CN112534187B - 照明装置和投影显示装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种能够更准确地检测发光元件的温度的照明装置。具体地，提供一种照明装置，其包括两个或更多个发光单元，其中所述发光单元各自包括：包括散热表面的发光元件；金属板，所述金属板被布置成面对发光元件的散热表面并在与发光元件的散热表面相对应的位置处设置有凹部；和布线板，所述布线板布置在所述凹部的内侧并且设置有温度检测单元。

Description

照明装置和投影显示装置
技术领域
本技术涉及照明装置和包括该照明装置的投影显示装置。
背景技术
在诸如投影仪之类的投影显示装置中，需要执行发光元件的输出控制以确保照度。由于发光元件因发光而发热，并且输出随着温度的升高而减小，因此有必要冷却发光元件并使用发光元件的温度作为指标来控制电流值。例如，在专利文献1中，描述了一种技术，其中在包括有红色激光光源装置、绿色激光光源装置和蓝色激光光源装置的图像显示装置中，向红色激光光源装置输送大量的冷却空气以抑制温度上升，并且设置温度传感器以用于检测红色激光光源装置的温度。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本专利申请特开2013-11841号公报
发明内容
本发明要解决的技术问题
在专利文献1中描述的技术中，除了红色激光光源装置以外，对于未设置有温度传感器的光源装置，可能无法准确地检测温度。因此，不能适当地进行光源装置的温度控制，有可能由于温度上升而导致输出降低。
因此，本技术的主要目的是提供一种能够更准确地检测发光元件的温度的照明装置。
解决问题的技术方案
即，本技术提供：
一种照明装置，包括
两个或更多个发光单元，其中
这些发光单元各自包括：
发光元件，所述发光元件包括散热表面；
金属板，所述金属板被布置成面对发光元件的散热表面并在与发光元件的散热表面相对应的位置处设置有凹部；和
布线板，所述布线板布置在所述凹部的内侧并且设置有温度检测单元。
所述发光单元可包括设置在发光元件的散热表面与金属板之间的第一导热层。
所述照明装置可包括散热器，并且
所述发光单元可包括设置在金属板与散热器之间的第二导热层。
所述照明装置可包括散热器，并且
所述发光单元可包括被金属板、布线板和散热器包围设置的第三导热层。
照明装置可包括各两个以上的具有红色发光元件的红色发光单元、具有绿色发光元件的绿色发光单元以及具有蓝色发光元件的蓝色发光单元。
红色发光单元、绿色发光单元和蓝色发光单元可以分别布置在两个或更多个平面上。
此外，本技术提供：
一种投影显示装置，包括
照明装置和投影装置，其中
所述照明装置包括两个或更多个发光单元，其中
这些发光单元各自包括：
发光元件，所述发光元件包括散热表面；
金属板，所述金属板被布置成面对发光元件的散热表面并在与发光元件的散热表面相对应的位置处设置有凹部；和
布线板，所述布线板布置在所述凹部的内侧并且设置有温度检测单元。
本发明的效果
根据本技术，可以获得能够更准确地检测发光元件的温度的用于投影显示装置的照明装置。应注意，本技术的效果不一定局限于这里描述的效果，并且可以是本说明书中描述的任何效果。
附图说明
图1是示出根据本技术的实施方式的投影显示装置100的一部分构造的示意图。
图2是从图1B的箭头D2方向观察的照明装置1的一部分的透视图。
图3是根据本技术的实施方式的照明装置1的示意性截面图。
图4是从箭头方向观察沿图3所示的照明装置1的线A-A截取的截面的示意图。
图5是示意性地示出现有技术的照明装置910中的发光元件911的周围的截面图。
图6是示出现有技术的照明装置910中的热路径的流程图。
图7是示出本技术的照明装置1中的热路径的流程图。
