CN101063797A - 投影装置 - Google Patents

Abstract

一种具有控温系统的投影装置，其包含至少一发热元件。控温系统具有液体管路系统、热能产生装置及热能传递装置。液体管路系统沿至少一发热元件设置，热能产生装置可以根据投影装置所在环境的环境温度产生正值或负值的热能，再通过热能传递装置协助传递由热能产生装置所产生的热能，沿液体管路系统扩散，不受外界温度过高或过低的影响，维持投影装置于一所需的工作温度，并使投影装置内部温度平衡。

Description

投影装置

技术领域

本发明涉及一种用于投影装置的控温系统，特别涉及一种能根据不同环境温度，相应地产生或发散热能，并使投影装置维持适当工作温度的技术。

背景技术

投影系统，尤其是大型、高负载、高发热的投影系统，其内部元件配置中，冷却系统是维持投影机内部元件在一定温度之下维持运作，并延长内部元件使用寿命重要的一环。在投影系统运作时，内部元件可区分为低温元件及高温元件，通过适当的冷却流道设计，才能使冷却流体先行经低温元件，再流过高温元件进行冷却，让系统内温度降低，得到系统内均温的效果。因此，冷却系统需应根据内部光路系统进行调整及改善，才能达到最佳冷却成效。

液体冷却与气体冷却是投影系统常见的两种冷却方式，其皆是利用流体的循环降低系统内温度。液体冷却对于平衡内部元件温度，效果较好，且产生噪音小，但通常所占体积较大，故多应用于大型(如公共场所或机场、地铁站、车站)场合的投影设备中的冷却技术；气体冷却的特性恰与液体冷却相反。液体冷却中，较常使用的冷却媒介为水，因水的比热大，能吸收大量热而不会有明显的温度变化。使用液体冷却时，常配合可加大散热面积的鳍片(fin)及风扇，加强散热功效。

受限于内部零件的操作温度，现行投影系统需在环境温度5～35℃下运作，才能保障运作的效能稳定且维持预期的机器寿命。环境温度高于要求上限时，投影装置内部需加强冷却装置，避免投影装置随内部发热元件的持续产热，造成元件效能及寿命减损；反之，环境温度低于要求下限时，投影装置内部也需有加热装置，迅速将内部元件提升至正常工作温度，才能使投影装置正常运作。

市面上针对投影系统的冷却技术，无论水冷或气冷，皆已提出不少解决方案，惟对于发热在极低环境温度下，使系统升温至正常工作温度的技术，或同时对于极高环境温度的冷却及极低环境温度的升温，皆能有效处理的技术，尚付之阙如。

因此，在液体冷却技术领域中，研制出一种能配合周围较不正常环境温度，而调整投影装置内部的温度，使其正常化，刻不容缓；更进一步而言，能在低温环境下，将元件温度迅速提高至工作温度，使投影系统驱动，而于高温环境中，能使元件温度降低，并在降低至元件可接受的温度时，即停止冷却步骤继续进行，降低噪音且节省能量的温度控制系统，便成为此业界亟需努力的目标。

发明内容

本发明的主要目的，即在于提供一种用于投影装置中的控温系统，其中投影装置具有至少一发热元件。控温系统包含液体管路系统、热能产生装置及热能传递装置。液体管路系统，沿至少一发热元件设置；热能产生装置可以选择性地根据投影装置所在环境的较低环境温度或较高环境温度，分别产生正值热能或负值热能；热能传递装置可以协助传递热能产生装置所选择性产生的热能，沿液体管路系统扩散，并维持投影装置于一所需的工作温度。

本发明的次要目的，在于提供一种用于投影装置中的控温系统，其中投影装置具有至少一发热元件。控温系统包含液体管路系统、热能产生装置及热能传递装置。液体管路系统，沿至少一发热元件设置；热能产生装置可以根据投影装置所在环境的较低环境温度，产生正值热能；热能传递装置可以协助传递热能产生装置所产生的热能，沿液体管路系统扩散，并维持投影装置于一所需的工作温度。

本发明的又一目的，在于提供一种投影装置，此投影装置具有至少一发热元件，并包含如前所述的控温系统。通过控温系统，此投影装置可发散运作时所产生的热能，避免机体过热，也可于环境温度过低时，协助机体内部升温，使投影装置迅速达到适当的工作温度。

