CN200962183Y - 灯单元和投影显示装置 - Google Patents

Abstract

在具有光源灯(1)、用于反射来自光源灯(1)的光的反射器(2)、反射器保持部件(11)和反射器盖(15)的灯单元(10)中，在具有灯单元定位器(16a)的反射器保持部件(11)的区域中形成有多个冷却孔(18a)。冷却孔(18a)分别朝向光源灯的上灯泡区域、下灯泡区域和阴极开口。用于固定反射器保持部件(11)的螺栓(22a)具有在其中心延伸的通孔，以便从高静压吹风机(27)供给的冷却空气能够通过管(28)和螺栓(22a)的通孔送到冷却孔(18)，从而用少量的空气以集中的方式有效地冷却光源灯(1)的上灯泡区域、下灯泡区域和阴极。这样，由本实用新型得到的灯单元能够减少冷却灯所需的空气量，并能使用高静压和小型风扇。

Description

灯单元和投影显示装置

技术领域

本实用新型涉及包括在光学设备等中使用的光源单元的灯单元，以及包括该灯单元的投影显示装置，更具体地，涉及抑制由冷却风扇产生的噪音的灯单元，以及减小了尺寸和噪音的投影显示装置。

背景技术

家电装置等要求是无声的，因此，已经开发出各种技术用于减少噪音的产生。该趋势超出了家电装置并扩展到一般的电子设备。特别地，对于与个人计算机有关的设备，无噪音工作不仅对于作为个人计算机的组件的磁盘驱动器、CPU冷却单元和电源冷却单元是需要的，而且对于连接到个人计算机上与其一起使用的投影显示装置也是需要的。

投影显示装置具有光源单元，其相当于一特别大的热源，因此必须被冷却以便确保其性能和可靠性。用于投影显示装置的冷却方法大致分为空气冷却和液体冷却(包括水冷却)。对于空气冷却电子设备，使用的空气冷却方法可进一步分为自然空气冷却和强制空气冷却。强制空气冷却包括各种风扇的使用，用于强制地将要被冷却的物体暴露于空气，或者用于抽出该设备中被加热的空气。由于冷却风扇会产生噪音，所以用于提高电子设备的冷却能力的尝试会导致由冷却风扇产生的噪音带来的噪音问题。该趋势在装配有大热源的电子设备中是突出的，并且随着设备本身变得更小而变得更加突出。投影显示设备的问题是如何使尺寸的减小和噪音的减小相一致的问题，其中噪音是由于包括在这样的设备中的以便提高性能的冷却机构而增加的。

通常，利用多个轴流式风扇(axial flow fans)来冷却投影显示装置。例如，使用液晶显示设备的投影显示装置需要用于从外部经过空气过滤器吸入冷却空气到液晶显示设备的风扇，以及用于抽出装置中的热空气的风扇。此外，在一些情况中，使用其它辅助风扇。由于这样的结构，排风扇通常被放置在靠近被加热到高温的组件处。

JP-A-11-354963公开了一种投影显示装置，其不使用轴流式风扇，而是包括多叶风扇(multiblade fan)和冷却通风管道(cooling duct)，并且通过可维护性和可用性优越的冷却方法来冷却，其中来自被冷却区域的冷却空气在如下方向上流经冷却通风管道，在所述方向上，冷却空气被吸入多叶风扇，并经由该装置的前面板的排气口被抽出到该装置外部。因此，轴流式风扇和多叶风扇被用作冷却风扇。通常，与轴流式风扇相比，由于多叶风扇能够提供高静态压力，所以其通常用于冷却具有大内阻的设备。

针对投影显示装置中减小噪音，JP-A-10-197953公开了一种利用在远离排风扇的空气路径的上游侧提供网格部件来抑制噪音的技术，该网格部件具有多个矩形或圆形开口。JP-A-2000-035614则公开了一种利用附于远离空气通过散热片的下风侧(leeward side)的端面上的网状整流体(reticular rectifier)来抑制噪音的技术。JP-A-2001-142147进一步公开了一种利用附加消音盒来抑制噪音的技术，该消音盒由排出空气的空气通过室形成。

