JP2006066498A - 温度測定装置、光源制御装置、画像表示装置、温度測定方法および光源制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 光源の光量を限界まで引き出し、信頼性も向上させ、また、効率的に放熱することで過冷却によるムダをなくし、省消費電力化を図る。
【解決手段】 半導体を用いた光源１７に印加される電力を測定する電力測定手段と、上記光源１７の出力光量を測定する出力光量測定手段１８と、上記光源１７の周囲環境温度を測定する周囲環境温度測定手段２０と、上記電力測定手段、上記出力光量測定手段１８及び周囲環境温度測定手段２０の測定結果に基づいて上記光源のジャンクション温度を算出するジャンクション温度算出手段１０とを具備する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、温度測定装置、光源制御装置、画像表示装置、温度測定方法および光源制御方法に関するものである。

従来、プロジェクタなどの光源としては、ハロゲンランプが用いられたが、近年は放電型のランプ、即ちメタルハライドランプ、キセノンランプ、超高圧水銀ランプ（ＵＨＰ）等が多く用いられている。放電型のランプは、高輝度高効率であるが、高圧の電源回路を要する。高圧の電源回路は、大型で重く、プロジェクタの小型軽量化の妨げとなっていた。また、放電型のランプは、ハロゲンランプより長寿命とはいえ、依然寿命が短く（２０００〜５０００ｈ）、高速の点灯・消灯、変調等がほぼ不可能であり、特に立ち上げには数分という長い時間を要する。

そこで、最近、新しい光源として半導体を用いた光源（固体光源）が注目されている。
中でもＬＥＤ（発光ダイオード）の改良はめざましく、表示用の小出力の製品はもとより、照明用途に耐え得る大出力の製品が開発されつつある。ＬＥＤの特長として、超小型・超軽量、長寿命である点が挙げられ、また、駆動電流の制御によって、高速（ｍｓオーダ）の点灯・消灯、出射光量の調整（変調）が容易に可能である。このため、ＬＥＤは、プロジェクタ、特に小型・携帯用プロジェクタの光源として期待が高まっている。

図５は、従来のＬＥＤの構造の例を示す断面図である。ＬＥＤは、２極の素子であるが、図示するように、ｐ層、発光層、ｎ層をサンドイッチにしたＬＥＤチップ１を基板（高出力ＬＥＤでは、基板は多くの場合、放熱器を兼ねている）２にマウントする。そして、２極との接続のため、ボンディングワイヤ３，３がそれぞれから引き出されている。さらに、パッケージ内部を、シリコン・ジェル等の熱伝導性が高く屈折率がパッケージ外装に近い流体で満たす等の工夫がされている。

ここで、図示の構成では、２極ともボンディングワイヤ３，３を用いているが、上記放熱器２は、多くの場合、導体であることを用いて、基板（＝放熱器）自体を一方の極の端子とする場合もある。その場合には、ボンディングワイヤは１本となる。

また、図示の構成では、ＬＥＤチップ１で発生した熱は、主にＬＥＤチップ１がマウントされている、一般にヒートシンクと称するブロック状の金属からなる基板２を通して外部に放出される。基板２は、熱抵抗が比較的低く、放熱路としてしばしば用いられるが、ＬＥＤチップ１の発熱量は大きく、十分な手段とは言えなかった。そこで、ＬＥＤを液体の冷媒で冷却する方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。また、ＬＥＤではないが、プロジェクタの光源として有望なレーザダイオードの場合も同様である（例えば特許文献２参照）。

