(57)【要約】【課題】  固体光源の効率的な冷却が可能であり、また構造の簡略化が可能な光源装置を提供する。【解決手段】  基台部４０に実装された固体光源２１と、基台部４０の内部に配置され固体光源２１を間接冷却する第１冷媒５１と、基台部４０の外部に配置され固体光源２１を直接冷却する第２冷媒５２とを有する。特に、固体光源２１の実装面の周縁部より外側に、第１冷媒５１の周縁部が配置されていることが望ましい。なお第１冷媒５１および／または第２冷媒５２は、循環手段により循環可能とされ、冷却手段により冷却可能とされている。【選択図】        図１
2005085810.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台部に実装された固体光源と、
前記基台部の内部に配置され、前記固体光源を間接冷却する第１冷媒と、
前記基台部の外部に配置され、前記固体光源を直接冷却する第２冷媒と、
を有することを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記固体光源は、前記基台部の実装基板に実装され、
前記第１冷媒は、前記実装基板を介して前記固体光源を間接冷却することを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記固体光源の実装面の周縁部より外側に、前記第１冷媒の周縁部が配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記固体光源の実装面の周縁部から前記第１冷媒の周縁部までの距離が、前記固体光源から前記第１冷媒までの距離以上となるように形成されていることを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
【請求項５】
前記第２冷媒は、前記固体光源の実装面以外の表面に接触して、前記固体光源を直接冷却することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の光源装置。
【請求項６】
前記第１冷媒および／または前記第２冷媒が、循環手段により循環可能とされていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の光源装置。
【請求項７】
前記第１冷媒を循環させる前記循環手段と、前記第２冷媒を循環させる前記循環手段とが、それぞれ別個に設けられていることを特徴とする請求項６に記載の光源装置。
【請求項８】
前記第１冷媒および前記第２冷媒が、共通の前記循環手段に接続されていることを特徴とする請求項６に記載の光源装置。
【請求項９】
前記第１冷媒および／または前記第２冷媒が、冷却手段により冷却可能とされていることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の光源装置。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の光源装置を備えたことを特徴とするプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置およびプロジェクタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタは、近年小型化、高輝度化、長寿命化、廉価化等が図られてきている。例えば、小型化に対しては液晶パネル（光変調素子）サイズは対角１．３ｉｎが０．５ｉｎになり面積比で１／６強の小型化がされてきている。
【０００３】
一方、プロジェクタの光源として、固体光源である発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）光源を用いることよる小型化が提案されている。ＬＥＤ光源は、電源を含めて小型であり、瞬時点灯／消灯が可能であること、色再現性が広く長寿命であることなど、プロジェクタ用光源としてメリットを有している。また、水銀などの有害物質を含まないため、環境保全上からみても好ましいものである。
