УСТРОЙСТВО ИСТОЧНИКА СВЕТА И УСТРОЙСТВО ОТОБРАЖЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ ПРОЕКТОРНОГО ТИПА
DEVICE OF LIGHT SOURCE AND DEVICE OF DISPLAYING IMAGES OF PROJECTOR TYPE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к устройству источника света, которое использует светодиоды LED в качестве источника света, и, в частности, к устройству источника света, которое подавляет увеличение температуры светодиодов LED.
Уровень техники
Обычно, газоразрядная лампа широко использовалась в качестве источника света устройства отображения изображения проекторного (проекционного) типа. В последние годы успехи в технологии светоизлучающих диодов (далее в данном документе упоминаемых как LED) привели к улучшенной выходной яркости светодиодов LED, которая достаточна, чтобы служить в качестве источника света устройства отображения изображения проекторного типа. Поскольку характеристики яркости светодиодов LED изменяются в зависимости от температуры светодиодов LED, необходимо управлять температурой так, чтобы она была равна или ниже, чем надлежащая температура. Увеличение температуры светодиодов LED до равной или выше, чем предварительно определенное значение, вызывает снижение яркости, а также значительное сокращение срока службы.
Однако, количество генерируемого тепла каждого LED-источника света изменяется в зависимости от цветов, и трудно охлаждать светодиоды LED различных цветов посредством идентичных радиаторов. Кроме того, хотя для того, чтобы охлаждать светодиоды LED, требуется большая по размеру охлаждающая структура, в которой используются радиаторы и вентиляторы, желательно реализовать охлаждающую структуру при одновременной экономии пространства на сколько возможно, принимая во внимание уменьшение размера устройства.
Для того чтобы устранять такую проблему, в традиционных методах доступны: способ, который приводит множество LED в соприкосновение с радиатором так, чтобы однородно охлаждать светодиоды LED; способ, который использует элемент Пельтье; и способ, который осуществляет централизованное охлаждение посредством наличия тепловой трубки или т.п., выполняющей перенос тепла. Например, японская выложенная патентная заявка № 2004-362900 раскрывает способ, который равномерно охлаждает светодиоды LED, японские выложенные патентные заявки №№ 2008-192940 и 2006-253274 раскрывают охлаждающее устройство, использующее элемент Пельтье, а японские выложенные патентные заявки №№ 2006-059607, 2005-316337 и 2004-259841 раскрывают модульную структуру, использующую радиатор, вентиляторы и тепловую трубку.
В то время как различные структуры, которые описаны выше, доступны в качестве средства охлаждения светодиодов LED, не существует устройств источников света, которые определяют порядок охлаждения на основе разности в верхней предельной температуре между источниками света LED, или устройств источников света, которые имеют блок охлаждения, структурированный так, чтобы охлаждать в целом множество радиаторов при достижении уменьшения размера.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение направлено на предоставление устройства источника света, которое включает в себя экономящий пространство блок охлаждения LED, и устройство отображения изображения проекторного типа, включающее в себя устройство источника света.
Устройство источника света настоящего изобретения включает в себя множество LED, множество радиаторов и охлаждающий механизм. Множество радиаторов соответственно термически связаны со светодиодами LED и располагаются последовательно с интервалом друг между другом. Охлаждающий механизм посылает поток охлаждающего воздуха в радиаторы в направлении расположения радиаторов. Радиатор, включенный в состав радиаторов, которые рассеивают тепло LED, имеющего большее количество генерируемого тепла из множества LED, располагается ниже по потоку в потоке охлаждающего воздуха от остального множества радиаторов.
Поскольку один поток охлаждающего воздуха рассеивает тепло множества LED, получается структура, экономящая пространство, которая способствует уменьшению размера устройства источника света.