ところで、ＬＥＤは、効率の点で、まだ超高圧水銀ランプの１／２〜１／３程度であり、最大光量が小さい。そこで、現在のところＬＥＤを光源とするプロジェクタにおいて、画面の十分な輝度を得るには、定格いっぱいの電流を注入し、最大光量を得る必要がある。ＬＥＤには、定格の制約があり、最大光量は、定格と効率で自動的に決まる。ＬＥＤの定格電流を決めているのは主に発熱量である。言い方を変えれば、いかに定格いっぱいの駆動電流でＬＥＤを駆動できるかにより、最大光量を得るか否かが決まる。すなわち、放熱効率を高め、ＬＥＤをジャンクションの破壊温度以下、ぎりぎりで駆動できれば、より多くの光量を取出すことができる。なお、光量を稼ぐのにＬＥＤをアレイ化する方法があるが、これは発光点が大きくなることによる光学系としての照明効率の低下を招くので、あまり効果は得られない。
特開平６−５９２３号公報 特開平８−１１６１３８号公報

しかしながら、一般の半導体でよく行われるように、ヒートシンクである基板２に温度を計測するためのセンサを設けたのでは、正確なジャンクション温度を知ることができない。

その理由を２つ挙げるとすると、１つは、発生する熱量に比較してヒートシンクの熱抵抗がはるかに大きいため、センサ取り付け部では温度が極端に低下し、誤差が増大するからである。もう一つは、より積極的にチップを冷却するためにチップ周辺に液冷等の冷却機構を設けた構成を採用する場合が考えられるが、その際は冷却機構の動作状況によりチップ〜センサ間の温度差が変化するため、センサ温度から一意に変換してジャンクション温度を求めることができないからである。正確なジャンクション温度を知ることができなければ、ＬＥＤチップの破壊の予測もできない。その結果、ＬＥＤを定格ぎりぎりで動作させることができず、ＬＥＤそのものの最大出力光量を得ることができない。即ち、ジャンクション温度のセンシングは、信頼性確保のみならず、明るいプロジェクタの実現そのものになくてはならないものであった。

また、現状のＬＥＤの効率で明るいプロジェクタを実現するために、前述した特許文献１，２で述べたように、液体の冷媒による強制的な冷却を適用した場合、ＬＥＤの発熱が小さい場合には過冷却となり、冷却系がムダな電力を消費するという課題を有していた。特に、冷却に電力を消費するような場合（水冷、空冷）、冷却に無駄な電力が消費されることで、全体の消費電力が大きくなるため、例えば、プロジェクタを小型化し、バッテリ駆動しようとした場合などにおいては、せっかく消費電力の小さいＬＥＤを光源としているにもかかわらず、バッテリ寿命が短くなり、実用性が難しくなるという問題がある。

そこで本発明は、光源の光量を限界まで引き出すことができ、信頼性も向上させることができ、また、効率的に放熱することで過冷却によるムダをなくし、省消費電力化を図ることができる温度測定装置、光源制御装置、画像表示装置、温度測定方法および光源制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の温度測定装置は、半導体を用いた光源に印加される電力を測定する電力測定手段と、上記光源の出力光量を測定する出力光量測定手段と、上記光源の周囲環境温度を測定する周囲環境温度測定手段と、上記電力測定手段、上記出力光量測定手段及び周囲環境温度測定手段の測定結果に基づいて上記光源のジャンクション温度を算出するジャンクション温度算出手段とを具備することを特徴とする。

このような特徴を有する本発明の温度測定装置によれば、電力測定手段、出力光量測定手段及び周囲環境温度測定手段の測定結果に基づいてジャンクション温度が算出されるため、ジャンクション温度を正確に得ることができ、信頼性を向上させることができるという利点が得られる。したがって、光源の光量を限界まで引き出すことができ、また、効率的に放熱することで過冷却によるムダをなくし、省消費電力化を図ることができるという利点が得られる。

具体的には、上記ジャンクション温度算出手段が、上記電力測定手段及び上記出力光量測定手段の測定結果に基づいて上記光源の発熱量を算出し、該発熱量による上記光源の温度上昇を算出し、さらに上記周囲環境温度測定手段の測定結果に対して上記光源の温度上昇分を加算することによって上記光源のジャンクション温度を算出するという構成を採用することができる。

