JP2006018070A - Light source device and projector - Google Patents
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Abstract
【課題】 迷光成分を排除することによって光源装置から射出される発光光の照度分布を均一化する。
【解決手段】 第1電極と第2電極3とを介して通電されることによって発光する発光チップ2を備え、該発光チップ2の発光光を上記発光チップ2の正面方向に射出する光源装置であって、上記発光チップ2の側面23から射出された発光光が直接上記正面方向に射出されることを防止する遮光手段5を備える。
【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To uniformize illuminance distribution of emitted light emitted from a light source device by eliminating stray light components.
A light source device includes a light emitting chip that emits light when energized through a first electrode and a second electrode, and emits light emitted from the light emitting chip in a front direction of the light emitting chip. The light-shielding means 5 is provided for preventing the emitted light emitted from the side surface 23 of the light-emitting chip 2 from being emitted directly in the front direction.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、光源装置及びプロジェクタに関するものである。 The present invention relates to a light source device and a projector.
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1.3インチが0.5インチになり面積比で1/6強の小型化がされてきている。 In recent years, projectors have been reduced in size, increased in brightness, extended in lifetime, reduced in price, and the like. For example, with respect to miniaturization, the size of the liquid crystal panel (light modulation element) has been reduced from a diagonal of 1.3 inches to 0.5 inches, and an area ratio of slightly over 1/6.
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。 On the other hand, miniaturization by using a light emitting diode (LED) light source which is a solid light source as a light source of a projector has been proposed. The LED light source has a merit as a light source for a projector, such as being small in size including a power source, capable of instantaneous lighting / extinguishing, and wide color reproducibility and long life. Further, since it does not contain harmful substances such as mercury, it is preferable from the viewpoint of environmental protection.
ところで、上述のようなLED光源を備える光源装置においては、一般的に、発光光の取り出し効率を向上させるために、発光チップから射出方向に対して斜めに射出される発光光を発光チップの周囲に配置したリフレクタを用いて光源装置の射出方向に反射している(特許文献1参照)。このようなリフレクタを備えることによって、光源装置から射出される発光光を平行光化し、さらに光の利用効率を増加させることができる。
光源装置をプロジェクタの光源として用いる場合には、発光光を平行光化してプロジェクタの光変調素子に入射させる必要がある。しかしながら前述のように液晶パネル(光変調素子)の小型化が進み液晶パネルのエテンデュが小さくなっているため、プロジェクタ用の光源装置も低エテンデュ化が必要となっている。なお、ここでエテンデュとは光源の発光面積と集光可能な立体角の積で与えられるパラメータであり、有効に活用できる光束が存在する空間的な広がりを示し、光学的に保存されるものである。 When the light source device is used as a light source for a projector, it is necessary to make the emitted light parallel and enter the light modulation element of the projector. However, as described above, the liquid crystal panel (light modulation element) has been miniaturized and the etendue of the liquid crystal panel has been reduced. Therefore, the light source device for the projector is also required to have a low etendue. Here, etendue is a parameter given by the product of the light emitting area of the light source and the solid angle of light that can be collected, and indicates the spatial extent in which there is a luminous flux that can be used effectively and is stored optically. is there.
従来の光源装置は、リフレクタによって発光チップの正面から斜方に射出された発光光を光源装置の射出方向に反射しているため、発光チップの正面から射出された発光光を平行光化することができる。しかしながら、発光チップからは、その正面以外の面からも発光光が射出されており、従来の光源装置ではそれらの発光光もリフレクタによって反射されている、したがって従来の光源装置ではエテンデュが大きく、発光チップの側面から射出された発光光のすべてを平行光化して小型化された液晶パネル(光変調素子)に入射させることが困難であった。このため、発光チップの側面から射出された発光光の多くは、光源装置から射出された後にプロジェクタ内において迷光となっていた。 Since the conventional light source device reflects the emitted light emitted obliquely from the front surface of the light emitting chip by the reflector in the emission direction of the light source device, the emitted light emitted from the front surface of the light emitting chip is collimated. Can do. However, emitted light is emitted from the light emitting chip from the surface other than the front surface, and in the conventional light source device, the emitted light is also reflected by the reflector. Therefore, the conventional light source device has a large etendue and emits light. It has been difficult to make all the emitted light emitted from the side surface of the chip collimate and enter the liquid crystal panel (light modulation element) that is miniaturized. For this reason, most of the emitted light emitted from the side surface of the light emitting chip has become stray light in the projector after being emitted from the light source device.
