JP6304741B2 - ランプユニット、光源装置、投写型表示装置、およびランプ冷却方法 - Google Patents

Description

本発明は、ランプを備えるランプユニット、当該ランプユニットを備える光源装置、および当該光源装置を備える投写型表示装置に関する。また、本発明は、ランプを冷却する方法に関する。

投写型表示装置は、光源から発せられた光を画像形成素子で画像光に変換し、当該画像光を投写する。このような投写型表示装置の光源として、水銀ランプといったランプが用いられることがある。

ランプは発光時に熱し、ランプの温度が上昇する。ランプの温度が過度に上昇すると、ランプの輝度が低下し、投写型表示装置の輝度が低下する。また、ランプの温度上昇に伴ってランプの寿命が短くなり、ランプの交換頻度が増加する。このため、光源としてランプが用いられた投写型表示装置においては、ランプを冷却することが必要とされる。

ランプを冷却可能なランプユニットの一例が特許文献１に開示されている。図９は、特許文献１に開示されるランプユニットの断面図である。図９に示されるように、特許文献１に開示されるランプユニット１は、ランプ２と、反射鏡３と、通風部材４と、を備える。

ランプ２は、発光部５と、発光部５を挟む端部（「封止部」とも呼ばれる）６，７と、を含む。発光部５が反射鏡３内に位置し、端部７が、反射鏡３の頂部形成された貫通孔８から突出している。

通風部材４は、反射鏡３の、頂部の側とは反対の側に配されている。送風ファン（不図示）が発生する冷却風が、通風部材４に形成された吸気口９から反射鏡３内へ送られることで、発光部５および端部７が冷却される。発光部５および端部７から熱を受け取り高温になった冷却風は、通風部材４に形成された排気口１０から反射鏡３外へ排出される。

特開２００９−１２９５９０号公報

特許文献１に開示されるランプユニット１では、図１０に示されるように、排気口１０から排出された冷却風がランプ２（図９参照）またはランプ２を覆う反射鏡ベース１１へ向かうことがあった。高温の冷却風がランプ２または反射鏡ベース１１に当たることで、ランプ２の温度が上昇しランプ２の輝度の低下やランプ２の短命化が起きる。その結果、投写型表示装置の輝度が低下するとともに、ランプ２の交換頻度が増加してしまう。

投写型表示装置内に、空気の流れを形成する排気ファンを設け、当該空気の流れにおいてランプ２の下流側に排気口１０を配置することで、排気口１０から排出された冷却風がランプ２または反射鏡ベース１１に当たることを抑制する方法も考えられる。しかし、排気ファンを用いて形成される空気の流れの経路に基づいてランプユニット１の位置が決定されることから、投写型表示装置内のレイアウトが制限される。その結果、投写型表示装置の大型化、冷却構造の複雑化を招く虞があった。

本発明の目的は、レイアウトが制限されることなくランプの温度上昇を抑制することができるランプユニット、光源装置、投写型表示装置、および発光管を冷却する方法を提供することにある。

本発明のランプユニットは、発光部を有するランプと、発光部から発せられた光を反射して所定の方向に進む光束を形成する反射鏡と、冷却風を反射鏡の内部へ送り込む吸気口と、反射鏡の内部を通った冷却風を所定の方向とは反対の方向へ排出する排気口と、を備えた通風部材と、排気口に設けられ、排気口から排出された冷却風を２つに分ける導風部材と、排気口から排出された冷却風の下流側に配置され、反射鏡の頂部に設けられた反射鏡ベースと、を備える。排気口およびランプが水平方向に沿って並んでいる状態において、導風部材は、２つに分けられた冷却風の一方を鉛直方向上方に導く第１の延在面と、他方を鉛直方向下方に導く第２の延在面と、を有する。

