光源装置、投影型显示装置及用于冷却半导体发光元件的方法与流程

本发明涉及光源装置和投影型显示装置，并且本发明还涉及用于冷却半导体发光元件的方法。

背景技术：

半导体发光元件，诸如发光二极管(led)或激光二极管(ld)，能够用作投影型显示装置的光源等，当电流流动时，该半导体发光元件发光，并且在发光时所述半导体发光元件还产生热。当半导体发光元件的温度升高时，发光效率降低并且不能获得足够的光量。此外，半导体发光元件的寿命变短。在投影型显示装置中，为了稳定地呈现光学性能并持续保持性能，需要在使用时冷却半导体发光元件，并且将温度控制到预定水平或更低。

专利文献1(jp2015-130461a)公开了一种用作半导体发光元件的冷却系统的技术，在该技术中，其上安装有激光二极管的安装构件设置在密封封闭壳体的内部空间中，冷却剂流动路径设置在安装构件中，并且冷却剂流动路径的入口端和出口端用作密封封闭壳体的外部空间。

引文列表

专利文献

专利文献1：jp2015-130461a

技术实现要素：

技术问题

在专利文献1中公开的技术中，待冷却的半导体发光元件通过冷却剂流动路径冷却。冷却剂流动路径通过诸如在冷却剂流动路径中循环的液体或气体的冷却剂从冷却目标接收热。接收热的冷却剂从冷却剂流动路径的出口排放到散热器，并且通过散热器执行的散热冷却该冷却剂。然后，通过泵，使得冷却剂再次返回到冷却剂流动路径的入口。

在冷却剂流动路径中循环的冷却剂的温度由于接收热而升高，并且在冷却剂流动路径的出口端处的温度变得高于入口端处的温度。

近来，投影型显示装置需要具有高亮度。因此，使用构成光源的多个高功率半导体发光元件。通过将具有相同发射表面的多个半导体发光元件以阵列布置，光源的亮度变得更高，但是发热量也相应地增加。

当使用专利文献1中公开的冷却剂流动路径来冷却所述多个半导体发光元件时，由于在入口端和出口端之间的冷却剂温度的差异，所以待冷却的半导体发光元件的温度不会变得均匀。由于半导体发光元件的输出强度根据工作温度波动，所以在每个半导体发光元件的输出光中出现亮度不均匀，并且在由投影型显示装置投影的图像光中也出现颜色不均匀。

本发明的目的是提供一种能够更均匀地冷却多个半导体发光元件的光源装置和投影型显示装置，以及提供一种用于冷却半导体发光元件的方法。

解决问题的方案

根据本发明的光源装置包括：多个半导体发光元件；光源组，其容纳所述多个半导体发光元件；以及光源组保持架，其将该光源组安装在第一表面上，并且该光源组保持架包括设置在第二表面上的冷却机构，该第二表面是第一表面的背面，其中冷却机构包括：散热部，该散热部设置在与光源组相对应的位置处，其中光源组保持架介于散热部与光源组之间；流动路径盖，其覆盖第二表面以便容纳散热部；流入端子，冷却剂流入到该流入端子中，该流入端子设置在流动路径盖上；流出端子，冷却剂从该流出端子流出，该流出端子设置在流动路径盖上，使得在流出端子和流入端子之间形成由散热部形成的流动路径；以及第一流动路径，其阻力小于形成在散热部中的流动路径的阻力，并且该第一流动路径形成在流入端子和散热部之间。

根据本发明的投影型显示装置包括上述的光源装置。

一种根据本发明的半导体发光元件冷却方法，其是用于冷却容纳在光源组中的多个半导体发光元件的方法，该半导体发光元件冷却方法包括：将光源组安装在光源组保持架的第一表面上，并且将冷却机构设置在第二表面上，该第二表面是第一表面的背面；并且进一步作为冷却机构，在与光源组相对应的位置处设置散热部，其中光源组保持架介于散热部和光源组之间；用流动路径盖覆盖第二表面以便容纳散热部；将流入端子设置在流动路径盖上，冷却剂流入到该流入端子中；将流出端子设置在流动路径盖上，冷却剂从该流出端子中流出，使得在流出端子和流入端子之间形成由散热部形成的流动路径；并且在流入端子和散热部之间形成第一流动路径，所述第一流动路径的阻力小于形成在散热部中的流动路径的阻力。

