JP2009123651A - ランプ装置及びそれを備えた投写型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ランプハウス内に流入した冷却風がその流入時の指向方向と異なる方向に低抵抗で導かれ、ランプ全体が効率的に冷却されるランプ装置を提供する。
【解決手段】ランプ２がランプ２を冷却するための冷却風が流入する流入口６が設けられたランプハウス１内に収容されたランプ装置であって、流入口６の近傍に設けられ、流入口６から流入する冷却風の指向方向に沿って延在する整流面２０ａと、整流面２０ａの一辺に連接し、かつ、整流面２０ａに対して傾斜した導風面２０ｂとを備えた導風板２０を有し、導風面２０ｂは、次第にランプ２の中心に近接するように、整流面２０ａに対して傾斜している。
【選択図】図３

Description

本発明は、ランプを効率よく冷却するための手段を備えたランプ装置と、該ランプ装置を備えた投写型表示装置とに関するものである。

ランプ装置の光源であるランプは、その点灯中に非常に高温になる。そこで、ランプの寿命を延ばしたり、安定した点灯状態を確保したりするために、ランプを冷却する必要がある。

ランプの冷却方式の一つとして、強制空冷方式が知られている。具体的には、シロッコファンや軸流ファンなど冷却風発生手段によって生み出された冷却風を直接ランプに供給したり、ダクトを介してランプの近傍まで導いてランプに供給したりする。さらに具体的には、ランプがランプハウス内に収容されている場合には、冷却風発生手段によって生み出された冷却風をランプハウスに設けられている流入口を通してランプハウス内に供給してランプを冷却（空冷する）。

この場合、ランプハウスに設けられている流入口の開口面積に対して、冷却対象であるランプが十分に大きいと、流入口から流入した冷却風がランプ全体に行き渡らない。

そこで、冷却風をランプ全体に行き渡らせるべく、導風板が用いられることがある。或いは、流入口や流入口に接続されたダクトの出口（吐出口）の一部を絞って、冷却風の供給範囲を特定方向に拡張したりすることが行われることもある。
特開２００２−０２５３０５号公報 特開２００３−２６７１５７号公報

しかし、単に導風板を設けたり、流入口などの形状を絞ったりすると、流れ抵抗が増大し、冷却効率の低下を招く。特に、導風板が流路を遮るように設置されている場合には流れ抵抗が大きくなる。

本発明の目的は、ランプを広範囲に亘って効率よく冷却するための構造を備えたランプ装置と、該ランプ装置を備えた投写型表示装置とを提供することである。

本発明のランプ装置は、ランプが該ランプを冷却するための冷却風が流入する流入口が設けられたランプハウス内に収容されたランプ装置である。本発明のランプ装置は、前記流入口の近傍に設けられ、該流入口から流入する前記冷却風の指向方向に沿って延在する第１の面と、該第１の面に連接し、かつ、該第１の面に対して傾斜した第２の面とを備えた導風板を有する。そして、前記第２の面は、前記流入口の開口面を垂直に貫く直線から次第に離間して前記ランプの中心に次第に近接するように、前記第１の面に対して傾斜している。

本発明の投写型表示装置は、光源として上記本発明のランプ装置を備えている。

本発明によれば、ランプハウス内に流入した冷却風がその流入時の指向方向と異なる方向に低抵抗で導かれ、ランプ全体が効率的に冷却される。

以下、本発明のランプ装置の実施形態の一例について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本実施形態に係るランプ装置の全体構成を示す斜視図である。図１に示されているように、本実施形態に係るランプ装置は、ランプハウス１と、ランプハウス１内に収容されたランプ２とを有する。本実施形態では、ランプ２として、高圧放電ランプを用いている。より具体的には、ガラスバルブ２ａ内に数十気圧に加圧されたキセノンガスが封入されたキセノンランプを使用している。ガラスバルブ２ａは、略球状の発光部２ｂと、該発光部２ｂの径方向に延存する陽極側封止部２ｃ及び陰極側封止部２ｄとが一体成形されている。

ランプハウス１内には、キセノンランプ２から出射された光を集光するためのリフレクタ３も配置されている。リフレクタ３は、キセノンランプ２の発光部２ｂを取り囲む概ねドーム型の形状を有する。リフレクタ３の一端側には通孔３ａが設けられ、その通孔３ａをキセノンランプの陰極側封止部２ｄが貫通している。通孔３ａを貫通した陰極側封止部２ｄは、通孔３ａの外に設けられているホルダ４によって保持されている。一方、リフレクタ３の他端側は、該リフレクタ３によって反射された光の光路を確保すべく切り欠かれ、通孔３ａよりも径の大きな開口部３ｂ（図２）が形成されている。キセノンランプ２の陽極側封止部２ｃは、開口部３ｂを通してリフレクタ３の外側に引き出され、開口部３ａの外に設けられているホルダ４によって保持されている。キセノンランプ２から出射され、リフレクタ３によって反射された光は、リフレクタ３の開口部３ｂと対向するランプハウス１の側板に設けられた出射口５を通してランプハウス１の外に出射される。

