(57)【要約】  ランプ組立体（３０１）は、上部リム（３３３）と上部リムによって取り囲まれた凹反射面（３３６）とによって定められた開口（３３４）を有する反射器（３０６）を含み、照明素子（３０４）が、反射器（３０６）の開口（３３４）内に取り付けられる。空気案内導管（３３５）が、反射器（３０６）の上部リム（３３３）の周りに延在する。空気案内導管（３３５）は、ブロア（３２０ａ，３２０ｂ）に動作的に接続された空気入口（３３６ａ，３３６ｂ）と、反射器（３０６）の開口（３３４）内への空気出口（３３７）とを有する。動作中、渦が反射器の凹反射面（３３６）を下方に進行し、それによって、ランプ組立体（３０１）を冷却するよう、ブロア（３２０ａ，３２０ｂ）及び空気案内導管（３３５）は、渦を開口内に接線方向に協働して導入する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部リムと該上部リムによって取り囲まれた凹反射面とによって定められた開口を有する反射器と、
該反射器の前記開口内に取り付けられた照明素子と、
空気入口を有し、且つ、前記反射器の前記開口内への空気出口を有する、前記反射器の前記上部リムの周りに延在する空気案内導管と、
該空気案内導管の前記空気入口に動作的に接続されたブロアとを含む、
ランプ組立体。
【請求項２】
前記空気案内導管の前記空気出口は、前記反射器の前記上部リムの内周縁に隣接している、請求項１に記載のランプ組立体。
【請求項３】
前記空気出口は、前記反射器の前記上部リムの前記内周縁に隣接して円周的に延在する、請求項２に記載のランプ組立体。
【請求項４】
前記空気案内導管は、前記反射器の前記上部リムの前記内周縁に隣接し且つ離間して延在する内側壁を含み、前記空気出口は、前記反射器の前記上部リムと前記空気案内導管の前記内側壁との間に定められる、請求項３に記載のランプ組立体。
【請求項５】
前記凹反射面は、前記反射器内に放物形又は楕円形の開口を定める、請求項１に記載のランプ組立体。
【請求項６】
前記空気案内導管は、前記反射器内の前記開口と円周的にオーバーラップする、請求項１に記載のランプ組立体。
【請求項７】
前記空気出口は、前記空気案内導管と前記反射器内の前記開口との間の円周的なオーバーラップ部に位置する、請求項６に記載のランプ組立体。
【請求項８】
前記凹反射面内の前記開口は、投影ディスプレイ装置の光変調器の方向に面する、請求項１に記載のランプ組立体。
【請求項９】
前記空気案内導管は、前記反射器の前記上部リムの外周縁の周りに円周的に延在する外壁と、前記反射器の前記上部リムの内周縁の周りに円周的に延在する内側壁とを含む、請求項１に記載のランプ組立体。
【請求項１０】
前記内側壁は前記開口内に部分的に延び、前記上部リムの前記内周縁から離間することで、それらの間に前記空気出口を定める、請求項９に記載のランプ組立体。
【請求項１１】
上部リムと該上部リムによって取り囲まれた凹反射面とによって定められた開口を有する反射器と、
該反射器の前記開口内に取り付けられた照明素子と、
渦が前記反射器の前記凹反射面を下方に進行するよう、前記渦を前記開口内に接線方向に導入するための冷却手段とを含む、
ランプ組立体。
【請求項１２】
前記照明素子は、前記反射器の前記開口内に同軸に取り付けられ、前記冷却手段は、前記渦が前記凹反射面の底部から反射されて前記反射器の前記上部リムの方向に戻るよう、前記渦を前記開口内に導入する、請求項１１に記載のランプ組立体。
【請求項１３】
前記上部リムの方向に反射して戻される前記渦の一部が、前記反射器の前記凹反射面を下方に進行する前記渦の一部内に同軸に包含されるよう、前記冷却手段は、前記渦を前記開口内に導入する、請求項１２に記載のランプ組立体。
【請求項１４】
前記凹反射面は、前記反射器内に放物形又は楕円形の開口を定める、請求項１３に記載のランプ組立体。
【請求項１５】
前記反射器内の前記開口は、投影ディスプレイ組立体の光変調器の方向に面する、請求項１３に記載のランプ組立体。
【請求項１６】
上部リムと該上部リムによって取り囲まれた凹反射面とによって定められた開口を有する反射器と、該反射器の前記開口内に取り付けられた照明素子とを含むランプを冷却する方法であって、
