CN100483249C - 用于投影装置之散热装置 - Google Patents

Abstract

一种用于投影装置之散热装置，包含：第一轴流风扇及第二轴流风扇，该第二轴流风扇设于光源装置之发热部分之侧边。该第二轴流风扇，包含：进口端、出口端及气流导引装置，该出口端设于该进口端之相对侧；该气流导引装置设于该出口端，且其具有气流入口及气流出口，该气流入口之面积大于该气流出口之面积，且该气流入口覆盖该第二轴流风扇出口端之至少一部分。

Description

用于投影装置之散热装置

技术领域

本发明涉及一种用于投影装置之散热装置；特别是涉及用于数字光处理(Digital Light Processing，DLP)投影系统之光源冷却装置。

背景技术

投影机目前已为办公室、家庭及会议室等地普遍使用的图像设备，目前常用投影机主要可分成液晶式(LCD)及数字光处理投影机(DLP)两种。其中，DLP是真正的数字投影和显示技术，它能接受数字视频，然后产生一系列的数字光脉冲。DLP技术的核心是以数字微型反射镜元件(Digital Micromirror Device，DMD)，当光源投射至DMD上时，通过DMD上多个微型镜面将光源反射至镜头而成像。

由于DLP投影所使用的光源系统，其所产生之高热必须设法且有效地加以移除，使其系统中之热源不致累积而破坏光学元件或其它电子零件，且良好的冷却设计亦可使整个系统朝向小型化设计。一般来说，上述DLP投影所使用之光源为照明灯具，该灯具主要利用导线连接前端箔片(front foil)及后端箔片(back foil)并使前端箔片与后端箔片之间保持一微小距离，当前端箔片之导线与后端箔片之导线呈电连接激发电能后，即可在该微小距离处产生可供系统使用之光源，该光源所在处，即为熟知之灯芯(bulb)；该灯芯(bulb)亦为光源中的最主要发热部分。具体而言，对于灯芯(bulb)的部分，需要较大(即每一单位时间下较大量之空气流，通常以ft³/min为量测标准)的冷却空气流加以冷却，使其维持在900℃以下的正常工作温度，而前导线(lead wire)、前端箔片(front foil)及后端箔片(back foil)，也需维持在350℃以下的正常工作温度而不至于过热而导致灯泡故障或炸灯，此亦为投影机所能容忍不被破坏的最高门坎温度；影响该温度控制之因素，主要为所引进冷却空气的气流量及导流方式，至于引进空气之气流压力大小，则为提供高热灯泡散热的次要考虑。

公知技术中，由于鼓风扇(blower fan)具有高静压的特性，可提供较快的流速，故选用鼓风扇，加上气流导引装置(fan duct)之设计，对灯芯进行散热。具体言之，如本案图1所示，目前市面上DLP投影系统所采用的散热装置，包含轴流风扇2及鼓风扇4，其中鼓风扇4配合气流导引装置41，而将冷却风流导向光源装置1内部之灯芯111，以发挥主要的冷却效果。惟由于鼓风扇4所产生之单体噪音较高，欲达到所期待之出风量，通常产生的噪音已超出可接受范围，连带使得整体系统的噪音值较大，另外，由于鼓风扇4的单价较高，整体系统的成本亦难降低。此外，鼓风扇4于系统中仅对灯芯的冷却发挥作用，对于系统内其它光学元件或电子零件并不能提供散热的作用。

有鉴于此，提供成本较低、可减少噪音、并可缩小产品尺寸之设计，成为此业界亟待解决的问题。

发明内容

本发明之主要目的，是提供用于投影装置之散热装置，其利用两轴流风扇(axial fan)，并将其中一风扇吹出之气流，至少部分经过气流导引装置，而导向光源装置内部并加以冷却之，此设计具有以下优点：

1.有效降低系统噪音；

2.提高风扇进口气流量，以提高冷却效率；

本发明之次要目的，是提供用于投影装置之散热装置，通过相似两轴流风扇之零件选择，取代已有技术较为昂贵之鼓风扇，使整体产品之成本降低。

本发明之再一目的，是提供用于投影装置之散热装置，通过采用轴流风扇对灯芯冷却之效率提高，使得另一轴流风扇之尺寸设计可再行缩减，使最终产品之小型化设计，更为可能。

本发明之又一目的，是提供用于投影装置之散热装置，通过采用气流导引装置部分导引轴流风扇之出口气流，对灯芯进行冷却，未导引至灯芯之其它冷却气流，仍能对整个系统之冷却，提供贡献；亦即，该针对灯芯冷却之轴流风扇，亦同时提供对系统冷却之能力。

