JP2020008719A - Light source device and projector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光源装置およびプロジェクターに関する。 The present invention relates to a light source device and a projector.
従来、プロジェクターの光源として、発光素子を備えた光源装置が知られていた。例えば、特許文献1には、複数の発光素子を備えた光源装置が開示されている。発光素子は発光に伴って発熱することから、発光素子が複数であると発熱が顕著になりやすい。このような光源装置を作動させると、発光素子において、発熱による温度変動が生じて光出力が変動することがあった。
Conventionally, a light source device having a light emitting element has been known as a light source of a projector. For example,
そこで、発光素子の発熱の影響を低減するために、光源装置に冷却装置を用いる場合がある。例えば、特許文献2には、受熱部、ヒートパイプ、本体部(ヒートシンク)を有する冷却装置を備えた光源装置が開示されている。該冷却装置において、発光素子の発熱は、受熱部およびヒートパイプを介して本体部に伝達されて放熱され、光源装置が冷却される。
Therefore, a cooling device may be used in the light source device in order to reduce the influence of heat generation of the light emitting element. For example,
しかしながら、特許文献2に記載の光源装置では、発光素子の数を増やした場合に、さらなる冷却性能の向上が求められるという課題があった。詳しくは、発光素子の数を増やすと、光源装置における発熱量が増大する。発熱量の増大に対して冷却装置の冷却性能が確保されないと、発光素子の過熱を招き、発光素子において光出力や寿命の低下が起きやすくなる。すなわち、従来よりも冷却性能が向上した冷却装置を備えた光源装置が求められていた。
However, the light source device described in
本願の光源装置は、複数の発光素子を有する光源ユニットと、光源ユニットに接する突起部と、突起部が設けられた面と対向する面に設けられた凹部と、を有する受熱板と、凹部と嵌合する凸部を有する熱拡散部材と、熱拡散部材に接するヒートシンクと、を備え、光源ユニットは、受熱板および熱拡散部材を介してヒートシンクに接続される。 The light source device of the present application is a heat receiving plate having a light source unit having a plurality of light emitting elements, a projection in contact with the light source unit, and a recess provided on a surface opposite to the surface on which the projection is provided, and a recess. The light source unit includes a heat diffusion member having a convex portion to be fitted and a heat sink in contact with the heat diffusion member, and the light source unit is connected to the heat sink via the heat receiving plate and the heat diffusion member.
上記の光源装置において、凹部は、突起部と対向する位置に設けられていることが好ましい。 In the light source device described above, it is preferable that the recess is provided at a position facing the protrusion.
上記の光源装置において、ヒートシンクは、フィンを有することが好ましい。 In the above light source device, the heat sink preferably has a fin.
上記の光源装置において、熱拡散部材は、ヒートパイプを有し、フィンは、アルミニウム合金から成ることが好ましい。 In the above light source device, it is preferable that the heat diffusion member has a heat pipe and the fin is made of an aluminum alloy.
上記の光源装置において、熱拡散部材は、ベーパーチャンバーを有し、フィンは、銅から成ることが好ましい。 In the above light source device, the heat diffusion member preferably has a vapor chamber, and the fins are preferably made of copper.
上記の光源装置は、ヒートシンクを冷却する冷却ファンを備えることが好ましい。 It is preferable that the light source device includes a cooling fan that cools the heat sink.
本願のプロジェクターは、上記の光源装置を備える。 A projector of the present application includes the above light source device.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。以下に説明する実施の形態は、本発明の一例を説明するものである。本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において実施される各種の変形例も、本発明に含まれる。なお、以下の各図においては、各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各部材の尺度を実際とは異ならせしめている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiment described below describes an example of the present invention. The present invention is not limited to the following embodiments, and various modified examples implemented without departing from the spirit of the present invention are also included in the present invention. In the following drawings, the scale of each member is made different from the actual size in order to make each member recognizable.
(実施形態1)
<プロジェクター>
本実施形態に係るプロジェクターの構成について、図1を参照して説明する。図1は、実施形態1に係るプロジェクターの構成を示す概略図である。
(Embodiment 1)
<Projector>
The configuration of the projector according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of the projector according to the first embodiment.