また、本発明の光源装置は、前述のランプユニットと、吸気口へ冷却風を送る送風ファンと、を備える。

また、本発明の投写型表示装置は、前述の光源装置を備える。

また、本発明のランプ冷却方法は、発光部を有するランプと、発光部から発せられた光を反射して所定の方向に進む光束を形成する反射鏡と、冷却風を反射鏡の内部へ送り込む吸気口と反射鏡の内部を通った冷却風を所定の方向とは反対の方向へ排出する排気口とを備えた通風部材と、排気口に設けられ、排気口から排出された冷却風を２つに分ける導風部材と、排気口から排出された冷却風の下流側に配置され、反射鏡の頂部に設けられた反射鏡ベースと、を備え、排気口およびランプが水平方向に沿って並んでいるランプユニットを用意する第１のステップと、反射鏡の内部へ冷却風を送り、反射鏡の内部を通った冷却風を所定の方向とは反対の方向へ排出する第２のステップと、ランプユニットの排気口から排出された冷却風を２つに分けて、２つに分けられた冷却風の一方を鉛直方向上方に導き、他方を鉛直方向下方に導く第３のステップと、を含む。

本発明によれば、レイアウトが制限されることなくランプの温度上昇を抑制することができる。

本発明の実施形態に係るランプユニットの一部を示す斜視図である。 図１に示されるランプユニットの断面図である。 本発明の実施形態に係る光源装置を正面側から見た斜視図である。 図３に示される光源装置を背面側から見た斜視図である。 本発明の実施形態に係る光源装置を備える投写型表示装置の概略図である。 送風ファン、通風部材および導風部材の斜視図である。 本発明の実施形態に係るランプユニットの第１の変形例を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るランプユニットの第２の変形例を示す斜視図である。 関連するランプユニットの断面図である。 関連するランプユニットにおける冷却風の流れを説明するための図である。

次に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は本実施形態に係るランプユニットの一部を示す斜視図であり、図２は図１に示されるランプユニットの断面図である。図１および図２に示されるように、ランプユニット１２は、ランプ１３と反射鏡１４とを備える。

ランプ１３は、略球状の発光部１５と、発光部１５を挟む第１および第２の端部１６，１７と、を含む。発光部１５の内部には一対の電極が設けられており、当該一対の電極に電力が供給されることで、発光部１５内で放電が起こり、光が発光部１５から発せられる。

第１および第２の端部１６，１７は、発光部１５から互いに反対方向へ延びており、発光部１５の開口を封止している。第１および第２の端部１６，１７の内部には箔状の導電部材が配されている。箔状の導電部材を介して発光部１５の内部の一対の電極に電力が供給される。

発光部１５並びに第１および第２の端部１６，１７は例えばガラスからなり、箔状の導電部材は例えば金属からなる。このようなランプ１３としては、例えば超高圧水銀ランプが挙げられる。

反射鏡１４は、発光部１５から発せられた光を反射して所定の方向に進む光束を形成する。反射鏡１４としては、楕円面鏡又は放物面鏡が用いられる。

本書の説明において、反射鏡１４の頂部側をランプユニット１２の背面とし、反射鏡１４の、頂部の側とは反対の側をランプユニット１２の正面とする。また、反射鏡１４の中心軸であって、第１および第２の端部１６，１７の延在方向に一致する軸を、ランプ１３の光軸と称する。

反射鏡１４の頂部には貫通孔１８が形成されている。発光部１５が反射鏡１４内に位置し、ランプ１３の両端部１６，１７のうち一方の端部（第１の端部１６）が貫通孔１８に通され反射鏡１４の外部に突出している。

第１の端部１６が、反射鏡１４の頂部に設けられた反射鏡ベース１９で覆われていてもよい。反射鏡ベース１９は、例えばセラミック系材料または石膏から形成され、ランプ１３の保持部材および保護部材として機能する。

