JP2005085810A - Optical source unit and projector - Google Patents

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Mitsuo Nagata
光夫 永田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid-state optical source which can be efficiently cooled down, and to provide an optical source unit which can be made simple in structure. <P>SOLUTION: The optical source unit is equipped with a solid-state optical source 21 mounted on a base stand 40, a first cooling medium 51 which is kept inside the base stand 40 so as to indirectly cool down the solid-state optical source 21, and a second cooling medium 52 that is arranged outside the base stand 40 so as to directly cool down the solid-state optical source 21. Particularly, the peripheral part of the first cooling medium 51 is preferably arranged outside the peripheral part of the mounting surface of the solid-state optical source 21. The first cooling medium 51 and/or the second cooling medium 52 can be circulated by a circulating means and cooled down by a cooling means. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、光源装置およびプロジェクタに関するものである。   The present invention relates to a light source device and a projector.

プロジェクタは、近年小型化、高輝度化、長寿命化、廉価化等が図られてきている。例えば、小型化に対しては液晶パネル(光変調素子)サイズは対角1.3inが0.5inになり面積比で1/6強の小型化がされてきている。   In recent years, projectors have been reduced in size, increased in brightness, extended in lifetime, reduced in price, and the like. For example, with respect to miniaturization, the size of the liquid crystal panel (light modulation element) has been reduced from a diagonal of 1.3 in to 0.5 in and an area ratio of slightly over 1/6.

一方、プロジェクタの光源として、固体光源である発光ダイオード(Light Emitting Diode:LED)光源を用いることよる小型化が提案されている。LED光源は、電源を含めて小型であり、瞬時点灯/消灯が可能であること、色再現性が広く長寿命であることなど、プロジェクタ用光源としてメリットを有している。また、水銀などの有害物質を含まないため、環境保全上からみても好ましいものである。
特開平6−5923号公報 特開平7−99372号公報
On the other hand, miniaturization by using a light emitting diode (LED) light source which is a solid light source as a light source of a projector has been proposed. The LED light source has a merit as a light source for a projector, such as being small in size including a power source, capable of instantaneous lighting / extinguishing, and wide color reproducibility and long life. Further, since it does not contain harmful substances such as mercury, it is preferable from the viewpoint of environmental protection.
JP-A-6-5923 JP-A-7-99372

しかしながら、LED光源をプロジェクタ用光源に用いるためには、光源としての明るさが不足しており、少なくとも放電型光源ランプレベルの明るさを確保(高輝度化、低エテンデュ化)する必要があった。ここで、エテンデュとは、有効に活用できる光束が存在する空間的な広がりを面積と立体角の積で表される数値であって、光学的に保存されるものである。先に述べたように、液晶パネルの小型化が図られ液晶パネルのエテンデュは小さくなってきているため、光源のエテンデュも同等以下にする必要がある。   However, in order to use an LED light source as a light source for a projector, the brightness as a light source is insufficient, and it is necessary to ensure at least the brightness of a discharge type light source lamp level (high brightness, low etendue). . Here, etendue is a numerical value represented by the product of the area and the solid angle, which is the spatial extent in which a luminous flux that can be effectively utilized exists, and is optically stored. As described above, since the liquid crystal panel is downsized and the etendue of the liquid crystal panel is becoming smaller, the etendue of the light source needs to be equal or less.

ところが、LED光源を高輝度化するにつれて益々LED光源からの発熱は増大し、LED光源の温度が上昇すると発光効率が低下するため、何らかの発熱対策をとる必要があった。一般的に採用されているファンによる強制空冷方式では冷却効率が不十分であったり、ファンの騒音が問題となったりしている。そのため、液体を用いてLED光源を強制冷却する方法が提案されている。液体冷却方法によれば、強制空冷方式の騒音の解消にも効果が期待されるものである(例えば、特許文献1、2参照。)。   However, as the brightness of the LED light source is increased, heat generation from the LED light source increases more and the luminous efficiency decreases as the temperature of the LED light source rises. Therefore, it is necessary to take some heat generation measures. In general, the forced air cooling method using a fan has insufficient cooling efficiency, and fan noise is a problem. Therefore, a method for forcibly cooling the LED light source using a liquid has been proposed. According to the liquid cooling method, an effect is also expected to eliminate the noise of the forced air cooling method (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

特許文献1におけるLED光源においては、LEDの周囲に液体窒素などの冷却材を流すことにより、LEDと冷却材とを直接接触させて強制冷却している。しかしながら、断熱ケースが必要になるなどLED光源の構成が複雑となり、その製作が現実的でないため、少なくとも放電型光源ランプレベルの明るさを確保することが困難という問題があった。   In the LED light source in Patent Document 1, a cooling material such as liquid nitrogen is allowed to flow around the LED, thereby forcibly cooling the LED and the cooling material in direct contact with each other. However, the configuration of the LED light source is complicated, such as the need for a heat insulating case, and the manufacture thereof is not practical. Therefore, there is a problem that it is difficult to ensure at least the brightness of the discharge type light source lamp.

特許文献2におけるLED光源においては、LEDチップの周囲に絶縁不活性液体を封入してLEDチップを冷却している。しかしながら、絶縁不活性液体を積極的に冷却する手段が設けられておらず、冷却効果が低く長時間LEDチップを冷却することが困難であり、少なくとも放電型光源ランプレベルの明るさを確保することが困難という問題があった。   In the LED light source in Patent Document 2, an insulating inert liquid is sealed around the LED chip to cool the LED chip. However, there is no means for actively cooling the insulating inert liquid, the cooling effect is low, and it is difficult to cool the LED chip for a long time, and at least the brightness of the discharge type light source lamp level is ensured. There was a problem of difficulty.

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、固体光源の効率的な冷却が可能であり、また構造の簡略化が可能な、光源装置の提供を目的とする。さらに、明るく表示品質に優れたプロジェクタの提供を目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problem, and an object of the present invention is to provide a light source device that can efficiently cool a solid-state light source and can simplify the structure. Furthermore, it aims at providing the projector which is bright and excellent in display quality.

上記目的を達成するため、本発明の光源装置は、基台部に実装された固体光源と、前記基台部の内部に配置され、前記固体光源を間接冷却する第1冷媒と、前記基台部の外部に配置され、前記固体光源を直接冷却する第2冷媒と、を有することを特徴とする。
この構成によれば、直接冷却方式および間接冷却方式を併用するので、固体光源の効率的な冷却と、固体光源の実装構造の簡略化とを両立することができる。
To achieve the above object, a light source device according to the present invention includes a solid light source mounted on a base part, a first refrigerant that is disposed inside the base part and indirectly cools the solid light source, and the base And a second refrigerant that is arranged outside the unit and directly cools the solid-state light source.
According to this configuration, since the direct cooling method and the indirect cooling method are used together, it is possible to achieve both efficient cooling of the solid light source and simplification of the mounting structure of the solid light source.

