JPH10302522A - 光源の冷却構造と投写型液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶プロジェクタ等の投写装置に装備される
光源の冷却構造に関し、光源の長寿命化と信頼性の向上
を目的とする。 【解決手段】 発光部2aと放熱部2cとの間に口金部2bを
有するランプ２と、前記発光部2aが配置される湾曲内面
側を光学的空間α側とし、前記放熱部2cが配置される湾
曲外面側を非光学的空間β側とし、前記口金部2bが前記
光学的空間α側から非光学的空間β側へ貫装される貫装
穴3aを有するリフレクタ３と、該リフレクタ３を保持す
るランプハウス６を具備し、前記光学的空間αと非光学
的空間βのそれぞれを流通する冷却用空気によって前記
ランプ２とリフレクタ３を冷却する光源の冷却構造であ
り、前記非光学的空間β側を流通する冷却用空気が、前
記リフレクタ３を避けて当該非光学的空間β側へ突出す
る形で配置されている前記口金部2b及び放熱部2cと選択
的に接触するように流動方向と流量を制御する手段を備
えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、液晶プロジェク
タ等の投写装置に装備される光源の冷却構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】図９(a) と(b) は従来の光源の冷却構造
を示す図であって、(a) は光源部10の全体構造を示す模
式的側断面図であり、(b) は光源部10内に配置されるラ
ンプユニット１の模式的斜視図である。図中、２は発光
部2aと放熱部2cとの間に口金部2bを有してなるランプ、
３は前記口金部2bが貫装状態で装着される貫装穴3aを有
してなるリフレクタ、６はリフレクタ３を保持するラン
プハウス、４はランプハウスの底板、５はランプハウス
の天井板、１はランプユニット、７はＵＶカットフィル
タ（以下ＵＶフィルタと呼ぶ）、20はリフレクタ３の光
学的空間α側を流通する空気の排気ダクト、30はリフレ
クタ３の光学的空間α側と非光学的空間β側を流通する
空気を光源部10の外へ放出する排気ファン、をそれぞれ
示す。

【０００３】この光源の冷却構造においては、図９(a)
に示すように、前面開口部11から送入されて排気ダクト
20から排出される光学的空間冷却空気40によってランプ
２の発光部2aとリフレクタ３の表面側（光学的空間α
側）が冷却される。

【０００４】また、ランプハウス６の底板４に設けられ
た開口部９から送入されてランプハウス６の天井板５に
設けられた開口部８から送出される非光学的空間冷却空
気50によってランプ２の口金部2bと放熱部2cとリフレク
タ３の裏面側（非光学的空間β側）が冷却される。

【０００５】前記ランプハウス６の側面部分には側面開
口部12が図９(b) に示すように設けられていることか
ら、開口部９から送入された非光学的空間冷却空気50の
一部はこれら側面開口部12からもランプハウス６の外へ
送出される。この側面開口部12を経由して送出される非
光学的空間冷却空気50は、ランプ２の発光によって温度
上昇したランプハウス６を冷却する。

【０００６】なお、前記ランプ２をリフレクタ３に装着
するときは、ランプ２の口金部2bをリフレクタ３の貫装
穴3aに貫装させてこれを図示しない接着剤で固定して装
着する。

【０００７】以上の説明から明らかなように、従来の光
源の冷却構造は、前記前面開口部11から送入される光学
的空間冷却空気40によってランプ２の発光部2aとリフレ
クタ３の表側（光学的空間α側）を冷却し、前記ランプ
ハウス６の開口部９から送入される非光学的空間冷却空
気50によってランプ２の口金部2bと放熱部2cとリフレク
タ３の裏側（非光学的空間β側）を冷却する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】リフレクタ３の表面側
（光学的空間α側）を光学的空間冷却空気40によって冷
却し、裏面側（非光学的空間冷却空気50側）を非光学的
空間冷却空気50によって冷却するというこの冷却構造の
問題点は、リフレクタ３の表面側と裏面側の温度差が限
界値（１５０°Ｃ）を超えないようにしないと温度差に
よるストレスでリフレクタ３が破損してしまう点であ
る。

