(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロジェクタの設置状態に依存しないプロジェクタのランプを冷却する方法であって、
当該ランプの動作中、冷却気流を対称に該ランプのバーナーへと向けるステップと、
少なくとも第1の冷却レベルと第2の冷却レベルとで交互に冷却気流を制御するステップであって、前記第1の冷却レベルでの冷却の間は、前記バーナーの内壁の黒化を許容するために当該バーナーの基部領域の温度を予め規定された最低動作温度以下に低下させ、前記第2の冷却レベルでの冷却の間は、前記バーナーの壁のクリーニングを促進するために当該バーナーの上方領域の温度を予め規定された最高動作温度以上に上昇させ、同バーナーの基部領域の温度が予め規定された最低動作温度以上に上昇するよう制御するステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記ランプの前記バーナーが、第1の予め規定された継続期間の間は、前記第1の冷却レベルで冷却され、第2の予め規定された継続期間の間は前記第2の冷却レベルで冷却される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第1の予め規定された継続期間が前記第2の予め規定された継続期間を上回る、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第1の予め規定された継続期間と前記第2の予め規定された継続期間との比が、3：2と20：1との間の値を有し、好ましくは7：3の値を有する、請求項２又は３に記載の方法。
【請求項５】
冷却のレベルが、再設定されたファンの速度において、冷却気流を前記ランプの前記バーナーへ向けることによって得られる、請求項２乃至４の何れか一項に記載の方法。
【請求項６】
冷却レベルの前記継続期間及び/又は冷却レベルの範囲が、前記ランプの出力値に基づいて選択される、請求項２乃至５の何れか一項に記載の方法。
【請求項７】
冷却レベルの前記継続期間及び/又は冷却レベルの範囲が、前記ランプ出力の履歴に基づいて選択される、請求項２乃至６の何れか一項に記載の方法。
【請求項８】
冷却レベルの前記継続期間及び/又は冷却レベルの範囲が、前記ランプの黒化を表す値に基づいて選択される、請求項２乃至７の何れか一項に記載の方法。
【請求項９】
冷却レベルの前記継続期間及び/又はファンの速度は、前記ランプのバーナーの基部領域における平均温度が予め規定された最低温度よりも高いよう選択される、請求項２乃至８の何れか一項に記載の方法。
【請求項１０】
プロジェクタの設置状態に依存しない冷却装置において使用される冷却モジュール・コントローラであって、当該コントローラは、第1の冷却レベルでの冷却の間は、バーナーの内壁の黒化を許容するために当該プロジェクタのバーナーの基部領域の温度を予め規定された最低動作温度以下に低下させ、第2の冷却レベルでの冷却の間は、前記バーナーの壁のクリーニングを促進するために、当該バーナーの上方領域の温度を予め規定された最高動作温度以上に上昇させて、同バーナーの基部領域の温度が予め規定された最低動作温度以上に上昇するように、前記プロジェクタの冷却モジュールを駆動するための冷却モジュール制御信号を生成するよう具現化されている、冷却モジュール・コントローラ。
【請求項１１】
プロジェクタの設置状態に依存しないプロジェクタのランプを冷却するための設置状態に依存しない冷却装置であって、
請求項１０に記載の冷却モジュール・コントローラと、
当該冷却モジュール・コントローラの冷却モジュール制御信号に応じて冷却気流を生成し、前記ランプの動作中、当該冷却気流を対称に前記ランプのバーナーへと向けるよう具現化された冷却モジュールと、
を有する、姿勢と無関係な冷却装置。
【請求項１２】
高輝度放電ランプと、請求項１乃至９に記載の方法に従って当該ランプを冷却するための請求項１１に記載の冷却装置と、を有する、プロジェクタ。
【請求項１３】
ランプ駆動部を有し、前記冷却モジュール・コントローラが当該ランプの駆動部の一部として具現化される、請求項１２に記載のプロジェクタ。
【請求項１４】
ランプの駆動部と設定用コントローラとを有し、前記冷却モジュール・コントローラが当該設定用コントローラの一部として具現化される、請求項１２に記載のプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクタ内のランプを冷却する方法、プロジェクタの姿勢とは無関係にプロジェクタ内のランプを冷却するための冷却装置、冷却モジュールのコントローラ、及びプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