渦が前記反射器の前記凹反射面を下方に進行するよう、渦を前記開口内に接線方向に導入するステップを含む方法。
【請求項１７】
前記照明素子は、前記反射器の前記開口内に同軸に取り付けられ、前記渦は、前記凹反射面の底部から反射されて前記反射器の前記上部リムの方向に戻る、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記反射器の前記上部リムの方向に反射されて戻る前記渦の一部は、前記反射器の前記凹反射面を下方に進行する前記渦の一部内に同軸に包含される、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記凹反射面は、前記反射器内に放物形又は楕円形の開口を定める、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記反射器内の前記開口は、投影ディスプレイ組立体の光変調器の方向に面する、請求項１８に記載の方法。。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明ランプの分野に関し、より詳細には、例えば、投影ディスプレイシステムにおいて用いられる照明ランプの冷却に関する。
【背景技術】
【０００２】
投影ディスプレイシステムの主要構成部分が図１に概略的に例証されている。図示されているように、照明源又はランプ１０１からの光は、変調器１０２に向けられる。変調器１０２は、例えば、光を偏光するための偏光器、光を符号化するための液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネル、及び、符号化された光を輝度画像に復号化するためのビームスプリッタを含み得る。次に、変調器からの輝度画像は、可視的表示のために、映写レンズ組立体１０３に供給される。
【０００３】
図２を参照すると、ランプ１０１は、一般的に、楕円形又は放物形の反射器１０６と同軸に取り付けられたバルブ組立体１０４から構成される。バルブ組立体１０４は、石英ロッド１０８内に封止された後端部フォイル１０９と、他の石英ロッド１０７内に封止された前端部フォイル１１０とを含む。フォイル１０９及び１１０は、陽極／陰極電極として機能し、モリブデン（Ｍｏ）から成るのが典型的である。バルブ１１１が、石英ロッド１０７及び１０８の間に固定され、反射器によって定められる楕円形又は放物形の領域内に収容されている。図１２の参照番号１１２は、反射器１０６のネックを指し示しており、それはバルブ組立体１０４の安定的且つ確実な取付けを達成するために用いられる。
【０００４】
投影システムのための必要な照明出力を得るために、ランプ１０１のバルブ１１１は、生来的に大幅な熱放射を示す高ワット数バルブ（例えば、２００ワット）である。ある種の放熱装置がなければ、バルブからの熱は、安全に対する危険及び光変調器１０２における構成部品不良の源を構成し得る。従って、ランプ１０１によって発生する熱を散逸する努力から、ブロア又はファン１０５がランプ１０１の近傍に配置される。ファン１０５からの冷却空気は、反射器１０６の外側上に入射し、それによって、ランプ１０１の多少の冷却を達成する。
【０００５】
残念ながら、従来的構成の冷却特性は、極めて不十分であり、よって、ランプ１０１の適切な冷却を達成するために、比較的強力なファン１０５が用いられなければならない。従って、ファン１０５は極めて大音声であり、その結果、騒々しい投影ディスプレイシステムとなる。
【０００６】
冷却効率を向上するために、１つの従来的技法は、ブロアからの空気を反射器内の開口を通じてバルブ上に直接的に向けることを含む。しかしながら、開口に面するバルブの一方の側がバルブの他方の側よりも良好に冷却されるので、これはバルブの周縁に亘る深刻な温度勾配を引き起こし得る。もし「涼しい」側が「冷たく」なるならば、これはバルブ内部の蒸気（水銀）の局所的濃縮を招き得る。蒸気の局所的濃縮は、バルブ石英壁を不透明になし得る。その後、光吸収の故に、局所的なバルブ温度は極めて急激に増大し、石英の再結晶を招き、石英をさらに不透明にし且つ余り透過的でなくする。