Устройство источника света настоящего изобретения включает в себя группу LED, состоящую из светодиодов LED, группу радиаторов и охлаждающий механизм. Группа радиаторов состоит из множества радиаторов, которые соответственно термически связаны со светодиодами LED, составляющими группу LED, и которые рассеивают тепло светодиодов LED, составляющих группу LED. Охлаждающий механизм вносит поток охлаждающего воздуха в группу радиаторов. Группа LED и группа радиаторов разделены на множество рядов и остальное множество рядов, которые располагаются с интервалом друг от друга. Охлаждающий механизм вносит поток охлаждающего воздуха в каждый ряд группы радиаторов вдоль ряда. Радиатор, включенный в состав группы радиаторов, который рассеивает тепло LED, расположенного в остальном множестве рядов, включает в себя тепловые трубки. Тепловые трубки переносят тепло ниже по потоку охлаждающего воздуха в радиаторах, включенных в группу радиаторов, которые рассеивают тепло светодиодов LED, расположенных во множестве рядов.
Поскольку один поток охлаждающего воздуха рассеивает тепло множества LED, получается структура, экономящая пространство, которая способствует уменьшению размера устройства источника света. Дополнительно, тепловые трубки переносящие тепло ниже по потоку охлаждающего воздуха в радиаторах, которые рассеивают тепло светодиодов LED, расположенных во множестве рядов, достигают более эффективного рассеивания тепла светодиодов LED, что способствует уменьшению размера устройства источника света.
Эти и другие задачи, признаки, аспекты и преимущества настоящего изобретения должны становиться более очевидными из нижеследующего подробного описания настоящего изобретения, рассматриваемого вместе с прилагаемыми чертежами.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 и 2 являются конфигурационными схемами устройства источника света согласно первому предпочтительному варианту осуществления;
Фиг. 3 является конфигурационной схемой устройства источника света в случае, когда вентиляторы помещены на подвижную платформу;
Фиг. 4 является конфигурационной схемой устройства источника света согласно первому предпочтительному варианту осуществления; и
Фиг. 5 является конфигурационной схемой устройства источника света согласно второму предпочтительному варианту осуществления.
Описание предпочтительных вариантов осуществления
(Первый предпочтительный вариант осуществления)
<Структура>
Фиг. 1 показывает структуру устройства источника света согласно первому предпочтительному варианту осуществления. Оно используется в качестве устройства источника света, например, для устройства отображения изображения проекторного типа. Устройство источника света включает в себя LED 10a и 10b в качестве источников света, корпус 50, оснащенный LED 10a и 10b, и подвижную платформу 55, которая фиксирует корпус 50. Подвижная платформа 55 выполнена с возможностью движения параллельно каждой из осей X, Y и Z и выполнена с возможностью поворота вокруг каждой оси X, Y и Z. Регулировка подвижной платформы 55 таким образом делает возможным регулировку положения LED 10a и 10b. К LED 10a радиатор 20a прикрепляется через проводник 15a тепла, такой как теплопроводящая смазка. Проводник 15a тепла служит для того, чтобы уменьшать сопротивление термического контакта, и LED 10a и радиатор 20a термически связываются друг с другом. Аналогично, к LED 10b радиатор 20b прикрепляется через проводник 15b тепла, и LED 10b и радиатор 20b термически связываются друг с другом.
Устройство источника света дополнительно включает в себя вентиляторы 40 и 45, которые вносят поток охлаждающего воздуха в радиаторы 20a и 20b. Здесь, количество генерируемого тепла от LED 10b больше, чем от LED 10a, и температура радиатора 20b становится более высокой, чем у радиатора 20a. По этой причине радиатор 20b располагается ниже по потоку охлаждающего воздуха, чем радиатор 20a. Вентилятор 40 зафиксирован на подвижной платформе 55 фиксирующим блоком (не показан) выше по потоку от радиаторов 20a и 20b, а вентилятор 45 зафиксирован на камере 60 ниже по потоку от радиаторов 20a и 20b. Поток охлаждающего воздуха, вызванный вентилятором 40, охлаждает радиаторы 20a и 20b, и после этого выпускается наружу из камеры 60 из части отверстия камеры 60 посредством вентилятора 45. Вентилятор 45 прикрепляется рядом с частью отверстия камеры 60, так, чтобы также служить для увеличения скорости потока воздуха, протекающего через радиаторы 20a и 20b (поскольку вентилятор 45 прикреплен к камере 60, вентилятор 45 и часть отверстия камеры 60 соосно выровнены). Поток охлаждающего воздуха указан стрелками на фиг. 1. Следует отметить, что поток охлаждающего воздуха, организованный внутри камеры 60 посредством вентиляторов 40 и 45, частично выпускается наружу камеры 60 без протекания через радиаторы 20a и 20b.