【特許文献１】特開平６−５９２３号公報
【特許文献２】特開平７−９９３７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ＬＥＤ光源をプロジェクタ用光源に用いるためには、光源としての明るさが不足しており、少なくとも放電型光源ランプレベルの明るさを確保（高輝度化、低エテンデュ化）する必要があった。ここで、エテンデュとは、有効に活用できる光束が存在する空間的な広がりを面積と立体角の積で表される数値であって、光学的に保存されるものである。先に述べたように、液晶パネルの小型化が図られ液晶パネルのエテンデュは小さくなってきているため、光源のエテンデュも同等以下にする必要がある。
【０００５】
ところが、ＬＥＤ光源を高輝度化するにつれて益々ＬＥＤ光源からの発熱は増大し、ＬＥＤ光源の温度が上昇すると発光効率が低下するため、何らかの発熱対策をとる必要があった。一般的に採用されているファンによる強制空冷方式では冷却効率が不十分であったり、ファンの騒音が問題となったりしている。そのため、液体を用いてＬＥＤ光源を強制冷却する方法が提案されている。液体冷却方法によれば、強制空冷方式の騒音の解消にも効果が期待されるものである（例えば、特許文献１、２参照。）。
【０００６】
特許文献１におけるＬＥＤ光源においては、ＬＥＤの周囲に液体窒素などの冷却材を流すことにより、ＬＥＤと冷却材とを直接接触させて強制冷却している。しかしながら、断熱ケースが必要になるなどＬＥＤ光源の構成が複雑となり、その製作が現実的でないため、少なくとも放電型光源ランプレベルの明るさを確保することが困難という問題があった。
【０００７】
特許文献２におけるＬＥＤ光源においては、ＬＥＤチップの周囲に絶縁不活性液体を封入してＬＥＤチップを冷却している。しかしながら、絶縁不活性液体を積極的に冷却する手段が設けられておらず、冷却効果が低く長時間ＬＥＤチップを冷却することが困難であり、少なくとも放電型光源ランプレベルの明るさを確保することが困難という問題があった。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、固体光源の効率的な冷却が可能であり、また構造の簡略化が可能な、光源装置の提供を目的とする。さらに、明るく表示品質に優れたプロジェクタの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の光源装置は、基台部に実装された固体光源と、前記基台部の内部に配置され、前記固体光源を間接冷却する第１冷媒と、前記基台部の外部に配置され、前記固体光源を直接冷却する第２冷媒と、を有することを特徴とする。
この構成によれば、直接冷却方式および間接冷却方式を併用するので、固体光源の効率的な冷却と、固体光源の実装構造の簡略化とを両立することができる。
【００１０】
また前記固体光源は、前記基台部の実装基板に実装され、前記第１冷媒は、前記実装基板を介して前記固体光源を間接冷却する構成としてもよい。
この構成によれば、固体光源が実装基板に実装されるので、固体光源の実装構造を簡略化することができる。また、実装基板を介して固体光源を間接冷却するので、固体光源を効率的に冷却することができる。
【００１１】
また、前記固体光源の実装面の周縁部より外側に、前記第１冷媒の周縁部が配置されていることが望ましい。
この構成によれば、固体光源の実装面に対する第１冷媒の投影面積が、固体光源の実装面積より大きくなるので、固体光源の実装面を効率的に冷却することができる。
【００１２】
また、前記固体光源の実装面の周縁部から前記第１冷媒の周縁部までの距離が、前記固体光源から前記第１冷媒までの距離以上となるように形成されていることが望ましい。
この構成によれば、固体光源の実装面に対する第１冷媒の投影面積が十分に大きくなって、固体光源から第１冷媒までの距離を補うことができるので、固体光源の実装面を効率的に冷却することができる。
【００１３】
