光源裝置、投影型視頻顯示裝置的製作方法
2023-12-03 14:11:11
專利名稱：光源裝置、投影型視頻顯示裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及以LED為光源的光源裝置，尤其涉及降低LED的溫度上升的光源裝置。
背景技術：
以往，作為投影型視頻顯示裝置的光源，廣泛使用了放電燈。近年來，由於發光二極體(以下稱作LED)技術的進步，LED的輸出亮度上升，從而足以用作投影型視頻顯示裝置的光源。LED的亮度特性根據其溫度而變化，因此需要控制在適當的溫度以下。當LED變成規定的溫度以上時，會導致亮度降低，壽命也顯著降低。但是，從各LED光源散發的發熱量由於顏色而不同，難以用相同的散熱器冷卻不同顏色的LED。此外，為了冷卻各LED，具有使用了散熱器和風扇的大型冷卻結構，但是為了裝置的小型化，期望儘量節省空間來實現該結構。針對這種問題，在現有技術中存在以下技術使多個LED與散熱器接觸來均勻冷卻的技術、使用珀耳帖元件的技術、使用導熱管等進行熱傳遞來集中冷卻的技術。例如，作為均勻冷卻LED的技術，具有專利文獻1，作為使用了珀耳帖元件的冷卻單元，具有專利文獻2、3，作為使用了散熱器、風扇以及導熱管的模塊結構，具有專利文獻4 6等。專利文獻1日本特開2004-362900號公報專利文獻2日本特開2008-192940號公報專利文獻3日本特開2006-253274號公報專利文獻4日本特開2006-059607號公報專利文獻5日本特開2005-316337號公報專利文獻6日本特開2004-259841號公報 作為冷卻LED的單元，存在上述各種結構的單元，但是不存在利用各LED光源的上限溫度的不同來確定冷卻順序的光源裝置、或者具有為了實現小型化而集中冷卻多個散熱器的冷卻單元的光源裝置。
發明內容
本發明鑑於上述問題，其目的在於，提供一種具有節省空間的LED冷卻單元的光源裝置以及具有該光源裝置的投影型視頻顯示裝置。本發明的光源裝置具有多個LED ；多個散熱器，它們與LED分別熱耦合，彼此隔開而串聯配置；以及風扇(冷卻機構)，其沿散熱器的配置方向朝散熱器送入冷卻空氣流。此外，光源裝置的特徵在於，對多個LED中發熱量高的LED進行散熱的散熱器與其它散熱器相比，設置在冷卻空氣流的下遊側。此外，本發明的第2光源裝置具有由多個LED構成的LED組；散熱器組，其由與 LED組的各LED分別熱耦合，對它們進行散熱的多個散熱器構成；以及冷卻機構，其向散熱器組導入冷卻空氣流，LED組和散熱器組分成多行和多行以外而間隔配置，冷卻機構按照散熱器組的每一行沿該行導入冷卻空氣流，對配置在多行以外的LED進行散熱的散熱器具有導熱管。此外，光源裝置的特徵在於，導熱管將熱輸送到對配置在多行的LED進行散熱的散熱器的冷卻空氣流的下遊側。此外，本發明的投影型視頻顯示裝置具有本發明的光源裝置。本發明的光源裝置具有多個LED ；多個散熱器，它們與LED分別熱耦合，彼此隔開而串聯配置；以及風扇(冷卻機構)，其沿散熱器的配置方向朝散熱器送入冷卻空氣流。此外，光源裝置的特徵在於，對多個LED中發熱量高的LED進行散熱的散熱器與其它散熱器相比，設置在冷卻空氣流的下遊側。通過一組風扇進行多個LED的散熱，因此成為節省空間的結構，從而有助於光源裝置的小型化。