为达上述目的，本发明之散热装置，包含：第一轴流风扇及第二轴流风扇，该第一轴流风扇用来进行系统冷却及光源装置之反射罩(灯芯所在区域)的冷却；该第二轴流风扇设于光源装置之发热部分之侧边，该第二轴流风扇，包含：进口端、出口端及气流导引装置，该出口端设于该进口端之相对侧；无论该第一轴流风扇及该第二轴流风扇，是否设于该光源装置之同一侧，皆适以导引外部气流朝向该光源装置，导引外部气流的同时，亦可达到冷却光源装置后端之其它元件之效果；该气流导引装置设于该出口端，且其具有气流入口及灯芯气流出口，该气流入口之面积大于该灯芯气流出口之面积，且该气流入口覆盖该第二轴流风扇出口端之至少一部分，该气流导引装置将外部风流导向光源装置内部，以达冷却效果。

为让本发明之上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文以较佳实施例配合附图进行详细说明。

附图说明

图1为采用鼓风扇进行散热之已有技术示意图；

图2为本发明使用两轴流风扇作为DLP投影系统之光源散热装置之示意图；

图3为本发明之第二轴流风扇与气流导引装置组合之第一较佳实施例的示意图；

图4为本发明之第二轴流风扇之扇框与气流导引装置之一体成形示意图；

图5为本发明之第二轴流风扇与气流导引装置组合之第二较佳实施例的示意图；

图6为图5中气流导引装置之背面示意图；

图7为本发明之第二轴流风扇与气流导引装置组合之第三较佳实施例的示意图；

图8为本发明之气流导引装置之实际较佳装配示意图；以及

图9为本发明散热装置之最佳实施例的示意图。

主要元件标记说明

1         光源装置

111       灯芯

112       前导线区域

13        反射罩

131       颈部区域

132       开口

2         第一轴流风扇

21        系统冷却风流

3         第二轴流风扇

31        气流导引装置

311       气流入口

312       灯芯气流出口

313       第一锁固件

314       第二锁固件

315       第三锁固件

316       系统气流出口

317       导引框壁

32        进口端

33        出口端

34        灯芯冷却风流

35      系统冷却风流

4       鼓风扇

41      鼓风扇之气流导引装置

5       色轮

6       积分柱

7       光学元件

8       投影透镜组

9       紫外-红外光截止滤光片

91      气流入口端

92      气流出口端

10      导流板

具体实施方式

图2为本发明使用两轴流风扇作为DLP投影装置之光源散热装置之示意图。光源装置1，用以产生光束，光束经过色轮5后产生不同颜色(例如红、绿、蓝三原色)之光线。通过色轮5后的光线经过积分柱6后成为均匀光，再通过一些光学元件7(例如数字微镜装置，DMD)进行处理后，射出投影透镜组8外而成像于屏幕上。

光源装置1通常为投影装置之主要发热元件，常见为照明灯具，该灯具有灯芯111、前导线区域112及反射罩13。该前导线区域112设于该灯芯111之前，该反射罩13，包含颈部区域131及开口132；该灯芯111位于该反射罩之颈部区域131内，该前导线区域112则实质上位于该开口132中，且该灯芯111及该前导线区域112共同界定发热部分，第一轴流风扇2导引该外部气流朝向该灯具之颈部区域131；其中，装设邻近该灯芯111及前导线区域112之散热装置，以将该灯具内部的发热元件先行有效降温，乃是对于整个系统进行有效散热的首要工作。