高出力ハロゲン化金属ランプなどのランプが、安定した非常に明るい点光源が必要とされるアプリケーション用に好んで提供されている。例えば、多くのプロジェクタのシステムは、高圧水銀-蒸気の金属-ハロゲン化物のアーク灯を使用する。上記は、高温に耐えることができる石英ガラスの外被を備えた放電チャンバ又は「バーナー」を有する。バーナーは一つ以上の希ガスから構成された充填物を含み、水銀-蒸気の放電ランプの場合、主に水銀を含む。バーナー内に突出している二つの電極（概してタングステン）間に高圧を印加することによって光のアークが電極の先端の間に発生し、同アークは、以降は低い電圧にて維持されることができる。自然な分光組成及び高い輝度などの光学的特性が、高輝度放電（HID）ランプ、特に超高性能（UHP）ランプにおいて最も良く実現されることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
斯様なランプのバーナーの温度は容易に数百℃にも達し、ハロゲン・サイクルが正しく機能するために、高い動作温度が必要とされる。これらの高温にてタングステンは電極から蒸発し、電極によって再吸収される（タングステン輸送現象）。バーナー中の熱対流は、バーナーの頂部が底部よりも熱い結果を生じる（これ以降、用語「頂部」はバーナーの最も上にある領域であり、用語「基部」はバーナーの下にある領域又は底部にある領域を指し示すために用いられると理解されたい）。しかしながら、ランプの温度が過剰に上昇するのは許容されるべきではない。何故ならば長期間にわたって非常に高い熱を受けると、バーナーの壁の水晶が結晶するからである。この理由により、プロジェクタなどのデバイス内にあるランプは、動作の間、例えば冷却気流をランプに向けることによって通常は冷却され、冷却気流がランプの頂部又は上方領域へと主に向けられ、結果として、このより熱い領域が下部領域に比べて相当程度冷却されることになる。このタイプの冷却は「非対称冷却」と呼ばれる。高出力ハロゲンランプの頂部と底部との間のバーナー温度の差又はΔが特定の幅、UHPランプのタイプでは例えば50°K乃至100°K以内であるよう冷却が通常は制御される。しかしながら、プロジェクタは一つの固定された位置だけではなく、種々異なる垂直姿勢で作動させ得ることが好都合である。（例えば映画を上映するために）天井位置にて使用される携帯用のプロジェクタが、（例えばプレゼンテーション用に）机上位置にて使用されることもあり、又は逆も同様である。（天井又は机上の何れかの）特定の位置のみでの使用のために設計された、上で説明されたタイプの固定された非対称な冷却は、このような場合に適切ではない。何故ならばプロジェクタが「間違った」位置にある場合は冷却気流がバーナーの基部の方へ主に向けられるからで、結果として基部が過剰冷却され、肝心の上方領域が十分に冷却されないことになる。基部が低温となる結果、水銀蒸気が基部で凝結する。これはハロゲン・サイクルの機能に有害な影響を及ぼす。基部の過剰冷却の結果として過剰な量の水銀が凝縮すると、ハロゲンは液体水銀中に溶解することであろう。結果として、蒸発したタングステンがバーナーの壁の内部に黒い物体として蒸着されるのを防止するために、バーナーの残りの部分に十分な量の揮発性のハロゲン（例えば臭素）が得られないことになる。このプロセスは「黒化」と呼ばれる。これらの黒い沈着物はバーナーの内壁にどこでも沈着できる一方、殆どは熱対流によってバーナーの頂部へと運ばれる。しかしながら、バーナーの頂部はランプにおいて最も熱い領域でもあり、結果として生じた黒いエリアが熱を吸収して更により熱くなり、最終的に黒いエリアにおける水晶の結晶化に至り、石英ガラスの白い変色として見える。結晶化又は「白化」は比較的ゆっくり進むが、しかし不可逆性のプロセスであり、不満足な性能に至り、おそらくはランプの破損又は爆発にさえ至る。
【０００４】
斯様な深刻な問題を回避するために、いくつかの従来技術による解決策は、プロジェクタの姿勢（机上位置又は天井位置）に応じて冷却空気の流れをバーナーの頂部の方へとリダイレクト出来る複雑な機械システムを使用している。他のシステムは、各々がバーナーの「端部」にある二つの送風機（ファン）をもち、さらにプロジェクタの姿勢に応じてファンの速度を選択するためのコントローラをもつ。これは、ユーザが特定の入力設定を選択することに依存しており、又は「上向きの」（机上の）垂直姿勢及び「下向きの」（天井の）垂直姿勢を区別できる動きセンサをプロジェクタに組込むことによって、何とか知らされることが必要とされる。しかしながら、斯様な解決策は全体の複雑さを増し、これ故プロジェクタのコストを増す。更にユーザ入力に依存する解決策はエラー次第である。
【０００５】
これ故、ランプを冷却する代替の、より効率的且つより経済的な態様を提供することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の目的が、請求項１に記載のプロジェクタのランプを冷却する方法と、請求項１０に記載の冷却モジュールのコントローラと、請求項１１に記載のプロジェクタの姿勢に関係なくランプを冷却するための冷却装置と、請求項１２に記載のプロジェクタと、により実現される。
