面圖。圖3略去了電極組件。如圖3所示， 發(fā)光部件111中電弧管110的最大外徑D約為9. 0 [mm]，并且發(fā)光部件111中電弧管110的 外表面的曲率半徑約為5. 45[mm]。在發(fā)光部件111內(nèi)部形成容積約為60[mm3]的放電空間 113。從接觸點(diǎn)S到發(fā)光部件111的中心0(放電空間113的中心)的距離W約為4[mm]。 從接觸點(diǎn)Ttj到中心0的距離C0約為2. 0[mm]。注意，距離Ctj對應(yīng)于放電空間113中包圍的 并且中心與中心0吻合的最大的圓的半徑。從接觸點(diǎn)Tm到中心0與接觸點(diǎn)S之間的中點(diǎn)M 的距離Cm約為1.7 [mm]。注意，距離Cm對應(yīng)于放電空間113中包圍的且中心與中點(diǎn)M吻合 的最大的圓的半徑。密封部件側(cè)部分114中電弧管110的最小厚度X約為1.95[mm]。這 里，接觸點(diǎn)S為電弧管110的管軸Z與電弧管110的內(nèi)表面相交的點(diǎn)。接觸點(diǎn)Ttj為穿過中 心0且垂直于管軸Z的豎直軸Ytj與電弧管110的內(nèi)表面相交的點(diǎn)。接觸點(diǎn)Tm為穿過中點(diǎn) M且垂直于管軸Z的豎直軸Ym與電弧管110的內(nèi)表面相交的點(diǎn)。注意，在實(shí)施例中，發(fā)光部件111的中心0定義為與管軸Z的位于放電空間113中 的部分相對應(yīng)的線段的中點(diǎn)。在本申請中，出于討論的目的，發(fā)光部件111被豎直軸Ym劃 分為多個(gè)部分。靠近密封部件112的部分定義為密封部件側(cè)部分114。而靠近中心0的其 它部分定義為中心部分115。最小厚度X定義為從電弧管110的外表面上的邊界U到電弧 管110的內(nèi)表面的最小距離。這里，邊界U為發(fā)光部件111和密封部件112之間的邊界。注意，發(fā)光部件111的尺度不限于上述尺度，且可以根據(jù)高壓放電燈101的規(guī)格而 相應(yīng)地改變。然而，為了減小高壓放電燈101的尺寸，距離W需要落在3.0 [mm]至5.0[mm] 的范圍內(nèi)，且包含3.0 [mm]和5.0 [mm]，距離C。需要落在1.5 [mm]至3.0 [mm]的范圍內(nèi)，且 包含1. 5[mm]和3. 0[mm]。為了提供表現(xiàn)出有利的光強(qiáng)度分布特性的高壓放電燈101，距離 Cm和距離Ctj需要滿足關(guān)系Cm/Q彡0. 8。為了防止電弧管110破損，最小厚度X和最大外徑 D需要滿足關(guān)系X/D彡0. 2。稍后描述這些尺度的具體原因。放電空間113被填充有密度大約為0. 2[mg/mm3]至0. 4[mg/mm3](且包含0. 2[mg/ mm3]和0.4[mg/mm3])的作為發(fā)光材料的水銀(Hg)、壓強(qiáng)大約為30[kPa]的作為起動(dòng)輔助劑 (starting aid)的稀有氣體、以及密度大約為10_7[ μ mol/mm3]至10_2[ μ mol/mm3](且包含
610-7[ymol/mm3]和10_2 [ μ mol/mm3])的作為鹵素材料的溴(Br)。燈點(diǎn)亮期間的水銀蒸氣壓 強(qiáng)約為20[kPa]至30[kPa]且包含20[kPa]和30[kPa]。高壓放電燈101是高效的，這是因 為水銀以大約 0. 2[mg/mm3]至 0. 4[mg/mm3](且包含 0. 2[mg/mm3]和 0. 4[mg/mm3])的密度 封入該高壓放電燈中。注意，發(fā)光材料不限于水銀，并且堿金屬原子等可以用作發(fā)光材料。稀有氣體的 實(shí)例為氬(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)以及其中至少兩種的混合物。鹵素材料的實(shí)例為碘(I)、 溴(Br)、氯(Cl)以及其中至少兩種的混合物。燈點(diǎn)亮期間的水銀蒸氣壓強(qiáng)不限于大約 20 [kPa]至 30 [kPa]且包含 20 [kPa]和 30 [kPa]。往回參考圖2，該對密封部件112的每一個(gè)具有例如基本上柱狀形狀。密封部件 112的外徑約為5. 2[mm]，并且從中心0到密封部件112的最遠(yuǎn)端的距離為22. 5[mm]。每 個(gè)電極組件120由該對密封部件112中的相應(yīng)一個(gè)密封。該對密封部件112中的僅僅一個(gè) 利用膠接劑162等固定到反射鏡102的頸部161。注意，密封部件112的尺度不限于上述尺 度，且可以根據(jù)高壓放電燈101的規(guī)格而相應(yīng)地改變。然而優(yōu)選的是，密封部件112的外徑 落在5.0[mm]至6.0[mm]的范圍內(nèi)且包含5. 0[mm]和6.0[mm]。每個(gè)電極組件120包含電極130、金屬箔140以及外引線150。電極組件120例如 通過將電極130、金屬箔140和外引線150按此順序焊接在一起而制成。電極組件120主要 在金屬箔140的部分被密封部件112密封。電極130包含例如電極引腳131和線圈132，所述電極引腳和線圈均由鎢制成。線 圈132通過熔融而卷繞電極引腳131的一個(gè)端部。該對電極130在放電空間113中彼此相 對布置，其間的距離約為0. 95 [mm]，使得在電極130的一個(gè)端部被相應(yīng)密封部件112密封的 狀態(tài)下，電極130基本上位于同一直線上。