JP-A-2005-62452公开了一种技术，用于在反射器保持部件的结构的帮助下消除对灯的光轴的精密调整。灯单元具有灯冷却孔和进气口。经过以径向结构排列的灯冷却孔引入的冷却空气局部地冷却环绕光源灯的阴极的区域。经过进气口引入的冷却空气冷却反射器的周边部分，并从反射器盖的排气口排出。

然而，上述描述的现有技术具有以下问题。

第一个问题是小型投影显示装置中增加的噪音值，其是由于旋转多个可安装的小型轴流式风扇以便产生冷却装配有大热源的投影显示装置所需的排气量的需求而导致的。虽然该问题一部分是由于普通转速的小型风扇提供的绝对空气量不足而引起的，但该问题也极大地受到使用投影装置和用于冷却产生大量热的灯的排风扇的影响。而且，高转速的风扇的旋转也可能产生刺耳的噪音。因此，即使噪音水平减小了，但由于噪音的刺耳性，其听起来还是恼人的。而且，由于装置尺寸的限制，很难采用附着于装置的消音器来抑制噪音。

第二个问题是很难在小型投影显示装置中装配具有足够的冷却灯的能力的风扇。该问题起源于这样的事实，虽然为小型风扇提供所需的静压的唯一方法是要牺牲一定的空气量，但是传统的灯冷却方法包括增加静压，以确保冷却灯所需的流速，然而为了冷却产生的热，空气量不能减少。

第三个问题在于，即使在公开了用于消除对灯的光轴的精密调整的技术的JP-A-2005-62452中，不是所有冷却空气都经过冷却孔或进气口，从而不经过冷却孔或进气口的冷却空气的部分变得基本无用，因而不能有效地利用大量的空气。这导致产生较大噪音的问题，就象上述第一个问题一样。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是提供一种灯单元，其通过减少用于冷却灯所需的空气量，来允许在其中使用具有高静压的小型风扇。因此，本实用新型提供一种小型投影显示设备，其减少了用于冷却灯的排风扇的负荷，限制排风扇的转速以保持低的噪音水平，并且还抑制了刺耳频率的噪音。

本实用新型的灯单元被固定到光学单元，并且具有光源灯和反射器。该灯单元特征在于包括：反射器保持部件，用于保持该反射器；定位器，用于将反射器保持部件定位到位于光学单元中的螺栓，并具有用于将反射器保持部件固定到螺栓的通孔；空腔，与通孔连通地位于定位器和反射器保持部件之间，以及开口，位于反射器保持部件中，用于将空腔与安装有光源灯的反射器的内部连接。

该灯单元还可进一步包括吹风机，其具有与通孔连接出气口，并且该吹风机可具有噪音隔离盖。

开口可位于这样的位置和方向上，使得流经空腔的冷却空气朝向光源灯的一个或多个的预定位置吹出。各开口的形状、面积和数量可与预定位置处的冷却状态相对应地设置，冷却空气经由各开口向预定位置吹出。

冷却空气经由各开口吹向的预定位置可包括光源灯的上灯泡区域、下灯泡区域和阴极，并且还可进一步包括构成反射器的通孔的上孔区域和下孔区域，光源灯通过反射器的通孔延伸。

本实用新型的另一灯单元被固定到光学单元并且具有光源单元和反射器。该灯单元特征在于包括：反射器保持部件，用于保持该反射器，其中反射器保持部件具有与反射器相对地穿透形成的至少一个或多个排气孔。

该灯单元可包括：穿过反射器保持部件形成的排气孔，与灯单元定位器的内部空腔相连；以及定位器，用于将具有通孔的反射器保持部件定位于具有通孔的光学单元中的螺栓，并用于将反射器保持部件固定到螺栓上，使得通孔与该空腔连接。当反射器保持部件被固定到螺栓以便将反射器的内部与灯单元的外部连接时，反射器保持部件的排气孔被连接至穿过螺栓形成的通孔，从而允许反射器中的空气经由连接的排气孔排出到外部。