また前記第２冷媒は、前記固体光源の実装面以外の表面に接触して、前記固体光源を直接冷却することが望ましい。
この構成によれば、第１冷媒によって冷却される実装面以外の表面を、第２冷媒によって冷却することができる。したがって、固体光源のすべての表面を効率的に冷却することができる。
【００１４】
また、前記第１冷媒および／または前記第２冷媒が、循環手段により循環可能とされていることが望ましい。
この構成によれば、前記第１冷媒および／または前記第２冷媒を連続供給することが可能になり、固体光源を効率的に冷却することができる。
【００１５】
なお、前記第１冷媒を循環させる前記循環手段と、前記第２冷媒を循環させる前記循環手段とが、それぞれ別個に設けられている構成としてもよい。
この構成によれば、第１冷媒および第２冷媒に種類の異なる物質を採用したり、第１冷媒および第２冷媒の循環速度を個別に設定したりすることができる。したがって、固体光源を効率的に冷却することができる。
【００１６】
なお、前記第１冷媒および前記第２冷媒が、共通の前記循環手段に接続されている構成としてもよい。
この構成によれば、１個の循環手段で固体光源を冷却することが可能になり、光源装置の構造を簡略化して小型化することができる。
【００１７】
また、前記第１冷媒および／または前記第２冷媒が、冷却手段により冷却可能とされていることが望ましい。
この構成によれば、低温の前記第１冷媒および／または前記第２冷媒を供給することが可能になり、固体光源を効率的に冷却することができる。
【００１８】
一方、本発明のプロジェクタは、上述した光源装置を備えたことを特徴とする。
上述した光源装置は、固体光源を効率的に冷却することができるので、投入電流を増加して高輝度化させることが可能である。したがって、上述した光源装置を備えることにより、明るく表示品質に優れたプロジェクタを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００２０】
（高熱源の冷却方式）
最初に、熱伝導の法則に基づく高熱源の冷却方式につき、図６および図７を用いて説明する。図６は熱伝導の法則の説明図であり、図７は高熱源の冷却方式の説明図である。
図６に示すように、低熱源（冷却手段）により熱媒体を介して高熱源（発熱体）を冷却する場合、高熱源から低熱源への単位時間あたりの熱移動量ｄＱは次式で表される。
【数１】
2005085810.tif 000003
ただし、λは熱媒体の熱伝導率、Ｓは低熱源の接触面積、Ｗは高熱源と低熱源との距離、θ２は高熱源の温度、θ１は低熱源の温度である。ここで、高熱源から低熱源に対して効率よく熱移動させる方法として、（１）低熱源の温度θ１を下げる方法、（２）熱伝導率λの大きい熱媒体を用いる方法、（３）高熱源と低熱源との距離Ｗを小さくする方法、（４）低熱源の面積Ｓを大きくする方法が考えられる。このうち（３）および（４）は、数式１のＳ／Ｗを大きくすることに一致する。
【００２１】
そこで、高熱源である発光ダイオード（ＬＥＤ）を、低熱源である冷媒によって冷却する場合にも、数式１のＳ／Ｗが小さくなるように冷却することが望ましい。その具体的な方法として、図７（ａ）ないし図７（ｃ）に示す冷却方式が考えられる。図７（ａ）はＬＥＤ２１の表面全体に冷媒５０を接触させて直接冷却する方式であり、この場合にはＳ／Ｗを最も小さくすることができる。図７（ｂ）は、ＬＥＤ２１の下面に第１冷媒５１の流路を接触させるとともに、ＬＥＤ２１の上面に第２冷媒５２の流路を接触させて、各冷媒流路の隔壁を熱媒体とすることにより、ＬＥＤ２１を間接冷却する方式である。これは、ＬＥＤ２１が平板であることに着目して、上下から低熱源で挟み込む方式である。この場合には、各冷媒５１，５２がＬＥＤ２１に対して直接接触しないので、冷媒の選択肢が多くなる。なお、図７（ａ）および図７（ｂ）の冷却方式を採用した光源装置について、本願出願人は特許出願している。
【００２２】