図1に示すように、本実施形態に係るプロジェクター1は、照明装置2、投射光学系3、第1の反射ミラー5、ダイクロイックミラー6、第2の反射ミラー7、第3の反射ミラー8、光変調装置4R,4G,4B、合成光学系10を備えている。プロジェクター1は、画像情報に応じて形成した画像光をスクリーンなどの投射面に投射する機能を有している。
As shown in FIG. 1, a
照明装置2は、光源装置11、第1のインテグレーター光学系12、位相差板13、偏光分離素子14、ピックアップ光学系15、蛍光発光素子16を備えている。また、照明装置2は、青色光用重畳レンズ17、反射ミラー18を備えている。さらに、照明装置2は、第2のインテグレーター光学系19、偏光変換素子20、黄色光用重畳レンズ21、反射ミラー22を備えている。
The
光源装置11は、コリメーターレンズ42、青色光を射出する光源ユニット41、光源ユニット41を冷却する冷却装置43を備えている。冷却装置43は、冷却ファン49を含んでいる。光源ユニット41は、図示を省略するが、複数の発光素子を備えている。発光素子としては、例えば、半導体レーザーを用いる。光源ユニット41から射出される光線束Kは、コリメーターレンズ42によって平行化される。光源装置11の詳細は後述する。ここで、プロジェクター1において、光源装置11の数は1個に限定されず、複数個が備えられていてもよい。なお、以下の説明において、光源ユニット41の光軸を光軸L1とし、光軸L1と同一平面内にあって、光軸L1と直交する光軸を光軸L2とする。
The
光線束Kは、第1のインテグレーター光学系12に入射する。第1のインテグレーター光学系12は、第1レンズアレイ12aと第2レンズアレイ12bとを有している。第1レンズアレイ12aを構成する各レンズと、第2レンズアレイ12bを構成する各レンズとは、それぞれ対応している。ここで、第1レンズアレイ12aと、第1レンズアレイ12aの光軸L1上の蛍光発光素子16とは、光学的に互いに共役である。また、第1レンズアレイ12aと、光変調装置4Bとは、光学的に互いに共役である。さらに、光源ユニット41の光射出面と、第2レンズアレイ12bとは、光学的に互いに共役である。
The light beam K enters the first integrator
第1のインテグレーター光学系12は、ピックアップ光学系15と共に、蛍光発光素子16を照射する光の照度分布(明るさ)を均一化する。また、第1のインテグレーター光学系12は、青色光用重畳レンズ17と共に、光変調装置4Bの画像形成領域における光の照度分布を均一化する。
The first integrator
第1のインテグレーター光学系12を透過した光線束Kは、位相差板13に入射する。位相差板13は、1/2波長板である。1/2波長板の回転角度を調節することにより、位相差板13を透過した光線束Kを、偏光分離素子14に対するS偏光成分とP偏光成分とを所定の比率で含む光にすることが可能である。
The light beam K transmitted through the first integrator
偏光分離素子14は、光軸L1および光軸L2に対して、それぞれ45度の角度を成すように配置されている。偏光分離素子14は、位相差板13を通過した光線束Kを、S偏光成分とP偏光成分とに分離する。また、偏光分離素子14は、青色の光線束Kとは波長域が異なる光、すなわち後述する蛍光光から成る黄色光YLを、その変更状態にかかわらず反射させる。
The
具体的には、偏光分離素子14は、入射光(光線束K)のうちのS偏光成分の光線BLsを反射させ、入射光のうちのP偏光成分の光線BLpを透過させて、入射光を分離する。光線BLs(S偏光成分)は、偏光分離素子14で反射して青色光用重畳レンズ17に向かう。光線BLp(P偏光成分)は、偏光分離素子14を透過して蛍光発光素子16に向かう。
Specifically, the
偏光分離素子14から射出された光線BLsは、青色光用重畳レンズ17に入射する。青色光用重畳レンズ17は、第1のインテグレーター光学系12と共に、光変調装置4Bの画像形成領域に光線BLsを重畳させる。これにより、青色光LBの照度分布が均一化される。青色光用重畳レンズ17を透過した青色光BLsは、反射ミラー18、第1の反射ミラー5、フィールドレンズ9Bを介して光変調装置4Bに入射する。
The light beam BLs emitted from the
これに対して、光線BLpは、偏光分離素子14を透過してピックアップ光学系15に入射する。ピックアップ光学系15は、光線BLpを蛍光発光素子16の蛍光体層34上に集光させる機能と、蛍光体層34から射出された蛍光をピックアップして平行化する機能と、を有している。ピックアップ光学系15は、例えば、ピックアップレンズ15aとピックアップレンズ15bとから成る。ピックアップ光学系15は、第1のインテグレーター光学系12と共に、蛍光発光素子16の蛍光体層34上に光線BLpを重畳させる。
On the other hand, the light beam BLp passes through the
蛍光発光素子16は、蛍光体層34、蛍光体層34を支持する基板35、駆動部36を有している。基板35は、駆動部36によって回転軸の周りに回転可能とされた円板である。基板35は、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金、銅などの放熱性に優れた金属から成る。蛍光体層34は、基板35の一面に、基板35の円周方向に沿って設けられている。駆動部36は、基板35を回転させるための、モーターなどの駆動源を備えている。
The fluorescent
蛍光体層34は、蛍光体粒子を含み、該蛍光体粒子により青色の光線BLpを吸収して蛍光から成る黄色光YLに変換して射出する。蛍光体粒子としては、例えば、YAG(Yttrium Aluminum Garnet)系蛍光体が用いられる。蛍光体層34としては、アルミナなどの無機バインダー中に蛍光体粒子を分散させた蛍光体層や、バインダーを用いずに蛍光体粒子を焼結させた蛍光体層などが用いられる。
The
蛍光体層34の光線BLpが入射する側と反対側には、反射部(図示せず)が設けられている。反射部は、蛍光体層34で生成された黄色光YLを、ピックアップ光学系15の側に向けて反射させる。
On the opposite side of the
蛍光体層34から射出された黄色光YLは、ピックアップ光学系15によって平行光に変換される。ピックアップ光学系15から射出された黄色光YLは、偏光分離素子14で反射して、第2のインテグレーター光学系19に入射する。
The yellow light YL emitted from the
第2のインテグレーター光学系19は、黄色光用重畳レンズ21と共に、被照明領域での黄色光YLによる照度分布を均一化する。第2のインテグレーター光学系19は、例えば、第1レンズアレイ19aと第2レンズアレイ19bとから成る。