優(yōu)選的是，這對電極130的相對末梢(tip)之間 的距離，即弧長，落在0.5 [mm]至2.0 [mm]的范圍內(nèi)(且包含0. 5 [mm]和2. 0 [mm])，從而將高 壓放電燈置為接近點(diǎn)光源。這對電極130的每一個(gè)的末梢通過用線圈132卷繞而增大直徑。利用這種結(jié)構(gòu)， 提高了熱容量，且因而減輕電極130的退化。此外，這對電極130的每一個(gè)的末梢通過用線 圈132卷繞而增大表面積。利用這種結(jié)構(gòu)，提高熱散逸，且因而防止電極130的溫度不必要 地增大。這對電極130的每一個(gè)的末梢優(yōu)選地是逐漸變細(xì)的，從而防止由電極130造成的漸暈。金屬箔140為例如基本上條形且由鉬制成。金屬箔140在較長方向上的寬度約為 14[mm]，且在較短方向上的寬度約為1.5[mm]。金屬箔140的厚度約為20[ μ m]。金屬箔 140的尺度不限于上述尺度。然而優(yōu)選的是，在較長方向上的寬度落在10[mm]至20[mm]的 范圍內(nèi)且包含10 [mm]和20 [mm]，在較短方向上的寬度落在1.0 [mm]至2.0 [mm]的范圍內(nèi)且 包含1.0 [mm]和2.0 [mm]，并且金屬箔140的厚度落在10 [μ m]至30 [μ m]的范圍內(nèi)且包含 10[μ ]禾口 30[μπι]ο電極130結(jié)合到金屬箔140的一個(gè)端部，且外引線150結(jié)合到金屬箔140的另一 端部。整個(gè)金屬箔140埋在密封部件112中。如上所述通過將金屬箔140夾置在電極130 和外引線150之間并且主要在金屬箔140的部分密封電極組件120，將放電空間113形成為 氣密的。外引線150例如由鉬制成。位于金屬箔140的一側(cè)上的外引線150的一個(gè)端部埋在密封部件112中，且外引線150的另一端部從密封部件112被拖曳到外部。反射鏡102為漏斗形二向色反射鏡，其包含頸部161和類似球狀的表面163。高 壓放電燈101的這對密封部件112的一個(gè)固定到頸部161。類似球狀的表面163將從高壓 放電燈101輻射的光通量反射到外殼103的一側(cè)。反射鏡102是通過壓制比如硼硅酸鹽玻 璃、鋁硅酸鹽玻璃和結(jié)晶化玻璃的耐熱材料而制成。類似球狀的表面163是由通過真空沉積方法、濺射方法、離子輔助沉積方法等制 成的光學(xué)多層構(gòu)成。該多層根據(jù)波長透射或反射光，且由此抑制反射鏡的溫度上升并且改 善反射效率。類似球狀的表面163具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中角度OF2R等于或小于角度OF2Q (在圖 2中，角度OF2R等于角度0F2Q)。這里，當(dāng)中心0與類似球狀的表面163的第一焦點(diǎn)F1吻合 時(shí)，角度OF2R代表由中心0、類似球狀的表面163的第二焦點(diǎn)F2以及未固定到頸部161的 密封部件112的端部的外周R形成的角度。角度OF2Q代表由中心0、第二焦點(diǎn)F2、以及發(fā)光 部件的外表面與豎直軸\相交處的接觸點(diǎn)Q形成的角度。類似球狀的表面163的長半徑A 和小半徑B滿足關(guān)系0. 4≤(A-B) /A≤0. 6。利用這些結(jié)構(gòu)，高壓放電燈101表現(xiàn)出有利的 光強(qiáng)度分布特性。稍后描述這些尺度的詳細(xì)原因。往回參考圖IA和1B，外殼103包含盒狀本體171。例如利用硅樹脂粘合劑(未示 出)或通過托架(未示出)，準(zhǔn)直透鏡172在與反射鏡102相對的一側(cè)上結(jié)合到本體171。用于將室外空氣吸入本體171中的冷卻窗口 174設(shè)于本體171的相對的側(cè)壁173 的每一個(gè)中。通過冷卻窗口 174有效地冷卻被反射鏡102和外殼103包圍的高壓放電燈 101。利用這種結(jié)構(gòu)，高壓放電燈101的發(fā)光部件111和密封部件112保持在合適的溫度， 且由于熱引起的發(fā)光部件111的劣化和破損發(fā)生的可能性較小。注意，防塵過濾器175附 連到冷卻窗口 174。[發(fā)光部件的形狀的細(xì)節(jié)]
下文描述發(fā)光部件111的最佳尺度及其至關(guān)重要性。< 關(guān)系 X/D ≥ 0. 2>
圖4A示出當(dāng)水銀密度為0. 3[mg/mm3]時(shí)X/D與電弧管破損之間的關(guān)系，以及圖4B示 出當(dāng)水銀密度為0. 4[mg/mm3]時(shí)X/D與電弧管破損之間的關(guān)系。圖4A和4B中的值表明損 壞的電弧管的數(shù)目與評估樣品的數(shù)目的比率。為了檢查值X/D對由于熱引起的電弧管破損的影響，制作分別具有不同X/D值的 各種高壓放電燈，并且評估所制作的高壓放電燈的破損頻率。特別地，關(guān)于最大外徑D分別 為8. 0[mm]、9. 0[mm]和10. 0[mm]并且發(fā)光部件外表面的曲率半徑相同的三種類型的高壓 放電燈，調(diào)整最小厚度X，使得每個(gè)高壓放電燈具有不同X/D值。接著，評估所制作的高壓放 電燈的破損頻率。以200[W]功率點(diǎn)亮每個(gè)高壓放電燈。此時(shí)，不進(jìn)行每個(gè)高壓放電燈的冷卻，以便 盡可能增大發(fā)光部件和密封部件的溫度，且由此增大熱沖擊的范圍。在一個(gè)點(diǎn)亮循環(huán)中，每 個(gè)高壓放電燈被接通并點(diǎn)亮一個(gè)小時(shí)，且接著被關(guān)閉并保持半個(gè)小時(shí)。重復(fù)點(diǎn)亮循環(huán)，使得 總的點(diǎn)亮小時(shí)設(shè)置為30小時(shí)。通過處理由X射線設(shè)備捕獲的電弧管110的圖像來測量厚 度。注意，由于密封部件側(cè)部分位于發(fā)光部件的相對側(cè)，通過測量全部兩個(gè)所述密封部件側(cè) 部分的厚度并選擇較薄的一個(gè)來確定最小厚度X。