图8是包括第一螺钉31和第二螺钉32的照明装置1的示意性截面图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图描述用于实施本技术的优选实施方式。应注意，下文描述的实施方式是本技术的代表性实施方式，并且本技术的范围不应被狭义地理解。将按照以下顺序进行描述。
1.投影显示装置的配置
2.照明装置的配置
3.本技术与现有技术的比较
(1)热路径和检测温度
(2)电流值控制
(3)散热性能
<1.投影显示装置的配置>
将描述根据本技术的投影显示装置的配置。
图1是示出根据本技术的实施方式的投影显示装置100的一部分构造的示意图。图1A是包括在投影显示装置100中的照明装置1和投影装置90的平面图，图1B是从图1A中的箭头D1方向观察的照明装置1和投影装置90的正视图。在图1B中，省略了图1A中所示的散热器18的图示。
如图1A和图1B中所示，投影显示装置100包括照明装置1和投影装置90。尽管省略了图示，但是照明装置1和投影装置90与诸如电源单元和冷却单元之类的其他构件一起被容纳在投影显示装置100的壳体内。投影显示装置100例如是投影仪。
如图1A所示，照明装置1包括金属板12和散热器18。此外，如图1B所示，照明装置1包括两个或更多个发光单元10，每个发光单元10包括发光元件等。图1B示出了四个发光单元10(发光单元10A、10B、10C、10D)。稍后将详细描述照明装置1的配置。
投影装置90将从照明装置1发射的图像光投射到诸如屏幕之类的物体上。投影装置90例如包括多个透镜等。
<2.照明装置的配置>
将描述根据本技术的照明装置的配置。
图2是从图1B的箭头D2方向观察的照明装置1的一部分的透视图。图3是根据本技术的实施方式的照明装置1的示意性截面图。如图2和图3所示，照明装置1包括发光元件11、金属板12、布线板13和温度检测单元14。
图2示出了四个发光元件11(发光元件11A、11B、11C、11D)。每个发光元件11(发光元件11A、11B、11C、11D)包括端子11b(端子11Ab、11Bb、11Cb、11Db)。如图3中所示，发光元件11(发光元件11A、11B、11C、11D)包括散热表面11a(散热表面11Aa、11Ba、11Ca、11Da)，散热表面11a用于将发光产生的热量辐射到金属板12等。发光元件11优选地是激光二极管。发光元件11的示例包括发射可见光的发光元件，诸如发射红光的红色发光元件、发射绿光的绿色发光元件和发射蓝光的蓝色发光元件。此外，作为发光元件11，也可以使用发射红外线的发光元件。发射红外线的发光元件可用于感测。从相应多个发光元件11发射的光的波长带可以相同或不同。
金属板12被布置为面对发光元件11的散热表面11a。金属板12可以与发光元件11的散热表面11a直接接触，或者可以经由稍后描述的第一导热层与发光元件11的散热表面11a间接接触。从发光元件11的散热表面11a发射的热量被传递到金属板12。
金属板12在与发光元件11的散热表面11a相对应的位置处包括凹部12a。布线板13布置在凹部12a的内侧。凹部12a的形状优选为遵循布线板13的外部形状的一部分的形状，以使凹部12a的内壁表面与布线板接触。作为用于金属板12的材料，优选具有高导热率的金属，并且所述材料的示例包括铝、铝合金、锌、锌合金、镁、镁合金、铜、铜合金、金、金合金、银、银合金等。金属板12可包括一个板，或者可包括两个或更多个板的组合。
金属板12可包括第一螺孔12b。用于将金属板12拧入至保持发光元件11的保持单元的第一螺钉插入第一螺孔12b中。通过拧紧第一螺钉以使金属板12和保持单元彼此靠近，可以提高从发光元件11发射的热量的传递效率。此外，金属板12可包括第二螺孔12c。用于将散热器18、金属板12和保持发光元件11的保持单元拧在一起的第二螺钉插入第二螺孔12c中。通过拧紧第二螺钉以使散热器18、金属板12和保持单元彼此靠近，可以提高从发光元件11发射的热量的传递效率。