The second integrator
第2のインテグレーター光学系19を通過した黄色光YLは、偏光変換素子20に入射する。偏光変換素子20は、例えば、偏光分離膜と位相差板とを有している。偏光変換素子20は、黄色光YLを直線変更に変換する。
The yellow light YL that has passed through the second integrator
偏光変換素子20を通過した黄色光YLは、黄色光用重畳レンズ21に入射する。黄色光用重畳レンズ21は、偏光変換素子20から射出された黄色光YLを、被照明領域である赤色光用および緑色光用の光変調装置4Rの画像形成領域上に重畳させる。第2のインテグレーター光学系19と黄色光用重畳レンズ21とによって、被照明領域における照度分布が均一化される。
The yellow light YL that has passed through the
ここで、ダイクロイックミラー6は、黄色光YLの光路上に配置されている。ダイクロイックミラー6は、照明装置2から射出された黄色光YLを、赤色光LRと緑色光LGとに分離する。すなわち、ダイクロイックミラー6は、赤色光LRを透過させると共に、緑色光LGを反射させて黄色光YLを分離する。
Here, the dichroic mirror 6 is arranged on the optical path of the yellow light YL. The dichroic mirror 6 separates the yellow light YL emitted from the
第2の反射ミラー7は、緑色光LGの光路上に配置されている。第2の反射ミラー7は、ダイクロイックミラー6によって分離された緑色光LGの光路上に配置されている。第2の反射ミラー7は、ダイクロイックミラー6によって分離された緑色光LGを、光変調装置4Gに向けて反射させる。緑色光LGは、ダイクロイックミラー6および第2の反射ミラー7で反射した後、フィールドレンズ9Gを経て、緑色光用の光変調装置4Gの画像形成領域を照明する。
The
第3の反射ミラー8は、赤色光LRの光路上に配置されている。第3の反射ミラー8は、ダイクロイックミラー6によって分離された赤色光LRを、光変調装置4Rに向けて反射させる。赤色光LRは、ダイクロイックミラー6を透過し、第3の反射ミラー8およびフィールドレンズ9Rを経て、赤色光用の光変調装置4Rの画像形成領域を照明する。
The third reflection mirror 8 is arranged on the optical path of the red light LR. The third reflecting mirror 8 reflects the red light LR separated by the dichroic mirror 6 toward the
光変調装置4Rは、赤色光LRを通過させる間に、赤色光LRを画像情報に応じて変調し、赤色光LRに対応した画像光を形成する。光変調装置4Gは、緑色光LGを通過させる間に、緑色光LGを画像情報に応じて変調し、緑色光LGに対応した画像光を形成する。光変調装置4Bは、青色光LBを通過させる間に、青色光LBを画像情報に応じて変調し、青色光LBに対応した画像光を形成する。
The
光変調装置4R,4G,4Bには、例えば、透過型の液晶パネルが用いられる。液晶パネルの入射側および出射側には、一対の偏光板(図示せず)が配置されている。光変調装置4R、光変調装置4G、光変調装置4Bの入射側には、それぞれフィールドレンズ9R、フィールドレンズ9G、フィールドレンズ9Bが配置されている。
For the
合成光学系10は、赤色光LR、緑色光LG、青色光LBに対応した各画像光を合成し、合成された画像光を投射光学系3に向けて射出する。合成光学系10には、例えば、クロスダイクロイックプリズムが用いられる。
The combining
投射光学系3は、複数の投射レンズから成る。投射光学系3は、合成光学系10によって合成された画像光を、スクリーンSCRに向けて拡大投射する。これによって、スクリーンSCR上には、拡大されたカラー画像が表示される。
The projection optical system 3 includes a plurality of projection lenses. The projection optical system 3 enlarges and projects the image light combined by the combining
<光源装置>
本実施形態に係る光源装置および冷却装置の構成について、図2、図3、図4、図5を参照して説明する。図2は、光源装置の外観を示す斜視図である。図3は、冷却装置の外観を示す斜視図である。図4は、冷却装置の構成を示す分解斜視図である。図5は、図3の面Mに沿った、受熱板と熱拡散部材との嵌合状態を示す断面図である。ここで、図2から図5では、冷却ファン49の図示を省略している。なお、図2においては、光源装置11に接続される配線類、およびコリメーターレンズ42の図示を省略している。また、図3において、面MはY−Z平面と平行な面であり、破線矢印は図5(断面図)の視線の方向を示している。さらに、図4においては、冷却装置43に対して光源ユニット41も図示している。
<Light source device>
The configurations of the light source device and the cooling device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2, 3, 4, and 5. FIG. FIG. 2 is a perspective view showing the appearance of the light source device. FIG. 3 is a perspective view showing the appearance of the cooling device. FIG. 4 is an exploded perspective view showing the configuration of the cooling device. FIG. 5 is a cross-sectional view showing the fitted state of the heat receiving plate and the heat diffusion member along the plane M of FIG. Here, the illustration of the cooling
図2に示すように、光源装置11は、複数の発光素子(図示せず)を有する光源ユニット41と冷却装置43とを備えている。冷却装置43は、受熱板43a、熱拡散部材43b、熱拡散部材43bに接するヒートシンク43cを有している。
As shown in FIG. 2, the
