JP2005338251A - 光源装置及びプロジェクタ - Google Patents
光源装置及びプロジェクタ Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005338251A JP2005338251A JP2004154645A JP2004154645A JP2005338251A JP 2005338251 A JP2005338251 A JP 2005338251A JP 2004154645 A JP2004154645 A JP 2004154645A JP 2004154645 A JP2004154645 A JP 2004154645A JP 2005338251 A JP2005338251 A JP 2005338251A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- light source
- source device
- emitting element
- cooling liquid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
- H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
Landscapes
- Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
- Projection Apparatus (AREA)
- Arrangement Of Elements, Cooling, Sealing, Or The Like Of Lighting Devices (AREA)
Abstract
【課題】LED等の発光素子の基板への実装時のダメージを回避しつつ、当該発光素子から発生する熱を効果的に外部へ排出することにより、十分な輝度を有する光源装置及び光源装置を用いたプロジェクタを提供する。
【解決手段】セラミック基板21gが、流路SPを有し、流路SP内に冷却液CLを流通させることにより、LEDパッケージ21f内のLED素子1によって発生し、ヒートスラグ4を伝導した熱を冷却液CLが吸収し、セラミック基板21g外へ排除する。また、セラミック基板に限らず、ヒートスラグが同様の流路を有することによっても熱の排除が可能である。
【選択図】図3
【解決手段】セラミック基板21gが、流路SPを有し、流路SP内に冷却液CLを流通させることにより、LEDパッケージ21f内のLED素子1によって発生し、ヒートスラグ4を伝導した熱を冷却液CLが吸収し、セラミック基板21g外へ排除する。また、セラミック基板に限らず、ヒートスラグが同様の流路を有することによっても熱の排除が可能である。
【選択図】図3
Description
本発明は、発光ダイオード等の発光素子を発光源とする光源装置及びこれを用いたプロジェクタに関する。
プロジェクタ等の投影装置内の光源装置に対する冷却技術として、例えばペルチェ効果を利用した冷却装置を有機EL(エレクトロルミネッセンス)素子に適用したものが知られている(特許文献1参照)。
さらに、例えば、LED(発光ダイオード)を光源装置として用いる場合、このLEDから発生した熱を熱伝導性の高い金属製のヒートスラグ等によって実装基板等に熱伝導させ、実装基板上にヒートシンクを配した上、ヒートシンクに付属するファン等による強制冷却を行ってきた。
国際公開公報 WO98/13725号
しかしながら、前者のようにペルチェ効果を利用した冷却装置を光源に近接して配置した場合、ペルチェ素子からの廃熱によって周辺の光学部品に熱的影響を与え、プロジェクタの性能を劣化させる可能性がある。
また、後者において、ヒートスラグ等の熱伝導率を良くし過ぎると実装時(はんだ付け時)に生じる熱がLEDに伝わりダメージを与えるため、低い熱抵抗値に抑えることは難しかった。一方、近年、特にLEDの高輝度化に伴い出力も大きくなった。これにより発生する熱量も多くなり、LEDをより効果的に冷却する必要性が生じている。
そこで、本発明は、光源周辺の光学部品に熱的影響が及びにくい光源装置及びこれを用いたプロジェクタを提供することを目的とする。
また、本発明では、望ましくは実装時のダメージを回避しつつ、LED等の発光素子から発生する熱を効果的に外部へ排出することを目的とする。また、これにより十分な輝度を有する光源装置及び光源装置を用いたプロジェクタを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明に係る光源装置は、(a)所定波長領域の光を発生する発光素子と、(b)上記発光素子及び上記発光素子を直接固定する各固定部材を支持し、かつ上記発光素子からの熱を外部へ伝達するための冷却液を流通させる流路を内部に有する支持部材とを備える。
発光素子の代表的なものとしてLEDが考えられるが、近年のLEDの高輝度化に伴い、LEDから発生する熱量も増大している。一方、LED等の発光素子を支持する実装基板、素子形成用絶縁基板等の支持部材は、熱の発生源である発光素子に直接又は間接に接しているので、発生した熱を受け、外部へ伝達するための熱伝達部材としての役割も果たしている。従って、支持部材に対し、溜まった熱を外部へ効率良く排出する作用を持たせることが必要である。このため、本発明では、支持部材の内部に冷却液を流通させるための流路を設けた。この場合、流路内を冷却液が流通することにより当該熱が外部に効率良く排出され、従来に比べ、より効果的な熱の排出が可能になり、支持部材全体の熱抵抗を下げた場合に問題となる実装時のダメージを回避することも可能となる。さらに、冷却液を支持部材から離れた位置に循環させて冷却するならば、光源装置周辺の光学部品に熱的影響が及ぶことを防止できる。