发明的有益效果

在具有上述构造的本发明中，多个半导体发光元件能够被更均匀地冷却。

附图说明

图1是示出根据示例性实施例的光源装置的构造的分解透视图。

图2是示出在图1中所示的示例性实施例的组件的透视图。

图3是示出在图1中所示的示例性实施例的组件的透视图。

图4是用于说明在图1中所示的示例性实施例的冷却操作的平面图。

图5是用于说明在图1中所示的示例性实施例的冷却操作的平面图。

图6是用于说明在图1中所示的示例性实施例的冷却操作的横截面视图。

图7(a)是示出包括图6中所示的流入端口101的部分的横截面结构的视图，并且图7(b)是示出包括图6中所示的流出端口102的部分的横截面结构的视图。

图8是示出根据示例性实施例的投影型显示装置的构造的框图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图描述示例性实施例。

第一示例性实施例

图1是示出根据示例性实施例的光源装置的构造的分解透视图，并且图2和图3是示出在图1中所示的示例性实施例的组件的透视图。

如在图1中所示，根据本示例性实施例的光源装置包括流入端口101、流出端口102、流动路径盖103、散热部104、光源组保持架105、光源基板106和光源组107。

构造成包括多个平行翅片的散热部104形成在光源组保持架105上。流入端口101和流出端口102附接到覆盖散热部104的流动路径盖103，用作冷却剂的入口和出口。

如在图2中所示，光源基板保持架201和光源组107安装在光源组保持架105的没有形成散热部104的一侧。总共三个光源组107容纳三个光源基板106。如在图3中所示，总共八个半导体发光元件301(每个都是ld)安装在三个光源基板106中的各基板上。从每个半导体发光元件301发出的光通过设置在光源组107上以便对应于每个半导体发光元件的开口射出。

光源组107与所容纳的can型半导体发光元件301以及光源组保持架105直接接触。在本示例性实施例中，每个半导体发光元件301经由光源组107和光源保持架105通过设置在光源组保持架105中的散热部104等构成的冷却机构冷却。

图4至图7是用于说明能够在本示例性实施例中执行的冷却操作的视图。图4是平面图。图5是示出在移除在图4中所示的流动路径盖103的状态下的行进的冷却剂的平面图。图6是横截面图。

根据本示例性实施例的流动路径盖103覆盖具有翅片构造并且形成在光源组保持架105上的散热部104，以形成流动路径。在流入端口101和光源组保持架105之间设置具有翅片构造的散热部104。在流出端口102和光源组保持架105之间没有设置具有翅片构造的散热部104。此外，如在图4平面图中和图6的横截面图中所示，第一流动路径401设置在散热部104的流入端口101侧，使得第一流动路径401与流入端口101连通，并从流入端口101直接延伸向用作冷却剂的出口的流出端口102。

第一流动路径401与流入端口101、流出端口102、流动路径盖103和散热部104一起构成冷却机构。如在图5中所示，形成具有矩形形状的散热部104的翅片形成为彼此平行，以便使图中的上下方向为较长的方向。在以图中的左右方向为较长方向的情况下，第一流动路径401大致连接平行于构成散热部104的多个翅片的相反侧的中心，并且该第一流动路径401具有伸长形状以便跨接构成散热部104的所有各个翅片。

在流入端口101和散热部104之间没有设置任何东西的第一流动路径401的阻力小于形成在具有翅片构造的散热部104中的流动路径的阻力。由此，在已经穿过流入端口101流入之后，冷却剂首先填充第一流动路径401，如在图4至图6中的箭头a所示。

