JP2007066696A - Lighting system - Google Patents

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Shoji Kawahara
河原  昭二
Osamu Nanba
修 難波
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Arrangement Of Elements, Cooling, Sealing, Or The Like Of Lighting Devices (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lighting system in which achieving higher brightness is realized by improving reliability of a Peltier module. <P>SOLUTION: In this system, a plurality of Peltier modules 110, 120 are used, and this is provided with a light-emitting members 101, a first heat conductive members 102 thermally joined with the light-emitting member, and a plurality of heat conductive electrically insulated members 111, 121 which are respectively installed between the cooling faces of the plurality of Peltier modules and the first heat conductive members, and which have heat conductivity and electrical insulation characteristics. By this, stress generated in the inside of the Peltier modules can be reduced to half or less than that in conventional one. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、照明装置に関するものである。   The present invention relates to a lighting device.

従来から、発光ダイオードや半導体レーザーなどの光源装置から照射された光を反射型表示素子などのライトバルブに入射させ、ライトバルブから出射された映像光を投写レンズなどによりスクリーンに拡大投写される表示装置が広く知られている。表示装置においては、表示画像の明るさの確保が重要な課題であり、例えば光源装置である発光ダイオードへの供給電流を増加させて明るさを大きくすることが検討されている。しかしながら、発光量の増大にともなって発熱量も増加するため、冷却装置として電子冷却素子を備える照明装置が提案されている(例えば、特許文献1)。   Conventionally, light emitted from a light source device such as a light emitting diode or a semiconductor laser is incident on a light valve such as a reflective display element, and image light emitted from the light valve is enlarged and projected onto a screen by a projection lens or the like. The device is widely known. In a display device, securing the brightness of a display image is an important issue. For example, it has been studied to increase the brightness by increasing a supply current to a light-emitting diode that is a light source device. However, since the amount of heat generation increases as the amount of emitted light increases, an illumination device including an electronic cooling element as a cooling device has been proposed (for example, Patent Document 1).

特許文献1における照明装置は、発光ダイオードチップを備えた光源と熱電変換装置いわゆる電子冷却素子であるペルチェ素子によって冷却可能にしている。具体的には、ペルチェ素子の冷却面に発光ダイオードが直接に実装されているものである。また、特許文献1では光源装置とペルチェ素子とを電気的に直列に接続するようにしており、発光ダイオードの供給電流とペルチェ素子の供給電流を同じにするようにしている。さらに、複数の発光ダイオードチップを単一のペルチェ素子に実装する光源アレイを構成することができるとしている。   The illumination device in Patent Document 1 can be cooled by a light source including a light emitting diode chip and a Peltier element which is a thermoelectric conversion device, a so-called electronic cooling element. Specifically, the light emitting diode is directly mounted on the cooling surface of the Peltier element. In Patent Document 1, the light source device and the Peltier element are electrically connected in series so that the supply current of the light emitting diode and the supply current of the Peltier element are the same. Furthermore, a light source array in which a plurality of light emitting diode chips are mounted on a single Peltier element can be configured.

以下特許文献1における従来の照明装置について図6を参照しながら説明する。図6は、従来の照明装置の側面図である。   Hereinafter, a conventional lighting device in Patent Document 1 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a side view of a conventional lighting device.

各ペルチェ素子の各上部電極6の上面には、上部基板5が接着されて配置されている。この上部基板5の上面は、ペルチェモジュール1の冷却面2を構成している。なお、各ペルチェ素子の各下部電極8の下面には下部基板7が接着されて配置されている。上部基板5の上面には、複数の発光ダイオードチップ3(以下LEDチップと称する)を実装して光源アレイ4を形成している。光源アレイ4とペルチェモジュール1は電気的に直列接続されている。   An upper substrate 5 is adhered and disposed on the upper surface of each upper electrode 6 of each Peltier element. The upper surface of the upper substrate 5 constitutes the cooling surface 2 of the Peltier module 1. A lower substrate 7 is disposed on the lower surface of each lower electrode 8 of each Peltier element. A plurality of light emitting diode chips 3 (hereinafter referred to as LED chips) are mounted on the upper surface of the upper substrate 5 to form a light source array 4. The light source array 4 and the Peltier module 1 are electrically connected in series.

上部基板5及び下部基板7は、電気絶縁性を有するとともに熱伝導率の高いセラミック材料によって構成されている。電気絶縁性を有する材料を採用することにより、各ペルチェモジュール1の間及びペルチェモジュール1とLEDチップ3との間の短絡を防止している。   The upper substrate 5 and the lower substrate 7 are made of a ceramic material having electrical insulation and high thermal conductivity. By adopting a material having electrical insulation properties, short circuit between each Peltier module 1 and between Peltier module 1 and LED chip 3 is prevented.