受熱板43aは、第1辺部43a1および第2辺部43a2を含む略矩形の平板状であり、光源ユニット41と接する突起部431を有している。受熱板43aは、光源装置11をプロジェクター1(図1参照)に固定するための固定部材であってもよい。すなわち、受熱板43aを用いて、光源装置11をプロジェクター1のフレームなどに取り付けてもよい。受熱板43aの形成材料としては、特に限定されないが、本実施形態ではアルミニウム合金を採用している。
The
光源ユニット41は、光線束Kの射出方向を向く面に、複数の発光素子がマトリクス状に配置されている。光源ユニット41における発光素子の数は、特に限定されないが、例えば60個である。また、光源ユニット41は、発光素子の発光などを制御する回路基板(図示せず)を備えていてもよい。
In the
突起部431は、正のZ方向側から見た平面形状が略矩形の柱状であり、受熱板43aの第1辺部43a1に沿う方向が細長く形成されている。突起部431は、受熱板43aの第2辺部43a2に沿う方向に並んで、複数が配置されている。
The protruding
ここで、本明細書では、光源ユニット41から光線束Kが射出される方向を、正のZ方向とし、Z方向と直交し、第1辺部43a1に沿った方向をY方向とし、Y方向およびZ方向と直交し、第2辺部43a2に沿った方向をX方向とする。
Here, in the present specification, the direction in which the light beam K is emitted from the
光源ユニット41、受熱板43a、熱拡散部材43b、ヒートシンク43cは、この順番でZ方向に重ねられて配置されている。すなわち、光源ユニット41は、受熱板43aおよび熱拡散部材43bを介してヒートシンク43cに接続されている。そのため、光源ユニット41の複数の発光素子から発せられた熱は、複数の突起部431から受熱板43aに伝導され、さらに受熱板43aから熱拡散部材43bを経てヒートシンク43cへと伝導される。
The
なお、光源ユニット41と突起部431との間に熱伝導グリスを塗布して、光源ユニット41と突起部431との密着性を向上させてもよい。熱伝導グリスを用いても、突起部431以外の領域では、光源ユニット41と受熱板43aとは離間しているため、光源ユニット41と受熱板43aとを容易に分解することができる。
Note that heat conductive grease may be applied between the
図3に示すように、ヒートシンク43cは、熱拡散部材43bを介して受熱板43aと接続されている。ヒートシンク43cは、複数のフィン44を有している。フィン44は、長方形の1つの角が取られた略五角形の平板である。フィン44は、上記長方形の長辺がY方向に沿い、上記長方形の短辺がZ方向に沿って配置されている。フィン44の形成材料としては、熱伝導性を有する金属などが挙げられる。本実施形態では、フィン44の形成材料として、アルミニウム合金を採用している。複数のフィン44は、X方向に並べられて互いに略平行に配置されている。そのため、ヒートシンク43cにおいて、Y方向および負のZ方向側は開放されている。換言すれば、X方向に並んだ複数のフィン44の隙間を、気流が通ることが可能である。なお、フィン44の個数、形状、形成材料は、上記に限定されない。また、ヒートシンク43cは、フィン44を有することに限定されず、フィン44に替えて表面の凹凸や針状の突起などを有していてもよい。
As shown in FIG. 3, the
冷却装置43は、ヒートシンク43cを冷却する冷却ファン49(図1参照)を備えている。冷却ファン49は、送風ファンと吸引ファンとから成る。ヒートシンク43cに対して、正のY方向側に送風ファンが配置され、負のY方向側に吸引ファンが配置されている。そのため、送風ファンから送り出された気流は、負のY方向側に流れて複数のフィン44の隙間を通り、吸引ファンに吸引されて冷却装置43の外に放出される。これによって、光源ユニット41(図2参照)からヒートシンク43cに伝導された熱が上記気流に移行して、ヒートシンク43cの冷却が促進される。
The
ここで、冷却装置43は、冷却ファン49として送風ファンと吸引ファンとを備えた形態としたが、これに限定されない。冷却ファン49は、送風ファンまたは吸引ファンのいずれか一方としてもよい。また、ヒートシンク43cの放熱性能が充分である場合には、冷却ファン49を省略してもよい。
Here, the
図4に示すように、受熱板43aは、突起部431(図2参照)が設けられた面(表面)と対向する面(裏面)に、複数の凹部432を有している。凹部432は、後述する熱拡散部材43bの凸部と嵌合するように、X方向に沿う細長い溝状に形成されている。上記凸部の数に対応して、8個の凹部432がY方向に並べられて配置されている。複数の凹部432は、受熱板43aの表面に設けられた突起部431と対向する位置に設けられている。
As shown in FIG. 4, the
ここで、光源ユニット41と受熱板43aとは、ねじを用いて締結してもよい。その場合に、突起部431にねじ穴を設けることが可能となる。これにより、受熱板43a裏面の凹部432の配置や受熱板43aの厚さなどが、ねじ穴の位置や深さによって影響されなくなる。つまり、突起部431を設けずに、ねじによる締結を採用すると、凹部432の配置や形状、受熱板43aの厚さなどに影響が及びやすくなる。凹部432の配置や形状が制約されると、後述するヒートシンク43cの形状にも影響が及ぶことがある。
Here, the
熱拡散部材43bは、凹部432と嵌合する凸部としての複数のヒートパイプ433a,433b,433c,433d,433e,433f,433g,433h(以降、単に「ヒートパイプ433」ともいう。)を有している。ヒートパイプ433は、X方向に細長く、ヒートパイプ433a以外のX方向の長さが、受熱板43aの第2辺部43a2の長さにほぼ等しい。ヒートパイプ433aのX方向の長さは、第2辺部43a2の長さより短い。
The
図5に示すように、ヒートパイプ433は、Z方向に厚みを有し、該厚みが熱拡散部材43bの凸部として凹部432に嵌合している。そして、8個のヒートパイプ433が、8個の凹部432に嵌合して、Y方向に並んで配置される。これにより、受熱板43aと熱拡散部材43bとが嵌合する。また、ヒートパイプ433は、凹部432と嵌合する面と、Z方向において対向する面がヒートシンク43cと接している。
As shown in FIG. 5, the
ヒートパイプ433は、例えば、銅などの形成材料から成り、内部空間に作動液が収容されている。ヒートパイプ433は、内部空間において、作動液の蒸発(気化)、気体の移動、気体の凝集(液化)を繰り返すことにより、熱を移動、拡散させる機能を有している。これにより、ヒートパイプ433は、受熱板43aから伝導された熱を拡散させながらヒートシンク43cへ伝導させる。
The