また、プロジェクタにおいては、表示特性を向上させるために、光変調素子に入射される発光光の照度分布が均一であることが好ましい。しかしながら、上述のような発光チップの側面から射出された発光光を、発光チップの正面から射出された発光光とあわせて均一化して射出することは困難であるため、光源装置から射出される発光光の照度分布が不均一となっていた。 In the projector, it is preferable that the illuminance distribution of the emitted light incident on the light modulation element is uniform in order to improve display characteristics. However, since it is difficult to uniformly emit the light emitted from the side surface of the light emitting chip as described above together with the light emitted from the front surface of the light emitting chip, the light emitted from the light source device The illuminance distribution of light was uneven.
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、発光チップの側面から射出される発光光成分を排除することによって光源を低エテンデュ化し、かつ光源装置から射出される発光光の照度分布を均一化することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems. By eliminating the light emission component emitted from the side surface of the light emitting chip, the light source is reduced in etendue, and the illuminance distribution of the light emission emitted from the light source device is achieved. It aims at equalizing.
上記目的を達成するために、本発明の光源装置は、第1電極と第2電極とを介して通電されることによって発光する発光チップを備え、該発光チップの発光光を上記発光チップの正面方向に射出する光源装置であって、上記発光チップの側面から射出された発光光が直接上記正面方向に射出されることを防止する遮光手段を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a light source device of the present invention includes a light emitting chip that emits light when energized through a first electrode and a second electrode, and emits light emitted from the light emitting chip in front of the light emitting chip. A light source device that emits light in a direction includes light shielding means for preventing light emitted from a side surface of the light emitting chip from being emitted directly in the front direction.
このような特徴を有する本発明の光源装置によれば、遮光手段によって発光チップの側面から射出された発光光が直接正面方向に射出されることを防止することができる。このため、本発明の光源装置によれば、光源装置から射出される発光光(以下、照明光と称する)から迷光成分(発光チップの側面から射出された発光光)が排除されるため光源のエテンデュを小さくでき、また、照明光の照度分布を均一化することができる。
なお、遮光手段によって遮光された発光光を再利用することによって平行光化可能な成分に変換する再利用手段を配置し、発光チップの側面から射出された発光光を再利用手段を介して間接的に光源装置の外部に射出しても良い。このような再利用手段を配置することによって、光源装置における発光光の取り出し効率を向上させることができる。
According to the light source device of the present invention having such a feature, it is possible to prevent the emitted light emitted from the side surface of the light emitting chip by the light shielding means from being emitted directly in the front direction. For this reason, according to the light source device of the present invention, the stray light component (the emitted light emitted from the side surface of the light emitting chip) is eliminated from the emitted light emitted from the light source device (hereinafter referred to as illumination light). The etendue can be reduced, and the illuminance distribution of the illumination light can be made uniform.
It is to be noted that a reusable means for converting the emitted light shielded by the light shielding means into a component that can be collimated by reusing the light is indirectly disposed through the reusable means. Alternatively, it may be emitted outside the light source device. By arranging such reuse means, it is possible to improve the extraction efficiency of the emitted light in the light source device.
また、本発明の光源装置においては、上記遮光手段が、上記発光チップの側面から射出された発光光の少なくとも一部を反射することによって、上記発光チップの側面から射出された発光光が直接上記正面方向に射出されることを防止するという構成を採用することができる。
LEDの発光チップは、一般に温度が上昇すると発光効率が低下する。 このため、上述のような構成を採用することによって、遮光手段において、発光チップの側面から射出された発光光の全てが遮光手段により吸収されることを防止することができ、光源装置の温度上昇を抑止することが可能となり、光源装置からより多くの光量を得ることが可能となる。
In the light source device of the present invention, the light shielding unit reflects at least a part of the emitted light emitted from the side surface of the light emitting chip, so that the emitted light emitted from the side surface of the light emitting chip is directly It is possible to employ a configuration that prevents the injection in the front direction.
In general, a light emitting chip of an LED has a lower luminous efficiency when the temperature rises. For this reason, by adopting the configuration as described above, the light shielding unit can prevent all of the emitted light emitted from the side surface of the light emitting chip from being absorbed by the light shielding unit, and the temperature of the light source device can be increased. Can be suppressed, and a larger amount of light can be obtained from the light source device.