如上所述，每个半导体发光元件301经由光源组107和光源组保持架105通过设置在光源组保持架105上的散热部104等构成的冷却机构冷却。尽管光源组107和散热部104设置在光源组保持架105上，但是光源组107和散热部104的安装位置在光源组保持架105上彼此重合，如在图6中所示。

已经填充第一流动路径401的冷却剂通过具有翅片构造的散热部104流向光源组保持架105的散热部104的形成表面，如在图4至图6中的箭头b所示。在从箭头a的状态转换到箭头b的状态时，冷却剂尚未开始从散热部104接收热的操作。由此，无论与流入端口101的距离如何，流向散热部104的形成表面的冷却剂的温度是相同的。由此，能够在相同的条件下冷却光源组107和容纳在光源组107中的半导体发光元件301。

已经到达散热部104的形成表面的冷却剂沿着具有翅片构造的散热部104的侧部流向流出端口102(如在图4至图6中的箭头c所示)，然后从流出端口102流出(如在图4至图6中的箭头d所示)。

图7(a)示出了包括图6中所示的流入端口101的部分的横截面结构。图7(b)示出了包括图6中所示的流出端口102的部分的横截面结构。

如上所述，第一流动路径401具有伸长形状，以便跨接构成散热部104的所有相应的翅片。由此，如在图7(a)中所示，通过流出端口101流入到第一流动路径401中的冷却剂能够在相同温度下且同时地供应到构成散热部104的各个翅片之间的间隙。由于光源组107和散热部104的安装位置设置成横跨光源组保持架105彼此重合，因此能够在相同条件下冷却光源组保持架105和容纳在光源组107中的多个半导体发光元件301。如上所述，由于所述多个半导体发光元件301不是在上游侧与下游侧之间不同的传统温度条件下冷却，因此能够更均匀地冷却所述多个半导体发光元件301。

已经通过散热部401的冷却剂从流出端口102流出，如在图7(b)中所示。流入端口101和流出端口102在流动路径的横截面积上相同。此外，第一流动路径401具有相同的流动路径横截面积。通过将流动路径的横截面积设定为在流入端口101和流出端口102之间相同，能够使流入到流入端口101的冷却剂与从流出端口102流出的冷却剂之间的速度相等，从而确保冷却剂的平稳流动。通过将第一流动路径401设定为就流动路径的横截面积而言与流入端口101和流出端口102相同，能够进一步改善冷却剂流动的平稳性。

在根据本示例性实施例的具有上述构造的光源装置中，由于能够更均匀地冷却多个半导体发光元件，因此能够抑制来自每个半导体发光元件的输出光发生亮度不均匀。

第二示例性实施例

图8是示出配备有在第一示例性实施例中描述的光源装置的示例性投影型显示装置的构造的框图。

投影型显示装置1100包括：配备有在第一示例性实施例中描述的光源装置的光源1101、光学引擎单元1102、图像形成单元1103和投影透镜(投影光学系统)1104。

图像形成单元1103包括显示装置1105至1107，每个显示装置根据图像信号调制光，并且所述每个显示装置具有基于从光学引擎单元1102发射的光形成图像的功能。在本示例性实施例中，显示装置1105至1107中的每一个都是数字微镜装置(dmd)，该数字微镜装置(dmd)是反射型显示元件中的一种。此外，在本示例性实施例中，图像形成单元1103配备有与红光，绿光和蓝光相对应的三个显示装置1105至1107。投影透镜1104具有通过将从图像形成单元1103发出的光投影在屏幕1109等上而显示图像的功能。

此外，投影型显示装置1100包括用于冷却图像形成单元的dmd的冷却装置。

在根据本示例性实施例的具有上述构造的投影型显示装置中，由于使用能够抑制亮度不均匀的光源装置的输出光，因此能够输出抑制了颜色不均匀性的高质量图像光。

附图标记列表

101流入端口

102流出端口

103流动路径盖

104散热部

105光源组保持架

106光源基板

107光源组