また前記固体光源は、前記基台部の実装基板に実装され、前記第1冷媒は、前記実装基板を介して前記固体光源を間接冷却する構成としてもよい。
この構成によれば、固体光源が実装基板に実装されるので、固体光源の実装構造を簡略化することができる。また、実装基板を介して固体光源を間接冷却するので、固体光源を効率的に冷却することができる。
The solid light source may be mounted on a mounting board of the base portion, and the first refrigerant may indirectly cool the solid light source via the mounting board.
According to this configuration, since the solid light source is mounted on the mounting substrate, the mounting structure of the solid light source can be simplified. Further, since the solid light source is indirectly cooled via the mounting substrate, the solid light source can be efficiently cooled.

また、前記固体光源の実装面の周縁部より外側に、前記第1冷媒の周縁部が配置されていることが望ましい。
この構成によれば、固体光源の実装面に対する第1冷媒の投影面積が、固体光源の実装面積より大きくなるので、固体光源の実装面を効率的に冷却することができる。
In addition, it is preferable that a peripheral portion of the first refrigerant is disposed outside a peripheral portion of the mounting surface of the solid light source.
According to this configuration, since the projection area of the first refrigerant on the mounting surface of the solid light source is larger than the mounting area of the solid light source, the mounting surface of the solid light source can be efficiently cooled.

また、前記固体光源の実装面の周縁部から前記第1冷媒の周縁部までの距離が、前記固体光源から前記第1冷媒までの距離以上となるように形成されていることが望ましい。
この構成によれば、固体光源の実装面に対する第1冷媒の投影面積が十分に大きくなって、固体光源から第1冷媒までの距離を補うことができるので、固体光源の実装面を効率的に冷却することができる。
In addition, it is preferable that the distance from the peripheral edge of the mounting surface of the solid light source to the peripheral edge of the first refrigerant is greater than or equal to the distance from the solid light source to the first refrigerant.
According to this configuration, the projected area of the first refrigerant on the mounting surface of the solid light source becomes sufficiently large, and the distance from the solid light source to the first refrigerant can be compensated. Can be cooled.

また前記第2冷媒は、前記固体光源の実装面以外の表面に接触して、前記固体光源を直接冷却することが望ましい。
この構成によれば、第1冷媒によって冷却される実装面以外の表面を、第2冷媒によって冷却することができる。したがって、固体光源のすべての表面を効率的に冷却することができる。
In addition, it is preferable that the second refrigerant is in contact with a surface other than the mounting surface of the solid light source to directly cool the solid light source.
According to this configuration, the surface other than the mounting surface cooled by the first refrigerant can be cooled by the second refrigerant. Therefore, all surfaces of the solid light source can be efficiently cooled.

また、前記第1冷媒および/または前記第2冷媒が、循環手段により循環可能とされていることが望ましい。
この構成によれば、前記第1冷媒および/または前記第2冷媒を連続供給することが可能になり、固体光源を効率的に冷却することができる。
Moreover, it is desirable that the first refrigerant and / or the second refrigerant can be circulated by a circulation means.
According to this configuration, the first refrigerant and / or the second refrigerant can be continuously supplied, and the solid light source can be efficiently cooled.

なお、前記第1冷媒を循環させる前記循環手段と、前記第2冷媒を循環させる前記循環手段とが、それぞれ別個に設けられている構成としてもよい。
この構成によれば、第1冷媒および第2冷媒に種類の異なる物質を採用したり、第1冷媒および第2冷媒の循環速度を個別に設定したりすることができる。したがって、固体光源を効率的に冷却することができる。
The circulating means for circulating the first refrigerant and the circulating means for circulating the second refrigerant may be separately provided.
According to this configuration, different types of substances can be adopted for the first refrigerant and the second refrigerant, or the circulation speeds of the first refrigerant and the second refrigerant can be individually set. Therefore, the solid light source can be efficiently cooled.

なお、前記第1冷媒および前記第2冷媒が、共通の前記循環手段に接続されている構成としてもよい。
この構成によれば、1個の循環手段で固体光源を冷却することが可能になり、光源装置の構造を簡略化して小型化することができる。
Note that the first refrigerant and the second refrigerant may be connected to the common circulation means.
According to this configuration, the solid light source can be cooled by a single circulation means, and the structure of the light source device can be simplified and downsized.

また、前記第1冷媒および/または前記第2冷媒が、冷却手段により冷却可能とされていることが望ましい。
この構成によれば、低温の前記第1冷媒および/または前記第2冷媒を供給することが可能になり、固体光源を効率的に冷却することができる。
In addition, it is desirable that the first refrigerant and / or the second refrigerant can be cooled by a cooling means.
According to this configuration, the low-temperature first refrigerant and / or the second refrigerant can be supplied, and the solid light source can be efficiently cooled.

一方、本発明のプロジェクタは、上述した光源装置を備えたことを特徴とする。
上述した光源装置は、固体光源を効率的に冷却することができるので、投入電流を増加して高輝度化させることが可能である。したがって、上述した光源装置を備えることにより、明るく表示品質に優れたプロジェクタを提供することができる。
On the other hand, a projector according to the present invention includes the light source device described above.
Since the above-described light source device can cool the solid light source efficiently, it is possible to increase the input current and increase the luminance. Therefore, by providing the light source device described above, it is possible to provide a bright projector with excellent display quality.

以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In each drawing used for the following description, the scale of each member is appropriately changed to make each member a recognizable size.

(高熱源の冷却方式)
最初に、熱伝導の法則に基づく高熱源の冷却方式につき、図6および図7を用いて説明する。図6は熱伝導の法則の説明図であり、図7は高熱源の冷却方式の説明図である。
図6に示すように、低熱源(冷却手段)により熱媒体を介して高熱源(発熱体)を冷却する場合、高熱源から低熱源への単位時間あたりの熱移動量dQは次式で表される。

Figure 2005085810
ただし、λは熱媒体の熱伝導率、Sは低熱源の接触面積、Wは高熱源と低熱源との距離、θ2は高熱源の温度、θ1は低熱源の温度である。ここで、高熱源から低熱源に対して効率よく熱移動させる方法として、(1)低熱源の温度θ1を下げる方法、(2)熱伝導率λの大きい熱媒体を用いる方法、(3)高熱源と低熱源との距離Wを小さくする方法、(4)低熱源の面積Sを大きくする方法が考えられる。このうち(3)および(4)は、数式1のS/Wを大きくすることに一致する。 (High heat source cooling method)
First, a cooling method for a high heat source based on the law of heat conduction will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is an explanatory diagram of the law of heat conduction, and FIG. 7 is an explanatory diagram of the cooling method of the high heat source.
As shown in FIG. 6, when the high heat source (heating element) is cooled by the low heat source (cooling means) through the heat medium, the heat transfer amount dQ per unit time from the high heat source to the low heat source is expressed by the following equation. Is done.
Figure 2005085810
Where λ is the thermal conductivity of the heat medium, S is the contact area of the low heat source, W is the distance between the high heat source and the low heat source, θ2 is the temperature of the high heat source, and θ1 is the temperature of the low heat source. Here, as a method of efficiently transferring heat from a high heat source to a low heat source, (1) a method of lowering the temperature θ1 of the low heat source, (2) a method of using a heat medium having a large thermal conductivity λ, (3) high A method of reducing the distance W between the heat source and the low heat source, and (4) a method of increasing the area S of the low heat source are conceivable. Of these, (3) and (4) coincide with increasing the S / W of Equation 1.