布线板13布置在金属板12的凹部12a的内侧。因此，布线板13布置在与发光元件11的散热表面11a相对应的位置处。布线板13设置有孔，并且发光元件11的端子11b贯穿这些孔。布线板13电性连接至端子11b，并且用于驱动发光元件11的信号经由布线板13传输至端子11b。
温度检测单元14设置在布线板13的外表面上与发光元件11相对应的位置处。温度检测单元14的示例包括热敏电阻。温度检测单元14用于检测发光元件11的温度。
图1所示的发光单元10(发光单元10A、10B、10C、10D)包括参照图2和图3描述的发光元件11、金属板12、布线板13和温度检测单元14。由于本技术的照明装置1对于一个发光元件11包括至少一个温度检测单元14，因此可以单独地检测存在的多个发光元件11的温度。因此，照明装置1能够根据发光元件11的温度单独地控制发光元件11的电流值，并执行适当的电流值设定。结果，照明装置1能够抑制发光元件11的寿命降低和照度降低。
本技术的照明装置1可包括电流控制单元(未示出)，该电流控制单元根据各个发光元件11的温度来单独地控制两个或更多个发光元件11的电流值。此外，照明装置1还可包括冷却单元(未示出)，该冷却单元用于根据发光元件11的温度来抑制发光元件11的温度上升。冷却单元例如是风扇等。
此外，照明装置1的发光单元10优选地进一步包括从第一导热层、第二导热层和第三导热层中选择的至少一个导热层。在下文中，将参照图4描述包括导热层的发光单元10。
图4是从箭头方向观察沿图3所示的照明装置1的线A-A截取的截面的示意图。即，图4示出了包括在图3的照明装置1中的发光单元10B的截面，并且发光单元10B的发光元件11B由保持单元20保持。应注意，由于图4所示的发光单元10B是发光单元10的示例，因此在下文中，将通过用发光单元10代替图4中的发光单元10B来进行描述。
作为示例，图4示出了包括第一导热层15、第二导热层16和第三导热层17的发光单元10。第一导热层15设置在发光元件11的散热表面11a与金属板12之间。第二导热层16设置在金属板12与散热器18之间。第三导热层17设置为被金属板12、布线板13和散热器18包围。
发光单元10优选地包括从第一导热层15、第二导热层16和第三导热层17中选择的至少一个导热层。发光单元10更优选地包括从第一导热层15、第二导热层16和第三导热层17中选择的至少两个导热层。发光单元10进一步优选地包括第一导热层15、第二导热层16和第三导热层17。
从减少传热损失的观点出发，第一导热层、第二导热层和第三导热层的厚度优选较薄。第一导热层15和第二导热层的厚度优选为10-100μm，更优选为30-70μm。第一导热层15的厚度和第二导热层16的厚度可以相同或不同。此外，第三导热层17的厚度优选地比布线板13上的温度检测单元14的厚度更厚，例如可以为0.8-1.6mm。
第一导热层、第二导热层和第三导热层例如包括导热脂等。用于各个导热层的材料可以相同或不同。
第一导热层15填充发光元件11与金属板12之间的界面以提高传热效率。第二导热层16填充金属板12与散热器18之间的界面以提高传热效率。第三导热层17填充由金属板12、布线板13和散热器18包围的间隙，以提高传热效率。利用这样的配置，本技术的照明装置1可进一步减少从发光元件11发射的热量的传递损失。
<3.本技术与现有技术的比较>
将与现有技术相比较进一步描述本技术。
(1)热路径和检测温度
将基于发光元件发射的热量传递到温度检测单元的路径以及由温度检测单元检测到的检测温度来比较本技术的照明装置和现有技术的照明装置。首先，将参照图5和图6描述现有技术的照明装置910，然后将参照图4和图7描述本技术的照明装置1。
