專利名稱：投影型顯示裝置以及冷卻光源的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用LED (發(fā)光二極管)的投影型顯示裝置以及冷卻其光源的方法。
背景技術(shù)：
迄今用于將圖像投影到屏幕上的投影型顯示裝置通常采用高壓汞燈作為光源。近年來，已經(jīng)注意到采用LED以代替高壓汞燈的投影型顯示裝置。LED的有利之處在于可比高壓汞燈更快地調(diào)節(jié)其亮度。因此，采用LED作為光源的投影型顯示裝置能夠通過取決于周圍區(qū)域的亮度對LED的亮度進行調(diào)節(jié)來取決于周圍區(qū)域的亮度對投影圖像的亮度進行調(diào)節(jié)。因為可防止將LED激勵到比需要更高的亮度級，因此降低了投影型顯示裝置的功耗。LED具有在約5%至15%范圍內(nèi)的低功率轉(zhuǎn)換效率(WPE ffall PlugEfficiency (插座效率))，所述功率轉(zhuǎn)換效率表示光輸出功率與施加的電功率的比率。施加的電功率的大部分被轉(zhuǎn)換成熱量，這勢必增大了 LED的結(jié)溫Tj。如果LED的結(jié)溫Tj高于某個級別，那么LED的光輸出功率會突然降低。因此，采用LED作為光源的投影型顯示裝置通常使LED冷卻使得LED的結(jié)溫Tj不會超過最大結(jié)溫Tj (max)。通常通過諸如能夠取決于施加的電功率的量來調(diào)節(jié)冷卻功率的珀耳帖設(shè)備這樣的冷卻裝置來使LED冷卻(參見專利文獻I)。圖1是示出了具有用于冷卻LED的冷卻裝置并且能夠取決于周圍區(qū)域的亮度改變LED的亮度的投影型顯示裝置的配置的方框圖。如圖1所示，投影型顯示裝置200包括光源204R，204G，204B，用于分別發(fā)射出紅色光束、綠色光束、以及藍色光束；冷卻器205R，205G, 205B，用于使相應(yīng)的光源204R，204G,204B冷卻；以及調(diào)節(jié)器201，用于調(diào)節(jié)施加到光源204R，204G，204B上的電功率的量以及施加到冷卻器205R，205G，205B上的電功率的量。光源204R，204G, 204B的每一個包括LED以及容納LED的LED殼體。冷卻器205R，205G，205B的每一個包括珀耳帖設(shè)備。調(diào)節(jié)器201通過取決于檢測周圍區(qū)域的亮度的光傳感器202的檢測結(jié)果來對下述施加的光源電功率W的量進行調(diào)節(jié)來調(diào)節(jié)每個LED的亮度，所述施加的光源電功率W的量為施加到LED上的電功率的量。調(diào)節(jié)器201還取決于對相應(yīng)的光源204R，204G，204B的LED殼體的殼溫Tc進行檢測的光源殼溫檢測器210R，210G，210B的檢測結(jié)果對下述施加的冷卻器電功率的量進行調(diào)節(jié)，所述施加的冷卻器電功率的量為施加到冷卻器205R，205G，205B上的電功率的量。通常，眾所周知的是在LED的結(jié)溫Tj與LED殼體的殼溫Tc之間滿足等式“Tj =IfXVf (1-WPE/100) X Rj 一 c+Tc”，其中If表示LED的正向電流，Vf表示LED的正向電壓(forward voltage) ,WPE表示LED的功率轉(zhuǎn)換效率,并且Rj — c表示LED結(jié)與LED殼體之間的熱阻。在上述等式中，正向電流(forward current) If與正向電壓Vf的乘積If X Vf表示為施加到LED上的施加的電源電功率W的量。功率轉(zhuǎn)換效率WPE和熱阻Rj - c通常被認為是為每個LED所確定的常數(shù)。從上述等式可知，如果施加的電源電功率W的量是恒定的，那么唯一地確定在結(jié)溫Tj是最大結(jié)溫Tj (max)時為殼溫Tc的最大殼溫。如果對施加的冷卻器電功率的量進行調(diào)節(jié)使得殼溫Tc變?yōu)樽畲髿兀敲唇Y(jié)溫Tj不會超過最大結(jié)溫Tj (max)。然而，利用投影型顯示裝置200，因為施加的電源電功率W的量取決于周圍區(qū)域的亮度而變，因此最大殼溫也變化。更具體地說，當施加的電源電功率W的量變大時，最大殼溫降低。為了在即使最大殼溫變化的情況下結(jié)溫Tj也不會超過最大結(jié)溫Tj(max)，調(diào)節(jié)器201對施加的冷卻器電功率的量進行調(diào)節(jié)使得當施加的電源電功率W的量具有上限值時使殼溫Tc等于最大殼溫。
