WO2010150366A1 - 光源装置およびこれを備えた投写型表示装置 - Google Patents

光源装置およびこれを備えた投写型表示装置 Download PDF

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WO2010150366A1
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light emitting
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light source
hole
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Inventor
宮崎　健二
Original Assignee
Ｎｅｃディスプレイソリューションズ株式会社
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    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the present invention relates to a light source device and a projection display device including the same.
  • a means for cooling the LED module for example, a large heat sink and an air cooling fan are provided on the back side of a copper substrate of about 30 mm square on which the LED as a light emitting element is mounted, that is, on the side opposite to the light emitting surface of the LED. Means such as attachment are taken.
  • a large heat sink and an air cooling fan are provided on the back side of a copper substrate of about 30 mm square on which the LED as a light emitting element is mounted, that is, on the side opposite to the light emitting surface of the LED.
  • Means such as attachment are taken.
  • FIGS. 1 to 3 of Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2007-148341
  • there is also an efficient cooling method such as a liquid cooling method in which a water-cooling heat receiving jacket is attached to the back side of the substrate and cooled. It is taken.
  • the thermal resistance from the junction between the LED and the substrate to the back side of the LED substrate, and the allowable temperature of this junction generally depend on the form of the LED module.
  • specifications and data sheets also describe the thermal resistance value (hereinafter referred to as Rj-b) between the joint and the back side of the LED substrate, and the allowable temperature of the joint.
  • the junction temperature affects the life of the light source, and as the junction temperature increases, the life of the light source decreases accordingly.
  • a projection display device using an LED light source has advantages such as a long light source life, a wide color reproduction range compared to a discharge lamp, and an instant lighting / extinguishing capability. Therefore, in order to realize a projection display device having a long light source lifetime, it is desirable to prevent the junction temperature from exceeding an allowable range, or to use the junction temperature as low as possible.
  • the thermal resistance Rj-b and the supply power The temperature rise value from the junction to the back side of the LED substrate can be calculated. Furthermore, since the limit temperature of the junction is determined, if the ambient temperature is determined, the limit of power supplied to the LED module can be calculated.
  • the temperature rise from the junction to the back side of the LED substrate is 105 ° C. If the ambient temperature is 35 ° C., the junction temperature is 140 ° C. by adding this ambient temperature to the temperature rise 105 ° C.
  • the maximum allowable temperature of the LED junction temperature is about 120 to 130 ° C. For this reason, when a large power exceeding 150 W is supplied, there is a problem that the junction temperature exceeds the maximum allowable temperature.
  • the present invention provides a solution that can solve the problems of the background art as described above.
  • An example of the object is to provide a light source device capable of effectively cooling the surface side of a substrate on which a light emitting element is mounted, and a projection display device including the light source device.
  • another object is to provide a light source device that does not require a new space for the light emitting element cooling means on the substrate surface side and a projection display device including the same.
  • the light source device of one embodiment of the present invention includes a substrate, a light-emitting element mounted on the substrate, and a first member.
  • the substrate is provided with a first through hole and a second through hole.
  • the first member is disposed so as to surround the first through hole, the second through hole, and the light emitting element, and forms a flow path that passes through the light emitting surface of the light emitting element together with the substrate. And the 1st through-hole and the 2nd through-hole, and the channel are connected.
  • the projection display device of one embodiment of the present invention includes the above-described light source device.
  • the light emitting surface of the light emitting element is passed between the substrate and the optical element supporting member disposed so as to surround the light emitting element.
  • a flow path is formed through which a fluid capable of cooling the light emitting surface flows.
  • the flow path that is, the internal space between the optical element member and the substrate functions as a light emitting element cooling means. Therefore, it is not necessary to separately provide a means for cooling the heat generated from the light emitting element outside the optical element supporting member surrounding the light emitting element on the substrate surface. Therefore, it is not necessary to newly secure a cooling unit space on the light emitting surface side of the light emitting element, that is, on the substrate surface side.
  • the heat accompanying the radiation of the light emitted from the light emitting surface of the light emitting element can be cooled by the convection of the fluid passing through the light emitting surface.
  • a projection display device can be provided.
  • FIG. 1 is a perspective view of a light source device according to a first embodiment of the present invention. It is the top view seen from the light emission surface side of the light source device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. It is sectional drawing in the cut surface of the light source device shown in FIG. It is a schematic block diagram explaining operation
  • FIG. 1 is an exploded view showing the configuration of the light source device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of the light source device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 shows a top view of the light source device according to the first embodiment of the present invention viewed from the light emitting side.
  • FIG. 4 shows a cross-sectional view of the light source device of FIG.
  • FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the operation of the light source device of FIG. Note that the radiator is not shown in FIGS.
  • the light source device includes a light emitting element module support member 100, a light emitting element module 200, an optical element support member 300, an optical element 400, a fixing screw 500, and a radiator 600.
  • a light emitting element module support member 100 As illustrated in FIG. 1, the light source device according to the first embodiment of the present invention includes a light emitting element module support member 100, a light emitting element module 200, an optical element support member 300, an optical element 400, a fixing screw 500, and a radiator 600.
  • the light emitting element module support member 100 can support the light emitting element module 200 as shown in FIG. 4 and is disposed on the side opposite to the light emitting surface 211 side of the light emitting element 210. Further, in the light emitting element module support member 100, a cylindrical pipe line 150 through which a fluid, particularly a gas flows, is provided.
  • the pipe 150 has first and second holes 110 and 111 that communicate with a flow path 700 formed by the optical element support member 300 and the light emitting element module support member 100.
  • the fluid inlet or the fluid outlet of the pipe line 150 includes a first hole 110, a second hole 111, a third hole 120, and a fourth hole 121.
  • the first hole 110 is connected to the third hole 120
  • the second hole 111 is connected to the fourth hole 121.
  • fluid is supplied by a fluid supply means (not shown) provided outside the light emitting element module support member 100.
  • This fluid flows into the third hole 120 of the conduit 150 as shown in FIG.
  • the fluid that has flowed into the third hole 120 flows into the flow path 700 from the first hole 110 through the pipe 150.
  • the fluid is heated by passing through the light emitting surface 211 of the light emitting element 210 disposed in the flow path 700, and then flows into the pipe line 150 from the second hole 111.
  • the fluid is discharged out of the light emitting element module support member 100 from the fourth hole 121 which is an outlet.
  • the fluid flow shown in FIG. 4 flows from the third hole 120 arranged at the right end of the pipe line 150 as described above, and finally the fourth flow arranged at the left end of the pipe line 150.
  • the pipe line 150 and the flow path 700 may be configured so that the fluid that has passed through the pipe line 150 flows into the flow path 700 from at least one of the two holes 110 and 111. More specifically, the fluid flows in from the fourth hole 121 arranged at the left end of the conduit 150 and finally the fluid is discharged from the third hole 120 arranged at the right end of the conduit 150. It may be a form.
  • the pipe line 150 has two edges that form the first hole 110 and the second hole 111.
  • the two edge portions protrude from the tube 150 side of the light emitting element module support member 100 toward the flow path 700 formed by the substrate 290 and the optical element support member 300 (see FIG. 4).
  • Each of the protruding edges (projections) is inserted into a plurality of through holes 220 provided in the substrate 290 of the light emitting element module 200.
  • the light emitting element module 200 is assembled with the light emitting element module support member 100 so as to be aligned with high accuracy. That is, each edge functions as a positioning unit for the light emitting element module 200 with respect to the light emitting element module support member 100.