本实用新型的投影显示装置包括上述灯单元。

通过将冷却空气从反射器保持部件向光源灯吹出，将反射器保持部件的灯单元定位器用作冷却空气的通路，光源灯的灯泡能够被有效地冷却，在根据JP-A-2005-62452的结构中，其仅仅具有定位和固定功能。

来自每个冷却孔的流体爆发力(fluid bursting force)的流速可通过为多个冷却孔设置不同的直径和长度来控制。而且，流速在每个冷却区域还可通过不同的冷却孔数量来控制。

在本实用新型的灯单元中，通过利用用于相对于光学单元来定位灯单元的反射器保持部件的定位结构，冷却空气可被集中地送到光源灯的灯泡。因此，空气将不会泄露到不需要冷却的区域，从而甚至用非常少的空气量也可确保冷却所需的流速，从而有效地冷却光源灯。而且，由于为用于定位的反射器保持部件中的冷却空气设置通气孔，所以在定位的同时可以有效地冷却灯泡。

因此，小型的高静压风扇可被用于冷却产生大量热的光源灯，从而使显示装置的尺寸减小。而且，由于冷却全部装置所需的空气数量可被限制，所以排风扇的转速可被减小，从而抑制噪音水平并降低刺耳频率的噪音。

本实用新型的上述和其它目的、特征和优点将通过参照附图的如下描述变得明显，这些附图说明了本实用新型的优选实施例。

附图说明

图1为根据本实用新型的一个实施例的灯单元的示意性透视图；

图2为本实用新型的实施例中的反射器保持部件的示意性透视图；

图3为本实用新型的实施例的灯单元的截面图；

图4为示出了投影显示装置中灯单元和光学单元的结构的示意图；

图5为示出了装配有本实用新型的灯单元的投影显示装置中灯单元和光学单元的框架之间关系的分解透视图；

图6为示出了除去了灯单元的光学单元的分解透视图；

图7为示出了本实施例的示范性应用中的反射器保持部件的示意性透视图；以及

图8为本实施例的示范性应用中的灯单元的示意性透视图。

具体实施方式

接下来，将参考附图详细描述根据本实用新型的一个实施例的灯单元和投影显示装置。如图4所示，在本实用新型的投影显示装置30中，从灯单元10的光源灯1发出的光被反射器2反射，并被光学单元5的聚焦透镜31聚焦到色轮9上的一点，色轮9由滤色器构成，用于选择性地分别通过红、绿和蓝光。经过色轮9的光被形成在棒状积分器32的盒中的光管均匀化，并被一镜改变其光路。光路改变后，照明光通过TIR(全内反射)棱镜6被照射到DMD(数字微镜设备)7上。被DMD7反射的图像光通过变焦投影透镜8被投影到未示出的屏幕上。虽然该图像显示装置与DMD有关，但本实用新型的灯单元还可类似地用于液晶显示装置。

如图3所示，灯单元10包括光源灯1、用于反射光源灯1发出的光以会聚至焦点的反射器2、用于保持反射器2使其相对于相邻光学单元5定位的反射器保持部件11、用于从外部保护反射器2的反射器盖15、以及用于将电能提供给光源灯1的灯连接器12(图1)。

如图5所示，投影显示装置30包括：电源连接器13，其与灯单元10的灯连接器12电连接并被电源连接器保持器14保持；以及上述光学单元5，用于接收来自灯单元10的光通量，以向投影面投射图像。