如圖4A所示，當(dāng)水銀密度為0. 3[mg/mm3]時(shí)，只要關(guān)系X/D≥0. 20被滿足，則不 發(fā)生電弧管破損。如圖4B所示，當(dāng)水銀密度為0. 4[mg/mm3]時(shí)，只要關(guān)系X/D≥0. 20被滿 足，也不發(fā)生電弧管破損。然而，當(dāng)關(guān)系X/D<0. 20被滿足時(shí)，水銀密度為0. 4[mg/mm3]的情形中損壞的電弧 管的數(shù)目略大于水銀密度為0.3 [mg/mm3]的情形中損壞的電弧管的數(shù)目。據(jù)推測，這是因 為由于水銀密度增大而引起水銀蒸氣壓強(qiáng)增大的緣故。下文描述當(dāng)關(guān)系X/D≥0. 20被滿足時(shí)不發(fā)生電弧管破損的原因。首先，由放電空間113的尺寸和發(fā)光部件111的玻璃厚度確定最大外徑D。然而， 放電空間113需要具有一定的尺寸。因此，為了減小高壓放電燈的尺寸，必須減小最大外徑 D。結(jié)果，必須相應(yīng)地減小密封部件側(cè)部分中的玻璃厚度。放電空間需要具有一定的尺寸的原因在于，當(dāng)發(fā)光中心定位為太靠近內(nèi)表面時(shí)， 鎢附著到電弧管的內(nèi)表面。這會(huì)使電弧管變黑，且造成鹵素循環(huán)中的錯(cuò)誤而使電極退化。此 外，當(dāng)放電空間小時(shí)，由于電弧管的內(nèi)表面溫度增大的原因，構(gòu)成電弧管的石英玻璃變得有 云紋(clouded)。這造成光通量減小。接著，當(dāng)密封部件側(cè)部分的玻璃厚度減小時(shí)，在靠近發(fā)光部件的部分中的密封部 件的溫度增大。這可能引起破裂的發(fā)生。這是因?yàn)橄率鲈?。由鎢制成的電極引腳的熱膨 脹系數(shù)為38 X 10-7 [/°C],而由石英玻璃制成的密封部件的熱膨脹系數(shù)為5 X 10-7 [/°C ]。它 們之間的差異巨大。當(dāng)密封部件的溫度在靠近發(fā)光部件的部分中變高時(shí)，該差異在該部分 上引起應(yīng)力。結(jié)果，會(huì)在圍繞電極引腳的玻璃中發(fā)生破裂，且該破裂會(huì)擴(kuò)展。特別地，當(dāng)額定功率P在100 [W]至300 [W]的范圍內(nèi)(且包含100 [W]和300 [W])， 且最大外徑D和額定功率P滿足關(guān)系D≤0. 02XP+6 (例如，當(dāng)額定功率P為200 [W]且最 大外徑D等于或小于10.0 [mm]時(shí))時(shí)，發(fā)光部件111的溫度可能變高。這種情況下，破裂可 能發(fā)生且在高壓放電燈101的密封過程中已經(jīng)發(fā)生的破裂由于應(yīng)力的原因有可能擴(kuò)展。根據(jù)實(shí)施例1中的高壓放電燈101，在發(fā)光部件111的密封部件側(cè)部分114中玻璃 厚度大，因?yàn)樽钚『穸萖[mm]和最大外徑D[mm]滿足關(guān)系X/D>0.2。這種結(jié)構(gòu)使得容易將 在放電空間113中產(chǎn)生且傳遞到發(fā)光部件111的熱量通過密封部件側(cè)部分114中的玻璃傳 導(dǎo)到密封部件112，并允許所述熱量通過密封部件112逃逸到反射鏡102的一側(cè)。因此，發(fā) 光部件111的溫度變高的可能性較小。結(jié)果，將電極130密封的密封部件112的發(fā)光部件 側(cè)部分116的溫度變高的可能性也較小，且因此在圍繞電極130的玻璃中發(fā)生破裂的可能 性較小并且電弧管110破損發(fā)生的可能性較小。為了防止發(fā)光部件111造成的漸暈阻擋由類似球狀的表面163反射的光通量，優(yōu) 選地盡可能減小最大外徑D。< 關(guān)系 CM/CQ ≥ 0. 80>
為了檢查值Cm/Q對光強(qiáng)度分布特性的影響，制作分別具有不同CM/Q值的三種類型的 高壓放電燈，并且評估每一個(gè)所制作的高壓放電燈的光強(qiáng)度分布特性。在每個(gè)所制作的高 壓放電燈中，最大外徑D為9.0 [mm]，距離C。為2.0 [mm]，且發(fā)光部件111的外表面的曲率 半徑為5. 45 [mm]。在電弧管繞中心0旋轉(zhuǎn)360度的同時(shí)，通過使用置于距中心0距離30cm 處的照度計(jì)來測量燈點(diǎn)亮期間的照度，從而評估光強(qiáng)度分布特性。圖5示出C/Q和光強(qiáng)度分布特性之間的關(guān)系。圖6示出理想的光強(qiáng)度分布特性。如圖5所示，當(dāng)Cm/Q為0. 73時(shí)，高壓放電燈表現(xiàn)出心形光強(qiáng)度分布特性，表明密封部件側(cè) 部分中的光通量水平高于中心部分中的光通量水平。當(dāng)CVQj為0. 80時(shí)，密封部件側(cè)部分 的光通量水平基本上等于中心部分的光通量水平。與Cm/Q為0. 73的情形相比，密封部件 側(cè)部分中的光通量的水平減少且中心部分中的光通量水平增大。當(dāng)C/Q為0. 