  • each edge may be provided at an arbitrary position of the light emitting element module support member 100. Although two are provided in FIG. 1, three or more may be provided. In addition, each edge may be formed integrally with the light emitting element module support member 100, or may be constituted by a separate cylindrical part and press-fitted into the light emitting element module support member 100.
  • the light emitting element module support member 100 is integrally formed using a material having high thermal conductivity such as copper or aluminum.
  • the light emitting element module support member 100 can be formed as a plurality of components with the position of the third hole 120 or the fourth hole 121 as the boundary of the components.
  • the light emitting element module 200 is attached to the surface of the light emitting element module support member 100 provided with the plurality of holes 110, 111, 120, and 121 (see FIG. 1).
  • the light emitting element module 200 includes a substrate 290 and a light emitting element 210.
  • the light emitting element 210 is mounted on the substrate 290 and has a light emitting surface 211 that emits light to the optical element 400 side.
  • the substrate 290 has a plurality of through holes 220 extending in the thickness direction.
  • Each through hole 220 can be provided at an arbitrary position on the substrate 290 corresponding to the position of each edge forming the first hole 110 and the second hole 111. In FIG. 1, two edge portions are provided, but three or more edge portions may be provided. In particular, since the accuracy of the position of the light emitting element 210 is required, each through hole 220 is preferably provided as close to the light emitting element 210 as possible.
  • each edge may have a hollow cubic shape, and the exit of each through hole may have a polygonal shape.
  • the light emitting element module 200 further includes a power connector 230, a power cable 240, a temperature sensor connector 250, and a temperature sensor cable 260 as shown in FIG.
  • a power cable 240 is inserted into the power connector 230, and a temperature sensor cable 260 is inserted into the temperature sensor connector 250.
  • each of the power connector 230 and the power cable 240 shown in FIG. 2 has two terminals, but an arbitrary number of terminals can be adopted depending on the configuration of the light emitting chip of the light emitting element 210.
  • the light emitting element 210 emits light when electric power is supplied to the light emitting element module 200 from a power source (not shown) via the power cable 240.
  • the temperature sensor cable 260 is connected to a temperature measurement component (not shown) mounted on the light emitting element module 200, and is wired through the temperature sensor connector 250.
  • a thermistor or the like is used as the temperature measurement component, and the temperature of the light emitting element 210 can be monitored by this temperature measurement component.
  • the optical element supporting member 300 is placed on the light emitting element module supporting member 100 as shown in FIG. 4 showing a cross section taken along the cutting line 800 in FIG. Note that the cutting line 800 is on a straight extension line connecting the first hole 110, the second hole 111, the third hole 120, the fourth hole 121, and the light emitting element 210.
  • the optical element support member 300 is disposed on the light emitting surface 211 side so as to surround the substrate 290 and the light emitting element 210 and supports the optical element 400. Further, the optical element support member 300 is provided with a hole for communicating the flow path 7 with each of the first hole 110 and the second hole 111.
  • the optical element support member 300 forms a flow path 700 together with the substrate 290.
  • the flow path 700 extends along the cutting line 800.
  • the flow path 700 is formed in a concave shape in the optical element support member 300.
  • a fluid, particularly gas, that can cool the light exit surface 211 by passing through the light exit surface 211 flows through the flow path 700.
  • the optical element 400 is composed of a plurality of lenses as shown in FIG. 4, and refracts the light emitted from the light emitting surface 211. Further, the optical element 400 is disposed in a recess provided on the upper part of the optical element support member 300 located on the light emitting surface 211 side of the light emitting element 210 (see FIG. 4). Note that a portion of the optical element 400 that is close to the light emitting element 210 captures as much light emitted from the light emitting element 210 as possible, and thus is preferably as close to the light emitting element 210 as possible.
  • the fixing screw 500 is means for fixing the light emitting element module 200 to the light emitting element module support member 100 as shown in FIG.
  • FIGS. 1 to 3 show a form in which both members 100 and 200 are fixed with four screws, the number of the members can be selected as appropriate.
  • the heat radiator 600 is attached to a surface opposite to the surface on which the light emitting element module 200 is placed on the light emitting element module support member 100 as shown in FIG.
  • the radiator 600 is made of a metal part having high thermal conductivity such as copper or aluminum, and it is preferable to improve the cooling performance by applying air with an axial fan or the like.
  • a TIM Thermal Interface Module
  • a heat conductive paste or a heat conductive sheet is provided at a contact portion between the light emitting element module 200 and the light emitting element module support member 100. It is preferable to insert. Or you may insert this TIM in the contact location of the light emitting element module support member 100 and the heat radiator 600.
  • the light source device configured as described above has the following effects.
  • the light emitted from the light emitting element 210 passes through the optical element 400 and illuminates the projection system optical component at the subsequent stage.
  • the light emitting element 210 emits heat as the light is emitted, but an LED is used for the light emitting element 210, and about 90% of the supplied power is unintended heat.
  • heat is radiated from the light emitting element 210 in a radial manner as indicated by arrows 270 and 280.
  • the heat radiated in the direction indicated by the arrow 280 is transmitted to the light emitting element module support member 100 by heat conduction, which is a heat transfer form between solids, and then transmitted to the radiator 600.
  • the radiator 600 Since the radiator 600 has a large number of fins and is made of a metal material having high thermal conductivity, the heat transmitted to the radiator 600 is quickly transmitted to the fins. As a result, heat is exchanged by convection of the fluid around the fins for efficient cooling. *
  • the cooling fluid that has entered the third hole 120 of the conduit 150 enters the flow path 700 through the first hole 110 as indicated by the arrow 130 in FIG. Thereafter, the fluid passes through the light emitting element 210 and is exhausted from the second hole 111 through the fourth hole 121.
  • the structure for generating and supplying the fluid entering the third hole 120 is omitted, but a flow path for guiding the fluid to the third hole 120 is formed, and the fluid is supplied by a blower fan or an air pump. You may blow in the direction of arrow 130. Alternatively, the wind may be sucked in the direction of arrow 140 from the fourth hole 121 with a blower fan or the like.
  • the heat radiated from the light emitting element 210 indicated by the arrows 270 and 280 is transmitted through the light emitting element module support member 100 and cooled from the radiator 600, and the fluid supplied from the first hole 110. Cooled by two ways with the method cooled by. Therefore, it can cool efficiently also with respect to more calorific value. As the cooling performance is increased, more power can be supplied to the light emitting element 210, so that the light emitting element 210 can emit brighter light.
  • the light emitting surface 211 can be cooled by passing the light emitting surface 211 of the light emitting element 210 between the substrate 290 and the optical element supporting member 300 disposed so as to surround the light emitting element 210.
  • a flow path 700 through which a fluid flows is formed. Accordingly, the flow path 700, that is, the internal space between the optical element member and the substrate 290 functions as the light emitting element 210 cooling means. Therefore, it is not necessary to separately provide a means for cooling the heat generated from the light emitting element 210 outside the optical element support member 300 surrounding the light emitting element 210 on the surface of the substrate 290. Therefore, it is not necessary to newly secure a cooling unit space on the light emitting surface 211 side of the light emitting element 210, that is, on the surface side of the substrate 290.
  • FIG. 6 is an exploded view showing the configuration of the light source device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 shows a perspective view of a light source device according to the second embodiment of the present invention. In this figure, the radiator is omitted.
  • FIG. 8 shows a top view of the light source device according to the second embodiment of the present invention viewed from the light emitting side. In this figure, the radiator is also omitted.
  • FIG. 9 shows a cross-sectional view of the light source device shown in FIG. This cutting line is a straight line connecting the outlet, the inlet, the inlet, the outlet, and the light emitting element, as in FIG. 3 showing the light source device according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic configuration diagram showing the operation of the light source device shown in FIG.