【０００７】
本発明によれば、プロジェクタの垂直姿勢に依存しないプロジェクタのランプを冷却する方法は、ランプの動作中は安定して冷却気流をランプのバーナーへと向るステップと、第1の冷却レベルと第2の冷却レベルとで交互に冷却気流を制御するステップであって、第1の冷却レベルでの冷却の間は、バーナーの内壁の黒化を許容するためにバーナーの基部領域の温度を予め規定された最低動作温度以下に低下させ、第2の冷却レベルでの冷却の間は、バーナーの壁のクリーニングを容易にするためにバーナーの上方領域の温度を予め規定された最高動作温度以上に上昇させ、バーナーの基部領域の温度が予め規定された最低動作温度以上に上昇するよう制御するステップ、を含む
。
【０００８】
既に冒頭で示されたように、タングステン輸送現象の結果としての黒化は可逆プロセスである。本発明による方法は、黒化の構築を可能にするために、（第1の冷却レベルにある）ランプを故意に「過冷却」することでこのプロセスを利用し、次に、凝縮された水銀が蒸発する程度までランプの温度を上げることによって「回復」フェーズ（第2の冷却レベル）を促進し、ハロゲン化物が放出され、化学サイクルが回復してバーナーの壁がクリーンになる。過冷却を斯様な「より暖かい」冷却レベルに散在させることによって、過剰冷却によって作り出された黒化が再びクリーンにされることができる。本発明による方法において、ランプを過冷却する間は、底部の温度が予め規定された最低動作温度以下の温度であるばかりか、バーナーの頂部の温度も予め規定された最高動作温度以下にある。
【０００９】
本発明による方法では、ランプのバーナー内では冷却気流が対称な態様又は基本的に均一な態様で向けられるので、もはやランプを冷却する際にプロジェクタの垂直姿勢は考慮すべき要因ではない。従来技術による冷却方法とは異なり、本発明による方法は特に頂部、即ちバーナーで最も熱い領域を冷却する際に、如何なる制約もない。代わりに、本発明による方法は単に「過冷却」のタイプと「回復」のタイプとの間を行き来するだけである。過冷却とはバーナー頂部の温度が通常であると同時にバーナー基部が極めて冷却されることであり、回復とはバーナー基部の温度が通常であると同時にバーナー頂部の温度は推奨された最高温度を上回って上昇可能なことであり、黒化が蓄積されるのはゆっくりだが、容易に且つ迅速にクリーンにされるとの確立された知識を上手く用いている（ここでは、温度に関する用語「通常」は、対象となるランプのタイプに対して温度が推奨された仕様の範囲内にあることを意味する）。例えば、ランプの温度が上昇するようランプが高出力で駆動された場合、ハロゲン・サイクルが再度効率良く働き、蒸着されたタングステンが回収されることが観察により示されている。本発明は単にランプの温度を操作することによって、この知識を用いている。第1の冷却レベルで「過剰に」ランプを冷却することによって黒化が意図的に促進されるか又は「許容され」、したがって蓄積されたかも知れない何らかの黒化も、この後ランプの温度をかなり上昇させることができることによって、例えばランプを故意に充分に冷却しないことによって、以降取り除かれる。この態様にて過冷却と回復との間を絶えず切り替えることによって、プロジェクタの姿勢に関係なく、黒化した沈着物の永続的な存在が効果的に回避され、結果として、場合によっては有害な「白化」が成長することができない。「過冷却」のレベルばかりか「「回復」の冷却レベルも最適ではないことに別途注意されたい。実際に、過冷却又は回復があまりにも長時間持続した場合、ランプは冒頭において説明されたタイプの損傷を受けることがある。本発明に従う方法により行われる新規なアプローチは、プロジェクタのあらゆる垂直姿勢に対してもランプが十分に冷却されることができ、同時に損傷を回避する態様にてこれらの冷却レベルを組み合わせることである。
【００１０】
プロジェクタの姿勢についての特定の知識や、ランプの実際の温度が必要とされないので、本発明による方法は、特に実現するのが簡単で且つ安価である。
【００１１】
プロジェクタの姿勢とは無関係な冷却装置に用いられる本発明による冷却モジュールのコントローラは、第1の冷却レベルでの冷却の間は、バーナーの内壁の黒化を許容するためにプロジェクタのバーナーの基部領域の温度を予め規定された最低動作温度以下に低下させ、第2の冷却レベルでの冷却の間は、バーナーの壁のクリーニングを容易にするために、バーナーの上方領域の温度を予め規定された最高動作温度以上に上昇させて、バーナーの基部領域の温度が予め規定された最低動作温度以上に上昇するように、プロジェクタの冷却モジュールを駆動するための冷却モジュール制御信号を生成するよう具現化されている。
【００１２】
本発明によれば、プロジェクタの設置状態に依存せずプロジェクタ内のランプを冷却するための設置状態に依存しない冷却装置は斯様な冷却モジュールのコントローラを有し、冷却モジュール・コントローラの冷却モジュール制御信号に応じて冷却気流を生成し、ランプの動作中に安定して当該冷却気流を前記ランプのバーナーへと向けるよう具現化されている。
