JP2008152200A

JP2008152200A - 光源装置

Info

Publication number: JP2008152200A
Application number: JP2006342786A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Nishimoto; 茂西本; Hiroyuki Takeuchi; 宏之竹内
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-12-20
Filing date: 2006-12-20
Publication date: 2008-07-03

Abstract

【課題】液晶プロジェクターの光源装置を提供する。
【解決手段】一端に電極端子部１３を有する放電ランプ１０、放電ランプ１０を取り巻くように配置された略椀状の凹面反射鏡１１、凹面反射鏡１１の外面を覆うように所定間隔を隔てて配置された放熱カバー１を備え、放電ランプ１０の電極端子部１３を凹面反射鏡１１の底部に取付けると共に、電極端子部１３の一部を凹面反射鏡１１の底部から外方に突出させ、この突出部によって放熱カバー１を支持するようにした光源装置とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶プロジェクター等に用いる光源装置に関する。

従来の光源装置は、側面に吸気口と排気口が設けられた凹面反射鏡と、凹面反射鏡の中央部に取付けられた放電ランプと、凹面反射鏡内に空気を送風するために吸気口の外側に設けられた吸気ダクトを備え、吸気ダクトは放電ランプの光軸に対して所定角度傾斜させて構成されていた（例えば特許文献１）。
特開２００５−２７４７３５号公報

特許文献１の光源装置によれば、放電ランプの光軸に対して所定角度傾斜させた吸気ダクトから冷却のための空気を供給する。供給された空気は、主に放電ランプの前方の電極部、および発光部を冷却する。後方の電極部周辺は、前方の電極部や発光部に比べて冷却され難い。このため、放電ランプの寿命が低下するという問題があった。一方、発光部、および後方の電極部を主に冷却するように空気を供給すると、前方の電極部周辺が冷却され難くなるという問題があった。
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、放電ランプを効率よく冷却することができると共に、遮光性を向上させることができる光源装置を得ることを目的としている。

この発明に係わる光源装置は、一端に電極端子部を有する放電ランプ、上記放電ランプを取り巻くように配置された略椀状の凹面反射鏡、上記凹面反射鏡の外面を覆うように所定間隔を隔てて配置された放熱カバーを備え、上記放電ランプの上記電極端子部を上記凹面反射鏡の底部に取付けると共に、上記電極端子部の一部を上記凹面反射鏡の底部から外方に突出させ、この突出部によって上記放熱カバーを支持するように構成したものである。

この発明の光源装置によれば、凹面反射鏡の外面を覆う放熱カバーを設け、放熱カバーの取付部位を電極端子部側に固定したため、放電ランプの電極端子部側の冷却性能を向上させることができる。また、凹面反射鏡の外面を覆うように放熱カバーを配置したことで、放熱カバーによって、放電ランプからの光漏れを防止でき、遮光性を向上させることが可能になるという効果がある。

実施の形態１．
図１は本発明の光源装置４０の横断面を模式的に示した要部断面図であり、図２はその斜視図である。本発明の光源装置４０は、例えば、液晶プロジェクターを構成するために用いることができる。
この発明の実施の形態１における光源装置４０は、一端に電極端子部１３を有する放電ランプ１０、放電ランプ１０を取り巻くように配置された略椀状の凹面反射鏡１１、凹面反射鏡１１の外面を覆うように所定間隔を隔てて配置された放熱カバー１を備え、放電ランプ１０の電極端子部１３を凹面反射鏡１１の底部に取付けると共に、電極端子部１３の一部を凹面反射鏡１１の底部から外方に突出させ、この突出部によって放熱カバー１を支持するように構成されており、放熱カバー１が電極端子部１３において支持（固定）されているため、放電ランプ１０の後方電極部が発熱し、その熱が電極端子部１３や後述する口金に伝わって高温になっても、電極端子部１３および口金が放熱カバー１に接しているため、放熱カバー１側にその熱を放熱することができ、電極端子部１３および口金を効率良く冷却し、放電ランプ１０の後方電極部を効率良く冷却することが可能な構造となっている。

図１および図２に示すように、光源装置４０は、放電ランプ１０、放電ランプ１０の一端（後方）に設けられた電極端子部１３、電極端子部１３と放電ランプ１の一端の外周を取り巻くように設けられた口金１４、口金１４の外周を取り巻くように設けられたランプベース１２、ランプベース１２及び口金１４を介して放電ランプ１０を保持する凹面反射鏡１１、放電ランプ１０の前方に位置する凹面反射鏡１１の開口部を取り巻くように設けられたランプホルダ３０、ランプホルダ３０に設けられた吸気口３２と、吸気口３２と光軸を挟んで対称的な位置に配置された排気口３３、ランプホルダ３０に保持され、凹面反射鏡１１の開口部（ランプ前面）を塞ぐように配置された保護ガラス３１、凹面反射鏡１１の外面を覆うように、かつ、凹面反射鏡１１と離間して配置され、略椀状である凹面反射鏡１１の、椀底部から外方に突出した電極端子部１３において保持された放熱カバー１を構成部材として含んでいる。