  • the optical element support member 300 is provided with a plurality of flow paths 700 and 710, and the flow path 710 has two discharge paths. This is a point having an outlet 711. More specifically, the optical element support member 300 of the light beam device according to the present embodiment forms another flow path 710 that extends in a direction perpendicular to the direction in which the flow path 700 extends together with the substrate 290. Another channel 710 has two outlets 711 arranged in a direction perpendicular to the direction in which the channel 700 extends. Then, the fluid flows into the flow path 700 from both of the two holes 110 and 111 of the pipe line 150. Furthermore, the fluid heated through the light emitting surface 211 arranged in the flow path 700 is discharged from the two discharge ports 711 through another flow path 710.
  • the form in which the fluid is supplied from both of the two holes 110 and 111 can increase the flow rate as compared with the form in which the fluid is supplied from one of the holes, thereby improving the cooling performance. Furthermore, since the flow path 710 different from the flow path 700 is formed by the optical element support member 300 and the substrate 290, the flow path volume in the optical element support member 300 increases. Further, since two discharge ports 711 are provided in another flow path 710, the flow volume of the fluid heated by heat exchange with the radiant heat generated from the light emitting surface 211 of the light emitting element 210 is increased. It is effectively discharged out of the light source device from the two discharge ports 711 through another increased flow path 710.
  • the light source device configured as described above has the following effects.
  • heat is radiated radially from the light emitting element 210 as indicated by arrows 270 and 280.
  • the heat radiated in the direction indicated by the arrow 280 is transmitted to the light emitting element module support member 100 by heat conduction, which is a heat transfer form between solids, and then transmitted to the radiator 600. Since the radiator 600 has a large number of fins, the heat transferred to the fins is efficiently cooled by heat exchange by convection of fluid around the fins. *
  • the fluid that has entered the third hole 120 of the conduit 150 enters the flow path 700 through the first hole 110, and passes through the light emitting surface 211 of the light emitting element 210. It passes through and is exhausted from the two outlets of the flow path 710. Further, as indicated by an arrow 140 in FIG. 10, the fluid that has entered the fourth hole 121 of the conduit 150 enters the flow path 700 through the second hole 111. Then, the fluid passes through the light emitting element 210 and is discharged from the two outlets 711 of the channel 710 as indicated by an arrow 720 in FIG. In FIG. 10, the structure for generating and supplying the fluid flowing into the third hole 120 and the fourth hole 121 is omitted as in FIG.
  • a flow path that guides the fluid to the third hole 120 may be formed as in the first embodiment, and the fluid may be blown in the direction of the arrow 130 with a blower fan or an air pump. Alternatively, wind may be sucked in the direction of the arrow 140 from the fourth hole 121 with a blower fan or the like.
  • the heat radiated from the light emitting element 210 indicated by the arrow 270 in FIG. 10 enters the optical element 210 that enters the flow path 700 through the first hole 110 and the second hole 111 of the conduit 150.
  • the heat exchange is effectively performed by the convection of the cooling fluid passing through the light exit surface 211 of the light. Therefore, the heat accompanying the radiation of the light emitted from the light emitting element 210 indicated by the arrow 270 is efficiently cooled.
  • the heat radiated from the light emitting element 210 indicated by the arrows 270 and 280 is transmitted from the light emitting element module support member 100 to be cooled from the radiator 600, and the first hole 110 and the second hole.
  • the cooling is performed by two methods, that is, cooling by the fluid supplied from 111. Therefore, it is possible to effectively cool even a larger amount of heat generation. As the cooling performance is increased, more power can be supplied to the light emitting element 210, so that the light emitting element 210 can emit brighter light.
  • the fluid is the light emitting element 210. May be discharged from the outlet of the flow path 710 without passing through. Therefore, the light emitting element 210 may not be uniformly cooled.
  • the extending direction of the flow path 710 of this embodiment is the cutting line 800, that is, the flow so that the fluid flowing from the flow path 700 to the flow path 710 is in the direction of the arrow 720 shown in FIG. It is preferable to be disposed at a position perpendicular to the direction in which the path 700 extends.
  • the straight line connecting both outlets 711 of the flow path 710 is also preferably perpendicular to the cutting line 800, that is, the direction in which the flow path 700 extends.
  • the light emitting surface 211 of the light emitting element 210 passes between the substrate 290 and the optical element support member 300 disposed so as to surround the light emitting element 210.
  • a flow path 700 through which a fluid capable of cooling the light emitting surface 211 flows is formed.
  • the flow path 710 different from the flow path 700 is formed by the optical element support member 300 and the substrate 290, the flow path volume in the optical element support member 300 increases. Accordingly, the flow path 700, that is, the internal space between the optical element member and the substrate 290 functions as the light emitting element 210 cooling means.
  • FIG. 11 is a schematic diagram showing a configuration of a projection display device to which the light source device according to each embodiment of the present invention is applied.
  • 11 includes a light source device 10R, a light source device 10G, a light source device 10B, a color synthesis optical system 20, an illumination optical system 30, a panel unit 40, a light modulation element 41, and a projection optical system 50.
  • the projection display device includes a light source device 10R that emits red light, a light source device 10G that emits green light, and a light source device 10B that emits blue light.
  • Light-emitting diodes are preferably used for the light source device 10R, the light source device 10G, and the light source device 10B.
  • the color synthesis optical system 20 is preferably a cross dichroic mirror or a cross dichroic prism.
  • the light source device 10G is linearly transmitted through the color synthesis optical system 20, and the light source device 10R and the light source device 10B are disposed so that the optical path is substantially perpendicular to the light source device 10G.
  • the illumination optical system 30 functions to uniformly illuminate the light modulation elements 41 with illumination light from the light source devices 10R, 10G, and 10B.
  • the light modulation element 41 is disposed in the panel unit 40.
  • the light modulation element 41 is a transmissive liquid crystal panel and uses an FSC (Field Sequential Color) display method.
  • FSC Field Sequential Color
  • the light modulation element 41 has shown the example which uses the transmissive liquid crystal display panel in FIG. 11, it is not limited to this form. That is, a reflective liquid crystal display panel such as a DMD (Digital Micromirror Device) or an LCoS (Liquid Crystal on Silicon) (registered trademark) panel can be used by changing the layout of the illumination optical system or the projection optical system.
  • the projection optical system 50 has a function of projecting illumination light modulated by the light modulation element 41 onto a screen (not shown).
  • the red light source, the green light source, and the blue light source are sequentially turned on, and the light modulation elements are used for the R light image signal, the G color video signal, and the B light, respectively. Modulate according to the color video signal. Then, R color, G color, and B color images are sequentially displayed, and they are synthesized and recognized as a color image by human eyes.
  • the light of each color emitted from the light source devices 10R, 10G, and 10B is matched with the optical path by the color synthesizing unit 20 to become one optical path.
  • the illumination optical system 30 illuminates the light modulation element 41 in the panel unit 40.