Далее описывается поток тепла, генерируемого светодиодами LED. Тепло, генерируемое LED 10a, передается радиатору 20a, а тепло, генерируемое LED 10b, передается радиатору 20b. Посредством вентиляторов 40 и 45 через радиаторы 20a и 20b принудительно создается поток охлаждающего воздуха. Поток охлаждающего воздуха, вызванный вентиляторами 40 и 45, сначала протекает через радиатор 20a, расположенный выше по потоку, чтобы выполнять теплообмен, таким образом понижая температуру LED 10a. Хотя этот теплообмен повышает температуру воздуха, проходящего через радиатор 20a, температура все еще ниже, чем температура радиатора 20b. Это позволяет воздуху снова выполнять теплообмен при прохождении через радиатор 20b далее, таким образом, понижая температуру LED 10b.
В частности, устройство источника света согласно первому предпочтительному варианту осуществления, являющееся источником света устройства отображения изображения проекторного типа или т.п., включает в себя множество LED 10a и 10b, множество радиаторов 20a и 20b, которые соответствующим образом термически связаны с LED 10a и 10b, и которые располагаются последовательно с интервалом друг между другом, и вентиляторы 40 и 45 (охлаждающий механизм), которые посылают поток охлаждающего воздуха в радиаторы 20a и 20b в направлении расположения радиаторов 20a и 20b. Радиатор 20b, который рассеивает тепло LED 10b, имеющего большее количество генерируемого тепла из множества LED 10a и 10b, располагается ниже по потоку в потоке охлаждающего воздуха, чем другой радиатор 20a. Поскольку пара вентиляторов 40 и 45 рассеивает тепло множества LED 10a и 10b, получается структура, экономящая пространство, которая способствует уменьшению размера устройства источника света.
В то время как фиг. 1 показывает, что радиаторы 20a и 20b точно выровнены с вентиляторами 40 и 45, практически положение LED 10a и 10b регулируется посредством перемещения подвижной платформы 55. Следовательно, как показано на фиг. 3, существуют некоторые случаи, когда радиаторы 20a и 20b не выровнены с вентилятором 45. Как показано на фиг. 3, предусмотрено, что вентилятор 45 располагается на подвижной платформе 55, сдвиг подвижной платформы 55 изменяет положение вентилятора 45. Это изменяет направление потока охлаждающего воздуха, заставляя поток охлаждающего воздуха ударяться о стенку камеры 60 и отражаться вместо прохождения через часть отверстия. Таким образом, поток охлаждающего воздуха не выпускается наружу из камеры 60, посредством чего температуре светодиодов LED не удается оставаться в пределах верхнего ограничения. В противоположность этому, согласно первому предпочтительному варианту осуществления, поскольку вентилятор 45 ниже по потоку зафиксирован на камере 60, даже когда подвижная платформа 55 перемещается, чтобы регулировать ориентацию радиаторов 20a и 20b, как показано на фиг. 2, направление выпускаемого воздуха не изменяется. Таким образом, LED 10a и 10b могут соответствующим образом охлаждаться.
Следует отметить, что форма и положение радиатора 20b задаются так, что поток охлаждающего воздуха приводится в контакт с радиатором 20b, даже когда достигается максимальный диапазон сдвига подвижной платформы 55, для того чтобы поток охлаждающего воздуха охлаждал радиатор 20b, когда подвижная платформа 55 сдвигается.