そこで、高熱源である発光ダイオード(LED)を、低熱源である冷媒によって冷却する場合にも、数式1のS/Wが小さくなるように冷却することが望ましい。その具体的な方法として、図7(a)ないし図7(c)に示す冷却方式が考えられる。図7(a)はLED21の表面全体に冷媒50を接触させて直接冷却する方式であり、この場合にはS/Wを最も小さくすることができる。図7(b)は、LED21の下面に第1冷媒51の流路を接触させるとともに、LED21の上面に第2冷媒52の流路を接触させて、各冷媒流路の隔壁を熱媒体とすることにより、LED21を間接冷却する方式である。これは、LED21が平板であることに着目して、上下から低熱源で挟み込む方式である。この場合には、各冷媒51,52がLED21に対して直接接触しないので、冷媒の選択肢が多くなる。なお、図7(a)および図7(b)の冷却方式を採用した光源装置について、本願出願人は特許出願している。   Therefore, even when a light emitting diode (LED) that is a high heat source is cooled by a refrigerant that is a low heat source, it is desirable to cool the light emitting diode (LED) so that the S / W of Formula 1 is small. As a specific method, a cooling method shown in FIGS. 7A to 7C can be considered. FIG. 7A shows a method in which the coolant 50 is brought into contact with the entire surface of the LED 21 and directly cooled. In this case, the S / W can be minimized. 7B, the flow path of the first refrigerant 51 is brought into contact with the lower surface of the LED 21, and the flow path of the second refrigerant 52 is brought into contact with the upper surface of the LED 21, so that the partition walls of the respective refrigerant flow paths are used as the heat medium. Thus, the LED 21 is indirectly cooled. This is a method of sandwiching the LED 21 from above and below with a low heat source, paying attention to the fact that the LED 21 is a flat plate. In this case, since each refrigerant | coolant 51 and 52 does not contact LED21 directly, the choice of a refrigerant | coolant increases. The applicant of the present application has applied for a patent on the light source device adopting the cooling method of FIGS. 7A and 7B.

図7(c)は、図7(a)の直接冷却方式と、図7(b)の間接冷却方式との折衷方式である。まず、高熱源であるLED21の上面および側面(露出面)に、低熱源である第2冷媒52を接触させて直接冷却する。この場合、熱媒体に該当するものがないので、高熱源と低熱源との距離Wは0となる。また、高熱源であるLED21の下面(実装面)に、低熱源である第1冷媒51の流路を接触させて間接冷却する。なお、LED21の実装面積に対して第1冷媒流路の面積Sを十分に大きくすることにより、LED21の側面からの放熱も効率的に吸収することができる。そして図7(c)の折衷方式の場合、図7(b)の間接冷却方式に比べてS/Wを大きくすることが可能であり、また図7(a)の直接冷却方式に比べてLED21の実装構造等が簡略化される。本願は、図7(c)の冷却方式を採用した光源装置の発明に関するものである。   FIG. 7 (c) is a compromise between the direct cooling method of FIG. 7 (a) and the indirect cooling method of FIG. 7 (b). First, the 2nd refrigerant | coolant 52 which is a low heat source is made to contact the upper surface and side surface (exposed surface) of LED21 which is a high heat source, and it cools directly. In this case, since there is nothing corresponding to the heat medium, the distance W between the high heat source and the low heat source is zero. Moreover, the flow path of the 1st refrigerant | coolant 51 which is a low heat source is made to contact the lower surface (mounting surface) of LED21 which is a high heat source, and is indirectly cooled. Note that heat radiation from the side surface of the LED 21 can be efficiently absorbed by sufficiently increasing the area S of the first refrigerant flow path relative to the mounting area of the LED 21. 7C, the S / W can be increased as compared with the indirect cooling method of FIG. 7B, and the LED 21 can be compared with the direct cooling method of FIG. 7A. The mounting structure is simplified. The present application relates to an invention of a light source device adopting the cooling method of FIG.

[光源装置]
図1は、本実施形態の光源装置における光源部の説明図であり、図2のA−A線における側面断面図である。なお、図2は光源部の平面図である。本実施形態の光源装置における光源部20は、基台部40に実装された固体光源21と、基台部40の内部に配置され固体光源21を間接冷却する第1冷媒51と、基台部40の外部に配置され固体光源21を直接冷却する第2冷媒52とを有するものである。また図4に示すように、上述した光源部20と、第1冷媒51および第2冷媒52を循環させる循環ポンプ56a,56bと、第1冷媒51および第2冷媒52を冷却する冷却フィン57a,57bとを備えて、本実施形態の光源装置10が構成されている。さらに、赤色光、緑色光および青色光を発光する固体光源を備えた本実施形態の光源装置により、図8に示すプロジェクタ500が構成される。
[Light source device]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a light source unit in the light source device of the present embodiment, and is a side cross-sectional view taken along the line AA of FIG. FIG. 2 is a plan view of the light source unit. The light source unit 20 in the light source device of the present embodiment includes a solid light source 21 mounted on the base unit 40, a first refrigerant 51 that is disposed inside the base unit 40 and indirectly cools the solid light source 21, and a base unit And a second refrigerant 52 that is disposed outside 40 and directly cools the solid-state light source 21. As shown in FIG. 4, the light source unit 20 described above, circulation pumps 56a and 56b for circulating the first refrigerant 51 and the second refrigerant 52, and cooling fins 57a for cooling the first refrigerant 51 and the second refrigerant 52, 57b, the light source device 10 of the present embodiment is configured. Furthermore, the projector 500 shown in FIG. 8 is configured by the light source device of the present embodiment including the solid light source that emits red light, green light, and blue light.