  • the illumination light incident on the light modulation element 41 is light-modulated by the light modulation element 41, and then an image is projected onto a screen (not shown) by the projection lens 50. *

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Abstract

　発光素子基板の表面側を効果的に冷却することが可能な光源装置およびこれを備えた投写型表示装置を提供する。　光源装置は、基板（２９０）と、発光素子（２１０）と、光学素子（４００）と、光学素子支持部材（３００）とを有する。基板（２９０）には２つの貫通穴（２２０）が設けられている。発光素子（２１０）は基板（２９０）上に実装される。光学素子支持部材（３００）は２つの貫通穴（２２０）および発光素子（２１０）を取り囲むように配されていて、基板（２９０）とともに発光素子（２１０）の光出射面（２１１）を通る流路（７００）を形成する。各貫通孔（２２０）と流路（７００）とは連通されている。

Description

光源装置およびこれを備えた投写型表示装置
　本発明は、光源装置およびこれを備えた投写型表示装置に関する。
　近年、数ワットの電力が供給可能なパワーＬＥＤ（Light　Emitting　Diode）が各メーカーから市販されている。さらには２０Ａ、３０Ａの電流を許容でき、家庭用程度の消費電力１００Ｗを超える、投写型表示装置用の光源用途の超大電流ＬＥＤも製品化されている。　
　しかし、このような超大電流ＬＥＤを用いても現在多くの投写型表示装置で使用されている放電ランプほどの明るさは得られず、ＬＥＤ光源の明るさを増すためには供給電力のさらなる増大が必要となっている。一方、供給電力の増大に伴って、ＬＥＤやＬＥＤが実装される基板を含むＬＥＤモジュールで生じる熱の十分な冷却が困難となってきている。このＬＥＤモジュールの冷却に関しては、パソコン用ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）を凌ぐ冷却規模が必要となっている。
　こうした状況下、ＬＥＤモジュールを冷却する手段としては、例えば、発光素子であるＬＥＤが搭載された３０ｍｍ四方程度の銅製の基板裏側、すなわちＬＥＤの光出射面とは反対側に大きなヒートシンクと空冷ファンを取り付けるといった手段が採られている。あるいは、特許文献１（特開２００７－１４８３４１号公報）の図１から３に例示されるように、水冷の受熱ジャケットを基板裏側に取り付けて冷却する液冷方式のような効率的な冷却方法も採られている。
　また、ＬＥＤモジュールで生じる熱に関して、ＬＥＤと基板との接合部からＬＥＤ基板裏側までの熱抵抗、およびこの接合部の許容温度は、一般的にＬＥＤモジュールの形態に依存する。例えば仕様書やデータシートなどにも接合部とＬＥＤ基板裏側との間の熱抵抗値（以下Ｒｊ―ｂとする）、接合部の許容温度が記載されている。接合部温度は光源の寿命に影響し、接合部温度が高くなるとそれに伴って光源の寿命が短くなる。ＬＥＤ光源を使用した投写型表示装置は、光源寿命が長い、色再現範囲が放電ランプと比較して広い、あるいは瞬時点灯/消灯が可能といったメリットがある。そのため、光源寿命が長い投写型表示装置を実現するためには接合部温度が許容範囲を越えないようにしたり、できる限り接合部温度が低い状態で使用したりするのが望ましい。
　この接合部温度の上昇について、ＬＥＤが実装される基板表面の裏側からのみ冷却する場合（特許文献２（特開２００８－９０２６０号公報）の図１２参照）、熱抵抗Ｒｊ―ｂおよび供給電力によって接合部からＬＥＤ基板裏側までの温度上昇値が計算できる。さらには接合部の限界温度が決まっているので、周囲温度が決定すれば、ＬＥＤモジュールへの供給電力の限度を計算で求めることができる。供給電力Ｗは、発光素子に印加する電圧Ｖｆと発光素子に流れる電流Ｉｆを乗算することで、Ｗ＝Ｖｆ×Ｉｆと求められる。例えば、Ｒｊ―ｂが０．７℃/Ｗの場合、１５０Ｗを供給すると、０．７℃/Ｗ×１５０Ｗ＝１０５℃となる。ゆえに、接合部からＬＥＤ基板裏側までの温度上昇は１０５℃となり、周囲温度が３５℃であれば、接合部温度は温度上昇１０５℃にこの周囲温度を加算して１４０℃となる。通常、ＬＥＤの接合部温度の最大許容温度は１２０～１３０℃程度である。そのため、１５０Ｗを超えるような大電力を供給すると、接合部温度は最大許容温度を超えてしまうという問題がある。
　こうした接合部温度に関する問題を解消するために、上述のようなＬＥＤ基板裏側からの冷却だけでなく、ＬＥＤ基板表面側からも効率的に冷却する必要性が生じてきている。
　しかし、家庭用あるいはオフィス用規模の投写型表示装置にあっては、光源のＬＥＤ基板表面側、すなわちＬＥＤの光出射面側から冷却するにあたって冷却スペースの確保が難しいといった問題がある。すなわち、ＬＥＤ基板表面側にはＬＥＤから出射した光を有効利用するために集光レンズが発光素子に近接して配されている。加えて、ＬＥＤモジュールに数十アンペアの大電流を供給するための太い電線や大きなコネクタも基板表面側には配されている。さらには、基板表面側に配された温度監視用の温度センサに配線が必要であり、温度センサ接続用のコネクタを基板に実装する必要もある。こうした多数の部品を配設するためのスペースの他に新たに冷却手段用のスペースを確保することは困難であった。　
　一方、このような家庭用あるいはオフィス用規模の投写型表示装置において、ＬＥＤモジュールの冷却手段に水冷方式を含む液冷方式を採用する場合、冷却装置をＬＥＤモジュール内に設けるだけのスペースの確保が容易ではない。さらに、このスペースが確保できたとしても、冷却液の液漏れを防止するための完全密閉、あるいは液漏れに対する電気的な絶縁の確保といったことが容易ではない。また、液冷方式を採用する場合、冷媒がチューブから蒸発した後に追加の冷媒をリザーバタンクへ補充しなければならないといったメンテナンス上の厄介な点もある。
特開２００７－１４８３４１号公報 特開２００８－９０２６０号公報
　本発明は、上記のような背景技術の課題を解決できるものを提供する。その目的の一例は、発光素子が実装される基板の表面側を効果的に冷却することが可能な光源装置およびこれを備えた投写型表示装置を提供することである。さらに、他の目的は、発光素子冷却手段用のスペースを基板表面側に新たに確保する必要がない光源装置およびこれを備えた投写型表示装置を提供することである。
　本発明の一態様の光源装置は、基板と、基板上に実装された発光素子と、第１の部材とを有する。基板には第１の貫通穴および第２の貫通穴が設けられている。第１の部材は、第１の貫通孔、第２の貫通孔および発光素子を取り囲むように配されており、基板とともに発光素子の光出射面を通る流路を形成する。そして、第１の貫通孔および第２の貫通孔と、流路とは連通されている。
　本発明の一態様の投写型表示装置は、上述の光源装置を備えている。
　本発明の一態様に係る光源装置およびこれを備えた投写型表示装置では、基板と発光素子を取り囲むように配された光学素子支持部材との間に、発光素子の光出射面を通ることで光出射面を冷却可能な流体が流れる流路が形成されている。これにより、流路、すなわち光学素子部材と基板との間の内部空間が発光素子冷却手段として機能する。そのため、基板表面上において、発光素子を取り囲む光学素子支持部材外に別途、発光素子から生じる熱を冷却する手段を設ける必要がない。よって、発光素子の光出射面側、すなわち基板表面側に冷却手段用スペースを新たに確保する必要がない。さらに、発光素子の光出射面から出射した光の放射に伴う熱は、光出射面を通る流体の対流によって冷却することができる。
　したがって、発光素子が実装される基板の表面側を効果的に冷却することが可能であり、発光素子冷却手段用のスペースを基板表面側に新たに確保する必要がない光源装置およびこれを備えた投写型表示装置を提供することができる。
本発明の第１の実施形態に係る光源装置の構成を示す分解組立図である。 本発明の第１の実施形態に係る光源装置の斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る光源装置の発光面側から見た上面図である。 図３に示す光源装置の切断面での断面図である。 図４に示す光源装置の動作を説明する概略構成図である。 本発明の第２の実施形態に係る光源装置の構成を示す分解組立図である。 本発明の第２の実施形態に係る光源装置の斜視図である。 本発明の第２の実施形態に係る光源装置の発光面側から見た上面図である。 図８に示す光源装置の切断面での断面図である。 図９に示す光源装置の動作を説明する概略構成図である。 本発明の各実施形態に係る光源装置を適用した投写型表示装置の構成を示す概略図である。
