WO2014061120A1 - 光源装置及び投写型表示装置 - Google Patents

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祐輔 谷
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Necディスプレイソリューションズ株式会社
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    • G03B21/2026Gas discharge type light sources, e.g. arcs

Definitions

  • the present invention relates to a light source device including a blower that generates a gas flow for cooling an arc tube, and a projection display device including the light source device.
  • Some projection display devices such as projectors include a light source device having an arc tube such as an ultra-high pressure mercury lamp.
  • the arc tube has a bulb that houses a pair of electrodes that emit light by discharge, and a sealing portion that seals a conductive member for supplying power to the pair of electrodes.
  • the sealing portion of the arc tube can be formed of glass. In the sealing portion, a contact portion between the conductive member and the glass, a welded portion that connects the conductive member and the electrode, and the like are formed.
  • the contact part and the welded part formed on the sealing part become hot due to light irradiation from the bulb and may be damaged. Therefore, it is necessary to maintain the sealing part located at the end of the arc tube at a predetermined temperature or lower.
  • the electric arc (arc) formed by the discharge draws a convex arc in the direction opposite to the gravity, and the hot gas in the bulb rises by buoyancy. For this reason, the temperature in the vertically upper part of the valve is higher than the temperature in the vertically lower part of the valve. Therefore, in order for the bulb to maintain an appropriate light emission state, it is necessary to reduce the temperature difference of the entire bulb while suppressing the temperature of the portion directly above the bulb to a predetermined value or less. If the temperature of the bulb is not maintained within an appropriate range, the life of the arc tube may be shortened due to cloudiness or blackening of the bulb, or a light emission abnormality such as flicker may occur.
  • Projection type display device is usually placed on a table such as a floor (hereinafter referred to as floor installation).
  • floor installation a table such as a floor
  • the projection display device may be hung on the ceiling so that the light source device is held in the direction opposite to the direction of gravity as compared with the case of floor installation (hereinafter referred to as ceiling installation).
  • ceiling installation a case of floor installation
  • the projection display device is sometimes installed sideways on a wall surface inclined 90 degrees from the installation surface such as a floor or a table. Depending on these installation postures, the direction of the bulb with respect to the direction of gravity changes, so the portion of the bulb that tends to generate heat changes.
  • Cited Document 1 Japanese Patent Laying-Open No. 2009-31608 (hereinafter referred to as Cited Document 1) has a configuration in which air that cools the upper half of the valve and air that cools the lower half of the valve are sent to the valve through separate air guide paths.
  • An image supply apparatus is disclosed.
  • the cooling air is directed evenly to the upper half and the lower half of the valve. For this reason, in both the floor-mounted installation posture and the ceiling-mounted installation posture, the temperature of the portion directly above the valve that easily generates heat increases. Therefore, the difference between the temperature in the vertically upper part of the valve and the temperature in the vertically lower part cannot be reduced.
  • Cited Document 2 discloses a light source device having a cooling structure that reduces a temperature difference between an upper half and a lower half of a bulb.
  • the light source device described in the cited document 2 includes a discharge lamp, a reflecting mirror that reflects light emitted from the discharge lamp, and a cooling fan.
  • the discharge lamp includes a discharge vessel in which sealing portions are connected to both ends of a light emitting portion.
  • a pair of electrodes are disposed opposite to each other inside the light emitting unit.
  • An upper exhaust port is provided on the upper side surface of the reflecting mirror.
  • the wind from the cooling fan has a central hole with directivity from the blower hole toward the exhaust hole, an upper hole with directivity from the blower hole toward the upper half of the reflector, and the lower side of the reflector from the blower hole. Pass through one of the lower holes with directivity towards half.
  • the cooling air introduced from the central hole goes straight toward the sealing part of the discharge lamp, and cools the sealing part that is warmed by the light emitted from the discharge lamp.
  • the cooling air introduced from the lower hole passes through the lower half of the reflecting mirror and proceeds toward the vicinity of the light emitting unit.
  • the cooling air that has flowed out of the upper hole travels along the curved surface of the upper inner surface of the reflecting mirror, and a part thereof is discharged from an upper exhaust port formed on the upper side surface of the reflecting mirror. Thereby, it is supposed that the upper half can be cooled more strongly than the lower half of the valve.
  • the upper exhaust port is disposed below the gravity, so that the vertically lower part of the bulb is cooled more strongly than the vertically upper part. Become. As a result, the temperature difference between the vertically upper part of the valve and the vertically lower part cannot be reduced.
  • Japanese Patent Laying-Open No. 2005-173085 discloses a light source device that controls the flow of cooling air blown up and down the arc tube in both a floor-mounted installation posture and a ceiling-mounted installation posture. ing.
  • the light source device includes a first cooling air inlet that allows cooling air to flow toward the first hemisphere of the bulb, a second cooling air inlet that allows cooling air to flow toward the second hemisphere of the bulb, And a cooling air control member that divides the wind into a first cooling air inlet and a second cooling air inlet.
  • the cooling air control member adjusts the flow rate of the cooling air flowing into the first cooling air inlet and the second cooling air inlet according to the floor-standing installation attitude or the ceiling installation attitude.
  • the cited document 3 does not describe the cooling of the bulb and the sealing portion when the light source device is installed sideways.
  • the cooling air that has passed through either cooling air inlet is sent to the valve after cooling the sealing portion, so that the cooling effect of the valve becomes relatively low.