また、本発明における具体的な態様として、上記支持部材が、上記発光素子を内蔵する電子部品をはんだ付けするための実装基板である。この場合、例えば、はんだ付けにより実装された箇所すなわち接続箇所を中心として、電子部品中の発光素子より発生した熱が支持部材に伝導する。支持部材は冷却液により効果的に冷却することができ、冷却によって温まった冷却液は外部に排出される。
また、本発明における別の具体的な態様として、光源装置は、上記支持部材が、上記発光素子とともに電子部品を構成し、当該電子部品は、実装基板にはんだ付けされる。この場合、上記流路を内部に有する支持部材は直接的に発光素子に接しているので、より効果的な熱の排出を可能にするとともに、発光素子と実装基板間の熱抵抗を低くする必要がないため、実装時のダメージを回避することにもなる。
また、本発明における具体的は態様として、上記光源装置は、上記支持部材の外部に設置され、上記流路における冷却液の流入口及び流出口に連結されることにより上記冷却液の流量の調整及び温度の設定の少なくとも一方を行う冷却液循環装置をさらに備える。
上記光源装置において、冷却液循環装置によって冷却された、支持部材の流路内を流れる冷却液によって発光素子からの熱が吸収され、冷却液は、流路の流出口から外部に設置された冷却液循環装置に送られ再び冷却され、冷却された冷却液は流路の流入口から流路内に送られる。これにより、所望の状態の冷却液を循環させる冷却が達成され、発光素子は、必要に応じて、冷却液によって目的とする状態に冷却され、発生する熱を効果的に外部に排除できる。
また、上記具体的な態様のさらに具体的な態様として、上記冷却液循環装置は、上記冷却液を冷却するペルチェ素子を有する。この場合、冷却方法としてペルチェ効果を用いているので、冷却液の温度を必要に応じて雰囲気温度よりも十分に低い温度まで下げることができ、冷却効率を高めることができる。
また、本発明における具体的な態様として、上記支持部材が、セラミック材料で形成される基板である。この場合、当該基板が、熱的に比較的安定なセラミックであることによりその耐久性が高まり、形成される冷却液の流路は、流路内面から液漏れが発生しないように加工することが容易であるとともに、複雑な構造を形成することも可能である。例えば、流路を蛇行させる、網目状にする、又は分岐型にするといったことが可能であり、これにより、より効果的に冷却液を当該基板内に通過させることができる。
また、本発明に係るより具体的な態様として、上記発光素子が、発光ダイオードである。この場合、光源装置は、例えば、プロジェクタ等の照明光として十分な輝度を有することが可能となる。
さらに、本発明に係る別の具体的な態様として、上記冷却液は、不凍液を含む。この場合、冷却液が凍結することがないので、寒冷地での使用に際して破損のおそれを低減することができる。また、冷却液循環装置による冷却温度の設定に際し、より冷却液の温度を下げた設定が可能となる。これにより、発光素子からの熱をより効果的に吸収できる。
また、本発明に係る第1のプロジェクタは、(a)照明光を射出する上述の光源装置と、(b)上記光源装置からの照明光によって照明される光変調装置と、(c)記光変調装置からの像光を投射する投射光学系とを備える。
上記第1のプロジェクタは、上述のような特徴を有する本発明の光源装置を用いていることにより、光源装置が過熱状態で使用されることを防止できるので、常に輝度の十分な高画質の画像を投射することが可能となる。
また、本発明に係る第2のプロジェクタは、(a)各色の照明光をそれぞれ射出する色光ごとに設けた上述の光源装置と、(b)各色の照明光によってそれぞれ照明される各色の光変調装置と、(c)上記各色の光変調装置からの色光の像光を合成して射出させる光合成部材と、(d)上記光合成部材を経た像光を投射する投射光学系とを備える。
上記第2のプロジェクタは、上述のような特徴を有する本発明の光源装置を用いていることにより、光源装置が過熱状態で使用されることを防止できるので、常に輝度の十分な高画質のカラー画像を投射することが可能となる。
〔第1実施形態〕
図1は、本発明に係る色光ごとの光源装置を備えたプロジェクタ50の構造を示すブロック図である。このプロジェクタ50は、冷却制御機構10と、光源装置20と、像形成部30と、投射レンズ40とを備える。ここで、光源装置20は、青色光源装置21と、緑色光源装置23と、赤色光源装置25とを有する。また、像形成部30は、透過型の光変調装置である3つの液晶ライトバルブ31、33、35と、光合成部材であるクロスダイクロイックプリズム36とを有する。
図1は、本発明に係る色光ごとの光源装置を備えたプロジェクタ50の構造を示すブロック図である。このプロジェクタ50は、冷却制御機構10と、光源装置20と、像形成部30と、投射レンズ40とを備える。ここで、光源装置20は、青色光源装置21と、緑色光源装置23と、赤色光源装置25とを有する。また、像形成部30は、透過型の光変調装置である3つの液晶ライトバルブ31、33、35と、光合成部材であるクロスダイクロイックプリズム36とを有する。