Дополнительно, в то время как вентилятор 40 расположен выше по потоку от радиаторов 20a и 20b на фиг. 1, настоящее изобретение не ограничивается таким расположением, и вентилятор 40 может быть расположен между радиаторами 20a и 20b.
Кроме того, в то время как для примера показано на фиг. 1, что два LED, отличающихся по количеству генерируемого тепла, охлаждаются, в случае с тремя или более LED аналогично, располагая радиаторы последовательно в порядке возрастания количества генерируемого тепла соответствующих LED, LED могут охлаждаться парой вентиляторов 40 и 45.
<Вариация>
Фиг. 4 показывает вариацию устройства источника света согласно первому предпочтительному варианту осуществления. Устройство источника света, показанное на фиг. 4, включает в себя, в дополнение к структуре, показанной на фиг. 1, канал 46, который окружает радиаторы 20a 20b и который открывается к вентиляторам 40 и 45. Когда поток воздуха, вызываемый вентилятором 40, полностью захватывается в радиаторы посредством канала 46, рассеивание тепла LED 10a и 10b может выполняться более эффективно.
<Результат>
Устройство источника света первого предпочтительного варианта осуществления обеспечивает следующий результат. Т.е., устройство источника света согласно первому предпочтительному варианту осуществления включает в себя множество LED 10a и 10b, множество радиаторов 20a и 20b, которые соответствующим образом термически связаны с LED 10a и 10b и которые располагаются последовательно с интервалом друг между другом, и вентиляторы 40 и 45 (охлаждающий механизм), которые посылают поток охлаждающего воздуха в радиаторы 20a и 20b в направлении расположения радиаторов 20a и 20b. Радиатор 20b, который рассеивает тепло LED 10b, имеющего большее количество генерируемого тепла из множества LED, располагается ниже по потоку в потоке охлаждающего воздуха, чем другой радиатор 20a. Поскольку пара вентиляторов 40 и 45 рассеивает тепло множества LED, получается структура, экономящая пространство, которая способствует уменьшению размера устройства источника света.
Дополнительно, устройство источника света дополнительно включает в себя камеру 60, которая охватывает радиаторы 20a и 20b и охлаждающий механизм. Охлаждающий механизм включает в себя расположенный выше по потоку вентилятор 40, положение которого зафиксировано относительно радиаторов, и расположенный ниже по потоку вентилятор 45, зафиксированный на камере 60. Таким образом, даже в случае, когда подвижная платформа 55 перемещается, чтобы регулировать ориентацию радиаторов 20a и 20b, направление выпускаемого воздуха не изменяется, и LED 10a и 10b могут соответствующим образом охлаждаться.
Кроме того, устройство источника света включает в себя канал 46, который охватывает радиаторы и который открывается к вентиляторам 40 и 45. Это делает возможным охлаждать радиаторы 20a и 20b и рассеивать тепло LED 10a и 10b более эффективно.
Кроме того, устройство отображения изображения проекторного типа согласно первому предпочтительному варианту осуществления включает в себя устройство источника света, описанное выше. Поскольку охлаждение устройства источника света выполняется с помощью экономящей пространство структуры, становится возможным уменьшать размер устройства отображения изображения проекторного типа.
(Второй вариант осуществления)
<Структура>
Фиг. 5 показывает структуру устройства источника света согласно второму предпочтительному варианту осуществления. Устройство источника света согласно второму предпочтительному варианту осуществления, используемое для устройства отображения изображения проекторного типа или т.п., сконфигурировано, чтобы охлаждать три LED посредством двух последовательно расположенных охлаждающих структур. Устройство источника света согласно второму предпочтительному варианту осуществления включает в себя подвижную платформу 55, корпус 50, расположенный на подвижной платформе 55, и LED 10a, 10b и 10c, соответствующим образом установленные на трех сторонах корпуса 50. Подвижная платформа 55 выполнена с возможностью движения параллельно каждой из осей X, Y и Z и выполнена с возможностью поворота вокруг каждой оси X, Y и Z. Регулировка подвижной платформы 55 таким образом делает возможным регулировку положения LED 10a, 10b и 10c. К LED 10a радиатор 20a прикрепляется через проводник 15a тепла, такой как теплопроводящая смазка. Проводник 15a тепла служит для того, чтобы уменьшать сопротивление термического контакта, и LED 10a и радиатор 20a термически связываются друг с другом. Аналогично, к LED 10b радиатор 20b прикрепляется через проводник 15b тепла, и LED 10b и радиатор 20b термически связываются друг с другом.