なお、図１等に示すように、放熱カバー１を構成する取付部位１ａは、電極端子部１３と口金１４に接する状態に配置される。また、基本的に放熱カバー１と凹面反射鏡１１の外面は離間して配置されるが、放熱カバー１が、主として電極端子部１３において生じる熱を放熱することを妨げない範囲で、凹面反射鏡１１の外面と接することは、問題ない。

放電ランプ１０には、例えばショートアーク型の超高圧水銀ランプが用いられる。また、放電ランプ１０は、超高圧水銀ランプに限るものではなく、メタルハライドランプやキセノンランプなど、その他の放電ランプを用いてもよい。光を照射する方向（出射方向）を残して、放電ランプ１０の発光部を取り囲む略椀状の凹面反射鏡１１は、例えば結晶化ガラスや耐熱性のガラス、セラミックなどの材料が用いられ、構成される。その内面には、放電ランプ１１から照射された光を効率よく反射するために誘電体多層膜が蒸着されている。

放電ランプ１０と凹面反射鏡１１は、ランプベース１２及びランプベース１２内径に配置され、放電ランプ１０と電極端子部１３とを固定する口金１４を介して取付けられており、セメントなどの接着剤（図示せず）で固着されている。凹面反射鏡１１の椀状部上端に位置する開口部（ランプ前面）には、ランプホルダ３０が取付金具やバネ、ネジなど（図示せず）で取付けられている。ランプホルダ３０は、例えば高耐熱難燃性樹脂やアルミニウム合金、マグネシウム合金などの材料が用いられ、構成される。

なお、放熱カバー１は、例えば、図５（詳細については後述）に、その展開図を示すように、組み立て成形後の、出射光を放つ側の開口部形状が正方形（図５の記号ｂにより一辺の長さが示される。）に形成される。この時、放熱カバー１の正方形の開口部を固定するために、ランプホルダ３０を、光軸に垂直な面において正方形の広がりを持つ部材として形成し、さらに、保護ガラス３１を嵌め込むための円形開口部を設けたものとする。

また、ランプホルダ３０は、ランプホルダ３０の端部に、後述するような吸気口３２と排気口３３を設けている。吸気口３２と排気口３３は、放電ランプ１０の光軸に対して対照的な位置に配置され、ランプ内の冷却風の流れを妨げないように構成されている。冷却風は、後述の図６に示す送風ファン４２とダクト（図示せず）を介して、吸気口３２から凹面反射鏡１１の内部（椀状部内部）に取り込まれ、放電ランプ１０前方および発光部を冷却し、あたためられた空気は排気口３３から排出される。送風ファン４２には、例えばシロッコファンが用いられる。
なお、吸気口３２と排気口３３には、放電ランプ１０破裂の際に破片の飛散を防止するための保護ネット（図示せず）が取付けられている。さらに、ランプホルダ３０を保持枠として、放電ランプ１０や凹面反射鏡１１を保護するための透明な保護ガラス３１が、光源装置４０の前面側に装着されている。

ランプホルダ３０には、上述したように、凹面反射鏡１１の外面を覆うように、かつ、その凹面反射鏡１１の外面から離間して設けられた放熱カバー１の開口端部が取り付けられている。一方で、放熱カバー１は、放熱カバー１の一部を構成する取付部位１ａに設けた穴部１ｂ（光軸を中心とする）に、放電ランプ１０の電極端子部１３を差込み、電極端子部１３に設けられたネジ部にナットで固定（図示せず）して保持されている。

図３は、放電ランプ１０の側断面を模式的に示した図である。図３の放電ランプ１０は、発光部に相当する発光管２０、電極２１、２２、モリブデン泊２３ａ、２３ｂ、外部電極２４ａ、２４ｂで構成され、その一端に、口金１４、電極端子部１３が配置されている。発光管２０には、石英ガラスが用いられ、その球状の空間部分には、例えば水銀が封入されている。また、必要に応じてアルゴンなどの希ガスが封入されている。そして、電極２１、２２がリード棒を介して配置されている。電極２１、２２には、タングステンなどの材料が用いられる。この電極２１、２２は、リード棒を介して、それぞれモリブデン箔２３ａ、２３ｂと接続されている。モリブデン箔２３ａ、２３ｂの別の端部は、外部電極２４ａ、２４ｂと接続されている。また、出射光の反対側に位置する外部電極２４ｂには、放電ランプ１０を保持するための口金１４と外部との導通を得るための電極端子部１３が取付けられている。このような放電ランプ１０は、点灯駆動方式として、直流方式や交流方式が用いられ、いずれの方式であっても良い。