【００１３】
本発明によるプロジェクタは高輝度放電ランプと、本発明による方法を用いてランプを冷却するための斯様な冷却装置と、を有する。
【００１４】
従属請求項及び以下の説明は、本発明の特に有利な実施例及び特徴を開示している。実施例の特徴は適切に組み合わされることができる。
【００１５】
ランプ電圧及びランプ電流を制御することによって所望する出力でランプを駆動するために、ランプ駆動回路が通常の、当業者にとって良く知られた態様で用いられる。
【００１６】
以下において、「温度」はランプのバーナー内の温度を意味すると考えられ、当該温度はバーナーへと向けられた冷却気流によって殆どの場合制御されると看做され、且つ変動する出力レベルでランプを駆動する結果として起こる何らかの軽微な温度揺らぎは、特に明記しない限り重要な役割を演じることはないと看做される。用語「基部温度」又は「底部温度」は、バーナーの基部又は底部の温度を意味すると理解されたい。同時に用語「頂部温度」がバーナーの頂部の温度、即ち、ランプの動作の間の上方への対流の結果として、最も熱くなる領域の温度を意味すると理解されたい。明らかに、一つの垂直姿勢（例えば机上位置）において「頂部」となるバーナーの実際の物理的な領域は、他の逆の垂直姿勢（天井位置）においては「底部」となることであろう。
【００１７】
特定の時間の間は低温で作動される特定のタイプのランプのバーナーにおいて蒸着された黒化の量は、例えばランプの光出力を測定するための適切なセンサを用いることによって、実験でかなり十分に決定されることができる。同様に、ランプがより高い温度で動作された場合の黒化をクリーニングするのに必要とされる時間も、比較的直接の態様で決定されることができる。これ故、本発明の特に好ましい実施例において、バーナーは第1の予め規定された継続期間の間は第1の冷却レベルで冷却され、第2の予め規定された継続期間の間は第2の冷却レベルで冷却される。ここで、第1の継続期間は好ましくは低レベルの黒化が発生できる程度に長く、第2の継続期間は黒化が再びクリーニングされるには十分に長いが、結晶化が生じることができるほど長くはない。第1の継続期間及び第2の継続期間はタイマーを使用して制御されることができる。これによって、第1の継続期間及び第2の継続期間の相対的な長さが適切に選択されることができる。例えば、特に簡単な具体化に対しては、第1の継続期間及び第2の継続期間は等しい時間の長さを有することができ、この場合、1個のタイマーで十分である。
【００１８】
黒い沈着物はバーナーの内壁に比較的ゆっくり蓄積するが、ランプ温度を充分な量だけ上昇させることができることによって全く急速に除去されることができるので、本発明の好ましい実施例において、第1の予め規定された継続期間は第2の予め規定された継続期間を上回る。即ち、第2の冷却レベルは第1の冷却レベルよりも短い。例えば、使われているランプ及びシステムに応じて、第1の継続期間と第2の継続期間の比は3：2乃至20：1の間の範囲の値を有することができる。好ましくは第1の継続期間と第2の継続期間の比は約7：3の値を有し、この結果、例えばランプは約14分間は第1の冷却レベルで過冷却され（バーナーの基部温度を推奨された最低温度以下に低下させることができることを意味する）、後続する約6分間は第2の冷却レベルで回復される（バーナーの底部温度が推奨された最低限度よりも上に上昇させられ、結果としてバーナーの頂部温度が推奨された最高温度を上回って上昇することを意味する）。明らかに、第1の継続期間及び第2の継続期間は、駆動されるランプのタイプに応じて選択されることもできる。これ故幾つかの具現化の例において、第1の継続期間が第2の継続期間よりも短いよう冷却を制御することさえ好まれる。
【００１９】
冷却気流は、あらゆる適切な方法で生成させることができる。しかしながら、特に直接的な解決策では、ファンが冷却空気のストリームを生成するために用いられる。何故ならばプロジェクタ・システムで使用する斯様なファン又は換気装置は広く入手可能だからである。概して斯様なファンが回転する速度は、結果として生じる空気流の冷却効果に正比例する。これ故、本発明の特に好適な実施例において、予め規定されたファン速度にて冷却気流をランプ・バーナーに向けることによって、冷却のレベルが得られる。ファンの速度は当該ファンに印加される電圧を調整することによって普通は制御される。例えばファン電圧の上昇は、ファン速度の増大に通常結びつく。
【００２０】