また、本発明の光源装置においては、上記遮光手段が、上記発光チップの正面に配置された上記第1電極と接続されかつ上記発光チップの外周部に沿って配置される導電性部材であるという構成を採用することができる。
従来の光源装置においては、一般的に第1電極にボンディングワイヤを介して通電していた。しかしながら、このようなボンディングワイヤは、発光光の光路上に配置されることになるため、照明光の照度分布を不均一化する原因となる。このため、発光チップの外周部に沿って配置される導電性部材を介して第1電極に通電することによって、照明光の照度分布が不均一化されることを防止することができる。
そして、本発明の光源装置においては、このような導電性部材を本発明の遮光手段として用いているため、新たに遮光手段として別部材を配置することなく、発光チップの側面から射出された発光光が直接正面方向に射出されることを防止することができる。
また導電性部材の断面積は、ボンディングワイヤの断面積と比較して格段に広いため、電流の流路を広く確保することができ、従来の光源装置と比較してより大きな電流を流すことができる。
なお、ボンディングワイヤを介して第1電極に通電する構成を採用せざるを得ない場合には、本発明の導電性部材の代わりにセラミックス等からなる非導電性部材を配置し、この非導電性部材を本発明の遮光手段として用いることも可能である。
In the light source device of the present invention, the light shielding means is a conductive member that is connected to the first electrode disposed in front of the light emitting chip and disposed along the outer peripheral portion of the light emitting chip. A configuration can be employed.
In the conventional light source device, the first electrode is generally energized via a bonding wire. However, since such a bonding wire is disposed on the optical path of the emitted light, it causes non-uniform illuminance distribution of the illumination light. For this reason, it is possible to prevent the illuminance distribution of the illumination light from becoming non-uniform by energizing the first electrode through the conductive member disposed along the outer peripheral portion of the light emitting chip.
In the light source device of the present invention, since such a conductive member is used as the light shielding unit of the present invention, light emission emitted from the side surface of the light emitting chip without newly arranging another member as the light shielding unit. It is possible to prevent light from being emitted directly in the front direction.
In addition, since the cross-sectional area of the conductive member is much wider than the cross-sectional area of the bonding wire, it is possible to secure a wide current flow path and to pass a larger current than that of the conventional light source device. it can.
In addition, when it is unavoidable to adopt a configuration in which the first electrode is energized through a bonding wire, a non-conductive member made of ceramics or the like is disposed instead of the conductive member of the present invention, and this non-conductive It is also possible to use the member as the light shielding means of the present invention.
また、本発明の光源装置においては、上記導電性部材と接続されかつ上記発光チップの正面方向に配置される光学素子を備えるという構成を採用することができる。
発光チップの周囲に導電性部材を配置することによって、光源装置を堅固なものとすることができる。このため、従来、プロジェクタ側の構成部材として配置されていた光学素子を導電性部材と直接接続することができる。これによって、光源装置と光学素子が別体で配置される場合と比較して発光光の光路を短くすることができる。したがって、プロジェクタを小型化することができるとともに、発光光の損失を低減させることができる。
なお、光学素子としては、ロッドレンズや偏光板等を用いることができる。
Moreover, in the light source device of this invention, the structure provided with the optical element connected with the said electroconductive member and arrange | positioned in the front direction of the said light-emitting chip is employable.
By disposing a conductive member around the light emitting chip, the light source device can be made solid. For this reason, it is possible to directly connect an optical element, which has been conventionally arranged as a component on the projector side, to the conductive member. Thereby, the optical path of the emitted light can be shortened as compared with the case where the light source device and the optical element are arranged separately. Therefore, the projector can be downsized and the loss of emitted light can be reduced.
In addition, a rod lens, a polarizing plate, etc. can be used as an optical element.
また、本発明の光源装置においては、上記光学素子と上記発光チップとの間に透光性を有する絶縁性の液体を備えるという構成を採用することができる。
このような構成を採用することによって、発光チップの発光光を損失が大きくなる空気中を通過させることなく光学素子に入射させることができる。したがって、光源装置における発光光の取り出し効率を向上させることができる。
In the light source device of the present invention, a configuration in which an insulating liquid having translucency is provided between the optical element and the light emitting chip can be employed.
By adopting such a configuration, the light emitted from the light-emitting chip can be incident on the optical element without passing through the air with a large loss. Therefore, the extraction efficiency of the emitted light in the light source device can be improved.
また、本発明の光源装置においては、上記光学素子と上記発光チップとの間に冷却媒体を流す冷却手段を備えるという構成を採用することができる。
このような構成を採用することによって、光学素子と発光チップと間に冷却媒体が流れるため、発光チップと光学素子を冷却媒体を介して積極的に冷却することができ、発光チップの発光効率を向上させ、かつ発光チップをより大電流で駆動することが可能となる。
In the light source device of the present invention, it is possible to employ a configuration in which a cooling means for flowing a cooling medium is provided between the optical element and the light emitting chip.
By adopting such a configuration, since a cooling medium flows between the optical element and the light emitting chip, the light emitting chip and the optical element can be actively cooled via the cooling medium, and the light emission efficiency of the light emitting chip can be improved. In addition, the light emitting chip can be driven with a larger current.