85時(shí)，如圖 6所示，高壓放電燈表現(xiàn)出理想的光強(qiáng)度分布特性，表明中心部分中的光通量的水平高于密 封部件側(cè)部分中的光通量的水平。如上所述，發(fā)現(xiàn)CM/CQ越高，光強(qiáng)度分布特性越佳。當(dāng)CM/CQ等于或大于0. 80時(shí)，中 心部分中的光通量的水平等于或大于密封部件側(cè)部分中的光通量的水平。光強(qiáng)度分布特性 隨著Cm/Q增大而改善的原因在于，當(dāng)CM/Q大時(shí)，穿過中心部分的光通量可以在基本上垂直 于電弧管管軸的方向上(在基本上平行于豎直軸\的方向上)從發(fā)光部件輻射。圖7示出Cm/Q對從發(fā)光部件輻射的光通量的光路徑的影響。如圖7所示，當(dāng)CM/Q 為0. 80時(shí)，穿過發(fā)光部件111的中心部分115的光通量遵循光路徑Li。另一方面，當(dāng)CmA^ 為0. 73時(shí)，由于電弧管110的內(nèi)表面具有由虛線示出的形狀，穿過發(fā)光部件111的中心部 分115的光通量遵循光路徑L2。如上所述，當(dāng)C/Q變?yōu)榇髸r(shí)，穿過中心部分115的光通量 在基本上垂直于電弧管110的管軸Z的方向上從發(fā)光部件111輻射。換言之，Cm/Q越大， 由穿過中心部分115的光通量與豎直軸\形成的角度變得越小。因此，在垂直于管軸Z的 方向上輻射的光通量的水平增大，且光強(qiáng)度分布特性因而改善。圖8A為包含口 50mm反射鏡的燈單元的截面圖，以及圖8B為包含口 35mm反射鏡 的燈單元的截面圖。這里，口 50mm反射鏡為尺寸與可以被容納在50-mm立方體中的最大的 鏡的尺寸相同的鏡。如圖8A所示，在作為傳統(tǒng)反射鏡的實(shí)例的口 50mm反射鏡中，例如，第一焦距fl為 6. 5 [mm]，第二焦距f2為150 [mm]，且橢圓率(A-B)/A為0. 59。從電弧管輻射的光通量的有 效反射區(qū)域是在通過將穿過中心0的豎直線旋轉(zhuǎn)48. 31[° ]到頸部側(cè)而測量的范圍內(nèi)以及 通過將所述豎直線旋轉(zhuǎn)39.59]到開口側(cè)而測量的范圍內(nèi)。當(dāng)使用口 50mm反射鏡時(shí)，對于高壓放電燈中的CM/CQ為0. 73,0. 80或0. 85的所 有情形，并不發(fā)生收集光通量的主要問題，因?yàn)樵陂_口側(cè)穿過密封部件側(cè)部分的光通量落 在反射鏡的有效反射區(qū)域內(nèi)。此外，在頸部側(cè)，發(fā)生問題的可能性較小，因?yàn)橛行Х瓷鋮^(qū)域 對于光強(qiáng)度分布具有大約8]的余地。另一方面，如圖8B所示，作為近年來在市場中變得普遍的小尺寸反射鏡的實(shí)例的 □ 35mm反射鏡具有的開口尺寸和第一焦距Π比口 50mm反射鏡的開口尺寸和第一焦距fl 小大約百分之20至百分之30。例如，第一焦距Π為4. 8 [mm]，第二焦距f2為60 [mm]，且橢 圓率(A-B)/A為0. 48。從電弧管110輻射的光通量的有效反射區(qū)域是在通過將穿過中心0 的豎直線旋轉(zhuǎn)30.43Γ ]到頸部側(cè)而測量的范圍內(nèi)以及通過將該豎直線旋轉(zhuǎn)39. 46[° ] 到開口側(cè)而測量的范圍內(nèi)。頸部側(cè)上的有效反射區(qū)域比口 50mm反射鏡的小17.88]。如上所述，在有效反射區(qū)域小的口 35mm反射鏡中，聚焦在第二焦點(diǎn)F2上的光通量 趨于減小。當(dāng)該反射鏡與Cm/QS 0.73c的高壓放電燈組合時(shí)，包含在大約10]的角度 內(nèi)的密封部件側(cè)部分中的光通量未被使用，且聚焦在第二焦點(diǎn)F2上的光通量相應(yīng)地減小。 當(dāng)該反射鏡與CVQj為0. 80或0. 85的高壓放電燈組合時(shí)，高壓放電燈表現(xiàn)出的光強(qiáng)度分 布特性表明中心部分中的光通量的水平等于或高于密封部件側(cè)部分中的光通量的水平。因此，未使用的光通量與全部光通量的比率低。由于密封部件側(cè)部分中的光通量的僅一部分 未被使用，到屏幕的光通量未顯著地減小。注意，由于Cm/QS 0. 85c的高壓放電燈表現(xiàn)出有利的光強(qiáng)度分布特性表明中心部 分中的光通量的水平最高，因此即使當(dāng)該高壓放電燈與有效反射區(qū)域小的小尺寸反射鏡組 合時(shí)，仍可以充分地利用光通量。與其它部分相比，類似球狀的表面的精確性在頸部附近趨于減小，且厚度在開口 附近趨于減小。然而，在中心部分，不存在這種趨勢。再者，中心部分在反射效率方面具有 高的權(quán)重，且對到達(dá)屏幕的光通量具有強(qiáng)的影響。由于這些原因，Cm/Q為0. 85c的高壓放 電燈適于與反射鏡組合。然而，當(dāng)(VQ高于0. 9時(shí)(例如，當(dāng)(VQ為0. 93時(shí))，關(guān)于聚焦在對應(yīng)于第二焦點(diǎn) F2的受輻射表面上的光通量，在受輻射表面的中心和受輻射表面的外圍之間形成巨大亮度 差異。即使當(dāng)通過使用許多小尺寸透鏡提供均勻光分布的透鏡陣列將光通量投射在屏幕上 時(shí)，在屏幕的中心和屏幕的外圍之間也形成顯著亮度差異。因此，為了減小屏幕的中心和屏 幕的外圍之間的亮度差異，優(yōu)選地Cm/Q為0. 9或更低。<距離C。和距離W>
