JP2007318066A - 発光素子、発光モジュール、照明装置、および画像投影装置 - Google Patents

発光素子、発光モジュール、照明装置、および画像投影装置 Download PDF

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Abstract

【課題】放熱特性を向上させた発光素子および発光モジュール等を提供する。
【解決手段】アノード２につながるＬＥＤチップ１を含むＬＥＤ９を複数個配置している発光モジュールＬＭＪでは、アノード２がＬＥＤチップ１を支持する支持体になっており、その支持体にはＬＥＤチップ１を支える支持面２１とその支持面２１を基準に延びる延伸部とが含まれ、複数のＬＥＤ９における延伸部同士が乖離している。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光素子、発光素子を用いたモジュール（発光モジュール）、発光モジュールを搭載する照明装置、さらには、かかる照明装置を搭載する画像投影装置に関するものである。
近年、ＬＥＤモジュールを用いた照明装置は、種々開発されている。そして、このような照明装置においては、高輝度化と小型化とが要望されている。そこで、特許文献１・２の照明装置は、複数個のＬＥＤを搭載した発光モジュールを用いることで、高輝度化を達成しようとしている。
特開２０００−１１２０３１号公報 特許第３１５９９６８号公報
ただし、図２１Ａに示すように、特許文献１における照明装置のＬＥＤモジュール１７１は、砲弾型キャップ１８２を備えるＬＥＤ１８１を複数個搭載している。このようなＬＥＤモジュール１７１では、砲弾型キャップ１８２が実際に発光するのではなく、砲弾型キャップ１８２内のＬＥＤチップが発光しているにすぎない。すると、ＬＥＤ１８１を複数個搭載することで、ＬＥＤモジュール１７１が大型化している上に、十分に高輝度化を達成しているとはいいがたい。
なお、特許文献１では、図２１Ｂに示すような１枚の基板１８３上に複数個のＬＥＤチップ１８４を配置したＬＥＤモジュール１７１を搭載した照明装置も開示されている。しかし、かかるようなＬＥＤモジュール１７１に電流を流した場合、通電に起因するＬＥＤチップ１８４の発熱によって、基板１８３の温度が上昇する。特に、１枚状の基板１８３に複数のＬＥＤチップ１８４が配置されているため、１個のＬＥＤチップ１８４が通電で熱を帯びたとすると、その熱が他のＬＥＤチップ１８４に伝導してしまう。すると、ジャンクション温度が極めて上昇しやすく、それに起因して、ＬＥＤモジュール１７１の輝度が高くならない。
また、温度の問題を考慮して、図２２に示す特許文献２の照明装置１７０は、低パワーのＬＥＤ１８１を複数個用いたＬＥＤモジュール１７１を搭載することで、高輝度化を図っている。特に、この照明装置１７０は、各ＬＥＤ１８１に応じてインテグレータロッド１７２を配置することで、高輝度化を図ろうとしている。
しかし、低パワーのＬＥＤ１８１のために、その個数は比較的多くならざるをえず、さらに、その個数に応じたインテグレータロッド１７２も必要となる。そのため、かかる照明装置１７０は、極めて大型化してしまい、高輝度化と小型化という両要望を同時に満たしているとはいえない。
ところで、比較的大きな数ワット（Ｗ）の電力によって、数１０ルーメン（ｌｍ）〜１００ルーメン以上の明るさを確保できるパワーＬＥＤと称されるものもある。すると、このようなパワーＬＥＤを用いたＬＥＤモジュールを用いれば、高輝度を確保する照明装置が実現できる場合もあり得る。しかし、単純に大きな電力を投入するだけでは、ＬＥＤモジュールは高輝度を確保できない。
なぜなら、数ワットの電力を投入するために通電電流を増加させると、ＬＥＤチップが熱を帯び、ジャンクション温度の上昇を引き起こし、それに起因してＬＥＤチップ（ひいてはＬＥＤモジュール）の輝度が高くならないためである。ただし、ジャンクション温度特性はＬＥＤモジュールの放熱特性に依存する（ＬＥＤの放熱特性に依存するともいえる）。すなわち、ＬＥＤモジュールの放熱特性が良好であれば、ジャンクション温度の上昇率は低くなる。
そこで、本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものである。つまり、本発明の目的は、放熱特性を向上させた発光素子および発光モジュールを提供することで、高輝度化と小型化という両要望を同時に満たす発光モジュール、およびその発光モジュールを搭載する照明装置、さらには、かかる照明装置を搭載する画像投影装置を提供することにある。
本発明は、互いに相反する電位極性を有する第１リード電極および第２リード電極と、発光チップとを含む発光素子である。そして、かかる発光素子では、第１リード電極が、発光チップを支持する支持体になっており、その支持体には、発光チップを支える支持面とその支持面を基準に延びる延伸部とが含まれ、第２リード電極が、絶縁体を介して第１リード電極の支持面に位置するとともに、電気的に発光チップに接続されている。
このようになっていると、第１リード電極の支持面上に、発光チップと第２リード電極とが配置され、第１リード電極自体が、発光素子内の複数部材を保持することになる。したがって、複数部材である発光チップと第２リード電極とが安定的に保持されると同時に、部品としての取り扱いや電気的な取り扱いも容易になる。その上、第１リード電極と第２リード電極との間には絶縁体が介在しているので、両者は互いに乖離している。そのため、第１リード電極と第２リード電極との間での熱伝導は生じにくく、かかる発光素子は放熱性に優れているといえる。
なお、放熱性の観点から、第１リード電極における延伸部の表面である延伸表面には、支持面よりも広面積を有する面が含まれていると望ましい。
また、発光素子は、下記条件式（１）を満たしていると望ましい（詳細については後述）。
１．０＜Ｅ３／Ｌmax＜１０．０ … 条件式（１）
ただし、
Ｅ３ ：発光チップからの光の光軸方向に沿う方向での第１リード電極の長さ
Ｌmax：発光チップにおける発光面の外縁端において最長の長さ
である。
また、後に詳説するが、発光素子における第１リード電極の支持面の長手方向と第２リード電極の長手方向とが、同一方向であると望ましく、また、発光素子の駆動電流が、１００ｍＡ以上５Ａ以下であると望ましい。
また、発光チップが、投入電流を流すための第１電極パッドと第２電極パッドとを有するとともに、投入電流によって光を放出する発光層、およびその発光層を保持する基板層を、第１電極パッドと第２電極パッドとの間に介在させていると望ましい。
このようになっていると、例えば、発光チップにおける第１電極パッドを、ワイヤーなしで第１リード電極につながれる。そのため、このような発光チップであれば、ワイヤーボンデイング用のワイヤーの本数が削減される。
また、基板層が、半導体または導体であると望ましい。このようになっていれば、発光チップにおける第１電極パッドと第２電極パッドとの間での導通性が確保されるためである。
また、第１リード電極と第１電極パッドとが、導電性接着剤によってつながっていると望ましい。また、第１リード電極と第１電極パッドとが、共晶によってつながっていると望ましい。なぜなら、導電性接着剤、共晶のいずれであっても、優れた導通性および熱伝導性を有しているので、発光素子に帯びた熱が、第１電極パッドから導電性接着剤（または共晶）を通じ、第１リード電極へと放熱されるからである。
また、以上のような発光素子を複数個配置している発光モジュールも本発明であり、その発光モジュール、および、その発光モジュールからの光が入射する入射端と、その入射端から進行してくる光を合成した後に出射させる出射端とを有する合成光学系、を含む照明装置も本発明である。
また、以上のような照明装置からの光を画像データに応じて変調する光変調素子と、光変調素子にて変調される光を被投影面に投影する投影光学系と、を含む画像投影装置も本発明である。
なお、かかる画像投影装置では、複数の発光素子における延伸部の表示面である延伸表面のうち、少なくとも一部の延伸表面の面内方向に沿うように、風を沿わせるファンを設けていると望ましい。
また、本発明は、第１リード電極につながる発光チップを含む発光素子を複数個配置している発光モジュールである。特に、第１リード電極が、発光チップを支持する支持体になっており、その支持体には、発光チップを支える支持面とその支持面を基準に延びる延伸部とが含まれている。そして、複数の発光素子における延伸部同士が乖離している。
通常、発光素子における発光チップには、電流の流れる陽極および陰極がつながっている。そこで、かかる発光素子は、陽極および陰極の一方を第１リード電極とし、その第１リード電極に発光チップを支えさせている。したがって、第１リード電極は、発光チップを取り付けるための一面（支持面）を有する。
ただし、発光チップは通電によって熱を帯びる。そこで、第１リード電極には、支持面を基準に延びる延伸部が形成されている。かかるような延伸部があると、発光チップに生じる熱が支持面および延伸部に伝導するようになる。そのため、発光チップの熱が効果的に放熱される。
その上、発光モジュールにおける複数の発光素子の延伸部同士が乖離している。したがって、ある１個の発光素子の発光チップに熱が生じ、その熱を延伸部を介して放熱させたとしても、その熱が他の発光素子に伝導しない。すると、発光素子における発光チップの温度上昇が防止される。その結果、ジャンクション温度に起因する発光チップ（ひいては発光モジュール）の輝度の低下は起き得ない。また、かかる発光モジュールは、例えば基板上に発光チップを設けたようなタイプではないので小型でもある。
なお、発光素子、およびそれらを複数個配置している発光モジュールのいずれにおいても、第１リード電極における延伸部の表面である延伸表面に、支持面よりも広面積を有する面が含まれていると望ましい。かかるような広面積の面があると、外気に触れやすいことになり、放熱特性（放熱効率）が上昇するためである。
また、複数の発光素子において、延伸部同士の乖離により生じる隙間の少なくとも一部に、断熱体が介在していると望ましい。かかるような断熱体があれば、複数の発光素子（詳説すると発光チップ）の間での熱の伝導を確実に防止できるためである。
ところで、かかるような発光チップ同士の熱伝導の防止に望ましい配置が存在する。その配置を規定したものが下記の条件式（２）になる。
０．７＜ＡＬ／ＡＲ＜０．９８ … 条件式（２）
ただし、
ＡＬ：複数の発光素子における全ての発光チップの発光面積
ＡＲ：複数の発光素子における全ての発光チップの発光面を囲む外周であり、最
短の外周長によって規定される領域の面積
である。
この条件式（２）にあって、ＡＬ／ＡＲの値が下限値以下になる場合、発光チップ同士の間隔が比較的広いことになる。すると、実質的な発光面積が小さく、十分な発光量を確保できず、小型で高輝度な発光モジュールが実現できない。一方、ＡＬ／ＡＲの値が上限値以上になる場合、発光チップ同士の間隔が比較的狭いことになるので、発光チップ同士の間で熱が伝導しやすい。すると、熱伝導に起因してジャンクション温度が上昇し、発光モジュールが高輝度にならない。