また、本発明の光源装置においては、上記第1電極が、上記発光チップの正面の全面に配置されるとともに、透光性を有する導電性材料によって形成されているという構成を採用することができる。
このような構成を採用することによって、発光チップの正面の全面に均一に電流が印加される。したがって、発光チップから均一な照度分布の照明光を得ることができる。なお、上述のように第1電極は、透光性を有する導電性材料によって形成されているため、発光チップの発光光が第1電極において遮光されることはない。
In the light source device of the present invention, the first electrode may be disposed on the entire front surface of the light emitting chip and may be formed of a light-transmitting conductive material. .
By adopting such a configuration, a current is uniformly applied to the entire front surface of the light emitting chip. Therefore, illumination light with a uniform illuminance distribution can be obtained from the light emitting chip. Note that, as described above, since the first electrode is formed of a light-transmitting conductive material, light emitted from the light-emitting chip is not shielded by the first electrode.
また、本発明の光源装置においては、上記導電性部材が接続された部位における上記第1電極と発光チップとの間に、絶縁部材を備えるという構成を採用することができる。
導電性部材が接続された部位の第1電極と発光チップとが直接接触している場合には、例えば、導電性部材によって遮光された部位に多くの電流が印加され、発光チップの正面に印加される電流量が減少することが懸念される。このような場合には、導電性部材によって遮光された部位において発光が生じ、発光チップの正面における発光量が減少する。
このため、上述のように導電性部材が接続された部位の第1電極と発光チップとの間に絶縁部材を配置することによって、導電性部材によって遮光された部位に電流が印加されることを防止することができ、発光チップの正面における発光量が減少することを防止することができる。
Moreover, in the light source device of this invention, the structure of providing an insulating member between the said 1st electrode and light emitting chip in the site | part in which the said electroconductive member was connected is employable.
When the light emitting chip is in direct contact with the first electrode at the part where the conductive member is connected, for example, a large amount of current is applied to the part shielded from light by the conductive member and applied to the front surface of the light emitting chip. There is a concern that the amount of current generated will decrease. In such a case, light emission occurs at a portion shielded from light by the conductive member, and the amount of light emission in front of the light emitting chip is reduced.
For this reason, by arranging the insulating member between the first electrode and the light emitting chip at the part where the conductive member is connected as described above, the current is applied to the part shielded from light by the conductive member. It can prevent, and it can prevent that the light-emission quantity in the front of a light-emitting chip reduces.
また、本発明の光源装置においては、上記発光チップの正面から斜方に射出された発光光を上記正面方向に導出するリフレクタを備えるという構成を採用することができる。
このような構成を採用することによって、光源装置から射出される照明光を平行光化することが可能となる。
In the light source device of the present invention, it is possible to employ a configuration in which a reflector for deriving emitted light emitted obliquely from the front surface of the light emitting chip in the front direction is employed.
By adopting such a configuration, the illumination light emitted from the light source device can be converted into parallel light.
また、本発明の光源装置においては、上記リフレクタと上記導電性部材とが一体形成されているという構成を採用することができる。
このような構成を採用することによって、新たにリフレクタとして別部材を配置することなく、照明光を平行光化することが可能となる。
Moreover, in the light source device of this invention, the structure that the said reflector and the said electroconductive member are integrally formed is employable.
By adopting such a configuration, the illumination light can be collimated without newly arranging another member as a reflector.
また、本発明の光源装置においては、上記発光チップの正面と対向する面に配置されるとともに、導電性材料によって形成される反射膜を備えるという構成を採用することができる。
このような構成を採用することによって、発光チップ内を導波して発光チップの正面と対向する面側に射出される発光光が反射膜によって反射されて、再び発光チップ内を導波して発光チップの正面から射出される。このため、光源装置における発光光の取り出し効率を向上させることが可能となる。
Moreover, in the light source device of this invention, while being arrange | positioned in the surface facing the front surface of the said light emitting chip, the structure provided with the reflective film formed with an electroconductive material is employable.
By adopting such a configuration, the emitted light that is guided through the light emitting chip and is emitted to the surface facing the front surface of the light emitting chip is reflected by the reflective film, and is again guided through the light emitting chip. Injected from the front of the light emitting chip. For this reason, it becomes possible to improve the extraction efficiency of the emitted light in the light source device.
また、本発明の光源装置においては、上記第2電極が、上記発光チップを支持するとともに、導電性材料によって形成される基台であるという構成を採用することができる。
このような構成を採用することによって、新たに第2電極として別部材を配置することなく、発光チップに電流を印加することができる。
また、例えば、基台が伝熱性の高い部材によって形成されている場合には、第2電極として基台を用いることによって、発光チップと基台とが直接接触されるため、発光チップにおける発熱を基台側に逃がすことが可能となる。このため、発光チップが高温となることを抑止することができ、発光チップの発光効率の低下を防止し、かつ発光チップをより大電流で駆動することができる。
In the light source device of the present invention, a configuration in which the second electrode is a base that supports the light emitting chip and is formed of a conductive material can be employed.