「黒色化」として既知のこの現象は、ランプ性能及び耐用年数を低減する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、投影ディスプレイシステムのランプを冷却するときに、利用可能な空気をより効率的に使用することが望ましい。これは余り強力でないファン又はブロアの使用を可能にし、ひいては、ファン騒音を低下し、よって、より静かな投影システムをもたらす。ランプの黒色化を引き起こすことなくランプを冷却するときに、利用可能な空気をより効率的に使用することも望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の１つの特徴によれば、上部リムと上部リムによって取り囲まれた凹反射面とによって定められた開口を有する反射器と、反射器の開口内に取り付けられた照明素子と、反射器の上部リムの周りに延在する空気案内導管とを含むランプ組立体が提供される。空気案内導管は、ブロアに動作的に接続された空気入口と、反射器の開口内への空気出口とを有する。
【０００９】
本発明の他の特徴によれば、上部リムと上部リムによって取り囲まれた凹反射面とによって定められた開口を有する反射器と、反射器の開口内に取り付けられた照明素子と、渦が反射器の凹反射面を下方に進行するよう、渦を開口内に接線方向に導入するための冷却手段とを含むランプ組立体が提供される。
【００１０】
本発明のさらに他の特徴によれば、ランプの冷却方法が提供され、ランプは、上部リムと上部リムによって取り囲まれた凹反射面とによって定められた開口を有する反射器と、反射器の開口内に取り付けられた照明素子とを含む。ランプは、渦が反射器の凹反射面を下方に進行するよう、渦を接線方向に開口内に導入することによって冷却される。
【００１１】
本発明の各特徴において、凹反射面は、反射器内に放物形又は楕円形の開口を定めることができ、反射器内の開口は、投影ディスプレイ組立体の光変調器の方向に面し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
好適実施態様がここに開示されているが、本発明の概念及び範囲内にある多くの変形が可能である。そのような変形は、同封の明細書、図面、及び、添付請求項の閲覧後、当業者に明らかになるであろう。従って、本発明は、添付請求項の精神及び範囲内以外には制限されるべきではない。
【００１３】
図３及び４を今や参照すると、それらは本発明の実施態様に従った渦冷却ランプを例証している。図４は、図３の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿う断面図である。
【００１４】
この実施態様の渦冷却ランプは、楕円形又は放物形の反射器３０６上に同軸に取り付けられたバルブ組立体３０４を含む。バルブ組立体３０４は、石英ロッド３０８内に封止された後端部フォイル３０９と、他の石英ロッド３０７内に封止された前端部フォイル３１０とを含む。フォイル３０９，３１０は、陽極／陰極電極として機能し、典型的にはモリブデン（Ｍｏ）から成る。バルブ３１１が石英ロッド３０７及び３０８の間に固定され、上部リム３３３と反射器３０６の凹面の反射面３３６とによって定められる楕円形又は放物形の開口３３４内に収容されている。図４の参照番号３１２は、反射器３０６のネックを指し示しており、それはバルブ組立体３０４の安定的且つ確実な取付を達成するために用いられる。
【００１５】
渦冷却ランプ３０１は、反射器３０６の上部リム３３３の周りに延在する空気案内導管３３５をさらに含む。空気案内導管３３５は、１つ又はそれ以上のブロア３２０ａ，３２０ｂに動作的に接続される１つ又はそれ以上の空気入口３３６ａ，３３６ｂと、反射器３０６の開口３３４内に接続される空気出口３３７とを含む。
【００１６】
図３及び４に示されるように、この実施態様の空気案内導管３３５は、反射器３０６内の開口３３４と円周的にオーバラップし、空気出口３３７は空気案内導管３３５と反射器３０６内の開口との間の円周的なオーバーラップ部に位置する。空気案内導管３３５の空気出口３３７は、反射器３０６の上部リム３３３の内周縁に隣接し、反射器３０６の上部リム３３３の内周縁に隣接して円周的に延在している。より具体的には、この実施態様において、空気案内導管３３５は、反射器３０６の上部リム３３３の内周縁に近接し且つ離間して延在する内側壁３３８を含み、空気出口３３７は、反射器３０６の上部リム３３３と空気案内導管３３５の内側壁３３８との間に定められる。