図４は本発明の、液晶プロジェクターに用いる光源装置４０の横断面を模式的に示した要部断面図であり、冷却風の流れを説明するための図である。ランプホルダ３０に設けられた吸気口３２から冷却のための空気（冷却風）が供給され、図中の矢印で示すように、凹面反射鏡１１内部（椀状部内部）を旋回して放電ランプ１０の電極前方部分と発光部を冷却する。そして、ランプホルダ３０の吸気口３２の反対側に設けられている排気口３３から、冷却に用いた空気を排出する。吸気口３２の形状は、冷却のために供給する空気が電極部や発光部に当たるように冷却角度を調節している。吸気ダクトを設けたり、送風ファンを傾けたりして、冷却のために供給する空気が電極部や発光部に当たるようにしてもよい。なお、吸気口３２、排気口３３は、ランプホルダ３０に設ける以外に、凹面反射鏡１１に設けてもよい。

先述したとおり、放電ランプ１０の後方に位置する外部電極２４ｂに繋がる電極端子部１３には、放熱カバー１の取付部位１ａが取付けられている。放熱カバー１は、電極端子部１３および口金１４を介して放電ランプ１０に接するため、放電ランプ１０の後方の電極２１を、電極端子部１３および口金１４を冷却することによって、冷却することができる。この放熱カバー１は、熱伝導率のよいアルミニウム合金が好ましい。また、アルミニウム合金にアルマイト処理したものを用いてもよい。

放熱カバー１は、単純に面積が大きければ大きいほど良いわけではない。一種の板状フィンと考えると、板状フィンが接続されている電極端子部１３から遠いほど板状フィンの表面温度が周辺空気の温度に近づき放熱に寄与しなくなるためである。一般に、フィン効率をある一定以上の値にする場合、フィンの厚みとフィンの長さには一定の関係式が成り立つ。一方、放熱カバー１を凹面反射鏡１１を覆うように配置するためには、凹面反射鏡１１とほぼ同等の大きさ、もしくはより大きく形成する必要がある。このため、凹面反射鏡１１によって放熱カバー１の大きさが制約される。

最適な放熱カバー１の大きさと厚みについて、実験的に検討した。図５は、放熱カバー１の展開図の一例であり、図５において、ａ＝３５（ｍｍ）、ｂ＝５５（ｍｍ）、ｃ＝３０（ｍｍ）、ｄ＝５（ｍｍ）、ｅ＝４０（ｍｍ）、ｆ＝１０（ｍｍ）、ｇ＝３０（ｍｍ）であり、放熱カバー１の面積が７７４３．５（ｍｍ＾２）のとき、放熱カバー１の厚みは０．５（ｍｍ）が好ましいことがわかった。そして、このような放熱カバー１を用いると、放熱カバー１がない場合に比べて、後方電極部の温度が１００（℃）低下し、放熱カバー１による冷却効果が確認できた。

図６は、液晶プロジェクターを示す要部断面図であり、液晶プロジェクターの内部構造を模式的に示した図である。図中の矢印は空気の流れを示す。吸気ファン４３によって、液晶プロジェクターの筐体４１の内部に空気が取り込まれる。取り込まれた空気は、光源装置４０の光をスクリーンに投影するための光学ユニット４５と、投射レンズ４６の冷却に用いられる。また、吸気ファン４３によって筐体４１内に取り込まれた空気は、送風ファン４２によって、光源装置４０の吸気口３２へ導かれ、光源装置４０の冷却に用いられる。液晶プロジェクターの筐体４１の内部で冷却に使われた空気は、排気ファン４４から筐体４１の外部へ排出される。なお、送風ファン４２で取り込む空気は、筐体４１にダクトを設け、筐体４１の外部の空気を、吸気ファン４３を介することなく直接取り込んでもよい。

この構成によれば、吸気口３２から供給された空気により放電ランプ１０の電極部（外部電極２４ａおよびその近傍）、および発光部（発光管２０およびその近傍）を冷却するとともに、放電ランプ１０の電極端子部１３に保持された放熱カバー１により、放電ランプ１０の後方の電極部（外部電極２４ｂおよびその近傍）を冷却することができ、放電ランプ１０の寿命を改善できる。また、冷却性能が向上するため、従来以上の高出力ランプを冷却できるとともに、従来と同等の冷却性能を得る場合には送風ファン４２の回転数を抑制しファンノイズを低減できる。また、放熱カバー１を、凹面反射鏡１１を覆うように配置するため、放電ランプ１０からの光漏れを防ぐことができる。さらに、光源装置４０単体で光漏れを防止できるため、排気側にルーバー等の光漏れを防止する構成が不要となり部品点数を削減できるという効果がある。