　以下、本発明に係る光源装置およびこれを備えた投写型表示装置について図面を参照しながら説明する。
　（第１の実施形態）
　図１に本発明の第１の実施形態に係る光源装置の構成を示す分解組立図を示す。図２に本発明の第１の実施形態に係る光源装置の斜視図を示す。図３に本発明の第１の実施形態に係る光源装置を光出射側から見た上面図を示す。図４に図３の光源装置の切断線における断面図を示す。図５に図４の光源装置の動作を説明する概略図を示す。なお、図２と図３では放熱器の図示を省略している。
　本発明の第１の実施形態に係る光源装置は、図１に示すように、発光素子モジュール支持部材１００、発光素子モジュール２００、光学素子支持部材３００、光学素子４００、固定ネジ５００および放熱器６００を有する。　
　発光素子モジュール支持部材１００は、図４に示すように発光素子モジュール２００を支持可能であって、発光素子２１０の光出射面２１１側とは反対の側に配されている。また、発光素子モジュール支持部材１００内には、流体、特に気体が流れる円筒状の管路１５０が設けられている。管路１５０は、光学素子支持部材３００と発光素子モジュール支持部材１００とで形成された流路７００に連通する第１および第２の穴１１０、１１１を有する。管路１５０の流体入口または流体出口は、第１の穴１１０、第２の穴１１１、第３の穴１２０、および第４の穴１２１で構成されている。第１の穴１１０は第３の穴１２０に接続されており、第２の穴１１１は第４の穴１２１に接続されている。
　こうした管路１５０および流路７００の構成においては、発光素子モジュール支持部材１００外に設けられた不図示の流体供給手段により流体が供給される。この流体は、図４に示すように管路１５０の第３の穴１２０に流入する。そして、第３の穴１２０に流入した流体は管路１５０内を通って第１の穴１１０から流路７００へ流入する。この流体は流路７００内に配された発光素子２１０の光出射面２１１を通ることで加熱された後、第２の穴１１１から管路１５０内に流入する。そして、流体は、流出口である第４の穴１２１から発光素子モジュール支持部材１００外に排出される。
　なお、図４に示す流体の流れは、上述のように管路１５０の右端に配された第３の穴１２０から流体が流入し、最終的に管路１５０の左端に配された第４の穴１２１から流体が排出される形態であるがこれに限るものではない。つまり、管路１５０および流路７００は、管路１５０を通った流体が２つの穴１１０、１１１の少なくとも一方から流路７００へ流入するように構成されていればよい。より具体的には、管路１５０の左端に配された第４の穴１２１から流体が流入し、最終的に管路１５０の右端に配された第３の穴１２０から流体が排出される逆の形態であってもよい。
　また、管路１５０は、第１の穴１１０および第２の穴１１１を形成する２つの縁部を有する。２つの縁部は、発光素子モジュール支持部材１００の管路１５０側から基板２９０と光学素子支持部材３００とで形成される流路７００側へ突出している（図４参照）。この突起状の各縁部（突起部）は発光素子モジュール２００の基板２９０に設けられた複数の貫通孔２２０に挿入される。各縁部が複数の貫通孔２００に挿入されることで、発光素子モジュール２００は発光素子モジュール支持部材１００と高精度に位置合わせできるように組立てられる。つまり、各縁部は発光素子モジュール支持部材１００に対する発光素子モジュール２００の位置決め手段として機能する。
　なお、各縁部は発光素子モジュール支持部材１００の任意の位置に設けられていてよく、図１では２つ設けられているが３つ以上でも構わない。また、各縁部は、発光素子モジュール支持部材１００と一体的に形成されていてもよいし、あるいは、円筒状の別部品で構成して発光素子モジュール支持部材１００に圧入されてもよい。
　また、発光素子モジュール支持部材１００の材料および形成方法に関しては、銅やアルミニウムなどの熱伝導性の高い材料を用いて一体的に形成されるのが好ましい。あるいは、部品製造を簡略化するために、発光素子モジュール支持部材１００は、第３の穴１２０または第４の穴１２１の位置を部品の境界として複数の部品として形成することもできる。
　これら複数の穴１１０、１１１、１２０、および１２１が設けられた発光素子モジュール支持部材１００の表面には、発光素子モジュール２００が取り付けられる（図１参照）。発光素子モジュール２００は、基板２９０および発光素子２１０を有する。発光素子２１０は基板２９０上に実装され、光学素子４００側に光を出射する光出射面２１１を有する。基板２９０は、その厚み方向に延びる複数の貫通孔２２０を有する。
　各貫通孔２２０は、第１の穴１１０および第２の穴１１１を形成する各縁部の位置に対応して基板２９０上の任意の位置に設けることができる。図１では各縁部が２つ設けられているが３つ以上設けてもよい。特に発光素子２１０の位置について精度が必要となるため、各貫通孔２２０はできるだけ発光素子２１０の近傍に設けることが好ましい。
　なお、本実施形態では、位置決め手段としての上述の各縁部が円筒状、それに対応する各貫通孔の出口が円形状に形成されているが、この組み合わせに限るものではない。すなわち、各縁部が中空の立方体状であり、各貫通孔の出口が多角形状である組合せとしても構わない。
　また、発光素子モジュール２００は、図２に示すように、電源コネクタ２３０、電源ケーブル２４０、温度センサコネクタ２５０および温度センサケーブル２６０をさらに有する。電源コネクタ２３０には電源ケーブル２４０が挿入され、温度センサコネクタ２５０には温度センサケーブル２６０が挿入される。なお、図２に示す電源コネクタ２３０、電源ケーブル２４０はそれぞれ２端子であるが、発光素子２１０の発光チップの構成によって任意の端子数を採ることができる。
　電源ケーブル２４０を介して不図示の電源から発光素子モジュール２００へ電力が供給されることで、発光素子２１０は発光する。温度センサケーブル２６０は、発光素子モジュール２００に搭載される不図示の温度計測部品と接続されており、温度センサコネクタ２５０を通じて配線されている。温度計測部品にはサーミスタ等が用いられ、この温度計測部品によって発光素子２１０の温度を監視することが可能となっている。
　光学素子支持部材３００は、図３の切断線８００における断面を示す図４に示すように発光素子モジュール支持部材１００上に載置される。なお、切断線８００は、第１の穴１１０、第２の穴１１１、第３の穴１２０、第４の穴１２１および発光素子２１０を結ぶ直線の延長線上にある。また、光学素子支持部材３００は、光出射面２１１側に基板２９０および発光素子２１０を取り囲むように配されているとともに、光学素子４００を支持する。さらに、光学素子支持部材３００には第１の穴１１０及び第２の穴１１１のそれぞれに流路７を連通させる穴が設けられている。
　さらに、光学素子支持部材３００は、基板２９０とともに流路７００を形成している。流路７００は切断線８００に沿って延びている。また、図４に示すように光学素子支持部材３００内に流路７００は凹状に形成されている。流路７００には、光出射面２１１を通ることで光出射面２１１を冷却可能な流体、特に気体が流れる。
　光学素子４００は、図４に示すように複数のレンズから構成されており、光出射面２１１から出射した光を屈折させる。また、光学素子４００は、発光素子２１０の光出射面２１１側に位置する光学素子支持部材３００の上部に設けられた凹部内に配されている（図４参照）。なお、光学素子４００において発光素子２１０に近接する部分は、発光素子２１０の出射光をできるだけ多く取り込むため、可能な限り発光素子２１０に近づけることが好ましい。
　固定ネジ５００は、図１に示すように発光素子モジュール２００を発光素子モジュール支持部材１００に固定する手段である。なお、図１から図３では４本のネジで両部材１００、２００が固定される形態が示されているが、その本数については適宜選択することができる。
　放熱器６００は、図１に示すように発光素子モジュール２００が発光素子モジュール支持部材１００に載置される面とは反対側の面に取り付けられる。放熱器６００は、銅やアルミニウムなどの熱伝導率の高い金属部品からなり、軸流ファンなどで風を当てることで冷却性能を高めることが好ましい。また、図１では不図示であるが、熱抵抗を下げるために、発光素子モジュール２００と発光素子モジュール支持部材１００との接触箇所に熱伝導ペーストや熱伝導シートなどのＴＩＭ（Thermal　Interface　Module）を挿入するのが好ましい。あるいは、発光素子モジュール支持部材１００と放熱器６００との接触箇所にこのＴＩＭを挿入してもよい。　