図4に戻り、ヒートパイプ433e,433f,433g,433hには、それぞれ延長部434e,434f,434g,434h(以降、単に「延長部434」ともいう。)が設けられている。延長部434の内部には、ヒートパイプ433の内部空間が延在している。そのため、ヒートパイプ433e,433f,433g,433hは、X方向における内部空間の延長距離が、他のヒートパイプ433a,433bなどよりも長い。
Returning to FIG. 4, the
延長部434e,434gは、それぞれヒートパイプ433e,433gの正のX方向側端部から、屈曲されて負のZ方向側に立ち上げられてから、負のX方向側に屈曲されてヒートシンク43cの負のX方向側の端部まで延在している。そのため、ヒートパイプ433e,433gは、Y方向側から見ると「U」字状に形成されている。
The
延長部434f,434hは、それぞれヒートパイプ433f,433hの負のX方向側端部から、屈曲されて負のZ方向側に立ち上げられてから、正のX方向側に屈曲されてヒートシンク43cの正のX方向側の端部まで延在している。そのため、ヒートパイプ433f,433hは、Y方向側から見ると「U」字状に形成されている。
The
ヒートシンク43cのフィン44には、延長部434が干渉しないように切欠き部45が設けられている。すなわち、延長部434は、フィン44側に食い込むようにして設けられている。これにより、延長部434は、上述した冷却ファンの気流が当たりやすい位置に配置される。そのため、ヒートパイプ433e,433f,433g,433hでは、熱の拡散機能に加えて放熱性能が向上している。
The
本実施形態では、送風ファン(図示せず)が、ヒートシンク43cの正のY方向側に配置される。そのため、Y方向に並べられて配置されたヒートパイプ433のうち、送風ファンから遠い、ヒートパイプ433e,433f,433g,433hに延長部434を設けている。そのため、ヒートパイプ433eからヒートパイプ433hにおいても、冷却性能を確保することができる。さらに、これによって、複数のヒートパイプ433同士で冷却性能のばらつきの発生が抑えられるため、光源ユニット41の複数の発光素子に対して、冷却性能の偏りを低減することができる。
In the present embodiment, a blower fan (not shown) is arranged on the positive Y direction side of the
ヒートパイプ433における作動液の種類や内部空間の配置などの構成については、公知の技術が採用可能である。なお、ヒートパイプ433、延長部434の形状、配置、個数などは、上述した形態に限定されない。
As for the configuration of the
以上に述べたように、本実施形態に係る、プロジェクター1、光源装置11によれば、以下の効果を得ることができる。
As described above, according to the
従来と比べて光源装置11の冷却性能を向上させることができる。詳しくは、受熱板43aの凹部432と熱拡散部材43bの凸部としてのヒートパイプ433とが嵌合するため、受熱板43aと熱拡散部材43bとの接触面積が増大する。そのため、光源ユニット41の熱が受熱板43aを介して熱拡散部材43bに伝導されやすくなり、さらに熱拡散部材43bからヒートシンク43cに伝導されて外部へ放出される。これにより、光源ユニット41における発光素子の数を増やした場合であっても、冷却装置43の冷却性能を確保することができる。すなわち、冷却性能が向上した冷却装置43を備えた光源装置11を提供することができる。
The cooling performance of the
凹部432は、突起部431と対向する位置に設けられているため、凹部432が突起部431と対向する位置に設けられていない場合と比べて、突起部431と凹部432との距離が小さくなる。そのため、光源ユニット41の熱が、突起部431から凹部432を経て熱拡散部材43bに伝導されやすくなり、冷却装置43の冷却性能をより向上させることができる。
Since the
ヒートシンク43cはフィン44を有していることから、光源ユニット41からヒートシンク43cに伝導された熱が、フィン44からも放出される。そのため、冷却装置43の冷却性能をより向上させることができる。
Since the
光源ユニット41から熱拡散部材43bに伝導された熱が、ヒートパイプ433によってさらに拡散されてヒートシンク43cに伝導される。そのため、受熱板43aとヒートシンク43cとの間で熱の伝導が促進されると共に、ヒートシンク43cにおける熱の偏在を低減することができる。これによって、冷却装置43において、冷却性能をより向上させることができる。また、フィン44がアルミニウム合金から成るため、例えば、フィン44を銅で形成する場合と比べて、ヒートシンク43cを軽量化しやすくなる。
The heat conducted from the
ヒートシンク43cを冷却する冷却ファン49を備えていることから、冷却ファン49によってヒートシンク43cからの放熱が促進される。そのため、冷却装置43の冷却性能をより向上させることができる。
Since the cooling
プロジェクター1は、光源装置11を備えているため、冷却装置43の冷却性能が向上して、発光素子の数を増やしても発光素子の過熱が抑えられる。そのため、発光素子における光出力や寿命の低下が抑制され、品質が向上したプロジェクター1を提供することができる。
Since the
(実施形態2)
<光源装置>
本実施形態に係る光源装置の構成について、図6、図7を参照して説明する。図6は、実施形態2に係る光源装置の外観を示す斜視図である。図7は、冷却装置の外観を示す斜視図である。ここで、図6および図7では、冷却ファン49の図示を省略している。なお、図6においては、光源装置に接続される配線類、およびコリメーターレンズ42の図示を省略している。また、図7の面Nは、Y−Z平面と平行な面である。
(Embodiment 2)
<Light source device>
The configuration of the light source device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a perspective view illustrating an appearance of the light source device according to the second embodiment. FIG. 7 is a perspective view showing the appearance of the cooling device. Here, the illustration of the cooling
本実施形態の冷却装置53は、実施形態1の冷却装置43に対して、受熱板および熱拡散部材の構成を異ならせたものである。そのため、実施形態1と同一の構成部位については、同一の符号を使用し、重複する説明は省略する。
The