青色光源装置21は、青色光用光源ユニット21aと、照明光形成光学系21eとを備える。このうち、青色光用光源ユニット21aは、発光素子であるLEDを内蔵する電子部品である複数のLEDパッケージ21fを、その支持部材としてのセラミック基板21g上に適当な2次元的配列で取り付けたものである。尚、LEDパッケージ21f及びセラミック基板21gの詳しい構造については、後で図3を用いて記述する。照明光形成光学系21eは、各LEDパッケージ21fの正面にビーム整形用のレンズエレメントを個別に配置した集光レンズアレイ21bと、光均一化手段であるロッドインテグレータ21cと、照明光の偏光方向を調整する偏光フィルタ21dとからなる。各LEDパッケージ21fは、3原色のうち青の範疇に含まれる青色光LBをそれぞれ発生する。LEDパッケージ21fから取り出された青色光LBは、集光レンズアレイ21bを経た後、ロッドインテグレータ21cの入射端すなわち入射ポートIPに入射する。この際、各LEDパッケージ21fからの青色光LBは、集光レンズアレイ21bを構成する各レンズエレメントによってそれぞれ適宜発散するとともに所定位置に集まる楕円或いは矩形断面のビームにされる。つまり、各LEDパッケージ21fからの青色光LBは、ロッドインテグレータ21cに設けた矩形の入射ポートIPに全体として集められ、この入射ポートIPに重畳した状態でそれぞれ漏れなく入射する。ロッドインテグレータ21cを経てその射出端である射出ポートOPから射出した青色光LBは、この射出ポートOPに対向配置された偏光フィルタ21dを介して像形成部30のうち青色光用の液晶ライトバルブ31に入射する。これにより、均一な青色光LBの照明光が形成され、液晶ライトバルブ31上の被照射領域を青色光によって均一に照明することができる。
また、緑色光LG及び赤色光LRについても同様の機能により均一な照明光が形成される。つまり、まず、緑色光源装置23は、緑色光用光源ユニット23aと、照明光形成光学系23eとを備える。さらに、緑色光用光源ユニット23aは、セラミック基板23gとLEDパッケージ23fとを有する。また、照明光形成光学系23eは、集光レンズアレイ23bと、入射ポートIPと射出ポートOPとを有するロッドインテグレータ23cと、偏光フィルタ23dとからなり、それぞれ照明光形成光学系21eのものと同様の機能を有する。この緑色光源装置23により、均一な緑色光LGの照明光が形成され、液晶ライトバルブ33上の被照射領域を均一に照明することができる。
また、同様に、赤色光源装置25は、赤色光用光源ユニット25aと、照明光形成光学系25eとを備える。さらに、赤色光用光源ユニット25aは、セラミック基板25gとLEDパッケージ25fとを有する。また、照明光形成光学系25eは、集光レンズアレイ25bと、入射ポートIPと射出ポートOPとを有するロッドインテグレータ25cと、偏光フィルタ25dとからなり、それぞれ照明光形成光学系21eのものと同様の機能を有する。この赤色光源装置25により、均一な赤色光LRの照明光が形成され、液晶ライトバルブ35上の被照射領域を均一に照明することができる。
各液晶ライトバルブ31、33、35は、入射した照明光の空間的強度分布を変調するための光変調装置である。各液晶ライトバルブ31、33、35に入射した三色の色光LB、LG、LRは、各液晶ライトバルブ31、33、35に電気的信号として入力された駆動信号或いは画像信号に応じて、画素単位でそれぞれ偏光状態が調整される。その際、偏光フィルタ21d、23d、25dによって、各液晶ライトバルブ31、33、35に入射する照明光の偏光方向が調整されるとともに、偏光フィルタ31d、33d、35dによって、各液晶ライトバルブ31、33、35から射出される色光LB、LG、LRから所定の偏光方向の変調光が取り出される。
クロスダイクロイックプリズム36は、赤色光LR反射用の誘電体多層膜37と、青色光LB反射用の誘電体多層膜38とを直交させた状態で内蔵する。このクロスダイクロイックプリズム36は、液晶ライトバルブ35からの赤色光LRを誘電体多層膜37で反射して進行方向右側に射出させ、液晶ライトバルブ33からの緑色光LGを誘電体多層膜37、38を介して直進射出させ、液晶ライトバルブ31からの青色光LBを誘電体多層膜38で反射して進行方向左側に射出させる。クロスダイクロイックプリズム36によって合成された合成光は、投射光学系である投射レンズ40によって不図示のスクリーン上に投射されスクリーン上に投影画像が形成される。
図2は、セラミック基板21gの流路SPの一態様を示すとともに、セラミック基板21gが有する流路SPの流入口IM・流出口OMと、これらの流入出口IM、OMに取り付けられるコネクタCNを示す平面図である。セラミック基板21gに冷却液CLを供給する供給管12aは、一方のコネクタCNを介して流入口IMに接続されており、使用された冷却液CLを収集する収集管12bは、他方のコネクタCNを介して流出口OMに接続されている。流入口IM及び流出口OMにそれぞれ設けたコネクタCNは、冷却液CLが漏れないようにセラミック基板21gに対して液密に固定されている。尚、例えば、流入口IM及び流出口OMの内径にねじ切りが施されているといったように、コネクタCNの取付方法は、少なくとも液密であればどのような方法でもよく、冷却液CLは漏れることなく輸送され、流路SP内を循環する。また、セラミック基板21g内を流路SPが規則的に蛇行していることにより、図中一点差線で示されているLEDパッケージ21fは冷却液CLによって均一にかつ十分に冷却される。ここでは、流路SPの一態様として、蛇行しているものを用いているが、この他にも、例えば、網目状にする、又は分岐型にするといった複雑な構造及び形状を持つ流路SPを形成することも可能である。また、流路SPの長さや内径も、LEDパッケージ21fの発熱量等の条件に応じて適宜変更することができる。
尚、図1に示す他のセラミック基板23g、25gも同様の機構を有し、コネクタCNを介してそれぞれ供給管13a、14a、及び収集管13b、14bと連結することで、冷却液CLは漏れることなくセラミック基板23g、25gに輸送され、セラミック基板23g、25g内を循環する。