  • Cited Document 4 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-243635 (hereinafter referred to as Cited Document 4) describes that the cooling air from the fan is divided into a main cooling air and a sub cooling air and flows toward the high heat generating portion of the light source lamp.
  • the main cooling air flows into the space in the reflector and the explosion-proof cover to cool the high heat generating portion of the light source lamp.
  • the sub cooling air advances toward the tip of the light source lamp, and cools the tip of the light source lamp.
  • a wind direction switching plate that switches the direction of derivation of the main cooling air is provided in a passage through which the main cooling air passes according to floor installation and ceiling installation.
  • the wind direction switching plate is moved by gravity according to floor installation and ceiling installation, and jets the main cooling air upward in the direction of gravity. Thereby, the area where the temperature of the lamp tends to be high can be effectively cooled.
  • a light source device and a projection display device that can appropriately cool the bulb and / or the sealing portion in response to the floor-mounted installation posture, the ceiling-mounted installation posture, and the horizontal installation posture are desired.
  • the light source device of the present invention has a housing having an installation surface that is installed to face an installation part, an arc tube, and a concave reflecting surface, and accommodates the arc tube and has a space that is open on one side.
  • the arc tube includes an electrode that emits light by discharge, a bulb that accommodates the electrode, and a sealing portion in which a conductive member that supplies power to the electrode is sealed. The first channel ejects gas toward the sealing portion.
  • the second channel ejects gas toward the first portion of the valve that is far from the installation surface.
  • the third channel ejects gas toward the second portion of the valve closer to the installation surface.
  • the air volume adjusting plate is rotatably supported, and is movable so as to open at least two of the first to third flow paths according to the rotating state.
  • the projection display device of the present invention includes the light source device.
  • the air volume adjusting plate adjusts the amount of gas flowing into each flow path from the blower according to the installation posture of the light source device, and appropriately adjusts the temperature of the bulb and the sealing portion. it can.
  • FIG. 1 is an external perspective view of a projection display device including a light source device according to an embodiment of the present invention.
  • the projection display device 10 includes a casing 12 that houses each component, and a projection lens 14 that projects light for forming an image onto a screen or the like.
  • FIG. 2 shows an optical component that performs optical processing of the projection display device 10 and main components around the optical component. These components are accommodated in the housing 12.
  • the projection display device 10 includes a light source device 20 and an optical engine 16.
  • the light emitted from the light source device 20 is optically processed by optical components inside the optical engine 16 and then projected onto a screen or the like through the projection lens 14.
  • the light emitted from the light source device is bent 90 degrees by the optical engine 16.
  • FIG. 3 shows an example of the installation posture of the projection display apparatus 10.
  • the X axis, the Y axis, and the Z axis indicate the posture of the projection display device 10. Therefore, the directions of the X axis, the Y axis, and the Z axis change according to the installation posture of the projection display apparatus 10. The same applies to FIGS. 4 to 8.
  • the direction in which the gravity acts is a downward direction with respect to the paper surface.
  • FIG. 3A shows a state where the projection display device 10 is installed on the floor.
  • the projection lens 14 projects the light L in a direction substantially along the horizontal plane in the floor-mounted installation posture.
  • FIG. 3B shows a state in which the projection display device is suspended from the ceiling.
  • the projection lens 14 projects the light L in a direction substantially along a horizontal plane in the ceiling-mounted installation posture.
  • FIG. 3C shows a state in which the projection display device is installed sideways.
  • the projection display apparatus 10 is oriented so that the projection lens 14 projects the light L substantially downward.
  • the projection display apparatus can display an image on a floor surface, for example.
  • the light source device 20 includes a lamp unit 40 that emits light, a lamp holder 42 that holds the lamp unit 40, a blower device 18 that generates a gas flow W, and an inlet 31 into which gas from the blower device 18 flows. (Refer to FIG. 2 and FIGS. 4 and 5).
  • the gas W from the blower 18 reaches the inlet 31 of the flow path component 30 via the passage 19.
  • the flow path component 30 may be formed adjacent to the lamp holder 42.
  • FIG. 4 shows the configuration of the lamp unit 40 and the flow path component 30.
  • FIG. 5 shows the configuration of the flow path component 30 with the cover 39 removed.
  • the flow path component 30 has an air volume adjusting plate 37 that can be rotated around a rotation shaft 38.
  • a rotation shaft 38 of the air volume adjusting plate 37 is supported by a cover 39 so as to be rotatable.
  • the flow path component 30 includes a first flow path 32, a second flow path 33, and a third flow path 34 that branch and flow the gas that has reached the inlet 31.
  • the lamp unit 40 includes an arc tube 48 and a reflector 50 (see FIGS. 6 to 8).
  • FIGS. 6 to 8 show a state in which a part of the reflector 50 is broken.
  • the arc tube 48 may be fixed to the reflector base 52 with an adhesive mainly composed of an inorganic material.
  • an ultra-high pressure mercury lamp can be used as the arc tube 48.
  • the arc tube 48 includes a pair of electrodes that emit light by discharge, a substantially spherical bulb 44 that houses the pair of electrodes, and sealing portions 45 and 46 that house conductive members that supply power to the pair of electrodes. You may have.
  • the valve 44 hermetically seals a pair of electrodes.
  • the bulb 44 can be formed of glass.
  • the pair of electrodes accommodated in the bulb 44 are arranged so as to face each other across a plane perpendicular to the horizontal plane in any installation posture shown in FIGS. 3 (a) to 3 (c). Is preferred.