次に、本発明の光源制御装置は、半導体を用いた光源に印加される電力を測定する電力測定手段と、上記光源の出力光量を測定する出力光量測定手段と、上記光源の周囲環境温度を測定する周囲環境温度測定手段と、上記電力測定手段、上記出力光量測定手段及び周囲環境温度測定手段の測定結果に基づいて上記光源のジャンクション温度を算出するジャンクション温度算出手段と、上記ジャンクション温度が上記光源の破壊温度に達する前に上記光源に印加される電力を遮断もしくは低減する制御手段とを具備することを特徴とする。

このような特徴を有する本発明の光源制御装置によれば、電力測定手段、出力光量測定手段及び周囲環境温度測定手段の測定結果に基づいてジャンクション温度が算出され、さらにジャンクション温度が光源の破壊温度に達する前に光源に印加される電力が遮断もしくは低減されるため、ジャンクション温度を正確に得ることができかつ光源が破壊されることを防止することができ、信頼性を向上させることができるという利点が得られる。したがって、光源の光量を限界まで引き出すことができ、また、効率的に放熱することで過冷却によるムダをなくし、省消費電力化を図ることができるという利点が得られる。

次に、本発明の画像表示装置は、半導体を用いた光源に印加される電力を測定する電力測定手段と、上記光源の出力光量を測定する出力光量測定手段と、上記光源の周囲環境温度を測定する周囲環境温度測定手段と、上記電力測定手段、上記出力光量測定手段及び周囲環境温度測定手段の測定結果に基づいて上記光源のジャンクション温度を算出するジャンクション温度算出手段と、上記ジャンクション温度が上記光源の破壊温度に達する前に上記光源に印加される電力を遮断もしくは低減する制御手段とを具備する光源制御装置を備えることを特徴とする。

このような特徴を有する本発明の画像表示装置によれば、電力測定手段、出力光量測定手段及び周囲環境温度測定手段の測定結果に基づいてジャンクション温度が算出され、さらにジャンクション温度が光源の破壊温度に達する前に光源に印加される電力が遮断もしくは低減される光源制御装置を備えるため、ジャンクション温度を正確に得ることができかつ光源が破壊されることを防止することができ、信頼性を向上させることができるという利点が得られる。したがって、光源の光量を限界まで引き出すことができ、また、効率的に放熱することで過冷却によるムダをなくし、省消費電力化を図ることができるという利点が得られる。

次に、本発明の温度測定方法は、半導体を用いた光源に印加される電力、上記光源の出力光量及び上記光源の周囲環境温度に基づいて上記光源のジャンクション温度を算出することを特徴とする。

このような特徴を有する本発明の温度測定方法によれば、光源に印加される電力、光源の出力光量及び光源の周囲環境温度に基づいて光源のジャンクション温度が算出されるため、ジャンクション温度を正確に得ることができ、信頼性を向上させることができるという利点が得られる。したがって、光源の光量を限界まで引き出すことができ、また、効率的に放熱することで過冷却によるムダをなくし、省消費電力化を図ることができるという利点が得られる。

次に、本発明の光源制御方法は、半導体を用いた光源に印加される電力、上記光源の出力光量及び上記光源の周囲環境温度に基づいて上記光源のジャンクション温度を算出し、該ジャンクション温度が上記光源の破壊温度に達する前に上記光源に印加される電力を遮断もしくは低減することを特徴とする。

このような特徴を有する本発明の光源制御方法によれば、光源に印加される電力、光源の出力光量及び光源の周囲環境温度に基づいて光源のジャンクション温度が算出され、さらにジャンクション温度が光源の破壊温度に達する前に光源に印加される電力が遮断もしくは低減されるため、ジャンクション温度を正確に得ることができかつ光源が破壊されることを防止することができ、信頼性を向上させることができるという利点が得られる。したがって、光源の光量を限界まで引き出すことができ、また、効率的に放熱することで過冷却によるムダをなくし、省消費電力化を図ることができるという利点が得られる。