背景技術(shù)：
文獻專利文獻I JP2004 - 342557A

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題利用圖1所示的投影型顯示裝置200，當取決于周圍區(qū)域的亮度來調(diào)節(jié)施加的電源電功率W的量時，施加的電源電功率W的量可以偶而地比上限值低。此時的最大結(jié)溫低于施加的電源電功率W具有上限值時的最大結(jié)溫。因此，通過降低施加的冷卻器電功率的量來降低珀耳帖設(shè)備的冷卻能力，可防止結(jié)溫Tj超過最大結(jié)溫Tj (max)。然而，由于投影型顯示裝置200對施加的冷卻器電功率的量進行調(diào)節(jié)使得當施加的電源電功率W的量具有上限值時殼溫Tc總是等于最大殼溫，因此冷卻LED所消耗的電功率的量大于必需的。本發(fā)明的目的是提供一種投影型顯示裝置，該投影型顯示裝置能夠解決當對施加的光源電功率的量進行調(diào)節(jié)時冷卻LED所消耗的電功率的量大于必需的這樣的上述問題。解決問題的手段根據(jù)本發(fā)明，提供了 一種用于從LED投射光束以顯示圖像的投影型顯示裝置，該投影型顯示裝置包括冷卻器，冷卻所述LED ;光檢測器，檢測周圍區(qū)域的亮度；電壓檢測器，檢測所述LED的正向電壓；電流檢測器，檢測所述LED的正向電流；溫度檢測器，檢測表示所述LED的殼體的溫度的殼溫；以及控制器，基于周圍區(qū)域的所述亮度對所述LED的亮度進行調(diào)節(jié)并且基于所述正向電壓、所述正向電流、以及所述殼溫對所述冷卻器的冷卻功率的量進行調(diào)節(jié)。根據(jù)本發(fā)明，還提供了一種冷卻從LED投射光束以顯示圖像的投影型顯示裝置的光源的方法，該方法包括檢測周圍區(qū)域的亮度；檢測所述LED的正向電壓；檢測所述LED的正向電流；檢測表示所述LED的殼體的溫度的殼溫；以及利用取決于所述正向電壓、所述正向電流、以及所述殼溫的冷卻功率的量冷卻所述LED。根據(jù)本發(fā)明，即使當對施加的光源電功率的量進行調(diào)節(jié)時，在冷卻LED中所涉及到的電功率的量也可具有適當值。


圖1圖2圖3圖4圖5圖6圖7圖8的不意圖；圖9是示出了表示珀耳帖設(shè)備的電流I與電壓V之間的關(guān)系的電流相對于電壓特征的示例的示意圖；圖10是示出了施加到根據(jù)示例性實施例的投影型顯示裝置的冷卻器上的電功率的量變化示例的示意圖；以及圖11是示出了施加到根據(jù)背景技術(shù)的投影型顯示裝置的冷卻器上的電功率的量的變化示例的示意圖。
是示出了根據(jù)背景技術(shù)的投影型顯示裝置的配置的方框是示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的投影型顯示裝置的配置的方框圖；是示出了光源的配置示例的視是根據(jù)示例性實施例的投影型顯示裝置的操作順序的示例的流程圖是根據(jù)示例性實施例的投影型顯示裝置的操作順序的示例的流程圖是根據(jù)示例性實施例的投影型顯示裝置的操作順序的示例的流程圖是示出了 LED的特征的示例的示意是示出了表示珀耳帖設(shè)備的電流I與吸熱量Q之間的關(guān)系的吸熱特征的示例
具體實施例方式下面參考附圖對本發(fā)明的示例性實施例進行描述。在隨后的描述中，具有相同功能的那些部分由相同參考符號表示，并且可以不必詳細描述。圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的投影型顯示裝置的配置的方框圖。