  • the sealing portions 45 and 46 extend in both directions (Y-axis direction in the figure) around the valve 44. Inside the sealing portions 45 and 46, a conductive member that supplies electric power to the electrode accommodated in the valve 44 is provided. This conductive member is made of, for example, a foil-like metal.
  • the sealing portions 45 and 46 hermetically seal the conductive member.
  • the sealing parts 45 and 46 can be formed of glass.
  • One sealing portion 45 may extend from the valve 44 toward the open surface of the space formed by the reflector 50.
  • the other sealing portion 46 may extend from the bulb 44 through the bottom of the reflector 50 to the rear of the reflector 50.
  • the reflector 50 has a concave reflecting surface and forms a space for accommodating the arc tube 48.
  • the space is open on one side.
  • the light from the arc tube 48 is reflected directly or by the reflector 50, exits from the open surface of the space, and enters the optical engine 16.
  • the valve 44 is preferably disposed near the bottom of the reflector 50.
  • the light emission base point due to discharge draws a convex arc on the opposite side to the direction of gravity, and the hot gas in the bulb 44 moves upward (vertically upward) with respect to gravity. Therefore, the temperature of the upper half of the valve 44 is higher than the temperature of the lower half of the valve.
  • the temperature of the valve 44 is higher than a predetermined upper limit value, white turbidity occurs and the life of the valve is shortened.
  • the temperature of the bulb 44 becomes lower than a predetermined lower limit value, luminance is reduced, flicker occurs, or the lifetime of the bulb is reduced due to blackening.
  • the temperature of one sealing portion 45 that seals the conductive member is increased by light irradiation from the bulb 44.
  • the temperature of the sealing part 45 becomes higher than a predetermined value, oxidation of the conductive member is promoted, and the arc tube 48 may rupture or the bulb 44 may not light up. Therefore, it is desirable to maintain the temperature of the entire valve 44 within a predetermined range and to maintain the temperature of the sealing portion 45 at a predetermined value or less.
  • FIG. 6 shows the flow of cooling air when the projection display device 10 is placed on the floor.
  • FIG. 7 shows the flow of cooling air when the projection display apparatus 10 is suspended from the ceiling.
  • FIG. 8 shows the flow of cooling air when the projection display apparatus 10 is installed sideways. In any installation posture, the installation surface 11 is directed in the ⁇ Z direction in the figure.
  • the first flow path 32 formed in the flow path component 30 ejects the gas W from the blower 18 mainly toward the sealing portion 45.
  • the second flow path 33 ejects the gas W from the blower device 18 mainly toward the first hemisphere portion of the valve 44 far from the installation surface 11.
  • the third flow path 34 ejects the gas W from the blower 18 mainly toward the second hemisphere portion of the valve 44 closer to the installation surface 11.
  • the first flow path 32 preferably ejects the gas W from the blower 18 directly toward the position of the sealing portion 45.
  • the second flow path 33 preferably ejects the gas W from the blower 18 along the inner surface of the reflector 50 toward the first hemisphere.
  • the third flow path 34 preferably ejects the gas W from the blower 18 along the inner surface of the reflector 50 toward the second hemisphere.
  • the second inlet 33 is adjacent to the first inlet 32 farther from the installation surface 11, and the third inlet 34 is installed with respect to the first inlet 32. It is adjacent to the side closer to the surface 11.
  • the air volume adjusting plate 37 has a rotation shaft 38 that passes through the center of the first inflow port 32 and extends parallel to the installation surface 11, and is configured to be rotatable around the rotation shaft 38 by its own weight.
  • the inflow port of the second flow path 33 is preferably symmetric with respect to the inflow port of the third flow path 34 with respect to the rotation shaft 38 of the air volume adjusting plate 37.
  • the air volume adjusting plate 37 adjusts the amount of the gas W flowing into each flow path 32, 33, 34 according to the installation posture of the light source device 20. Specifically, when the installation surface 11 is set vertically downward, the air volume adjusting plate 37 rotates due to its own weight, and a part of the inlet of the first channel 32 and the inlet of the third channel 34 are rotated. (See FIG. 6).
  • the gas W1 flowing into the first flow path 32 from the inlet 31 of the flow path component 30 mainly cools the sealing portion 45.
  • the wind W ⁇ b> 2 that has flowed into the second flow path 33 travels along the surface of the reflector 50, and mainly cools the portion above the valve 44 in the vertical direction.
  • the inflow port of the 3rd flow path 34 is obstruct
  • the air volume adjusting plate 37 blocks all the inlets of the third flow path 34, but may block only a part of the inlets of the third flow path 34. Even in this case, the portion vertically above the valve 44 is cooled more strongly than the portion vertically below the valve 44, so that the temperature of the entire valve can be maintained within an appropriate range.
  • the air volume adjusting plate 37 rotates due to its own weight and closes the other part of the inlet of the first channel 32 and the inlet of the second channel 33 ( (See FIG. 7).
  • the gas W ⁇ b> 1 flowing into the first flow path 32 from the inlet 31 mainly cools the sealing portion 45.
  • the wind W ⁇ b> 3 that has flowed into the third flow path 34 travels along the surface of the reflector 50, and mainly cools the portion directly above the valve 44.
  • the inflow port of the 2nd flow path 33 is obstruct
  • the air volume adjustment plate 37 blocks all the inflow ports of the second flow path 33, but may block only a part of the inflow ports of the second flow path 33.