　以上のように構成された光源装置は、次のような効果を奏する。図４を参照すると、発光素子２１０から出射された光は光学素子４００を通過して後段の投写系光学部品を照明する。発光素子２１０は光の放射に伴って熱を発するが、発光素子２１０にはＬＥＤを用いており、供給電力の約９０％は本来意図するところではない熱となってしまう。図５を参照すると、発光素子２１０からは矢印２７０、矢印２８０に示すように放射状に熱が放射される。矢印２８０に示す方向に放射された熱は、固体間の伝熱形態である熱伝導によって発光素子モジュール支持部材１００へ伝達された後、放熱器６００へ伝達される。放熱器６００は多数のフィンを有しているとともに熱伝導率の高い金属材料で作られているため、放熱器６００に伝わった熱は速やかにフィンに伝わる。これにより、フィン周囲の流体の対流によって熱交換が行なわれることで効率良く冷却される。　
　一方では、図５の矢印１３０で示すように管路１５０の第３の穴１２０へ入った冷却用流体は、第１の穴１１０を通って流路７００に入る。その後、流体は、発光素子２１０を通過し、第２の穴１１１から第４の穴１２１を通って排気される。図５では、第３の穴１２０に入る流体を生成して供給する構造は省略しているが、第３の穴１２０へ流体を導く流路を形成し、ブロアファンやエアーポンプなどで流体を矢印１３０の方向へ吹き込んでもよい。あるいは、逆に第４の穴１２１からブロアファンなどで矢印１４０の方向に風を吸い込んでもよい。
　こうした構成により、管路１５０の第１の穴１１０から入って流路７００内に配された光学素子２１０の光出射面２１１を通る冷却用流体の対流によって流体と放射熱との間で熱交換が効果的に行なわれる。そのため、矢印２７０で示す、発光素子２１０から出射した光の放射に伴う熱は、効率良く冷却される。
　以上により、矢印２７０と矢印２８０で示される発光素子２１０から放射された熱は、発光素子モジュール支持部材１００を伝わって放熱器６００から冷却される方法と、第１の穴１１０から供給される流体によって冷却される方法との２通りによって冷却される。そのため、より多くの発熱量に対しても効率良く冷却することができる。冷却性能が高まることでそれだけ発光素子２１０へより多くの電力を供給することができるため、発光素子２１０は、より明るい光を発することが可能となる。
　また、本実施形態では、基板２９０と発光素子２１０を取り囲むように配された光学素子支持部材３００との間に、発光素子２１０の光出射面２１１を通ることで光出射面２１１を冷却可能な流体が流れる流路７００が形成されている。これにより、流路７００、すなわち光学素子部材と基板２９０との間の内部空間が発光素子２１０冷却手段として機能する。そのため、基板２９０表面上において、発光素子２１０を取り囲む光学素子支持部材３００外に別途、発光素子２１０から生じる熱を冷却する手段を設ける必要がない。よって、発光素子２１０の光出射面２１１側、すなわち基板２９０表面側に冷却手段用スペースを新たに確保する必要がない。
　以上により、発光素子が実装される基板の表面側を効果的に冷却することが可能であるとともに、冷却用スペースを新たに確保することがない光源装置およびこれを備えた投写型表示装置を提供することができる。　
　（第２の実施形態）
　図６に本発明の第２の実施形態に係る光源装置の構成を示す分解組立図を示す。図７に本発明の第２の実施形態に係る光源装置の斜視図を示す。なお、本図では放熱器を省略している。図８に本発明の第２の実施形態に係る光源装置の光出射側から見た上面図を示す。本図でも放熱器を省略している。図９に、図８に示す光源装置の切断線での断面図を示す。この切断線は、第１の実施形態に係る光源装置を示す図３と同様に流出口、流入口、吸入口、排出口、および発光素子を結ぶ直線となっている。図１０に、図９に示す光源装置の動作を表す概略構成図を示す。
　本実施形態が第１の実施形態に対して異なる点は、例えば図７に示すように、光学素子支持部材３００に複数の流路７００、７１０が設けられており、流路７１０が２つの排出口７１１を有している点である。より具体的に、本実施形態に係る光線装置の光学素子支持部材３００は、流路７００の延びる方向に対して垂直な方向に延びる別の流路７１０を基板２９０とともに形成している。別の流路７１０は、流路７００の延びる方向に対して垂直な方向に配された２つの排出口７１１を有する。そして、流体が管路１５０の２つの穴１１０、１１１の両方から流路７００へ流入する。さらに、流路７００内に配された光出射面２１１を通って加熱された流体が別の流路７１０を通って２つの排出口７１１から排出されるように構成されている。
　これにより、２つの穴１１０、１１１両方から流体が供給される形態はどちらか一方の穴から流体が供給される形態に比べ流量を増すことができることで、冷却性能を高めることができる。さらには、流路７００とは別の流路７１０が光学素子支持部材３００と基板２９０とで形成されていることで、光学素子支持部材３００内での流路容積が増える。さらに、別の流路７１０に２つの排出口７１１が設けられていることで、発光素子２１０の光出射面２１１から生じる放射熱と熱交換が行われて加熱された流体は、流路容積が増大した別の流路７１０を通って２つの排出口７１１から光源装置外へ効果的に排出される。
　このように構成された本実施形態に係る光源装置は、次のような効果を奏する。図１０を参照すると、矢印２７０、矢印２８０に示すように発光素子２１０から放射状に熱が放射される。矢印２８０に示す方向に放射された熱は、固体間の伝熱形態である熱伝導によって発光素子モジュール支持部材１００へ伝達された後、放熱器６００へ伝達される。放熱器６００は多数のフィンを有しているため、フィンに伝わった熱はフィン周囲の流体の対流によって熱交換が行なわれることで効率良く冷却される。　
　一方では、図１０の矢印１３０で示すように管路１５０の第３の穴１２０へ入った流体は、第１の穴１１０を通って流路７００に入り、発光素子２１０の光出射面２１１を通過して流路７１０の２つの出口から排気される。また、図１０の矢印１４０で示すように管路１５０の第４の穴１２１へ入った流体は、第２の穴１１１を通って流路７００に入る。そして、流体は、発光素子２１０を通過して図８の矢印７２０に示すように流路７１０の２つの排出口７１１から排出される。なお、図１０では、第１の実施形態に係る光源装置を示す図５と同様に第３の穴１２０および第４の穴１２１に流入する流体を生成し供給する構造は省略している。この構造に関しては、第１の実施形態と同様に第３の穴１２０へ流体を導く流路を形成し、ブロアファンやエアーポンプなどで流体を矢印１３０の方向へ吹き込んでもよい。あるいは、第４の穴１２１からブロアファンなどで矢印１４０の方向に風を吸い込んでもよい。
　こうした構成により、図１０の矢印２７０で示す発光素子２１０から放射された熱は、管路１５０の第１の穴１１０と第２の穴１１１から入って流路７００内に配された光学素子２１０の光出射面２１１を通る冷却用流体の対流によって熱交換が効果的に行なわれる。そのため、矢印２７０で示す、発光素子２１０から出射した光の放射に伴う熱は、効率良く冷却される。
　以上により、矢印２７０と矢印２８０で示される発光素子２１０から放射された熱は、発光素子モジュール支持部材１００を伝わって放熱器６００から冷却される方法と、第１の穴１１０と第２の穴１１１から供給される流体によって冷却される方法との２通りによって冷却される。そのため、より多くの発熱量に対しても効果的に冷却することができる。冷却性能が高まることでそれだけ発光素子２１０へより多くの電力を供給することができるため、発光素子２１０は、より明るい光を発することが可能となる。
　なお、図８の矢印７２０で示す流体の流れが切断線８００（流出口、流入口、吸入口、第４の穴、および発光素子を結ぶ直線）に対して垂直でない場合、流体が発光素子２１０を通過せずに流路７１０の出口から排出されてしまうことがある。そのため、発光素子２１０が均一に冷却されないことがあり得る。こうしたケースを回避するために、流路７００から流路７１０へ流れる流体が図８に示す矢印７２０の方向となるように、本実施形態の流路７１０の延びる方向は、切断線８００、すなわち流路７００の延びる方向に対して垂直になる位置に配されることが好ましい。そして、流路７１０の両出口７１１を結ぶ直線も切断線８００、すなわち流路７００の延びる方向に対して垂直となることが好ましい。