したがって、条件式（２）の範囲内に収まるように、ＡＬとＡＲとが設定されると、発光モジュールとしての輝度低下等が防止されつつ、発光チップ同士における熱伝導が緩和される。
また、発光モジュールは、下記条件式（３）を満たしていると望ましい。
０．０１＜Ｄ／Ｌmax＜０．５ … 条件式（３）
ただし、
Ｄ ：複数の発光素子における第１リード電極同士の間隔の長さ
Ｌmax：発光チップにおける発光面の外縁端において最長の長さ
である。
この条件式（３）にあって、Ｄ／Ｌmaxの値が下限値以下になる場合、例えば、比較的
広面積を有する発光チップを含む発光素子が比較的密集していることになる。すると、発光素子同士の間で熱が伝導しやすくなるものの、発光モジュールとしての高輝度化が実現しやすい。一方、Ｄ／Ｌmaxの値が上限値以上になる場合、例えば、比較的狭面積を有す
る発光チップを含む発光素子が比較的広い間隔で乖離していることになる。すると、発光モジュールとしての高輝度化が実現しにくいものの、発光素子同士の間で熱が伝導しにくくなる。
したがって、条件式（３）の範囲内に収まるように、ＤとＬmaxとが設定されると、条
件式（２）の範囲内と同様の効果、すなわち、発光モジュールとしての輝度低下が防止されつつ、発光チップ同士における熱伝導が緩和される。
また、発光素子、およびそれらを複数個配置している発光モジュールのいずれにおいても、下記条件式（１）を満たすと望ましい。
１．０＜Ｅ３／Ｌmax＜１０．０ … 条件式（１）
ただし、
Ｅ３ ：発光チップからの光の光軸方向に沿う方向での第１リード電極の長さ
Ｌmax：発光チップにおける発光面の外縁端において最長の長さ
である。
この条件式（１）にあって、Ｅ３／Ｌmaxの値が下限値以下になる場合、例えば、発光
チップに対して第１リード電極（延伸部）が小さいといえる。すると、発光チップに生じる熱を十分に放熱させることができない。しかし、第１リード電極（ひいては発光素子）が比較的小型になる。一方、Ｅ３／Ｌmaxの値が上限値以上になる場合、例えば、発光チ
ップに対して第１リード電極大きいといえる。すると、第１リード電極の大型化に起因し、比較的大型な発光素子になりやすい。また、上限値を超えた第１リード電極の大きさは、放熱特性の向上に寄与しない必要以上の大きさでもある。つまり、必要以上に第１リード電極を大型にしても、放熱特性の向上が期待できない。
したがって、条件式（１）の範囲内に収まるように、Ｅ３とＬmaxとが設定されると、
発光素子の大型化が防止されつつ、発光チップの高温化が緩和される。
ところで、発光素子における２個のリード電極（陽極および陰極）で一方を第１リード電極とすると、他方は第２リード電極になる。そして、かかる第２リード電極は、発光チップを支える第１リード電極の支持面に、絶縁体を介して配置され、さらに、ワイヤーを介して、第２リード電極と発光チップとが電気的に接続されている。
かかるような発光素子、およびそれらを複数個配置している発光モジュールのいずれにおいても、第１リード電極の支持面の長手方向と第２リード電極の長手方向とが、同一方向であると望ましい。
このようになっていれば、発光素子を電源につなげる場合に要する接続部、すなわち、第１リード電極につながる接続部と第２リード電極につながる接続部が同方向に向く。そのため、接続部の配置方向が異なることに起因する発光モジュールの大型化が抑制される。
ところで、高輝度を確保できる発光素子（例えばパワーＬＥＤ）の場合、流れる電流値（駆動電流）は１００ｍＡ以上５Ａ以下であるといわれる。そして、かかるような発光素子では、特に発光チップが熱を帯びやすい。そのため、放熱特性の向上を図っている発光モジュールに、かかるような発光素子が搭載されていると、放熱による効果（すなわち、放熱特性を高め輝度向上を図るという効果）が顕著に現れる。
なお、以上のような発光モジュールを搭載した装置としては、発光モジュールからの光が入射する入射端と、その入射端から進行してくる光を合成した後に出射させる出射端とを有する合成光学系を含む照明装置が挙げられる。
ただし、かかるような照明装置では、下記条件式（４）を満たすと望ましい。
０．３＜ＡＬ／ＡＰ＜０．９５ … 条件式（４）
ただし、
ＡＬ：複数の発光素子における全ての発光チップの発光面積
ＡＰ：合成光学系の入射端の面積
である。
この条件式（４）にあって、ＡＬ／ＡＰの値が下限値以下になる場合、例えば発光チップ同士が粗く配置される。すると、発光モジュールが大型になるものの、発光チップの放熱特性が向上する。一方、ＡＬ／ＡＰの値が上限値以上になる場合、例えば発光チップ同士が密に配置される。すると、発光チップの放熱特性が低下してしまうものの、発光モジュールが小型になる。したがって、条件式（４）の範囲内に収まるように、ＡＬとＡＰとが設定されると、発光モジュールの大型化が抑制されつつ、発光の放熱特性の低下も抑制
される。
ところで、照明装置を被投影面に画像光を照射する画像投影装置に搭載した場合、被投影面の形状（一般的には矩形）と相似な形状の入射端および出射端を有する合成光学系が望ましく、また、合成光学系の入射端は、発光モジュールからの全ての光を受光できるサイズであると望ましい。そのために、合成光学系が中空状になっている場合で、発光チップに電気的な接続に要するワイヤーが設けられていると、合成光学系の入射端の中空領域は、複数の発光素子における全ての発光チップの発光面および全てのワイヤーを囲む程度のサイズを有していると望ましい。
そこで、合成光学系が中空状になっているとともに、発光チップに電気的な接続に要するワイヤーが設けられている場合にあって、複数の発光素子における全ての発光チップの発光面および全てのワイヤーを囲む外周であり、最短の外周長で規定される外周領域において、短手方向が規定できると、合成光学系の入射端における中空領域は、外周領域の短手方向と同方向に短手を有する形状になっている。
このようになっていれば、合成光学系の入射端は、矩形になりつつも発光モジュールからの全ての光を受光できるサイズとして、比較的狭面積になる。そのため、照明装置の大型化が抑制される。
なお、画像投影装置としては、照明装置からの光を画像データに応じて変調する光変調素子と、光変調素子にて変調される光を被投影面に投影する投影光学系と、を含むものが挙げられる。
そして、かかるような画像投影装置で、光変調素子が透過型光変調素子の場合、その透過型光変調素子に入射する特定方向の光のみを透過させる透過軸を有する反射型偏光板が設けられていると望ましい。すなわち、特定方向の光を透過させ透過型光変調素子に導く一方、他の方向（特定方向と異なる方向）の光を反射させて合成光学系の出射端に導く反射型偏光板が、例えば合成光学系と透過型光変調素子との間に設けられていると望ましい。
通常、透過型光変調素子の場合、ある方向に偏光している光のみを利用する。そのため、他の光は無駄になってしまう。しかし、反射型偏光板が存在することで、無駄となっていた光が合成光学系に戻るため、再利用の可能性が生じる。
そのためには、例えば、反射型偏光板と合成光学系の出射端との間に、位相板が設けられていると望ましい。かかるような位相板があれば、反射型偏光板によって反射された他の方向の光は、位相板を通過後に合成光学系に戻る。すると、戻った光は、合成光学系により発光モジュールにまで導かれる。そして、導かれた光が、発光モジュールによって反射されれば、再び合成光学系の出射端から位相板へと進行する。
かかる場合、反射型偏光板によって反射された他の方向の光は、位相板を２回通過することになる。そこで、２回通過することをもって、反射型偏光板を透過できる特定方向の光が生じるようにしておけばよい。このようになっていれば、合成光学系から進行してくる光はロスすることなく、透過型光変調素子に到達するためである。
また、画像投影装置では、発光モジュールが、少なくとも赤色発光、緑色発光、および青色発光の３色の発光素子を含み、それらの各色の発光素子を時分割で発光させていると望ましい。このようになっていれば、例えば、発光素子が順番にかつ単独発光する。すると、各々の発光素子には、発光（発熱）していない時間が存在し、その時間内に、各発光
素子は、独立して効果的な放熱を行える。
また、画像投影装置では、複数の発光素子における延伸部の延伸表面のうち、少なくとも一部の延伸表面の面内方向に沿うように、風を沿わせるファンが設けられていると望ましい。特に、発光モジュールにおいて、各発光素子における第１リード電極（延伸部）で最大面積を有する延伸表面を最大延伸表面とした場合、最大延伸表面の面内方向を平行にしている発光素子の組合せが生じるようになっていると望ましい。
このようになっていれば、例えば、最大延伸表面の面内方向に沿うようにファンが風を作り出すと、発光モジュールにおける複数の発光素子を効果的に冷却できるためである。
本発明によれば、発光チップの固定される第１リード電極が放熱体も兼ねるので、発光チップを速やかに冷やすことができる（ジャンクションの上昇を防止できる）。一般に、ジャンクション温度を一定に保てるまでは電流量に比例した光パワー(明るさ)が得られるが、ジャンクション温度が高くなると、追加投入電流は熱となってしまう。
したがって、本発明のように、放熱を効果的に行えば、ジャンクション温度を一定に保てる電流を比較的大きくすることができる。その結果、投入電流に比例した明るさが得られ、高輝度な発光モジュールが実現する。また、かかる発光モジュールは、例えば、基板上に発光チップを設けたようなタイプではないので小型でもある。
［実施の形態１］
本発明の実施の一形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、図面によっては便宜上、部材番号等を省略する場合があるが、かかる場合、他の図面を参照するものとする。また、便宜上、ハッチングを入れない断面図もある。
［１．画像投影装置について］
図１５はプロジェクタ等の画像投影装置ＰＡＳを示す外観平面図であり、図１６は図１５の平面の面内に沿った断面図（横断面図）である。これらの図１５および図１６に示すように、画像投影装置ＰＡＳは、ＬＥＤモジュール（発光モジュール）ＬＭＪ、インテグレータロッド（合成光学系）ＩＬＤ、光変調素子ＢＭＤ、および投影レンズ（投影光学系）ＬＥＮを含む。
ＬＥＤモジュールＬＭＪは、光を発するＬＥＤ９を複数個備えるものである（図１参照）。ただし、各ＬＥＤ９の発光色は、限定されるものではない。例えば、全てのＬＥＤ９の発光色が同色であっても、各ＬＥＤ９に応じて異なった色であってもよい。ただし、少なくとも赤色（RED）発光、緑色（GREEN）発光、および青色(BLUE）発光の３色のＬＥＤ
９を含んでいれば、フルカラー発光可能になるので望ましいといえる。なお、ＬＥＤモジュールＬＭＪの詳細については後述する。