図6に示すように、本実施形態の光源装置111は、複数の発光素子(図示せず)を有する光源ユニット41と冷却装置53とを備えている。冷却装置53は、受熱板53a、熱拡散部材53b、熱拡散部材53bに接するヒートシンク53cを有している。
As shown in FIG. 6, the
受熱板53aは、第1辺部53a1および第2辺部53a2を含む略矩形の平板状であり、光源ユニット41と接する突起部531を有している。受熱板53aは、光源装置111をプロジェクター1(図1参照)に固定するための固定部材であってもよい。すなわち、受熱板53aを用いて、光源装置111をプロジェクター1のフレームなどに取り付けてもよい。受熱板53aの形成材料としては、特に限定されないが、本実施形態ではアルミニウム合金を採用している。
The
突起部531は、正のZ方向側から見た平面形状が略矩形の柱状であり、受熱板53aの第1辺部53a1に沿う方向(Y方向)が細長く形成されている。突起部531は、受熱板53aの第2辺部53a2に沿う方向(X方向)に並んで、複数が配置されている。
The projecting
光源ユニット41、受熱板53a、熱拡散部材53b、ヒートシンク53cは、この順番でZ方向に重ねられて配置されている。すなわち、光源ユニット41は、受熱板53aおよび熱拡散部材53bを介してヒートシンク53cに接続されている。そのため、光源ユニット41の複数の発光素子から発せられた熱は、複数の突起部531から受熱板53aに伝導され、さらに受熱板53aから熱拡散部材53bを経てヒートシンク53cへと伝導される。
The
なお、光源ユニット41と突起部531との間に熱伝導グリスを塗布して、光源ユニット41と突起部531との密着性を向上させてもよい。熱伝導グリスを用いても、突起部531以外の領域では、光源ユニット41と受熱板53aとは離間しているため、光源ユニット41と受熱板53aとを容易に分解することができる。
Note that heat conductive grease may be applied between the
図7に示すように、ヒートシンク53cは、熱拡散部材53bを介して受熱板53aと接続されている。ヒートシンク53cは、複数のフィン54を有している。フィン54は、銅から成る、長方形の平板である。フィン54は、上記長方形の長辺がY方向に沿い、上記長方形の短辺がZ方向に沿って配置されている。複数のフィン54は、X方向に並べられて互いに略平行に配置されている。そのため、ヒートシンク53cにおいて、Y方向および負のZ方向側は開放されている。換言すれば、X方向に並んだ複数のフィン54の隙間を、気流が通ることが可能である。なお、フィン54の個数、形状、形成材料は、上記に限定されない。また、ヒートシンク53cは、フィン54を有することに限定されず、フィン54に替えて表面の凹凸や針状の突起などを有していてもよい。
As shown in FIG. 7, the
冷却装置53は、ヒートシンク53cを冷却する冷却ファン49(図1参照)を備えている。冷却ファン49は、送風ファンと吸引ファンとから成る。ヒートシンク53cに対して、正のY方向側に送風ファンが配置され、負のY方向側に吸引ファンが配置されている。そのため、送風ファンから送り出された気流は、負のY方向側に流れて複数のフィン54の隙間を通り、吸引ファンに吸引されて冷却装置53の外に放出される。これによって、光源ユニット41(図6参照)からヒートシンク53cに伝導された熱が上記気流に移行して、ヒートシンク53cの冷却が促進される。
The
ここで、冷却装置53は、冷却ファン49として送風ファンと吸引ファンとを備えた形態としたが、これに限定されない。冷却ファン49は、送風ファンまたは吸引ファンのいずれか一方としてもよい。また、ヒートシンク53cの放熱性能が充分である場合には、冷却ファン49を省略してもよい。
Here, the
次に、冷却装置53の構成について、図8、図9、図10を参照して説明する。図8および図9は、冷却装置の構成を示す分解斜視図である。図10は、図7の面Nに沿った、受熱板と熱拡散部材との嵌合状態を示す断面図である。なお、図10では、図7における破線矢印の方向から見た断面を示している。
Next, the configuration of the
図8および図9に示すように、受熱板53aは、突起部531が設けられた面(表面)と対向する面(裏面)に、1個の凹部532を有している。熱拡散部材53bは、凸部533を有している。凹部532は、凸部533と嵌合するように、負のZ方向側からの平面形状が矩形に形成されている。凹部532は、受熱板53aの表面に設けられた突起部531と対向する位置に設けられている。
As shown in FIGS. 8 and 9, the
ここで、光源ユニット41と受熱板53aとは、ねじを用いて締結してもよい。その場合に、突起部531にねじ穴を設けることが可能となる。これにより、受熱板53a裏面の凹部532の配置や受熱板53aの厚さなどが、ねじ穴の位置や深さによって影響されなくなる。つまり、突起部531を設けずに、ねじによる締結を採用すると、凹部532の配置や形状、受熱板53aの厚さなどに影響が及びやすくなる。凹部532の配置や形状が制約されると、後述するヒートシンク53cの形状にも影響が及ぶことがある。
Here, the
熱拡散部材53bは、内部にベーパーチャンバー(図示せず)を有している。すなわち、冷却装置53の熱拡散部材53bは、実施形態1における熱拡散部材43b(冷却装置43)に対して、ヒートパイプに替えてベーパーチャンバーを有している点が異なっている。
The
図10に示すように、熱拡散部材53bの凸部533は、受熱板53aの凹部532に嵌合している。これにより、受熱板43aと熱拡散部材43bとが嵌合する。熱拡散部材53bは、凹部532と嵌合する面(凸部533が設けられた面)と、Z方向において対向する面がヒートシンク53cと接している。
As shown in FIG. 10, the
ベーパーチャンバーは、例えば、銅などの形成材料から成り、内部空間に作動液が収容されている。ベーパーチャンバーは、内部空間において、作動液の蒸発(気化)、気体の移動、気体の凝集(液化)を繰り返すことにより、熱を移動、拡散させる機能を有している。これにより、ベーパーチャンバーは、受熱板53aから伝導された熱を拡散させながらヒートシンク53cへ伝導させる。なお、ベーパーチャンバーの作動液の種類や内部空間の配置などの構成については、公知の技術が採用可能である。また、凹部532および凸部533の形状、配置、個数などは、上述した形態に限定されない。
The vapor chamber is made of a forming material such as copper, for example, and contains a working fluid in an internal space. The vapor chamber has a function of transferring and diffusing heat by repeatedly evaporating (vaporizing), moving a gas, and coagulating (liquefying) a gas in an internal space. Thus, the vapor chamber conducts the heat conducted from the