図７（ｃ）は、図７（ａ）の直接冷却方式と、図７（ｂ）の間接冷却方式との折衷方式である。まず、高熱源であるＬＥＤ２１の上面および側面（露出面）に、低熱源である第２冷媒５２を接触させて直接冷却する。この場合、熱媒体に該当するものがないので、高熱源と低熱源との距離Ｗは０となる。また、高熱源であるＬＥＤ２１の下面（実装面）に、低熱源である第１冷媒５１の流路を接触させて間接冷却する。なお、ＬＥＤ２１の実装面積に対して第１冷媒流路の面積Ｓを十分に大きくすることにより、ＬＥＤ２１の側面からの放熱も効率的に吸収することができる。そして図７（ｃ）の折衷方式の場合、図７（ｂ）の間接冷却方式に比べてＳ／Ｗを大きくすることが可能であり、また図７（ａ）の直接冷却方式に比べてＬＥＤ２１の実装構造等が簡略化される。本願は、図７（ｃ）の冷却方式を採用した光源装置の発明に関するものである。
【００２３】
［光源装置］
図１は、本実施形態の光源装置における光源部の説明図であり、図２のＡ−Ａ線における側面断面図である。なお、図２は光源部の平面図である。本実施形態の光源装置における光源部２０は、基台部４０に実装された固体光源２１と、基台部４０の内部に配置され固体光源２１を間接冷却する第１冷媒５１と、基台部４０の外部に配置され固体光源２１を直接冷却する第２冷媒５２とを有するものである。また図４に示すように、上述した光源部２０と、第１冷媒５１および第２冷媒５２を循環させる循環ポンプ５６ａ，５６ｂと、第１冷媒５１および第２冷媒５２を冷却する冷却フィン５７ａ，５７ｂとを備えて、本実施形態の光源装置１０が構成されている。さらに、赤色光、緑色光および青色光を発光する固体光源を備えた本実施形態の光源装置により、図８に示すプロジェクタ５００が構成される。
【００２４】
（固体光源）
図１に示すように、本実施形態の光源装置における光源部２０には、固体光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）２１が採用されている。ＬＥＤは、ｐｎ接合部に電流が流れると発光するダイオードである。同じ半導体材料を接合したホモ接合型のＬＥＤでは、発光部に注入されたキャリアに対する障壁がないため、キャリアが半導体中の拡散距離にまで広がってしまう。これに対して、異なる半導体材料を接合したヘテロ接合型のＬＥＤでは、キャリアに対する障壁を構造中に作りこむため、発光部に注入されるキャリアの密度を大幅に増大させることができる。特に、クラッド層の間に発光層を挟み込んだダブルヘテロ接合型のＬＥＤでは、発光層の幅が狭いほどキャリア密度を高めることが可能になり、内部量子効率を向上させることができる。一方、ホモ接合型のＬＥＤでは、外界に接する材料と発光部の材料とが同じであるため、発光が自分自身の材料で吸収されてしまう。これに対して、ダブルヘテロ接合型のＬＥＤでは、バンドギャップの広い材料からなるクラッド層の間にバンドギャップの狭い材料からなる発光層が挟み込まれているので、自己吸収が減少して光取り出し効率を向上させることができる。したがって、発光効率に優れたダブルヘテロ接合型のＬＥＤを採用することが望ましい。
【００２５】
青色光および緑色光を発光するＬＥＤは、サファイヤ（Ａｌ２Ｏ３）等の基板の表面に、ＧａＩｎＮ系の化合物半導体結晶を成長させることによって形成する。そして、ｎ−ＧａＮからなるクラッド層と、ｐ−ＧａＮからなるクラッド層との間に、ＩｎＧａＮからなる発光層を挟み込んだダブルヘテロ接合構造を採用する。また、赤色光を発光するＬＥＤは、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）等の基板上に、ＡｌＧａＩｎＰ系の化合物半導体結晶を成長させることによって形成する。なお、ＧａＡｓ基板は可視光を吸収するため、ＬＥＤの光取り出し効率の向上に限界がある。そこで、半導体結晶を成長させた後にＧａＡｓ基板を取り除き、発光波長に対して透明なガリウムリン（ＧａＰ）基板を高温高圧化で貼り付けることが望ましい。そして、ｎ−ＧａＰからなるクラッド層と、ｐ−ＧａＰのクラッド層との間に、ＡｌＧａＩｎＰの発光層を挟み込んだダブルヘテロ接合構造を採用する。