以下、図面を参照して、本発明に係る温度測定装置、光源制御装置、画像表示装置、温度測定方法および光源制御方法の一実施形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態である光源制御装置の構成を示すブロック図である。また、図２は、光源制御装置の回路構成を示した回路構成図である。図１において、光源制御装置は、光源（ＬＥＤ）１７、該光源（ＬＥＤ）を駆動するコントローラ１０、該コントローラ１０からの制御電圧に従って光源（ＬＥＤ）１７を駆動する駆動部１６、光源（ＬＥＤ）１７の出力光量を測定する出力光量測定部１８（出力光量測定手段）、光源（ＬＥＤ）１７への駆動電流を測定する駆動電流測定部１９、光源（ＬＥＤ）１７の周囲環境温度を測定する周囲環境温度測定部２０（周囲環境温度測定手段）からなる。

上記コントローラ１０は、記憶部１２、Ａ／Ｄコンバータ１３、Ｄ／Ａコンバータ１４演算部１５（ジャンクション温度算出手段，電力測定手段）からなる。演算部１５は、制御電圧Ｖを生成し、Ｄ／Ａコンバータ１４を介して制御電圧Ｖを駆動部１６へ供給する。また、演算部１５には、出力光量測定部１８からの測定結果、駆動電流測定部１９からの測定結果及び周囲環境温度測定部２０からの測定結果がＡ／Ｄコンバータ１３を介して入力され、演算部１５は、これらの測定結果に基づいて光源（ＬＥＤ）１７のジャンクション温度を算出する。また、コントローラ１０は、演算部１５に接続された記憶部１２を備えており、この記憶部１２には、例えば光源（ＬＥＤ）１７の破壊温度等が記憶されている。

駆動部１６は、演算部１５からの制御電圧Ｖに従って、光源（ＬＥＤ）１７に駆動電流を供給する。光源（ＬＥＤ）１７は、駆動部１６からの駆動電流により駆動して発光する。この駆動部１６は、図２に示すように、オペアンプによって構成されている。
出力光量測定部１８は、光源（ＬＥＤ）１７の出力光量Ｅを測定し、出力光量Ｅに応じた信号（測定結果）を演算部１５へ供給する。この出力光量測定部１８は、図２に示すように、本実施形態の光源制御装置においては、フォトダイオード１８１とアンプ１８２とを備えて構成されている。
駆動電流測定部１９は、光源（ＬＥＤ）１７の駆動電流Ｉを測定し、駆動電流Ｉに応じた信号（測定結果）を演算部１５へ供給する。この駆動電流測定部１９は、図２に示すように、本実施形態の光源制御装置においては、電流測定抵抗１９１と、差動アンプ１９２とを備えて構成されている。
周囲環境温度測定部２０は、光源（ＬＥＤ）１７の周囲環境温度Ｔ０を測定し、周囲環境温度Ｔ０に応じた信号（測定結果）を演算部１５へ供給する。この周囲環境温度測定部２０は、図２に示すように、本実施形態の光源制御装置においては、温度センサ２０１と、アンプ２０２とを備えて構成されている。

演算部１５は、光源（ＬＥＤ１７）を最大光量以下で駆動する場合（例えば、通常光量目標値を最大光量の８０％とした場合など）には、温度計算結果に従って、ジャンクション温度が破壊温度近くになったら光源（ＬＥＤ）への駆動電流を遮断して保護するか、破壊温度に至らなくとも高温になったら、光源（ＬＥＤ）への駆動電流を制限して（ある平衡状態に落ち着くまで）クールダウンする。これにより、効率的に光源（ＬＥＤ１７）を冷却することができ、消費電力を低下させることができる。

また、光源（ＬＥＤ１７）を最大光量で駆動する場合（光量目標値を最大とした場合）には、破壊温度直前で光源（ＬＥＤ）１７が動作するように、ジャンクション温度が破壊温度に対して余裕あるときは（例えば１０℃以上）、光量目標値をアップ（駆動電流をアップ）する一方、ジャンクション温度が破壊温度に対して余裕がないときは（例えば数℃）、光量目標値をダウン（駆動電流をダウン）するようにしてもよい。