  • the air volume adjusting plate 37 When the installation surface 11 is turned sideways, the air volume adjusting plate 37 is maintained in parallel with the gravity direction by its own weight, and opens the first inlet 32, the second inlet 33, and the third inlet 34 ( (See FIG. 8).
  • the wind W1 that has flowed into the first flow path 32 is ejected toward the sealing portion 45 of the arc tube 48.
  • the winds W ⁇ b> 2 and W ⁇ b> 3 that have flowed into the second flow path 33 and the third flow path 34 are ejected toward the valve 44 along the reflection surface of the reflector 50.
  • both the inlets of the second channel 33 and the third channel 34 are open, the open area of the entire inlet of the channel toward the valve 44 is set up on the floor and suspended from the ceiling. It is about twice that of the case.
  • the size of the inlet of the first flow path 32 is about twice that of the floor-mounted installation and the ceiling-mounted installation.
  • the balance between the flow rates of the winds W2 and W3 toward the valve 44 and the flow rate of the wind W1 toward the sealing portion 45 is substantially the same as in the case of floor-standing installation and ceiling-mounted installation. This maintains the balance between the flow rate of the wind W1 toward the sealing portion 45 and the flow rates of the winds W2 and W3 toward the valve 44 in any case of floor-standing installation, ceiling-mounted installation, and horizontal installation. be able to.
  • the flows of the gases W2 and W3 from the second flow path 33 and the third flow path 34 are substantially symmetric with respect to the vertical plane. Therefore, it is possible to cool the valve 44 substantially uniformly by opening both the second flow path 33 and the third flow path 34 by the air volume adjusting plate 37.
  • the winds W1, W2, and W3 ejected from the flow paths 32, 33, and 34 are cooled to the outside of the light source device from an outlet (not shown) after cooling the bulb 44 or the sealing portion 45.
  • the exit may be provided at an arbitrary position.
  • the outlet may be disposed at a position where the wind ejected from the first flow path 32 goes straight through the sealing portion 45.
  • the air volume adjusting plate 37 is configured to be rotatable by its own weight according to the installation posture.
  • the air volume adjusting plate 37 may be movable by electronic control.
  • the number of the blower devices 18 that send gas into each of the flow paths 32, 33, and 34 is one. Further, from the viewpoint of providing a light source device having a simple configuration and a small weight, it is preferable that the number of air volume adjusting plates 37 be one.
  • the air volume adjusting plate 37 preferably has a rotation shaft 38 along a direction parallel to the emission direction of light emitted from the lamp (Y-axis direction in the figure).