Радиатор 25 LED 10c включает в себя теплоприемник 25c, прикрепленный к LED 10c через проводник 15c тепла, рассеивающую тепло пластину 25a, расположенную ниже по потоку от радиатора 20a, рассеивающую тепло пластину 25b, расположенную ниже по потоку от радиатора 20b, и тепловые трубки 25d, которые переносят тепло теплоприемника 25c на рассеивающую тепло пластину 25a и рассеивающую тепло пластину 25b. Эти составные части радиатора 25 все термически связаны с LED 10c. Радиатор 20a и рассеивающая тепло пластина 25a являются последовательностью объектов, подлежащих охлаждению, и охлаждаются вентиляторами 40a и 45a. Аналогично, радиатор 20b и рассеивающая тепло пластина 25b являются последовательностью объектов, подлежащих охлаждению, и охлаждаются вентиляторами 40b и 45b. Следует отметить, что LED 10c имеет большее количество генерируемого тепла, чем LED 10a и 10b. Вентиляторы 40a и 40b зафиксированы на подвижной платформе 55 посредством фиксирующего блока (не показан), а вентиляторы 45a и 45b закреплены на камере 60.
Тепло, переносимое от LED 10c в теплоприемник 25c радиатора 25, переносится на рассеивающие тепло пластины 25a и 25b посредством тепловых трубок 25d.
Тепло, переносимое от LED 10a к радиатору 20a, подвергается теплообмену в радиаторе 20a потоком охлаждающего воздуха, вызываемым вентиляторами 40a и 45b. Поток охлаждающего воздуха, проходящий через радиатор 20a, движется к рассеивающей тепло пластине 25a, где поток охлаждающего воздуха подвергается дополнительному теплообмену. Хотя температура потока воздуха, охлаждающего радиатор 20a, повышается, LED 10с имеет большее количество генерируемого тепла, чем LED 10a, и температура рассеивающей тепло пластины 25a выше, чем температура радиатора 20a. Следовательно, поток воздуха, охлаждающего радиатор 20a, может дополнительно охлаждать рассеивающую тепло пластину 25a.
Аналогично, тепло, переносимое от LED 10b к радиатору 20b, подвергается теплообмену в радиаторе 20b потоком охлаждающего воздуха, вызываемым вентиляторами 40b и 45b. Поток охлаждающего воздуха, проходящий через радиатор 20b, движется к рассеивающей тепло пластине 25b, где поток охлаждающего воздуха подвергается дополнительному теплообмену. Хотя температура потока воздуха, охлаждающего радиатор 20b, повышается, LED 10с имеет большее количество генерируемого тепла, чем LED 10b, и температура рассеивающей тепло пластины 25b выше, чем температура радиатора 20b. Следовательно, поток воздуха, охлаждающего радиатор 20b, может дополнительно охлаждать рассеивающую тепло пластину 25b.