インテグレータロッドＩＬＤは、そのＬＥＤモジュールＬＭＪから進行してくる光の光強度を均一化させて出射させるものである。かかるようなインテグレータロッドＩＬＤの一例としては、図１７および図１７Ｂに示すように、角柱形状で両端（入射端４１および出射端４２）の面積が異なったものが挙げられる（このような形状のインテグレータロッドＩＬＤはテーパロッドとも称される）。
ただし、図１７Ａに示すような４面のミラーを組み合わせた中空状のインテグレータロッドＩＬＤであっても（着色部分が中空部分）、図１７Ｂに示すような中身を有
する（中実状の）インテグレータロッドＩＬＤのいずれであってもよい（ガラス材で中身を構成したインテグレータロッドもよいし、中空状に樹脂を注入したインテグレータロッドでもよい）。
要は、照明分布を均一にした光を出射すべく、一方の端（光入射端面）４１に入射する光がインテグレータロッドＩＬＤ内部に進行していく場合に、光が内部側面で繰り返し反射されることでミキシングし、他方の端（光射出端面）４２から射出するようになっていればよい。
光変調素子ＢＭＤは、インテグレータロッドＩＬＤから出射してくる光を画像データ等に基づき変調するものである。例えば、液晶素子（透過型液晶素子または反射型液晶素子）やＤＭＤ（Digital Micromirror Device；米国テキサスインスツルメンツ社製）が、光変調素子ＢＭＤとして挙げられる。なお、光変調素子ＢＭＤに向かってくる光は、インテグレータロッドＩＬＤからの照明光であるので、ＬＥＤモジュールＬＭＪとインテグレータロッドＩＬＤとを含む装置を照明装置ＬＡＳと称してもよい。
投影レンズ（投影光学系）ＬＥＮは、光変調素子ＢＭＤによって変調された光（画像光）をスクリーン等に投影するためのレンズである。
なお、ＬＥＤモジュールＬＭＪでは、発光する場合に（すなわち電流が流れる場合に）、後述するＬＥＤチップ（発光チップ）１が発熱する。したがって、熱を帯びるＬＥＤチップ１を冷やすべく、ファンＦＡＮ（図４および図５参照）が設けられていてもよい。
［１−１．ＬＥＤモジュールの詳細について］
ここで、図１（斜視図）および図２Ａ〜図２Ｃ（三面図）を用いて、ＬＥＤモジュールＬＭＪを詳説する。図１および図２Ａ〜図２Ｃに示すように、ＬＥＤモジュールＬＭＪは、４個のＬＥＤ９（９ａ〜９ｄ）を含む。そして、各ＬＥＤ９は、相反する電位極性であるアノード（陽極）２およびカソード（陰極）３につながるＬＥＤチップ１を有している｛なお、ＬＥＤチップ１とカソード３とは、直径０．０３ｍｍ程度の金のワイヤー４を介してつながっている（すなわちワイヤーボンディングされている）｝。
ただし、アノード２は、ＬＥＤチップ１（ＬＥＤチップ１における発光面１１の裏面等）を支えるような一面（支持面）２１と、その一面を挟持するような複数の面２２を含む形状になっている。つまり、アノード２の形状は、支持面２１と、支持面２１を基準に延びる延伸部の表面（延伸表面２２）とを含む多面体といえ、例えば板状が挙げられる（したがって、アノード２自体が延伸部ともいえる）。
かかるような延伸部（延伸表面２２に囲まれる部分）があると、発光のためにＬＥＤ９に電流が流れた場合、熱がＬＥＤチップ１に生じたとしても、その熱が支持面２１および延伸部に伝導するようになる。そのため、ＬＥＤチップ１の熱が効果的に放熱される。
また、特に、図１および図２Ａ〜図２Ｃに示されるように、延伸表面２２のうちに、支持面２１よりも広面積を有する面が含まれていると望ましい。なぜなら、比較的広面積の延伸表面２２があれば、その延伸表面２２には外気が効率よく触れ、効果的に熱が逃げるためである。
そして、アノード２がＬＥＤチップ１を速やかに冷やせれば（すなわちジャンクション温度の上昇を防止できれば）、ＬＥＤチップ１の高温化を防止でき高輝度化が実現する。ただし、アノード２は、支持面２１よりも広面積を有する延伸表面２２に限らず、支持面２１よりも狭面積の延伸表面２２や支持面２１自体を、外気に触れさせることでも、熱を
逃がせる（すなわちアノード２自体が放熱体といえる）。
かかるようにＬＥＤチップ１の熱をアノード２を介して放熱させる場合に、望ましい条件が存在する。その条件が下記の条件式Ａ｛条件式（１）｝になる。なお、この条件式Ａの理解を容易にすべく、図２に示されるＬＥＤチップ１およびアノード２のサイズを規定する符号の意味についても記しておく。
・ＬＥＤチップの場合
Ｌ１：ＬＥＤチップ１の発光面１１における幅の長さ［単位；ｍｍ］
Ｌ２：ＬＥＤチップ１の発光面１１における奥行きの長さ［単位；ｍｍ］
Ｌ３：ＬＥＤチップ１における厚みの長さ［単位；ｍｍ］
・アノードの場合
Ｅ１：アノード２における幅の長さ［単位；ｍｍ］
Ｅ２：アノード２における奥行きの長さ［単位；ｍｍ］
Ｅ３：アノード２における厚みの長さ［単位；ｍｍ］
１．０＜Ｅ３／Ｌmax＜１０．０ … 条件式Ａ
ただし、
Ｅ３ ：ＬＥＤチップ１からの光の光軸方向に沿う方向でのアノード２の長さ
（すなわちアノード２における厚みの長さ）
Ｌmax：ＬＥＤチップ１における発光面１１の外縁端において最長の長さ
（すなわちＬ１およびＬ２における長い方の長さ）
である。
この条件式Ａにあって、Ｅ３／Ｌmaxの値が下限値以下になる場合、Ｅ３が比較的短くＬmaxが比較的長いことになる。すると、ＬＥＤチップ１に対してアノード２が小さいともいえる。そのため、ＬＥＤチップ１に生じる熱を十分に放熱させることができない。ただし、アノード２が比較的小型なためにＬＥＤ９の小型化は実現する。
一方、Ｅ３／Ｌmaxの値が上限値以上になる場合、Ｅ３が比較的長くＬmaxが比較的短いことになる。すると、ＬＥＤチップ１に対してアノード２が大きいともいえる。そのため、ＬＥＤ９の小型化が実現できない。ただし、アノード２が比較的大型なためにＬＥＤチップ１に生じる熱が十分に放熱される。
したがって、条件式Ａの範囲内に収まるように、Ｅ３とＬmaxとが設定されると、ＬＥ
Ｄ９（ひいてはＬＥＤモジュールＬＭＪ）の大型化が抑制されつつ、ＬＥＤチップ１の高温化も抑制される。
なお、条件式Ａの規定する条件範囲のなかでも、下記条件式Ａ’の範囲を満たすほうが望ましいといえる。
２＜Ｅ３／Ｌmax＜６ … 条件式Ａ’
ところで、カソード３も、アノード２同様に、板状等になっていてもよい。ただし、カソード３は、絶縁体ＩＳＲ（後述の図１９Ａ参照）を介してアノード２の支持面２１に支えられる（取り付けられる）。そのため、支持面２１に支えられるカソード３の一面は、支持面２１の面内に包含されるような面サイズになっていると望ましい。このようになっていれば、カソード３が、支持面２１から剥がれにくく（取れにくく）なるためである。
また、ＬＥＤチップ１もアノード２の支持面２１に支えられている。すると、両者間の剥離を防止すべく、支持面２１に支えられるＬＥＤチップ１の一面も、支持面２１の面内
に包含されるような面サイズになっていると望ましい。なお、ＬＥＤチップ１とカソード３とをつなぐワイヤー４およびカソード３も、アノード２同様に、放熱体にもなっている。
そして、以上のようなＬＥＤ９が複数個集合することで、ＬＥＤモジュールＬＭＪが完成する。ただし、ＬＥＤ９の個数や配置には特に限定はない。例えば、図２Ａの平面図に示されるような、４個のＬＥＤ９（９ａ〜９ｄ）をマトリックス状に配置したものでもよい（詳説すると、同一面内方向における一方向に２個のＬＥＤ９（９ａ・９ｂ）かつその一方向に対し垂直方向に２個のＬＥＤ９（９ａ・９ｃ）を配置することでマトリックス状を形成している）。
ただし、ＬＥＤモジュールＬＭＪとして光の出射方向を同一方向に設定しようとする場合、全てのＬＥＤチップ１の発光面１１が同一方向に向いているとよい。そして、さらには、これらのＬＥＤ９同士が互いに乖離するようになっている。詳説すると、延伸表面２２同士が乖離するようになっている。
このように、延伸表面２２同士が乖離していると、ＬＥＤチップ１に生じる熱が伝導しにくい。すなわち、図１の４個中の１個のＬＥＤチップ１が熱を帯びたとしても、他のＬＥＤチップ１に伝導しない。そのため、ＬＥＤチップ１におけるジャンクション温度の上昇が抑制される。
また、かかるようなＬＥＤチップ１同士の熱伝導の防止に望ましいＬＥＤチップ１の配置が存在する。その配置を規定したものが下記の条件式Ｂ｛条件式（２）｝になる。
０．７＜ＡＬ／ＡＲ＜０．９８ … 条件式Ｂ
ただし、
ＡＬ：複数のＬＥＤ９における全てのＬＥＤチップ１の発光面積[単位；ｍｍ2
］
ＡＲ：複数のＬＥＤ９における全てのＬＥＤチップ１の発光面１１を囲む外周で
あり、最短の外周長によって規定される領域の面積［単位；ｍｍ2］
である。
この条件式ＢにおけるＡＬおよびＡＲを図示して説明すると、図３に示すようになる。すなわち、ＡＬは、４個のＬＥＤチップ１の発光面１１の面積、すなわち「Ｌ１×Ｌ２×４個」の面積である（４個のＬＥＤチップ１における発光面１１の合計面積である）。
一方、ＡＲは、ＬＥＤチップ１同士の間隔、すなわち図１および図２Ａ〜図２Ｃの場合であると、複数のＬＥＤ９におけるアノード２の延伸表面２２同士の最短間隔（Ｄ）を考慮して求められる。すなわち、ＡＲは、「（Ｌ１＋Ｄ＋Ｌ１）×（Ｌ２＋Ｄ＋Ｌ２）」で計算される面積である。なぜなら、延伸表面２２同士の間隔を最短にせず、全てのＬＥＤチップ１の発光面１１を囲む外周を求めると、最短外周とはならないためである（なお、ＡＲは一点鎖線にて示される領域である）。
そして、この条件式Ｂにあって、ＡＬ／ＡＲの値が下限値以下になる場合、ＡＲが比較的広面積でＡＬが比較的狭面積になる。すると、ＬＥＤチップ１同士の間隔が比較的広いことになる。そのため、例えば、ＬＥＤモジュールＬＭＪとしての高輝度化が実現しにくい場合や、ＬＥＤモジュールＬＭＪが比較的大型になる場合が生じ得る。ただし、ＬＥＤチップ１同士の間隔が比較的広いことで、ＬＥＤチップ１同士の間で熱が伝導しにくくなる。
一方、ＡＬ／ＡＲの値が上限値以上になる場合、ＡＲが比較的狭面積でＡＬが比較的広面積になる。すると、ＬＥＤチップ１同士の間隔が比較的狭いことになる。そのため、ＬＥＤチップ１同士の間で、熱が伝導しやすくなる。
したがって、条件式Ｂの範囲内に収まるように、ＡＬとＡＲとが設定されると、ＬＥＤモジュールＬＭＪとしての輝度低下および大型化等が抑制されつつ、ＬＥＤチップ１同士における熱伝導も抑制される。
なお、条件式Ｂの規定する条件範囲のなかでも、下記条件式Ｂ’の範囲を満たすほうが望ましいといえる。
０．８＜ＡＬ／ＡＲ＜０．９５ … 条件式Ｂ’
また、複数のＬＥＤ９におけるアノード２同士の間隔｛詳説すると延伸表面２２同士の最短間隔（Ｄ）｝と、ＬＥＤチップ１における発光面１１の外縁端において最長の長さ（Ｌmax）とで規定される以下の条件式Ｃ｛条件式（３）｝が満たされていても望ましい。
０．０１＜Ｄ／Ｌmax＜０．５ … 条件式Ｃ