此外，本發明的第2光源裝置具有由多個LED構成的LED組；散熱器組，其由與 LED組的各LED分別熱耦合，對它們進行散熱的多個散熱器構成；以及冷卻機構，其向散熱器組導入冷卻空氣流，LED組和散熱器組分成多行和多行以外而間隔配置，冷卻機構按照散熱器組的每一行沿該行導入冷卻空氣流，對配置在多行以外的LED進行散熱的散熱器具有導熱管。此外，光源裝置的特徵在於，導熱管將熱輸送到對配置在多行的LED進行散熱的散熱器的冷卻空氣流的下遊側。由此，能夠通過利用LED發熱量的不同集中冷卻多個散熱器， 使冷卻結構小型化，從而能夠使光源裝置小型化。此外，本發明的投影型視頻顯示裝置具有本發明的光源裝置。由此，能夠使投影型視頻顯示裝置小型化。
圖1是實施方式1的光源裝置的結構圖。圖2是實施方式1的光源裝置的結構圖。圖3是將風扇設置在可動臺上時的光源裝置的結構圖。圖4是實施方式1的光源裝置的結構圖。圖5是實施方式2的光源裝置的結構圖。標號說明IOaUObUOc =LED ；15a、15b、15c 導熱體；20a、20b、25 散熱器；25a,25b 散熱片；25c 受熱部；25d 導熱管；40、40a、40b、45、45a、45b 風扇；46 管道(duct) ；50 外殼； 55 活動臺；60 框體。
具體實施例方式(實施方式1)在圖1中示出本實施方式的光源裝置的結構。將該光源裝置用作例如投影型視頻顯示裝置的光源裝置。光源裝置具有作為光源的LED 10a、10b，安裝有LED 10a、IOb的外殼 50，以及固定外殼50的可動臺55。可動臺55能夠相對於XYZ各軸平移和旋轉，能夠通過調整可動臺55來調整LED IOaUOb的位置。在LED IOa上，隔著導熱脂那樣的導熱體1 安裝有散熱器20a。導熱體1 用於降低接觸熱阻，LED IOa和散熱器20a熱耦合。在LED IOb上也同樣隔著導熱體1 安裝有散熱器20b，LEDlOb和散熱器20b熱耦合。光源裝置還具有將冷卻空氣流導入散熱器20a、20b的風扇40、45。在此，LEDlOb的發熱量比LED IOa大，散熱器20b比散熱器20a溫度高。因此，散熱器20b與散熱器20a 相比配置在冷卻空氣流的下遊側。風扇40在散熱器20a、20b的上遊側通過未圖示的固定單元固定在可動臺55上，風扇45在散熱器20a、20b的下遊側固定在框體60上。通過風扇 40產生的冷卻空氣流在冷卻散熱器20a、20b後，通過風扇45從框體60的開口部排出到框體外。風扇45安裝在框體60的開口部附近，目的在於增加通過散熱器20a、20b的空氣流量(風扇45安裝在框體60上，因此風扇45和框體60的開口部同軸連接)。冷卻空氣流在圖1中如箭頭所示。另外，在風扇40、45形成的框體60內的冷卻空氣流中，有的冷卻空氣流不通過散熱器20a、20b而排出到框體60外。接著，考慮LED散發的熱流。LED IOa的發熱被傳輸到散熱器20a，LED IOb的發熱被傳輸到散熱器20b。通過風扇40、45在散熱器20a、20b中強制產生冷卻空氣流。通過風扇40、45產生的冷卻空氣流首先通過配置在上遊的散熱器20a進行熱交換，降低LED IOa 的溫度。由於該熱交換，通過散熱器20a後的空氣溫度上升，但是處於比散熱器20b的溫度低的狀態。因此，在接下來通過散熱器20b時也進行熱交換，從而能夠降低LED IOb的溫度。S卩，作為投影型視頻顯示裝置等的光源的本實施方式的光源裝置具有多個 LEDlOaUOb ；多個散熱器20a、20b，它們與LED 10a、IOb分別熱耦合，彼此隔開而串聯配置； 以及風扇40、45(冷卻機構)，它們沿散熱器20a、20b的配置方向朝散熱器20a、20b送入冷卻空氣流。