(固体光源)
図1に示すように、本実施形態の光源装置における光源部20には、固体光源として発光ダイオード(LED)21が採用されている。LEDは、pn接合部に電流が流れると発光するダイオードである。同じ半導体材料を接合したホモ接合型のLEDでは、発光部に注入されたキャリアに対する障壁がないため、キャリアが半導体中の拡散距離にまで広がってしまう。これに対して、異なる半導体材料を接合したヘテロ接合型のLEDでは、キャリアに対する障壁を構造中に作りこむため、発光部に注入されるキャリアの密度を大幅に増大させることができる。特に、クラッド層の間に発光層を挟み込んだダブルヘテロ接合型のLEDでは、発光層の幅が狭いほどキャリア密度を高めることが可能になり、内部量子効率を向上させることができる。一方、ホモ接合型のLEDでは、外界に接する材料と発光部の材料とが同じであるため、発光が自分自身の材料で吸収されてしまう。これに対して、ダブルヘテロ接合型のLEDでは、バンドギャップの広い材料からなるクラッド層の間にバンドギャップの狭い材料からなる発光層が挟み込まれているので、自己吸収が減少して光取り出し効率を向上させることができる。したがって、発光効率に優れたダブルヘテロ接合型のLEDを採用することが望ましい。
(Solid light source)
As shown in FIG. 1, a light emitting diode (LED) 21 is employed as a solid light source in the light source unit 20 in the light source device of the present embodiment. An LED is a diode that emits light when a current flows through a pn junction. In a homojunction type LED in which the same semiconductor material is joined, there is no barrier against carriers injected into the light emitting portion, so that the carriers spread to the diffusion distance in the semiconductor. On the other hand, in a heterojunction LED in which different semiconductor materials are joined, a barrier against carriers is created in the structure, so that the density of carriers injected into the light emitting portion can be greatly increased. In particular, in a double heterojunction LED in which a light emitting layer is sandwiched between cladding layers, the carrier density can be increased as the width of the light emitting layer is narrowed, and the internal quantum efficiency can be improved. On the other hand, in the homojunction type LED, the material in contact with the outside world and the material of the light emitting part are the same, and thus the light emission is absorbed by its own material. In contrast, in a double heterojunction type LED, a light emitting layer made of a material having a narrow band gap is sandwiched between clad layers made of a material having a wide band gap, so that self-absorption is reduced and light extraction efficiency is reduced. Can be improved. Therefore, it is desirable to employ a double heterojunction type LED having excellent luminous efficiency.

青色光および緑色光を発光するLEDは、サファイヤ(Al)等の基板の表面に、GaInN系の化合物半導体結晶を成長させることによって形成する。そして、n−GaNからなるクラッド層と、p−GaNからなるクラッド層との間に、InGaNからなる発光層を挟み込んだダブルヘテロ接合構造を採用する。また、赤色光を発光するLEDは、ガリウムヒ素(GaAs)等の基板上に、AlGaInP系の化合物半導体結晶を成長させることによって形成する。なお、GaAs基板は可視光を吸収するため、LEDの光取り出し効率の向上に限界がある。そこで、半導体結晶を成長させた後にGaAs基板を取り除き、発光波長に対して透明なガリウムリン(GaP)基板を高温高圧化で貼り付けることが望ましい。そして、n−GaPからなるクラッド層と、p−GaPのクラッド層との間に、AlGaInPの発光層を挟み込んだダブルヘテロ接合構造を採用する。 An LED that emits blue light and green light is formed by growing a GaInN-based compound semiconductor crystal on the surface of a substrate such as sapphire (Al 2 O 3 ). A double heterojunction structure in which a light emitting layer made of InGaN is sandwiched between a clad layer made of n-GaN and a clad layer made of p-GaN is adopted. The LED emitting red light is formed by growing an AlGaInP-based compound semiconductor crystal on a substrate such as gallium arsenide (GaAs). Since the GaAs substrate absorbs visible light, there is a limit to improving the light extraction efficiency of the LED. Therefore, it is desirable to remove the GaAs substrate after growing the semiconductor crystal and attach a gallium phosphide (GaP) substrate transparent to the emission wavelength at a high temperature and high pressure. Then, a double heterojunction structure is employed in which an AlGaInP light emitting layer is sandwiched between an n-GaP clad layer and a p-GaP clad layer.

ところで、電気絶縁性基板の表面に半導体結晶を成長させた場合には、基板の裏面にn型電極を形成することができない。そこで、pn双方の電極を半導体結晶の成長面に形成する。具体的には、p型クラッド層の表面にp型電極を形成するとともに、p型クラッド層および発光層の一部をエッチングにより切り欠いて露出させたn型クラッド層の表面にn型電極を形成する。なお、p型電極および/またはn型電極を透明材料で構成すれば、電極側から光を取り出すことも可能であるが、電極を透過する際の光損失が避けられない。そこで、p型電極およびn型電極を基台部40に実装して、透明な電気絶縁性基板から光を取り出す構成とする。この場合、p型電極およびn型電極を高反射率の金属材料で構成すれば、光の取り出し効率をさらに向上させることができる。   By the way, when a semiconductor crystal is grown on the surface of the electrically insulating substrate, an n-type electrode cannot be formed on the back surface of the substrate. Therefore, both electrodes of pn are formed on the growth surface of the semiconductor crystal. Specifically, a p-type electrode is formed on the surface of the p-type cladding layer, and an n-type electrode is formed on the surface of the n-type cladding layer that is exposed by etching away a part of the p-type cladding layer and the light emitting layer. Form. If the p-type electrode and / or the n-type electrode is made of a transparent material, light can be extracted from the electrode side, but light loss is unavoidable when passing through the electrode. Therefore, the p-type electrode and the n-type electrode are mounted on the base portion 40, and light is extracted from the transparent electrically insulating substrate. In this case, if the p-type electrode and the n-type electrode are made of a highly reflective metal material, the light extraction efficiency can be further improved.

(基台部)
基台部40は、実装基板45および実装面冷却部46を主として構成されている。実装基板45は、グラスファイバを混合したエポキシ樹脂等により、円盤状に形成されている。実装基板45の上面には、AlやCu等の導電性材料により、一対の実装端子41が形成されている。そして、上述したLED21のp型電極およびn型電極が、フリップチップボンディング等により、一対の実装端子41に接続されている。このように、実装基板45に対してLED21を実装することにより、LED21の実装構造を簡略化することができる。なお、LED21と実装基板45との隙間には、樹脂材料からなるアンダーフィル43が充填されている。また、各実装端子41から実装基板45の外側にリード端子42が延設され、光源部20の外部からLED21に対して通電可能とされている。
(Base)
The base unit 40 mainly includes a mounting substrate 45 and a mounting surface cooling unit 46. The mounting substrate 45 is formed in a disk shape from an epoxy resin mixed with glass fiber. A pair of mounting terminals 41 is formed on the upper surface of the mounting substrate 45 by a conductive material such as Al or Cu. The p-type electrode and the n-type electrode of the LED 21 described above are connected to the pair of mounting terminals 41 by flip chip bonding or the like. Thus, by mounting the LED 21 on the mounting substrate 45, the mounting structure of the LED 21 can be simplified. Note that a gap between the LED 21 and the mounting substrate 45 is filled with an underfill 43 made of a resin material. In addition, lead terminals 42 extend from the mounting terminals 41 to the outside of the mounting substrate 45 so that the LEDs 21 can be energized from the outside of the light source unit 20.