以上に述べたように、本実施形態に係る光源装置111によれば、実施形態1における効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
As described above, according to the
光源ユニット41から熱拡散部材53bに伝導された熱が、ベーパーチャンバーによってさらに拡散されてヒートシンク53cに伝導される。そのため、受熱板53aとヒートシンク53cとの間で熱の伝導が促進されると共に、ヒートシンク53cにおける熱の偏在を低減することができる。これによって、光源装置111の冷却装置53において、冷却性能をより向上させることができる。また、フィン54が銅から成るため、例えば、フィンをアルミニウム合金で形成する場合と比べて熱伝導性がより向上する。そのため、冷却装置53の冷却性能をいっそう向上させることができる。
The heat conducted from the
凸部533および凹部532の個数が1個ずつであるため、冷却装置53の製造工程において、凸部533および凹部532の形成に要する工数を低減することができる。
Since the number of the
以下に、実施形態から導き出される内容を記載する。 The contents derived from the embodiment will be described below.
光源装置は、複数の発光素子を有する光源ユニットと、光源ユニットに接する突起部と、突起部が設けられた面と対向する面に設けられた凹部と、を有する受熱板と、凹部と嵌合する凸部を有する熱拡散部材と、熱拡散部材に接するヒートシンクと、を備え、光源ユニットは、受熱板および熱拡散部材を介してヒートシンクに接続される。 The light source device has a heat receiving plate having a light source unit having a plurality of light emitting elements, a projection in contact with the light source unit, and a recess provided on a surface facing the surface on which the projection is provided, and fitted with the recess. The light source unit is connected to the heat sink via the heat receiving plate and the heat diffusion member.
この構成によれば、従来と比べて冷却性能を向上させることができる。詳しくは、受熱板の凹部と熱拡散部材の凸部とが嵌合するため、受熱板と熱拡散部材との接触面積が増大する。そのため、光源ユニットの熱が受熱板を介して熱拡散部材に伝導されやすくなり、さらに熱拡散部材からヒートシンクに伝導されて外部へ放出される。これにより、発光素子の数を増やした場合であっても、冷却装置の冷却性能を確保することができる。すなわち、冷却性能が向上した冷却装置を備えた光源装置を提供することができる。 According to this configuration, the cooling performance can be improved as compared with the related art. Specifically, since the concave portion of the heat receiving plate and the convex portion of the heat diffusing member are fitted, the contact area between the heat receiving plate and the heat diffusing member increases. Therefore, the heat of the light source unit is easily transmitted to the heat diffusion member via the heat receiving plate, and further transmitted from the heat diffusion member to the heat sink and released to the outside. Thereby, even when the number of light emitting elements is increased, the cooling performance of the cooling device can be ensured. That is, it is possible to provide a light source device including a cooling device with improved cooling performance.
上記の光源装置において、凹部は、突起部と対向する位置に設けられていることが好ましい。 In the light source device described above, it is preferable that the recess is provided at a position facing the protrusion.
この構成によれば、凹部が突起部と対向する位置に設けられていない場合と比べて、突起部と凹部との距離が小さくなる。そのため、光源ユニットの熱が、突起部から凹部を経て熱拡散部材に伝導されやすくなり、冷却装置の冷却性能をより向上させることができる。 According to this configuration, the distance between the protrusion and the recess is smaller than when the recess is not provided at a position facing the protrusion. Therefore, the heat of the light source unit is easily transmitted from the protrusion to the heat diffusion member via the recess, and the cooling performance of the cooling device can be further improved.
