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CN107305311A - 冷却装置以及投射型影像显示装置 - Google Patents

冷却装置以及投射型影像显示装置 Download PDF

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CN107305311A
CN107305311A CN201710247330.4A CN201710247330A CN107305311A CN 107305311 A CN107305311 A CN 107305311A CN 201710247330 A CN201710247330 A CN 201710247330A CN 107305311 A CN107305311 A CN 107305311A
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CN
China
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cooling device
heat
heat pipe
light
base portion
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Application number
CN201710247330.4A
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English (en)
Inventor
奥野学
山下奈央子
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Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
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Abstract

本发明提供对因投射型影像显示装置的高亮度化而发热的部件进行冷却的高效率的冷却装置。本发明的散热器具备：铝制的基台部(310)，其与DMD热接合；一对U字型形状的热管(340、350)，其以嵌入且互不相同地并列设置的方式埋设于收容槽部，所述收容槽部设置于该基台部(310)；以及翅片部(320)，其具备多个翅片(322)，且以封盖热管(340、350)的方式与基台部(310)结合。

Description

冷却装置以及投射型影像显示装置
技术领域
本发明涉及在投射型影像显示装置的内部使用的将发热部件冷却的冷却装置。
背景技术
市售有将数字微镜器件(以下记为“DMD”)用作光调制元件的投射型影像显示装置。伴随投射型影像显示装置的高性能化，越来越需要高分辨率以及高亮度化。为了实现高亮度化而向DMD照射强照明光，但此时由于DMD对光的吸收而导致DMD的温度上升。因此，在DMD中设置有将其冷却的结构。
专利文献1公开了将影像显示元件冷却的冷却装置。在该冷却装置中包括散热器、通风管道以及风扇，并利用这些进行影像显示元件的冷却。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2000-338603号公报
发明内容
本发明提供对高亮度化引起的部件的发热进行冷却的高效率的冷却装置。
本发明的冷却装置具备：热传导性的基台部，其与发热部热连接；热管，其埋设于所述基台部内；以及翅片部，其具备多个翅片，且以封盖所述热管的方式与所述基台部结合。
发明效果
本发明的冷却装置对使发热部件的温度降低的冷却效率的高效率化有效。
附图说明
图1是示出实施方式1的搭载有冷却装置的投射型影像显示装置的结构的图。
图2是示出在实施方式1的投射型影像显示装置中使用的荧光体轮的图。
图3是实施方式1的散热器的外观立体图。
图4是示出实施方式1的散热器的分解状态的立体图。
图5是示出实施方式1的散热器的基台部的结构的立体图。
图6是示出实施方式1的散热器的基台部与热管的分解状态的立体图。
图7是示出实施方式2的散热器的基台部与热管的分解状态的立体图。
图8是示出实施方式2的散热器的基台部的结构的立体图。
图9是示出其他实施方式的散热器的基台部的结构的立体图。
附图标记说明
1 投射型影像显示装置
20 照明光学系统
201 激光源
202 准直透镜
233 第一棱镜
234 第二棱镜
235 TIR棱镜
236 DMD
300 散热器
310、311 基台部
320 翅片部
321 基板
322 翅片
330 连接构件
340、341、350、351 热管
360、370 收容槽部
380 基台部
381 收容凹部
390 风扇
具体实施方式
以下，适当参照附图对实施方式进行详细说明。但是，有时省略过于详细的说明。例如，有时省略对已熟知的事项的详细说明、实质上相同的结构的重复说明。这是为了避免以下的说明过于冗长，从而使本领域技术人员容易理解。
需要说明的是，附图以及以下的说明是为了使本领域技术人员充分理解而提供的，并没有由此对记载于技术方案的主题进行限定的意图。
(实施方式1)
以下，利用图1～6对实施方式1进行说明。
[1-1.结构的说明]
[1-1-1.整体的结构]