  • the air volume adjusting plate 37 in the lateral installation as shown in FIG. 3C, the air volume adjusting plate 37 is in the state shown in FIG.
  • the projection lens 14 is configured to project light toward the floor surface when the projection display device 10 is installed sideways with the rotation shaft 38 of the air volume adjusting plate 37 parallel to the horizontal plane. It is preferable.

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Abstract

 本発明の目的は、床置き設置姿勢、天吊り設置姿勢及び横向き設置姿勢に対応して、バルブ及び/又は封止部を適切に冷却することができる光源装置を提供することにある。光源装置は、バルブと封止部とを有する発光管と、凹面形状の反射面を有するリフレクタと、送風装置と、送風装置からの気体が流入する第1~第3の流路と、風量調節板と、を備えている。第1の流路は封止部に向けて気体を噴出し、第2の流路は、バルブの、設置面から遠い方の第1の部分に向けて気体を噴出し、第3の流路は、バルブの、設置面から近い方の第2の部分に向けて気体を噴出する。風量調節板は、回転可能に軸支され、回転状態に応じて第1ないし第3の流路の少なくとも2つを開放状態とするように可動する。

Description

光源装置及び投写型表示装置
 本発明は、発光管を冷却する気体の流れを発生する送風装置を備えた光源装置及び当該光源装置を備えた投写型表示装置に関する。
 プロジェクタのような投写型表示装置には、超高圧水銀ランプのような発光管を有する光源装置を備えたものがある。発光管は、放電によって発光する一対の電極を収容するバルブと、当該一対の電極に電力を供給するための導電部材を封止する封止部と、を有する。発光管の封止部はガラスにより形成することができる。封止部には、導電部材とガラスとの接触部分や、導電部材と電極とを接続する溶接部等が形成されている。
 封止部に形成された上記の接触部分や溶接部は、バルブからの光の照射により高温になり、破損することもある。そのため、発光管の端部に位置する封止部を所定の温度以下に維持する必要がある。
 また、放電により形成された電弧(アーク)は重力と逆方向に凸状の弧を描き、バルブ内の高温気体は浮力により上昇する。そのため、バルブの鉛直上方の部分の温度はバルブの鉛直下方の部分の温度より高くなる。したがって、バルブが適切な発光状態を維持するためには、バルブの鉛直上方の部分の温度を所定の値以下に抑制しつつ、バルブ全体の温度差を小さくすることが必要である。バルブの温度が適切な範囲内に維持されていないと、バルブの白濁や黒化により発光管の寿命が低下したり、明滅(フリッカ)などの発光異常が生じたりすることがある。
 投写型表示装置は、通常、床のような台に置かれる(以下、床置き設置という。)。しかし、投写型表示装置は、光源装置が床置き設置の場合とは重力方向に対して逆向きに保持されるように、天井に吊るされることもある(以下、天吊り設置という。)。さらに、近年では、投写型表示装置は、床やテーブル等の設置面から90度傾いた壁面に横向き設置されることもある。これらの設置姿勢に応じて、重力方向に対するバルブの向きが変わるため、バルブの発熱しやすい部分は変わる。
 特開2009―31608号(以下、引用文献1という。)は、バルブの上半分を冷却する送風と、バルブの下半分を冷却する送風とを、別々の導風経路を通してバルブに送り込む構成を有する画像供給装置を開示している。引用文献1に記載の画像供給装置では、バルブの上半分とバルブの下半分に均等に冷却風を向かわせる。そのため、床置き設置姿勢及び天吊り設置姿勢のどちらの場合も、発熱しやすいバルブの鉛直上方の部分の温度が高くなる。したがって、バルブの鉛直上方の部分の温度と鉛直下方の部分の温度の差を小さくすることができない。
 特開2009-129590号(以下、引用文献2という。)は、バルブの上半分と下半分の温度差を小さくする冷却構造を備えた光源装置を開示している。引用文献2に記載の光源装置は、放電ランプと、放電ランプから放射される光を反射する反射鏡と、冷却ファンと、を備えている。放電ランプは、発光部の両端に封止部が連設されてなる放電容器を備えている。発光部の内部には一対の電極が対向配置されている。反射鏡の上側面に上部排気口が設けられている。
 冷却ファンからの風は、送風穴から排風穴に向かう指向性を有する中央の孔と、送風穴から反射鏡の上側半分に向かう指向性を有する上部の孔と、送風穴から反射鏡の下側半分に向かう指向性を有する下部の孔とのいずれかを通る。
 中央の孔から導入された冷却風は放電ランプの封止部に向けて直進し、放電ランプからの出射光が当たって温められている封止部を冷却する。下部の孔から導入された冷却風は、反射鏡の下側半分を通り、発光部の近傍に向かって進む。上部の孔から流出した冷却風は、反射鏡の上部内面の曲面に沿って回り込むように進み、その一部が反射鏡の上側面に形成された上部排気口から排出される。これにより、バルブの下半分よりも上半分を強く冷却することができるとされている。
 しかしながら、光源装置が天吊り設置された場合、上記の上部排気口は重力に対して下方に配置されることになるため、バルブの鉛直下方の部分を鉛直上方の部分よりも強く冷却することになる。その結果、バルブの鉛直上方の部分の温度と鉛直下方の部分の温度差を小さくすることができない。
 特開2005―173085号(以下、引用文献3という。)は、床置き設置姿勢と天吊り設置姿勢の両方で、発光管の上下に吹き込む冷却風の流れを適量に制御する光源装置が開示されている。この光源装置は、バルブの第1の半球部に向けて冷却風を流す第1の冷却風流入口と、バルブの第2の半球部に向けて冷却風を流す第2の冷却風流入口と、冷却風を第1の冷却風流入口と第2の冷却風流入口とに分割する冷却風制御部材と、を有する。冷却風制御部材は、床置き設置姿勢または天吊り設置姿勢に応じて、第1の冷却風流入口と第2の冷却風流入口に流入する冷却風の流量を調節する。