ランプハウス１の出射口５が設けられている側板１ａと別の側板１ｂには、２つの流入口６、７が設けられており、それぞれの流入口６、７の外側にはシロッコファン８、９が設けられている。すなわち、各シロッコファン８、９から送出された冷却風が流入口６、７からランプハウス１内に流入し、キセノンランプ２を冷却する。尚、図１では、ランプハウス１の内部を示すべく、ランプハウス１の天井板を外した状態を示してある。実際には、図２に示すように、ランプハウス１の天井は、天井板１ｃによって閉塞されている。もっとも、天井板１ｃには、ランプハウス１内に供給された冷却風を排気するための排気口１０が開口されている。

再び図１を参照する。既述の２つの流入口６、７は同一の形状（矩形）及び寸法を有する。但し、キセノンランプ２の陽極側封止部２ｃの近傍に設けられている流入口６には導風板２０が連接されているのに対し、陰極側封止部２ｄの近傍に設けられている流入口７には導風板が連接されていない。

図３を参照して、導風板２０について具体的に説明する。流入口６に連接されている導入板２０は、矩形の流入口６の一辺に連接する第１の面２０ａと、第１の面２０ａの一辺に連接する第２の面２０ｂとを有する。以下の説明では、便宜上、第１の面２０ａを「整流面２０ａ」、第２の面２０ｂを「導風面２０ｂ」と呼ぶ。

ここで、シロッコファン８（図１）から送出され、流入口６からランプハウス１内に流入する冷却風は、一定の指向性を持っている。指向方向は、流入口６の開口面中心を垂直に貫く直線と平行な方向である。流入口６の一辺に連接する導風板２０の整流面２０ａは、上記指向方向と平行な方向に延存している。換言すれば、上記直線と平行に延存している。一方、整流面２０ａの一辺に連接している導風面２０ｂは、上記指向方向と非平行な方向（指向方向を妨げない方向）に延存している。換言すれば、導風面２０ｂは、上記直線に沿って該直線から次第に離間するように、整流面２０ａに対して傾斜している。

より具体的には、導風面２０ｂは、整流面２０ａが連接している流入口６の一辺と対向する流入口６の他の一辺（反対側の一辺）から次第に離間するように傾斜（延在）している。換言すれば、流入口６から流入する冷却風の指向方向を妨げることなく、キセノンランプ２の発光部２ｂに次第に近接するように傾斜している。従って、流入口６から流入した冷却風の一部は、整流面２０ａに沿って流れた後に導風面２０ｂに沿って流れ、これによって、冷却風の一部が流入口６と正対している陽極側封止部２ｃの先端部分のみでなく、発光部２ｂに近い根元部分や発光部２ｂにも供給される。これは、整流面２０ａに沿って流れる間に冷却風が「層流」となるので、その後、導風面２０ｂが整流面２０ａと離間するように延在したとしても、多くの冷却風がその導風面２０ｂに沿って流れるからである。この結果、陽極側封止部２ｃの根元部分や発光部２ｂにも多くの冷却風が効率良く供給される。

尚、本実施形態では、冷却風の指向方向に沿った整流面２０ａの長さ（L1）を１０mmとしてある。また、整流面２０ａと導風面２０ｂとがなす角度（θ）を４５度としてある。もっとも、整流面２０ａの長さ（L1）や整流面２０ａと導風面２０ｂとがなす角度（θ）は、流入口６から流入する冷却風の風速に応じて適宜変更することができる。但し、整流面２０ａの長さ（L1）と導風面２０ｂの長さとの合計である導風板２０の長さ（L2）の決定に際しては、リフレクタ３から出射される光の光路を遮らないように注意する必要がある。また、図４に示すように、流入口６の一辺に連接している整流面２０ａの一辺の幅（W1）は、連接している流入口６の一辺の幅（W2）よりも長い。

次に、本発明の効果を確認するために本件発明者が行ったシミュレーションの結果について説明する。このシミュレーションでは、本実施形態に係るランプ装置及び２つの比較例のそれぞれについて、流入口から流入した冷却風の風向をシミュレートした。図５は、比較例１のシミュレーション結果、図６は比較例２のシミュレーション結果、図７は本実施形態に係るランプ装置のシミュレーション結果をそれぞれ示している。図５から分かるように、比較例１のランプ装置には、本実施形態のランプ装置が備える導風板に相当する導風板が設けられていない。一方、図６から分かるように、比較例２のランプ装置には導風板３０が設けられている。しかし、この導風板３０には、本実施形態のランプ装置が備える導風板２０に設けられている導風面２０ｂに相当する面が設けられていない。換言すれば、比較例２のランプ装置が備える導風板３０には整流面２０ａに相当する面しか設けられていない。尚、本実施形態のランプ装置と同一の構成については、図５及び図６中に同一の符号を付して説明を省略する。