【００２６】
ところで、電気絶縁性基板の表面に半導体結晶を成長させた場合には、基板の裏面にｎ型電極を形成することができない。そこで、ｐｎ双方の電極を半導体結晶の成長面に形成する。具体的には、ｐ型クラッド層の表面にｐ型電極を形成するとともに、ｐ型クラッド層および発光層の一部をエッチングにより切り欠いて露出させたｎ型クラッド層の表面にｎ型電極を形成する。なお、ｐ型電極および／またはｎ型電極を透明材料で構成すれば、電極側から光を取り出すことも可能であるが、電極を透過する際の光損失が避けられない。そこで、ｐ型電極およびｎ型電極を基台部４０に実装して、透明な電気絶縁性基板から光を取り出す構成とする。この場合、ｐ型電極およびｎ型電極を高反射率の金属材料で構成すれば、光の取り出し効率をさらに向上させることができる。
【００２７】
（基台部）
基台部４０は、実装基板４５および実装面冷却部４６を主として構成されている。実装基板４５は、グラスファイバを混合したエポキシ樹脂等により、円盤状に形成されている。実装基板４５の上面には、ＡｌやＣｕ等の導電性材料により、一対の実装端子４１が形成されている。そして、上述したＬＥＤ２１のｐ型電極およびｎ型電極が、フリップチップボンディング等により、一対の実装端子４１に接続されている。このように、実装基板４５に対してＬＥＤ２１を実装することにより、ＬＥＤ２１の実装構造を簡略化することができる。なお、ＬＥＤ２１と実装基板４５との隙間には、樹脂材料からなるアンダーフィル４３が充填されている。また、各実装端子４１から実装基板４５の外側にリード端子４２が延設され、光源部２０の外部からＬＥＤ２１に対して通電可能とされている。
【００２８】
実装基板４５の下面には、実装面冷却部４６が配置されている。実装面冷却部４６は、第１冷媒流路３１の内部に配置された第１冷媒５１により、主にＬＥＤ２１の裏面（実装基板４５への実装面）を冷却するものである。
図３は実装面冷却部の説明図であって、図３（ａ）は図２のＡ−Ａ線における側面断面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ線における平面断面図である。実装面冷却部４６は、基台本体４６ａ、蓋部材４６ｂおよび第１冷媒５１を主として構成されている。基台本体４６ａおよび蓋部材４６ｂは、熱伝導率が高く、第１冷媒５１に対する耐腐食性を有する材料によって構成されている。また、基台本体４６ａの上面に形成された溝部と、基台本体４６ａの上面全体に装着された蓋部材４６ｂとにより、第１冷媒５１の流路３１が形成されている。この第１冷媒流路３１の幅は、基台本体４６ａの中央部においてＬＥＤの幅より大きく形成され、基台本体４６ａの端部にかけて漸次小さく形成されている。
【００２９】
なお、蓋部材４６ｂの代わりに、上述した実装基板を第１冷媒流路３１の壁材として利用してもよい。この場合、実装基板のみを介して固体光源を間接冷却するので、固体光源を効率的に冷却することができる。ただし、第１冷媒５１が実装基板の構成材料に吸収される場合には、実装基板における第１冷媒５１との接触面に、第１冷媒５１の浸透防止層を設ける。
【００３０】
（第１冷媒）
そして、第１冷媒流路３１の内部には、第１冷媒５１が配置されている。第１冷媒として、高熱伝導率の液体材料を採用する。より好ましいのは、電気絶縁性を有し、蒸気圧が小さく、凝固点が低く、熱安定性に優れた液体材料である。なお、第１冷媒は透明な液体材料でなくてもよい。第１冷媒として採用可能な液体を例示すれば、ビフェニルジフェニルエーテル系、アルキルベンゼン系、アルキルビフェニル系、トリアリールジメタン系、アルキルナフタレン系、水素化テルフェニル系、ジアリールアルカン系など、有機熱媒体として一般的に使用されているものを挙げることが出来る。また、シリコーン系、フッ素系の各液体も採用可能である。これらの物質から、光源装置の用途、要求性能、環境保全性などを加味して、第１冷媒を選定すればよい。
【００３１】