 しかしながら、引用文献3には、光源装置が横向き設置された場合のバルブ及び封止部の冷却については記載されていない。また、どちらの冷却風流入口を通過した冷却風も、封止部を冷却した後にバルブに送り込まれるため、バルブの冷却効果が比較的低くなってしまう。
 特開2006―243635号(以下、引用文献4という。)には、ファンからの冷却風を主冷却風と副冷却風とに分流して光源ランプの高発熱部に向けて流入させることが記載されている。主冷却風は、リフレクタ及び防爆カバー内の空間に流入させて光源ランプの高発熱部を冷却する。副冷却風は、光源ランプの先端に向けて進み、光源ランプの先端を冷却する。さらに、引用文献4に記載の光源装置では、床置き設置と天吊り設置に応じて、主冷却風が通る通路内に、主冷却風の導出の方向を切り替える風向切換え板が設けられている。風向切換え板は、床置き設置と天吊り設置に応じて重力により可動し、主冷却風を重力方向の上方に向けて噴出させる。これにより、ランプの温度の高くなり易い領域を効果的に冷却することができる。
 しかしながら、光源装置が横向き設置された場合、風向切換え板がどのように可動するかについては記載されていない。仮に、引用文献4の図6において紙面下向きが重力方向とすると、主冷却風は風向切換え板の両側を通って進むことになる。そのため、副冷却風の流量と主冷却風の流量とのバランスが大きく崩れ、光源ランプの先端に向けて進む副冷却風の流量が弱くなる。その結果、光源ランプの先端が高温になることがある。
 以上のように、引用文献1~4に記載の装置では、床置き設置姿勢、天吊り設置姿勢及び横向き設置姿勢に対応して、バルブ及び封止部を適切に冷却することが考慮されていない。
 したがって、床置き設置姿勢、天吊り設置姿勢及び横向き設置姿勢に対応して、バルブ及び/又は封止部を適切に冷却することができる光源装置及び投写型表示装置が望まれる。
特開2009―31608号 特開2009―129590号 特開2005―173085号 特開2006―243635号
 本発明の光源装置は、被設置部に対向して設置される設置面を有する筐体と、発光管と、凹面形状の反射面を有し、発光管を収容し一面が開放された空間を形成するリフレクタと、気体の流れを発生させる送風装置と、送風装置からの気体が流入する第1の流路と、送風装置からの気体が流入する第2の流路と、送風装置からの気体が流入する第3の流路と、風量調節板と、を備えている。発光管は、放電により光を発する電極と、該電極を収容するバルブと、電極に電力を供給する導電部材が封止された封止部と、を含む。第1の流路は、封止部に向けて気体を噴出する。第2の流路は、バルブの、設置面から遠い方の第1の部分に向けて気体を噴出する。第3の流路は、バルブの、設置面から近い方の第2の部分に向けて気体を噴出する。風量調節板は、回転可能に軸支され、回転状態に応じて第1ないし第3の流路の少なくとも2つを開放状態とするように可動する。
 本発明の投写型表示装置は上記光源装置を備えている。
 本発明によれば、風量調節板は、光源装置の設置姿勢に応じて、送風装置から各流路に流入する気体の量を調節し、バルブ及び封止部の温度を適切に調節することができる。
本発明の一実施形態における光源装置の外観を示す斜視図である。 投写型表示装置の光学処理を行う光学部品及び光学部品周辺の主要部品を示す斜視図である。 投写型表示装置の設置姿勢の例を示す模式図である。 ランプユニット付近の構成を示す斜視図である。 流路構成部材のカバーが外された状態のランプユニット付近の構成を示す斜視図である。 投写型表示装置が床置き設置されたときの冷却風の流れを示した図である。 投写型表示装置が天吊り設置されたときの冷却風の流れを示した図である。 投写型表示装置が横向き設置されたときの冷却風の流れを示した図である。
 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は本発明の一実施形態おける光源装置を備えた投写型表示装置の外観斜視図である。投写型表示装置10は、各部品を収容する筐体12と、画像を形成する光をスクリーン等に投写する投写レンズ14と、を備えている。
 図2は、投写型表示装置10の光学処理を行う光学部品及び光学部品周辺の主要部品を示している。これらの部品は、筐体12内に収容されている。投写型表示装置10は、光源装置20及び光学エンジン16を備えている。
 光源装置20から出射した光は、光学エンジン16の内部の光学部品によって光学処理された後に、投写レンズ14を通ってスクリーン等に投写される。本実施形態では、光源装置から出射した光は、光学エンジン16で90度曲げられる。
 図3は、投写型表示装置10の設置姿勢の例を示している。図3において、X軸、Y軸及びZ軸は、投写型表示装置10の姿勢を示すものである。したがって、X軸、Y軸及びZ軸の向きは、投写型表示装置10の設置姿勢に応じて変わっている。このことは、図4~図8においても同様である。なお、図3~図8では、重力が働く方向は、紙面に対して下向きの方向である。
 図3(a)は、投写型表示装置10が床置き設置された状態を示している。本例では、床置き設置姿勢において、投写レンズ14は概ね水平面に沿った方向に光Lを投写する。図3(b)は、投写型表示装置が天吊り設置された状態を示している。本例では、天吊り設置姿勢において、投写レンズ14は概ね水平面に沿った方向に光Lを投写する。
 図3(c)は、投写型表示装置が横向き設置された状態を示している。本例では、投写型表示装置10は、投写レンズ14が概ね下方に光Lを投写するように向けられている。これにより、投写型表示装置は、例えば床面に画像を表示することができる。
 光源装置20は、光を発するランプユニット40と、ランプユニット40を保持するランプホルダ42と、気体の流れWを発生させる送風装置18と、送風装置18からの気体が流入する入口31を有する流路構成部材30と、を備えている(図2及び図4,5参照)。本実施形態では、送風装置18からの気体Wは、通路19を経由して流路構成部材30の入口31に達する。流路構成部材30は、ランプホルダ42に隣接して形成されていて良い。
 図4は、ランプユニット40と流路構成部材30の構成を示している。図5は、カバー39が外された状態の流路構成部材30の構成を示している。流路構成部材30は、回動軸38周りに回動可能な風量調節板37を有している。風量調節板37の回動軸38は、カバー39によって回動可能に支持されている。流路構成部材30は、入口31に達した気体を分岐して流す第1の流路32、第2の流路33及び第3の流路34を有する。