本发明重点即在提供适以导引外部气流朝向该光源装置之两轴流风扇，同时进行整体系统与灯具之散热工作；其中第一轴流风扇2设于该投影装置内，提供反射罩13及整个系统之冷却风流，一般而言，反射罩13朝开口132的方向呈渐张形状，由于灯芯111所在位置处产生极高温度，故在灯罩13的该相对颈部区域131的温度亦非常惊人，第一轴流风扇2可用来产生系统冷却风流21针对反射罩13的外部(特别是颈部区域131)及风扇后方系统其它元件进行有效冷却；第二轴流风扇3，设于光源装置1之侧边，较佳者为设于光源装置1之前侧，使得灯芯冷却风流34可吹向该最热之灯芯111及前导线区域112，以对灯具的内部进行冷却。该第二轴流风扇3包含：进口端32及出口端33，该出口端设于该进口端32之相对侧；另包含有气流导引装置31(或称为风道)，用以导引风流之方向并改变其流速，其设于该第二轴流风扇3之出口端33；该气流导引装置31具有气流入口311及灯芯气流出口312，该气流入口311之面积大于该灯芯气流出口312之面积，以构成为渐缩形状，且该气流入口311为覆盖该第二轴流风扇出口端33之至少一部分。

本发明利用第二轴流风扇3所产生之部分或全部的出风来对发热部分(尤其是灯芯111及前导线区域112)进行冷却，其中若该第二轴流风扇3配合渐缩形状之气流导引装置31，适可产生较快的流速，以对灯芯111及前导线区域112进行冷却；若该气流导引装置31仅遮蔽第二轴流风扇3之出口端33的一部分，则除了可用来冷却灯芯111及前导线区域112之外，其出口端33未受遮蔽之部分所产生之风流亦同时可对于系统之其它元件进行辅助冷却。较佳实施方式为将该气流导引装置31之气流入口311覆盖该轴流风扇出口端33之实质上一半之区域，且该灯芯气流出口312实质上设置在发热部分之侧边，并由开口132朝向该灯具内部进行散热。另一可替换之实施方式为将该气流导引装置31之气流入口311完全覆盖该轴流风扇出口端33，且该灯芯气流出口312实质上设置在发热部分之侧边，并由开口132朝向该发热部分吹拂。

图3为本发明之第二轴流风扇之第一较佳实施例。第二轴流风扇3配合渐缩形状的气流导引装置31，冷却风流由第二轴流风扇之进口端32吸入，于第二轴流风扇之出口端33排出，部分冷却风流进入气流导引装置31之气流入口311，渐缩形状的气流导引装置31可使冷却气流之流速增快，主要功能为产生较快流速的灯芯冷却风流34来进行对灯芯111及前导线区域112的冷却。此气流导引装置31因仅包覆部分风扇出口端33的面积，部分没有被气流导引装置31包覆的部分，亦可吹出系统冷却风流35，用来冷却系统内其它元件。

如图4所示，在前述之实施例中，该气流导引装置31亦可与该第二轴流风扇3之该出口端33一体设置，如此一来，气流导引装置31除了可同时产生灯芯冷却风流34及系统冷却风流35外，一体之设计亦可简化制造工艺中组装之复杂度。

图5为本发明所披露之第二较佳实施例。此气流导引装置31实质上完全包覆第二轴流风扇3之出口端33，较佳为气流导引装置31之气流入口311与第二轴流风扇3之该出口端33面积相同。气流导引装置31除了前述之灯芯气流出口312之外，另包含系统气流出口316，灯芯气流出口312与系统气流出口316之间，可以单独设置之分流隔板(图未示出)加以间隔，亦可以界定该灯芯气流出口312与系统气流出口316之导引框壁317达成分流之目的。该分流隔板或导引框壁317可自该第二轴流风扇3之出口端33即开始向前延伸，或隔一定间距后再行延伸，皆可达到分流之目的。

图6为气流导引装置31之背面视图，可帮助了解本实施例所披露之气流导引装置31的详细成形结构。通过此实施例之结构，第二轴流风扇3所产生的冷却风流，会先进入气流导引装置31内，经过分流隔板或导引框壁317后，即分为灯芯冷却风流34及系统冷却风流35，再通过灯芯气流出口312及系统气流出口316排出，分别吹向光源装置1内部及其它系统元件。

图7为本发明之第二轴流风扇与气流导引装置组合之第三较佳实施例。第二轴流风扇3配合渐缩形状的气流导引装置31，主要功能为产生较快的灯芯冷却风流34来进行对灯芯111及其前导线区域112的冷却。此气流导引装置31之特点为完全包覆第二轴流风扇之出口端33，第二轴流风扇3导引外部气流所产生的灯芯冷却风流34，主要用来冷却发热部分(即灯芯111及前导线区域112)。