图5是示意性地示出现有技术的照明装置910中的发光元件911的周围的截面图。包括激光二极管的发光元件911由保持单元920保持。发光元件911包括散热表面911a。布线板913布置在发光元件911的散热表面911a侧并与散热表面911a相隔一定距离处。空气层919存在于由发光元件911的散热表面911a、布线板913和散热器918包围的间隙中。包括导热脂的导热层917设置在布线板913与散热器918之间。导热层917通常被设置为具有约3mm的厚度。布线板913包括温度检测单元914，温度检测单元914包括在外侧(散热器918侧)表面上的热敏电阻。
如箭头H1所示，从发光元件911的散热表面911a发射的热量传递到空气层919，并且如箭头H2所示，从空气层919传递到散热器918。此外，如箭头H3和H4所示，还在导热层917和散热器918之间进行热传递。
图6是示出现有技术的照明装置910中的热路径的流程图。如图6所示，从发光元件911的散热表面911a发射的热量经由空气层919、散热器918和导热层917传递至温度检测单元914。如上所述，由于热量通过空气层919，因此在现有技术的照明装置910中，传热损失大。此外，导热层917较厚的事实也导致传热损失。结果，发光元件911与温度检测单元914周围的热环境之间的温差较大，并且难以在温度检测单元914中准确地检测发光元件911的温度。
在本发明人进行的验证中，已经获得的结果是，在25℃的环境下，由温度检测单元914检测到的温度比发光元件911的实际温度低达7℃。应注意，发光元件911的温度与由温度检测单元914检测到的温度之间的差根据环境温度、由发光元件911发射的光的波长等而变化。
接下来，返回参照图4，将描述本技术的照明装置1。如箭头H5所示，从发光元件11的散热表面11a发射的热量经由第一导热层15传递至金属板12，并且如箭头H6所示，从金属板12经由第二导热层16传递至散热器18。此外，如箭头H7所示，还在金属板12与第三导热层17之间进行热传递，以及如箭头H8所示，在第三导热层17与散热器18之间进行热传递。
图7是示出本技术的照明装置1中的热路径的流程图。如图7所示，从发光元件11的散热表面11a发射的热量经由穿过第一导热层15、金属板12、第二导热层16和散热器18的路径以及穿过第一导热层15、金属板12和第三导热层17的路径传递至温度检测单元14。
以这种方式布置具有高导热率的金属板12，由此减少了从发光元件11发射的热量的传递损失。此外，由于第一导热层15、第二导热层16和第三导热层17形成得比常规导热层917(图5)更薄，因此进一步减少了传热损失。结果，发光元件11与温度检测单元14周围的热环境之间的温差较小，并且可以在温度检测单元14中更准确地检测发光元件11的温度。
在本发明人进行的验证中，在25℃的环境下，由于发光元件11的实际温度与由温度检测单元14检测到的温度之间的偏差最大被抑制到约1℃，因此证实了与现有技术相比，可以更准确地检测发光元件11的温度。
(2)电流值控制
将与现有技术相比较地描述本技术的照明装置中的电流值控制。
作为示例，将描述一种照明装置，该照明装置包括：具有红色激光二极管的红色发光单元、具有绿色激光二极管的绿色发光单元、以及具有蓝色激光二极管的蓝色发光单元。在每种颜色的激光二极管中，设置电流值，以在根据目标输出调节了白平衡的状态下获得最接近目标输出的输出。此时，如果激光二极管的实际温度与温度检测单元中的检测温度之间存在较大偏差，则可能会出现问题。例如，在激光二极管的实际温度高于温度检测单元中的检测温度的情况下，过电流流过激光二极管，激光二极管的寿命降低，并且在最坏的情况下，激光二极管被损坏。在激光二极管的实际温度低于温度检测单元中的检测温度的情况下，激光二极管的电流值被设置为低于实际可用的电流值，照度降低。
在现有技术的照明装置中，如上所述，由于发光元件的实际温度与温度检测单元的检测温度之间存在较大的偏差，因此不能适当地控制激光二极管的电流值，并且可能会出现诸如激光二极管寿命缩短和照度降低之类的问题。另一方面，在本技术的照明装置中，发光元件的实际温度与温度检测单元中的检测温度之间的差较小，并且可以更准确地检测发光元件的温度，因而可以适当地控制激光二极管的电流值。结果，可以抑制激光二极管的寿命降低和照度降低。即，根据本技术的照明装置，可以根据发光元件的实际温度来控制电流值。此外，根据本技术的照明装置，可以抑制激光二极管的寿命降低并获得适当的照度，从而提高了产品性能。