図1に戻って、冷却制御機構10の機構について開示するとともに、セラミック基板21gと冷却制御機構10との関係を確認する。冷却制御機構10は、LEDパッケージ21f、23f、25fを冷却するため、冷却液CLの供給及び回収を調節する冷却液循環装置11を有し、この冷却液循環装置11は、冷却液CLの循環路を有する液溜15と、液溜15に密着するペルチェ素子からなる強制冷却装置16と、強制冷却装置16を冷却する空冷ファン17とを有する。また、冷却制御機構10は、冷却液循環装置11のほか、青色光用のLEDパッケージ21fを冷却するため、セラミック基板21gに冷却液CLを供給する供給管12aと、逆に使用された冷却液CLを回収する収集管12bとを備える。また、冷却制御機構10は、緑色光用のLEDパッケージ23fを冷却するため、セラミック基板23gに冷却液CLを供給する供給管13aと、逆に使用された冷却液CLを回収する収集管13bとを備える。また、冷却制御機構10は、赤色光用のLEDパッケージ25fを冷却するため、セラミック基板25gに冷却液CLを供給する供給管14aと、逆に使用された冷却液CLを回収する収集管14bとを備える。各セラミック基板21g、23g、25gにおいて使用された冷却液CLは、各収集管12b、13b、14bから集められ、冷却液循環装置11によって再び冷却され、各供給管12a、13a、14aによって各セラミック基板21g、23g、25gに供給される。冷却液循環装置11は、冷却液CL用の流量センサと温度センサと(不図示)を内蔵しており、冷却液CLの循環流量や温度を例えばフィードバック制御によって目標値に保持する。冷却液CLの温度設定は、経験的に一定値に定めることができるが、冷却液CLの上昇温度等に基づいて適宜冷却液循環装置11において決定されるといった手法を用いることもできる。尚、冷却液循環装置11に集められた冷却液CLの再冷却は、液溜15に密着している強制冷却装置16によって、ペルチェ効果を利用して行われる。尚、強制冷却装置16は、空冷ファン17によって冷却される。
図3は、本実施形態における各光源ユニット21a、23a、25aにおいて、各LEDパッケージ21f、23f、25fが実装された、流路SPを有する各セラミック基板21g、23g、25gについて説明する拡大断面図である。ここでは、青色光源ユニット21aについて説明することとするが、緑色光源ユニット23a、赤色光源ユニット25aについても以下同様である。上述のように、青色光源ユニット21aは、複数のLEDパッケージ21fとこれらが適当な2次元的配列で実装される実装基板であるセラミック基板21gとを備える。各LEDパッケージ21fは、青色光波長領域の光を発生させる発光素子であるLED素子1と、LED素子1によって発生する光を前方に反射するミラー2と、LED素子1及びミラー2を支持するとともにセラミック基板21gに例えばはんだ付けによって実装される支持基板3と、支持基板3に内蔵されLED素子1からの熱をセラミック基板21gに伝導するヒートスラグ4と、LED素子1の配線を形成するボンディングワイヤー5と、ボンディングワイヤー5に接合し、セラミック基板21g上の回路パターンCPに例えばはんだ付けによって接続される電極6と、LEDパッケージ21f全体を覆う光透過性のプラスチックモールド7とを有する。このLEDパッケージ21fは、支持基板3と電極6とにおいてセラミック基板21gにはんだ付けされることにより固定されている。尚、図2を用いて説明したように、セラミック基板21gに設けた流路SPは、流入口IM及び流出口OMを介して、それぞれ供給管12a及び収集管12bに液密に連結されている。
まず、LEDパッケージ21fの機能について述べる。回路パターンCPから、電極6及びボンディングワイヤー5を介して供給される電流により、LED素子1は光源光となる青色光LBを放射状に発光する。ミラー2により後方に射出された青色光LBが前方に反射され、青色光LBが無駄なく利用される。前方に向かう青色光LBはプラスチックモールド7を透過して青色光源ユニット21aの光源光として外部に射出される。この際、LED素子1により発生した熱は、比較的熱伝導性の高いヒートスラグ4に伝わる。本実施形態では、さらに冷却効果を高めるために、ヒートスラグ4が接合される実装基板であるセラミック基板21g内に流路SPを設け、流路SP内に冷却液CLを通過させることによりLED素子1が発生する熱を光源装置の外部へ排除する。
次に、冷却液CLの流路SP内での働きについて述べる。冷却液CLは、図1及び図2で説明したように冷却液循環装置11より供給管12aを介して流入口IMより流路SPへ流入する。流路SPは、セラミックの立体成形技術を用いて形成されているので、流路SP内面から冷却液CLの液漏れが発生しないように加工することが可能であるとともに、図2のように例えば、流路を蛇行させることや、他にも、網目状にする、又は分岐型にするといった複雑な加工が可能であり、これにより、冷却液CLは、広い接触面積で均一にセラミック基板21gを通過することができる。つまり、冷却液CLを、隈なく効果的にセラミック基板21g内に通過させることができる。これにより、図3において、ヒートスラグ4を介してセラミック基板21gに伝導したLED素子1からの熱をより確実に吸収させることができる。熱を吸収した冷却液CLは、図1及び図2から分かるように、流出口OMに送られ、収集管12bを介して冷却液循環装置11に戻され、再び冷却される。この際、冷却液循環装置11がペルチェ素子を備えるので、より効果的かつ十分な冷却が可能となる。