この条件式Ｃにあって、Ｄ／Ｌmaxの値が下限値以下になる場合、Ｄが比較的短くＬmaxが比較的長いことになる。すると、比較的広面積を有するＬＥＤチップ１を有するＬＥＤ９が比較的密集していることになる。すると、アノード２同士の間（ひいてはＬＥＤ９同士の間）で、熱が伝導しやすくなる。その上、アノード２同士の間でリークも生じかねない。ただし、ＬＥＤモジュールＬＭＪとしての高輝度化が実現しやすいだけでなく、ＬＥＤモジュールＬＭＪが比較的小型になる。
一方、Ｄ／Ｌmaxの値が上限値以上になる場合、Ｄが比較的長くＬmaxが比較的短いことになる。すると、比較的狭面積を有するＬＥＤチップ１を有するＬＥＤ９が比較的広い間隔で乖離していることになる。すると、ＬＥＤモジュールＬＭＪとしての高輝度化が実現しにくいだけではなく、ＬＥＤモジュールＬＭＪが比較的大型になる。ただし、アノード２同士の間隔が比較的広いために、熱が伝導しにくくなる。その上、アノード２同士の間を電気的に確実に絶縁できる。
したがって、条件式Ｃの範囲内に収まるように、ＤとＬmaxとが設定されると、条件式
Ｂの範囲内と同様の効果、すなわち、ＬＥＤモジュールＬＭＪとしての輝度低下および大型化等が抑制されつつ、ＬＥＤ９同士（ひいてはＬＥＤチップ１同士）における熱伝導が抑制される。その上、ＬＥＤモジュールＬＭＪにおいて、リークの発生が抑制される。
なお、条件式Ｃの規定する条件範囲のなかでも、下記条件式Ｃ’の範囲を満たすほうが望ましいといえる。
０．０３＜Ｄ／Ｌmax＜０．１５ … 条件式Ｃ’
ところで、図１および図２Ａ〜図２Ｃに示されるＬＥＤモジュールＬＭＪでは、ＬＥＤ９同士の間に（詳説すると、アノード２同士の間に）、断熱体５が介在している。このように断熱体５があれば、確実にＬＥＤ９同士での熱伝導が防止できる。ただし、断熱体５が存在しなくとも、ＬＥＤ９同士が乖離していれば、十分に熱伝導が防止される。なぜなら、空気が断熱体の役割を果たすためである。
しかし、少しでもＬＥＤ９同士での熱伝導を効果的に防止したいのであれば、複数のＬＥＤ９において、アノード２の延伸表面２２同士の乖離により生じる隙間の少なくとも一部に、断熱体が介在していると望ましい。なお、断熱体５は、アノード２またはカソード３の有する熱伝導率（およそ４０３Ｗ／ｍ・Ｋ）に対し１／２０以下のものが望ましい。
したがって、シリコンシート（およそ２．５Ｗ／ｍ・Ｋ）やエポキシ樹脂（およそ０．１９Ｗ／ｍ・Ｋ）が望ましい材料といえる。
また、画像投影装置ＰＡＳにファンＦＡＮ（なお、ファンＦＡＮは送風ファンでも吸引ファンであってもよい）が設けられている場合、アノード２に効果的に風が吹き付けられると望ましい。例えば、複数のＬＥＤ９におけるアノード２の延伸表面２２に対して、風が沿うようになっていればよい。
特に、図４Ａ・図４Ｂ（平面図・斜視図）および図５Ａ・図５Ｂ（平面図・斜視図）に示すように、各ＬＥＤ９のアノード２で最大面積を有する延伸表面２２を最大延伸表面２２Ｍとし、全ての最大延伸表面２２Ｍの面内方向が平行になっている場合である。例えば、図４Ａ・図４Ｂに示すように、ファンＦＡＮがアノード２の厚み方向および幅方向に対し垂直方向に送風していると、ファンＦＡＮに起因する風が、効果的に最大延伸表面２２Ｍに沿うようになり、放熱特性が上昇する。
また、図５Ａ・図５Ｂに示すように、ファンＦＡＮがアノード２の厚み方向と同方向かつ幅方向に対し垂直方向に送風していると、ファンＦＡＮに起因する風が、最大延伸表面２２Ｍおよび他の延伸表面２２（ほとんどの延伸表面２２）に沿うことになるので、放熱特性が確実に上昇する。なお、図４Ａ・図４Ｂおよび図５Ａおよび図５Ｂでは、ファンＦＡＮに起因する風として送風を矢印で示しているが、これに限定されるものではない。すなわち、ファンＦＡＮに起因する風が吸引による風であってもよい。
［１−２．照明装置の詳細について］
続いて、以上のようなＬＥＤモジュールＬＭＪと、そのＬＥＤモジュールＬＭＪからの光が入射する入射端４１およびその入射端４１から進行してくる光を合成した後に出射させる出射端４２を有するインテグレータロッドＩＬＤと、を含む照明装置ＬＡＳについて説明する。
ところで、インテグレータロッドのような合成光学系を用いるような場合、ETENDUEの
不変則やLAGRANGEの不変則が知られている。そして、これらの法則は、図６Ａ・図６Ｂにて説明できる。
例えば、図６Ａは、ETENDUEの不変則の説明に対応している。そして、合成光学系ＯＳの入射端側の光束面積（ＬＥＤモジュールＬＭＪの発光面積等）をAREA1、その光束の立体角をψ1とする一方、合成光学系ＯＳの出射端側の光束面積をAREA2、その光束の立体角をψ2とすれば、下記法則が成立する。
AREA1×ψ1＝AREA2×ψ2 … ETENDUEの不変則
一方、図６Ｂは、LAGRANGEの不変則の説明に対応している。そして、合成光学系ＯＳの入射端側の像高Ｙ１、その光線角をＮＡ１とする一方、合成光学系ＯＳの出射端側の像高Ｙ２、その光線角をＮＡ２とするとすれば、下記法則が成立する。
Ｙ１×ＮＡ１＝Ｙ２×ＮＡ２… LAGRANGEの不変則
以上のような法則を鑑みると、光変調素子ＢＭＤに対して所望の立体角（ψ2）｛ある
いは所望の光線角（ＮＡ２）｝の光を導こうとする場合、種々のパラメータが適宜設定されるとよいことになる。詳説すると、下記条件式Ｄを満たすと望ましい。なお、この条件式Ｄの理解を容易にすべく、インテグレータロッドＩＬＤのサイズを規定する符号の意味についても記しておく（図１７Ａ・図１７Ｂ参照）。
・インテグレータロッドＩＬＤの長さ
Ｒ ：インテグレータロッドＩＬＤの全長［単位；ｍｍ］
・インテグレータロッドＩＬＤの入射端４１の場合
Ｐ１：入射端４１の面内での一方向の長さ［単位；ｍｍ］（便宜上、縦方向の長さ
とも称す）
Ｐ２：入射端４１の面内での一方向に対して垂直方向の長さ［単位；ｍｍ］（便宜
上、横方向の長さとも称す）
・インテグレータロッドＩＬＤの出射端４２の場合
Ｑ１：出射端４２の面内で、入射端４１での一方向と同方向の長さ［単位；ｍｍ］
（便宜上、縦方向の長さとも称す）
Ｑ２：出射端４２の面内で、入射端４１の一方向に対して垂直方向の長さ［単位；
ｍｍ］（便宜上、横方向の長さとも称す）
２＜ＡＱ／ＡＰ＜３０ …条件式Ｄ
ただし、
ＡＱ：インテグレータロッドＩＬＤの出射端４２の面積［単位；ｍｍ2］
ＡＰ：インテグレータロッドＩＬＤの入射端４１の面積［単位；ｍｍ2］
である。
例えば、複数のＬＥＤ９における全てのＬＥＤチップ１の発光面積が規定され、さらに、あらゆる方向に発光するＬＥＤチップ１が、アノード２側には遮光されるものの、その反対側に向けてある規定の立体角（半球状の立体角）で発光しているとする。すると、インテグレータロッドＩＬＤの入射端側における規定の立体角を受光すべく、インテグレータロッドＩＬＤの入射端４１の面積（ＡＰ）もある程度限定される。そのため、インテグレータロッドＩＬＤの出射端側で、所望の立体角の光を導こうとする場合（光の指向性を所望にしようとする場合）、インテグレータロッドＩＬＤの出射端４２の面積（ＡＱ）が重要になってくる。そこで、条件式Ｄは、インテグレータロッドＩＬＤにおける入射端４１の面積および出射端４２の面積の比率で規定されている。
この条件式Ｄにあって、ＡＱ／ＡＰの値が下限値以下になる場合、例えばＡＱが比較的狭面積になる。すると、立体角の比較的大きな光（指向性の低い光）がインテグレータロッドＩＬＤから出射することになる。そのため、このような照明装置ＬＡＳを画像投影装置ＰＡＳに用いた場合、立体角の比較的大きな光が投影レンズＬＥＮの絞り（不図示）に遮光されてしまう（ケラレてしまう）。ただし、入射端４１の面積および出射端４２の面積が似かよっているので、インテグレータロッドＩＬＤの製造が簡単になる。
一方、ＡＱ／ＡＰの値が上限値以上になる場合、例えばＡＱが比較的広面積になる。すると、立体角が比較的小さな光（指向性の高い光）がインテグレータロッドＩＬＤから出射することになる。しかし、小型でありながら、入射端４１の面積と出射端４２の面積との差を大きくしたインテグレータロッドＩＬＤの製造はきわめて難しい。なぜなら、入射端４１と出射端４２とにつながるインテグレータロッドＩＬＤの柱の傾斜角（テーパ角）が急傾斜するためである。
特に、比較的小型でありながら入射端４１と出射端４２との面積比が大きいと、傾斜角が大きくなりやすい上に、インテグレータロッドＩＬＤ内部で光が反射される回数が減ってしまう。そのために、ミキシングが不十分になり、出射端４２において、均一な光強度分布が得られなくなる。
したがって、条件式Ｄの範囲内に収まるように、ＡＱとＡＰとが設定されると、インテグレータロッドＩＬＤからの出射光の利用効率の低下が抑制されつつ、インテグレータロッドＩＬＤの製造の困難化も抑制される。
なお、条件式Ｄの規定する条件範囲のなかでも、下記条件式Ｄ’の範囲を満たすほうが
望ましいといえる。
８＜ＡＱ／ＡＰ＜２０ …条件式Ｄ’
また、照明装置ＬＡＳでは、下記条件式Ｅ｛条件式（４）｝を満たしていると望ましい。
０．３＜ＡＬ／ＡＰ＜０．９５ … 条件式Ｅ
ただし、
ＡＬ：複数のＬＥＤ９における全てのＬＥＤチップ１の発光面積[単位；ｍｍ2
］
ＡＰ：インテグレータロッドＩＬＤの入射端４１の面積［単位；ｍｍ2］
である。
この条件式ＥにおけるＡＬおよびＡＰを図示して説明すると、図７に示すようになる。すなわち、ＡＬは、上記したように、４個のＬＥＤチップ１の発光面１１の面積（「Ｌ１×Ｌ２×４個」）である。一方、ＡＰは、図７のように矩形面の入射端４１の場合、矩形の縦方向の長さであるＰ１と矩形の横方向の長さであるＰ２から求められる面積になる（「Ｐ１×Ｐ２」；なお、ＡＰは二点鎖線にて示される領域である）。
そして、例えば、インテグレータロッドＩＬＤの入射端４１および出射端４２が規定されていると、インテグレータロッドＩＬＤの入射端４１に光を導くために、ＬＥＤチップ１からの光の立体角がある程度限定される。すると、インテグレータロッドＩＬＤの出射端側で、所望の立体角（発散角）の光を導こうとする場合、複数のＬＥＤ９における全てのＬＥＤチップ１の発光面積が重要になってくる。そこで、条件式Ｅは、複数のＬＥＤ９における全てのＬＥＤチップ１の発光面積およびインテグレータロッドＩＬＤにおける入射端４１の面積の比率で規定されている。
この条件式Ｅにあって、ＡＬ／ＡＰの値が下限値以下になる場合、インテグレータロッドＩＬＤにおける入射端４１の面積に対する全てのＬＥＤチップ１の占有面積が狭いことになる。すると、全てのＬＥＤチップ１の発光面積が比較的広ければ、比較的大きな立体角の光がインテグレータロッドＩＬＤから出射することになる。すなわち、指向性の低い光がインテグレータロッドＩＬＤから出射し、投影レンズＬＥＮの絞り（不図示）に遮光される。ただし、例えばＬＥＤチップ１同士が粗く配置されている場合、ＬＥＤチップ１の放熱特性は向上する。
一方、ＡＬ／ＡＰの値が上限値以上になる場合、インテグレータロッドＩＬＤにおける入射端４１の面積に対する全てのＬＥＤチップ１の占有面積が広いことになる。すると、例えばＬＥＤチップ１同士が密に配置されている場合、ＬＥＤチップ１の放熱特性が低下してしまう。ただし、全てのＬＥＤチップ１の発光面積が比較的狭ければ、比較的小さな立体角の光がインテグレータロッドＩＬＤから出射することになる。すなわち、指向性の高い光がインテグレータロッドＩＬＤから出射し、確実に光変調素子ＢＭＤに到達する。