【００１７】
また、図３及び４に示されるように、この実施態様の空気案内導管３３５は、外部環３３２及び正面キャップ環３３１によって定められている。正面キャップ環３３１の内部リム３３３は、反射器３０６の内径３０６ａ（図３）内に同軸に位置している。外部環３３２の外壁３３２ａは、反射器３０６の上部リム３３３の外周縁の周りに円周的に延在し、正面キャップ環３３１の内側壁３３１ａは、反射器３０６の上部リム３３３の内周縁内に円周的に延在している。正面キャップ環３３１の内側壁３３１ａは、開口３３４内に部分的に延び、上部リム３３３の内周縁から離間することで、それらの間に空気出口３３７を定めている。
【００１８】
投影ディスプレイ装置において用いられるとき、反射器３０６内の開口３３４は、投影ディスプレイ装置の光変調器３０２の方向に面している。
【００１９】
動作中、ブロア３２０ａ，３２０ｂからの冷却空気は、反射器３０６の開口３３４の正面に位置する空気案内導管３３５内に接線方向に導入される。これは次に空気案内導管３３５内に旋回（渦）を引き起こし、それは開口３３７を通じて反射器３０６に進入する。次に、渦は、反射器３０６の内部反射面３３６に沿ってネック３１２の方向に進行する。反射器３０６の直径Ｄが反射器ネック３１２の方向に減少するに応じて、運動量の保存が渦の速度の増加を引き起こす。空気速度の増加はバルブ３１１の周りの正味伝熱（係数）の増加も引き起こし、よって、冷却効率を増大する。また、渦の空気はバルブ３１１の円周の周りを流れるので、正味伝熱はさらに増大し得る。さらに、反射器３０６内の渦の混合効果の故に、反射器３０６の壁への伝熱も向上する。
【００２０】
次に、質量保存の故に、（より小さな正味直径を今や有し、且つ、渦の元の外側部分内に同軸に収容される）渦は、反射面３３６の底部から反射され、正面フォイル３１０が埋め込まれた状態の石英ロッド３０７に沿って反射器３０６の前端部に戻って進行する。よって、もし局所的渦温度が石英ロッド３１０の温度より低いならば、正面フォイル３１０はその円周の周りでも冷却される。
【００２１】
最後に、投影ディスプレイ装置において用いられるとき、空気が光変調器３０２の第一光学構成部品に入射後、空気は組立体から径方向に出る。
【００２２】
従来的な冷却構造と比較すると、本発明は、ランプを冷却するときに利用可能な空気をより効率的に利用する。これは余り強力でないファン又はブロアの使用を可能にし、それは次いでファン騒音を低下する。よって、投影システムの場合に、より静かな投影ディスプレイ装置を提供し得る。また、空気流はバルブの周りで「旋回」し、よって、円周の周りの温度勾配を低減或いは均等化するので、渦冷却ランプの黒色化の危険性も大幅に低減される。より小さな温度勾配は、石英のより小さな熱機械的応力に導き、それはランプ及び／又はバルブの耐用年数を増大し得る。
【００２３】
好適実施態様がここに開示されているが、本発明の概念及び範囲内に留まる多くの変形が可能である。そのような変形は、同封の明細書、図面、及び、請求項の閲覧後、当業者に明らかになるであろう。一例としてのみ、空気案内導管の補助なしに、空気を開口内に接線方向に向けることによって、渦を反射器開口に導入することが可能である。従って、本発明は、添付の請求項の精神及び範囲以外には限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】従来的な投影ディスプレイシステムを示す概略図である。
【図２】従来的な投影ディスプレイシステムのランプの冷却構造を示す概略図である。
【図３】本発明に従ったランプの冷却構造を例証する概略図である。
【図４】本発明に従ったランプの冷却構造を例証する図３の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿う断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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