(3)散热性能
将与现有技术相比较地描述本技术的照明装置的散热性能。
通常，在投影显示装置中，由包括在照明装置中的发光元件的发光所产生的热量被传递至散热器，并使用风扇将风送至散热器以进行冷却。为了提高散热性能，需要将发光元件的热量有效地传递至散热器。
在图5所示的现有技术的照明装置910中，在发光元件911的散热表面911a侧上存在空气层919和较厚的导热层917。因此，从发光元件911的散热表面911a向散热器918的热传递不良，并且会积聚热量，这可能导致散热性能变差。
另一方面，图4所示的本技术的照明装置1包括金属板12，金属板12具有高导热率并且与散热器18的接触面积广。因此，从发光元件11的散热表面11a散发的热量扩散到金属板12，然后有效地传递到散热器18。此外，由于存在于热路径上的第一导热层15、第二导热层16和第三导热层17比常规的导热层薄，因此可以抑制传热损失，并且可以有效地向散热器18传热。即，根据本技术的照明装置1，与常规情况相比，可以改善散热性能。
接下来，将参照图8进一步描述本技术的照明装置1的配置。图8是包括第一螺钉31和第二螺钉32的照明装置1的示意性截面图。为了提高散热性能，本技术的照明装置1优选地包括将金属板12拧入至保持单元20的第一螺钉31或将散热器18、金属板12和保持单元20拧在一起的第二螺钉32的至少一者。通过拧紧第一螺钉31和/或第二螺钉32，可以使要被拧在一起的构件彼此更加靠近，并且在存在导热层(未示出)的情况下，可以提高传热层的粘合性，从而可以进一步改善散热性能。在照明装置1包括第一螺钉31的情况下，金属板12包括其中插入有第一螺钉31的第一螺孔12b，并且保持单元20在与第一螺孔12b对应的位置处包括螺孔。在照明装置1包括第二螺钉32的情况下，金属板12包括其中插入有第二螺钉32的第二螺孔12c，并且散热器18和保持单元20各自在与第二螺孔12c对应的位置处包括螺孔。
如以上详细描述的，本技术的照明装置可以通过更准确地检测发光元件的温度来适当地执行发光元件的电流值控制。此外，本技术的照明装置可以有效地传递和辐射从发光元件发射的热量。
顺便提及，在将大量发光元件安装在照明装置上的情况下，从发光元件发射的热量往往成为问题。特别地，在小型照明装置或小型投影显示装置中，为了抑制亮度(luminance)的降低和提高输出的目的，通常安装大量的发光元件，并且需要在适当地管理发光元件的同时有效地散热。
本技术的照明装置包括用于每个发光元件的温度检测单元，并且可以根据发光元件的温度来控制每个发光元件的电流值，并且由于高效的热路径而表现出优异的散热性能，因此适用于安装了大量发光元件的情况。因此，本技术的照明装置优选地是包括两个或更多个发光单元的照明装置，并且更优选地是包括各两个以上的具有红色发光元件的红色发光单元、具有绿色发光元件的绿色发光单元以及具有蓝色发光元件的蓝色发光单元的照明装置。
在包括红色发光单元、绿色发光单元和蓝色发光单元并且其中这些单元未布置在同一平面中的照明装置的情况下，冷却环境根据每个发光单元而变化，因此对每个发光元件的温度控制更为重要。因此，本技术的能够对每个发光元件进行温度检测的照明装置特别适合于其中红色发光单元、绿色发光单元和蓝色发光单元分别布置在两个或多个平面中的照明装置。例如，在图3所示的照明装置1中，多个发光单元未布置在同一平面中，而是分别布置在三个平面中。
此外，本技术的照明装置适合用于小型投影显示装置。小型投影显示装置的示例包括便携式投影仪、移动投影仪、视频投影仪、带投影仪的摄像机、智能手机等。
注意，本技术还可以如下所述配置。