図３はランプユニット１２を備える光源装置を正面側から見た斜視図であり、図４は図３に示される光源装置を背面側から見た斜視図である。

図３および図４に示されるように、光源装置２０は、冷却風を発生する送風ファン２１を備える。そして、ランプユニット１２は、反射鏡の内部に冷却風を通す通風部材２２と、反射鏡の内部を通された冷却風を導く導風部材２３と、を備える。反射鏡１４を保持するホルダを通風部材２２として機能させてもよい。

通風部材２２は、冷却風を反射鏡１４の内部へ送り込む吸気口２４と、反射鏡１４の内部を通った冷却風を反射鏡１４の外部へ排出する排気口２５とを含む。

送風ファン２１は、吸気口２４へ冷却風を送る。送風ファン２１が作動することで冷却風が吸気口２４から反射鏡１４内へ送られ、発光部１５および第２の端部１７（図１および図２参照）が冷却される。発光部１５から熱を受け取り高温になった冷却風は、排気口２５から反射鏡１４外へ排出される。

導風部材２３は、排気口２５に設けられている。そして、導風部材２３は、ランプ１３（図２参照）または反射鏡ベース１９が位置する領域とは異なる領域に、排気口２５から排出された冷却風（「排気風」とも呼ばれる）を導く。発光部１５から熱を受け取り高温になった排気風がランプ１３または反射鏡ベース１９に当たらないので、ランプ１３（図１および図２参照）の温度上昇を抑制することができる。

本実施形態では、排気口２５は、ランプ１３の光軸に平行な所定の方向（「Ｘ方向」とも称する）に沿ってランプ１３の後方へ排気風を排出する。導風部材２３は、平板部材２６と、平板部材２６に接続されたＶ字状板部材２７と、を含む。平板部材２６は、Ｘ方向に排気口２５から延びており、排気風を２つに分ける分岐部材として機能する。

Ｖ字状板部材２７は、互いに交差する第１および第２の延在面２８，２９と、第１および第２の延在面２８，２９が交差して成る角部３０と、を含む。第１および第２の延在面２８，２９は、Ｘ方向に対して傾斜している。

言い換えれば、第１および第２の延在面２８，２９は、Ｘ方向と交わる方向（「Ｙ方向」とも称する）に沿って延びている。したがって、排気口２５から排出された排気風は、平板部材２６およびＶ字状板部材２７を用いて進行方向を変えられ、反射鏡ベース１９以外を通るように導かれる。

なお、平板部材２６の代わりに、Ｖ字状板部材２７の角部３０が、排気口２５から排出された排気風を２つに分けてもよい。この場合、平板部材２６を設ける必要はない。

図５は、光源装置２０を備える投写型表示装置の一例を示す概略図である。図５に示されるように、光源装置２０は排気ファン３１をさらに備える。排気ファン３１は、投写型表示装置３２の内部に空気の流れを形成する。

第１の端部１６（図２参照）を覆う反射鏡ベース１９は、排気ファン３１を用いて形成される空気の流れにおいて排気口２５の下流側に配置されている。すなわち、排気ファン３１は、排気口２５から排出された排気風を、反射鏡ベース１９へ向かわせる。

本実施形態では、導風部材２３が排気口２５に設けられているので、排気口２５から排出された排気風が反射鏡ベース１９に当たることが抑制される。その結果、ランプ１３（図１および図２参照）の温度上昇が抑制され、ランプ１３の輝度の低下やランプ１３の短命化が抑制される。

また、排気口２５に導風部材２３が設けられているので、ある空気の流れにおいて排気口２５の下流側に反射鏡ベース１９が配置されていても、排気風がランプ１３へ当たることが抑制される。その結果、ランプユニット１２のレイアウトの自由度が高まる。

再び図３および図４を参照する。Ｖ字状板部材２７の開部（角部３０と対向する部分）は、反射鏡ベース１９の直径以上に開いていることが好ましい。このようにすることで、排気口２５から排出された排気風が反射鏡ベース１９へより当たりにくくなる。