如圖3所示，當(dāng)距離Ctj在1. 5[mm]至3. 0[mm]的范圍內(nèi)(且包含1. 5[mm]和3. 0[mm]) 且距離W在3.0 [mm]至5.0 [mm]的范圍內(nèi)(且包含3. 0 [mm]和5. 0 [mm])時(shí)，發(fā)光部件111 的內(nèi)表面具有圓弧形狀。因此，由從放電空間113入射在發(fā)光部件111中玻璃上的光通量 與豎直軸Ytj形成的角度減小。利用這種結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出這樣的光強(qiáng)度分布特性，其中強(qiáng)度峰 位于中心部分。因此，當(dāng)具有這種結(jié)構(gòu)的高壓放電燈與有效反射區(qū)域小的小尺寸反射鏡組 合時(shí)，光通量的絕對量減小的可能性較小。因此，該組合對于小尺寸薄型圖像顯示設(shè)備是有 用的。然而，當(dāng)距離Ctj小于1.5[mm]時(shí)，發(fā)光中心定位為太靠近發(fā)光部件111的內(nèi)表面， 并且比如去玻璃化(devitrification)和變黑的問題可能出現(xiàn)。當(dāng)距離C。大于3. 0 [mm]時(shí)， 發(fā)光部件111的厚度過度減小，且耐壓性減小。這會(huì)導(dǎo)致電弧管110破損。當(dāng)距離W小于3.0[mm]時(shí)，發(fā)光中心定位為太靠近密封部件112的發(fā)光部件側(cè)部 分116，且密封部件112的發(fā)光部件側(cè)部分116的溫度因而變得太高。這會(huì)導(dǎo)致電弧管110 破損。此外，有可能發(fā)生比如鎢(其構(gòu)成電極且在啟動(dòng)期間被濺射)附著到內(nèi)表面的問題。 當(dāng)距離W大于5. 0[mm]時(shí)，由于發(fā)光部件111的密封部件側(cè)部分114太遠(yuǎn)離發(fā)光中心，密封 部件側(cè)部分114的溫度變低。因而，水銀不徹底蒸發(fā)，且因此光通量的量減小。〈發(fā)光部件的成型方法〉
下文描述包含具有期望形狀的發(fā)光部件的電弧管的制造方法。例如，外徑為6[mm]、內(nèi) 徑為2[mm]且長度為1200[mm]的石英管劃分為四等份以獲得長度均為300[mm]的四個(gè)截 斷管頭。所述截?cái)喙茴^之一的兩個(gè)端部由旋轉(zhuǎn)卡盤保持，且在該截?cái)喙茴^旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，該截 斷管頭的中心部分被氣體燃燒器加熱軟化。此時(shí)，比如氬和氮的惰性氣體通過該截?cái)喙茴^ 的兩個(gè)端部被吹入該截?cái)喙茴^以形成發(fā)光部件的內(nèi)部形狀。同時(shí)，該截?cái)喙茴^的膨脹部分 通過設(shè)為圍繞截?cái)喙茴^中心部分的成型夾具而成型，以形成該發(fā)光部件的外形。通過調(diào)整 比如燃燒器的熱功率、惰性氣體的壓強(qiáng)以及從兩個(gè)端部朝向中心部分推動(dòng)截?cái)喙茴^的力和 速度的條件來加工該電弧管的發(fā)光部件。
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[反射鏡形狀的細(xì)節(jié)] 〈角度OF2R和角度0F2Q>
如圖2所示，高壓放電燈101和反射鏡102定位為使得中心0與類似球狀的表面163 的第一焦點(diǎn)F1吻合。從電弧管110輻射的光通量在從G到H的區(qū)域中被類似球狀的表面 163反射。所有的在從G到H的區(qū)域中反射的光通量理想地被聚焦在類似球狀的表面163
的第二焦點(diǎn)F2上。然而，當(dāng)穿過第二焦點(diǎn)F2和接觸點(diǎn)Q的線與類似球狀的表面163相交的點(diǎn)由N表 示時(shí)，在從G到N的區(qū)域中反射的光通量損失，這是因?yàn)榘l(fā)光部件111阻擋該光通量。此 外，當(dāng)穿過第二焦點(diǎn)F2和外周R的線與類似球狀的表面163相交的點(diǎn)由N’表示時(shí)，在從N 到N’的區(qū)域中反射的光通量損失，這是因?yàn)樵诮嵌萇F2R大于角度OF2Q的情況下密封部件 112阻擋該光通量。因此，為了不損失在從N到N’的區(qū)域中反射的光通量，角度OF2R優(yōu)選地等于或小 于角度OF2Qtj利用這種結(jié)構(gòu)，防止了由密封部件112造成的漸暈，且因而有效地將光通量聚 焦在第二焦點(diǎn)F2上。因此，有可能提供改善的光通量到燈單元100中的屏幕。特別地，通過減小密封部件112的端部的直徑，可以使角度0&1 等于或小于角度 OF2Q0換言之，當(dāng)密封部件112的直徑如圖2中虛線所示那樣為恒定時(shí)，且因而角度OF2R' 大于角度OF2Q時(shí)，通過減小密封部件112的端部的直徑，可以使角度OF2R等于或小于角度 OF2Q。注意，通過減小密封部件112的長度，可以使角度OF2R等于或小于角度0F2Q。然 而，當(dāng)額定功率P大時(shí)，密封部件112需要加長以降低電弧管110的溫度。在這種情況下， 一種有效的方式是減小密封部件112的端部的直徑。注意，通過使用燃燒器、激光器等來加 熱，可以使密封部件112的端部逐漸變細(xì)?！礄E圓率(A-B)/A>