上記の光源装置において、ヒートシンクは、フィンを有することが好ましい。 In the above light source device, the heat sink preferably has a fin.
この構成によれば、光源ユニットからヒートシンクに伝導された熱が、フィンからも放出される。そのため、冷却装置の冷却性能をより向上させることができる。 According to this configuration, the heat conducted from the light source unit to the heat sink is also released from the fin. Therefore, the cooling performance of the cooling device can be further improved.
上記の光源装置において、熱拡散部材は、ヒートパイプを有し、フィンは、アルミニウム合金から成ることが好ましい。 In the above light source device, it is preferable that the heat diffusion member has a heat pipe and the fin is made of an aluminum alloy.
この構成によれば、光源ユニットから熱拡散部材に伝導された熱が、ヒートパイプによってさらに拡散されてヒートシンクに伝導される。そのため、受熱板とヒートシンクとの間で熱の伝導が促進されると共に、ヒートシンクにおける熱の偏在を低減することができる。これによって、冷却装置において、冷却性能をより向上させることができる。また、フィンがアルミニウム合金から成るため、例えば、フィンを銅で形成する場合と比べて、ヒートシンクを軽量化しやすくなる。 According to this configuration, the heat conducted from the light source unit to the heat diffusion member is further diffused by the heat pipe and conducted to the heat sink. Therefore, heat conduction between the heat receiving plate and the heat sink is promoted, and uneven distribution of heat in the heat sink can be reduced. Thereby, in the cooling device, the cooling performance can be further improved. In addition, since the fins are made of an aluminum alloy, the heat sink can be more easily reduced in weight than, for example, when the fins are made of copper.
上記の光源装置において、熱拡散部材は、ベーパーチャンバーを有し、フィンは、銅から成ることが好ましい。 In the above light source device, the heat diffusion member preferably has a vapor chamber, and the fins are preferably made of copper.
この構成によれば、光源ユニットから熱拡散部材に伝導された熱が、ベーパーチャンバーによってさらに拡散されてヒートシンクに伝導される。そのため、受熱板とヒートシンクとの間で熱の伝導が促進されると共に、ヒートシンクにおける熱の偏在を低減することができる。これによって、冷却装置において、冷却性能をより向上させることができる。また、フィンが銅から成るため、例えば、フィンをアルミニウム合金で形成する場合と比べて熱伝導性がより向上する。そのため、冷却装置の冷却性能をいっそう向上させることができる。 According to this configuration, the heat conducted from the light source unit to the heat diffusion member is further diffused by the vapor chamber and conducted to the heat sink. Therefore, heat conduction between the heat receiving plate and the heat sink is promoted, and uneven distribution of heat in the heat sink can be reduced. Thereby, in the cooling device, the cooling performance can be further improved. Further, since the fins are made of copper, the thermal conductivity is further improved, for example, as compared with the case where the fins are formed of an aluminum alloy. Therefore, the cooling performance of the cooling device can be further improved.
上記の光源装置は、ヒートシンクを冷却する冷却ファンを備えることが好ましい。 It is preferable that the light source device includes a cooling fan that cools the heat sink.
この構成によれば、冷却ファンによってヒートシンクからの放熱が促進される。そのため、冷却装置の冷却性能をより向上させることができる。 According to this configuration, heat radiation from the heat sink is promoted by the cooling fan. Therefore, the cooling performance of the cooling device can be further improved.
プロジェクターは、上記の光源装置を備える。 The projector includes the above light source device.
この構成によれば、冷却装置の冷却性能が向上することから、発光素子の過熱が抑えられる。そのため、発光素子の数を増やしても、発光素子における光出力や寿命の低下が抑制され、品質が向上したプロジェクターを提供することができる。 According to this configuration, since the cooling performance of the cooling device is improved, overheating of the light emitting element is suppressed. Therefore, even if the number of light emitting elements is increased, a decrease in light output and life of the light emitting elements is suppressed, and a projector with improved quality can be provided.
1…プロジェクター、11,111…光源装置、41…光源ユニット、43a,53a…受熱板、43b,53b…熱拡散部材、43c,53c…ヒートシンク、44,54…フィン、49…冷却ファン、431,531…突起部、432,532…凹部、433,433a,433b,433c,433d,433e,433f,433g,433h…凸部としてのヒートパイプ、533…凸部。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記光源ユニットに接する突起部と、前記突起部が設けられた面と対向する面に設けられた凹部と、を有する受熱板と、
前記凹部と嵌合する凸部を有する熱拡散部材と、
前記熱拡散部材に接するヒートシンクと、を備え、
前記光源ユニットは、前記受熱板および前記熱拡散部材を介して前記ヒートシンクに接続される光源装置。 A light source unit having a plurality of light emitting elements,
A heat receiving plate having a projection in contact with the light source unit, and a recess provided on a surface facing the surface on which the projection is provided,
A heat diffusion member having a convex portion fitted with the concave portion,
A heat sink in contact with the heat diffusion member,
The light source unit is connected to the heat sink via the heat receiving plate and the heat diffusion member.
前記フィンは、アルミニウム合金から成る、請求項3に記載の光源装置。 The heat diffusion member has a heat pipe,
The light source device according to claim 3, wherein the fin is made of an aluminum alloy.
前記フィンは、銅から成る、請求項3に記載の光源装置。 The heat diffusion member has a vapor chamber,
The light source device according to claim 3, wherein the fin is made of copper.
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