【０００９】特に、ランプ２の発光量を増やすために当
該ランプ２に供給する電力を上げた場合は、発光部2aの
発熱量が増加するのでランプ２の口金部2bと放熱部2cを
充分に冷却してやる必要がある。しかしながら、前記ラ
ンプ２の口金部2bと放熱部2cを充分に冷却するために非
光学的空間冷却空気50の量を増加させるとリフレクタ３
の裏面側は過冷却となり、リフレクタ３の構成材料であ
るガラスの表裏温度差が限界値を超えてリフレクタ３が
壊れる。

【００１０】一方、リフレクタ３が割れないように、当
該リフレクタ３の裏面側を冷却する非光学的空間冷却空
気50の風量を少なくするとランプ２の発光部2aの温度が
異常に上昇してランプ２が断線してしまう。

【００１１】本発明は、これらの問題を解決するための
手段を提供するもので、光源の信頼性向上と長寿命化を
実現することをその目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明による光源の冷却
構造は、図１(a) と(b) に開示しているように、発光部
2aと放熱部2cとの間に口金部2bを有するランプ２と、前
記発光部2aが配置される湾曲内面側を光学的空間α側と
し、前記放熱部2cが配置される湾曲外面側を非光学的空
間β側とし、前記口金部2bが前記光学的空間α側から非
光学的空間β側へ貫装される貫装穴3aを有するリフレク
タ３と、該リフレクタ３を保持するランプハウス６を具
備し、前記光学的空間αと非光学的空間βのそれぞれを
流通する冷却用空気（光学的空間冷却空気40と非光学的
空間冷却空気50）によって前記ランプ２とリフレクタ３
を冷却する光源の冷却構造であって、前記非光学的空間
β側を流通する冷却用空気（非光学的空間冷却空気50）
が、前記リフレクタ３を避けて当該非光学的空間β側へ
突出する形で配置されている前記口金部2b及び放熱部2c
と選択的に接触するように流動方向と流量を制御する手
段を備えたことを特徴とする。

【００１３】この光源の冷却構造は、ランプハウス６の
底板４と天井板５に設けられている開口部９Ａと８Ａの
形状と寸法と位置を制御することによって前記非光学的
空間β側を流通する非光学的空間冷却空気50の流動方向
と流量を制御する。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１(a) と(b) は本発明による光
源の冷却構造の第１実施例を説明するための模式的要部
側断面図と模式的斜視図であるが、前記図９と同一部分
にはそれぞれ同一符号を付している。

【００１５】この第１実施例に開示した光源部10Ａは、
図１(a) と(b) に示すように、発光部2aと放熱部2cとの
間に口金部2bを有するランプ２と、前記発光部2aが配置
される湾曲内面側を光学的空間α側とし、前記放熱部2c
が配置される湾曲外面側を非光学的空間β側とし、前記
口金部2bが前記光学的空間α側から非光学的空間β側へ
貫装される貫装穴3aを有するリフレクタ３と、該リフレ
クタ３を保持するランプハウス６を具備し、前記光学的
空間αと非光学的空間βのそれぞれを流通する前記光学
的空間冷却空気40と非光学的空間冷却空気50によって前
記ランプ２とリフレクタ３を冷却する光源の冷却構造に
おいて、前記非光学的空間β側を流通する非光学的空間
冷却空気50が、前記リフレクタ３を避けて当該非光学的
空間β側へ突出する形で配置されている前記口金部2b及
び放熱部2cと選択的に接触するように流動方向と流量を
制御する手段を備えたことを特徴とするものである。

【００１６】即ち、この光源部10Ａは、非光学的空間β
を流動する冷却用空気（非光学的空間冷却空気）50がリ
フレクタ３を避けて流動するようにランプハウス６の底
板４と天井板５に形成されている幅がｂで長さがｃの開
口部９Ａと８Ａの位置ａを変化させる構造であることを
特徴とする。

【００１７】前記開口部９Ａと８Ａは、リフレクタ３側
に設けられている貫装穴3aの端面から距離ａだけ離れた
位置に設けられていることから、開口部９Ａから吸入さ
れて開口部８Ａから送出される非光学的空間冷却空気50
はリフレクタ３を避けてランプ２の口金部2bと放熱部2c
を選択的且つ集中的に冷却する。

【００１８】この第１実施例に開示した光源部の冷却構
造は、開口部９Ａから吸入されて開口部８Ａから送出さ
れる非光学的空間冷却空気50の流動方向を開口部９Ａ，
８Ａの位置ａを変化させることによって制御し、当該非
光学的空間冷却空気50の流量を開口部９Ａ，８Ａの形状
（この場合は長方形）と寸法（ｂとｃ）を変化させるこ
とによって制御するようにしている。