[1]一种照明装置，包括：
两个以上的发光单元，其中
所述发光单元具有：发光元件，所述发光元件具有散热表面；
金属板，所述金属板被布置成面对所述发光元件的所述散热表面并且在与所述发光元件的所述散热表面相对应的位置处设置有凹部；和
布线板，所述布线板布置在所述凹部的内侧并且设置有温度检测单元。
[2]根据[1]所述的照明装置，其中所述发光单元具有设置在所述发光元件的所述散热表面与所述金属板之间的第一导热层。
[3]根据[1]或[2]所述的照明装置，进一步包括散热器，其中
所述发光单元具有设置在所述金属板与所述散热器之间的第二导热层。
[4]根据[1]至[3]中任一项所述的照明装置，进一步包括散热器，其中
所述发光单元具有被所述金属板、所述布线板和所述散热器包围设置的第三导热层。
[5]根据[1]至[4]中任一项所述的照明装置，进一步包括具有红色发光元件的红色发光单元、具有绿色发光元件的绿色发光单元和具有蓝色发光元件的蓝色发光单元各两个以上。
[6]根据[5]所述的照明装置，其中所述红色发光单元、所述绿色发光单元和所述蓝色发光单元分开布置在两个以上的平面上。
[7]一种投影显示装置，包括
照明装置和投影装置，其中
所述照明装置包括两个以上的发光单元，并且
所述发光单元包括：
发光元件，所述发光元件具有散热表面；
金属板，所述金属板被布置成面对所述发光元件的所述散热表面并且在与所述发光元件的所述散热表面相对应的位置处设置有凹部；和
布线板，所述布线板布置在所述凹部的内侧并且设置有温度检测单元。
附图标记
1 照明装置
10 发光单元
11 发光元件
11a 散热表面
11b 端子
12 金属板
12a 凹部
12b 第一螺孔
12c 第二螺孔
13 布线板
14 温度检测单元
15 第一导热层
16 第二导热层
17 第三导热层
18 散热器
20 保持单元
31 第一螺钉
32 第二螺钉
90 投影装置
100 投影显示装置

Claims (5)

1.一种照明装置，包括：
散热器；和
两个以上的发光单元，其中
所述发光单元具有：
发光元件，所述发光元件具有散热表面；
金属板，所述金属板被布置成面对所述发光元件的所述散热表面并且在与所述发光元件的所述散热表面相对应的位置处设置有凹部，其中所述金属板与所述发光元件的所述散热表面直接接触，所述金属板与所述散热器彼此靠近；
布线板，所述布线板布置在所述凹部的内侧并且设置有温度检测单元；和
导热层，所述导热层被所述金属板、所述布线板和所述散热器包围设置，以使得所述导热层填充由所述金属板、所述布线板和所述散热器包围的间隙。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其中
所述发光单元进一步具有设置在所述金属板与所述散热器之间的第二导热层。
3.根据权利要求1所述的照明装置，进一步包括具有红色发光元件的红色发光单元、具有绿色发光元件的绿色发光单元和具有蓝色发光元件的蓝色发光单元各两个以上。
4.根据权利要求3所述的照明装置，其中所述红色发光单元、所述绿色发光单元和所述蓝色发光单元分开布置在两个以上的平面上。
5.一种投影显示装置，包括：
照明装置和投影装置，其中
所述照明装置包括散热器和两个以上的发光单元，并且
所述发光单元包括：
发光元件，所述发光元件具有散热表面；
金属板，所述金属板被布置成面对所述发光元件的所述散热表面并且在与所述发光元件的所述散热表面相对应的位置处设置有凹部，其中所述金属板与所述发光元件的所述散热表面直接接触，所述金属板与所述散热器彼此靠近；
布线板，所述布线板布置在所述凹部的内侧并且设置有温度检测单元；和
导热层，所述导热层被所述金属板、所述布线板和所述散热器包围设置，以使得所述导热层填充由所述金属板、所述布线板和所述散热器包围的间隙。
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