なお、プロジェクタの場合、光源（ＬＥＤ）１７は、ＲＧＢ毎に設けられている。ゆえに、上述した光源制御装置は、ＲＧＢそれぞれに設けられる。

次に、このように構成された光源制御装置の動作（温度測定方法，光源制御方法）について説明する。ここで、図３は、光源制御装置の動作について説明するためのフローチャートである。まず、演算部１５は、生成した駆動電圧Ｖを駆動部１６に供給することによって、該駆動部１６によって光源（ＬＥＤ）１７を発光させる（Ｓ１０）。次に、温度計測動作開始であるか否かを判断する（Ｓ１２）。そして、温度計測動作開始のタイミングでなければ、ステップＳ１０へ戻る。

一方、温度計測動作開始になると、演算部１５は、光源（ＬＥＤ）１７に印加される電力Ｗを算出する（Ｓ１４）。光源（ＬＥＤ）１７に印加される電力Ｗは、下式（１）によって算出することができる。
Ｗ＝Ｖ・Ｉ……（１）
具体的には、演算部１５は、光源１７に供給する駆動電圧Ｖと、駆動電流測定部１９から取得する駆動電流Ｉとから光源（ＬＥＤ）１７に印加される電力Ｗを算出する。

続いて、演算部１５は、光源（ＬＥＤ）１７の光変換効率ηを算出する（Ｓ１６）。光源（ＬＥＤ）１７の光変換効率ηは、下式（２）によって算出することができる。
η＝Ｅ／Ｗ……（２）
具体的には、演算部１５は、出力光量測定部１８から取得した光源（ＬＥＤ）１８の出力光量ＥとＳ１２において算出した電力Ｗとから光源（ＬＥＤ）１７の光変換効率ηを算出する。

次に、演算部１５は、周囲環境温度測定部２０から光源（ＬＥＤ）１７の周囲環境温度Ｔ０を取得する（Ｓ１８）。
なお、Ｓ１４、Ｓ１６、Ｓ１８は順不同であり、いずれの工程から行うかは任意である。

そして、演算部１５は、光源（ＬＥＤ）１７のジャンクション温度Ｔｊを算出する（Ｓ２０）。光源（ＬＥＤ）１７のジャンクション温度Ｔｊは、駆動電流Ｉが０の場合の光源（ＬＥＤ）１７の温度に電力Ｗが印加されることによる光源（ＬＥＤ）１７の温度上昇分Ｔ（Ｑ）を加算することによって算出することができる。ここで、駆動電流Ｉが０の場合の光源（ＬＥＤ）１７の温度は、通常室温であり、光源（ＬＥＤ）１７の周囲環境温度Ｔ０である。すなわち、光源（ＬＥＤ）１７のジャンクション温度Ｔｊは、下式（３）によって算出することができる。
Ｔｊ＝Ｔ（Ｑ）＋Ｔ０……（３）
なお、電力Ｗが印加されることによる光源（ＬＥＤ）１７の温度上昇分Ｔ（Ｑ）は下式（４）によって算出することができる。ここで、下式（４）において、Ｑは光源（ＬＥＤ）１７における発熱量、ＡはＬＥＤチップの表面積、ｈはその表面における単位面積当たりの放熱係数である。なお、ＬＥＤチップの表面積Ａ及び放熱係数ｈは、予め計測されており、記憶部１２に記憶されている。
Ｔ（Ｑ）＝Ｑ／（Ａ・ｈ）……（４）
また、光源（ＬＥＤ）１７における発熱量Ｑは、下式（５）あるいは（６）によって算出することができる。
Ｑ＝（１−η）Ｗ……（５）
Ｑ＝Ｗ−Ｅ……（６）