次に、特許文献1における従来の照明装置の動作について述べる。   Next, the operation of the conventional illumination device in Patent Document 1 will be described.

直流電源9から光源アレイ4に電流を供給すると光源アレイ4を構成する各LEDチップ3が発光する。このLEDチップ3は、発光に伴って発熱し、温度上昇に伴って発光効率が低下するという性質を有する。しかし、光源アレイ4およびペルチェモジュール1が直列接続されているので、直流電源9から光源アレイ4とともにペルチェモジュール1にも電流が供給され、ペルチェモジュール1が駆動される。そして、光源アレイ4を構成する各LEDチップ3はペルチェモジュール1の冷却面2に実装されているので、駆動されたペルチェモジュール1によって各LEDチップ3が冷却される。これにより、各LEDチップ3の温度上昇が抑制されて、発光効率の低下が防止される。   When a current is supplied from the DC power source 9 to the light source array 4, each LED chip 3 constituting the light source array 4 emits light. This LED chip 3 has the property that it generates heat as it emits light and its luminous efficiency decreases as the temperature rises. However, since the light source array 4 and the Peltier module 1 are connected in series, a current is supplied from the DC power source 9 to the Peltier module 1 together with the light source array 4, and the Peltier module 1 is driven. And since each LED chip 3 which comprises the light source array 4 is mounted in the cooling surface 2 of the Peltier module 1, each LED chip 3 is cooled by the driven Peltier module 1. FIG. Thereby, the temperature rise of each LED chip 3 is suppressed and the fall of luminous efficiency is prevented.

次に直流電源9から光源アレイ4への供給電流を増加させて、各LEDチップ3の発光量を増加させる場合を考える。この場合は、LEDチップ3の発光量の増加に伴って発熱量も増加し、LEDチップ3の温度が上昇するおそれがある。しかし、光源アレイ4及びペルチェモジュール1が直列に接続されているので、光源アレイ4への供給電流の増加に伴って、ペルチェモジュール1の供給電流も増加する。これにより、ペルチェモジュール1の冷却能力が向上して、LEDチップ3に対する冷却が強化される。したがって、光源アレイ4を構成する各LEDチップ3の温度上昇が抑制されて、発光効率の低下が防止される。
特開2004−342557号公報
Next, consider a case where the amount of light emitted from each LED chip 3 is increased by increasing the supply current from the DC power supply 9 to the light source array 4. In this case, the amount of heat generated increases as the amount of light emitted from the LED chip 3 increases, and the temperature of the LED chip 3 may rise. However, since the light source array 4 and the Peltier module 1 are connected in series, the supply current of the Peltier module 1 increases as the supply current to the light source array 4 increases. Thereby, the cooling capacity of the Peltier module 1 is improved and the cooling of the LED chip 3 is enhanced. Therefore, the temperature rise of each LED chip 3 constituting the light source array 4 is suppressed, and a decrease in light emission efficiency is prevented.
JP 2004-342557 A

しかし、かかる従来の照明装置の構成では、以下のような課題がある。光源アレイを形成する場合は、1つのペルチェモジュール1の上部基板5に複数のLEDチップ3を実装する構成になるため、光源アレイの大きさにほぼ等しい1つのペルチェモジュール1および上部基板5が用いられる。また、ペルチェモジュール1は、上部基板5が冷却され、下部基板7が加熱される。このとき、下部基板7は上部基板5よりも大きく膨張しようとする(または、上部基板5は収縮しようとする)。そして、上部基板5と下部基板7との間に接合される上部電極6、n型の半導体、p型の半導体、および、下部電極8のそれぞれの接合部に応力が発生する。この応力が、上部電極6または下部電極8とn型の半導体またはp型の半導体との接合部が剥離する応力に達すると剥離が発生する。   However, the configuration of such a conventional lighting device has the following problems. In the case of forming a light source array, a plurality of LED chips 3 are mounted on the upper substrate 5 of one Peltier module 1, so that one Peltier module 1 and the upper substrate 5 that are substantially equal to the size of the light source array are used. It is done. In the Peltier module 1, the upper substrate 5 is cooled and the lower substrate 7 is heated. At this time, the lower substrate 7 tends to expand larger than the upper substrate 5 (or the upper substrate 5 tends to contract). Then, stress is generated at the respective joints of the upper electrode 6, the n-type semiconductor, the p-type semiconductor, and the lower electrode 8 that are joined between the upper substrate 5 and the lower substrate 7. When this stress reaches the stress at which the joint between the upper electrode 6 or the lower electrode 8 and the n-type semiconductor or the p-type semiconductor peels, peeling occurs.