By adopting such a configuration, it is possible to apply a current to the light emitting chip without newly arranging another member as the second electrode.
In addition, for example, when the base is formed of a member having high heat conductivity, the light emitting chip and the base are in direct contact with each other by using the base as the second electrode. It is possible to escape to the base side. For this reason, it can suppress that a light emitting chip becomes high temperature, the fall of the light emission efficiency of a light emitting chip can be prevented, and a light emitting chip can be driven with a larger electric current.
次に、本発明のプロジェクタは、本発明の光源装置を光源として用いることを特徴とする。
このような特徴を有する本発明のプロジェクタによれば、光源装置から射出される照明光の照度分布が均一化されているため、より表示特性に優れたプロジェクタとされる。
Next, a projector according to the present invention is characterized in that the light source device according to the present invention is used as a light source.
According to the projector of the present invention having such characteristics, the illuminance distribution of the illumination light emitted from the light source device is made uniform, so that the projector has better display characteristics.
以下、図面を参照して、本発明に係る光源装置及びプロジェクタの一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材及び各層を認識可能な大きさとするために、各部材及び各層の縮尺を適宜変更している。 Hereinafter, an embodiment of a light source device and a projector according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the scale of each member and each layer is appropriately changed in order to make each member and each layer recognizable.
<光源装置>
(第1実施形態)
図1は、本第1実施形態の光源装置1の概略構成図であり、(a)が平面図、(b)が(a)におけるA−A’線断面図である。この図1に示すように、本第1実施形態の光源装置1は、通電されることによって発光する発光チップ2を備えている。そして、光源装置1は、発光チップ2の発光光を発光チップ2の上面21(正面)が向けられた方向である正面方向に射出するものである。
<Light source device>
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a
この発光チップ2は、例えば、銅等の導電性部材によって形成された基台3上に直接実装(支持)されている。この基台3は、例えば銀ペースト等の導電性接着剤を介して発光チップ2の下面22と接続されており、発光チップ2に電流を印加するための下側電極(第2電極)として用いられる。
The
基台3上には、発光チップ2を囲うようにフレキシブル基板4が配置されている。このフレキシブル基板4は、絶縁層41と、当該絶縁層41上に配置される導電層42とを備えて構成されており、絶縁層41によって、導電層42と基台3との絶縁状態が確保されている。
A
フレキシブル基板4上には、発光チップ2の上面21の外周部に沿うように導電性部材5(遮光手段)が配置されている。この導電性部材5は、発光チップ2の外周部に覆い被さるように配置されており、発光チップ2の側面23から射出される発光光が直接上記正面方向に射出されることを防止するものである。
また、発光チップ2近傍の導電性部材5の表面51は、発光チップ2の側面から射出された発光光の少なくとも一部を反射するように表面処理がなされている。
なお、導電性部材5は、導電性を有する材料によって形成されていれば良く、例えば、銅やアルミニウムを用いて形成することができる。
On the
Further, the
In addition, the
図2は、図1におけるA部の拡大図である。この図に示すように、
発光チップ2の上面21の全面には、透光性を有する導電性材料によって形成された上側電極7(第1電極)が配置されている。なお、上側電極7を形成する透光性を有する導電性材料としては、ITO(Indium Tin Oxide)等を用いることができる。上側電極7は、図2に示すように、導電性部材5と接続されている。また、導電性部材5が接続された部位における上側電極7と発光チップ2との間には、絶縁部材6が配置されている。さらに、導電性部材5は、フレキシブル基板4の導電層41と接続されている。そして、発光チップ2は、上側電極7と下側電極である基台3とを介して通電されることによって発光する。
FIG. 2 is an enlarged view of a portion A in FIG. As shown in this figure,
On the entire
図1に戻り、導電性材料5の発光チップ2側の側面は、発光チップ2の外側から内側に向けて傾斜された斜面52(リフレクタ)とされている。この斜面52は、発光チップ2の上面21から斜方に射出された発光光が上述の正面方向に導出されるような角度に形成された反射面として構成されている。このように、本第1実施形態の光源装置1においては、本発明のリフレクタと導電性部材とが一体形成されている。したがって、本第1実施形態の光源装置1によれば、本発明のリフレクタとして新たな部材を設置する必要がなくなる。
Returning to FIG. 1, the side surface of the
また、図2に示すように発光チップ2の下面22(発光チップ2の上面21に対向する面)には、導電性材料から形成される反射膜8が配置されている。すなわち、本第1実施形態において、発光チップ2は、導電性接着剤及び反射膜8を介して下側電極である基台3と接続されている。
Further, as shown in FIG. 2, a
なお、発光チップ2は、pn接合部に電流が流れると発光するダイオード(LED)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発光光の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。
The