 ランプユニット40は、発光管48と、リフレクタ50と、を有する(図6~図8参照)。なお、発光管の構成を明示するため、図6~8は、リフレクタ50の一部を破断した状態を示している。発光管48は、無機材料を主成分とした接着剤によりリフレクタベース52に固着されていて良い。発光管48としては例えば超高圧水銀ランプを用いることができる。
 発光管48は、放電により光を発する一対の電極と、一対の電極を収容する略球状のバルブ44と、一対の電極に電力を供給する導電部材を収容する封止部45,46と、を有していて良い。バルブ44は一対の電極を気密に封止している。バルブ44は、ガラスにより形成することができる。バルブ44に収容されている一対の電極は、図3(a)~図3(c)に示すいずれの設置姿勢においても、水平面に垂直な面を挟んで互いに対向するように配置されていることが好ましい。
 封止部45,46は、バルブ44を中心に両方向(図のY軸方向)に延在している。封止部45,46の内部には、バルブ44内に収容された電極に電力を供給する導電部材が設けられている。この導電部材は、例えば箔状の金属から形成される。封止部45,46は、この導電部材を気密に封止している。封止部45,46は、ガラスにより形成することができる。一方の封止部45は、バルブ44から、リフレクタ50によって形成された空間の開放された一面に向かう方へ延びていて良い。他方の封止部46は、バルブ44から、リフレクタ50の底部を貫通してリフレクタ50の後方へ延びていて良い。
 リフレクタ50は、凹面形状の反射面を有しており、発光管48を収容する空間を形成している。当該空間は一面で開放されている。発光管48からの光は、直接またはリフレクタ50で反射されて、当該空間の開放された一面から当該空間の外部に出射し、光学エンジン16へ入射する。バルブ44は、リフレクタ50の底部近傍に配置されていることが好ましい。
 放電による発光基点は重力方向と反対側に凸状の弧を描き、バルブ44内の高温気体は重力に対して上方(鉛直上方)に移動する。そのため、バルブ44の上半部の温度はバルブの下半部の温度よりも高くなる。バルブ44の温度が所定の上限値より高くなると、白濁が生じてバルブの寿命が短くなる。バルブ44の温度が所定の下限値よりも低くなると、輝度低下やフリッカが生じたり、黒化を原因としてバルブの寿命が低下したりする。
 また、導電部材を封止する一方の封止部45の温度は、バルブ44からの光の照射により高くなる。封止部45の温度が所定の値よりも高くなると、導電部材の酸化が促進され、発光管48が破裂したりバルブ44が点灯しなかったりすることがある。したがって、バルブ44全体の温度を所定の範囲内に維持するとともに、封止部45の温度を所定の値以下に維持することが望まれる。
 以下では、バルブ44と封止部45の冷却構造について図6~図8を用いて詳細に説明する。図6は投写型表示装置10が床置き設置されたときの冷却風の流れを示している。図7は投写型表示装置10が天吊り設置されたときの冷却風の流れを示している。図8は投写型表示装置10が横向き設置されたときの冷却風の流れを示している。いずれの設置姿勢においても、設置面11は図の-Z方向に向けられている。
 流路構成部材30に形成された第1の流路32は、送風装置18からの気体Wを主に封止部45に向けて噴出する。第2の流路33は、送風装置18からの気体Wを、主にバルブ44の、設置面11から遠い方の第1の半球部に向けて噴出する。第3の流路34は、送風装置18からの気体Wを、主にバルブ44の、設置面11から近い方の第2の半球部に向けて噴出する。具体的には、第1の流路32は、送風装置18からの気体Wを直接封止部45の位置に向けて噴出することが好ましい。第2の流路33は、送風装置18からの気体Wを、リフレクタ50の内面に沿わせて第1の半球部に向けて噴出することが好ましい。第3の流路34は、送風装置18からの気体Wを、リフレクタ50の内面に沿わせて第2の半球部に向けて噴出することが好ましい。
 本実施形態では、第2の流入口33は、第1の流入口32に対して設置面11から遠い方に隣接し、第3の流入口34は、第1の流入口32に対して設置面11から近い方に隣接している。風量調節板37は、第1の流入口32の中央を通り設置面11に平行に延びる回動軸38を有し、自重により回動軸38周りに回動可能に構成されている。なお、第2の流路33の流入口は、前記風量調節板37の回動軸38に対して、第3の流路34の流入口と対称な形状になっていることが好ましい。
 上記構成によれば、風量調節板37は、光源装置20の設置姿勢に応じて、各流路32,33,34に流入する気体Wの量を調節する。具体的には、設置面11が鉛直下向きにされたときに、風量調節板37は、自重により回転し、第1の流路32の流入口の一部と第3の流路34の流入口とを塞ぐ(図6参照)。
 この場合、流路構成部材30の入口31から第1の流路32に流入した気体W1は、主に封止部45を冷却する。第2の流路33に流入した風W2は、リフレクタ50の表面に沿って進行し、主にバルブ44の鉛直上方の部分を冷却する。なお、第3の流路34の流入口は塞がれているので、主にバルブ44の下半部に向かう風は形成されない。これにより、バルブ44の、重力に対して上半分を強く冷却することができる。その結果、バルブ全体の温度差を低減することができ、バルブ全体の温度を適切な範囲に維持することができる。
 なお、図6では、風量調節板37は、第3の流路34の流入口をすべて塞いでいるが、第3の流路34の流入口の一部分のみを塞いでいても良い。この場合であっても、バルブ44の鉛直下方の部分よりもバルブ44の鉛直上方の部分を強く冷却するので、バルブ全体の温度を適切な範囲に維持することができる。
 設置面11が鉛直上向きにされたとき、風量調節板37は、自重により回転し、第1の流路32の流入口の他の一部と第2の流路33の流入口とを塞ぐ(図7参照)。この場合、入口31から第1の流路32に流入した気体W1は、主に封止部45を冷却する。第3の流路34に流入した風W3は、リフレクタ50の表面に沿って進行し、主にバルブ44の鉛直上方の部分を冷却する。なお、第2の流路33の流入口は塞がれているので、主にバルブ44の鉛直下方の部分に向かう風は形成されない。これにより、バルブ44の、重力に対して上半分を強く冷却することができる。その結果、バルブ全体の温度差を低減することができる。なお、図7では、風量調節板37は、第2の流路33の流入口をすべて塞いでいるが、第2の流路33の流入口の一部分のみを塞いでいても良い。