膨張率は、同じ温度上昇で比較した場合に部材の大きさに関わらず一定である。しかし、膨張量は、同じ温度上昇で比較した場合、部材の大きさが大きいほど大きくなる。したがって、かかる応力は、ペルチェモジュール1の上部電極6および下部電極8のサイズが大きくなるとともに大きくなることから、従来の照明装置の構成では、光源アレイの大きさを大きくするとペルチェモジュール1の寿命が低下するという課題があった。   The expansion rate is constant regardless of the size of the member when compared at the same temperature rise. However, the expansion amount increases as the size of the member increases when compared with the same temperature rise. Therefore, since the stress increases as the size of the upper electrode 6 and the lower electrode 8 of the Peltier module 1 increases, the life of the Peltier module 1 is increased when the size of the light source array is increased in the configuration of the conventional lighting device. There was a problem of a decrease.

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、ペルチェモジュールの信頼性向上により高輝度化が実現される照明装置を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide an illuminating device that achieves high brightness by improving the reliability of the Peltier module.

上記目的は、発光部材と、前記発光部材と熱的接合された第1の熱伝導部材と、複数のペルチェモジュールと、前記複数のペルチェモジュールの冷却面と前記第1の熱伝導部材との間にそれぞれ設けられ、熱伝導性および電気絶縁性を有する複数の熱伝導性電気絶縁部材とを備える照明装置により達成される。   The object is to provide a light emitting member, a first heat conducting member thermally bonded to the light emitting member, a plurality of Peltier modules, a cooling surface of the plurality of Peltier modules, and the first heat conducting member. And a plurality of thermally conductive and electrically insulating members each having thermal conductivity and electrical insulation.

本発明によれば、ペルチェモジュールの信頼性向上により高輝度化が実現される照明装置を提供することが可能となる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the illuminating device by which high brightness is implement | achieved by the reliability improvement of a Peltier module.

以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

(実施の形態1)
図1は、実施の形態1に係る照明装置の断面図である。本実施の形態における照明装置100は、2個のペルチェモジュールを用いるものである。以下、第1のペルチェモジュール110、第2のペルチェモジュール120と称す。第1のペルチェモジュール110の冷却面である第1の上部電極112には第1の熱伝導性電気絶縁部材111が接合されている。また、第2のペルチェモジュール120の冷却面である第2の上部電極122には第2の熱伝導性電気絶縁部材121が接合されている。第1の熱伝導性電気絶縁部材111および第2の熱伝導性電気絶縁部材121は第1の熱伝導性部材102に熱的接合されている。そして、第1の熱伝導性部材102には、発光部材101が熱的接合されている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view of the lighting apparatus according to Embodiment 1. FIG. The lighting device 100 in the present embodiment uses two Peltier modules. Hereinafter, the first Peltier module 110 and the second Peltier module 120 are referred to. A first thermally conductive and electrically insulating member 111 is joined to the first upper electrode 112 that is the cooling surface of the first Peltier module 110. In addition, a second thermally conductive electrical insulating member 121 is joined to the second upper electrode 122 that is the cooling surface of the second Peltier module 120. The first thermally conductive electrical insulating member 111 and the second thermally conductive electrical insulating member 121 are thermally joined to the first thermally conductive member 102. The light emitting member 101 is thermally bonded to the first thermal conductive member 102.

発光部材101としては、LEDチップや半導体レーザーが用いられる。LEDチップや半導体レーザーは発光に伴い発熱する発熱体である。また、LEDチップや半導体レーザーは光学性能に対する温度依存性が大きい。したがって、所望の光量を安定して得るためには冷却が必要とされている。発光部材101は、第1の熱伝導性部材102に熱的に接合されている。なお、熱的接合とは、2つの部材間に熱の伝熱経路が形成されている状態を意味しており、接触や接着、接着剤等の他の部材を介して接続している状態を含む。以下、同様である。   As the light emitting member 101, an LED chip or a semiconductor laser is used. LED chips and semiconductor lasers are heating elements that generate heat as they emit light. Also, LED chips and semiconductor lasers have a large temperature dependence on optical performance. Therefore, cooling is required to stably obtain a desired light amount. The light emitting member 101 is thermally bonded to the first heat conductive member 102. The thermal bonding means a state in which a heat transfer path of heat is formed between two members, and a state in which they are connected via other members such as contact, adhesion, and adhesive. Including. The same applies hereinafter.

第1の熱伝導性部材102は、発光部材101が発する熱を発光部材101から第1のペルチェモジュール110および第2のペルチェモジュール120に効率よく伝えるための熱拡散部材である。第1の熱伝導性部材102は、熱伝導性が高い金属材料が望ましく、例えば、銅合金やアルミニウムなどを使用すれば良好な熱伝導が図られる。   The first heat conductive member 102 is a heat diffusion member for efficiently transferring heat generated by the light emitting member 101 from the light emitting member 101 to the first Peltier module 110 and the second Peltier module 120. The first heat conductive member 102 is preferably a metal material having high heat conductivity. For example, if a copper alloy or aluminum is used, good heat conduction can be achieved.