また、Ｖ字状板部材２７の角部３０の角度は鋭角であることが望ましい。角部３０の角度を鋭角とすることで、排気口２５から排出された排気風の圧力圧損が軽減される。

Ｖ字状板部材２７は、Ｘ方向に対して対称に設けられることが望ましい。Ｘ方向に対して対称にＶ字状板部材２７を設けることで、ランプユニット１２が逆さになっても、排気口２５から排出された排気風を、ランプユニット１２が逆さになっていない場合と同様に導くことができる。

Ｘ方向およびＹ方向と交わる方向（「Ｚ方向」とも称する）に関して、Ｖ字状板部材２７の幅が排気口２５の幅以上である望ましい。Ｖ字状板部材２７の幅を排気口２５の幅以上にすることで、排気口２５から排出された排気風の大部分をＶ字状板部材２７が導くことができる。その結果、当該排気風の大部分が反射鏡ベース１９以外を通りやすくなる。

ランプユニット１２をＺ方向から見たとき、Ｖ字状板部材２７は、反射鏡ベース１９よりも排気口２５側に設けられている。これにより、排気口２５から排出される排気風は、平板部材２６で分岐されるとともにランプユニット１２の後方に向けて吹き出し、Ｖ字状板部材２７を用いてＹ方向に分離される。

Ｖ字状板部材２７を用いて分離された排気風は、図５に示されるように、排気ファン３１へ向かう。このとき、排気風は反射鏡ベース１９を避けるように進み、反射鏡ベース１９に当たることはない。

なお、平板部材２６およびＶ字状板部材２７は、例えば、図６に示されるように、反射鏡１４を保持するホルダまたは通風部材２２に設けられた部材から突出するように設けられる。

以上の構成により、排気ファン３１を用いて形成される空気の流れにおいて排気口２５が反射鏡ベース１９の上流側に配置されるレイアウトを採用しても、反射鏡ベース１９を加温することが抑制される。その結果、ランプ１３（図１および図２参照）への熱的影響を抑制することが可能になる。

図１ないし図４を参照する。本発明に係るランプ冷却方法では、まず、反射鏡１４と、ランプ１３と、を備えるランプユニット１２が用意される（第１のステップ）。続いて、冷却風が反射鏡１４の内部へ送られ、反射鏡１４の内部を通った冷却風が反射鏡１４の外部へ排気風として排出される（第２のステップ）。その後、排気風は、ランプ１３が位置する領域とは異なる領域に導かれる（第３のステップ）。

図７は、実施形態の第１の変形例を示す斜視図である。図７に示される例では、導風部材２３は、Ｌ字状の板部材からなる。具体的には、導風部材２３は、排気口２５からＸ方向に延びる第１の平板部３３と、第１の平板部３３からＹ方向に延びる第２の平板部３４と、を含む。第２の平板部３４は、Ｘ方向に対して傾斜する延在面３５を含む。

排気口２５および反射鏡ベース１９が水平方向に沿って並んだ状態、すなわちＸ方向が水平方向に沿った状態を考える。この状態において、延在面３５の、排気口２５の側に位置する第１の端部３６が、排気口２５よりも鉛直方向下方に位置し、延在面３５の、反射鏡ベース１９の側に位置する第２の端部３７が、反射鏡ベース１９よりも鉛直方向上方に位置している。したがって、排気口２５から排出された排気風が、反射鏡ベース１９の片側（鉛直方向上方）のみを通過する。

高温の排気風は進むにつれて上昇する。したがって、反射鏡ベース１９の鉛直方向下方に向かうように導かれた排気風は、上昇して反射鏡ベース１９に当たることがある。

第１の変形例によれば、排気口２５から排出された排気風が反射鏡ベース１９の鉛直方向上方に向かうように導かれるので、反射鏡ベース１９に高温の排気風が当たることを抑制することができる。

図８は、実施形態の第２の変形例を示す斜視図である。図７に示される例では、図４に示されるＶ字状板部材２７の代わりに、三角柱状の部材３８が用いられている。第２の変形例では、導風部材２３の強度を高めることができる。