光学单元5具有螺栓22a。如图1所示，通过把形成在灯单元10的反射器保持部件11的灯单元定位器16上的孔装配到螺栓22a的外围上，反射器保持部件11被牢固地定位。通孔35形成在螺栓22a内，具有入口部分24的高静压吹风机27通过与通孔35连接的管28与螺栓22a的固定有定位器16的一侧的相对侧连接。空腔36形成在灯单元定位器16和反射器保持部件11之间，从通过用螺栓22a固定的灯单元定位器16形成的孔延伸。

反射器2被挤压部件20固定，从而反射器2被夹在圆锥形反射器保持部件11的直径较大的端面和反射器盖15的端面之间。这是由于反射器2和反射器保持部件11在光源灯12的光轴方向上通过在光轴方向上形成在光源灯12的两侧上的薄片(tab)被相互挤压。这样，反射器2通过反射器保持部件11被相对于光学单元5定位，以便与反射器2对准的从光源灯1射出的光通量以正确的方向照射在光学单元5上。

在圆锥形反射器保持部件11的中心处形成圆形开口，并且由Pyrex玻璃制成的防爆玻璃(explosion-proof glass)17装配在该开口中，以便从反射器2反射的光通量从该开口被投射到外部。反射器保持部件11在反射器保持部件11和灯定位器16a之间还形成有空腔36。

如图2所示，面向空腔36的反射器保持部件11具有冷却孔18a、18b、18c，用于冷却设置在反射器2中的光源灯1。冷却孔18a、18b、18c通过在灯定位器16a内限定的空腔36与用于固定螺栓22a的孔连接。从而，由高静压吹风机27产生的冷却空气从螺栓22a的通孔35经过灯定位器16a的空腔36，并通过冷却孔18a、18b、18c朝着光源灯1吹出。

该实施例特征在于，径向地朝着图3中所示的光源灯1的上灯泡区域4a、下灯泡区域4b和阴极3开口的冷却孔18a、18b、18c。在图2中，来自冷却孔18a的冷却空气19a被吹向图3中的上灯泡区域4a；来自冷却孔18b的冷却空气19b被吹向下灯泡区域4b；来自冷却孔18c的冷却空气19c被吹向灯泡阴极3。这里，冷却空气由高静压吹风机27供给，但是还可用光学单元5的还冷却其它区域的吹风机替代来供给。

接下来，将参照附图5和6的具体装置，描述根据本实用新型的该实施例的投影显示装置30中的灯单元10和光学单元5的关系。

从图5可以看出，灯单元10从上面朝着处于预定位置的光学单元5基本上垂直地向下移动，以耦合这两个单元。形成在附着于灯单元10的灯单元定位器16a、16b中的孔被装配到位于光学单元5中的螺栓22a、22b的外周边上，以固定这两个单元5、10。这样，灯单元定位器16a、16b通过位于其下端的孔分别被装配到螺栓22a、22b的外周边上。空腔36(图1)形成在灯单元定位器16a和反射器保持部件11的主体之间，并且各孔与空腔36连接。冷却孔18a、18b、18c以预定形状和预定方向形成在与空腔36接触的反射器保持部件11的主体的表面上的预定位置处，如图2所示。

形成在光学单元5中的螺栓22a形成有通孔35(图1)，用于通过冷却空气。管28与通孔35的与灯单元定位器16a接合的端相对的一端连接，具有入口部分24的高静压吹风机27与管28的另一端连接。这里，由于其小尺寸和提供高静压的能力，高静压吹风机27被表示成轴流式风扇，但是，高静压吹风机27不限于轴流式风扇，还可以是其它风扇。

这样，来自高静压吹风机27的冷却空气经过管28、螺栓22a的通孔35和灯单元定位器16a与螺栓22a的接合孔被送到灯单元定位器16a和反射器保持部件11的主体之间的空腔36。被送到空腔36的冷却空气从形成在反射器保持部件11的主体上的预定位置处的冷却孔18a、18b、18c吹进反射器2。如图2所示，从冷却孔18a、18b、18c吹出的冷却空气流19a、19b、19c被分别送向并冷却光源灯1的上灯泡区域4a、下灯泡区域4b和阴极3。