したがって、条件式Ｅの範囲内に収まるように、ＡＬとＡＰとが設定されると、インテグレータロッドＩＬＤからの出射光の利用効率の低下が抑制されつつ、ＬＥＤチップ１の放熱特性の低下も抑制される。
なお、条件式Ｅの規定する条件範囲のなかでも、下記条件式Ｅ’の範囲を満たすほうが望ましいといえる。
０．５＜ＡＬ／ＡＰ＜０．７ …条件式Ｅ’
ところで、ＬＥＤモジュールＬＭＪからの全ての光が、インテグレータロッドＩＬＤの入射端４１に入射しなければ、ＬＥＤモジュールＬＭＪの光が有効利用されていないとい
える。かかる事態を防止すべく、照明装置ＬＡＳは、下記条件式Ｆを満たしていると望ましい。
０．０５＜Ｇ／Ｌmax＜０．５ … 条件式Ｆ
ただし、
Ｇ ：ＬＥＤチップ１からの光の光軸方向に沿う方向において、ＬＥＤチップ
１とインテグレータロッドＩＬＤとの最短間隔の長さ［単位；ｍｍ］
Ｌmax：ＬＥＤチップ１における発光面１１の外縁端において最長の長さ［単位
；ｍｍ］
である。
この条件式ＦにおけるＧを図示して説明すると、図８Ａ・図８Ｂに示すようになる。すなわち、図８Ａに示すような中空のインテグレータロッドＩＬＤの場合、Ｇは入射端４１の外縁とＬＥＤチップ１との間隔をＬＥＤチップ１からの光の光軸方向に沿う方向で測定した長さになる。一方、図８Ｂに示すような中実のインテグレータロッドＩＬＤの場合、Ｇは入射端４１の面とＬＥＤチップ１との間隔をＬＥＤチップ１からの光の光軸方向に沿う方向で測定した長さになる。
そして、この条件式Ｆにあって、Ｇ／Ｌmaxの値が下限値以下になる場合、例えばＧが
比較的短い。すると、照明装置ＬＡＳの製造工程での製造誤差で、ＬＥＤモジュールＬＭＪとインテグレータロッドＩＬＤとの衝突が生じてしまう（すなわち、照明装置ＬＡＳの量産が難しくなる）。ただし、Ｇが比較的短いことから、ＬＥＤモジュールＬＭＪからの全ての光が、インテグレータロッドＩＬＤの入射端４１に入射しやすい。
一方、Ｇ／Ｌmaxの値が上限値以上になる場合、例えばＧが比較的長い。すると、ＬＥ
ＤモジュールＬＭＪからの光の一部が、インテグレータロッドＩＬＤの入射端４１に入射しにくい。その上、小型の照明装置ＬＡＳの実現が難しくなる。ただし、Ｇが比較的長いいことから、製造誤差に比較的強い照明装置ＬＡＳが実現する。
したがって、条件式Ｆの範囲内に収まるように、ＧとＬmaxとが設定されると、照明装
置ＬＡＳの量産性が確保されつつ、大型化も抑制され、さらには、ＬＥＤモジュールＬＭＪの光の利用効率の低下が抑制される。
なお、条件式Ｆの規定する条件範囲のなかでも、下記条件式Ｆ’の範囲を満たすほうが望ましいといえる。
０．０８＜Ｇ／Ｌmax＜０．４ … 条件式Ｆ’
［実施の形態２］
実施の形態２について説明する。なお、実施の形態１で用いた部材と同様の機能を有する部材については、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
実施の形態１では、少なくとも、照明装置からの光を画像データに応じて変調する光変調素子ＢＭＤと、その光変調素子ＢＭＤにて変調される光を被投影面（スクリーン等）に投影する投影レンズＬＥＮと、を含む画像投影装置ＰＡＳについて説明してきた。
したがって、画像投影装置ＰＡＳには、他の部材が含まれている場合もある（なお、実施の形態１では、ファンＦＡＮが含まれる画像投影装置ＰＡＳについても説明した）。例えば、光変調素子ＢＭＤが、光を利用する液晶素子（特に透過型の液晶素子）ＢＭＤの場合にその液晶素子ＢＭＤに入射する光を調整する部材（後述の偏光変換ユニット、反射型偏光板、および波長板等）が挙げられる。そこで、以降にかかる部材に関する説明を行う。
通常、液晶素子ＢＭＤは、偏光を利用するために、液晶層の入射側および出射側の各々に偏光板を設けている。そして、液晶層の入射側に吸収型偏光板が設けられている場合、その吸収型偏光板が特定方向の偏光を吸収して高温化する。そのため、かかる吸収型偏光板の高温化を防止すべく、例えば偏光ビームスプリッター（PBS）と１／２波長板（位相
板）とを含む偏光変換ユニットが、液晶素子の入射側に設けられている。このような偏光変換ユニットがあれば、ＬＥＤモジュールＬＭＪからの無偏光（ランダム偏光）の光のうち、液晶素子ＢＭＤでの透過に不要な偏光が吸収型偏光板に到達しないためである。
また、図９のように、透過型の液晶素子ＢＭＤが、光の入射側から出射側に向かって、吸収型偏光板（入射側吸収型偏光板）５１、液晶層（光変調層）５２、および吸収型偏光板（出射側吸収型偏光板）５３を含む場合、インテグレータロッドＩＬＤの出射端４２と液晶素子ＢＭＤとの間に、１／４波長板６１と、反射型偏光板（変換用反射型偏光板）６２とが、インテグレータロッドＩＬＤの出射端４２から液晶素子ＢＭＤに向かって配置されている。特に、１／４波長板６１の方位角は変換用反射型偏光板６２の透過軸に対して４５度傾くようになっている。
すると、インテグレータロッドＩＬＤから出射光（ランダム偏光）は、１／４波長板６１を通過後、変換用反射型偏光板６２に入射する。そのため、まず、インテグレータロッドＩＬＤからの出射光が１／４波長板６１によって特定の偏光方向を有する直線偏光になる。さらに、変換用反射型偏光板６２は、この直線偏光を透過させる一方、かかる直線偏光の偏光面に対して垂直な振動面（偏光面）を有する直線偏光を反射させる。
そして、変換用反射型偏光板６２を通過した直線偏光（実線表記）は、そのまま液晶素子ＢＭＤに到達するが、変換用反射型偏光板６２で反射した直線偏光（二点鎖線表記）は、１／４波長板６１を通過することで円偏光になり、インテグレータロッドＩＬＤに戻る。すると、円偏光は、インテグレータロッドＩＬＤ内でミキシングされ、ＬＥＤモジュールＬＭＪに到達する。かかる場合、円偏光は、ＬＥＤチップ１の底面に位置するアノード２等により反射し、再度、インテグレータロッドＩＬＤに戻りミキシングされて、１／４波長板６１に到達し、さらに通過して変換用反射型偏光板６２に到達する。
ただし、変換用反射型偏光板６２に到達する光は、最初に変換用反射型偏光板６２により反射された後に、１／４波長板６１を２回通過（透過）している。そのため、最初に変換用反射型偏光板６２で反射された光の偏光方向が９０度回転することになる。つまり、変換用反射型偏光板６２で透過可能な偏光方向の光が戻ってきたことになる。その結果、インテグレータロッドＩＬＤからの出射光がロスすることなく、液晶素子ＢＭＤに到達し、光変調されることになる。
また、図１０に示すように、液晶層５２の入射側に吸収型偏光板ではなく、反射型の偏光板（入射側反射型偏光板）５４を設けている透過型の液晶素子ＢＭＤもある｛なお、出射側には透過型偏光板（出射側吸収型偏光板）５５が設けられている｝。かかる場合であっても、インテグレータロッドＩＬＤからの出射光がロスすることなく、液晶素子ＢＭＤに到達し、光変調されるようにできる。
例えば、インテグレータロッドＩＬＤの出射端４２と液晶素子ＢＭＤとの間に、１／４波長板６１が配置されているとよい。ただし、１／４波長板６１の方位角は入射側反射型偏光板５４の透過軸に対して４５度傾くようになっている。
すると、インテグレータロッドＩＬＤから出射光（ランダム偏光）は、１／４波長板６
１を通過後、液晶素子ＢＭＤの入射側反射型偏光板５４に入射する。そのため、まず、インテグレータロッドＩＬＤからの出射光が１／４波長板６１によって特定の偏光方向を有する直線偏光になる。さらに、入射側反射型偏光板５４は、この直線偏光を透過させる一方、かかる直線偏光の偏光面に対して垂直な振動面を有する直線偏光を反射させる。
そして、入射側反射型偏光板５４を通過した直線偏光（実線表記）は、そのまま液晶素子ＢＭＤに通過するが、入射側反射型偏光板５４で反射した直線偏光（二点鎖線表記）は、１／４波長板６１を通過することで円偏光になり、インテグレータロッドＩＬＤに戻る。すると、円偏光は、図９同様に、インテグレータロッドＩＬＤ内でミキシングされ、ＬＥＤモジュールＬＭＪに到達し、ＬＥＤチップ１の底面に位置するアノード２等により反射し、再度、インテグレータロッドＩＬＤに戻る。そのため、円偏光は、ミキシングされてた後に、１／４波長板６１に到達し、さらに通過して入射側反射型偏光板５４に到達する。
ただし、入射側反射型偏光板５４に到達する光は、最初に入射側反射型偏光板５４により反射された後に、１／４波長板６１を２回通過（透過）している。つまり、往復により、光の偏光方向に対して４５度である光学軸を有する１／２波長板を透過したことと同じになる。そのため、最初に入射側反射型偏光板５４で反射された光の偏光方向が９０度回転することになる。つまり、入射側反射型偏光板５４で透過可能な偏光方向の光が戻ってきたことになる。その結果、図１０の場合も図９同様に、インテグレータロッドＩＬＤからの出射光がロスすることなく、液晶素子ＢＭＤに到達し、光変調されることになる。
つまり、特定方向の光のみを透過させる透過軸を有することで、透過型の液晶素子ＢＭＤに特定方向の光を導く一方、他の方向（例えば、特定方向に対し垂直な方向）の光を反射させる反射型の偏光板が設けられていると望ましいといえる。なぜなら、例えば、透過型の液晶素子ＢＭＤとＬＥＤモジュールＬＭＪとの間のどこかに反射型の偏光板が配置されていれば、液晶表示に不要な偏光は反射によってインテグレータロッドＩＬＤに戻り、さらにはＬＥＤモジュールＬＭＪ側に進行されるためである。
その上、ＬＥＤモジュールＬＭＪが光を反射させることができれば、その反射する光は再び液晶素子ＢＭＤに向かうことになる。そのために、反射型の偏光板によって反射された特定方向に対し垂直な方向の光を透過させ、インテグレータロッドＩＬＤへと導く１／４波長板６１（位相板）が設けられているとよい。
なぜなら、反射型の偏光板によって反射した光が再度、その偏光板に戻ってくる間に（往復の間に）、光の偏光方向を９０度回転させるように、ＬＥＤモジュールＬＭＪから反射型の偏光板までの間に１／４波長板６１が配置されていれば、戻ってきた光は液晶表示に必要な偏光成分として再利用される。したがって、照明光にロスが生じず、光利用効率が向上することになる。
なお、以上のような透過型の液晶素子ＢＭＤの場合、かかる液晶素子ＢＭＤと投影レンズＬＥＮの間に、反射型の液晶素子に必要とされる偏光ビームスプリッタ等の光学部材は不要になる。そのため、液晶素子ＢＭＤから投影レンズＬＥＮに至るまでの間隔（レンズバック）が狭くなり、小型の画像投影装置ＰＡＳが実現する。
なお、透過型の液晶素子ＢＭＤの例としては、サファイア基板の透過型液晶素子が望ましい。サファイア上に作製された電極は、一般にガラス上のものよりも電気伝導性が高く、ガラスの上に電極を配置する液晶素子よりも配線の寸法を細くできる。そのため、透過型液晶素子の開口率を上げることができ、比較的明るい液晶素子ＢＭＤが実現する。