図５〜図７を比較すると、流入口６の正面領域（各図中に示した２本の鎖線の間の領域）では、風向に大差は見られない。しかし、本実施形態に係るランプ装置では、正面領域よりもキセノンランプの発光部２ｃに近い領域（図７にＡで示す領域）に向かって流れる冷却風の量が、比較例１、２に比べて明らかに多いことがわかる。

次に、本実施形態に係るランプ装置及び比較例１、２のそれぞれについて、キセノンランプ近傍における冷却風の風速分布を測定した結果について説明する。今回の測定では、キセノンランプの中心断面上の一定領域における風速分布を測定した。より具体的な測定領域は図８に示されている。すなわち、キセノンランプ２の陽極側封止部２ｃの先端側から根元側に亘る一定領域を測定領域とした。測定結果を示すグラフを図９に示す。図９に示すグラフの縦軸（Ｙ軸）は風速、横軸（Ｘ軸）は測定位置を示している。さらに、Ｘ軸の原点に近い点ほど陽極側封止部２ｃの先端に近い測定位置に対応し、原点から遠い点ほど陽極側封止部２ｃの根元（発光部２ｂ）に近い測定点に対応している。

グラフに示されているように、陽極側封止部の先端に近い位置では風速は略同一である。しかし、陽極側封止部の根元に近い位置では、本実施形態に係るランプ装置と比較例１、２との間で風速に大きな差が見られる。すなわち、本実施形態に係るランプ装置は、陽極側封止部の根元側に向かって流れる冷却風に対する抵抗が比較例１、２に比べて少ないことが分かる。

以上より、本発明によれば、流入口から流入した冷却風をその指向方向と異なる方向に低抵抗で導いてランプ全体を効率的に冷却可能であることが理解できる。

尚、本実施形態では、高圧放電ランプがキセノンランプである場合を例にとって本発明の実施形態の一例について説明した。しかし、高圧放電ランプがキセノンランプに限られないことは勿論である。例えば、メタルハライドランプや高圧水銀ランプなども高圧放電ランプに含まれる。

図１などに示す導風板２０は、一枚の板材（金属板など）を折り曲げて整流面２０ａと導風面２０ｂとを形成したものでもよく、２枚の板材を接合させて整流面２０ａと導風面２０ｂとを形成したものでもよい。

図１に示すシロッコファン８、９の少なくとも一方は、軸流ファンその他の冷却風発生手段に置換することができる。

本発明のランプ装置は投写型表示装置の光源として利用可能である。すなわち、本発明のランプ装置及びその他の必要な構成を筐体内に組み込むことによって投写型表示装置を完成させることができる。ランプ装置の必要な構成とは、例えば、ランプ装置から出射された光を液晶パネルやＤＭＤといった画像形成素子に導くための照明光学系や、画像形成素子から出射された光をスクリーンに向けて投写する投写光学系などである。もっとも、本発明のランプ装置を光源として組み込んだ投写型表示装置の具体的構造については、当業者であれば容易に理解できるのでこれ以上の詳細な説明は省略する。

実施形態１に係るランプ装置の全体構造を示す斜視図である。 図１のランプ装置の一部拡大斜視図である。 図１のランプ装置の一部を拡大して示す模式的断面図である。 図１のランプ装置の模式的側面図である。 比較例１のシミュレーション結果を示す図である。 比較例２のシミュレーション結果を示す図である。 図１のランプ装置のシミュレーション結果を示す図である。 風速分布の測定領域を示す模式的断面図である。 風速分布の測定結果を示す図である。

符号の説明

１ ランプハウス
２ キセノンランプ
２ａ ガラスバルブ
２ｂ 発光部
２ｃ 陽極側封止部
２ｄ 陰極側封止部
３ リフレクタ
４ ホルダ
５ 出射口
６、７ 流入口
８、９ シロッコファン
１０ 排気口
２０ 導風板
２０ａ 整流面
２０ｂ 導風面

Claims (5)

1. ランプが該ランプを冷却するための冷却風が流入する流入口が設けられたランプハウス内に収容されたランプ装置であって、
   前記流入口の近傍に設けられ、該流入口から流入する前記冷却風の指向方向に沿って延在する第１の面と、該第１の面に連接し、かつ、該第１の面に対して傾斜した第２の面とを備えた導風板を有し、
   前記第２の面は、前記流入口の開口面を垂直に貫く直線から次第に離間して前記ランプの中心に次第に近接するように、前記第１の面に対して傾斜していることを特徴とするランプ装置。
2. 前記導風板の前記第１の面は前記流入口の一辺に連接し、
   前記第２の面は、前記流入口の前記一辺に連接している前記第１の面の一辺と平行な前記第１の面の他の一辺に連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。
3. 前記導風板の前記第１の面は、前記指向方向と平行な方向に延存していることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のランプ装置。
4. 前記導風板の前記第１の面と前記第２の面とがなす角度が４５度以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のランプ装置。
5. 光源として請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のランプ装置を備えたことを特徴とする投写型表示装置。

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