尚、冷却液CLとして、様々な液体の使用が可能であるが、例えば、エチレングリコールのような不凍液を冷却液CLに含ませることも可能である。この場合、冷却液CLが凍結することがないので、寒冷地での使用に際して破損のおそれを低減することができる。また、ペルチェ効果を用いることで、冷却液CLの温度を、通常の液体(例えば蒸留水)と比べて、格段に低下させることができる。
尚、本実施形態においては、主として冷却液CLによって熱の吸収を行うため、LED素子1の発する熱量等の条件によっては、ヒートスラグ4の熱伝導性が多少劣っても熱の処理に問題が発生しない。ヒートスラグ4の熱伝導性をある程度下げることによって、支持基板3及び電極6のはんだ付けの際に生じる熱の伝導によるダメージを回避することが可能となる。
図4(a)、(b)は、流路として、形状記憶型のパイプを用いた変形例について説明するためのセラミック基板の断面図である。まず、図4(a)のように、例えば形状記憶金属等からなり、記憶された形状に復元される前の形状記憶型パイプPPをセラミック基板21gに形成された直線状の管路SPに挿入する。挿入後の加熱等により、図4(b)のように、予め形成されている管路SPに合わせて形状が記憶されている形状記憶型パイプPPが図中矢印方向に復元し、流路が完成する。管路SPの内面と形状記憶パイプPPとの間には、密着性を高める熱伝導性の材料を充填することもできる。この際、形状記憶型パイプPPの素材として液漏れの生じないものを使用することによってセラミック基板内での液漏れをより確実に防ぐことが可能となる。また、この場合、形状記憶型パイプPPと供給管12a及び収集管12bとを直接連結する又は、形状記憶型パイプPPそのものを供給管12a及び収集管12bとして使用することにより、流入口IM及び流出口OM(図2参照)において、コネクタCN等を用いなくてよい。
本実施形態では、LED素子1によって発生した熱を、ヒートスラグ4を介して各セラミック基板21f、23f、25fに伝導させる一方、各セラミック基板21f、23f、25fが、基板内部に冷却液CLを通過させるための流路として形状記憶型パイプPPを有する。よって、冷却液CLがLED素子1から放出された熱を吸収し、さらに冷却液CLを各セラミック基板21f、23f、25fの外部に設置された冷却制御機構10によって循環させ、流量や温度を調節することで熱の処理を行うこととしている。これにより、LED素子1から安定した高輝度の発光が行われ、本発明の課題である十分な輝度を有する光源装置及びこれを用いたプロジェクタを提供することが可能となる。
図5は、図1のプロジェクタの変形例である単板式のプロジェクタ150の構造を示すブロック図である。以下、LEDパッケージ120fを除き、同名のものは、機構・機能について先のプロジェクタ50と等しいので説明を割愛する。このプロジェクタ150は、冷却制御機構110と、光源装置120と、液晶ライトバルブ130と、投射レンズ140とを備える。光源装置120は、光源ユニット120aと、照明光形成光学系120eとを備える。さらに、光源ユニット120aは、複数のLEDパッケージ120fと流路SPを有するセラミック基板120gとを備える。また、照明光形成光学系120eは、集光レンズアレイ120bと、ロッドインテグレータ120cとからなる。冷却制御機構110は、冷却液循環装置111と、供給管112aと、収集管112bとを備える。
LEDパッケージ120fとしては、まず、異なる複数のLED素子、例えば青色光、緑色光、赤色光の三つの光源光LWを一つのLEDパッケージ120fが内蔵するものが考えられる。この場合、当該素子を制御することにより、カラー画像を投影させることが可能となる。この他にも、白色のLED素子を備える場合や、また、複数のLEDパッケージ120fに、それぞれ異なる色光を発生するLED素子が一定の規則を持って配置されている場合なども考えられる。
尚、プロジェクタ150は、単板式であるため、像光の合成を行う必要がなく、液晶ライトバルブ130によって得られた像光がそのまま投射レンズ140によって投射され投影画像が形成される。
本変形例の場合も、図1等に示すプロジェクタ50同様、プロジェクタ150のセラミック基板120gが流路SPを有し、冷却制御機構110と連結されることで冷却液CLによる効果的な熱伝導が行われ、各LED素子から発生した熱の処理が行われる。
尚、本実施形態において、上述したいずれのプロジェクタの場合も、発光素子としてLED素子を用いたが、その他の発光素子、例えば、EL素子に対しても同様に、図2に示す冷却液循環型のセラミック基板21g、23g、25g、120gを用いることが可能であり、これにより、十分な冷却を達成することができる。
〔第2実施形態〕
第1実施形態においては、流路SPを各セラミック基板21g、23g、25gに設けることによって当該課題である発光素子であるLED素子1からの熱の除去を行ったが、本実施形態においては、流路SPをLEDパッケージ内部に設置することによって課題を解決する。
第1実施形態においては、流路SPを各セラミック基板21g、23g、25gに設けることによって当該課題である発光素子であるLED素子1からの熱の除去を行ったが、本実施形態においては、流路SPをLEDパッケージ内部に設置することによって課題を解決する。
尚、本実施形態における光源装置を各プロジェクタについて応用する場合、各光源ユニット21a、23a、25a及び120aの流路SPの形成箇所を除いては、第1実施形態におけるものと全く同様の構造を用いることが可能であるから同一部分の説明を割愛する。
図6は、第2実施形態にかかる流路SPを有する各LEDパッケージ21f、23f、25fについて説明するための拡大断面図である。ここでは、青色光源ユニット21aが備えるLEDパッケージ21fについて説明することとするが、緑色光ユニット23a、赤色光ユニット25aについても以下同様である。