また、反射型の偏光板の例としては、住友スリーＭ社製のＲＤＦ−Ｃ（商品名）や、ＭＯＸＴＥＫ社製のＭｉｃｒｏＷｉｒｅ（商品名）が挙げられる。
［その他の実施の形態］
ところで、本発明は上記の実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
［１．ＬＥＤモジュールの変更例について］
例えば、ＬＥＤモジュールＬＭＪにおけるＬＥＤ９の個数は、４個に限定されない。例えば、図１１Ａ・図１１Ｂに示すように、６個であっても８個であってもかまわない。
ただし、図１および図１１Ａに示すように、アノード２の支持面２１の長手方向とカソード３の長手方向（支持面２１と平行な面内方向における長手方向）とが、同一方向であると望ましい。なぜなら、各ＬＥＤ９は、不図示の電力供給部につながるようになっているが、アノード２の支持面２１の長手方向とカソード３の長手方向とが同一方向になっていると、アノード２およびカソード３と、電力供給部とをつなぐ接続部７１の向きが揃うようになり、接続しやすいためである。
また、図１および図１１Ａでは、各ＬＥＤ９におけるアノード２の最大延伸表面２２Ｍの面内方向が、全てにわたって平行になっている。一方、図１１Ｂでは、８個のＬＥＤ９中、４個毎に分かれて、ＬＥＤ９の最大延伸表面２２Ｍの面内方向が平行になっている。つまり、最大延伸表面２２Ｍの面内方向を平行にしているＬＥＤ９の組合せが２組あることになる｛なお、図１および図１１Ａでは、ＬＥＤ９の組合せは１組といえる｝。
しかし、複数のＬＥＤ９において、ＬＥＤ９の最大延伸表面２２Ｍの面内方向を平行にしている組合せが生じれば、その組内でのＬＥＤ９は、ファンＦＡＮ等の風が沿いやすいことになる。そのため、ＬＥＤチップ１（ひいてはＬＥＤモジュールＬＭＪ）の放熱特性が向上する。
なお、組合せ（組）とは、図１および図１１Ａのように、ＬＥＤモジュールＬＭＪにおける全てのＬＥＤ９から構成される組であってもよいし、図１１Ｂのように、８個中の２分する組であってもよい。また、例えば、８個中のＬＥＤ９のうちの３個のＬＥＤで組が構成され、残りの５個のＬＥＤ９では全く組が構成されない（すなわち残り５個の最大延伸表面は各々異なった面内方向になっている）ＬＥＤモジュールＬＭＪでもよい。要は、アノード２の最大延伸表面２２Ｍ同士の面内方向を一致させたＬＥＤ９があれば（すなわち組が生じるようになっていれば）、ＬＥＤモジュールＬＭＪにおける放熱特性は少なからず向上するといえる。
詳説すると、図１１ＢのようなＬＥＤモジュールＬＭＪの場合、紙面方向に対して平行方向に、ファンＦＡＮが送風または吸引すれば、風の進行方向に対して沿う最大延伸表面２２Ｍと対向する最大延伸表面２２Ｍとが存在することになる。しかし、風に沿う最大延伸表面２２Ｍが少なからず存在するので、全く存在しない場合に比べて、ＬＥＤモジュールＬＭＪにおける放熱特性は向上する。
なお、図１１ＢのようなＬＥＤモジュールＬＭＪの場合、紙面方向に対して垂直方向に、ファンＦＡＮが送風または吸引すれば、全ての最大延伸表面２２Ｍに風が沿うことになるので、最も望ましいことはいうまでもない。
また、ＬＥＤモジュールＬＭＪは、少なくとも赤色発光、緑色発光、および青色発光の
３色のＬＥＤ９を含み、それらの各色のＬＥＤ９を時分割で発光させていると望ましい。例えば、図１２Ａのように、１フレーム（１／３０秒）中において、赤色、緑色、青色を順に時分割点灯させたり、図１２Ｂのように、異なる発色同士で一部重なり合うような時分割点灯をさせたりする場合、１フレーム中において一部発光しないＬＥＤ９が存在することになる。
そのため、発光しないＬＥＤ９のＬＥＤチップ１は、１フレーム中においても発熱しないことになる。例えば、図１２Ｂでの１フレーム中、最初に青色を発光するＬＥＤ９が発光駆動しているとき、他の緑色、黄色、赤色を発するＬＥＤ９は発光駆動せず、ＬＥＤチップ１に熱が帯びない。その上、各ＬＥＤ９同士は乖離する配置になっているので、発光しているＬＥＤチップ１の熱が非発光のＬＥＤチップ１に伝導しない。そのため、ジャンクション温度の上昇が防止される。
つまり、ＬＥＤ９が乖離して配置されているＬＥＤモジュールＬＭＪは、同一基板上に複数のＬＥＤチップを配置したＬＥＤモジュールと異なり、ＬＥＤ９のＬＥＤチップ１同士で熱伝導が生じない。その上、時分割発光するＬＥＤモジュールＬＭＪであれば、複数のＬＥＤチップを常時発光させているＬＥＤモジュール（例えば、カラーフィルタ型液晶素子を用いた画像投影装置に搭載されるＬＥＤモジュール）と異なり、確実にＬＥＤチップ１同士の熱伝導を防げる。
なお、以上のような、少なくとも赤色発光、緑色発光、および青色発光の３色のＬＥＤ９を有するＬＥＤモジュールＬＭＪは、白色を含むさまざまな色を生成できる。そのため、かかるようなＬＥＤモジュールＬＭＪを備える画像投影装置ＰＡＳは、ダイクロイックプリズムやダイクロイックミラー等の色合成用の光学部材が不要になる。
ところで、ＬＥＤモジュールＬＭＪにおけるＬＥＤチップ１は酸化しやすい。その上、ＬＥＤチップ１とカソード３とをつなぐワイヤー４は金等の破損しやすい材料である。すると、ＬＥＤチップ１の酸化防止の観点から、図１３Ａに示すように、少なくともＬＥＤチップ１を覆うような透明樹脂（エポキシ樹脂やシリコン等）７２がコーティングされていると望ましい。また、ワイヤー４の破損防止の観点から、図１３Ｂに示すように、ＬＥＤチップ１およびワイヤー４をともに覆うような透明樹脂７２がコーティングされているとさらに望ましい。
なお、コーティングの場合、ＬＥＤ９毎にＬＥＤチップ１等コーティングしてもよいし、複数のＬＥＤ９のＬＥＤチップ１をまとめてコーティングしてもよい。
また、かかるようなコーティング用の透明樹脂７２は、ＬＥＤチップ１の発光を妨げぬように、膜厚０．１ｍｍ程度になっている。その上、透明樹脂には、ＬＥＤチップ１周囲の屈折率を向上させ、光の取り出し効率を向上させるという効果もある。
ところで、以上の説明では、アノード２にＬＥＤチップ１が接合等されるようになっていた。しかし、これに限定されるものではない。つまり、カソードがＬＥＤチップを支え、アノードがＬＥＤチップを支えるカソードの支持面上に取り付けられ、ワイヤーを介してＬＥＤチップにつながっていてもよい。要は、ＬＥＤ９における電流の向きが逆になっていてもよい。
なお、ＬＥＤ９の駆動電流は１００ｍＡ以上である。このような電流範囲で駆動するＬＥＤ９は、数１０ルーメン（ｌｍ）〜１００ルーメン以上の明るさを確保できるパワーＬＥＤといわれる。そのため、ＬＥＤチップ１に熱が生じやすい。しかし、説明してきたＬＥＤモジュールＬＭＪは、熱の帯びたＬＥＤチップ１であっても十分に放熱させることが
できる。
ただし、過剰に高電流が流れる場合、電流回路の発熱や大型化が問題になるので、ＬＥＤ９の駆動電流は５Ａ以下がよい。すなわち、１００ｍＡ以上５Ａ以下である。しかし、望ましくは、０．５ｍＡ以上３Ａ以下の電流範囲がよい。
［２．インテグレータロッドＩＬＤの変更例について］
インテグレータロッドＩＬＤの入射端４１および出射端４２の形状としては、矩形のものが挙げられるが、特に限定されるものではない。しかし、一般的な画像投影装置ＰＡＳの画像面（スクリーン面）ＳＣＮは、図１４Ａのように矩形になっている。
すると、スクリーン面ＳＣＮに画像光を投影するインテグレータロッドＩＬＤの出射端４２も相似な矩形が望ましいことになる。さらには、インテグレータロッドＩＬＤの入射端４１も出射端４２と相似な矩形が望ましい。ただし、インテグレータロッドＩＬＤの入射端４１の面積（ＡＰ）と出射端４２の面積（ＡＱ）との比率（ＡＱ／ＡＰ）は、条件式Ｄにおいて説明したように、インテグレータロッドＩＬＤから出射してくる光の指向性に関連してくる。
また、画像投影装置ＰＡＳの小型の観点からいうと、インテグレータロッドＩＬＤの出射端４２の面積を拡大させることなく、入射端４１を縮小させることが望ましい。ただし、インテグレータロッドＩＬＤの入射端４１は、ＬＥＤチップ１からの光を全て受光できる面積を有しなくてはならない。
すると、図１４Ｂまたは図１４Ｃのように、入射端４１の面積を設定することが考えられる。なお、図１４Ｂおよび図１４Ｃは、中空状のインテグレータロッドＩＬＤを想定している。そのため、図１５および図１６に示すように、インテグレータロッドＩＬＤの入射端４１の開口サイズは、ＬＥＤチップ１およびワイヤー４を覆うサイズになっている。そして、図１４Ｂおよび図１４Ｃでの破線はスクリーン面ＳＣＮと相似なインテグレータロッドＩＬＤの入射端４１のサイズ（開口サイズ）を示している。
そして、図１４Ｂでは、開口サイズの短手方向がワイヤー４の延び方向と平行になるようにしている。一方、図１４Ｃでは、開口サイズの短手方向がワイヤー４の延び方向に対して垂直になるようにしている。すると、同じスクリーン面ＳＣＮに相似なインテグレータロッドＩＬＤの入射端４１の開口サイズを確保しようとする場合、図１４Ｃのほうが、図１４Ｂに比べて狭面積となる。
つまり、ＬＥＤチップ１に電気的な接続に要するワイヤー４が設けられている場合、複数のＬＥＤ９における全てのＬＥＤチップ１の発光面１１および全てのワイヤー４を囲む外周であり、最短の外周長から成る外周領域｛すなわち、図１４Ｃの破線領域｝を規定する。そして、その外周領域（被覆領域）において、短手方向が規定できる場合、インテグレータロッドＩＬＤの入射端４１の形状は、その外周領域の短手方向と同方向に短手を有する形状になっていると望ましいことになる。
このようになっていれば、同じ被覆領域を覆うようなインテグレータロッドＩＬＤの入射端４１であっても、比較的狭面積のインテグレータロッドＩＬＤの入射端４１になるためである。つまり、外周領域の短手方向と垂直方向に短手を有する形状｛すなわち、図１４Ｂの破線領域｝の開口サイズの面積に比べて、外周領域の短手方向と平行方向に短手を有する形状｛すなわち、図１４Ｃの破線領域｝の開口サイズの面積のほうが狭くなるためである。
その結果、かかる画像投影装置ＰＡＳは、インテグレータロッドＩＬＤの出射端４２の面積を拡大させることなく、その入射端４１の面積を縮小させることで小型となり、さらには指向性までも適切に設定できる。
［３．実施例について］
以降に、説明してきたＬＥＤモジュールＬＭＪ、照明装置ＬＡＳ、および画像投影装置ＰＡＳの数値実施例１〜４（ＥＸ１〜ＥＸ４）を示す。
［３−１．ＬＥＤモジュールについて］
下記の表１は、ＬＥＤモジュールＬＭＪにおける各ＬＥＤチップ１も発光色、１個のＬＥＤチップ１のサイズ（Ｌ１・Ｌ２・Ｌ３）、ＬＥＤモジュールＬＭＪにおける全てのＬＥＤチップ１の発光面積（ＡＬ）、アノード２のサイズ（Ｅ１・Ｅ２・Ｅ３）、アノード２同士の間隔（Ｄ）、およびＬＥＤモジュールＬＭＪにおける全てのＬＥＤチップ１の発光面１１を囲む外周であり、最短の外周長によって規定される領域の面積（ＡＲ）を示している。なお、ＬＥＤチップ１の許容電流値は１．５Ａで、かかる場合の電圧は３Ｖ程度になっている。
Figure 2007318066