既にこれまでに説明したように、一定の継続期間で過冷却のフェーズと回復のフェーズとを交番させることは非常に満足な冷却効果を与える。しかしながら特定の状況の下で、例えば特定のビデオ描写の際の要求条件のため、ランプの駆動回路がランプ出力を一時的に増減させる場合があり、ランプ温度の増減を結果として生じる。ランプ温度に対する斯様な追加の影響は、例えば第1の冷却レベルの間の極端な低温（第1の冷却レベルで温度の低下と組み合わされた低いランプ出力に起因する温度の低下）、及びより高い黒化の程度につながることがあるか、あるいは第2の冷却レベルの間の極端な高温（第2の冷却レベルで温度の上昇と組み合わされた高いランプ出力に起因する温の上昇）につながることがある。これ故、本発明の好ましい実施例において、冷却レベルの継続期間及び/又は冷却レベルの程度は、ランプの出力値に基づいて選択される。ランプの出力値がランプの駆動回路により提供され、第1の冷却レベル及び/又は第2の冷却レベルの継続期間若しくは冷却の強さに影響を及ぼすよう同出力値が用いられる。例えば、ランプが低出力でしばらく駆動された場合、ランプの温度は結果として低下し、よって冷却モジュール・コントローラは第1の冷却レベルにて経過する期間を減じることができる。同時に、冷却モジュール・コントローラは、冷却の程度を減らすようファン速度を調整することもある。明らかに、冷却モジュール・コントローラは両方の方法を組み合わせることができる。即ち、実際の冷却の程度を調整することと、冷却モードにおいて経過する時間を調整することとを組み合わせることができる。
【００２１】
ランプ出力の小さな揺らぎが時間と共に例えばランプ内に累積され、第2の冷却レベルでの動作の間に十分に取り除かれることができない黒化を結果として生じることがあり得るので、本発明の更なる好ましい実施例では、冷却レベルの継続期間又は程度が、ランプ出力の履歴に基づいて選択される。この態様で、ランプ出力の小さな揺らぎが、第1の冷却レベルの継続期間及び/若しくは第2の冷却レベルの継続期間並びに/又はこれらの冷却レベルの強さを調整することにより補正されることができる。ランプ出力の履歴は、例えば離散的な間隔で得られたランプ出力値のリストのこともあるし、特定の時限にわたって測定されたランプ出力の平均値のこともあるし、又は第1の冷却レベルの継続期間及び/又は第2の冷却レベルの継続期間を調整するための基礎として用いられることが可能な、他の何らかの適切な値のこともある。
【００２２】
ランプの動作履歴におけるランプ出力についての知識が、上記の通り、黒化の程度を推定する又は演繹するために用いられることが可能である。しかしながら、例えばセンサを用いて黒化が直接測定されることもできる。これ故、本発明の好ましい実施例においては、冷却レベルの継続期間及び/又は冷却レベルの程度は、例えばランプの照明出力の低下を測定することによって得られたランプを黒化させている値に基づいて選択される。斯様なセンサは、ランプの照明出力の変化を検出するために適切な位置に置かれた何らかの適切なセンサでよい。
【００２３】
継続期間及び/又はファン速度などの冷却パラメータが、長期的な温度条件が満たされるよう選択されることもできる。これ故本発明の別の好ましい実施例では、ランプのバーナーの基部領域の「平均」温度が予め規定された最低温度よりも高いよう、冷却レベルの継続期間及び/又はファン速度が選択され、ここで用語「平均温度」とは、特定の時間にわたって測定されたバーナーの基部温度の移動平均値である。特定のタイプのランプに対する冷却レベルの継続期間及び/又はファン速度に対する予め規定された値が、例えばランプ温度をモニタすることによってテスト段階で決定されることができ、好ましい設定を決定するために、ファン速度及び冷却レベルの継続期間についての様々な組合せを適用する。
【００２４】
プロジェクタ・システムの冷却モジュールは、何らかの適切な態様で駆動されることができる。本発明によるプロジェクタ・システムの一実施例においては、冷却モジュール・コントローラはランプの駆動回路の一部として好ましくは具現化される。ファン速度を制御するためのファン電圧などの冷却モジュールを制御する信号が、ランプの駆動回路中の冷却モジュール・コントローラによって直接生成されることができ、当該冷却モジュールに接続されることができる。斯様な解決策は、第1の冷却レベル及び第2の冷却レベルが一定の継続期間で交番する単純な冷却アルゴリズムに対して好都合であろう。ランプの駆動回路がランプ出力、ランプの動作履歴等々などのランプ・パラメータ値をモニタするよう具現化された場合、この情報を、冷却モジュールを制御するために用いることができる。
【００２５】
より複雑なプロジェクタ・システムは、冷却モジュールを制御するため、及びシステムの操作上の態様を管理するために設定用のコントローラを含む。これ故、本発明によるプロジェクタ・システムの更なる好ましい実施例では、冷却モジュール・コントローラは、設定用のコントローラの一部として具現化される。斯様な解決策においては、冷却装置及びランプの駆動回路は、プロジェクタ・システムの別々のモジュールである。
【００２６】