１２ ランプユニット
１３ ランプ
１４ 反射鏡
１５ 発光部
１６ 第１の端部
１９ 反射鏡ベース
２０ 光源装置
２１ 送風ファン
２２ 通風部材
２３ 導風部材
２４ 吸気口
２５ 排気口
２８ 第１の延在面
２９ 第２の延在面
３０ 角部
３１ 排気ファン
３２ 投写型表示装置
３５ 延在部
３６ 第１の端部
３７ 第２の端部
３８ 三角柱部材

Claims (10)

1. 発光部を有するランプと、
   前記発光部から発せられた光を反射して所定の方向に進む光束を形成する反射鏡と、
   冷却風を前記反射鏡の内部へ送り込む吸気口と、前記反射鏡の内部を通った前記冷却風を前記所定の方向とは反対の方向へ排出する排気口と、を備えた通風部材と、
   前記排気口に設けられ、前記排気口から排出された前記冷却風を２つに分ける導風部材と、
   前記排気口から排出された前記冷却風の下流側に配置され、前記反射鏡の頂部に設けられた反射鏡ベースと、
   を備え、
   前記排気口および前記ランプが水平方向に沿って並んでいる状態において、
   前記導風部材は、２つに分けられた前記冷却風の一方を鉛直方向上方に導く第１の延在面と、他方を鉛直方向下方に導く第２の延在面と、を有する、ランプユニット。
2. 前記導風部材は、前記第１の延在面および前記第２の延在面が交差する角部と、前記第１の延在面および前記第２の延在面のなす開部を含み、
   前記排気口および前記ランプが水平方向に沿って並んでいる状態において、
   前記開部のうち前記角部と対向する部分は、前記反射鏡ベースの鉛直方向の幅以上に開いている、請求項１に記載のランプユニット。
3. 前記第１の延在面および前記第２の延在面は、前記反射鏡ベースよりも前記所定の方向の側に位置している、請求項２に記載のランプユニット。
4. 前記第１の延在面および前記第２の延在面は、前記所定の方向に対して対称である、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のランプユニット。
5. 前記第１の延在面および前記第２の延在面のなす角度は鋭角である、請求項１ないし４のいずれか１項に記載のランプユニット。
6. 前記排気口および前記ランプが水平方向に沿って並んでいる状態において、
   前記第１の延在面および前記第２の延在面の水平方向の幅は、前記排気口の水平方向の幅以上である、請求項１ないし５のいずれか１項に記載のランプユニット。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載のランプユニットと、
   前記吸気口へ前記冷却風を送る送風ファンと、を備えた、光源装置。
8. 前記排気口から前記ランプへ向かう前記冷却風の流れを形成する排気ファンをさらに備えた、請求項７に記載の光源装置。
9. 請求項７または８に記載の光源装置を備えた投写型表示装置。
10. 発光部を有するランプと、前記発光部から発せられた光を反射して所定の方向に進む光束を形成する反射鏡と、冷却風を前記反射鏡の内部へ送り込む吸気口と前記反射鏡の内部を通った前記冷却風を前記所定の方向とは反対の方向へ排出する排気口とを備えた通風部材と、前記排気口に設けられ、前記排気口から排出された前記冷却風を２つに分ける導風部材と、前記排気口から排出された前記冷却風の下流側に配置され、前記反射鏡の頂部に設けられた反射鏡ベースと、を備え、前記排気口および前記ランプが水平方向に沿って並んでいるランプユニットを用意する第１のステップと、
    前記冷却風を前記反射鏡の内部へ送り、前記反射鏡の内部を通った前記冷却風を前記所定の方向とは反対の方向へ排出する第２のステップと、
    前記ランプユニットの排気口から排出された前記冷却風を２つに分けて、２つに分けられた前記冷却風の一方を鉛直方向上方に導き、他方を鉛直方向下方に導く第３のステップと、を含む、ランプ冷却方法。

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