図2に、ペルチェ素子の冷却効果の説明図を示す。ペルチェ素子20の基本的構成は、不足電子のp型半導体21pおよび過剰電子のn型半導体21nが電気的には直列に、熱的には並列に接続されている。ペルチェ素子20に図2のように電源22をつなぐと、電流はn型半導体21nの下部電極23nからn型半導体21n、上部電極24、p型半導体21pを順にを通ってp型半導体21pの下部電極23pへ流れる。エネルギーは電子と共にこれとは逆の方向に移動する。n型半導体21nでは、電子が上部電極24からn型半導体21nに移動するためのエネルギーと、n型半導体21nの内部を下部電極23nまで移動するためのエネルギーを上部電極24側から得る為、その結果上部電極24側でエネルギーが不足し、温度を下げる。これに対して下部電極23n側では電子が奪ったエネルギーを放出して暖まる。また、p型半導体21pでは、正孔が同様の働きをする。上部電極24および下部電極23p、23nには、銅等の金属が用いられる。   FIG. 2 is an explanatory diagram of the cooling effect of the Peltier element. The basic structure of the Peltier device 20 is that a p-type semiconductor 21p with insufficient electrons and an n-type semiconductor 21n with excess electrons are electrically connected in series and thermally in parallel. When the power source 22 is connected to the Peltier element 20 as shown in FIG. 2, the current flows from the lower electrode 23n of the n-type semiconductor 21n to the n-type semiconductor 21n, the upper electrode 24, and the p-type semiconductor 21p in this order, and the lower part of the p-type semiconductor 21p. It flows to the electrode 23p. Energy moves in the opposite direction with the electrons. In the n-type semiconductor 21n, energy for moving electrons from the upper electrode 24 to the n-type semiconductor 21n and energy for moving inside the n-type semiconductor 21n to the lower electrode 23n are obtained from the upper electrode 24 side. As a result, energy is insufficient on the upper electrode 24 side, and the temperature is lowered. In contrast, on the lower electrode 23n side, the energy taken by the electrons is released and warmed. Further, in the p-type semiconductor 21p, holes function similarly. A metal such as copper is used for the upper electrode 24 and the lower electrodes 23p and 23n.

図3に、ペルチェモジュールの斜視図を示す。上述したペルチェ素子が、p型とn型の半導体素子が交互になるように電気的に直列に接合され、ペルチェモジュールが形成されている。また、n型の半導体の正極側とp型の半導体の負極側とがすべて同じ側になるように配置される。つまり、上述のペルチェ素子の上部電極がすべて同じ側になるように配置される。なお、上述のペルチェモジュールの両面の電極に熱伝導性絶縁部材であるセラミック基板を接合したものをペルチェモジュールと称する場合もあるが、本発明においては、セラミック基板の接合されていない上述のペルチェモジュールをペルチェモジュールと称する。   FIG. 3 shows a perspective view of the Peltier module. The above-described Peltier elements are electrically connected in series so that p-type and n-type semiconductor elements are alternated to form a Peltier module. The positive electrode side of the n-type semiconductor and the negative electrode side of the p-type semiconductor are all arranged on the same side. That is, the upper electrodes of the above-described Peltier elements are all arranged on the same side. In addition, although the thing which joined the ceramic substrate which is a heat conductive insulating member to the electrode of both surfaces of the above-mentioned Peltier module may be called a Peltier module, in the present invention, the above-mentioned Peltier module where the ceramic substrate is not joined Is called a Peltier module.

第1のペルチェモジュール110の冷却面である第1の上部電極112には第1の熱伝導性電気絶縁部材111が接合されている。熱伝導性電気絶縁部材とは、熱伝導性を有し、且つ、電気絶縁を有する部材のことである。熱伝導性電気絶縁部材としては、電気絶縁性を有するとともに熱伝導率の高いセラミック材料等が用いられる。同様に、第2のペルチェモジュール120の冷却側の電極である第2の上部電極122には第2の熱伝導性電気絶縁部材121が接合されている。   A first thermally conductive and electrically insulating member 111 is joined to the first upper electrode 112 that is the cooling surface of the first Peltier module 110. A heat conductive electrical insulation member is a member which has heat conductivity and has electrical insulation. As the thermally conductive electrical insulating member, a ceramic material having electrical insulation and high thermal conductivity is used. Similarly, a second heat conductive electrically insulating member 121 is joined to the second upper electrode 122 which is a cooling side electrode of the second Peltier module 120.