如圖2所示，類似球狀的表面163的長半徑A和小半徑B優(yōu)選地滿足關(guān)系0. 4 ( (A-B) / A <0.5。例如，對于口 35mm反射鏡的情形，通過將長半徑A設(shè)置為32. 4 [mm]，小半徑B設(shè) 置為16. 971 [謹(jǐn)]，第一焦距f 1設(shè)置為4. 8 [謹(jǐn)]以及第二焦距f2設(shè)置為60 [謹(jǐn)]，獲得了一 種提供改善的光通量到屏幕的小尺寸反射鏡。在這種情況下，(A-B)/A約為0. 48，且在準(zhǔn)直 透鏡172上的入射角約為19]。當(dāng)(A-B)/A大于0.5時(shí)，在上述口 35mm反射鏡中，第一焦距fl等于或小于 4. 5 [mm]。因此，電弧管110的發(fā)光部件111定位為太靠近反射鏡102的類似球狀的表面 163。這不是優(yōu)選的，因?yàn)槊芊獠考?12和發(fā)光部件111的溫度容易增大，且容易發(fā)生電弧 管110破損。相比之下，當(dāng)(A-B)/A小于0.4時(shí)，在定位在類似球狀的表面163的第二焦點(diǎn)F2上 的準(zhǔn)直透鏡172上的入射角(見圖IA和1B)增大。因此，一部分光通量在準(zhǔn)直透鏡172的 表面上被反射并損失。例如，當(dāng)?shù)谝唤咕嗉s為1 [mm]的雙凹透鏡被用作準(zhǔn)直透鏡172時(shí)，要 求入射角等于或小于26. 6[° ]以減小光通量的損失。出于上述原因，在比如口 35mm反射鏡的小尺寸反射鏡的情形中，優(yōu)選地應(yīng)滿足關(guān) 系0.4彡(A-B)/A彡0.5。注意，在口 50mm反射鏡的情形中，由于長半徑A和小半徑B大 于小尺寸反射鏡中的長半徑A和小半徑B，優(yōu)選地應(yīng)滿足關(guān)系0. 4彡(A-B) /A彡0. 6。
[高效率確認(rèn)實(shí)驗(yàn)]
為了確認(rèn)本發(fā)明在效率方面的效果，進(jìn)行了下述實(shí)驗(yàn)。< 實(shí)驗(yàn) 1>
通過將包含本發(fā)明的電弧管(最大外徑D為9. 0 [mm]，電弧管的外表面的曲率半徑為 5. 45 [mm]，距離 C0 為 2. 0 [mm]，CM/C0 為 0. 8，距離 W 為 4. 0 [mm]且水銀密度為 0. 3 [mg/mm3]) 的高壓放電燈構(gòu)建在口 35mm反射鏡(第一焦距fl為4.8[mm]且第二焦距f2為60[mm])中 來制作燈單元。接著以200[W]的功率點(diǎn)亮所制作的燈單元。穿過5Φ孔徑的光被收集在積 分球上，并且測量其照度[lx]。為了比較，通過將包含傳統(tǒng)電弧管(最大外徑D為10. 2 [mm]， 電弧管的外表面的曲率半徑為5. 1 [mm]，距離C0為2. 2 [mm]，CM/C0為0. 72，距離W為4. 0 [mm] 且水銀密度為0. 3 [mg/mm3])的高壓放電燈構(gòu)建在口 50mm反射鏡(第一焦距Π為6. 5 [mm] 且第二焦距f2為150[mm])中來制作另一燈單元。接著，在與本發(fā)明的高壓放電燈使用的 條件相同的條件下測量所述另一燈單元的照度。注意，將5Φ孔徑定位在每個(gè)反射鏡的第 二焦點(diǎn)上，并且允許光穿過該孔徑。作為評估的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的燈單元的照度與傳統(tǒng)燈單元的照度相比提高了大 約8[%]。相應(yīng)地，發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的燈單元是高效的，同時(shí)其在尺寸上小于傳統(tǒng)燈。< 實(shí)驗(yàn) 2>
接著，通過將包含實(shí)驗(yàn)1中使用的傳統(tǒng)電弧管的高壓放電燈構(gòu)建在口 35mm反射鏡中 來制作燈單元。接著，通過收集穿過Φ5孔徑的光，在與在實(shí)驗(yàn)1中使用的條件相同的條件 下測量燈單元的照度。結(jié)果，發(fā)現(xiàn)與通過將包含傳統(tǒng)電弧管的高壓放電燈構(gòu)建在實(shí)驗(yàn)1中使用的口 50mm反射鏡中而制作的傳統(tǒng)燈單元的照度相比，通過將包含傳統(tǒng)電弧管的高壓放電燈構(gòu)建 在口 35mm反射鏡中而制作的燈單元的照度減少了大約3 [%]?；趯?shí)驗(yàn)2的結(jié)果，假設(shè)照度減小是因?yàn)橛捎诜瓷溏R尺寸的簡單減小引起反射鏡 的有效反射區(qū)域減小，以及因?yàn)槿缃Y(jié)合圖8A和8B所述，當(dāng)對電弧管的光強(qiáng)度分布特性有貢 獻(xiàn)的CVQj低于0. 8時(shí)，密封部件側(cè)部分中的光通量未被用于增大照度。在實(shí)驗(yàn)1中，通過將包含本發(fā)明的電弧管的高壓放電燈構(gòu)建在口 35mm反射鏡中 而制作的燈單元的照度可以提高的原因在于，通過將CVQ設(shè)置為0. 8以改善光強(qiáng)度分布特 性，密封部件側(cè)部分中的光通量損失得到抑制。此外，可以防止由于電弧管的發(fā)光部件的尺 寸減小引起的漸暈。[圖像顯示設(shè)備]