图8为本发明之第二轴流风扇与气流导引装置之实际较佳装配示意图。该散热装置另包含第一锁固装置及第二锁固装置，该第一锁固装置(最佳者如图8所示之第一锁固件313及第二锁固件314)为用以锁固该气流导引装置31及该第二轴流风扇3之出口端33；而该第二锁固装置(最佳者如图8所示之第三锁固件315)则用以锁固该气流导引装置31及该投影装置之光机底盘(图未显示)。前述设置足以确保气流导引装置31之精确定位，该精确定位的结果，得使灯芯冷却风流34能更准确的流入反射罩13内部，使冷却之可靠性提高。此外，若气流导引装置31之外缘与第二轴流风扇3的外框架对齐，将能更节省零件设置空间，并强化气体流动效能。

图9为本发明之最佳实施例。该第一轴流风扇2及该第二轴流风扇3较佳设于该光源装置1之同一侧，导引外部气流朝向该光源装置1。该光源装置1包含光轴，前述之发热部分位于该光轴上，换句话说，冷却灯芯111及前导线区域112位于该光轴上。DLP投影装置除了上述元件之外，另外亦可包含滤光镜，例如紫外-红外光(UV-IR)截止滤光片9及导流板10。该紫外-红外光截止滤光片9，设于该灯具之前侧，更明确地说，设于该前导线区域112之前侧，且其呈有利该第二轴流风扇3所产生之冷却气流流通之角度摆位，以更有效地使该灯芯冷却风流34吹向光源装置1内部的灯芯111及前导线区域112，以冷却该发热部分。导流板10设于该第二轴流风扇3之相对侧，当灯芯冷却风流34有效冷却发热部分之后，可通过该导流板10将冷热空气充分混和后顺利排出系统之外。

前述滤光片9之作用，可兼具导引该第二轴流风扇3吹出气流之引导功能；具体而言，滤光片9与该光源装置1间构成冷却气流通道，该通道具有较宽之气流入口端91及较窄之气流出口端92，该第二轴流风扇3适位于该较宽之气流入口端91，而该导流板10适位于该较窄之气流出口端92，此安排将有利于争取该第二轴流风扇3之进风空间，使进风损失减到最低；滤光片9与该导流板10有助于共同建构投影装置内第二轴流风扇3所产生之冷却流场，以达到最高冷却效率。

灯芯111的工作温度门坎为900℃，前导线区域112的工作温度门坎为350℃，依本发明之披露，DLP投影系统已可达到比该温度门坎低之温度，故不会破坏系统之正常运作，噪音却减小很多、成本降低、且体积亦可减少。

综上所述，虽然本发明以较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本发明之实施方式，任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明之精神和权利要求所界定的内容及其均等技术范围下，当可作各种更动与改进。

Claims (20)