冷却モジュール・コントローラがプロジェクタ・システムにどのように組み込まれたかに関係なく、冷却レベルの変化が目立たなく保たれるよう冷却モジュールが制御されることができる。例えば、本発明の好ましい実施例では、ノイズのいかなる顕著な増大（減少）も最小化するためにファン電圧を上げ（下げ）させる場合、ファン速度が増速（減速）されることができる。これは、適切な制御信号、例えばファン電圧信号を増減させることにより実現されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】異なる垂直姿勢にあるプロジェクタ・システムのランプ用の従来技術による冷却装置の簡略図である。
【図２】従来技術の冷却装置による誤った冷却に起因してバーナーを黒化させたランプを示している概略図である。
【図３】本発明の一実施例による冷却装置を有するプロジェクタのブロック図である。
【図４】様々な動作状況にあるランプのバーナーにおいて実現される温度の表示である。
【図５】本発明の一実施例による冷却方式の概観的な表示、及び対応するランプのバーナーの温度曲線である。
【図６】本発明の一実施例によるランプ及び冷却装置のブロック図である。
【図７】本発明の第1の実施例によるプロジェクタ・システムのブロック図である。
【図８】本発明の第2の実施例によるプロジェクタ・システムのブロック図である。
【図９】本発明による方法で得られた実験結果のグラフを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図において、同じ数値は全体を通じて同じ対象物を指し示す。図中の対象物は必ずしも縮尺通りに描かれているわけではない。
【００２９】
図1は、異なる垂直姿勢Pdesk、同Pcdiingにおけるプロジェクタ・システム20内にあるランプ1に対する従来技術による冷却装置の簡略図を示す。図1の上半分に示すように、プロジェクタ20をテーブル8などの適切な面に置くことによって、このプロジェクタ・システム20が机上位置Pdeskにて作動されることができる。冷却気流4をランプ1に、特にランプ1の頂部又は上部領域に向けるために、ファン3がプロジェクタ20に配置されている。この態様でランプ1は最適に冷却される。何故ならばランプ1の最も熱くなる部分が最も冷却されるからである。図1の下半分に示すように、このプロジェクタ20が天井のような面から懸架され、天井位置Pcdiingにおいて使用された場合、ファン3は、今度はランプ1の底部に空気4を吹きつける。ランプ1の底部が今度は過剰に冷却されるので、黒化物質がバーナーの頂部の内面に蒸着されることがある。これらの沈着物はより多くの熱を吸収することができ、ランプ1の頂部で不可逆的な結晶化を引き起こす。これが図2を用いて例示されており、左側に、プロジェクタにおいて使われるタイプのバーナー1、この場合水銀ハロゲン化物高輝度放電ランプを概観的に表している。石英ガラスの外囲容器がバーナー10又は放電チャンバ10を囲んでいる。2本の電極11がバーナー10中に突出している。電極11は、モリブデン箔の帯12を用いて外部リード13に接続している。ランプ1の動作の際、放電アークが電極11の先端の間に発生する。対流が、バーナー10の上方領域102の温度を下部領域101よりも高くする。バーナー10の下部101に向けられた冷却気流4に起因してランプ1の基部の温度があまりに低い場合、水銀が凝縮して、過剰な量のハロゲン化物が液体水銀中に溶解することがある。この結果、もはや再吸収されることができないタングステンなどの蒸発した電極構成成分が、対流によって上方へ担送され、ランプ1の上方領域102にあるバーナーの壁100上に物質103として蒸着される。これが、図2の右側の断面B-B´に概観的に示されている。もちろん、斯様な沈着物103はバーナー100の内壁101上のあらゆる領域に沈着することができ、この図は、単に発現域102を強調しているに過ぎない。
【００３０】
図3は、冷却装置コントローラ31、冷却モジュール駆動回路33、及び冷却モジュール3を有する冷却装置を備えたプロジェクタ2、2´のブロック図である。この例では、ランプ1のバーナー10に関して安定して冷却気流4を向けるようファン3が構成されている。冷却装置コントローラ31は、ファン速度などのパラメータを調整するための信号を冷却モジュール駆動回路33へと出力する。当該回路は次に、これらの信号を、ファン3を制御するためのファン電圧へと変換する。気流4は基本的に水平軸Xに沿ってバーナー10に安定して向けられるので、プロジェクタ2、2´の垂直姿勢とは無関係であり、所望する机上姿勢Pdesk又は天井姿勢Pceiiingにおいて作動されることができる。後述するように、気流4により実現される冷却の程度が冷却装置30により制御される。
【００３１】