また、発光チップ2として、赤色の発光光を射出するものを用いる場合には、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の発光光の取り出し効率の向上に限界がある。そこで、本実施形態における発光チップ2では、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。
また、発光チップ2として、青色あるいは緑色の発光光を射出するものを用いる場合には、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ことが好ましい。
When a
When a
このような構成を有する本第1実施形態の光源装置1においては、基台3と上側電極7とを介して発光チップ2に通電がなされることによって発光チップ2から発光光が射出される。
ここで、発光チップ2の側面23から射出された発光光は、導電性部材5によって直接正面方向に射出されることを防止される。このため、照明光に含まれる、平行光化が困難な迷光成分を排除することができるため、光源装置1から射出される発光光(照明光)の照度分布を均一化することが可能となる。
In the
Here, the emitted light emitted from the
また、発光チップ2近傍の導電性部材5の表面51が発光チップ2の側面から射出された発光光の少なくとも一部を反射するように表面処理されている。したがって、導電性部材5において発光チップ2の側面23から射出された発光光が導電性部材5において吸収されることを抑止することができ、光源装置1の温度上昇を抑止することが可能となる。このため、発光チップ2の発光効率の低下を防ぎ、かつ発光チップ2をより大電流で駆動することが可能となり、光源装置1からより多くの発光量を得ることが可能となる。なお、発光チップ2近傍の導電性部材5の表面51において反射された発光光を反射することによって平行光化可能な発光光として間接的に正面方向に射出するミラー(再利用手段)等を設置することで、発光チップ2近傍の導電性部材5の表面51において反射された発光光を再利用しても良い。これによって、光源装置1における発光光の取り出し効率を向上させることができる。
Further, the
ここで、上側電極7には、導電性部材5を介して電流が印加される。このような導電性部材5は、従来の光源装置に備えられていたボンディングワイヤよりも格段に広い断面積を有しているため、より大きな電流を流すことができる。したがって、本第1実施形態の光源装置1によれば、発光チップ2の大電流駆動が可能となり、より発光量の多い光源装置1となる。また、本第1実施形態の光源装置1においては、上述のようにボンディングワイヤの代わりに導電性部材5を介して上側電極7に電流を印加している。すなわち、従来、発光光の光路上に配置されていたボンディングワイヤが配置されていない。このため、照明光の照度分布が不均一化されることを防止することができる。
Here, a current is applied to the upper electrode 7 via the
また、本第1実施形態の光源装置1は、上述のように、導電性部材5を用いて発光チップ2の側面23から射出された発光光が直接正面方向に射出されることを防止している。このため、新たに本発明の遮光手段として別部材を配置することなく、発光チップ2の側面23から射出された発光光が直接正面方向に射出されることを防止できる。
Further, as described above, the
また、本第1実施形態の光源装置1においては、基台3が導電性の高い金属材料(Cu)によって形成されるとともに、第2電極として用いられているため、発光チップ2の熱量が効率的に基台3を介して放熱される。このため、発光チップ2の温度上昇を抑止することができるため、発光チップ2の大電流駆動が可能となり、より発光量の多い光源装置1となる。
Further, in the
また、本第1実施形態の光源装置1によれば、上側電極7が発光チップ2の上面21の全面に配置されている。このため、発光チップ2の上面21に均一に電流が印加され、発光チップ2から均一な照度分布の発光光を得ることができる。したがって、本第1実施形態の光源装置1の照明光の照度分布がより均一化される。
Further, according to the
また、本第1実施形態の光源装置1においては、導電性部材5が接続された部位における上側電極7と発光チップ2との間に絶縁部材6が配置されている。このため、導電性部材5によって覆われた発光チップ2の外周部(導電性部材5によって遮光された部位)に印加される電流量を減少させ、導電性部材5によって覆われていない発光チップ2の中央部により多くの電流を印加することができる。したがって、本第1実施形態の光源装置1によれば、導電性部材2によって発光光が遮光されてしまう発光チップ2の外周部における発光量を減少させ、光源装置1の照明光として用いられる発光チップ2の中央部から射出される発光光を増加させることができる。よって、発光光の取り出し効率が悪化することを防止することができる。
Further, in the
そして、発光チップ2から射出された発光光のうち、正面方向に射出された発光光は、そのまま正面方向に射出される。また、発光チップ2から射出された発光光のうち、斜方に射出された発光光は、リフレクタとして構成された導電性部材5の斜面52によって反射されることによって平行光化されて正面方向に射出される。また、発光チップ2から射出された発光光のうち、発光チップ2内を導波し発光チップの下面から射出される発光光は、発光チップ2の下面22に配置された反射膜8によって反射され、再び発光チップ2内を導波し、正面方向に射出される。
このように本第1実施形態の光源装置1においては、発光チップ2の下面22に反射膜8が配置されているため、発光光の取り出し効率を向上させることが可能となる。
Of the emitted light emitted from the
As described above, in the
このような本第1実施形態の光源装置1によれば、上述した種々の構成によって、照明光の照度分布が均一化されると共に、平行光化された照明光が射出される。このため、プロジェクタの光源として適した光源装置となる。
According to the
なお、本第1実施形態においては、図2に示すように、導電性部材5が4つの斜面52を有する構成を採用した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、図3に示すように、斜面52の平面視形状が円形とされたすり鉢型の導電性部材を有する構成としても良い。
In the first embodiment, as shown in FIG. 2, the
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について、図4及び図5を参照して説明する。なお、本第2実施形態の説明において、上記第1実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。また、本第2実施形態の光源装置は、上記第1実施形態の光源装置がさらに光学素子を備えた構成とされている。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the description of the second embodiment, the description of the same parts as in the first embodiment will be omitted or simplified. In the light source device of the second embodiment, the light source device of the first embodiment further includes an optical element.