具体的には、演算部１５は、Ｓ１４において算出した電力ＷとＳ１６において算出した光変換率η（あるいは出力光量Ｅ）を用いて光源（ＬＥＤ）１７における発熱量Ｑを算出する。続いて、この発熱量Ｑを用いて光源（ＬＥＤ）１７の温度上昇分Ｔ（Ｑ）を算出し、この温度上昇分Ｔ（Ｑ）にＳ１８において取得した光源（ＬＥＤ）１７の周囲環境温度Ｔ０を加算することによって光源（ＬＥＤ）１７のジャンクション温度Ｔｊを算出する。
なお、式（１）〜式（６）をまとめると、下式（７）あるいは下式（８）を得ることができる。
Ｔｊ＝（１−η）Ｗ／（Ａ・ｈ）＋Ｔ０……（７）
Ｔｊ＝（Ｗ−Ｅ）／（Ａ・ｈ）＋Ｔ０……（８）
そして、これらの式から分かるように、光源（ＬＥＤ）１７に印加される電力Ｗ、光源（ＬＥＤ）１７の出力光量Ｅ（あるいは光変換効率η）及び光源（ＬＥＤ）１７の周囲環境温度Ｔ０を得ることによって、光源（ＬＥＤ）１７のジャンクション温度Ｔｊを算出することができる。

なお、ここまでの工程が本発明の温度測定方法に対応している。すなわち、本実施形態の温度測定方法によれば、光源（ＬＥＤ）１７に印加される電力Ｗ、光源（ＬＥＤ）１７の出力光量Ｅ及び光源（ＬＥＤ）１７の周囲環境温度Ｔ０に基づいて光源（ＬＥＤ）１７のジャンクション温度Ｔｊが算出される。このため、ジャンクション温度Ｔｊを正確に得ることができ、信頼性を向上させることができるという利点が得られる。したがって、光源（ＬＥＤ）１７の光量を限界まで引き出すことができ、また、効率的に放熱することで過冷却によるムダをなくし、省消費電力化を図ることができるという利点が得られる。

また、例えば、正確にジャンクション温度Ｔｊを算出する方法として、記憶部１２等にジャンクション温度依存性を有する電流−出力光量特性（ルックアップテーブル）を記憶させておき、得られた駆動電流Ｉと出力光量Ｅとをルックアップテーブルと照らし合わせることによって、ジャンクション温度を算出する方法も考えられる。
しかしながら、このような方法を採用した場合には、光源（ＬＥＤ）１７における光変換効率ηの経時変化に対応することができない。具体的には、光源（ＬＥＤ）１７における光変換効率ηは、時間と共に徐々に減少していく。このため、同一の電力Ｗが光源（ＬＥＤ）１７に印加された場合であっても、光源（ＬＥＤ）１７の使用時間が長くなればなるほど光源（ＬＥＤ）１７における出力光量Ｅが減少し、光源（ＬＥＤ）１７の発熱量Ｑが増加する。したがって、予め記憶したルックアップテーブルが現実と対応しなくなり、実際のジャンクション温度より算出されたジャンクション温度が低くなる。このような場合には、光源（ＬＥＤ）１７に過度の駆動電圧Ｖが印加し、光源（ＬＥＤ）１７が破壊しかねない。このような問題に対して、光変換効率ηの経時変化に対応した複数のルックアップテーブルを予め記憶部１２に記憶させておく方法が考えられるが、このような場合には、ジャンクション温度を算出するための演算が極めて煩雑となるため好ましくない。
これに対して、本実施形態の温度測定方法によれば、式（２）に示すように、ジャンクション温度を測定するたびに、光変換効率ηが算出されているため、光変換効率ηが経時変化した場合であっても、常に正確なジャンクション温度Ｔｊを算出することが可能となり、また式（１）〜式（６）から分かるように、煩雑な演算をすることなくジャンクション温度Ｔｊを算出することができる。