図4は、様々な動作状況に対してランプのバーナーにおいて実現される温度の表示である。各々の状況に対するバーナーの頂部温度が黒いドットにより示されており、バーナーの底部の対応する温度が白いドットにより示されている。最適状況SOにおいて、頂部温度は（結晶化を最小化するために）最大限望ましい温度Tmax未満であり、底部の温度は（水銀結露を防止するために）最低限望ましい温度Tminよりも高い。UHPランプなどのランプに対するこれらの温度の差又はΔは、概して約50°K乃至100°Kであり、推奨される最高温度Tmax、最低気温Tmin、及び差分Δは、ランプのタイプに応じて異なる。第1の準最適な状況S1では、底部温度は最適状況SOでの最低限望ましい温度Tminよりもかなり低く、頂部温度は最大限望ましい温度Tmaxよりも低いこともある。この状況S1に対する頂部と底部の温度の差分Δ1は、推奨された又は理想的な差分Δよりも大きい。この準最適な状況S1は飽和した状況に付随しており、ハロゲン化物が水銀中に溶解し、バーナーの内壁を黒化することに至る。第2の準最適な状況S2では、底部の温度は最低限望ましい温度Tminよりも高く、対応して頂部温度も、最大限望ましい温度Tmaxよりも高い。また、頂部と底部の温度の差分Δ2は、推奨された差分又は理想的な差分Δよりも大きい。この状況S2は、長期的には望ましいと考えられる温度よりも高い温度であるが、しかし、バーナーの壁にある何らかの黒い沈着物を除去するために、バーナーの内壁をクリーニングするために短期的には役に立つ、飽和してはいない状況での作動に付随する。
【００３２】
図5は、本発明の一実施例による冷却方式の概略図である。当該方式は、好ましい冷却効果を与えるために、図4の準最適な状況S1及びS2を利用する。ここではランプは、第1の冷却レベルC-I及び第2の冷却レベルC-IIで交番して冷却される。第1の冷却レベルC-Iは図4の「S1の状況」に対応することができ、ランプは「過剰に」冷却され、飽和状況下で作動することになる。黒化が第1の冷却レベルC-Iの間に起こるであろう。第2の冷却レベルC-IIへのタイムリな変更及び短期間にわたるランプの対応する「過熱」が、結晶化が生じる前に、いかなる黒化も再びクリーンにすることができる。この後、ランプは、第1の冷却レベルC-Iに従って再度冷却され、これが繰り返される。図5の下側は、バーナーの頂部領域及び底部領域に対する温度曲線Ttop、同Tbaseをそれぞれ例示する。再度、バーナーの頂部温度は黒いドットにより示され、バーナーの基部温度は白いドットにより示されている。これらの曲線が示すように、ランプは一刻たりとも「理想的な」状況にて駆動されてはいないが、故意に準最適に「過冷却された」状態と「過熱された」状態とのあいだを交番して駆動されている。220W 1.0 E20.6のUHPランプによる実験においては、ランプが第1の冷却レベルC-Iにて「極端な」冷却を受けた際に、740℃の底部温度Tbase（即ちバーナーの基部温度）が観察された。この温度は、このタイプのランプに対して推奨される最低温度Tminよりも十分に下にあり、結果として一定量の黒化がこの時に発現すると考えられる。後続する第2の冷却レベルC-IIでの回復期間D-IIにおいて温度は上昇することが可能で、840℃の底部温度Tbaseが観察された。これは、以前の冷却レベルにおいて発現したあらゆる黒化を修復する又は消散させるのに十分な温度である。
【００３３】
図6は、ランプ1に安定して冷却気流を向けるよう具現化された本発明の一実施例による冷却装置30  - 破線の右側 -  のブロック線図である。当該冷却装置30は、この場合はファン3である冷却モジュール3と、冷却モジュール・コントローラ31とを有する。冷却モジュール・コントローラ31は一つ以上の入力信号を受信できる。この例では、冷却モジュール・コントローラ31はランプの出力値51と、ランプの作動の履歴値52と、センサの測定値53とを受信する。これらは、受信情報を解釈する解析モジュール32へと送り届けられる。受信されたデータに基づいて、解析モジュールは継続期間及び対応するファン速度を計算できる。又は、メモリ35から読み出された予め規定された期間D-I、同D-II及び対応するファン速度F-I、同F-IIを使用できる。解析モジュールは、継続期間信号320及び対応するファン速度信号321としてこれらを冷却モジュール駆動回路33へと出力し、同回路はファンの速度信号321を適切な冷却モジュール制御信号34、例えばファン電圧34へと変換し、これを決められた継続期間の間は維持する。解析モジュール32は、メモリ35に記憶された予め規定された値に従って、又は動作の間に受信された入力51、同52、同53に従って絶えず適切な継続期間信号320及びファン速度信号321を出力する。例えば、解析モジュール32は予め規定された値に従って主要部を二つの冷却方式の間で切り替えて冷却モジュールを単純に駆動してもよい。しかしながら、追加の入力51、同52、同53が冷却のストラテジに影響を及ぼすことができる。例えば、センサ測定値53がランプの黒化のレベルがあまりに高いことを示すかも知れない。解析モジュール32は、次に、例えばランプ内の温度が比較的高い値に達することを可能にするためにファン速度及びファン電圧を減らすことによって冷却が暫くの間厳格に減じられるよう冷却モジュール3を駆動することを決定し、これにより、水銀を蒸発させ、且つバーナーの壁をクリーンにする。同時に、ランプ出力値又はランプの履歴値は、特定の画像を投影するためのためにランプが暫くの間は特定の出力値で駆動されることを示唆できる。例えばランプは、暗い場面を投影するために低い出力で駆動されることができ、これ故冷たくなる。これに対応するために、解析モジュールは、適切な長さの継続期間及び/又は低いファン速度を計算することによって、「不十分に冷却する」冷却レベルの継続期間を延長することができる。この後で、解析モジュール32は、メモリ35から読み出された予め規定された継続期間D-I、同D-II及び対応するファン速度F-I、同F-IIを使用することに復帰できる。