実施の形態２．
実施の形態１の図５に放熱カバー１の展開図を示したように、放熱カバー１は、長さｆの接続部分を介して、放熱カバー１本体と取付部位１ａとを繋いだ構成となっている。この構成によれば、放熱カバー１とランプベース１２の間に開口部５０（図１等に示す）を設けて風路を確保できるため、冷却性能が向上する。この開口部５０形成による光漏れについては、後述するように、取付部位１ａに遮光板の役割を持たせることで解決することができる。

上述した実施の形態１の光源装置４０において、放熱カバー１の取付部位１ａを、光軸に垂直な面に広がりを持つように構成し、放電ランプ１０の後方（電極端子部１３側）への光漏れを防止する役割を持たせても良い。
例えば、図５の放熱カバー１展開図に示したように、放電ランプ１０の光軸に垂直な面における、ランプベース１２の配置での放熱カバー１の開口面積（ａ×ａ）よりも、取付部位１ａの面積（ｅ×ｅ）の方が大きくなるように構成する。放電ランプ１０の後方に、ランプベース１２よりも広い遮光板となる取付部位１ａを配置できるため、放電ランプ１０の後方への光漏れを防止することが可能となる。

なお、取付部位１ａが、ランプベース１２の配置における放熱カバー１の開口面積（ａ×ａ）より小さな面積に構成されていても、ランプベース１２が光軸に垂直な面において占有する範囲よりも広くなるように、遮光板となる取付部位１ａを形成することで、遮光の効果を得ることは可能である。

実施の形態３．
また、図７の放熱カバー１外観図に示すように、実施の形態１で示した構成において、放熱カバー１に部分的にルーバー２を設けても良い。放熱カバー１が凹面反射鏡１１を覆う面に部分的に切り込みを入れて折り曲げて、放電ランプ１０の出射光を放電ランプ１０の出射方向側に反射させる傾斜部と、放熱カバー１の内外における通気を確保する隙間を持つルーバー２を形成する。ルーバー２の傾きは、光源装置４０が光を出射する方向以外への光漏れを抑制するように調整して形成する。なお、図７は、凹面反射鏡１１を覆う複数の面のうち、一つの面にルーバー２を設けた例を示しているが、全ての面にルーバー２を設けることも可能である。この構成によれば、ルーバー２の隙間の風路により冷却を促進できるため冷却性能が向上する。
なお、以上説明した実施の形態のほか、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、光源装置４０に種々の変形を実施することが可能なことは言うまでもない。

実施の形態１における光源装置を示す要部断面図である。実施の形態１における光源装置の斜視図である。実施の形態１における放電ランプの断面図である。実施の形態１における光源装置を示す要部断面図であり、冷却風の流れを示す図である。実施の形態１における放熱カバーの展開図である。実施の形態１における光源装置を液晶プロジェクターに組み込んだ要部断面図である。実施の形態３における放熱カバーにルーバーを設けた外観図である。

符号の説明

１放熱カバー、１ａ取付部位、１ｂ穴部、２ルーバー、１０放電ランプ
１１凹面反射鏡、１２ランプベース、１３電極端子部、１４口金
２０発光管、２１、２２電極、２３ａ、２３ｂモリブデン箔
２４ａ、２４ｂ外部電極、３０ランプホルダ、３１保護ガラス、
３２吸気口
３３排気口、４０光源装置、４１筐体、４２送風ファン、４３吸気ファン
４４排気ファン、４５光学ユニット、４６投射レンズ、５０開口部。

Claims

一端に電極端子部を有する放電ランプ、上記放電ランプを取り巻くように配置された略椀状の凹面反射鏡、上記凹面反射鏡の外面を覆うように所定間隔を隔てて配置された放熱カバーを備え、上記放電ランプの上記電極端子部を上記凹面反射鏡の底部に取付けると共に、上記電極端子部の一部を上記凹面反射鏡の底部から外方に突出させ、この突出部によって上記放熱カバーを支持するようにしたことを特徴とする光源装置。
上記放熱カバーは、上記電極端子部近傍に開口部を有するとともに、上記電極端子部との接続部分である取付部位を含み、上記取付部位は、上記放電ランプの光軸に垂直な面に広がりを持ち、上記放電ランプの上記電極端子部側への光を遮光することを特徴とする請求項１記載の光源装置。
上記放熱カバーの上記凹面反射鏡の外面を覆う面にルーバーを設け、上記ルーバーは、上記放電ランプの出射光を上記放電ランプの出射方向側に反射させる傾斜部と、上記放熱カバーの内外における通気を確保する隙間を有していることを特徴とする請求項１記載の光源装置。
液晶プロジェクターの光源として用いたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の光源装置。