　上述のように構成された本実施形態に係る光源装置においては、基板２９０と発光素子２１０を取り囲むように配された光学素子支持部材３００との間に、発光素子２１０の光出射面２１１を通ることで光出射面２１１を冷却可能な流体が流れる流路７００が形成されている。さらに、流路７００とは別の流路７１０が光学素子支持部材３００と基板２９０とで形成されていることで、光学素子支持部材３００内での流路容積が増える。これにより、流路７００、すなわち光学素子部材と基板２９０との間の内部空間が発光素子２１０冷却手段として機能する。そのため、基板２９０表面上において、発光素子２１０を取り囲む光学素子支持部材３００外に別途、発光素子２１０から生じる熱を冷却する手段を設ける必要がない。よって、発光素子２１０の光出射面２１１側、すなわち基板２９０表面側に冷却手段用スペースを新たに確保する必要がない。さらに、別の流路７１０に２つの排出口７１１が設けられていることで、発光素子２１０の光出射面２１１から生じる放射熱と熱交換が行われて加熱された流体は、流路容積が増大した別の流路７１０を通って２つの排出口７１１から光源装置外へ効果的に排出される。
　以上により、発光素子が実装される基板の表面側を効果的に冷却することが可能であるとともに、冷却用スペースを新たに確保することがない光源装置およびこれを備えた投写型表示装置を提供することができる。　
　次に、図１１に本発明の各実施形態に係る光源装置を適用した投写型表示装置の構成を示す概略図を示す。図１１に示す投写型表示装置は、光源装置１０Ｒ、光源装置１０Ｇ、光源装置１０Ｂ、色合成光学系２０、照明光学系３０、パネルユニット４０、光変調素子４１、および投写光学系５０を有する。
　白色光を得るために、本投写型表示装置は、赤色光を発する光源装置１０Ｒ、緑色光を発する光源装置１０Ｇ、および青色光を発する光源装置１０Ｂを有する。光源装置１０Ｒ、光源装置１０Ｇ、光源装置１０Ｂには発光ダイオードが用いられるのが好ましい。色合成光学系２０にはクロスダイクロミラーやクロスダイクロイックプリズムが用いられるのが好ましい。光源装置１０Ｇは色合成光学系２０を直線的に透過する配置、光源装置１０Ｒと光源装置１０Ｂは光源装置１０Ｇに対して光路が略直角となる配置となっている。照明光学系３０は、光源装置１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂからの照明光を光変調素子４１へ均一に照明する機能を果たす。光変調素子４１はパネルユニット４０内に配されている。また、光変調素子４１は、透過型の液晶パネルであってＦＳＣ（Field　Sequential　Color）表示方式を用いる。さらに、光変調素子４１は、図１１では透過型の液晶表示パネルを使用した例を示しているが、この形態に限定されるものではない。すなわち、照明光学系や投写光学系のレイアウトを変更してＤＭＤ（Digital　Micromirror　Device）や、ＬＣoＳ（Liquid　Crystal　on　Silicon）（登録商標）パネルなどの反射型の液晶表示パネルを用いることもできる。投写光学系５０は、光変調素子４１で変調された照明光を不図示のスクリーンなどへ投影する機能を有する。
　このように構成された投写型表示装置によれば、赤色の光源、緑色の光源、青色の光源を順次点灯し、それらの光を光変調素子はそれぞれＲ色映像信号、Ｇ色映像信号、Ｂ色映像信号に従って変調する。すると、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色画像が順次表示され、人間の眼にはそれらが合成されてカラー画像として認識される。光源装置１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂから発光した各色の光は、色合成手段２０にて光路が一致させられて一つの光路となる。そして、照明光学系３０によってパネルユニット４０内の光変調素子４１を照明する。光変調素子４１へ入射した照明光は、光変調素子４１にて光変調された後、投写レンズ５０によって不図示のスクリーンへ画像が投影される。　
　このとき、光源装置１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂでは上述のように発光素子２１０で生じた熱が効率良く放出されるため、より多くの電力を光源装置に供給することができる。これにより、明るい投写型表示装置を実現することが可能になる。また、発光素子の接合部温度を低くすることができるため、光源装置の寿命を長くすることも可能になる。よって、長寿命な投写型表示装置を実現することができる。　
　１００　発光素子モジュール支持部材（第２の部材）
　１１０　第１の穴
　１１１　第２の穴
　１２０　第３の穴
　１２１　第４の穴
　１５０　管路
　２１０　発光素子
　２１１　光出射面
　２９０　基板
　３００　光学素子支持部材（第１の部材）
　４００　光学素子
　７００　流路
　７１０　別の流路
　７１１　排出口

Claims (8)

  1. 　第１の貫通穴および第２の貫通穴が設けられている基板と、
    　前記基板上に実装された発光素子と、
    　前記第１の貫通孔、前記第２の貫通孔および前記発光素子を取り囲むように配され、前記基板とともに前記発光素子の光出射面を通る流路を形成する第１の部材と、を有し、
    前記第１の貫通孔および前記第２の貫通孔と、前記流路とは連通されていることを特徴とする光源装置。
  2. 　請求項１に記載の光源装置であって、前記基板の前記発光素子が実装されている側とは反対の側に配され、前記第１の貫通孔と連通する第１の管路および前記第２の貫通孔と連通する第２の管路が設けられた第２の部材を備えた、光源装置。
  3. 　前記第１の貫通孔と、前記第２の貫通孔は、前記発光素子を挟んで互いに反対側にあることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
  4. 　請求項２または３に記載の光源装置であって、前記第１の管路および前記第２の管路には該第２の部材側から前記第１の部材側へ突出する突起部をそれぞれ有し、該突起部は前記第１の貫通孔に挿入される、光源装置。
  5. 　請求項２または３に記載の光源装置であって、前記第２の部材が放熱部を備えている、光源装置。
  6. 　前記第１の部材には、前記流路の延びる方向に対して垂直な方向に排出口があることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
  7. 　前記排出口とは、前記発光素子を挟んで反対側に他の排出口がある、請求項６に記載の光学装置。
  8. 　請求項１から７のいずれかに記載の光源装置を備えた投写型表示装置。
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011197593A (ja) * 2010-03-24 2011-10-06 Casio Computer Co Ltd 半導体光源装置及びプロジェクタ
JP2012242633A (ja) * 2011-05-20 2012-12-10 Casio Comput Co Ltd 光源装置及びプロジェクタ
US20130100670A1 (en) * 2011-10-20 2013-04-25 Osram Sylvania Inc. Lighting system with a heat sink having plurality of heat conduits
JP2014509774A (ja) * 2011-03-29 2014-04-21 セラムテック ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング セラミック製の冷却器とｌｅｄを備える射出成形されたランプボディ
JP2017188256A (ja) * 2016-04-04 2017-10-12 中村　正一 Ｌｅｄ照明装置
JP2017199882A (ja) * 2016-04-28 2017-11-02 岩崎電気株式会社 光源ユニット
WO2018173942A1 (ja) * 2017-03-22 2018-09-27 フリージア・マクロス株式会社 冷却構造体、冷却システム、発熱装置および構造物
JP2018160659A (ja) * 2017-03-22 2018-10-11 フリージア・マクロス株式会社 冷却構造体、冷却システム、発熱装置および構造物
JP2021085749A (ja) * 2019-11-27 2021-06-03 ダイプラ・ウィンテス株式会社 光照射試験装置