実装基板45の下面には、実装面冷却部46が配置されている。実装面冷却部46は、第1冷媒流路31の内部に配置された第1冷媒51により、主にLED21の裏面(実装基板45への実装面)を冷却するものである。
図3は実装面冷却部の説明図であって、図3(a)は図2のA−A線における側面断面図であり、図3(b)は図3(a)のB−B線における平面断面図である。実装面冷却部46は、基台本体46a、蓋部材46bおよび第1冷媒51を主として構成されている。基台本体46aおよび蓋部材46bは、熱伝導率が高く、第1冷媒51に対する耐腐食性を有する材料によって構成されている。また、基台本体46aの上面に形成された溝部と、基台本体46aの上面全体に装着された蓋部材46bとにより、第1冷媒51の流路31が形成されている。この第1冷媒流路31の幅は、基台本体46aの中央部においてLEDの幅より大きく形成され、基台本体46aの端部にかけて漸次小さく形成されている。
A mounting surface cooling unit 46 is disposed on the lower surface of the mounting substrate 45. The mounting surface cooling unit 46 mainly cools the back surface (the mounting surface on the mounting substrate 45) of the LED 21 with the first refrigerant 51 disposed inside the first refrigerant flow path 31.
3A and 3B are explanatory views of the mounting surface cooling unit, in which FIG. 3A is a side cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 2, and FIG. 3B is a BB line in FIG. FIG. The mounting surface cooling unit 46 mainly includes a base body 46a, a lid member 46b, and a first refrigerant 51. The base body 46 a and the lid member 46 b are made of a material having high thermal conductivity and having corrosion resistance against the first refrigerant 51. The flow path 31 of the first refrigerant 51 is formed by the groove formed on the upper surface of the base body 46a and the lid member 46b attached to the entire upper surface of the base body 46a. The width of the first coolant channel 31 is formed larger than the width of the LED at the center of the base body 46a, and gradually decreases toward the end of the base body 46a.

なお、蓋部材46bの代わりに、上述した実装基板を第1冷媒流路31の壁材として利用してもよい。この場合、実装基板のみを介して固体光源を間接冷却するので、固体光源を効率的に冷却することができる。ただし、第1冷媒51が実装基板の構成材料に吸収される場合には、実装基板における第1冷媒51との接触面に、第1冷媒51の浸透防止層を設ける。   Note that the mounting board described above may be used as the wall material of the first coolant channel 31 instead of the lid member 46b. In this case, since the solid light source is indirectly cooled only through the mounting substrate, the solid light source can be efficiently cooled. However, when the first refrigerant 51 is absorbed by the constituent material of the mounting substrate, a penetration preventing layer for the first refrigerant 51 is provided on the contact surface of the mounting substrate with the first refrigerant 51.

(第1冷媒)
そして、第1冷媒流路31の内部には、第1冷媒51が配置されている。第1冷媒として、高熱伝導率の液体材料を採用する。より好ましいのは、電気絶縁性を有し、蒸気圧が小さく、凝固点が低く、熱安定性に優れた液体材料である。なお、第1冷媒は透明な液体材料でなくてもよい。第1冷媒として採用可能な液体を例示すれば、ビフェニルジフェニルエーテル系、アルキルベンゼン系、アルキルビフェニル系、トリアリールジメタン系、アルキルナフタレン系、水素化テルフェニル系、ジアリールアルカン系など、有機熱媒体として一般的に使用されているものを挙げることが出来る。また、シリコーン系、フッ素系の各液体も採用可能である。これらの物質から、光源装置の用途、要求性能、環境保全性などを加味して、第1冷媒を選定すればよい。
(First refrigerant)
A first refrigerant 51 is disposed inside the first refrigerant flow path 31. A liquid material having high thermal conductivity is employed as the first refrigerant. More preferred is a liquid material having electrical insulation, low vapor pressure, low freezing point, and excellent thermal stability. The first refrigerant may not be a transparent liquid material. Examples of liquids that can be used as the first refrigerant include biphenyl diphenyl ether, alkyl benzene, alkyl biphenyl, triaryl dimethane, alkyl naphthalene, hydrogenated terphenyl, and diaryl alkane. Can be mentioned. Silicone and fluorine-based liquids can also be used. From these substances, the first refrigerant may be selected in consideration of the use of the light source device, required performance, environmental conservation, and the like.

図1に示すように、実装面冷却部46は、低熱源である第1冷媒51により、熱媒体である蓋部材46b、実装基板45およびアンダーフィル43を介して、高熱源であるLED21を冷却するものである。したがって、数式1のS/Wが大きくなるように各部材を設計すれば、LEDを効率的に冷却することができる。まず、高熱源と低熱源との距離であるWを小さくするには、熱媒体である蓋部材46bおよび実装基板45の厚さを小さくすればよい。なお上述したように、蓋部材46bを廃止して、実装基板45により第1冷媒流路31を形成することも有効である。一方、低熱源の面積であるSを大きくするには、LED21の実装面の周縁部より外側に、第1冷媒流路31の周縁部を配置すればよい。この構成によれば、LED21の実装面に対する第1冷媒51の投影面積が、LED21の実装面積より大きくなるので、LED21の実装面を効率的に冷却することができる。より好ましくは、LED21の実装面の周縁部から第1冷媒流路31の周縁部までの張り出し長さLが、LED21から第1冷媒流路31までの距離W以上となるように形成する。この第1冷媒流路31の張り出し部により、LED21の実装面に対する第1冷媒51の投影面積が、LED21の実装面積より十分に大きくなって、LED21から第1冷媒までの距離を補うことができるので、LED21の実装面を効率的に冷却することができる。また後述する第2冷媒を介して、LED21の側面を冷却することも可能となる。   As shown in FIG. 1, the mounting surface cooling unit 46 cools the LED 21, which is a high heat source, with the first refrigerant 51, which is a low heat source, via the lid member 46 b, the mounting substrate 45, and the underfill 43, which is a heat medium. To do. Therefore, if each member is designed so that S / W of Formula 1 is increased, the LED can be efficiently cooled. First, in order to reduce W, which is the distance between the high heat source and the low heat source, the thickness of the lid member 46b and the mounting substrate 45, which are heat media, may be reduced. As described above, it is also effective to eliminate the lid member 46 b and form the first coolant channel 31 by the mounting substrate 45. On the other hand, in order to increase S, which is the area of the low heat source, the peripheral portion of the first coolant channel 31 may be disposed outside the peripheral portion of the mounting surface of the LED 21. According to this configuration, since the projected area of the first refrigerant 51 on the mounting surface of the LED 21 is larger than the mounting area of the LED 21, the mounting surface of the LED 21 can be efficiently cooled. More preferably, the protruding length L from the peripheral edge of the mounting surface of the LED 21 to the peripheral edge of the first refrigerant channel 31 is set to be equal to or longer than the distance W from the LED 21 to the first refrigerant channel 31. By the projecting portion of the first refrigerant flow path 31, the projected area of the first refrigerant 51 on the mounting surface of the LED 21 becomes sufficiently larger than the mounting area of the LED 21, and the distance from the LED 21 to the first refrigerant can be compensated. Therefore, the mounting surface of the LED 21 can be efficiently cooled. Moreover, it becomes possible to cool the side surface of the LED 21 through a second refrigerant described later.