圖9為示出實(shí)施例2中的圖像顯示設(shè)備的實(shí)例的局部切割透視圖。圖9略去圖像顯示 設(shè)備的殼體的頂板，使得可以看到內(nèi)部部件。如圖9所示，實(shí)施例2中的第一圖像顯示設(shè)備 200為將圖像投射在置于其前方的屏幕(未示出)上的前投式投影儀，并且使用DLP 技術(shù)。 圖像顯示設(shè)備200具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中光學(xué)單元202、控制單元203、投影透鏡204、冷卻扇 單元205以及電源單元206容納在殼體201中。光學(xué)單元202包含用作光源的燈單元100、 DMD (未示出)以及由三種不同顏色的濾色器構(gòu)成的色輪(未示出)。控制單元203控制并 驅(qū)動(dòng)DMD等。電源單元206將從商業(yè)電源供應(yīng)的電功率轉(zhuǎn)換成適合于控制單元203和燈單 元100的電功率，并且供應(yīng)經(jīng)轉(zhuǎn)換的電功率。圖10為示出實(shí)施例3中的圖像顯示設(shè)備的實(shí)例的透視圖。如圖10所示，實(shí)施例3中的第二圖像顯示設(shè)備300為背投式投影儀且具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中作為光源的燈單元 100、光學(xué)單元(未示出)、投影透鏡(未示出)以及反射鏡(未示出)容納在殼體301中。從投 影透鏡投射且接著被反射鏡反射的圖像從半透明屏幕302后方被投射和顯示。在實(shí)施例2中的圖像顯示設(shè)備200和實(shí)施例3中的圖像顯示設(shè)備300中，使用這 樣的高壓放電燈101，其尺寸小且高效，表現(xiàn)出有利的光強(qiáng)度分布特性，且包含很少損壞的 電弧管110。因此，與傳統(tǒng)圖像顯示設(shè)備相比，圖像顯示設(shè)備200和300尺寸更小，提供增加 的光通量到屏幕，且故障可能性較小。[改進(jìn)例]
盡管本發(fā)明的高壓放電燈、燈單元和圖像顯示設(shè)備的細(xì)節(jié)在上文中基于實(shí)施例予以描 述，但本發(fā)明不限于在上述實(shí)施例中描述的那些細(xì)節(jié)。下文描述它們的改進(jìn)例。<改進(jìn)例1>
圖11和12為改進(jìn)例1中的燈單元在其發(fā)光部件附近的截面圖。注意，圖11和12中 的符號“G”、“N”和“N’ ”分別對應(yīng)于圖2中的符號“G”、“N”和“N’ ”。如圖11所示，改進(jìn)例1中的燈單元的反射鏡102還包含在頸部的一側(cè)(圖11中在 左側(cè))位于類似球狀的表面163上的球形反射表面164。當(dāng)反射鏡102不包含球形反射表面164時(shí)，類似球狀的表面163形成于圖11中虛 線所示的從G到N的區(qū)域中。在從G到N的區(qū)域中反射的光通量被電弧管110的發(fā)光部件 111阻擋而不聚焦在第二焦點(diǎn)F2上。然而，當(dāng)曲率中心與類似球狀的表面163的第一焦點(diǎn)F1吻合的球形反射表面164 至少形成于從G到N的區(qū)域中時(shí)，在類似球狀的表面163上從G到N的區(qū)域中將被反射且 被發(fā)光部件111阻擋的光通量可以被球形反射表面164反射并聚焦在中心0上。聚焦在中 心0上的光通量接著穿過中心0和發(fā)光部件111，被類似球狀的表面163反射，并聚焦在第 二焦點(diǎn)F2上。如上所述，可以有效地使用由于發(fā)光部件111造成的漸暈而將損失的光通量。 因此，在燈單元中收集光通量的效率提高，且因而增加投射在屏幕上的光通量。通過形成球形反射表面164而獲得的另一效果為高壓放電燈的壽命提高。這是因 為，通過增大電弧管Iio和反射鏡102之間的距離，防止了電弧管110的局部溫度上升。如圖12所示，當(dāng)角度OF2R大于角度OF2Q時(shí)，需要形成球形反射表面164從而至少 覆蓋從G到N’的區(qū)域。利用這種結(jié)構(gòu)，也可以有效地使用由于密封部件112造成的漸暈而 將損失的光通量。注意，當(dāng)球形反射表面164形成時(shí)，在頸部161的一側(cè)的電極130的溫度會(huì)由于球 形反射表面164反射且聚焦在中心0上的光通量而增大，且會(huì)引起電極130的退化。作為用 于減輕在頸部161的該側(cè)的電極130退化的方法，考慮這樣的方法與在另一側(cè)的電極130 相比，增大在頸部161的該側(cè)的電極130的熱容量。通過調(diào)整電極引腳131的直徑以及線 圈132的直徑或匝數(shù)，增大電極130的熱容量。當(dāng)電極130的熱容量通過這些方法增大時(shí)， 優(yōu)選防止光通量被電極130阻擋。<改進(jìn)例2>
圖13為改進(jìn)例2的燈單元的截面圖。如圖13所示，改進(jìn)例2中的燈單元是通過利用 底座104將高壓放電燈101和反射鏡102結(jié)合在一起而獲得的。底座104具有類似帽的形狀，并具有位于其頂部的通孔181和位于其兩側(cè)的一對通氣孔182。密封部件112穿過通孔181。室外空氣通過這對通氣孔182被吸入底座104。 通過使用粘合劑等在底座104裝配在反射鏡102的頸部161上的狀態(tài)下，將底座104固定 到反射鏡102。通過使用粘合劑等在高壓放電燈101在其密封部件112處穿過通孔181的 狀態(tài)下，將底座104也固定到高壓放電燈101?？諝獯┻^頸部161和密封部件112之間的空 間，因?yàn)楦邏悍烹姛?01和反射鏡102通過底座104結(jié)合在一起且因而該空間未用膠接劑 填充。利用上述結(jié)構(gòu)，有可能允許經(jīng)過外殼的冷卻窗口在反射鏡102中流動(dòng)的室外空氣 (見圖IA和1B)穿過頸部161和密封部件112之間的空間并且通過通氣孔182逃逸到底座 104外部。利用這種結(jié)構(gòu)，有效地冷卻高壓放電燈101的發(fā)光部件111。此外，通過有效地 冷卻發(fā)光部件111，降低了冷卻扇(未示出)的流速，且因而抑制圖像顯示設(shè)備中的噪聲。[工業(yè)應(yīng)用性]