図１に示すように、実装面冷却部４６は、低熱源である第１冷媒５１により、熱媒体である蓋部材４６ｂ、実装基板４５およびアンダーフィル４３を介して、高熱源であるＬＥＤ２１を冷却するものである。したがって、数式１のＳ／Ｗが大きくなるように各部材を設計すれば、ＬＥＤを効率的に冷却することができる。まず、高熱源と低熱源との距離であるＷを小さくするには、熱媒体である蓋部材４６ｂおよび実装基板４５の厚さを小さくすればよい。なお上述したように、蓋部材４６ｂを廃止して、実装基板４５により第１冷媒流路３１を形成することも有効である。一方、低熱源の面積であるＳを大きくするには、ＬＥＤ２１の実装面の周縁部より外側に、第１冷媒流路３１の周縁部を配置すればよい。この構成によれば、ＬＥＤ２１の実装面に対する第１冷媒５１の投影面積が、ＬＥＤ２１の実装面積より大きくなるので、ＬＥＤ２１の実装面を効率的に冷却することができる。より好ましくは、ＬＥＤ２１の実装面の周縁部から第１冷媒流路３１の周縁部までの張り出し長さＬが、ＬＥＤ２１から第１冷媒流路３１までの距離Ｗ以上となるように形成する。この第１冷媒流路３１の張り出し部により、ＬＥＤ２１の実装面に対する第１冷媒５１の投影面積が、ＬＥＤ２１の実装面積より十分に大きくなって、ＬＥＤ２１から第１冷媒までの距離を補うことができるので、ＬＥＤ２１の実装面を効率的に冷却することができる。また後述する第２冷媒を介して、ＬＥＤ２１の側面を冷却することも可能となる。
【００３２】
（投光部）
一方、基台部４０の上面には、投光部２５が形成されている。投光部２５は、ＬＥＤ２１、反射鏡２６、レンズ２７、およびＬＥＤ２１の露出面冷却部４７を主として構成されている。
実装基板４５の上面周縁部には、円環状の反射鏡２６が形成されている。反射鏡２６は、ＬＥＤ２１から側方に出射された光を、後方（光源装置による光の照射方向）に反射するものである。そのため、反射鏡２６の内面２６ａはバンク状の斜面とされ、少なくともその内面２６ａが鏡面状態とされている。また、実装基板４５の上面全体を覆うように、レンズ２７が形成されている。レンズ２７は、ＬＥＤ２１から放射状に出射された光を後方に集光するものである。そのため、レンズ２７はエポキシ樹脂等の透明材料によって構成され、周辺部より中央部の厚さが厚い凸レンズとされている。
【００３３】
（第２冷媒）
そして、レンズ２７と実装基板４５との間には、ＬＥＤ２１およびその露出面冷却部４７が設けられている。露出面冷却部４７は、第２冷媒流路３６の内部に配置された第２冷媒５２により、主にＬＥＤ２１の上面および側面（実装面以外の露出面）を冷却するものである。第２冷媒流路３６は、レンズ２７の底面に溝部を形成し、そのレンズ２７を実装基板４５の上面に接着することによって形成されている。図２に示すように、この第２冷媒流路３６の幅は、レンズ２７の中央部においてＬＥＤ２１の幅より大きく形成され、レンズ２７の端部にかけて漸次小さく形成されている。そして、その第２冷媒流路３６の内部に第２冷媒５２が配置されている。第２冷媒５２として採用可能な物質は、第１冷媒として採用可能な物質と同様である。ただし、ＬＥＤ２１からの光は第２冷媒５２を透過して出射されるので、第２冷媒として透明な物質を採用する。また、第２冷媒はＬＥＤ２１およびレンズ２７と直接接触するので、第２冷媒としてＬＥＤ２１およびレンズ２７の構成材料を侵食しない物質を採用する。
【００３４】
図１に示すように、露出面冷却部４７は、低熱源である第２冷媒５２により、熱媒体を介することなく、高熱源であるＬＥＤ２１を直接冷却するものである。この場合、数式１における高熱源と低熱源との距離Ｗは０である。一方、第２冷媒５２はＬＥＤ２１の露出面全体に接触するので、低熱源の接触面積Ｓは大きくなる。したがって、数式１のＳ／Ｗが大きくなり、ＬＥＤの露出面を効率的に冷却することができる。
【００３５】
（循環手段、冷却手段）