如圖2所示，投影型顯示裝置100包括圖像信號處理器101、空間光調(diào)制信號生成器102、光源 103R，103G，103B、空間光調(diào)制器 104R，104G，104B、十字分色棱鏡(cross dichroicprism) 105、投影透鏡106、冷卻器107R, 107G, 107B、冷卻器驅(qū)動器108R, 108G, 108B、光源驅(qū)動器109R，109G, 109B、光傳感器驅(qū)動器110、光傳感器111、光源殼溫檢測器112R，112G，112B、光源正向電壓檢測器113R，113G，113B、光源正向電流檢測器114R，114G，114B、存儲器115、占空比計算器116、以及調(diào)節(jié)器117。向圖像信號處理器101提供圖像信號并且圖像信號處理器101執(zhí)行諸如對所提供的圖像信號進行分辨率轉(zhuǎn)換的各種圖像信號處理過程。空間光調(diào)制信號生成器102取決于圖像信號處理器101已處理的提供的圖像信號對空間調(diào)制光生成空間光調(diào)制信號，并且將所生成的空間光調(diào)制信號輸出到空間光調(diào)制器104R,104G,104B。如圖3所示，光源103R，103G, 103B的每一個包括LED301以及將LED301容納在其中的LED殼體302。光源103R，103G, 103B發(fā)射出強度取決于從光源驅(qū)動器109R，109G, 109B所提供的施加的光源電功率的量的光束。從光源103R，103G，103B發(fā)射出的光束具有各自不同波長。在下文假定光源103R發(fā)射出在紅色波長范圍中的紅色光束，光源103G發(fā)射出在綠色波長范圍中的綠色光束，并且光源103B發(fā)射出在藍色波長范圍中的藍色光束。將在光源103R中所使用的LED稱為紅色LED，將在光源103G中所使用的LED稱為綠色LED，并且將在光源103B中所使用的LED稱為藍色LED。
空間光調(diào)制器104R，104G, 104B利用來自空間光調(diào)制信號生成器102的空間光調(diào)制信號對來自相應(yīng)的光源103R，103G，103B的光束進行空間調(diào)制，并且發(fā)射出空間地調(diào)制的光束。十字分色棱鏡105將來自空間光調(diào)制器104R，104G, 104B的光束組合成組合光束，并且發(fā)射出組合光束。投影透鏡106將組合光束從十字分色棱鏡105投射到屏幕上(未示出)以在屏幕上顯示圖像。冷卻器107R，107G, 107B的每一個包括珀耳帖設(shè)備。冷卻器107R，107G, 107B利用取決于從各個冷卻器驅(qū)動器108R，108G，108B所提供的施加的冷卻器電功率的量的冷卻功率使光源103R, 103G, 103B冷卻。冷卻器驅(qū)動器108R，108G, 108B將來自調(diào)節(jié)器117的冷卻器控制信號所表示的冷卻器電功率的量施加到冷卻器107R，107G, 107B，從而調(diào)節(jié)冷卻器107R，107G, 107B用來冷卻光源103R，103G，103B的冷卻功率的量。光源驅(qū)動器109R，109G, 109B將相應(yīng)的光源103R，103G, 103B激勵到由來自調(diào)節(jié)器117的光源控制信號所表示的亮度級處。根據(jù)該示例性實施例，光源驅(qū)動器109R，109G，109B將作為施加的光源電功率的量的脈沖電功率施加到相應(yīng)的光源103R，103G，103B上，從而激勵光源103R，103G，103B。相應(yīng)的光源103R，103G, 103B的亮度級取決于脈沖電功率的占空比而變化。因此，光源控制信號表示占空比，并且光源驅(qū)動器109R，109G, 109B將光源控制信號所表示的占空比的脈沖電功率施加到相應(yīng)的光源103R，103G，103B。光傳感器驅(qū)動器110將傳感器電功率施加到光傳感器111。光傳感器111包括由來自光傳感器驅(qū)動器110的傳感器電功率所激勵的且對周圍區(qū)域(即投影型顯示裝置100的外部)中的亮度進行檢測的光檢測器。光源殼溫檢測器112R，112G，112B檢測殼溫Tc，該殼溫Tc為相應(yīng)的光源103R,103G，103B的LED殼體302的溫度。光源正向電壓檢測器113R，113G，113B檢測相應(yīng)的光源103R，103G, 103B的LED301的正向電壓Vf。