【００１９】この冷却構造は、非光学的空間冷却空気50
がリフレクタ３を避けて流動する構造になっていること
から、非光学的空間冷却空気50の供給量を増加させても
当該リフレクタ３の裏面側が過冷却状態となる危険性が
ない。このため、ランプ２の発光量を増やすために当該
ランプ２に供給する電力を上げた場合でもリフレクタ３
の表面側と裏面側の温度差が限界値（１５０°Ｃ）を超
えることはない。

【００２０】以上の説明から明らかなように、本発明に
よる光源の冷却構造は、リフレクタ３の非光学的空間β
側を流動する冷却用空気（非光学的空間冷却空気50）の
流動方向を制御することによって当該リフレクタ３の裏
面側が過冷却状態となるのを防止すると共に、前記ラン
プ２の口金部2bと放熱部2cが集中的且つ特定的に冷却さ
れるようにしてランプ２が過熱状態となるのを回避した
ことを構成上の特徴とするものである。

【００２１】この光源の冷却構造を適用すると、前記非
光学的空間冷却空気50がリフレクタ３を避けて流動する
ことから、リフレクタ３が表面側と裏面側の温度差によ
って破損する事故が減少して当該リフレクタ３の長寿命
化が実現する。

【００２２】また、この光源の冷却構造は、非光学的空
間冷却空気50がランプ２の口金部2bと放熱部2cを集中的
に冷却することから、ランプ２の発光部2aが過熱状態に
ならない。このため、この冷却構造を適用するとランプ
２の断線事故が減少して当該ランプ２の長寿命化が実現
する。

【００２３】図２(a) と(b) は本発明の一応用例を示す
図であって、図２(a) は模式的平面図、図２(b) は模式
的要部側断面図である。図中、６はランプハウス、４は
ランプハウス６の底板、4aは底板４に設けられている底
穴、4bは底板４に設けられているねじ穴、61は空気穴調
整板、61a は空気穴調整板61に設けられている長穴、Ｗ
は長穴61a の形成長さ、９Ａ，８Ａは空気穴調整板61に
設けられている幅がｂで長さがｃの開口部、をそれぞれ
示す。

【００２４】この応用例は、前記開口部９Ａが形成され
た空気穴調整板61をランプハウス６の底板４の上に載置
し、この空気穴調整板61を矢印Ｐ−Ｐ’方向に移動させ
ることによって当該開口部９Ａの位置〔リフレクタ３か
らの距離ａ（図１参照）〕を調整する。そして、開口部
９Ａの位置が決定すると長穴61a を介して底板４側に設
けられているねじ穴4bに固定ねじ90を螺入して空気穴調
整板61をランプハウス６に固定する。なお、この応用例
は天井板５（図１参照）側にも同様に適用される。

【００２５】この応用例を適用すると、非光学的空間冷
却空気50（図１参照）の流動方向を自在に変化させるこ
とができる。なお、前記開口部９Ａの幅ｂと長さｃがそ
れぞれ異なる複数の空気穴調整板61を準備しておけば、
非光学的空間冷却空気50の流動方向と流量を自在に調整
することができる。

【００２６】図３は開口部の寸法を変化させてリフレク
タの裏面温度とランプの口金部の温度を測定した結果を
示す図である。なお、この測定データは、リフレクタの
貫装穴の端部と開口部の距離ａ（図１，図２参照）が５
ｍｍの場合である。

【００２７】図３から明らかなように、開口部の幅ｂが
→→→と大きくなるにつれてリフレクタの裏面
温度は直線的かつ緩やかに下降している。しかしなが
ら、口金部の温度は曲線的に変化して前記開口部の幅ｂ
が１４ｍｍのときに最低値（約３００°Ｃ）を示してい
る。このことは、開口部の長さｃが６０ｍｍで開口部の
幅ｂが１４ｍｍのときにランプ２の冷却効果が最も高い
ことを示している。 なお、図３にはリフレクタの表面
側の温度が開示されていないが、リフレクタの表面側
（光学的空間α側）の温度が口金部の温度を上回ること
はない。従って、開口部の幅ｂを１４ｍｍとし、長さｃ
を６０ｍｍとした場合にリフレクタ３の表面温度と裏面
温度の差が限界値（１５０°Ｃ）を超えることはない。