此外，光源裝置的特徵在於，對多個LED 10a、IOb中發熱量高的LED IOb進行散熱的散熱器20b與其它散熱器20a相比，設置在冷卻空氣流的下遊側。通過一組風扇40、45 進行多個LED IOaUOb的散熱，因此成為節省空間的結構，有助於光源裝置的小型化。在圖1中，散熱器20a、20b和風扇40、45正確地整齊排列，但是實際上會移動可動臺55來調整LED 10a、IOb的位置，因此如圖3所示，有時散熱器20a、20b和風扇45沒有整齊排列。如果如圖3所示，將風扇45配置在可動臺55上，則風扇45的位置由於可動臺55 的移動而改變，因此冷卻空氣流的方向改變，接觸框體60的開口部以外的壁面進行反射， 因此沒有排出到框體外從而不能維持LED的上限溫度。但是，在本實施方式中，將下遊側的風扇45固定在框體60上，因此如圖2所示，即使移動可動臺55來調整散熱器20a、20b的方向，排出的風的方向也不會改變，從而能夠適當冷卻LED IOaUOb0另外，為了即使移動可動臺55，冷卻空氣流也能夠冷卻散熱器20b，設定散熱器 20b的形狀和位置，使得冷卻空氣流在可動臺55的最大移動範圍內接觸散熱器20b。此外，在圖1中，將風扇40配置在散熱器20a、20b的上遊側，但是不限於該配置， 也可以在散熱器20a、20b之間配置風扇40。此外，在圖1中，示出了冷卻發熱量不同的2個LED的例子，但是即使是3個以上的多個LED，也能夠通過按照LED的發熱量從小到大的順序串聯配置散熱器，利用一組風扇 40、45冷卻它們。在圖4中示出本實施方式的光源裝置的變形例。圖4所示的光源裝置除了圖1的結構以外，還具有管道46，管道46覆蓋散熱器20a、20b的周圍，在風扇40、45的方向上具有開口。管道46通過使由風扇40產生的風不漏出地進入散熱器，能夠更有效地進行LED IOaUOb的散熱。
根據本實施方式的光源裝置，起到如下效果。即，實施方式1的光源裝置具有多個LED 10a、10b ；多個散熱器20a、20b，它們與LED 10a、IOb分別熱耦合，彼此隔開而串聯配置；以及風扇40、45 (冷卻機構)，它們沿散熱器20a、20b的配置方向朝散熱器20a、20b送入冷卻空氣流。此外，光源裝置的特徵在於，對多個LED中發熱量高的LED IOb進行散熱的散熱器20b與其它散熱器20a相比，設置在冷卻空氣流的下遊側。通過一組風扇40、45進行多個LED IOaUOb的散熱，因此成為節省空間的結構，有助於光源裝置的小型化。此外，光源裝置還具有覆蓋散熱器20a、20b以及冷卻機構的框體60，冷卻機構具有位置相對於散熱器固定的上遊風扇40、和固定在框體上的下遊風扇45。由此，即使在移動可動臺陽來調整散熱器20a、20b的方向的情況下，排出的風的方向也不會改變，從而能夠適當冷卻LED IOaUOb0此外，光源裝置具有管道46，管道46覆蓋散熱器，在風扇40、45的方向上具有開口。由此，能夠更有效地冷卻散熱器20a、20b，進行LED 10a、10b的散熱。此外，本實施方式的投影型視頻顯示裝置具有上述光源裝置。用節省空間的結構進行光源裝置的冷卻，因此能夠實現投影型視頻顯示裝置的小型化。(實施方式2)在圖5中示出本實施方式的光源裝置的結構。