光源正向電流檢測器114R，114G，114B檢測相應(yīng)的光源103R，103G, 103B的LED301的正向電流If。存儲器115、占空比計算器116、以及調(diào)節(jié)器117構(gòu)成了控制器。控制器取決于光傳感器111所檢測到的周圍區(qū)域的亮度來確定施加到相應(yīng)的光源103R，103G，103B的脈沖電功率的占空比，并且輸出表示所確定的占空比的光源控制信號以對相應(yīng)的光源103R，103G，103B的亮度級進行調(diào)節(jié)?？刂破鬟€根據(jù)光源殼溫檢測器112R，112G，112B所檢測到的殼溫Tc、光源正向電壓檢測器113R，113G，113B所檢測到的正向電壓Vf、以及光源正向電流檢測器114R，114G，114B所檢測到的正向電流If來確定施加到冷卻器107R，107G, 107B上的施加的冷卻器電功率的量，并且將表示所確定的施加的冷卻器電功率的冷卻器控制信號輸出到冷卻器驅(qū)動器108R, 108G, 108B以對冷卻器107R，107G, 107B的冷卻功率進行調(diào)節(jié)。存儲器51存儲表示在相應(yīng)的光源103R，103G，103B中所使用的LED301的特征的特征信息。特征信息將最大結(jié)溫Tj (max)、功率轉(zhuǎn)換效率WPE、以及LED結(jié)與LED殼體之間的熱阻Rf — c表示為LED301的特征。占空比計算器116基于LED301的特征信息、LED殼體302的殼溫Tc、LED301的正向電壓Vf和正向電流If來計算最大結(jié)溫Tj (max)和殼溫Tc之間的差與結(jié)溫Tj和殼溫Tc之間的差的比率以作為每個LED301的“占空比”。調(diào)節(jié)器117將表示取決于周圍區(qū)域的亮度的占空比的光源控制信號輸出到相應(yīng)的光源103R，103G，103B以對相應(yīng)的光源103R，103G，103B的亮度級進行調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)器117還將表示占空比計算器116所計算的“占空比”的冷卻器控制信號輸出到冷卻器驅(qū)動器108R，108G，108B以對冷卻器107R，107G，107B的冷卻功率的量進行調(diào)節(jié)。更具體地說，當激勵LED時，調(diào)節(jié)器117將冷卻器控制信號所表示的施加的冷卻器電功率的量設(shè)置為預定值。此后，如果“占空比”大于取決于LED的亮度所確定的允許范圍的上限值，那么調(diào)節(jié)器117降低施加的冷卻器電功率的量，并且如果“占空比”小于允許范圍的下限值，那么調(diào)節(jié)器117增大施加的冷卻器電功率的量。因此，如果“占空比”大于允許范圍的上限值，那么調(diào)節(jié)器117降低冷卻器107R，107G，107B的冷卻功率的量，并且如果“占空比”小于允許范圍的下限值，那么調(diào)節(jié)器117增大冷卻器107R，107G, 107B的冷卻功率的量。下面將對投影型顯示裝置100的操作進行描述。圖4至6是投影型顯示裝置100的光源控制過程的流程圖。因為對光源103R，103G, 103B執(zhí)行相同操作順序，因此下面對光源103R的光源控制過程進行描述。當接通投影型顯示裝置100的電源時，調(diào)節(jié)器117輸出表示施加的冷卻器電功率的預定的量的冷卻器控制信號以使冷卻器驅(qū)動器108R開始操作冷卻器107R (步驟S101)。此后，調(diào)節(jié)器117從存儲器115讀取光源103R的特征信息(最大結(jié)溫Tj (max))、功率轉(zhuǎn)換效率WPE、以及熱阻Rf — c (步驟S102)。此后，調(diào)節(jié)器117將驅(qū)動信號輸出到光傳感器驅(qū)動器110以使光傳感器驅(qū)動器110能夠激勵光傳感器111。光傳感器111檢測周圍區(qū)域的亮度并且將檢測結(jié)果L輸出到調(diào)節(jié)器 117 (步驟 S103)。當調(diào)節(jié)器117接收到檢測結(jié)果L時，判斷檢測結(jié)果L是否等于或大于預定第一閾值(在下文中為了說明性目的由“100”表示)(步驟S104)。