图1是用于对搭载有本发明的冷却装置的投射型影像显示装置1的光学系统的结构进行说明的图。为了便于以下的说明，在图1～6中取图中示出的XYZ直角坐标系。
首先，对投射型影像显示装置1的照明光学系统20进行说明。激发光源即激光源201是蓝色半导体激光器，为了实现高亮度的照明装置而由多个半导体激光器构成。在图1中例示性地并列配置有五个蓝色半导体激光器而进行记载，多个蓝色半导体激光器以矩阵状配置在平面上。从各激光源201出射的激发光即激光分别通过对应的准直透镜202校准。从准直透镜202出射的光成为大致平行光。该平行光的整体光束由透镜203聚光，在通过扩散板204后通过透镜205而再次成为大致平行光。由透镜205大致平行光化后，激光束入射至相对于光轴配置为大致45度的分色镜(dichroic mirror)206。
扩散板204是玻璃平板，在单面形成有实施有微细的凹凸的扩散面。另外，分色镜206具有反射蓝色半导体激光器的波段的光且透过该波段以外的光的特性。
沿图1中的-Y方向入射至分色镜206的激光由分色镜206反射而沿图1中-X方向出射。之后，激光由透镜207、透镜208聚光，激发形成于荧光体轮10的荧光体。
如图2的侧视图(a)所示，荧光体轮装置10包括电动机101和旋转基材102，该旋转基材102由被驱动而以电动机101的旋转轴为中心旋转的圆盘状的板体构成。
在旋转基材102上，如图2的主视图(b)所示，在与荧光体轮的旋转轴中心A相距距离R1的圆周上，在该圆周的内外以具有规定的宽度W的方式形成有红色荧光体部103、绿色荧光体部104以及开口部105。
在来自激光源201的激光聚光于荧光体轮装置10的红色荧光体部103时，红色荧光体部103被激发而发出红色光。另外，在来自激光源201的激光聚光于荧光体轮装置10的绿色荧光体部104时，绿色荧光体部104被激发而发出绿色光。并且，在荧光体轮装置10的开口部105聚光的来自激光源201的激光透过荧光体轮装置10。
返回图1，将由荧光体轮装置10得到的红色光以及绿色光从荧光体轮装置10沿+X方向出射。在红色荧光体部103与绿色荧光体部104沿-X方向出射的荧光由旋转基材102反射而沿+X方向出射。上述红色光、绿色光通过透镜208、207平行化并透过分色镜206，由聚光透镜217聚光并入射至棒状积分器218。
另一方面，通过开口部105后的蓝色半导体激光器的蓝色光沿透镜209、透镜210、反射镜211、透镜212、反射镜213、透镜214、反射镜215、透镜216的路径前进，由分色镜206反射，由聚光透镜217聚光并入射至棒状积分器218。透镜212、214、216作为中继透镜而发挥功能。
从棒状积分器218出射的光通过透镜230、透镜231、透镜232，并入射至由第一棱镜233与第二棱镜234这一对棱镜构成的TIR(内部全反射)棱镜235，在光调制元件即DMD(Digital Micromirror Device)236中，入射光被影像信号调制并作为影像光P而出射。透镜230、231具有中继透镜的功能，透镜232具有使棒状积分器218的出射面的光成像于DMD236的功能。
来自DMD236的出射光入射至投射透镜237，且来自投射透镜237的出射光作为影像光P而放大投射至屏幕。投射透镜237是投射光学系统的一例。
DMD236因入射至其中的光的一部分变化为热而发热。DMD236是投射型影像显示装置的发热部的一例。经由连接构件230与DMD236热连接的散热器300对DMD236进行冷却。散热器300是冷却装置的一例，详细内容将在后面叙述，该散热器300具备通过将多个热管一体收容而埋设热管的基台部310；以及在基板321设置有多个翅片322而成的翅片部320。在本实施方式中，还具备冷却用的风扇390。在DMD236产生的热热传导至散热器300，风扇390向散热器300鼓风而使散热器的热散出。需要说明的是，构成散热器300的基台部310和翅片部320由铝构成。另外，一体地设置于基台部310的连接构件330也由铝构成。
[1-1-2.散热器的结构]
图3是图1的散热器300的立体图，图4是示出将散热器300分解为基台部310和翅片部320的状态的立体图，图5是将基台部310放大后的立体图，图6是示出从基台部310卸下热管340、350后的状态的立体图。
散热器300包括基台部310、翅片部320以及一对热管340、350。翅片部320以在铝制的基板321以一定的间隔植设由铝制的薄板构成的多个翅片322的方式构成。翅片部320能够通过使用铝等材料并利用压铸将基板321与翅片322成型为一体而构成。
如图4～图6所示，热管340、350具有底部和从底部的两端部沿同一方向(X方向)延伸的两个延伸部，形成为在与底部对置的一侧具有开口的U字型形状。两个延伸部具有大致相同的长度，且比底部长。在与热管延伸的方向垂直的面中的剖面以形成为大致矩形状的方式构成。
在基台部310中，如图6所示，在铝制的板体的单面侧设置有埋设热管340、350的一对收容槽部360、370。该收容槽部360、370形成为在热管340、350嵌入时彼此尽可能地面接触的形状。在本实施方式中，基台部310使用作为热传导性良好的材料的铝，但并不限定于此，例如也可以由铜构成。需要说明的是，能够在收容槽部360、370与热管340、350之间的间隙使焊料合金流入，从而进一步加强收容槽部360、370与热管340、350之间的热连接。