図4は、本第2実施形態の光源装置の一例の概略構成を示す断面図である。この図に示すように、図4に示す光源装置は、導電性部材5と接続されかつ発光チップ2の正面方向に配置されたロッドレンズ20(光学素子)を備えている。また、ロッドレンズ20と発光チップ2との間に透光性を有する絶縁性の液体としてシリコンオイル30が充填されている。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an example of a light source device according to the second embodiment. As shown in this figure, the light source device shown in FIG. 4 includes a rod lens 20 (optical element) connected to the
上記第1実施形態に示したような、光源装置1によれば、発光チップ2の周囲に導電性部材5を配置することによって、光源装置1自体を堅固なものとすることができる。したがって、本第2実施形態の光源装置のように、導電性部材5に接続することによって光学素子をさらに備える光源装置とすることができる。
このような光学素子は、従来、プロジェクタ側の構成部材として配置されており、光源装置と光学素子とは離間して配置されていた。したがって、本第2実施形態の光源装置のように光学素子が導電性部材5に接続された本第2実施形態の光源装置をプロジェクタの光源として用いることによって、照明光(発光光)の光路を短くすることができ、プロジェクタを小型化することが可能となる。
また、発光チップ2から光学素子までの光路が短くなるため、発光光(照明光)の空気中の光路が短くなり、発光光の損失を低減させることが可能となる。したがって、光学素子を備える光源装置において、発光光の取り出し効率をさらに向上させることが可能となる。
According to the
Conventionally, such an optical element is arranged as a component on the projector side, and the light source device and the optical element are arranged apart from each other. Therefore, by using the light source device of the second embodiment in which the optical element is connected to the
Further, since the optical path from the
そして、光学素子として、図4に示すように、ロッドレンズ30を用いることによって、光源装置から射出される照明光の照度分布をさらに均一化することができる。また、ロッドレンズ20と発光チップ2との間にシリコンオイル30を充填することによって、発光チップ2とロッドレンズ30との間における発光光の損失をさらに抑止することが可能となり、発光光の取り出し効率をさらに向上させることが可能となる。
Then, as shown in FIG. 4, the illuminance distribution of illumination light emitted from the light source device can be further uniformized by using a
図5は、本第2実施形態の光源装置の他例の概略構成を示す断面図である。この図に示すように、図5に示す光源装置は、導電性部材5と接続されかつ発光チップ2の正面方向に配置された無機偏光板40(光学素子)を備えている。また、無機偏光板40(光学素子)と発光チップ2との間にシリコンオイル30が充填されている。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of another example of the light source device according to the second embodiment. As shown in this figure, the light source device shown in FIG. 5 includes an inorganic polarizing plate 40 (optical element) connected to the
このような構成を有する図5に示す光源装置によれば、上述のような光学素子を備える光源装置が有する効果を奏するとともに、光学素子として偏光板40が用いられているため、所定の偏光成分のみの照明光を射出することができる。
そして、このような偏光板40を有する光源装置を光源として用いるプロジェクタにおいては、例えば、光変調素子として用いられる液晶ライトバルブに従来設置されていた偏光板のうち照明光の入射側の偏光板をなくすことが可能となる。
According to the light source device shown in FIG. 5 having such a configuration, the light source device including the optical element as described above has an effect, and the
In a projector that uses a light source device having such a
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について、図6及び図7を参照して説明する。なお、本第3実施形態の説明において、上記第2実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。また、本第3実施形態の光源装置は、上記第2実施形態の光源装置に、冷却媒体Xを光学素子(ロッドレンズ20,偏光板40)と発光チップ2との間に流す冷却手段を備えた構成とされている。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the description of the third embodiment, the description of the same parts as those of the second embodiment will be omitted or simplified. In addition, the light source device of the third embodiment includes a cooling unit that causes the cooling medium X to flow between the optical element (the
図6及び図7に示すように、本第3実施形態の光源装置においては、導電性部材5に、流路50が形成されている。この流路50は、熱交換器(不図示)や循環ポンプ(不図示)と接続されている。そして、流路50、熱交換器及び循環ポンプ等によって構成された循環経路を冷却媒体Xが循環されている。なお、本第3実施形態において、本発明の冷却手段は、流路50,熱交換器及び循環ポンプを備えて構成されている。
As shown in FIGS. 6 and 7, in the light source device of the third embodiment, a
このような構成を有する本第3実施形態の光源装置によれば、冷却媒体Xを介して発光チップ2が積極的に冷却される。このため、発光チップ2のさらなる大電流駆動が可能となり、より明るい照明光を得ることができる光源装置とすることができる。
According to the light source device of the third embodiment having such a configuration, the
<プロジェクタ>
次に、図8を参照して、本発明のプロジェクタについて説明する。
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概略構成図である。図中、符号512,513,514は上記実施形態において示した光源装置、522,523,524は液晶ライトバルブ(光変調素子)、525はクロスダイクロイックプリズム、526は投写レンズを示している。
<Projector>
Next, the projector of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a projector including the light source device according to the present embodiment. In the figure,