第1のペルチェモジュール110の放熱面である第1の下部電極113には第3の熱伝導性電気絶縁部材114が接合されている。また、第2のペルチェモジュール120の放熱面である第2の下部電極123には第4の熱伝導性電気絶縁部材124が接合されている。   A third thermally conductive electrically insulating member 114 is joined to the first lower electrode 113 which is the heat dissipation surface of the first Peltier module 110. In addition, a fourth thermally conductive electrical insulating member 124 is joined to the second lower electrode 123 which is the heat dissipation surface of the second Peltier module 120.

第2、第3、第4の熱伝導性電気絶縁部材121、114、124は、第1の熱伝導性電気絶縁部材111と同様のものを用いることができる。   As the second, third, and fourth thermally conductive electrical insulating members 121, 114, and 124, the same material as the first thermally conductive electrical insulating member 111 can be used.

第1の熱伝導性電気絶縁部材111および第2の熱伝導性電気絶縁部材121は第1の熱伝導性部材102に熱的接合されている。接合部の境界部分には、熱的接合を安定化させるために補助的な熱接合部材として熱伝導性グリースなど塗布することも良好である。   The first thermally conductive electrical insulating member 111 and the second thermally conductive electrical insulating member 121 are thermally joined to the first thermally conductive member 102. It is also preferable to apply a thermally conductive grease or the like as an auxiliary thermal bonding member to the boundary portion of the bonding portion in order to stabilize the thermal bonding.

第3の熱伝導性電気絶縁部材114および第4の熱伝導性電気絶縁部材124は弾性または塑性を有する第2の熱伝導性部材103に熱的接合されている。第2の熱伝導性部材103は、非鉄金属であっても、金属製であってもよい。第2の熱伝導性部材103は、弾性変形または塑性変形が容易で、熱伝導率の高いものが好ましい。   The third thermally conductive electrical insulating member 114 and the fourth thermally conductive electrical insulating member 124 are thermally joined to the second thermally conductive member 103 having elasticity or plasticity. The second heat conductive member 103 may be a non-ferrous metal or a metal. The second thermal conductive member 103 is preferably one that is easily elastically deformed or plastically deformed and has high thermal conductivity.

本実施の形態の照明装置100はさらに、第1のペルチェモジュール110および第2のペルチェモジュール120からの熱を放熱する放熱手段130を備える。本実施の形態では、放熱手段130としてヒートシンク131とファン132を組み合わせたものを用いている。   The illumination device 100 according to the present embodiment further includes a heat radiating unit 130 that radiates heat from the first Peltier module 110 and the second Peltier module 120. In the present embodiment, a combination of a heat sink 131 and a fan 132 is used as the heat radiating means 130.

ヒートシンク131としては、アルミニウムや銅などの金属を用いる。ヒートシンク131と第2の熱伝導性部材103は熱的接合されている。そして、ファン132により、ヒートシンク131の複数の突起部に風を送ることができるように構成されている。   As the heat sink 131, a metal such as aluminum or copper is used. The heat sink 131 and the second thermally conductive member 103 are thermally bonded. And it is comprised so that a wind can be sent to the several projection part of the heat sink 131 by the fan 132. FIG.

なお、放熱手段130としては、ヒートシンク131またはファン132を単独で用いるものであってもよい。また、発熱量の大きな変化に対応するために強制的に不凍液などを循環させて、発熱量を移動させてラジエターなどを用い放熱して冷却する、いわゆる水冷装置であっても差し支えない。   As the heat radiating means 130, the heat sink 131 or the fan 132 may be used alone. Also, a so-called water cooling device that forcibly circulates antifreeze or the like and moves the heat generation amount to dissipate heat using a radiator or the like in order to cope with a large change in the heat generation amount may be used.

次に、本実施の形態の照明装置100の動作を説明する。   Next, operation | movement of the illuminating device 100 of this Embodiment is demonstrated.

発光部材101は、所望の光出力を得るために、図示しない電源装置から電力が供給されて発光する。発光部材101にて光に変換されない電力は熱に変換され、発光部材101は発熱する。発光部材101で発生した熱は、第1の熱伝導性部材102に伝達される。そして、熱は第1の熱伝導性電気絶縁部材111、第2の熱伝導性電気絶縁部材121を介してそれぞれ第1のペルチェモジュール110および第2のペルチェモジュール120に分割して伝達される。   The light emitting member 101 emits light when power is supplied from a power supply device (not shown) in order to obtain a desired light output. Electric power that is not converted into light by the light emitting member 101 is converted into heat, and the light emitting member 101 generates heat. The heat generated in the light emitting member 101 is transmitted to the first heat conductive member 102. And heat is divided | segmented and transmitted to the 1st Peltier module 110 and the 2nd Peltier module 120 through the 1st heat conductive electrical insulation member 111 and the 2nd heat conductive electrical insulation member 121, respectively.