第1実施形態と同様、青色光源ユニット21aが備える各LEDパッケージ21fは、青色光波長領域の光を発生させる発光素子であるLED素子101と、LED素子101によって発生する光を前方に反射するミラー102と、LED素子101及びミラー102を支持する支持部材であるとともに冷却液CLを流通させるための流路SPを有し、セラミック基板21gに例えばはんだ付けによって実装される支持基板103と、LED素子101の配線を形成するボンディングワイヤー105と、ボンディングワイヤー105に接合し、セラミック基板21g上の回路パターンCPに例えばはんだ付けによって接続される電極106と、LEDパッケージ21f全体を覆う光透過性のプラスチックモールド107とを有する。このLEDパッケージ21fは、支持基板103と電極106とがセラミック基板21gにはんだ付けされることにより固定されている。流路SPは、第1実施形態同様、冷却液CLの流入口IMと流出口OMとを有する。流入口IM及び流出口OMは、それぞれ供給管12a及び収集管12bに液密に連結している(いずれも第1実施形態同様である為不図示)。これにより、LED素子101が発生する熱をより直近で確実に吸収させることができる。
尚、本実施形態において、セラミック基板21gが流路SPを有するか否かについては触れなかったが、支持基板103に加え、さらに、セラミック基板21gも流路SPを有する場合も考えられる。また、第1実施形態同様、支持基板103が、さらにヒートスラグを備えることも可能である。
また、第1実施形態同様、冷却液CLとして、様々な液体の使用が可能であるが、例えば、エチレングリコールのような不凍液を冷却液CLに含ませることも可能である。
さらに、本実施形態においては、支持基板103が、流路SPを有し、流路SPは、各LEDパッケージ21f、23f、25fの実装時においては、冷却液CLに満たされておらず、空洞となっている。従って、支持基板103のはんだ付けによって生じる熱の伝導性が、空洞がない場合よりも低くなる。従って、支持基板103の材料として比較的熱伝導性の高いものを使用しても実装時のダメージを回避することが可能となる。元来、本実施形態においては、冷却液CLの効果によりLED素子101からの熱を処理するものであるが、熱伝導性の高い材料を支持基板103に使用することで、さらに熱の排出効果を高めることが可能となる。
尚、本実施形態において、いずれの場合も、発光素子としてLED素子を用いたが、その他の発光素子に対しても同様に用いることが可能である。同様の技術を発光素子が、例えば、EL素子である場合に対しても応用可能である。
11…冷却液循環装置、 12a、13a、14a…供給管、 12b、13b、14b…収集管、 21a、23a、25a…光源ユニット、 21f、23f、25f…LEDパッケージ、 21g、23g、25g…セラミック基板、 1、101…LED素子、 2、102…ミラー、 3、103…支持基板、 4…ヒートスラグ 5、105…ボンディングワイヤー、 6、106…電極、 SP…流路、 CL…冷却液
Claims (10)
- 所定波長領域の光を発生する発光素子と、
前記発光素子を支持し、かつ前記発光素子からの熱を外部へ伝達するための冷却液を流通させる流路を内部に有する支持部材と、
を備える光源装置。 - 前記支持部材は、前記発光素子を内蔵する電子部品をはんだ付けするための実装基板であることを特徴とする請求項1記載の光源装置。
- 前記支持部材は、前記発光素子とともに電子部品を構成し、当該電子部品は、実装基板にはんだ付けされることを特徴とする請求項1記載の光源装置。
- 前記支持部材の外部に設置され、前記流路における冷却液の流入口及び流出口に連結されることにより前記冷却液の流量の調整及び温度の設定の少なくとも一方を行う冷却液循環装置をさらに備えることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項記載の光源装置。
- 前記冷却液循環装置は、前記冷却液を冷却するペルチェ素子を有することを特徴とする請求項4記載の光源装置。
- 前記支持部材は、セラミック材料で形成された基板であることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項記載の光源装置。
- 前記発光素子は、発光ダイオードであることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項記載の光源装置。
- 前記冷却液は、不凍液を含むことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか一項記載の光源装置。
- 照明光を射出する請求項1から請求項8のいずれか一項記載の光源装置と、
前記光源装置からの照明光によって照明される光変調装置と、
前記光変調装置からの像光を投射する投射光学系と
を備えるプロジェクタ。 - 各色の照明光をそれぞれ射出する請求項1から請求項8のいずれか一項記載の色光ごとの光源装置と、
各色の照明光によってそれぞれ照明される各色の光変調装置と、
前記各色の光変調装置からの色光の像光を合成して射出させる光合成部材と、
前記光合成部材を経た像光を投射する投射光学系と