灯单元10具有灯连接器12，其耦合到包含在投影显示装置的主体中的电源连接器13，以便光源灯1由电源连接器13提供电能。

将参照附图对该实施例的灯单元的冷却机制进行更详细的描述。如图1所示，冷却空气通过入口部分24被吸入，并利用高静压吹风机27经过管28送到螺栓22a内的通孔35。如图2所示，从通孔35开始，冷却空气从与螺栓22a耦合的反射器保持部件11的灯单元定位器16a的空腔36，通过穿过反射器保持部件11形成的冷却孔18a、18b、18c，被送到光源灯1的各个灯区域。由于冷却孔18a、18b、18c直径和长度彼此不同，所以冷却空气流19a、19b、19c被设置为不同的流速。由于各个冷却孔朝向上灯泡区域4a、下灯泡区域4b和阴极3开口，所以冷却空气流能够被集中地吹到物体上。

为了有效利地用光源灯1的性能，光源灯1的上述区域必须控制在适当的温度。由于该目的，冷却空气流19的流量被以适当的方式理想地设置成将各区域保持在各自温度。在本实用新型中，通过设置多个冷却孔18a、18b、18c，并且改变它们的内径或形状，各冷却孔能够分别以不同的流速吹出冷却空气流，来冷却与它们有关的各区域，从而使得能够将各个区域控制在适当的温度。而且，由于来自高静压吹风机27的冷却空气仅仅通过冷却孔18a、18b、18c来供给，所以冷却空气将不会泄露到不需要冷却的区域。因此，光源灯1能够利用非常少量的冷却空气流19a、19b、19c被有效地冷却。可以说，这是使用冷却孔18的最大效果。

流量、流速和发送区域面积之间的关系表示为：

流量＝流速×区域面积

因此：

Q＝s1×v1+s2×v2+s3×v3

其中，s1、s2、s3是冷却孔18a、18b、18c的内截面积；v1、v2、v3为流速；Q为高静压吹风机27的流量。冷却孔的利用允许冷却空气的吹出内横截面减小，以便即使用少量空气也能增加流速。如果光源灯不利用冷却孔来冷却，则流程将遍布光源灯周围的空隙，从而增加了流程的面积并减小了流速，导致即使利用相同的空气量冷却效率也会降低。

虽然图2仅仅在三个位置示出了冷却孔18a、18b、18c，但是可根据所需的冷却性能，为进行冷却的单个物体设置多个冷却孔。此外，冷却孔18可根据需要有效地朝向上孔区域2a、下孔区域2b等开口，它们位于图3所示的反射器2上的光源灯1延伸穿过的部分和光源灯1之间的空隙附近。这对于改变灯泡温度和孔温度上的冷却效果是有效的。

而且，虽然在前述实施例中通孔35形成为仅仅通过一个螺栓22a，但是通孔35还可根据需要以相同的方式形成为通过螺栓22b，并与从高静压吹风机27分支的管28耦合。冷却孔18的数量可通过附加地形成连通灯单元定位器16b中的空腔36并使冷却孔18穿透反射器保持部件11来增加，从而优化每个区域中的温度。在这种情况下，高静压吹风机27可一对一地对应于各个灯单元定位器16a、16b来提供。

冷却光源灯1的空气从穿过图2所示的反射器保持部件11形成的排气口21a排出到灯单元10的外部。

而且，通过位于图3中的反射器盖15和反射器2之间的进气口37以与现有技术实施例相似的方式吸入的冷却空气，将反射器2周围的区域冷却，并用未示出的排风扇导出，从穿过反射器盖15形成的排气口38排出到外面。然而，减少的负荷对于利用冷却空气冷却光源灯1是需要的。