また、第1のペルチェモジュール110および第2のペルチェモジュール120にあっては、LEDチップとは独立にそれぞれ電源を有しており、それぞれの電源から電力が供給される。そして、第1の上部電極112および第2の上部電極122において吸熱作用が発生する。上述の第1のペルチェモジュール110および第2のペルチェモジュール120に分割して伝達された熱はそれぞれ第1の上部電極112および第2の上部電極122において吸収される。   The first Peltier module 110 and the second Peltier module 120 each have a power source independent of the LED chip, and power is supplied from each power source. An endothermic action occurs in the first upper electrode 112 and the second upper electrode 122. The heat divided and transferred to the first Peltier module 110 and the second Peltier module 120 is absorbed by the first upper electrode 112 and the second upper electrode 122, respectively.

以上のようにして、発光部材101は最適な温度状態となるように冷却される。   As described above, the light emitting member 101 is cooled to an optimum temperature state.

第1の上部電極112および第2の上部電極122においてそれぞれ吸収された熱は、第1の下部電極113および第2の下部電極123より、第2の熱伝導性部材103に伝達される。そして、その熱はヒートシンク131に伝達され、ヒートシンク131の複数の突起部から外気へ放熱される。ファン132は、ヒートシンク131の複数の突起部に風を送り、ヒートシンク131からの放熱効率を高めている。   The heat absorbed by the first upper electrode 112 and the second upper electrode 122 is transmitted from the first lower electrode 113 and the second lower electrode 123 to the second thermally conductive member 103. Then, the heat is transmitted to the heat sink 131 and is radiated from the plurality of protrusions of the heat sink 131 to the outside air. The fan 132 sends wind to the plurality of protrusions of the heat sink 131 to increase the heat dissipation efficiency from the heat sink 131.

このとき、第1のペルチェモジュール110において、第1の熱伝導性電気絶縁部材111と第3の熱伝導性電気絶縁部材114とで温度差が生じる。このとき、第3の熱伝導性電気絶縁部材114は第1の熱伝導性電気絶縁部材111よりも大きく膨張しようとする(または、第1の熱伝導性電気絶縁部材111は収縮しようとする)。そして、第1の熱伝導性電気絶縁部材111と第3の熱伝導性電気絶縁部材114との間に接合される第1の上部電極112、n型の半導体、p型の半導体、および、第1の下部電極113のそれぞれの接合部に応力が発生する。この応力が、第1の上部電極112または第1の下部電極113とn型の半導体またはp型の半導体との接合部が剥離する応力に達すると剥離が発生する。剥離が発生すると第1のペルチェモジュール110の電流経路が遮断されるため、第1のペルチェモジュール110は動作しなくなる。第2のペルチェモジュール120においても同様である。   At this time, in the first Peltier module 110, a temperature difference is generated between the first thermally conductive electrical insulating member 111 and the third thermally conductive electrical insulating member 114. At this time, the third thermally conductive electrical insulating member 114 tends to expand larger than the first thermally conductive electrical insulating member 111 (or the first thermally conductive electrical insulating member 111 tends to contract). . A first upper electrode 112 joined between the first thermal conductive electrical insulation member 111 and the third thermal conductive electrical insulation member 114; an n-type semiconductor; a p-type semiconductor; Stress is generated at each joint portion of one lower electrode 113. When this stress reaches the stress at which the junction between the first upper electrode 112 or the first lower electrode 113 and the n-type semiconductor or the p-type semiconductor peels, peeling occurs. When peeling occurs, the current path of the first Peltier module 110 is interrupted, so that the first Peltier module 110 does not operate. The same applies to the second Peltier module 120.

しかし、本実施の形態では、ペルチェモジュールを2つ用いることにより、ペルチェモジュールを1つのみ用いる従来の照明装置に比べ熱伝導性電気絶縁部材を半分以下にすることができる。したがって、熱伝導性電気絶縁部材の膨張は従来に比べ半分以下に抑えることができるため、上述の剥離の発生を抑えることが可能となる。   However, in the present embodiment, by using two Peltier modules, the heat conductive electrical insulating member can be reduced to half or less compared to a conventional lighting device using only one Peltier module. Therefore, since the expansion of the heat conductive electrical insulating member can be suppressed to less than half that of the prior art, it is possible to suppress the occurrence of the above-described peeling.

また、本実施の形態では、第1の熱伝導性部材102も熱変形を起こす。これにより、第1のペルチェモジュール110と第2のペルチェモジュール120との相対位置が変化するが、この位置変化を第2の熱伝導性部材103の弾性変形または塑性変形にて吸収することが可能であり、第1のペルチェモジュール110および第2のペルチェモジュール120への応力の発生を抑えることが可能となる。   In the present embodiment, the first thermal conductive member 102 also undergoes thermal deformation. As a result, the relative position between the first Peltier module 110 and the second Peltier module 120 changes. This change in position can be absorbed by elastic deformation or plastic deformation of the second thermal conductive member 103. Thus, the occurrence of stress on the first Peltier module 110 and the second Peltier module 120 can be suppressed.