 設置面11が横向きにされたとき、風量調節板37は、自重により重力方向と平行に維持され、第1の流入口32、第2の流入口33及び第3の流入口34を開放する(図8参照)。第1の流路32に流入した風W1は、発光管48の封止部45に向けて噴出する。第2の流路33及び第3の流路34に流入した風W2,W3は、リフレクタ50の反射面に沿ってバルブ44に向けて噴出する。
 ここで、第2の流路33及び第3の流路34の流入口は両方とも開放されているため、バルブ44に向かう流路の流入口全体の開放面積は、床置き設置および天吊り設置の場合の約2倍となっている。しかしながら、第1の流路32の流入口の大きさも、床置き設置および天吊り設置の場合の約2倍となっている。その結果、バルブ44に向かう風W2,W3の流量と、封止部45に向かう風W1の流量とのバランスは、床置き設置及び天吊り設置の場合と概ね一致する。これにより、床置き設置、天吊り設置及び横向き設置のいずれの場合であっても、封止部45に向かう風W1の流量と、バルブ44に向かう風W2,W3の流量とのバランスを維持することができる。
 また、第2の流路33及び第3の流路34からの気体W2,W3の流れは、概ね鉛直面に対して対称になる。そのため、風量調節板37により第2の流路33及び第3の流路34の両方を開放することで、バルブ44を概ね均一に冷却することが可能である。
 どの設置姿勢においても、流路32,33,34から噴出した風W1,W2,W3は、バルブ44または封止部45を冷却した後、不図示の出口から光源装置の外部に排気される。出口は任意の位置に設けられていて良い。例えば、出口は、第1の流路32から噴出した風が封止部45を経由して直進した位置に配置されていて良い。
 上記実施形態では、風量調節板37は、設置姿勢に応じて自重により回動可能に構成されている。その代わりに、風量調節板37は、電子制御により可動するものであっても良い。しかしながら、簡易な構成の光源装置を提供するという観点からは、風量調節板37は自重により回動可能であることが好ましい。
 簡易な構成かつ重量の小さい光源装置を提供するという観点から、それぞれの流路32,33,34に気体を送り込む送風装置18は1つであることが好ましい。また、簡易な構成かつ重量の小さい光源装置を提供するという観点から、風量調節板37は1つであることが好ましい。
 また、上記の冷却構造によれば、引用文献2に記載されているように、リフレクタ50のバルブ直上の部分に開口を形成する必要はない。そのため、開口から外に出射される光がなく、光利用効率の低下を防止することができる。
 風量調節板37は、ランプから出射した光の出射方向(図のY軸方向)と平行な方向に沿った回動軸38を有することが好ましい。この場合、図3(c)に示すような横向き設置において、風量調節板37が図8に示す状態となる。言い換えると、投写型表示装置10が風量調節板37の回動軸38を水平面に平行にして横向き設置された場合に、投写レンズ14が床面に向けて光を投写するように構成されていることが好ましい。
 以上、本発明の望ましい実施形態について提示し、詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない限り、さまざまな変更及び修正が可能であることを理解されたい。
10 投写型表示装置
11 設置面
12 筺体
14 投写レンズ
16 光学エンジン
18 送風装置
19 通路
20 光源装置
30 流路構造部材
31 入口
32 第1の流路
33 第2の流路
34 第3の流路
37 風量調節板
38 回動軸
39 カバー
40 ランプユニット
42 ランプホルダ
44 バルブ
45 封止部
46 封止部
48 発光管
50 リフレクタ
52 リフレクタベース

Claims (6)

  1.  被設置部に対向して設置される設置面を有する筐体と、
     放電により光を発する電極と、該電極を収容するバルブと、前記電極に電力を供給する導電部材が封止された封止部と、を含む発光管と、
     凹面形状の反射面を有し、前記発光管を収容し一面が開放された空間を形成するリフレクタと、
     気体の流れを発生させる送風装置と、
     前記送風装置からの前記気体が流入し、前記封止部に向けて前記気体を噴出する第1の流路と、
     前記送風装置からの前記気体が流入し、前記バルブの、前記設置面から遠い方の第1の部分に向けて、前記気体を噴出する第2の流路と、
     前記送風装置からの前記気体が流入し、前記バルブの、前記設置面から近い方の第2の部分に向けて、前記気体を噴出する第3の流路と、
     回動軸周りに回動可能に軸支され、回動状態に応じて前記第1ないし第3の流路の少なくとも2つを開放状態とするように可動する風量調節板と、を備えた光源装置。
  2.  請求項1に記載の光源装置であって、
     前記風量調節板は、前記設置面が鉛直下向きにされたときに前記第1の流路の一部と前記第3の流路の少なくとも一部とを塞ぎ、前記設置面が鉛直上向きにされたときに前記第1の流路の一部と前記第2の流路の少なくとも一部とを塞ぎ、前記設置面が鉛直方向に平行な少なくとも1つの向きにされたときに前記第1の流路、前記第2の流路及び前記第3の流路を開放するように可動する、光源装置。
  3.  請求項1または2に記載の光源装置であって、
     前記第2の流路の流入口は、前記第1の流路の流入口に対して前記設置面から遠い方に隣接し、
     前記第3の流路の流入口は、前記第1の流路の流入口に対して前記設置面から近い方に隣接し、
     前記風量調節板の前記回動軸は、前記第1の流路の流入口の中央を通り前記設置面に平行に延びており、
     前記風量調節板は、自重により前記回動軸周りに回動可能に構成されている、光源装置。
  4.  請求項1から3のいずれか1項に記載の光源装置であって、
     前記バルブは、前記リフレクタの底部に配置されており、
     前記封止部は、前記バルブから、前記リフレクタにより形成される前記空間の開放された前記一面に向けて延びている、光源装置。
  5.  請求項4に記載の光源装置であって、
     前記回動軸は、前記リフレクタが前記光源からの光を反射する方向に沿って延びている、光源装置。
  6.  請求項1から5のいずれか1項に記載の光源装置を備えた投写型表示装置。
     
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