热管340设置为嵌入基台部310的收容槽部360，热管350设置为嵌入基台部310的收容槽部370，因此热管340、350互不相同地配置。换言之，收容槽部360、370以在热管340、350互不相同地配置的状态下并列设置的方式形成。即，如图4～图6所示，热管340沿-X方向具有开口，热管350沿+X方向具有开口，且以彼此的开口方向(延伸方向)相差180°的方式配置。另外，一对热管340、350以彼此的同一侧的延伸部相邻的方式沿Z方向并列设置。
如图3所示，在基台部310的与配置有翅片部320的一侧(配置有热管340、350的一侧)相反的一侧的面设置有连接构件330。连接构件330与DMD236机械连接以及热连接，利用铝而与基台部310设置为一体。配置连接构件330的位置为由图5的虚线示出的部位，配置在热管340与热管350相邻的位置，且配置在横跨热管340与热管350的位置。即，从并列配置热管340、350的面的法线方向(即，相对于基台部310配置连接构件330的Y方向)观察时，连接构件330配置在与热管340、350的彼此相邻的延伸部重叠的位置。
基台部310的收容槽部形成侧的面与基板321夹着硅脂且以封盖热管的方式接合固定。根据该接合，基板321不仅与基台部以抵接的方式热连接，也与热管以抵接的方式热连接。在该情况下，如图4所示，翅片部320以翅片322的排列方向为与热管340、350的延伸方向相同的方向(X方向)的方式相对于基台部310配置，但并不限定于此。翅片部320也可以以翅片322的排列方向为与热管340、350的延伸方向垂直的方向(Z方向)的方式相对于基台部310配置。
[1-2.散热器的动作]
由透镜232聚光的照明光入射至TIR棱镜235而照射DMD236。未由DMD236反射而被吸收了的照明光变化为热，经由连接构件330而向散热器300的基台部310的中心部附近热传导。
传导至基台部310的中心部附近的热通过热管340、350扩散。扩散后的热传导至翅片部320的基板321，然后传导至翅片322，利用风扇390散热。热管340、350在铜制的外壳内部收容有工作液，工作液通过受热而在热管内回流从而进行热移动，根据热管受热的部位以及散热的部位与重力方向的位置关系而产生热移动量的差别。在本实施方式中，为了抑制由于散热器(热管)的设置方向而产生热移动量的差别的情况，热管340、350具有U字型，且互不相同地配置。
热管340、350以与形成收容槽部360、370的基台部310的面密接的方式配置，由此由热管340、350吸收的热扩散至基台部310整体，通过翅片部320而有效地散热。
[1-3.效果等]
如以上那样，在本实施方式中，能够通过热管对由照射至DMD的照明光产生的热进行有效的扩散，且能够将扩散后的热向翅片热传导，因此能够有效地散热。另外，在以散热器300的设置方向、例如Z轴成为重力方向的方式设置的情况下，能够维持高冷却能力，能够有效地散热。
(实施方式2)
以下，利用图7以及图8对实施方式2进行说明。在实施方式2中，基台部的结构与实施方式1不同，其他的结构以及动作与实施方式1相同，因此省略其重复说明。另外，在以下的说明中，在图7以及图8中取图中示出的直角坐标系。
图7是示出在本实施方式的散热器中使用的基台部380、热管340、350的立体图，图8是示出将热管340、350配置于基台部的状态的立体图。
基台部380呈盘状，且在其收容凹部381以接近且互不相同的方式并列设置有一对热管340、350。虽然在图7以及图8中未图示，但在基台部380的收容凹部381的相反侧，与图3所示的散热器300的情况同样地设置有连接构件330。上述基台部380与连接构件330由铝构成。将热管340、350配置于收容凹部381之后，使熔融的焊料合金流入收容凹部内，从而以焊料合金填充收容凹部381的空间且埋设热管340、350。之后，进行接合使得收容凹部381由翅片部320的基板321封盖。在此，焊料合金是热传导材料的一例。
由此，与实施方式1同样地，DMD236的发热从翅片部320有效地散出。
(其他实施方式)
如以上那样，作为在本申请中公开的技术的例示，对实施方式1以及实施方式2进行了说明。然而，本发明的技术并不限定于此，也能够在进行了变更、置换、添加以及省略等的实施方式中应用。另外，也能够对在上述实施方式1以及2中说明的各构成要素进行组合，使之成为新的实施方式。于是，以下例示其他实施方式。
一对热管的配置不限于在实施方式1、2中示出的例子，例如也能够如图9所示那样配置。即，热管341、351也可以在彼此的延伸部的一方分别插入彼此的开口的状态下配置于基台部311。在该情况下，在热管341、351中，从底部的两侧延伸的两个延伸部的长度可以如图9所示那样不同，也能够由相同的长度构成。像这样通过将同一热管341、351以互不相同的方式配置，也能够与实施方式1、2同样地，散热器与设置方向无关地取得良好的散热效果。
在各实施方式中，作为发热部的一例对DMD进行了说明。发热部并不限定于DMD。也可以使用半导体激光器的盒背面作为发热部。
需要说明的是，上述的实施方式用于对本发明中的技术进行例示，因此也能够在技术方案的范围或其等同的范围内进行各种变更、置换、添加以及省略等。
产业上的可利用性
本发明能够在投射仪等投射型影像显示装置中应用。