1.一种用于投影装置之散热装置，其特征是该投影装置包含光源装置，该光源装置包含发热部分；该散热装置包含：

第一轴流风扇；

第二轴流风扇，设于该发热部分之侧边；

其中：

该第一轴流风扇及该第二轴流风扇，皆适以导引外部气流朝向该光源装置；

该第二轴流风扇，包含：

进口端；

出口端，设于该进口端之相对侧；

气流导引装置，设于该出口端，其具有气流入口及灯芯气流出口，该气流入口之面积大于该灯芯气流出口之面积，且该气流入口覆盖该第二轴流风扇之该出口端之至少一部分。

2.根据权利要求1所述的用于投影装置之散热装置，其特征是：

该光源装置为灯具，该灯具具有：

灯芯；

前导线，设于该灯芯之前；

反射罩，包含颈部区域及开口；该灯芯位于该反射罩之颈部区域内，该前导线则实质上位于该开口中，且该灯芯及该前导线共同界定该发热部分；其中：

该第一轴流风扇导引该外部气流朝向该灯具之颈部区域。

3.根据权利要求1所述的用于投影装置之散热装置，其特征是：

该气流导引装置之气流入口覆盖该第二轴流风扇之该出口端之实质上一半之区域，且该灯芯气流出口实质上朝向该发热部分。

4.根据权利要求3所述的用于投影装置之散热装置，其特征是该气流导引装置与该第二轴流风扇之该出口端一体成形。

5.根据权利要求1所述的用于投影装置之散热装置，其特征是：

该气流导引装置之气流入口完全覆盖该第二轴流风扇之该出口端，且该灯芯气流出口实质上朝向该发热部分。

6.根据权利要求5所述的用于投影装置之散热装置，其特征是该气流导引装置另包含系统气流出口、及分流隔板，该分流隔板设于该灯芯气流出口及该系统气流出口之间。

7.根据权利要求5所述的用于投影装置之散热装置，其特征是该气流导引装置与该第二轴流风扇之该出口端一体成形。

8.根据权利要求1所述的用于投影装置之散热装置，其特征是：

该投影装置为DLP投影机。

9.根据权利要求1所述的用于投影装置之散热装置，其特征是该投影装置另包含光机底盘；该散热装置另包含：

第一锁固装置，锁固该气流导引装置及该第二轴流风扇之出口端；及

第二锁固装置，锁固该气流导引装置及该光机底盘。

10.一种用于投影装置之散热装置，其特征是该投影装置包含光源装置，该光源装置包含光轴及位于该光轴上之发热部分；该散热装置包含：

第一轴流风扇；

第二轴流风扇，设于该发热部分之侧边；

其中：

该第一轴流风扇及该第二轴流风扇，设于该光源装置之同一侧，导引外部气流朝向该光源装置；

该第二轴流风扇，包含：

进口端；

出口端，设于该进口端之相对侧；

气流导引装置，设于该出口端，其具有气流入口及灯芯气流出口，该气流入口之面积大于该灯芯气流出口之面积，且该气流入口覆盖该第二轴流风扇之该出口端之至少一部分；

滤光镜，设于该光源装置之前侧外，与该光轴呈有利气流流通之角度；以及

导流板，设于该第二轴流风扇之相对侧。

11.根据权利要求10所述的用于投影装置之散热装置，其特征是：

光源装置为灯具，该灯具具有：

灯芯；

前导线，设于该灯芯之前；

反射罩，包含颈部区域及开口；该灯芯位于该反射罩之颈部区域内，该前导线则实质上位于该开口中，且该灯芯及该前导线共同界定该发热部分；其中：

该第一轴流风扇导引该外部气流朝向该灯具之颈部区域。

12.根据权利要求10所述的用于投影装置之散热装置，其特征是：

该气流导引装置之气流入口覆盖该第二轴流风扇之该出口端之实质上一半之区域，且该灯芯气流出口实质上朝向该发热部分。

13.根据权利要求12所述的用于投影装置之散热装置，其特征是该气流导引装置与该第二轴流风扇之该出口端一体成形。

14.根据权利要求10所述的用于投影装置之散热装置，其特征是：

该气流导引装置之气流入口完全覆盖该第二轴流风扇之该出口端，且该灯芯气流出口实质上朝向该发热部分。

15.根据权利要求14所述的用于投影装置之散热装置，其特征是该气流导引装置另包含系统气流出口、及分流隔板，该分流隔板间隔于该灯芯气流出口及该系统气流出口之间。

16.根据权利要求14所述的用于投影装置之散热装置，其特征是该气流导引装置与该第二轴流风扇之该出口端一体成形。

17.根据权利要求10所述的用于投影装置之散热装置，其特征是：

该投影装置为DLP投影机。

18.根据权利要求17所述的用于投影装置之散热装置，其特征是：

该滤光片为紫外-红外光截止滤光片。

19.根据权利要求18所述的用于投影装置之散热装置，其特征是：该滤光片与该光源装置间构成冷却气流通道，该通道具有较宽之气流入口端及较窄之气流出口端，该第二轴流风扇适位于该较宽之气流入口端，而该导流板适位于该较窄之气流出口端。

20.根据权利要求10所述的用于投影装置之散热装置，其特征是该投影装置另包含光机底盘；该散热装置另包含：

第一锁固装置，锁固该气流导引装置及该第二轴流风扇之出口端；及

第二锁固装置，锁固该气流导引装置及该光机底盘。

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