(投光部)
一方、基台部40の上面には、投光部25が形成されている。投光部25は、LED21、反射鏡26、レンズ27、およびLED21の露出面冷却部47を主として構成されている。
実装基板45の上面周縁部には、円環状の反射鏡26が形成されている。反射鏡26は、LED21から側方に出射された光を、後方(光源装置による光の照射方向)に反射するものである。そのため、反射鏡26の内面26aはバンク状の斜面とされ、少なくともその内面26aが鏡面状態とされている。また、実装基板45の上面全体を覆うように、レンズ27が形成されている。レンズ27は、LED21から放射状に出射された光を後方に集光するものである。そのため、レンズ27はエポキシ樹脂等の透明材料によって構成され、周辺部より中央部の厚さが厚い凸レンズとされている。
(Lighting part)
On the other hand, a light projecting unit 25 is formed on the upper surface of the base unit 40. The light projecting unit 25 mainly includes an LED 21, a reflecting mirror 26, a lens 27, and an exposed surface cooling unit 47 of the LED 21.
An annular reflecting mirror 26 is formed on the periphery of the upper surface of the mounting substrate 45. The reflecting mirror 26 reflects the light emitted from the LEDs 21 to the rear side (light irradiation direction by the light source device). Therefore, the inner surface 26a of the reflecting mirror 26 is a bank-like slope, and at least the inner surface 26a is in a mirror state. The lens 27 is formed so as to cover the entire top surface of the mounting substrate 45. The lens 27 condenses light emitted radially from the LED 21 backward. Therefore, the lens 27 is made of a transparent material such as an epoxy resin, and is a convex lens having a thicker central portion than a peripheral portion.

(第2冷媒)
そして、レンズ27と実装基板45との間には、LED21およびその露出面冷却部47が設けられている。露出面冷却部47は、第2冷媒流路36の内部に配置された第2冷媒52により、主にLED21の上面および側面(実装面以外の露出面)を冷却するものである。第2冷媒流路36は、レンズ27の底面に溝部を形成し、そのレンズ27を実装基板45の上面に接着することによって形成されている。図2に示すように、この第2冷媒流路36の幅は、レンズ27の中央部においてLED21の幅より大きく形成され、レンズ27の端部にかけて漸次小さく形成されている。そして、その第2冷媒流路36の内部に第2冷媒52が配置されている。第2冷媒52として採用可能な物質は、第1冷媒として採用可能な物質と同様である。ただし、LED21からの光は第2冷媒52を透過して出射されるので、第2冷媒として透明な物質を採用する。また、第2冷媒はLED21およびレンズ27と直接接触するので、第2冷媒としてLED21およびレンズ27の構成材料を侵食しない物質を採用する。
(Second refrigerant)
The LED 21 and its exposed surface cooling unit 47 are provided between the lens 27 and the mounting substrate 45. The exposed surface cooling section 47 mainly cools the upper surface and side surfaces (exposed surfaces other than the mounting surface) of the LED 21 by the second refrigerant 52 disposed inside the second refrigerant flow path 36. The second coolant channel 36 is formed by forming a groove on the bottom surface of the lens 27 and bonding the lens 27 to the top surface of the mounting substrate 45. As shown in FIG. 2, the width of the second coolant channel 36 is formed larger than the width of the LED 21 at the center of the lens 27, and gradually decreases toward the end of the lens 27. A second refrigerant 52 is disposed inside the second refrigerant flow path 36. The substance that can be used as the second refrigerant 52 is the same as the substance that can be used as the first refrigerant. However, since the light from the LED 21 is emitted through the second refrigerant 52, a transparent substance is used as the second refrigerant. Further, since the second refrigerant is in direct contact with the LED 21 and the lens 27, a substance that does not erode the constituent materials of the LED 21 and the lens 27 is employed as the second refrigerant.

図1に示すように、露出面冷却部47は、低熱源である第2冷媒52により、熱媒体を介することなく、高熱源であるLED21を直接冷却するものである。この場合、数式1における高熱源と低熱源との距離Wは0である。一方、第2冷媒52はLED21の露出面全体に接触するので、低熱源の接触面積Sは大きくなる。したがって、数式1のS/Wが大きくなり、LEDの露出面を効率的に冷却することができる。   As shown in FIG. 1, the exposed surface cooling unit 47 directly cools the LED 21 that is a high heat source by using the second refrigerant 52 that is a low heat source without passing through a heat medium. In this case, the distance W between the high heat source and the low heat source in Equation 1 is zero. On the other hand, since the 2nd refrigerant | coolant 52 contacts the whole exposed surface of LED21, the contact area S of a low heat source becomes large. Therefore, S / W of Formula 1 becomes large, and the exposed surface of the LED can be efficiently cooled.

(循環手段、冷却手段)
図4は、本実施形態の光源装置の全体構成を示す概略図である。光源部20の両端部から延設された第1冷媒流路31が、第1冷媒51の循環手段である循環ポンプ56aに接続されて、第1冷媒循環路55Aが形成されている。この第1冷媒循環路55Aには、第1冷媒の冷却手段である冷却フィン57aが設けられている。この冷却フィン57は、FeやCu、Al、Mg等の高熱伝達率の金属材料からなる多数のフィン(ひれ)によって構成されている。これにより、第1冷媒循環路55Aの表面積が大きくなって、外部への放熱能力が高められている。なお、冷却フィン57aの周囲を強制的に換気する換気手段を導入すれば、冷却フィン57aの放熱能力をさらに高めることができる。また、第1冷媒循環路55Aを循環することによって第1冷媒51が冷却される場合には、冷却フィン57a等の冷却手段を設けなくてもよい。
一方、上記と同様に、光源部20の両端部から延設された第2冷媒流路36が循環ポンプ56bに接続されて、第2冷媒循環路55Bが形成されている。そして、この第2冷媒循環路55Bにも、上記と同様の冷却フィン57bが設けられている。
(Circulation means, cooling means)
FIG. 4 is a schematic diagram showing the overall configuration of the light source device of the present embodiment. The first refrigerant flow path 31 extending from both ends of the light source unit 20 is connected to a circulation pump 56a which is a circulation means for the first refrigerant 51, thereby forming a first refrigerant circulation path 55A. The first refrigerant circulation path 55A is provided with cooling fins 57a that are cooling means for the first refrigerant. The cooling fins 57 are constituted by a large number of fins (fins) made of a metal material having a high heat transfer coefficient such as Fe, Cu, Al, or Mg. Thereby, the surface area of the first refrigerant circulation path 55A is increased, and the heat dissipation capability to the outside is enhanced. If a ventilation means for forcibly ventilating the periphery of the cooling fin 57a is introduced, the heat dissipation capability of the cooling fin 57a can be further enhanced. Moreover, when the 1st refrigerant | coolant 51 is cooled by circulating through the 1st refrigerant | coolant circulation path 55A, it is not necessary to provide cooling means, such as the cooling fin 57a.
On the other hand, similarly to the above, the second refrigerant flow path 36 extending from both ends of the light source unit 20 is connected to the circulation pump 56b to form the second refrigerant circulation path 55B. The second refrigerant circulation path 55B is also provided with the same cooling fins 57b as described above.