を備えるプロジェクタ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004154645A JP2005338251A (ja) | 2004-05-25 | 2004-05-25 | 光源装置及びプロジェクタ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004154645A JP2005338251A (ja) | 2004-05-25 | 2004-05-25 | 光源装置及びプロジェクタ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005338251A true JP2005338251A (ja) | 2005-12-08 |
Family
ID=35491926
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004154645A Withdrawn JP2005338251A (ja) | 2004-05-25 | 2004-05-25 | 光源装置及びプロジェクタ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005338251A (ja) |
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007316626A (ja) * | 2006-04-27 | 2007-12-06 | Sanyo Electric Co Ltd | 投写型映像表示装置 |
JP2007322718A (ja) * | 2006-05-31 | 2007-12-13 | Sanyo Electric Co Ltd | 表示装置 |
JP2008027910A (ja) * | 2006-07-17 | 2008-02-07 | Liquidleds Lighting Co Ltd | 放熱強化式高出力ledランプ |
WO2008075873A1 (en) * | 2006-12-19 | 2008-06-26 | Seoul Semiconductor Co., Ltd. | Heat conducting slug having multi-step structure and the light emitting diode package using the same |
JP2009086271A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Sanyo Electric Co Ltd | 投写型映像表示装置 |
JP2010170148A (ja) * | 2008-03-24 | 2010-08-05 | Seiko Epson Corp | プロジェクタ |
KR101037557B1 (ko) | 2009-06-19 | 2011-05-31 | 주식회사 원룩스 | 칩온보드 모듈 |
WO2011094949A1 (zh) * | 2010-02-05 | 2011-08-11 | 马士科技有限公司 | Led荧光灯 |
JP2018200997A (ja) * | 2017-05-30 | 2018-12-20 | 日亜化学工業株式会社 | 発光装置の製造方法 |
JP2019078913A (ja) * | 2017-10-25 | 2019-05-23 | セイコーエプソン株式会社 | プロジェクター |
JP2019175871A (ja) * | 2015-11-16 | 2019-10-10 | ウシオ電機株式会社 | 発光素子光源モジュール |
JP2020079950A (ja) * | 2020-02-06 | 2020-05-28 | セイコーエプソン株式会社 | プロジェクター |
CN116182124A (zh) * | 2023-04-23 | 2023-05-30 | 永林电子股份有限公司 | 一种大功率led灯珠 |
-
2004
- 2004-05-25 JP JP2004154645A patent/JP2005338251A/ja not_active Withdrawn
Cited By (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4657242B2 (ja) * | 2006-04-27 | 2011-03-23 | 三洋電機株式会社 | 投写型映像表示装置 |
JP2007316626A (ja) * | 2006-04-27 | 2007-12-06 | Sanyo Electric Co Ltd | 投写型映像表示装置 |
JP2007322718A (ja) * | 2006-05-31 | 2007-12-13 | Sanyo Electric Co Ltd | 表示装置 |
JP2008027910A (ja) * | 2006-07-17 | 2008-02-07 | Liquidleds Lighting Co Ltd | 放熱強化式高出力ledランプ |
US9236549B2 (en) | 2006-12-19 | 2016-01-12 | Seoul Semiconductor Co., Ltd. | Heat conducting slug having multi-step structure and light emitting diode package using the same |
WO2008075873A1 (en) * | 2006-12-19 | 2008-06-26 | Seoul Semiconductor Co., Ltd. | Heat conducting slug having multi-step structure and the light emitting diode package using the same |