また、本実施の形態では、2個のペルチェモジュールを独立にそれぞれ駆動できるようにしているため、それぞれの駆動条件を変化させることにより最適な冷却条件に設定することが可能となる。   In the present embodiment, since the two Peltier modules can be driven independently, it is possible to set optimum cooling conditions by changing the respective driving conditions.

(実施の形態2)
図4は、実施の形態2に係る照明装置の断面図である。本実施の形態における照明装置200が実施の形態1における照明装置100と異なる点についてのみ説明する。
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a cross-sectional view of the illumination device according to the second embodiment. Only differences between lighting device 200 in the present embodiment and lighting device 100 in the first embodiment will be described.

本実施の形態における照明装置200は、実施の形態1における照明装置100から第3の熱伝導性電気絶縁部材114および第4の熱伝導性電気絶縁部材124を省いたものである。そして、第1の下部電極113および第2の下部電極123はそれぞれ第2の熱伝導性部材203に熱的接合されている。さらに、第2の熱伝導性部材203は、弾性または塑性を有するとともに電気絶縁性を有している。   The lighting device 200 in the present embodiment is obtained by omitting the third thermally conductive electrical insulating member 114 and the fourth thermally conductive electrical insulating member 124 from the lighting device 100 in the first embodiment. The first lower electrode 113 and the second lower electrode 123 are thermally bonded to the second thermal conductive member 203, respectively. Further, the second heat conductive member 203 has elasticity or plasticity and is electrically insulating.

本実施の形態によれば、実施の形態1において説明した各効果に加え、部品点数を減らすことができるという効果を得ることができる。   According to the present embodiment, in addition to the effects described in the first embodiment, an effect that the number of parts can be reduced can be obtained.

(実施の形態3)
図5は、実施の形態3に係る照明装置の断面図である。本実施の形態における照明装置300が実施の形態1における照明装置100と異なる点についてのみ説明する。実施の形態1における照明装置100に比べ、本実施の形態では、発光部材101の温度を検出する温度検出手段301を追加し、その検出情報に基づき第1のペルチェモジュール110および第2のペルチェモジュール120の駆動を制御し、それぞれの冷却条件を制御する制御手段302をさらに備えたものである。
(Embodiment 3)
FIG. 5 is a cross-sectional view of the lighting apparatus according to Embodiment 3. Only differences between lighting device 300 in the present embodiment and lighting device 100 in the first embodiment will be described. Compared to the illumination device 100 in the first embodiment, in the present embodiment, a temperature detection means 301 for detecting the temperature of the light emitting member 101 is added, and the first Peltier module 110 and the second Peltier module are based on the detection information. Control means 302 is further provided for controlling the driving of 120 and controlling the respective cooling conditions.

電力の供給による発熱部材101の温度上昇は推定できるが、実際の照明装置300のばらつきやその他周辺状況によって状況が異なるため、実際の温度を知ることが重要になる。そのため、本実施の形態では、発光部材101の周辺に、または発光部材101に接する部分であり、発光部材101の温度と相関のとれている部分に温度センサーなどの温度検出手段301を設置している。特に、温度検出手段301の情報によって、第1のペルチェモジュール110および第2のペルチェモジュール120の駆動条件や放熱手段130の駆動条件などをそれぞれ最適な条件に駆動制御させる制御手段302を備えている。   Although the temperature rise of the heat generating member 101 due to the supply of electric power can be estimated, it is important to know the actual temperature because the situation varies depending on variations in the actual lighting device 300 and other surrounding conditions. For this reason, in this embodiment, a temperature detection unit 301 such as a temperature sensor is installed around the light emitting member 101 or in a portion that is in contact with the light emitting member 101 and is correlated with the temperature of the light emitting member 101. Yes. In particular, a control unit 302 is provided that controls the driving conditions of the first Peltier module 110 and the second Peltier module 120, the driving conditions of the heat dissipation unit 130, and the like based on information from the temperature detection unit 301, respectively. .

なお、実施の形態2における照明装置200にさらに上述の温度検出手段301および制御手段302を設けた構成としてもよい。   Note that the lighting device 200 according to Embodiment 2 may further include the above-described temperature detection unit 301 and control unit 302.

また、各実施の形態においては、ペルチェモジュールを2個使用する場合を説明したが、2個以上の複数であってもよい。   Moreover, in each embodiment, although the case where two Peltier modules were used was demonstrated, two or more may be sufficient.

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。   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.

本発明に係る照明装置は、液晶ディスプレイ等のバックライト、投射型表示装置の光源等として有用である。   The illumination device according to the present invention is useful as a backlight such as a liquid crystal display, a light source of a projection display device, and the like.