図４は、本実施形態の光源装置の全体構成を示す概略図である。光源部２０の両端部から延設された第１冷媒流路３１が、第１冷媒５１の循環手段である循環ポンプ５６ａに接続されて、第１冷媒循環路５５Ａが形成されている。この第１冷媒循環路５５Ａには、第１冷媒の冷却手段である冷却フィン５７ａが設けられている。この冷却フィン５７は、ＦｅやＣｕ、Ａｌ、Ｍｇ等の高熱伝達率の金属材料からなる多数のフィン（ひれ）によって構成されている。これにより、第１冷媒循環路５５Ａの表面積が大きくなって、外部への放熱能力が高められている。なお、冷却フィン５７ａの周囲を強制的に換気する換気手段を導入すれば、冷却フィン５７ａの放熱能力をさらに高めることができる。また、第１冷媒循環路５５Ａを循環することによって第１冷媒５１が冷却される場合には、冷却フィン５７ａ等の冷却手段を設けなくてもよい。
一方、上記と同様に、光源部２０の両端部から延設された第２冷媒流路３６が循環ポンプ５６ｂに接続されて、第２冷媒循環路５５Ｂが形成されている。そして、この第２冷媒循環路５５Ｂにも、上記と同様の冷却フィン５７ｂが設けられている。
【００３６】
このように、第１冷媒循環路５５Ａおよび第２冷媒循環路５５Ｂを別個に形成することにより、第１冷媒５１および第２冷媒５２に種類の異なる物質を採用することができる。例えば、熱伝導率の高さを重視して第１冷媒５１を選定し、ＬＥＤに対する安全性を重視して第２冷媒５２を選定することも可能である。また、第１冷媒５１および第２冷媒５２の循環速度を別個に設定することができる。例えば、間接冷却方式である第１冷媒５１の循環速度を、直接冷却方式である第２冷媒５２の循環速度より早くすることにより、冷却能力を平均化することも可能である。これにより、ＬＥＤの冷却能力を向上させることができる。
【００３７】
図５は、本実施形態の光源装置の変形例を示す概略図である。図５では、光源部２０から延設された第１冷媒流路３１および第２冷媒流路３６が、１個の循環ポンプ５６に対して直列接続され、共通冷媒循環路５５が形成されている。そして、この共通冷媒循環路５５に１個の冷却フィン５７が設けられている。この場合、１個の循環ポンプ５６で第１冷媒流路３１および第２冷媒流路３６の冷媒を循環させることが可能になり、また１個の冷却フィン５７により第１冷媒流路３１および第２冷媒流路３６の冷媒を冷却することができる。したがって、光源装置１０の構造を簡略化することが可能になり、光源装置１０の製造コストおよび運転コストを低減することができる。また光源装置１０を小型化することができる。なお、第１冷媒流路３１および第２冷媒流路３６を１個の循環ポンプ５６に並列接続した場合でも、上記と同様の効果を得ることができる。
【００３８】
以上に詳述したように、本実施形態の光源装置は、図１に示す実装面冷却部４６および露出面冷却部４７を有する構成とした。この実装面冷却部４６により、主にＬＥＤ２１の実装面を効率的に間接冷却することができる。また露出面冷却部４７により、主にＬＥＤ２１の露出面を効率的に直接冷却することができる。したがって、ＬＥＤ２１の全面を効率的に冷却することができる。これにともなって、ＬＥＤ２１の発光効率が向上するので、ＬＥＤ２１に対する投入電流を増加させることが可能になり、ＬＥＤ２１を高輝度化することができる。また、ＬＥＤチップの面積を小さくしてエテンデュを下げても、高出力を維持することができる。一方、実装面冷却部４６には間接冷却方式を採用したので、ＬＥＤ２１の実装構造を簡略化することが可能になり、光源装置の小型化および低コスト化を実現することができる。
【００３９】
［プロジェクタ］
図８は、本実施形態に係る光源装置を備えたプロジェクタの説明図である。図中、符号５１２，５１３，５１４は本実施形態の光源装置、５２２，５２３，５２４は液晶ライトバルブ（光変調手段）、５２５はクロスダイクロイックプリズム（色光合成手段）、５２６は投写レンズ（投写手段）を示している。
【００４０】