このように、第1冷媒循環路55Aおよび第2冷媒循環路55Bを別個に形成することにより、第1冷媒51および第2冷媒52に種類の異なる物質を採用することができる。例えば、熱伝導率の高さを重視して第1冷媒51を選定し、LEDに対する安全性を重視して第2冷媒52を選定することも可能である。また、第1冷媒51および第2冷媒52の循環速度を別個に設定することができる。例えば、間接冷却方式である第1冷媒51の循環速度を、直接冷却方式である第2冷媒52の循環速度より早くすることにより、冷却能力を平均化することも可能である。これにより、LEDの冷却能力を向上させることができる。   Thus, different types of substances can be adopted for the first refrigerant 51 and the second refrigerant 52 by separately forming the first refrigerant circulation path 55A and the second refrigerant circulation path 55B. For example, it is possible to select the first refrigerant 51 with an emphasis on high thermal conductivity and to select the second refrigerant 52 with an emphasis on safety with respect to the LED. Moreover, the circulation speed of the 1st refrigerant | coolant 51 and the 2nd refrigerant | coolant 52 can be set separately. For example, it is possible to average the cooling capacity by making the circulation speed of the first refrigerant 51 that is an indirect cooling system faster than the circulation speed of the second refrigerant 52 that is a direct cooling system. Thereby, the cooling capacity of LED can be improved.

図5は、本実施形態の光源装置の変形例を示す概略図である。図5では、光源部20から延設された第1冷媒流路31および第2冷媒流路36が、1個の循環ポンプ56に対して直列接続され、共通冷媒循環路55が形成されている。そして、この共通冷媒循環路55に1個の冷却フィン57が設けられている。この場合、1個の循環ポンプ56で第1冷媒流路31および第2冷媒流路36の冷媒を循環させることが可能になり、また1個の冷却フィン57により第1冷媒流路31および第2冷媒流路36の冷媒を冷却することができる。したがって、光源装置10の構造を簡略化することが可能になり、光源装置10の製造コストおよび運転コストを低減することができる。また光源装置10を小型化することができる。なお、第1冷媒流路31および第2冷媒流路36を1個の循環ポンプ56に並列接続した場合でも、上記と同様の効果を得ることができる。   FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a modification of the light source device of the present embodiment. In FIG. 5, the first refrigerant channel 31 and the second refrigerant channel 36 extending from the light source unit 20 are connected in series to one circulation pump 56 to form a common refrigerant circuit 55. . One cooling fin 57 is provided in the common refrigerant circulation path 55. In this case, it is possible to circulate the refrigerant in the first refrigerant flow path 31 and the second refrigerant flow path 36 with one circulation pump 56, and the first refrigerant flow path 31 and the first refrigerant flow path with one cooling fin 57. The refrigerant in the two refrigerant channels 36 can be cooled. Therefore, the structure of the light source device 10 can be simplified, and the manufacturing cost and operating cost of the light source device 10 can be reduced. Moreover, the light source device 10 can be reduced in size. Even when the first refrigerant flow path 31 and the second refrigerant flow path 36 are connected in parallel to one circulation pump 56, the same effect as described above can be obtained.

以上に詳述したように、本実施形態の光源装置は、図1に示す実装面冷却部46および露出面冷却部47を有する構成とした。この実装面冷却部46により、主にLED21の実装面を効率的に間接冷却することができる。また露出面冷却部47により、主にLED21の露出面を効率的に直接冷却することができる。したがって、LED21の全面を効率的に冷却することができる。これにともなって、LED21の発光効率が向上するので、LED21に対する投入電流を増加させることが可能になり、LED21を高輝度化することができる。また、LEDチップの面積を小さくしてエテンデュを下げても、高出力を維持することができる。一方、実装面冷却部46には間接冷却方式を採用したので、LED21の実装構造を簡略化することが可能になり、光源装置の小型化および低コスト化を実現することができる。   As described in detail above, the light source device of the present embodiment has the mounting surface cooling unit 46 and the exposed surface cooling unit 47 shown in FIG. By this mounting surface cooling section 46, the mounting surface of the LED 21 can mainly be indirectly cooled efficiently. Moreover, the exposed surface cooling unit 47 can mainly cool the exposed surface of the LED 21 directly and efficiently. Therefore, the entire surface of the LED 21 can be efficiently cooled. Accordingly, the light emission efficiency of the LED 21 is improved, so that the input current to the LED 21 can be increased, and the brightness of the LED 21 can be increased. Moreover, even if the area of the LED chip is reduced to reduce the etendue, a high output can be maintained. On the other hand, since the indirect cooling method is adopted for the mounting surface cooling unit 46, the mounting structure of the LED 21 can be simplified, and the light source device can be reduced in size and cost.

[プロジェクタ]
図8は、本実施形態に係る光源装置を備えたプロジェクタの説明図である。図中、符号512,513,514は本実施形態の光源装置、522,523,524は液晶ライトバルブ(光変調手段)、525はクロスダイクロイックプリズム(色光合成手段)、526は投写レンズ(投写手段)を示している。
[projector]
FIG. 8 is an explanatory diagram of a projector including the light source device according to the present embodiment. In the figure, reference numerals 512, 513, and 514 denote light source devices of the present embodiment, 522, 523, and 524 denote liquid crystal light valves (light modulation means), 525 denotes a cross dichroic prism (color light combining means), and 526 denotes a projection lens (projection means). ).

図8のプロジェクタは、本実施形態のように構成した3個の光源装置512,513,514を備えている。各光源装置512,513,514には、それぞれ赤(R)、緑(G)、青(B)に発光するLEDが採用されている。なお、光源光の照度分布を均一化させるための均一照明系として、各光源装置の後方にロッドレンズやフライアイレンズを配置してもよい。   The projector shown in FIG. 8 includes three light source devices 512, 513, and 514 configured as in the present embodiment. Each of the light source devices 512, 513, and 514 employs LEDs that emit light in red (R), green (G), and blue (B). As a uniform illumination system for making the illuminance distribution of the light source light uniform, a rod lens or fly-eye lens may be arranged behind each light source device.

赤色光源装置512からの光束は、重畳レンズ535Rを透過して反射ミラー517で反射され、赤色光用液晶ライトバルブ522に入射する。また、緑色光源装置513からの光束は、重畳レンズ535Gを透過して緑色光用液晶ライトバルブ523に入射する。また、青色光源装置514からの光束は、重畳レンズ535Bを透過して反射ミラー516で反射され、青色光用液晶ライトバルブ524に入射する。なお、各光源からの光束は重畳レンズを介することにより液晶ライトバルブの表示領域において重畳され、液晶ライトバルブが均一に照明されるようになっている。   The light beam from the red light source device 512 passes through the superimposing lens 535R, is reflected by the reflection mirror 517, and enters the liquid crystal light valve 522 for red light. The light beam from the green light source device 513 passes through the superimposing lens 535G and enters the green light liquid crystal light valve 523. The light beam from the blue light source device 514 passes through the superimposing lens 535B, is reflected by the reflecting mirror 516, and enters the blue light liquid crystal light valve 524. The light flux from each light source is superimposed on the display area of the liquid crystal light valve through the superimposing lens so that the liquid crystal light valve is illuminated uniformly.