演算部１５は、Ｓ２０においてジャンクション温度Ｔｊを算出した後、算出したジャンクション温度Ｔｊと記憶部１２に記憶した破壊温度とを比較することによって光源（ＬＥＤ）１７のジャンクション温度が破壊温度近くになったか否かを判断する（Ｓ２２）。そして、ジャンクション温度が破壊温度に近くなっていない場合には、ステップＳ１０へ戻る。一方、ジャンクション温度が破壊温度に近くなっている場合には、光源（ＬＥＤ）１７への駆動電流を遮断して保護するか、光源（ＬＥＤ）１７への駆動電流を制限して（ある平衡状態に落ち着くまで）クールダウンする（Ｓ２４）。

なお、以上の工程（Ｓ１０〜Ｓ２４）が本発明の光源制御方法に対応している。すなわち、本実施形態の光源制御方法によれば、光源（ＬＥＤ）１７に印加される電力Ｗ、光源（ＬＥＤ）１７の出力光量Ｅ及び光源（ＬＥＤ）１７の周囲環境温度Ｔ０に基づいて光源（ＬＥＤ）１７のジャンクション温度Ｔｊが算出され、さらにジャンクション温度Ｔｊが光源（ＬＥＤ）１７の破壊温度に達する前に光源（ＬＥＤ）１７に印加される電力Ｗ（駆動電流）が遮断もしくは低減されるため、ジャンクション温度Ｔｊを正確に得ることができかつ光源（ＬＥＤ）１７が破壊されることを防止することができ、信頼性を向上させることができるという利点が得られる。したがって、光源（ＬＥＤ）１７の光量を限界まで引き出すことができ、また、効率的に放熱することで過冷却によるムダをなくし、省消費電力化を図ることができるという利点が得られる。

なお、光源（ＬＥＤ１７）を最大光量で駆動する場合（光量目標値を最大とした場合）には、破壊温度直前で光源（ＬＥＤ）１７が動作するように、ジャンクション温度が破壊温度に対して余裕あるときは（例えば１０℃以上）、光量目標値をアップ（駆動電流をアップ）する一方、ジャンクション温度が破壊温度に対して余裕がないときは（例えば数℃）、光量目標値をダウン（駆動電流をダウン）するようにしてもよい。これにより、常に光源（ＬＥＤ）１７を、ジャンクション温度の最大限界で発光させることが可能となり、最大光量を得ることが可能になる。

次に、上述の光源制御装置を備えるプロジェクタ（画像表示装置）について、図４を参照して説明する。

図４は、本実施形態に係る光源制御装置を備えたプロジェクタの概略構成図である。図中、符号５１２，５１３，５１４は本実施形態の光源制御装置によって制御される光源、５２２，５２３，５２４は液晶ライトバルブ、５２５はクロスダイクロイックプリズム、５２６は投写レンズを示している。

図４のプロジェクタは、上述の光源制御装置によって制御される３個の光源５１２，５１３，５１４を備えている。各光源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。また、各光源５１２，５１３，５１４には、各々に対応する集光レンズ５３５が配置されている。

そして、赤色光源５１２からの光束は、集光レンズ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５１３からの光束は、集光レンズ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５１４からの光束は、集光レンズ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。

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、入射側偏光板の後方に偏光変換手段（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。

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。

上述した本実施形態の光源制御装置によれば、各光源５１２，５１３，５１４の光量を限界まで引き出すことができ、また、効率的に放熱することで過冷却によるムダをなくし、省消費電力化を図ることができるという利点が得られるため、優れた表示特性を有し、かつ、省消費電力化されたプロジェクタを提供することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る温度測定装置、光源制御装置、画像表示装置、温度測定方法および光源制御方法の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態においては、演算部１５は、自らが生成する駆動電圧Ｖと駆動電流測定部１９から得られる駆動電流Ｉとによって、光源（ＬＥＤ）１７に印加される電力Ｗを算出した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、光源（ＬＥＤ）１７に印加される駆動電圧Ｖを測定する駆動電圧測定部を別に設け、演算部１５が、駆動電圧測定部から得られる駆動電圧と駆動電流測定部１９から得られる駆動電流Ｉとによって、光源（ＬＥＤ）１７に印加される電力Ｗを算出する構成を採用しても良い。