如果檢測結(jié)果L等于或大于第一閾值“100”，那么調(diào)節(jié)器117將表示占空比=100%的光源控制信號輸出到光源驅(qū)動器109R，這將在最大亮度處激勵光源103R (步驟S105)。當激勵光源103R時，光源殼溫檢測器112R檢測光源103R的殼溫Tc并且將它輸出到調(diào)節(jié)器117。光源正向電壓檢測器113R檢測光源103R的正向電壓Vf并且將它輸出到調(diào)節(jié)器117。光源正向電流檢測器114R檢測光源103R的正向電流If并且將它輸出到調(diào)節(jié)器 117 (步驟 S106)。當調(diào)節(jié)器117接收到殼溫Tc、正向電壓Vf、以及正向電流If時，它將在步驟S102中所讀取的殼溫Tc、正向電壓Vf、正向電流If、以及特征信息輸出到占空比計算器116。當占空比計算器116接收到特征信息、殼溫Tc、正向電壓Vf、以及正向電流If時，它計算光源103R的“占空比”(步驟S107)。更具體地說，占空比計算器116根據(jù)等式I計算光源103R的“占空比(On-DutyRatio)” [等式 I]
權(quán)利要求
1.一種用于從LED投射光束以顯示圖像的投影型顯示裝置，該投影型顯示裝置包括 冷卻器，冷卻所述LED ； 光檢測器，檢測周圍區(qū)域的亮度； 電壓檢測器，檢測所述LED的正向電壓； 電流檢測器，檢測所述LED的正向電流； 溫度檢測器，檢測表示所述LED的殼體的溫度的殼溫；以及 控制器，基于所述周圍區(qū)域的亮度對所述LED的亮度進行調(diào)節(jié)并且基于所述正向電壓、所述正向電流、以及所述殼溫對所述冷卻器的冷卻功率的量進行調(diào)節(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影型顯示裝置，其中所述控制器基于所述正向電壓、所述正向電流、以及所述溫度來計算預定最大結(jié)溫和所述殼溫之間的差與所述LED的結(jié)溫和所述殼溫之間的差的比率。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的投影型顯示裝置，其中如果所述比率大于取決于所述LED的亮度所確定的允許范圍的上限，那么所述控制器降低所述冷卻功率的量，并且如果所述比率小于所述允許范圍的下限，那么所述控制器增大所述冷卻功率的量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的投影型顯示裝置，其中如果所述比率小于所述下限，那么所述控制器取決于所述比率來調(diào)節(jié)所述LED的亮度。
5.一種冷卻用于從LED投射光束以顯示圖像的投影型顯示裝置的光源的方法，該方法包括 檢測周圍區(qū)域的亮度； 檢測所述LED的正向電壓； 檢測所述LED的正向電流； 檢測表示所述LED的殼體的溫度的殼溫；以及 利用取決于所述正向電壓、所述正向電流、以及所述殼溫的冷卻功率的量冷卻所述LED。
全文摘要
提供了一種投影型顯示裝置，該投影型顯示裝置解決了這樣的問題，即當對施加到光源上的電功率的量進行調(diào)節(jié)時在冷卻LED中所涉及的電功率的量變?yōu)榇笥诒匦?。冷卻器(107R，107G，107B)使光源(103R，103G，103B)冷卻。光傳感器(111)檢測周圍區(qū)域的亮度。光源殼溫檢測器(112R，112G，112B)檢測為光源(103R，103G，103B)的殼體的溫度的殼溫。光源正向電壓檢測器(113R，113G，113B)檢測光源(103R，103G，103B)的正向電壓。光源正向電流檢測器(114R，114G，114B)檢測光源(103R，103G，103B)的正向電流。調(diào)節(jié)器(117)基于正向電壓、正向電流、以及殼溫對冷卻器(107R，107G，107B)的冷卻功率的量進行調(diào)節(jié)。
文檔編號G03B21/00GK103052913SQ20108006841
公開日2013年4月17日 申請日期2010年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月2日
發(fā)明者加藤裕 申請人:Nec顯示器解決方案株式會社