図8のプロジェクタは、上記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。また、各光源装置512,513,514には、各々に対応する集光レンズ535が配置されている。
The projector of FIG. 8 includes three
そして、赤色光源装置512からの光束は、集光レンズ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、集光レンズ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、集光レンズ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。
The light beam from the red
また、各液晶ライトバルブの入射側及び射出側には、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、入射側偏光板の後方に偏光変換手段(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、照明光(発光光)の利用効率を向上させることができる。なお、図5において示した、光学素子として偏光板を備えた光源装置を使用する場合には、液晶ライトバルブの入射側の偏光板をなくすことができる。 In addition, polarizing plates (not shown) are arranged on the incident side and the emission side of each liquid crystal light valve. Then, only linearly polarized light in a predetermined direction out of the light flux from each light source passes through the incident side polarizing plate and enters each liquid crystal light valve. Further, a polarization conversion means (not shown) may be provided behind the incident side polarizing plate. In this case, the light beam reflected by the incident side polarizing plate can be recycled and incident on each liquid crystal light valve, and the utilization efficiency of illumination light (emitted light) can be improved. In addition, when using the light source device provided with the polarizing plate as an optical element shown in FIG. 5, the polarizing plate of the incident side of a liquid crystal light valve can be eliminated.
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。
The three color lights modulated by the liquid crystal
上述した本実施形態の光源装置では、発光チップの側面から射出される発光光が遮断されるため、照明光に含まれる迷光成分が排除され、照明光の照度分布が均一化されている。このため、より表示特性に優れたプロジェクタとすることができる。 In the light source device of the present embodiment described above, since the emitted light emitted from the side surface of the light emitting chip is blocked, the stray light component included in the illumination light is eliminated, and the illuminance distribution of the illumination light is made uniform. For this reason, it can be set as the projector which was more excellent in the display characteristic.
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る光源装置及びプロジェクタの好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。 The preferred embodiments of the light source device and the projector according to the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to the above-described embodiments. Various shapes, combinations, and the like of the constituent members shown in the above-described embodiments are examples, and various modifications can be made based on design requirements and the like without departing from the gist of the present invention.
例えば、上記実施形態において、プロジェクタにおける光変調手段として、液晶ライトバルブを用いた。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、光変調手段として微小ミラーアレイデバイス等を用いることも可能である。 For example, in the above embodiment, a liquid crystal light valve is used as the light modulation means in the projector. However, the present invention is not limited to this, and it is also possible to use a micromirror array device or the like as the light modulation means.
1……光源装置、2……発光チップ、3……基台(第2電極)、5……導電性部材(遮光手段)、52……斜面(リフレクタ)、6……絶縁部材、7……上側電極(第1電極)、8……反射膜、500……プロジェクタ、20……ロッドレンズ(光学素子)、30……シリコンオイル、40……偏光板(光学素子)
DESCRIPTION OF
Claims (15)
前記発光チップの側面から射出された発光光が直接前記正面方向に射出されることを防止する遮光手段を備えることを特徴とする光源装置。 A light source device that includes a light emitting chip that emits light when energized through a first electrode and a second electrode, and emits light emitted from the light emitting chip in a front direction of the light emitting chip,
A light source device comprising: a light shielding unit that prevents emitted light emitted from a side surface of the light emitting chip from being emitted directly in the front direction.
A projector using the light source device according to claim 1 as a light source.
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