本發(fā)明的高壓放電燈、燈單元和圖像顯示設(shè)備可廣泛地應(yīng)用于比如液晶投影儀和DMD 投影儀的投影儀。[參考標(biāo)記列表]
100燈單元101高壓放電燈102反射鏡103外殼110電弧管111發(fā)光部件112密封部件161頸部163類似球狀的表164球形反射表面130電極174冷卻窗口200 和 300圖像顯示設(shè)備
權(quán)利要求
1.一種高壓放電燈，包含 電弧管，該電弧管包含具有基本上球形形狀且具有封入其中的水銀的發(fā)光部件；和 從該發(fā)光部件的對立側(cè)延伸的一對密封部件；以及一對電極，其布置在該電弧管中使得每個(gè)電極的一個(gè)端部被相應(yīng)密封部件密封且所述 電極的另一端部在該發(fā)光部件中彼此相對，其中所封入的水銀具有 0. 2 [mg/mm3]至 0. 4 [mg/mm3]且包含 0. 2 [mg/mm3]和 0. 4 [mg/mm3]的 密度，從接觸點(diǎn)S到該發(fā)光部件的中心0的距離W為3. 0 [mm]至5. 0 [mm]，且包含3. 0 [mm]和 5. 0[mm]，其中該接觸點(diǎn)S代表該電弧管的管軸Z與該電弧管的內(nèi)表面相交的點(diǎn)，從接觸點(diǎn)T0到該中心0的距離C0為1. 5 [mm]至3. 0 [mm]，且包含1. 5 [mm]和3. 0 [mm]， 其中接觸點(diǎn)Ttj代表穿過該中心0且垂直于該管軸Z的豎直軸Ytj與該電弧管的內(nèi)表面相交 的點(diǎn)，所述距離Q與從接觸點(diǎn)Tm到中點(diǎn)M的距離Cm滿足關(guān)系CVQj彡0. 8，其中該中點(diǎn)M代 表該中心0和該接觸點(diǎn)S之間的中點(diǎn)，且該接觸點(diǎn)Tm代表穿過該中點(diǎn)M且垂直于該管軸Z 的豎直軸、與該電弧管的內(nèi)表面相交的點(diǎn)，以及在密封部件側(cè)部分中該電弧管的最小厚度X[mm]與該發(fā)光部件的最大外徑D[mm]滿足 關(guān)系X/D ^ 0. 2，所述密封部件側(cè)部分為該發(fā)光部件的靠近密封部件的部分。
2.權(quán)利要求1的高壓放電燈，其中額定功率P為100 [W]至300 [W]且包含100 [W]和300 [W]，以及 該最大外徑D [mm]和該額定功率P滿足關(guān)系02XP+6。
3.一種燈單元，包含權(quán)利要求1或2的高壓放電燈；以及 反射鏡，該反射鏡包含頸部，該高壓放電燈的所述密封部件之一固定到該頸部；以及 類似球狀的表面，其反射從該高壓放電燈輻射的光通量。
4.權(quán)利要求3的燈單元，進(jìn)一步包含外殼，其在與該頸部相對的一側(cè)上附連到該反射鏡的一部分并且具有冷卻窗口。
5.權(quán)利要求3的燈單元，其中當(dāng)該中心0與所述類似球狀的表面的第一焦點(diǎn)F1吻合時(shí)，角度OF2R等于或小于角度 OF2Q,其中所述角度OF2R代表由該中心0、所述類似球狀的表面的第二焦點(diǎn)F2以及未固定到 該頸部的所述密封部件之一的端部的外周R形成的角度，并且所述角度OF2Q代表由該中心 0、該第二焦點(diǎn)F2以及該發(fā)光部件的外表面與該豎直軸\相交處的接觸點(diǎn)Q形成的角度。
6.權(quán)利要求3的燈單元，其中所述類似球狀的表面的長半徑A和小半徑B滿足關(guān)系0. 4 ( (A-B) /A < 0. 6。
7.權(quán)利要求3的燈單元，其中該反射鏡進(jìn)一步包含球形反射表面，其在該頸部的一側(cè)位于所述類似球狀的表面上并且具有與所述類似球 狀的表面的第一焦點(diǎn)F1吻合的曲率中心。
8. 一種圖像顯示設(shè)備，包含權(quán)利要求3至7中任何一項(xiàng)的燈單元。
全文摘要
本發(fā)明旨在提供一種小尺寸、高效的高壓放電燈，其表現(xiàn)出有利的光強(qiáng)度分布特性且造成電弧管破損的可能性較小。本發(fā)明在于一種高壓放電燈101，其包含電弧管110，該電弧管包含具有基本上球形形狀且具有封入其中的水銀的發(fā)光部件111和從發(fā)光部件111的相對側(cè)延伸的一對密封部件112；以及一對電極130，其布置在電弧管110中使得每個(gè)電極的一個(gè)端部被相應(yīng)密封部件密封且所述電極的另一端部在該發(fā)光部件中彼此相對。所封入的水銀密度為0.2[mg/mm3]至0.4[mg/mm3]且包含0.2[mg/mm3]和0.4[mg/mm3]。從接觸點(diǎn)S到中心O的距離W為3.0[mm]至5.0[mm]且包含3.0[mm]和5.0[mm]。從接觸點(diǎn)TO到中心O的距離CO為1.5[mm]至3.0[mm]且包含1.5[mm]和3.0[mm]。距離CO與距離CM滿足關(guān)系CM/CO≥0.8，并且最小厚度X與最大外徑D滿足關(guān)系X/D≥0.2。
文檔編號H01J61/20GK102150232SQ20108000255
公開日2011年8月10日 申請日期2010年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月14日
發(fā)明者太田和紀(jì), 水津?qū)⑿? 田丸修治, 蒲田幸平 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社