また、上記実施形態においては、本発明の画像表示装置の一例としてプロジェクタを取り上げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、直視型の画像表示装置であっても良い。なお、直視型の画像表示装置とは、例えば、スクリーンの代わりに画面等が配置されており、この画面も含めて一体形成された画像表示装置である。

また、上記実施形態において、プロジェクタにおける光変調手段として、液晶ライトバルブを用いた。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、光変調手段として微小ミラーアレイデバイス等を用いることも可能である。

本発明の一実施形態である光源制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態である光源制御装置の回路構成を示した回路構成図である。 本発明の一実施形態である光源制御装置の動作について説明するためのフローチャートである。 本実施形態に係る光源制御装置を備えたプロジェクタの概略構成図である。 従来の光源（ＬＥＤ）の構造の例を示す断面図である。

符号の説明

１０……コントローラ、１５……演算部（ジャンクション温度算出手段，電力測定手段）、１７……光源（ＬＥＤ）、１８……出力光量測定部（出力光量測定手段）、１９……駆動電流測定部、２０……周囲環境温度測定部（周囲環境温度測定手段）

Claims (6)

1. 半導体を用いた光源に印加される電力を測定する電力測定手段と、
   前記光源の出力光量を測定する出力光量測定手段と、
   前記光源の周囲環境温度を測定する周囲環境温度測定手段と、
   前記電力測定手段、前記出力光量測定手段及び周囲環境温度測定手段の測定結果に基づいて前記光源のジャンクション温度を算出するジャンクション温度算出手段と
   を具備することを特徴とする温度測定装置。
2. 前記ジャンクション温度算出手段は、前記電力測定手段及び前記出力光量測定手段の測定結果に基づいて前記光源の発熱量を算出し、該発熱量による前記光源の温度上昇を算出し、さらに前記周囲環境温度測定手段の測定結果に対して前記光源の温度上昇分を加算することによって前記光源のジャンクション温度を算出することを特徴とする請求項１記載の温度測定装置。
3. 半導体を用いた光源に印加される電力を測定する電力測定手段と、
   前記光源の出力光量を測定する出力光量測定手段と、
   前記光源の周囲環境温度を測定する周囲環境温度測定手段と、
   前記電力測定手段、前記出力光量測定手段及び周囲環境温度測定手段の測定結果に基づいて前記光源のジャンクション温度を算出するジャンクション温度算出手段と
   前記ジャンクション温度が前記光源の破壊温度に達する前に前記光源に印加される電力を遮断もしくは低減する制御手段と、
   を具備することを特徴とする光源制御装置。
4. 半導体を用いた光源に印加される電力を測定する電力測定手段と、
   前記光源の出力光量を測定する出力光量測定手段と、
   前記光源の周囲環境温度を測定する周囲環境温度測定手段と、
   前記電力測定手段、前記出力光量測定手段及び周囲環境温度測定手段の測定結果に基づいて前記光源のジャンクション温度を算出するジャンクション温度算出手段と、
   前記ジャンクション温度が前記光源の破壊温度に達する前に前記光源に印加される電力を遮断もしくは低減する制御手段と
   を具備する光源制御装置を備えることを特徴とする画像表示装置。
5. 半導体を用いた光源に印加される電力、前記光源の出力光量及び前記光源の周囲環境温度に基づいて前記光源のジャンクション温度を算出することを特徴とする温度測定方法。
6. 半導体を用いた光源に印加される電力、前記光源の出力光量及び前記光源の周囲環境温度に基づいて前記光源のジャンクション温度を算出し、該ジャンクション温度が前記光源の破壊温度に達する前に前記光源に印加される電力を遮断もしくは低減することを特徴とする光源制御方法。
   
   

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