用於投影型視頻顯示裝置等的本實施方式的光源裝置用2個串聯冷卻結構冷卻3個LED。本實施方式的光源裝置具有可動臺 55，設置在可動臺55上的外殼50，以及分別安裝在外殼50的3個邊上的LED 10a、IObUOc0 可動臺陽能夠相對於XYZ各軸平移和旋轉，能夠通過調整可動臺55來調整LED IOaUOb 的位置。在LED IOa上，隔著導熱脂那樣的導熱體1 安裝有散熱器20a。導熱體1 用於降低接觸熱阻，LED IOa和散熱器20a熱耦合。在LED IOb上也同樣隔著導熱體1 安裝有散熱器20b，LED IOb和散熱器20b熱耦合。LED IOc的散熱器25具有受熱部25c，其隔著導熱體15c安裝在LED IOc上 』散熱片25a，其設置在散熱器20a的下遊；散熱片25b，其設置在散熱器20b的下遊；以及導熱管25d，其將受熱部25c的熱輸送到散熱片2 和散熱片2 。這些散熱器25的構成要素全部與LED IOc熱耦合。散熱器20a和散熱片2 是串聯的冷卻對象，由風扇40a、4fe冷卻。 此外，散熱器20b和散熱片2 是串聯的冷卻對象，由風扇40b、4^3冷卻。另外，LED IOc比 LED 10a、10b的發熱量大。風扇40a、40b通過未圖示的固定單元固定在可動臺55上，風扇 45a,45b固定在框體60上。從LED IOc傳遞到散熱器的受熱部25c的熱通過導熱管25d傳遞到散熱片25a、 25b。從LED IOa傳遞到散熱器20a的熱通過由風扇40a、4fe產生的冷卻空氣流在散熱器20a中進行熱交換。通過散熱器20a後的冷卻空氣流朝向散熱片25a，在散熱片2 中進一步進行熱交換。冷卻散熱器20a後的空氣流溫度上升，但是LED IOc的發熱量比LED IOa 大，散熱片2 的溫度比散熱器20a的溫度高，因此能夠通過冷卻散熱器20a後的空氣流進一步對散熱片2 進行冷卻。同樣，從LED IOb傳遞到散熱器20b的熱通過由風扇40b、45b產生的風在散熱器 20b中進行熱交換。通過散熱器20b後的風朝向散熱片25b，在散熱片25b中進一步進行熱交換。冷卻散熱器20b後的空氣流溫度上升，但是LED IOc的發熱量比LED IOb大，散熱片 25b的溫度比散熱器20b的溫度高，因此能夠通過冷卻散熱器20b後的空氣流進一步對散熱片2 進行冷卻。S卩，本實施方式的光源裝置的特徵在於，光源裝置具有由多個LED IOaUObUOc 構成的LED組；散熱器組，其由與LED組的各LED IOaUObUOc分別熱耦合，對它們進行散熱的多個散熱器構成；以及風扇40a、45a、40b、45b (冷卻機構)，它們將冷卻空氣流導入散熱器組，LED組和散熱器組分成多行和多行以外而間隔配置，冷卻機構按照散熱器組的每一行沿該行導入冷卻空氣流，對配置在多行以外的LEDlOc進行散熱的散熱器具有導熱管 25d，導熱管25d將熱輸送到對多行配置的LEDlOaUOb進行散熱的散熱器20a、20b中的冷卻空氣流的下遊側。由此，能夠通過利用LED發熱量的不同集中冷卻多個散熱器，使冷卻結構小型化，從而能夠使光源裝置小型化。此外，在圖5中，將風扇40a、40b分別配置在散熱器20a、20b的上遊側，但是也可以配置在散熱器20a、20b和散熱器25之間。此外，在圖5中，並排配置2個LED 10a、10b，將LED IOc配置在它們的下遊側，但是在LED數量更多的情況下，能夠加到LED IOa的上遊側或下遊側，或者加到LED IOb的上遊側或下遊側。