［３−２．インテグレータロッドについて］
下記の表２は、インテグレータロッドＩＬＤにおける入射端４１のサイズと面積（Ｐ１・Ｐ２・ＡＰ）および出射端４２のサイズと面積（Ｑ１・Ｑ２・ＡＱ）、および全長（Ｒ）を示している。
Figure 2007318066
［３−３．光変調素子および投影レンズについて］
下記の表３は、インテグレータロッドＩＬＤから光変調素子ＢＭＤまでの間隔（Ｇ）、光変調素子ＢＭＤの変調面のサイズと面積（Ｍ１・Ｍ２・ＡＭ）、投影レンズＬＥＮのＦｎｏ．を示している。
Figure 2007318066
［４．条件式の結果について］
以降に、実施例１〜４を説明してきた条件式Ａ〜Ｆに対応させた結果を示す。なお、条件式Ａ〜Ｆの結果は、表４〜９に対応するようになっている。
Figure 2007318066
Figure 2007318066
Figure 2007318066
Figure 2007318066
Figure 2007318066
Figure 2007318066
［５．ＬＥＤチップおよびＬＥＤの変更例について］
ＬＥＤチップ１は、図１８Ａの拡大部分に示すように、発光層３１、基板層３２、反射層３３、および、投入電流を発光層３１に流すための第１電極パッド３４・第２電極パッド３５、を含んでいる（なお、アノード２に接続される電極を第１電極パッド３４、カソード３に接続される電極を第２電極パッド３５と称する）。
発光層３１は、投入電流によって光を発する半導体で構成されており、例えば、青色光や緑色光を発する場合にはＩｎＧａＮ、赤色光や黄色光を発する場合にはＩｎＧａＡｌＰで構成されている。
基板層３２は、発光層３１保持する保持機能と電流に起因する熱を逃がす放熱機能とを有する材質、例えば、Ａｌ2Ｏ3（サファイア）といった絶縁体、ＳｉＣ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＮ、ＧａＮ、ＧａＡｓといった半導体、または金属で構成されている。
反射層３３は、発光層３１の面内で全方位に発する光を、所望方向に向けて反射させるものであり、Ａｕ（金）またはＡｌ（アルミニウム）等の導通性を有する金属薄膜で構成されている。
そして、以上のような層を有するＬＥＤチップ１では、発光層３１、基板層３２、および反射層３３が、第１電極パッド３４と第２電極パッド３５との間に介在するように位置していると望ましい。ただし、第１電極パッド３４と第２電極パッド３５との間に位置する発光層３１、基板層３２、および反射層３３の配置は種々想定される。
例えば、図１８Ａの拡大部分に示すように、第１電極パッド３４から第２電極パッド３５に向かって、基板層３２、反射層３３、発光層３１がこの順で積み重なる配置が挙げられる。また、図１８Ｂに示すように、第１電極パッド３４から第２電極パッド３５に向かって、反射層３３、発光層３１、基板層３２がこの順で積み重なる配置等であってもよい。
要は、発光層３１と、ＬＥＤチップ１を支えるアノード２との間に反射層３３が介在していればよい。このようになっていると、発光層３１から発せられる光は、反射層３３によって半球状に放射し、アノード２には到達しなくなるためである（ただし、反射層が含まれないＬＥＤチップ１であっても、発光層３１から光が発すれば、ＬＥＤ９としての機能を満たす場合もある）。
また、ＬＥＤチップ１とアノード２との接続も種々想定される。例えば、図１９Ａのように、二分された発光層３１（３１Ａ・３１Ｂ）の一方に第１電極パッド３４、他方に第２電極パッド３５を備えるＬＥＤチップ１の反射層３３と、アノード２とが接着剤ＢＲ（例えば熱伝導性グリスを含む接着剤）によって接着されていてもよい。ただし、このようなＬＥＤチップ１の場合（特に基板層３２絶縁体であるサファイア層の場合）、電流が発光層３１に流れるためには、第１電極パッド３４とアノード２とを接続するワイヤー４と、第２電極パッド３５とカソード３とを接続するワイヤー４とが必要になる。
かかるようにワイヤー４の本数が増えると、それに伴ってワイヤー４の切断の危険性が増加してしまう。また、ワイヤー４の本数が増えると、本数にみあったスペースの確保の必要となり、ＬＥＤ９のサイズが大型化してしまう。すると、図１８Ａ・図１８Ｂのように、第１電極パッド３４と第２電極パッド３５とが発光層３１、基板層３２、および反射層３３を挟持するような配置であればよいといえる。
このようになっていると、例えば第１電極パッド３４とアノード２とが、ワイヤーを介することなく接続できるので、ワイヤー４の本数を確実に削減できるためである。その上、ワイヤーを介せずに接続された第１電極パッド３４とアノード２とは強固な接続になっているので、導通性は安定し、かつ物理的な接続も安定する。
ただし、このような第１電極パッド３４と第２電極パッド３５とが発光層３１、基板層３２、および反射層３３を挟持するような配置の場合、第１電極パッド３４から第２電極パッドに至る間の導通性を確保するために、全ての層が導通性を有するものであるとよい。したがって、基板層３２の材料としては、ＳｉＣ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＮ、ＧａＮ、ＧａＡｓといった半導体、または金属等の導体が望ましい。
さらに、このように導通性の高い材料は、放熱性も優れているので望ましいといえる。例えば、半導体であるＳｉＣの熱伝導率は４９０Ｗ／ｍ・Ｋであり、絶縁体のＡｌ2Ｏ3の熱伝導率は４２Ｗ／ｍ・Ｋであるので、ＳｉＣの基板層３２の方が、Ａｌ2Ｏ3の基板層３２に比べて１０倍以上、放熱性に優れているといえる。
また、ワイヤーを全く用いないＬＥＤ９としては、図１９Ｂに示すように、二分された発光層３１（３１Ａ・３１Ｂ）の一方に設けられた第１電極パッド３４がアノード２に、他方に設けられた第２電極パッド３５がカソード３に取り付けられているものもある。そして、かかるようなＬＥＤ９に設けられている第１電極パッド３４・第２電極パッド３５と、アノード２・カソード３との接続には、導電性の接着剤が用いられてもよいし、共晶が用いられてもよい。
ここで、図１９Ｂや図１８Ａに示されるＬＥＤチップ１とアノード２との接続に使用可能な導電性の接着剤ＢＲと共晶とについて詳説する。導電性の接着剤ＢＲとしては、例えば、銀ペーストＢＲが挙げられる。このような銀ペースト（熱伝導銀ペースト）ＢＲは、導電性に優れているだけではなく、熱伝導性も優れている。
例えば、シリコン系の熱伝導グリスの熱伝導率が２〜４Ｗ／ｍ・Ｋであるのに対して、銀ペーストＢＲの熱伝導率は２０〜３０Ｗ／ｍ・Ｋである。そのために、銀ペーストＢＲを用いて、ＬＥＤチップ１をアノード２に接続させると、ＬＥＤチップ１に帯びた熱が銀ペーストＢＲを介してアノード２に伝わり、効率のよい放熱が実現する。
なお、導電性の接着剤ＢＲは銀ペーストＢＲに限定されるものではなく、例えば、金ペースト、銅ペースト、アルミニウムペースト、またはシリコンペースト等であってもよい。これらのペーストは、銀ペーストＢＲ同様に、導電性に優れているだけではなく、熱伝導性に優れた金属を含んでいるためである（下記参照）。
銀（Ａｇ） ；４２０Ｗ／ｍ・Ｋ
金（Ａｕ） ；３２０Ｗ／ｍ・Ｋ
銅（Ｃｕ） ；３９０Ｗ／ｍ・Ｋ
アルミニウム（Ａｌ）；２３６Ｗ／ｍ・Ｋ
シリコン（Ｓｉ） ；１６８Ｗ／ｍ・Ｋ
続いて共晶について説明する。共晶とは、ある溶湯から２種類の材料が一定割合で同時に晶出（凝固）した混合物のことである。そして、共晶では、２種類の材料が単純に混合しているのではなく、両方の材料における結晶粒子間において、結合力が生じている。そのため、共晶を用いた接着（つながり）は極めて強固といえる。
また、共晶は、特定の金属同士の間で生じる現象であり、例えば、ＡｕとＳｎ（錫）、ＡｕとＳｉ、ＡｕとＧｅ（ゲルマニウム）、Ｐｂ（鉛）とＳｎ、ＡｇとＣｕ、またはＡｇとＳｎ、が共晶を生じさせる組み合わせとして列挙できる。このような共晶は、２種類の金属を接触させ、熱または圧力を加えることで得られる。ただし、加えられる熱は単独の金属の融点よりも低い（下記の表１０におけるＡｕの融点を参照）。そのため、２種類の金属の接触部分だけが共晶になり、それ以外の部分には熱による影響は生じない。
Figure 2007318066
共晶を用いたＬＥＤチップ１とアノード２との接続は、図２０Ａおよび図２０Ｂに示される。図２０Ａでは、銀ペーストＢＲを介して、ＡｕＳｎ製の第１電極パッド３４とＣｕ製のアノード２とを接着しているＬＥＤ９が示されている。このような場合、第１電極パッド３４と銀ペーストＢＲとの界面でＳｎとＡｇとの共晶が生じるととともに、アノード２と銀ペーストＢＲとの界面でＣｕとＡｇとの共晶が生じている。そのため、かかる共晶に起因して、第１電極パッド３４を有するＬＥＤチップ１とアノード２とが強固につながったＬＥＤ９となる。
なお、図２０Ａのような銀ペーストＢＲを使用するＬＥＤ９の場合、ＡｇとＳｎとの組成比やＡｇとＣｕとの組成比、さらには、加える熱または圧力応じて、共晶が生じないこともあり得る。しかし、共晶が生じなかったとしても、銀ペーストＢＲが使用されているので、それによってＬＥＤチップ１と第１リード電極２とのつながりは確保される。
一方、図２０Ｂでは、銀ペーストを介さずに、ＡｕＳｎ製の第１電極パッド３４とＣｕ製のアノード２とを接着しているＬＥＤ９が示されている。このような場合、第１電極パッド３４とアノード２との界面でＳｎとＣｕとの共晶が生じている。そのため、銀ペーストが用いられなくても、Ｓｎ−Ｃｕから成る共晶に起因して、第１電極パッド３４を有するＬＥＤチップ１とアノード２とが強固につながったＬＥＤ９となる。
その上、以上のようなＬＥＤ９に含まれる共晶は、熱伝導率の優れた材料（金、銀、銅等）を含んでいるため、熱伝導グリス等に比べて優れた熱伝導率を有する。したがって、かかるＬＥＤ９では、ＬＥＤチップ１に帯びた熱が共晶を介してアノード２に伝わり、効率のよい放熱が実現する。