実施の形態1に係る照明装置の断面図Sectional drawing of the illuminating device which concerns on Embodiment 1. FIG. ペルチェ素子の冷却効果の説明図Illustration of the cooling effect of the Peltier element ペルチェモジュールの斜視図Perspective view of Peltier module 実施の形態2に係る照明装置の断面図Sectional drawing of the illuminating device which concerns on Embodiment 2. FIG. 実施の形態3に係る照明装置の断面図Sectional drawing of the illuminating device which concerns on Embodiment 3. FIG. 従来の照明装置の側面図Side view of a conventional lighting device

符号の説明Explanation of symbols

101 発光部材
102 第1の熱伝導性部材
103、203 第2の熱伝導性部材
110 第1のペルチェモジュール
111 第1の熱伝導性電気絶縁部材
112 第1の上部電極
113 第1の下部電極
114 第3の熱伝導性電気絶縁部材
120 第2のペルチェモジュール
121 第2の熱伝導性電気絶縁部材
122 第2の上部電極
123 第2の下部電極
124 第4の熱伝導性電気絶縁部材
130 放熱手段
131 ヒートシンク
132 ファン
301 温度検出手段
302 制御手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Light emitting member 102 1st heat conductive member 103,203 2nd heat conductive member 110 1st Peltier module 111 1st heat conductive electrically insulating member 112 1st upper electrode 113 1st lower electrode 114 Third thermal conductive electrical insulation member 120 Second Peltier module 121 Second thermal conductive electrical insulation member 122 Second upper electrode 123 Second lower electrode 124 Fourth thermal conductive electrical insulation member 130 Heat dissipation means 131 Heat Sink 132 Fan 301 Temperature Detection Unit 302 Control Unit

Claims (8)

発光部材と、
前記発光部材と熱的接合された第1の熱伝導部材と、
複数のペルチェモジュールと、
前記複数のペルチェモジュールの冷却面と前記第1の熱伝導部材との間にそれぞれ設けられ、熱伝導性および電気絶縁性を有する複数の熱伝導性電気絶縁部材と、
を備える照明装置。
A light emitting member;
A first heat conducting member thermally bonded to the light emitting member;
Multiple Peltier modules,
A plurality of thermally conductive and electrically insulating members provided between the cooling surfaces of the plurality of Peltier modules and the first thermally conductive member, and having thermal conductivity and electrical insulation;
A lighting device comprising:
弾性または塑性を有する第2の熱伝導部材と、
前記複数のペルチェモジュールの放熱面と前記第2の熱伝導部材との間にそれぞれ設けられ、熱伝導性および電気絶縁性を有する複数の熱伝導性電気絶縁部材と、
をさらに備える請求項1に記載の照明装置。
A second heat conducting member having elasticity or plasticity;
A plurality of thermally conductive and electrically insulating members provided between the heat dissipation surfaces of the plurality of Peltier modules and the second thermally conductive member, and having thermal conductivity and electrical insulation;
The illumination device according to claim 1, further comprising:
前記複数のペルチェモジュールの放熱面に熱的接合され、弾性または塑性および電気絶縁性を有する第2の熱伝導部材をさらに備える請求項1に記載の照明装置。   The lighting device according to claim 1, further comprising a second heat conductive member thermally bonded to a heat radiation surface of the plurality of Peltier modules and having elasticity, plasticity, and electrical insulation. 前記複数のペルチェモジュールからの熱を放熱する放熱手段をさらに備える請求項1から3のいずれかに記載の照明装置。   The lighting device according to claim 1, further comprising a heat dissipating unit that dissipates heat from the plurality of Peltier modules. 前記第2の熱伝導部材と熱的接合されたヒートシンクをさらに備える請求項2または3に記載の照明装置。   The lighting device according to claim 2, further comprising a heat sink thermally bonded to the second heat conducting member. 前記複数のペルチェモジュールがそれぞれ独立に駆動される請求項1から5のいずれかに記載の照明装置。   The lighting device according to claim 1, wherein each of the plurality of Peltier modules is driven independently. 前記複数のペルチェモジュールをそれぞれ独立に駆動する制御手段をさらに備える請求項1から5のいずれかに記載の照明装置。   The lighting device according to claim 1, further comprising control means for independently driving the plurality of Peltier modules. 前記発光部材の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段の検出結果に基づいて前記複数のペルチェモジュールをそれぞれ独立に駆動する制御手段をさらに備える請求項1から5のいずれかに記載の照明装置。
Temperature detecting means for detecting the temperature of the light emitting member;
The lighting device according to claim 1, further comprising a control unit that independently drives the plurality of Peltier modules based on a detection result of the temperature detection unit.
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