Claims (7)

1.一种冷却装置，具备：
热传导性的基台部，其与发热部热连接；
热管，其埋设于所述基台部内；以及
翅片部，其具备多个翅片，且以封盖所述热管的方式与所述基台部结合。
2.根据权利要求1所述的冷却装置，其中，
所述热管设置有一对，各热管形成为U字型形状，以嵌入且互不相同地并列设置的方式埋设于收容槽部，所述收容槽部设置于所述基台部。
3.根据权利要求1所述的冷却装置，其中，
所述热管设置有一对，各热管形成为U字型形状，且以互不相同的方式并列设置于收容凹部，所述收容凹部设置于所述基台部，在所述收容凹部的空间内填充有热传导性材料且埋设有所述热管。
4.根据权利要求2或3所述的冷却装置，其中，
所述冷却装置还具备连接构件，所述连接构件配置在所述基台部的与结合有所述翅片部的一侧相反的一侧，
在沿相对于所述基台部配置所述连接构件的方向观察的情况下，所述连接构件配置在与一对所述热管这双方重叠的位置。
5.根据权利要求3所述的冷却装置，其中，
所述热传导性材料是焊料合金。
6.根据权利要求1所述的冷却装置，其中，
所述冷却装置具备向所述翅片部鼓风的风扇。
7.一种投射型影像显示装置，具备：
照明光学系统，其包括光源；
光调制元件，其通过影像信号对从所述照明光学系统出射的照明光进行调制，并出射影像光；
投射光学系统，其对从所述光调制元件出射的所述影像光进行放大投射；以及
权利要求1至6中的任一项所述的冷却装置，其与所述光调制元件热连接。
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