ＬＥＤモジュールの斜視図である。 （Ａ）ＬＥＤモジュールの発光面を示す平面図であり、（Ｂ）はＬＥＤモジュールの幅方向を図示する側面図であり、（Ｃ）はＬＥＤモジュールの奥行きを図示する側面図である。 ＡＬとＡＲとの関係を示す説明図である。 ＬＥＤモジュールの延伸表面における最大延伸表面に風が沿う状態を示す説明図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は斜視図になっている。 ＬＥＤモジュールの全ての延伸表面に風が沿う状態を示す説明図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は斜視図になっている。 （Ａ）はETENDUEの不変則を説明する説明図であり、（Ｂ）はLAGRANGEの不変則を説明する説明図である。 ＡＬとＡＰとの関係を示す説明図である。 ＬＥＤチップからの光の光軸方向に沿う方向において、ＬＥＤチップとインテグレータロッドとの最短間隔の長さ（Ｇ）は示す断面図であり、（Ａ）は中空状のインテグレータロッドでのＧを示し、（Ｂ）は中実状のインテグレータロッドでのＧを示している。 反射型の偏光板を含む画像投影装置の断面図である。 図９とは異なる反射型の偏光板を含む画像投影装置の断面図である。 図１とは異なるＬＥＤモジュールを示す平面図であり、（Ａ）は６個のＬＥＤを有するＬＥＤモジュールを示し、（Ｂ）は８個ＬＥＤを有するＬＥＤモジュールを示している。 ＬＥＤモジュールにおける時分割駆動を説明する説明図であり、（Ａ）はは全く色の重ならない時分割駆動を示し、（Ｂ）は一部に色の重なる時分割駆動を示している。 （Ａ）はＬＥＤチップをコーティングしたＬＥＤモジュールの断面図であり、（Ｂ）はＬＥＤチップおよびワイヤーをコーティングしたＬＥＤモジュールの断面図である。 （Ａ）はスクリーンの平面図であり、（Ｂ）と（Ｃ）とは、スクリーンに相似なインテグレータロッドの入射端サイズの設定の仕方を示す説明図である。 画像投影装置の平面図である。 画像投影装置の断面図である。 （Ａ）は中空状のインテグレータロッドを示す説明図であり、（Ｂ）は中実状のインテグレータロッドを示す説明図である。 （Ａ）はＬＥＤの側面図とそのＬＥＤに搭載されているＬＥＤチップの拡大図であり、（Ｂ）は（Ａ）とは異なるＬＥＤチップの拡大図であり、（Ｃ）は（Ａ）および（Ｂ）とは異なるＬＥＤチップの拡大図である。 （Ａ）はＬＥＤの側面図であり、（Ｂ）は（Ａ）とは異なるＬＥＤの側面図である。 （Ａ）はＬＥＤに含まれる共晶を示す側面図であり、（Ｂ）は（Ａ）とは異なる共晶を示す側面図である。 （Ａ）は従来のＬＥＤモジュールの斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）の別例を示すＬＥＤモジュールの平面図である。 図２１とは異なる従来の照明装置を示す説明図である。
符号の説明
１ ＬＥＤチップ（発光チップ）
２ アノード（第１リード電極または第２リード電極）
３ カソード（第１リード電極または第２リード電極）
４ ワイヤー
５ 断熱体
９ ＬＥＤ（発光素子）
１１ 発光面
２１ 支持面
２２ 延伸表面
２２Ｍ 最大延伸表面
４１ 入射端
４２ 出射端
５１ 入射側吸収型偏光板
５２ 液晶層
５３ 出射側吸収型偏光板
５４ 入射側反射型偏光板（反射型偏光板）
５５ 出射側吸収型偏光板
６１ １／４波長板（位相板）
６２ 変換用反射型偏光板（反射型偏光板）
７１ 接続部
７２ 透明樹脂
ＬＭＪ ＬＥＤモジュール（発光モジュール）
ＩＬＤ インテグレータロッド（合成光学系）
ＬＡＳ 照明装置
ＢＭＤ 光変調素子
ＬＥＮ 投影レンズ（投影光学系）
ＳＣＮ スクリーン面（被投影面）
ＰＡＳ 画像投影装置

Claims (30)

  1. 互いに相反する電位極性を有する第１リード電極および第２リード電極と、発光チップとを含む発光素子にあって、
    上記第１リード電極が、上記発光チップを支持する支持体になっており、
    その支持体には、発光チップを支える支持面とその支持面を基準に延びる延伸部とが含まれ、
    上記第２リード電極が、絶縁体を介して第１リード電極の上記支持面に位置するとともに、電気的に発光チップに接続されている発光素子。
  2. 上記延伸部の表面である延伸表面には、上記支持面よりも広面積を有する面が含まれている請求項１に記載の発光素子。
  3. 下記条件式（１）を満たす請求項１または２に記載の発光素子；
    １．０＜Ｅ３／Ｌmax＜１０．０ … 条件式（１）
    ただし、
    Ｅ３ ：上記発光チップからの光の光軸方向に沿う方向での第１リード電極の長
    さ
    Ｌmax：上記発光チップにおける発光面の外縁端において最長の長さ
    である。
  4. 上記第１リード電極の支持面の長手方向と上記第２リード電極の長手方向とが、同一方向である請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光素子。
  5. 上記発光素子の駆動電流が、１００ｍＡ以上５Ａ以下である請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光素子。
  6. 上記発光チップは、
    投入電流を流すための第１電極パッドと第２電極パッドとを有するとともに、
    投入電流によって光を放出する発光層、およびその発光層を保持する基板層を、上記の第１電極パッドと第２電極パッドとの間に介在させている請求項１〜５のいずれか１項に記載の発光素子。
  7. 上記基板層が、半導体または導体である請求項６に記載の発光素子。
  8. 上記第１リード電極と上記第１電極パッドとが、導電性接着剤によってつながっている請求項６または７に記載の発光素子。
  9. 上記第１リード電極と上記第１電極パッドとが、共晶によってつながっている請求項６または７に記載の発光素子。
  10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の発光素子を複数個配置している発光モジュール。
  11. 請求項１０に記載の発光モジュール、および、
    その発光モジュールからの光が入射する入射端と、その入射端から進行してくる光を
    合成した後に出射させる出射端とを有する合成光学系、
    を含む照明装置。
  12. 請求項１１に記載の照明装置からの光を画像データに応じて変調する光変調素子と、
    上記光変調素子にて変調される光を被投影面に投影する投影光学系と、
    を含む画像投影装置。
  13. 複数の上記発光素子における延伸部の表示面である延伸表面のうち、少なくとも一部の延伸表面の面内方向に沿うように、風を沿わせるファンを設けた請求項１２に記載の画像投影装置。
  14. 第１リード電極につながる発光チップを含む発光素子を複数個配置している発光モジュールにあって、
    上記第１リード電極が、発光チップを支持する支持体になっており、
    その支持体には、発光チップを支える支持面とその支持面を基準に延びる延伸部とが含まれ、
    複数の発光素子における上記延伸部同士が乖離している発光モジュール。
  15. 上記延伸部の表面である延伸表面には、上記支持面よりも広面積を有する面が含まれている請求項１４に記載の発光モジュール。
  16. 複数の上記発光素子において、上記延伸部同士の乖離により生じる隙間の少なくとも一部に、断熱体が介在している請求項１４または１５に記載の発光モジュール。
  17. 下記条件式（２）および（３）を満たす請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の発光モジュール；
    ０．７＜ＡＬ／ＡＲ＜０．９８ … 条件式（２）
    ただし、
    ＡＬ：複数の上記発光素子における全ての発光チップの発光面積
    ＡＲ：複数の上記発光素子における全ての発光チップの発光面を囲む外周であり 、最短の外周長によって規定される領域の面積
    であり、
    ０．０１＜Ｄ／Ｌmax＜０．５ … 条件式（３）
    ただし、
    Ｄ ：複数の上記発光素子における第１リード電極同士の間隔の長さ
    Ｌmax：上記発光チップにおける発光面の外縁端において最長の長さ
    である。
  18. 下記条件式（１）を満たす請求項１４〜１７のいずれか１項の発光モジュール；
    １．０＜Ｅ３／Ｌmax＜１０．０ … 条件式（１）
    ただし、
    Ｅ３ ：上記発光チップからの光の光軸方向に沿う方向での第１リード電極の長
    さ
    Ｌmax：上記発光チップにおける発光面の外縁端において最長の長さ
    である。
  19. 上記延伸部の表面である延伸表面において最大面積を有する面を最大延伸表面とした場合、
    上記最大延伸表面の面内方向を平行にしている発光素子の組合せが生じるようになっている請求項１４〜１８のいずれか１項に記載の発光モジュール。
  20. 上記発光チップを支える第１リード電極の支持面に、絶縁体を介して、第１リード電極に相反する電位極性を有する第２リード電極が配置され、
    その第２リード電極と発光チップとがワイヤーを介して電気的に接続されている請求項１４〜１９のいずれか１項に記載の発光モジュール。
  21. 上記第１リード電極の支持面の長手方向と上記第２リード電極の長手方向とが、同一方向である請求項２０に記載の発光モジュール。
  22. 上記発光素子の駆動電流が、１００ｍＡ以上５Ａ以下である請求項１４〜２１のいずれか１項に記載の発光モジュール。
  23. 請求項１４〜２２のいずれか１項の発光モジュール、および、
    その発光モジュールからの光が入射する入射端と、その入射端から進行してくる光を
    合成した後に出射させる出射端とを有する合成光学系、
    を含む照明装置。
  24. 下記条件式（４）を満たす請求項２３の照明装置；
    ０．３＜ＡＬ／ＡＰ＜０．９５ … 条件式（４）
    ただし、
    ＡＬ：複数の上記発光素子における全ての発光チップの発光面積
    ＡＰ：上記合成光学系の入射端の面積
    である。
  25. 上記合成光学系が中空状になっているとともに、上記発光チップに電気的な接続に要するワイヤーが設けられている場合、
    複数の上記発光素子における全ての発光チップの発光面および全ての上記ワイヤーを囲む外周であり、最短の外周長で規定される外周領域において、短手方向が規定されると、
    上記合成光学系の入射端における中空領域は、外周領域の短手方向と同方向に短手を有する形状になっている請求項２３または２４に記載の照明装置。
  26. 請求項２３〜２５のいずれか１項に記載の照明装置からの光を画像データに応じて変調する光変調素子と、
    上記光変調素子にて変調される光を被投影面に投影する投影光学系と、
    を含む画像投影装置。
  27. 上記光変調素子が透過型光変調素子であり、
    上記透過型光変調素子に入射する特定方向の光のみを透過させる透過軸を有することで、その特定方向の光を透過させ上記透過型光変調素子に導く一方、他の方向の光を反射させ上記合成光学系の出射端に導く反射型偏光板が、合成光学系と透過型光変調素子との間に設けられている請求項２６に記載の画像投影装置。
  28. 上記反射型偏光板と上記合成光学系の出射端との間に、位相板が設けられている請求項２７に記載の画像投影装置。
  29. 上記発光モジュールが、少なくとも赤色発光、緑色発光、および青色発光の３色の発光素子を含み、それらの各色の発光素子を時分割で発光させている請求項２６〜２８のいずれか１項に記載の画像投影装置。
  30. 複数の上記発光素子における延伸部の表示面である延伸表面のうち、少なくとも一部の延伸表面の面内方向に沿うように、風を沿わせるファンを設けた請求項２６〜２９のいずれか１項に記載の画像投影装置。
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