В частности, устройство источника света согласно второму предпочтительному варианту осуществления включает в себя группу LED, состоящую из множества LED 10a, 10b и 10c, группу радиаторов, состоящую из множества радиаторов, которые соответственно термически связаны с LED 10a, 10b и 10c, составляющими группу LED, и соответственно рассеивают тепло LED, составляющих группу LED, и вентиляторы 40a, 45a, 40b и 45b (охлаждающий механизм), которые вносят поток охлаждающего воздуха в группу радиаторов. Группа LED и группа радиаторов разделены на множество рядов и остальное множество рядов, которые располагаются с интервалом друг от друга. Охлаждающий механизм вносит поток охлаждающего воздуха в каждый ряд группы радиаторов вдоль ряда. Радиатор, который рассеивает тепло LED 10c, расположенного в остальном множестве рядов, включает в себя тепловые трубки 25d. Тепловые трубки 25d переносят тепло ниже по потоку в потоке охлаждающего воздуха в радиаторах 20a и 20b, рассеивающих тепло LED 10a и 10b, расположенных во множестве рядов. Таким образом, посредством охлаждения множества радиаторов в целом, основанного на разности в количестве генерируемого тепла между светодиодами LED, может быть достигнуто уменьшение размера охлаждающей структуры, и, следовательно, может быть достигнуто уменьшение в размере устройства источника света.
Дополнительно, в то время как вентиляторы 40a и 40b соответственно располагаются выше по потоку от радиаторов 20a и 20b на фиг. 5, вентиляторы 40a и 40b могут быть расположены между радиаторами 20a и 20b и радиатором 25.
Кроме того, в то время как фиг. 5 показывает, что два LED 10a и 10b располагаются параллельно друг другу, а LED 10c располагается ниже по потоку от них, в случае, когда число LED больше, чем в этом случае, дополнительные LED могут быть добавлены выше по потоку или ниже по потоку от LED 10a, или выше по потоку или ниже по потоку от LED 10b. Совершенно очевидно, что LED, имеющие меньшее количество генерируемого тепла, должны быть расположены выше по потоку. С таким расположением четыре или более LED могут охлаждаться двумя наборами вентиляторов 40a и 45a, и 40b и 45b.
Кроме того, аналогично вариациям первого предпочтительного варианта осуществления, может быть предусмотрен канал, который окружает радиатор 20a и который открывается к вентилятору 40a и 45a. Аналогично, может быть предусмотрен канал, который окружает радиатор 20b и который открывается к вентиляторам 40b и 45b. Это делает возможным эффективное охлаждение светодиодов LED с использованием потока охлаждающего воздуха, создаваемого вентиляторами 40a и 45a и вентиляторами 40b и 45b.
<Результат>
Как было описано, устройство источника света согласно второму предпочтительному варианту осуществления обеспечивает следующий результат. Т.е., устройство источника света согласно второму предпочтительному варианту осуществления включает в себя группу LED, состоящую из множества LED 10a, 10b и 10c, группу радиаторов, состоящую из множества радиаторов, которые соответственно термически связаны с LED 10a, 10b и 10c, составляющими группу LED, и которые соответственно рассеивают тепло LED 10a, 10b и 10c, составляющих группу LED, и вентиляторы 40a, 45a, 40b и 45b (охлаждающий механизм), которые вносят поток охлаждающего воздуха в группу радиаторов. Группа LED и группа радиаторов разделены на множество рядов и остальное множество рядов, которые располагаются с интервалом друг от друга. Охлаждающий механизм вносит поток охлаждающего воздуха в каждый ряд группы радиаторов вдоль ряда. Радиатор, который рассеивает тепло LED 10c, расположенного в остальном множестве рядов, включает в себя тепловые трубки 25d. Тепловые трубки 25d переносят тепло ниже по потоку в потоке охлаждающего воздуха в радиаторах 20a и 20b, рассеивающих тепло LED 10a и 10b, расположенных во множестве рядов. Таким образом, посредством охлаждения множества радиаторов в целом, основанного на разности в количестве генерируемого тепла между светодиодами LED, может быть достигнуто уменьшение размера охлаждающей структуры, и, следовательно, может быть достигнуто уменьшение в размере устройства источника света.
Хотя изобретение подробно показано и описано, вышеприведенное описание во всех аспектах является иллюстративным, а не ограничивающим. Таким образом, следует понимать, что многочисленные модификации и вариации могут быть разработаны без отступления от объема изобретения.