如图7所示，未示出的空腔36可位于反射器保持部件11和灯单元定位器16b之间，排气孔21b可位于反射器保持部件11的面向空腔36的位置处，通孔可开口在螺栓22b的中心处(图5)。根据该结构，冷却空气除了通过一般的排气孔21a排出之外，还可从下螺栓22b排出。而且，虽然用来通过排气孔21b和螺栓22b的通孔排出冷却空气的设备可以单独设置，但是，如果冷却空气能够通过其它方法供给，则还可在与前述灯单元定位器16b相对的灯单元定位器16a中设置用于排出冷却空气的附加设备。

图8为本实施例的示范性应用中的灯单元的示意性透视图。在该实施例的结构中，光源灯1可利用非常少量的空气被冷却，从而允许高静压吹风机27和进气部分24的进气口的直径减小。结果，如图8所示，高静压吹风机27可用吸音材料26和声音隔离盖25来覆盖，以进一步减少由高静压吹风机27产生的噪音。

由于本实用新型的投影显示装置30采用灯单元10，因为根据本实用新型需要用来冷却光源灯1的空气量能够减少，因此可以使用高静压和小型风扇。同样，可在投影显示装置30的排风扇上施加更小的负荷，以输送减少了的空气量来冷却灯，因此转速可降低，从而保持低的噪音水平并抑制刺耳频率的噪音的产生。

虽然使用特殊术语描述了本实用新型的优选实施例，但是这样的描述仅仅用于说明目的，并且可以理解，可以对本实用新型作出任何替换和改变而不脱离权利要求限定的精神和范围。

Claims (12)

1.一种灯单元，其被固定于光学单元且具有光源灯和反射器，所述灯单元的特征在于包括：

反射器保持部件，用于保持所述反射器；

定位器，用于将所述反射器保持部件定位到位于所述光学单元中的螺栓，并具有用于将所述反射器保持部件固定于所述螺栓的通孔；

空腔，与通孔连接地位于所述定位器和所述反射器保持部件之间；以及

开口，位于所述反射器保持部件中，用于连接所述空腔和所述反射器的内部，其中在所述反射器内部安装有所述光源灯。

2.根据权利要求1的灯单元，进一步包括吹风机，其具有连接到通孔的出气口。

3.根据权利要求2的灯单元，进一步包括为所述吹风机提供的噪音隔离盖。

4.根据权利要求1的灯单元，其中所述开口位于这样的位置和方向上，使得流经所述空腔的冷却空气朝着所述光源灯的一个或多个预定位置吹出。

5.根据权利要求4的灯单元，其中所述开口具有与冷却空气吹向的预定位置的冷却条件相对应地设置的形状和面积。

6.根据权利要求4的灯单元，其中与预定位置的冷却条件相对应地提供多个所述开口，该预定位置是冷却空气通过所述开口吹向的位置。

7.根据权利要求4的灯单元，其中冷却空气通过所述开口吹向的所述预定位置包括光源灯的上灯泡区域、下灯泡区域和阴极。

8.根据权利要求7的灯单元，其中冷却空气通过所述开口吹向的所述预定位置进一步包括构成所述反射器的通孔的上孔区域和下孔区域，所述光源灯通过该通孔延伸。

9.一种灯单元，其固定于光学单元且具有光源单元和反射器，所述灯单元的特征在于包括：

反射器保持部件，用于保持所述反射器，所述反射器保持部件具有与所述反射器相对地穿透形成的至少一个或多个排气孔。

10.根据权利要求9的灯单元，包括：

穿过所述反射器保持部件形成的所述排气孔，其与灯单元定位器的内部空腔连接；以及

定位器，用于将所述反射器保持部件定位到位于所述光学单元中且具有通孔的螺栓，并将所述反射器保持部件固定到所述螺栓，使得通孔与所述空腔连接。

11.根据权利要求10的灯单元，其中当所述反射器保持部件被固定于所述螺栓以连接所述反射器的内部和所述灯单元的外部时，所述反射器保持部件的所述排气孔与穿过所述螺栓形成的通孔连接。

12.一种投影显示装置，其特征在于包括根据权利要求1的灯单元。

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