また、各液晶ライトバルブの入射側および出射側には、偏光板(不図示)が配置されている。そして、各光源からの光束のうち所定方向の直線偏光のみが入射側偏光板を透過して、各液晶ライトバルブに入射する。また、入射側偏光板の前方に偏光変換手段(不図示)を設けてもよい。この場合、入射側偏光板で反射された光束をリサイクルして各液晶ライトバルブに入射させることが可能になり、光の利用効率を向上させることができる。   Further, polarizing plates (not shown) are arranged on the incident side and the emission side of each liquid crystal light valve. Then, only linearly polarized light in a predetermined direction out of the light flux from each light source passes through the incident side polarizing plate and enters each liquid crystal light valve. Further, a polarization conversion means (not shown) may be provided in front of the incident side polarizing plate. In this case, it is possible to recycle the light beam reflected by the incident-side polarizing plate and make it incident on each liquid crystal light valve, thereby improving the light utilization efficiency.

各液晶ライトバルブ522,523,524によって変調された3つの色光は、クロスダイクロイックプリズム525に入射する。このプリズムは4つの直角プリズムを貼り合わせて形成され、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に配置されている。これらの誘電体多層膜によって3つの色光が合成され、カラー画像を表す光が形成される。そして、合成された光は投写光学系である投写レンズ526により投写スクリーン527上に投写され、拡大された画像が表示される。   The three color lights modulated by the liquid crystal light valves 522, 523, and 524 are incident on the cross dichroic prism 525. This prism is formed by bonding four right-angle prisms, and a dielectric multilayer film that reflects red light and a dielectric multilayer film that reflects blue light are arranged in a cross shape on the inner surface thereof. These dielectric multilayer films combine the three color lights to form light representing a color image. The synthesized light is projected onto the projection screen 527 by the projection lens 526 which is a projection optical system, and an enlarged image is displayed.

上述した本実施形態の光源装置では、LEDを効率的に冷却することができるので、投入電流を増加して高輝度化させることが可能である。したがって、上述した光源装置を備えることにより、明るく表示品質に優れたプロジェクタを提供することができる。   In the light source device of the present embodiment described above, the LEDs can be efficiently cooled, so that the input current can be increased to increase the brightness. Therefore, by providing the light source device described above, it is possible to provide a bright projector with excellent display quality.

なお、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な材料や構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。例えば、本実施形態では固体光源としてLEDを採用したが、固体光源として半導体レーザ等を採用することも可能である。また、本実施形態では冷却手段として冷却フィンを採用したが、冷却手段としてペルチェ素子等を採用することも可能である。さらに、上述したプロジェクタでは光変調手段として液晶ライトバルブを採用したが、光変調手段としてデジタルマイクロミラーデバイス(DMD、登録商標)等を採用することも可能である。   It should be noted that the technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes those in which various modifications are made to the above-described embodiments without departing from the spirit of the present invention. That is, the specific materials and configurations described in the embodiments are merely examples, and can be changed as appropriate. For example, in the present embodiment, an LED is used as the solid light source, but a semiconductor laser or the like may be used as the solid light source. In the present embodiment, the cooling fins are used as the cooling means, but a Peltier element or the like can also be used as the cooling means. Further, in the projector described above, a liquid crystal light valve is employed as the light modulation means, but a digital micromirror device (DMD, registered trademark) or the like may be employed as the light modulation means.

実施形態の光源装置における光源部の側面断面図である。It is side surface sectional drawing of the light source part in the light source device of embodiment. 光源部の平面図である。It is a top view of a light source part. 第2冷媒の流路構成の説明図である。It is explanatory drawing of the flow-path structure of a 2nd refrigerant | coolant. 実施形態の光源装置の全体構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the whole structure of the light source device of embodiment. 実施形態の光源装置の変形例を示す概略図である。It is the schematic which shows the modification of the light source device of embodiment. 熱伝導の法則の説明図である。It is explanatory drawing of the law of heat conduction. 高熱源の冷却方式の説明図である。It is explanatory drawing of the cooling system of a high heat source. 実施形態に係る光源装置を備えたプロジェクタの説明図である。It is explanatory drawing of the projector provided with the light source device which concerns on embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

21固体光源 40基台部 51第1冷媒 52第2冷媒   21 solid light source 40 base 51 first refrigerant 52 second refrigerant

Claims (10)

基台部に実装された固体光源と、
前記基台部の内部に配置され、前記固体光源を間接冷却する第1冷媒と、
前記基台部の外部に配置され、前記固体光源を直接冷却する第2冷媒と、
を有することを特徴とする光源装置。
A solid state light source mounted on the base,
A first refrigerant that is disposed inside the base and indirectly cools the solid-state light source;
A second refrigerant disposed outside the base and directly cooling the solid light source;
A light source device comprising:
前記固体光源は、前記基台部の実装基板に実装され、
前記第1冷媒は、前記実装基板を介して前記固体光源を間接冷却することを特徴とする請求項1に記載の光源装置。
The solid light source is mounted on a mounting substrate of the base part,
The light source device according to claim 1, wherein the first refrigerant indirectly cools the solid-state light source through the mounting substrate.
前記固体光源の実装面の周縁部より外側に、前記第1冷媒の周縁部が配置されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の光源装置。 3. The light source device according to claim 1, wherein a peripheral portion of the first refrigerant is disposed outside a peripheral portion of the mounting surface of the solid-state light source. 前記固体光源の実装面の周縁部から前記第1冷媒の周縁部までの距離が、前記固体光源から前記第1冷媒までの距離以上となるように形成されていることを特徴とする請求項3に記載の光源装置。 The distance from the peripheral part of the mounting surface of the said solid light source to the peripheral part of the said 1st refrigerant | coolant is formed so that it may become more than the distance from the said solid light source to the said 1st refrigerant | coolant. The light source device according to 1. 前記第2冷媒は、前記固体光源の実装面以外の表面に接触して、前記固体光源を直接冷却することを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の光源装置。 5. The light source device according to claim 1, wherein the second refrigerant contacts a surface other than a mounting surface of the solid light source to directly cool the solid light source. 前記第1冷媒および/または前記第2冷媒が、循環手段により循環可能とされていることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の光源装置。 The light source device according to any one of claims 1 to 5, wherein the first refrigerant and / or the second refrigerant can be circulated by a circulation means. 前記第1冷媒を循環させる前記循環手段と、前記第2冷媒を循環させる前記循環手段とが、それぞれ別個に設けられていることを特徴とする請求項6に記載の光源装置。 The light source apparatus according to claim 6, wherein the circulation unit that circulates the first refrigerant and the circulation unit that circulates the second refrigerant are separately provided. 前記第1冷媒および前記第2冷媒が、共通の前記循環手段に接続されていることを特徴とする請求項6に記載の光源装置。 The light source device according to claim 6, wherein the first refrigerant and the second refrigerant are connected to the common circulation unit. 前記第1冷媒および/または前記第2冷媒が、冷却手段により冷却可能とされていることを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれかに記載の光源装置。 The light source device according to claim 1, wherein the first refrigerant and / or the second refrigerant can be cooled by a cooling unit. 請求項1ないし請求項9のいずれかに記載の光源装置を備えたことを特徴とするプロジェクタ。 A projector comprising the light source device according to claim 1.
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