【００２８】図４(a) と(b) は本発明の第２実施例を説
明するための図である。この第２実施例に開示したラン
プユニット１Ｂは、仰角調整部63a と装着部63b と蝶番
部63c とからなる空気流制御部材63を底板４の開口部９
Ａと８Ａ上に対称的に配置した構造になっている。

【００２９】図４(a) と(b) に開示したこの第２実施例
は、前記仰角調整部63a の仰角θを変化させることによ
って非光学的空間冷却空気50の流動方向を制御すること
を特徴とする。また、この仰角調整部63a は、前記仰角
調整部63a の仰角θを大きくしたり或いは小さくしたり
することによって開口部９Ａ，８Ａの断面積を拡大した
り縮小したりすることができる。

【００３０】このため、この空気流制御部材63を用いる
と非光学的空間冷却空気50の流動方向と流量を自在に制
御することができる。この空気流制御部材63は、装着部
63bを底板４及び天井板５にそれぞれ固定して使用され
る。

【００３１】図５は本発明の第３実施例を説明するため
の図である。この第３実施例に開示したランプユニット
１Ｃは、開口部９Ａから送入されて開口部８Ａから送出
される非光学的空間冷却空気50がリフレクタ３の裏面側
（非光学的空間β側）を冷却することのないように、ラ
ンプハウス６側に非光学的空間冷却空気50の流路側とリ
フレクタ３の裏面側を仕切る仕切り板15を設けたことを
特徴とする。

【００３２】なお、この仕切り板15は、熱伝導性の良い
材料（例えばアルミニウム，銅等）で構成されているこ
とから、リフレクタ３の発熱を吸収してこれをランプハ
ウス６側或いは非光学的空間冷却空気50の流通側に放熱
する。この仕切り板15は、ランプ２の電極部（図示せ
ず）に接触しないように当該電極部を避ける形で取り付
けられる。

【００３３】この第３実施例を適用すると、非光学的空
間冷却空気50がリフレクタ３の裏面側に触れないため、
リフレクタ３の裏面側が過冷却となる危険性がない。図
６は本発明の第４実施例を説明するための図である。こ
の第４実施例に開示したランプユニット１Ｄは、開口部
９Ａから送入されて開口部８Ａから送出される非光学的
空間冷却空気50がリフレクタ３の裏面側（非光学的空間
β側）に接触しないように、リフレクタ３の裏面側を覆
い且つ当該リフレクタ３の裏面に密接する形で隔壁16を
設けたことを特徴とする。

【００３４】この隔壁16は、前記のように、リフレクタ
３の裏面に密接する形で設けられることから、リフレク
タ３の裏面側はこの隔壁16によって密閉された状態とな
る。この第４実施例に開示した隔壁16は、リフレクタ３
の裏面側に密接する形で配置されることから、非導電性
でかつ柔軟性を有する材料（例えば耐熱性を有する合成
ゴム等）を用いて製作される。

【００３５】この第４実施例に開示した冷却構造も、リ
フレクタ３の裏面が隔壁16によって覆われた形になって
いることから、非光学的空間β側を流通する非光学的空
間冷却空気50が当該リフレクタ３の裏面側を避けて素通
りする。従って、この第４実施例を適用するとリフレク
タ３の裏面側が過冷却状態になることはない。

【００３６】図７は本発明の第５実施例を説明するため
の図である。この第５実施例は、図６に開示した前記第
４実施例の変形例である。この第５実施例は、開口部９
Ａに送風ファン35を取付けた構造を特徴とする。開口部
９Ａに送風ファン35を取り付けることで口金部2bと放熱
部2cを冷却する非光学的空間冷却空気50の量が増大する
ことから、この第５実施例を適用することによって冷却
効率が著しく向上することになる。

【００３７】図８は本発明による光源部を備えた投写型
液晶表示装置の一構造例を示す模式的側面図である。こ
の投写型液晶表示装置70は、光源部10Ｘと、該光源部10
Ｘからの光を変調して画像を形成する液晶パネル71Ｂ，
71Ｇ，71Ｒと、これら各液晶パネル71Ｂ，71Ｇ，71Ｒに
よって形成された画像を投写する投写レンズ77とを備え
てなるものであって、特にこの投写型液晶表示装置70
は、光源部10Ｘが、前記図１〜図７に記載した冷却構造
を有してなることを特徴とする。