JP2010514199A (ja) * | 2006-12-19 | 2010-04-30 | ソウル セミコンダクター カンパニー リミテッド | 多段構造の熱伝達スラグ及びこれを採用した発光ダイオードパッケージ |
US9293677B2 (en) | 2006-12-19 | 2016-03-22 | Seoul Semiconductor Co., Ltd. | Heat conducting slug having multi-step structure and light emitting diode package using the same |
JP2009086271A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Sanyo Electric Co Ltd | 投写型映像表示装置 |
JP2010170148A (ja) * | 2008-03-24 | 2010-08-05 | Seiko Epson Corp | プロジェクタ |
KR101037557B1 (ko) | 2009-06-19 | 2011-05-31 | 주식회사 원룩스 | 칩온보드 모듈 |
WO2011094949A1 (zh) * | 2010-02-05 | 2011-08-11 | 马士科技有限公司 | Led荧光灯 |
JP2019175871A (ja) * | 2015-11-16 | 2019-10-10 | ウシオ電機株式会社 | 発光素子光源モジュール |
JP2018200997A (ja) * | 2017-05-30 | 2018-12-20 | 日亜化学工業株式会社 | 発光装置の製造方法 |
JP7044965B2 (ja) | 2017-05-30 | 2022-03-31 | 日亜化学工業株式会社 | 発光装置の製造方法 |
JP2019078913A (ja) * | 2017-10-25 | 2019-05-23 | セイコーエプソン株式会社 | プロジェクター |
US10564530B2 (en) | 2017-10-25 | 2020-02-18 | Seiko Epson Corporation | Projector with homogenized cooling of light source array |
JP2020079950A (ja) * | 2020-02-06 | 2020-05-28 | セイコーエプソン株式会社 | プロジェクター |
JP7021680B2 (ja) | 2020-02-06 | 2022-02-17 | セイコーエプソン株式会社 | プロジェクター |
CN116182124A (zh) * | 2023-04-23 | 2023-05-30 | 永林电子股份有限公司 | 一种大功率led灯珠 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107765496B (zh) | 光源装置、图像投影装置、光源装置的设置方法 | |
JP4274178B2 (ja) | プロジェクタ | |
JP5201612B2 (ja) | 光源装置およびこれを備えた投写型表示装置 | |
US8226244B2 (en) | Image display device | |
JP2005338251A (ja) | 光源装置及びプロジェクタ | |
US20170167712A1 (en) | Headlight with an led light source | |
US20110037390A1 (en) | Multi-chip package LED lighting device | |
US20110001937A1 (en) | Projection Display Device And Illumination Device | |
JP5804522B2 (ja) | ディスプレイ装置 | |
JP5556256B2 (ja) | 照明装置および投写型画像表示装置 | |
EP3141951B1 (en) | Light source device and image display device | |
CN105988267A (zh) | 散热装置、光源装置及具备该光源装置的投影装置 | |
JP4151546B2 (ja) | プロジェクタ | |
JP2007103748A (ja) | 熱交換器、液冷システム、光源装置、プロジェクタ、電子デバイスユニット、電子機器 | |
JP2006147744A (ja) | 光源装置及びこれを用いたプロジェクタ | |
JP2007133300A (ja) | 半導体光源装置及びそれを利用した投射型映像表示装置 | |
JP2009031557A (ja) | 液冷システム | |
JP2007103821A (ja) | 冷却装置、プロジェクタ及び冷却方法 | |
JP2005347471A (ja) | 光源装置及びプロジェクタ | |
KR100708124B1 (ko) | 수냉식 냉각구조를 채용한 조명유니트 | |
JP2008051831A (ja) | 液晶表示機器 | |
JP2005045062A (ja) | 光源装置及びそれを用いた投射型表示装置 | |
JP2007103702A (ja) | 熱交換器、熱交換器の製造方法、液冷システム、光源装置、プロジェクタ、電子デバイスユニット、電子機器 | |
JP4345507B2 (ja) | 光源装置及びプロジェクタ | |
JPH1164849A (ja) | 液晶表示装置用光源及びそれを用いたカラー液晶表示装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20070807 |