図８のプロジェクタは、本実施形態のように構成した３個の光源装置５１２，５１３，５１４を備えている。各光源装置５１２，５１３，５１４には、それぞれ赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に発光するＬＥＤが採用されている。なお、光源光の照度分布を均一化させるための均一照明系として、各光源装置の後方にロッドレンズやフライアイレンズを配置してもよい。
【００４１】
赤色光源装置５１２からの光束は、重畳レンズ５３５Ｒを透過して反射ミラー５１７で反射され、赤色光用液晶ライトバルブ５２２に入射する。また、緑色光源装置５１３からの光束は、重畳レンズ５３５Ｇを透過して緑色光用液晶ライトバルブ５２３に入射する。また、青色光源装置５１４からの光束は、重畳レンズ５３５Ｂを透過して反射ミラー５１６で反射され、青色光用液晶ライトバルブ５２４に入射する。なお、各光源からの光束は重畳レンズを介することにより液晶ライトバルブの表示領域において重畳され、液晶ライトバルブが均一に照明されるようになっている。
【００４２】
また、各液晶ライトバルブの入射側および出射側には、偏光板（不図示）が配置されている。そして、各光源からの光束のうち所定方向の直線偏光のみが入射側偏光板を透過して、各液晶ライトバルブに入射する。また、入射側偏光板の前方に偏光変換手段（不図示）を設けてもよい。この場合、入射側偏光板で反射された光束をリサイクルして各液晶ライトバルブに入射させることが可能になり、光の利用効率を向上させることができる。
【００４３】
各液晶ライトバルブ５２２，５２３，５２４によって変調された３つの色光は、クロスダイクロイックプリズム５２５に入射する。このプリズムは４つの直角プリズムを貼り合わせて形成され、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に配置されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成され、カラー画像を表す光が形成される。そして、合成された光は投写光学系である投写レンズ５２６により投写スクリーン５２７上に投写され、拡大された画像が表示される。
【００４４】
上述した本実施形態の光源装置では、ＬＥＤを効率的に冷却することができるので、投入電流を増加して高輝度化させることが可能である。したがって、上述した光源装置を備えることにより、明るく表示品質に優れたプロジェクタを提供することができる。
【００４５】
なお、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な材料や構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。例えば、本実施形態では固体光源としてＬＥＤを採用したが、固体光源として半導体レーザ等を採用することも可能である。また、本実施形態では冷却手段として冷却フィンを採用したが、冷却手段としてペルチェ素子等を採用することも可能である。さらに、上述したプロジェクタでは光変調手段として液晶ライトバルブを採用したが、光変調手段としてデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ、登録商標）等を採用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】実施形態の光源装置における光源部の側面断面図である。
【図２】光源部の平面図である。
【図３】第２冷媒の流路構成の説明図である。
【図４】実施形態の光源装置の全体構成を示す概略図である。
【図５】実施形態の光源装置の変形例を示す概略図である。
【図６】熱伝導の法則の説明図である。
【図７】高熱源の冷却方式の説明図である。
【図８】実施形態に係る光源装置を備えたプロジェクタの説明図である。
【符号の説明】
【００４７】
２１固体光源  ４０基台部  ５１第１冷媒  ５２第２冷媒
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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