【００３８】図８に開示したこの投写型液晶表示装置70
は、非光学的空間β側を流通する非光学的空間冷却空気
50が、リフレクタ３を避けてランプ２の放熱部分（口金
部2bと放熱部2c----図１参照）と選択的に接触するよう
構成された光源部10Ｘを装備していることから、当該光
源部10Ｘを構成するリフレクタ３とランプ２の寿命が長
い。このため、この光源部10Ｘを装備した投写型液晶表
示装置70は、メンテナンス回数が少なくて済むので経済
的である。

【００３９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
による光源の冷却構造は、光源を冷却する冷却用空気の
流動方向と流量を制御することによって光源を構成する
ランプとリフレクタの長寿命化を実現したもので、その
効果は極めて大である。また、この光源を備えた投写型
液晶表示装置はメンテナンス回数が少なくて済むので経
済的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施例を説明するための図

【図２】 本発明の一応用例を説明するための図

【図３】 開口部の寸法を変化させてリフレクタの裏面
温度とランプの口金部の温度を測定した結果を示す図

【図４】 本発明の第２実施例を説明するための図

【図５】 本発明の第３実施例を説明するための図

【図６】 本発明の第４実施例を説明するための図

【図７】 本発明の第５実施例を説明するための図

【図８】 投写型液晶表示装置の一構造例を示す図

【図９】 従来の光源の冷却構造を示す図

【符号の説明】

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ ランプユニット ２ ランプ 2a 発光部 2b 口金部2b 2c 放熱部 ３ リフレクタ 3a 貫装穴 ４ 底板 ５ 天井板 ６ ランプハウス ７ ＵＶフィルタ ８，８Ａ，９，９Ａ 開口部 10，10Ａ，10Ｘ 光源部 12 側面開口部 15 仕切り板 16 隔壁 20 排気ダクト 30 排気ファン 35 送風ファン 40 光学的空間冷却空気 50 非光学的空間冷却空気 61 空気穴調整板 63 空気流制御部材 63a 仰角調整部 63b 装着部 63c 蝶番部 70 投写型液晶表示装置 71Ｒ，71Ｇ，71Ｂ 液晶パネル 73 全反射ミラー 75 ダイクロイックミラー 77 投写レンズ 90 固定ねじ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光部と放熱部との間に口金部を有する
   ランプと、前記発光部が配置される湾曲内面側を光学的
   空間側とし、前記放熱部が配置される湾曲外面側を非光
   学的空間側とし、前記口金部が前記光学的空間側から非
   光学的空間側へ貫装される貫装穴を有するリフレクタ
   と、該リフレクタを保持するランプハウスを具備し、 前記光学的空間と非光学的空間のそれぞれを流通する冷
   却用空気によって前記ランプとリフレクタを冷却する光
   源の冷却構造であって、 前記非光学的空間側を流通する冷却用空気が、前記リフ
   レクタを避けて当該非光学的空間側へ突出する形で配置
   されている前記口金部及び放熱部と選択的に接触するよ
   うに流動方向と流量を制御する手段を備えたことを特徴
   とする光源の冷却構造。
2. 【請求項２】 前記非光学的空間冷却空気の流動方向と
   流量を制御する手段として、前記ランプハウスの底部と
   天井部に設けられた開口部の形状と寸法と位置を可変に
   したことを特徴とする請求項１記載の光源の冷却構造。
3. 【請求項３】 前記開口部の形状と寸法と位置を自在に
   変化させる空気流通穴調整手段を有してなることを特徴
   とする請求項２記載の光源の冷却構造。
4. 【請求項４】 前記非光学的空間冷却空気の流動方向と
   流量を自在に変化させる空気流制御手段を有してなるこ
   とを特徴とする請求項１記載の光源の冷却構造。
5. 【請求項５】 前記非光学的空間冷却空気が前記リフレ
   クタ側へ流入するのを抑制するための空気流入抑制手段
   を有してなることを特徴とする請求項４記載の光源の冷
   却構造。
6. 【請求項６】 光源部と、前記光源部からの光を変調し
   て画像を形成する液晶パネルと、前記液晶パネルにより
   形成された画像を投写する投写レンズとを備え、 前記光源部が請求項１乃至５記載の光源の冷却構造を有
   することを特徴とする投写型液晶表示装置。