WO2024057412A1 (ja) * 2022-09-13 2024-03-21 シャープＮｅｃディスプレイソリューションズ株式会社 フレキシブル配線板、光源装置及びプロジェクタ

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI591419B (zh) * 2015-05-05 2017-07-11 佳世達科技股份有限公司 投影裝置及電子裝置
TW201641912A (zh) * 2015-05-29 2016-12-01 鴻富錦精密工業（武漢）有限公司 散熱裝置
JP2022146685A (ja) * 2021-03-22 2022-10-05 セイコーエプソン株式会社 光源装置及びプロジェクター

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005108544A (ja) * 2003-09-29 2005-04-21 Matsumura Denki Seisakusho:Kk Ｌｅｄ照明装置
JP2006047914A (ja) * 2004-08-09 2006-02-16 Seiko Epson Corp プロジェクタ
JP2007073984A (ja) * 2003-01-16 2007-03-22 Nikon Corp 照明光源装置、露光装置及び露光方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3596125A (en) * 1969-06-09 1971-07-27 Wayne A Seigel Liquid cooled radiation source with filter
US6002987A (en) * 1996-03-26 1999-12-14 Nikon Corporation Methods to control the environment and exposure apparatus
JPH11329951A (ja) * 1998-05-15 1999-11-30 Canon Inc 光源装置及び露光装置
US6183114B1 (en) * 1998-05-28 2001-02-06 Kermit J. Cook Halogen torchiere light
US6071000A (en) * 1998-09-25 2000-06-06 Valeo Sylvania, L.L.C. Vehicle lamp with ram air vent
US6719446B2 (en) * 2001-08-24 2004-04-13 Densen Cao Semiconductor light source for providing visible light to illuminate a physical space
EP1590996B1 (en) * 2003-02-07 2010-07-14 Panasonic Corporation Lighting system using a socket for mounting a card-type led module on a heatsink
JP2005079149A (ja) * 2003-08-28 2005-03-24 Seiko Epson Corp 光源装置及びプロジェクタ
JP2005078966A (ja) * 2003-09-01 2005-03-24 Seiko Epson Corp 光源装置、光源装置の製造方法、投射型表示装置
JP2006093428A (ja) * 2004-09-24 2006-04-06 Canon Inc 温調チャンバおよびこれを用いた露光装置
JP4910496B2 (ja) 2005-11-04 2012-04-04 セイコーエプソン株式会社 光学装置、および光学機器
TWI307756B (en) * 2006-12-08 2009-03-21 Delta Electronics Inc Light-emitting diode heat-dissipating module and display apparatus applied thereto
CN100583470C (zh) * 2006-12-15 2010-01-20 富准精密工业(深圳)有限公司 发光二极管散热装置组合
US7524090B2 (en) * 2007-02-26 2009-04-28 Ip Holdings Llc Horticulture light fixture having integrated lamp and ballast
US20090059594A1 (en) * 2007-08-31 2009-03-05 Ming-Feng Lin Heat dissipating apparatus for automotive LED lamp

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007073984A (ja) * 2003-01-16 2007-03-22 Nikon Corp 照明光源装置、露光装置及び露光方法
JP2005108544A (ja) * 2003-09-29 2005-04-21 Matsumura Denki Seisakusho:Kk Ｌｅｄ照明装置
JP2006047914A (ja) * 2004-08-09 2006-02-16 Seiko Epson Corp プロジェクタ

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011197593A (ja) * 2010-03-24 2011-10-06 Casio Computer Co Ltd 半導体光源装置及びプロジェクタ
JP2014509774A (ja) * 2011-03-29 2014-04-21 セラムテック ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング セラミック製の冷却器とｌｅｄを備える射出成形されたランプボディ
JP2012242633A (ja) * 2011-05-20 2012-12-10 Casio Comput Co Ltd 光源装置及びプロジェクタ
US20130100670A1 (en) * 2011-10-20 2013-04-25 Osram Sylvania Inc. Lighting system with a heat sink having plurality of heat conduits
JP2017188256A (ja) * 2016-04-04 2017-10-12 中村　正一 Ｌｅｄ照明装置
JP2017199882A (ja) * 2016-04-28 2017-11-02 岩崎電気株式会社 光源ユニット
WO2018173942A1 (ja) * 2017-03-22 2018-09-27 フリージア・マクロス株式会社 冷却構造体、冷却システム、発熱装置および構造物
JP2018160659A (ja) * 2017-03-22 2018-10-11 フリージア・マクロス株式会社 冷却構造体、冷却システム、発熱装置および構造物
KR20190131073A (ko) * 2017-03-22 2019-11-25 프리지어 마크로스 주식회사 냉각 구조체, 냉각 시스템, 발열 장치 및 구조물
CN110520980A (zh) * 2017-03-22 2019-11-29 福利家麦克罗斯株式会社 冷却构造体、冷却系统、发热装置以及构造物
KR102552685B1 (ko) 2017-03-22 2023-07-06 베지 사사키 냉각 구조체, 냉각 시스템, 발열 장치 및 구조물
US11994351B2 (en) 2017-03-22 2024-05-28 Beji Sasaki Cooling structural body, cooling system, heat generator and construction
JP2021085749A (ja) * 2019-11-27 2021-06-03 ダイプラ・ウィンテス株式会社 光照射試験装置
JP7377686B2 (ja) 2019-11-27 2023-11-10 ダイプラ・ウィンテス株式会社 光照射試験装置
WO2024057412A1 (ja) * 2022-09-13 2024-03-21 シャープＮｅｃディスプレイソリューションズ株式会社 フレキシブル配線板、光源装置及びプロジェクタ

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