【００３４】
図7は、本発明の第1の実施例によるプロジェクタ・システム2のブロック図である。ここで、プロジェクタ2は、通常の態様でビデオ入力信号（図示せず）に従ってランプ1を駆動するための駆動回路22を含む。駆動回路22は、特定の継続期間に対して適切な信号を冷却モジュール駆動回路33へと供給する冷却モジュール・コントローラ31を含む。冷却モジュール駆動回路33は、対応するファン電圧34を冷却ファン3用に発生させる。冷却ファン3は、ランプ1のバーナーに安定して冷却空気流を吹きつけるよう配置される。即ち、結果として同空気流がランプを通過する際に、当該空気流はバーナーの周りで大体均等に分割される。この単純な具現化において、ファン電圧34及び対応するファンの継続期間が、これまでに説明したように、メモリから読み出された予め規定された値D-I及びF-Iの対、並びにD-II及びF-IIの対を用いて冷却モジュール・コントローラ31によって容易に決定されることができる。プロジェクタ・システム2のランプ1は、これ故机上位置又は天井位置において問題なく冷却されることができる。
【００３５】
図8は、本発明の第2の実施例によるプロジェクタ・システム2´のブロック図である。この例ではプロジェクタ・システム2´は、ランプ1を駆動するための駆動回路22´と、追加された設定用コントローラ24とを含む。この例での冷却モジュール3は、ランプ1のバーナーに安定して複合冷却気流を向けるよう配置された二つの別々に制御可能なファン36、同37を有する。ファン36、同37は単一の制御信号34により駆動されることができ、又は制御信号34は、ファン36、同37の各々を個々に駆動するために別々の制御信号を有することもできる。設定用コントローラ24は、赤外線を用いた黒化センサ23によってセンサ測定信号53を与えられる冷却モジュール・コントローラ31と、駆動回路22´からのランプ出力信号51と、設定用コントローラ24のモニタリングユニット25からのランプ出力履歴の信号52と、を含む。メモリ（図示せず）から読み出された予め規定された値に加えてこれらのランプ関連の情報のデータ源51、同52、同53を使用することによって、プロジェクタ・システム2´のどのような垂直姿勢に対しても非常に効果的にランプ1を冷却するために、冷却モジュール・コントローラ31は冷却モジュール3のファンを知的に制御できる。
【００３６】
本発明による方法の好ましい冷却効果が図9のグラフによって明白にされ、同図は、準最適のS2モードにて作動されるプロジェクタの基準ランプに対する結晶化曲線（破線）と、本発明による方法を使用して冷却されたプロジェクタ・システムのランプに対する結晶化曲線（実線）とを示す。各々のランプ（UHPタイプ 220 W 1.0 E20.6）が2,000時間作動され、この間のランプ外囲器の結晶化のレベルが視覚的に測定された。同図が明確に示すように、基準ランプは著しくより多くの結晶化を示した（20％にも達し、即ちバーナー壁面の1/5がこの時に乳白色になった）。一方、本発明による方法を用いて冷却されたランプは、非常に好ましいレベルに匹敵する5％の結晶化を示した。更にまた、基準ランプの結晶化は動作後僅か250時間で現れた。本発明による方法を用いて冷却されたランプは、動作後第一の500時間はいかなる結晶化も生じなかった。
【００３７】
本発明が好ましい実施例及び同実施例に基づくバリエーションの形態で開示されたにもかかわらず、本発明の範囲から逸脱することなく、多数の追加の修正及び変更が成され得ることが理解されよう。例えば、適切な継続期間及び冷却モジュールのファン速度などの動作パラメータを決定するために、冷却装置コントローラ中の解析モジュールは、あらゆる他の適切な動作値又はパラメータも使用できる。
【００３８】
説明を明確にするために、本願明細書を通じて「a」又は「an」の使用が複数を排除することはなく、単語「有する」の使用が他のステップ又は他のエレメントを排除することはない点を理解されたい。「ユニット」又は「モジュール」は、複数のユニット又は複数のモジュールをそれぞれ有することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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