當然，要將發熱量較小的LED配置在上遊側。如果這樣配置，則能夠用二組風扇40a、45a、40b、45b冷卻4個以上的LED。此外，也可以與實施方式1的變形例同樣地設置管道，管道覆蓋散熱器20a的周圍，在風扇40a、45a的方向上具有開口。同樣，也可以設置覆蓋散熱器20b的周圍的管道。 由此，能夠使用由風扇40b、4^3產生的冷卻空氣流有效地進行LED的冷卻。根據本實施方式的光源裝置，如上所述起到如下效果。即，本實施方式的光源裝置的特徵在於，光源裝置具有由多個LED 10a、IObUOc構成的LED組；散熱器組，其由與LED 組的各LED 10a、10b、IOc分別熱耦合，對它們進行散熱的多個散熱器構成；以及風扇40a、 45a.40b.45b (冷卻機構)，它們將冷卻空氣流導入散熱器組，LED組和散熱器組分成多行和多行以外而間隔配置，冷卻機構按照散熱器組的每一行沿該行導入冷卻空氣流，對配置在多行以外的LED IOc進行散熱的散熱器具有導熱管25d，導熱管25d將熱輸送到對多行配置的LED 10a、10b進行散熱的散熱器20a、20b中的冷卻空氣流的下遊側。由此，能夠通過利用 LED發熱量的不同集中冷卻多個散熱器，使冷卻結構小型化，從而能夠使光源裝置小型化。
權利要求
1.一種光源裝置，其特徵在於，該光源裝置具有 多個LED ；多個散熱器，它們與所述LED分別熱耦合，彼此隔開而串聯配置；以及冷卻機構，其沿所述散熱器的配置方向朝所述散熱器送入冷卻空氣流， 對所述多個LED中發熱量高的LED進行散熱的所述散熱器與其它所述散熱器相比，設置在所述冷卻空氣流的下遊側。
2.根據權利要求1所述的光源裝置，其特徵在於，所述光源裝置還具有覆蓋所述散熱器和所述冷卻機構的框體， 所述冷卻機構具有位置相對於所述散熱器固定的上遊風扇、和固定在所述框體上的下遊風扇。
3.根據權利要求2所述的光源裝置，其特徵在於，所述光源裝置還具有管道，該管道覆蓋所述散熱器，在所述風扇的方向上具有開口。
4.一種光源裝置，其特徵在於，該光源裝置具有 由多個LED構成的LED組；散熱器組，其由與所述LED組的各LED分別熱耦合，對它們進行散熱的多個散熱器構成；以及冷卻機構，其向所述散熱器組導入冷卻空氣流， 所述LED組和所述散熱器組分成多行和所述多行以外而間隔配置， 所述冷卻機構按照所述散熱器組的每一行沿該行導入冷卻空氣流， 對配置在所述多行以外的LED進行散熱的散熱器具有導熱管，所述導熱管將熱輸送到對配置在所述多行的LED進行散熱的散熱器的所述冷卻空氣流的下遊側。
5.一種投影型視頻顯示裝置，其特徵在於，該投影型視頻顯示裝置具有權利要求1 4 中的任意一項所述的光源裝置。
全文摘要
本發明的目的在於，提供一種具有節省空間的LED冷卻單元的光源裝置、投影型視頻顯示裝置。本發明的光源裝置的特徵在於，光源裝置具有多個LED；多個散熱器，它們與LED分別熱耦合，彼此隔開而串聯配置；以及冷卻機構，其沿散熱器的配置方向朝散熱器送入冷卻空氣流，對多個LED中發熱量高的LED進行散熱的散熱器與其它散熱器相比，設置在冷卻空氣流的下遊側。
文檔編號F21S8/00GK102155682SQ201110028589
公開日2011年8月17日 申請日期2011年1月26日 優先權日2010年1月27日
發明者一法師茂俊, 兒玉拓也, 涉江重教, 菅野直樹 申請人:三菱電機株式會社