在参照附图及随后描述的实施方式后，所属技术领域的技术人员当可轻易了解本发明的基本精神及其他发明目的，以及本发明所采用的技术手段与较佳实施方式。

附图说明

图1为使用本发明控温系统的投影装置流程示意图；

图2A为于低温环境中，使用本发明控温系统的投影装置流程示意图；

图2B图为于低温环境中，使用本发明控温系统的投影装置，其启动后的流程示意图；

图3为于低温环境中，使用本发明另一控温系统的投影装置的流程示意图；

图4为于高温环境中，使用本发明控温系统的投影装置的流程示意图；

图5为于高温环境中，使用本发明另一控温系统的投影装置的流程示意图；

图6A为利用电流方向改变热电装置的加热模式的示意图；

图6B为利用电流方向改变热电装置的致冷模式的示意图；

图7A为利用电磁阀切换热电装置的加热模式的示意图；

图7B为利用电磁阀切换热电装置的致冷模式的示意图；

图8A为使用发光二极管模块为光源模块时，发光二极管沿液体管路系统顺序设置的示意图；以及

图8B为使用发光二极管模块为光源模块时，发光二极管沿液体管路系统平行设置的示意图。

主要元件标记说明

1：投影装置                     101：发热元件

101(a)：光源模块                101(b)：数字微镜装置

101(c)：光机                    101(d)：色轮

101(e)：其他发热元件            103：液体管路系统

103(a)：泵                      103(b)：液体储槽

103(c)：液体管路                105：热能产生装置

107：热能传递装置               107(a)：散热器

107(b)：鳍片                    107(c)：风扇

2：投影装置                     201：泵

203：热电加热器                 205：风扇

207：鳍片                       209：第一热能传递装置

211：数字微镜装置               213：光机

215：色轮                       217：其他发热元件

219：散热器                     221：风扇

223：第二热能传递装置           225：液体储槽

227：光源模块

3：投影装置                     301：加热器

4：投影装置                     401：泵

403：热电致冷器                 407：鳍片

405：风扇                       409：第一热能传递装置

411：数字微镜装置               413：光机

415：色轮                       417：其他发热元件

419：散热器                     421：风扇

423：第二热能传递装置            425：液体储槽

427：光源模块

5：投影装置                      501：热管

503：风扇                        505：散热器

507：第三热能传递装置

R：红色发光二极管

G：绿色发光二极管

B：蓝色发光二极管

具体实施方式

本发明的较佳实施例如图1所示，为一种控温系统。此控温系统用于投影装置1中，此投影装置1包含有多个发热元件101，通过本发明的控温系统可调节这些发热元件101的周遭温度，使投影装置在预期的适当工作温度下运作。此等发热元件101可能包含光源模块101(a)、数字微镜装置(DMD)101(b)、光机(optical engine)101(c)、色轮(color wheel)101(d)及/或其他发热元件101(e)等，发热元件101内的元件位置可依其温度需求适当设置；此外，当光源模块101(a)为发光二极管(light emitting diode，LED)模块时，发热元件101中无色轮101(d)的配置，这是不同发光架构的安排，顺带提及。

控温系统包含液体管路系统103、热能产生装置及热能传递装置。该液体管路系统103包含泵(pump)103(a)、液体储槽(tank)103(b)及液体管路103(c)，为一封闭系统。该液体管路系统103沿前述发热元件101顺序设置并与之实质上相连接，通过液体管路103(c)内包含的高比热循环液体(通常为水，但不限于是水)，将前述的发热元件101的热能传出，而达到温度控制的目的后，该液体流入液体储槽103(b)，此时液体的总体温度趋近平衡。之后，液体储槽103(b)内的液体，再通过泵103(a)加压，使用以控制温度的液体，再流向各该发热元件，再行汇入液体管路103(c)，开始另一次循环，以进行投影机内部的温度控制。

以下进一步说明本发明的技术特征。热能产生装置设置于泵103(a)之后，可以选择性地根据投影装置1所在环境的较低环境温度或较高环境温度，分别产生正值热能或负值热能。在本实施例中，此热能产生装置105为热电装置(Thermo-Electric device，TE device)。热电装置可为热电加热器(TE heater)或热电致冷器(TE cooler)，以产生正值热能或负值热能；热能产生装置也可为传统加热装置(heater)，用来产生正值热能。热能产生装置可用以改变一次冷却循环的初始液体温度，使其升温或降温至期待的工作温度。

接着，热能传递装置107便可协助传递热能产生装置105选择性所产生的热能，沿着液体管路系统103扩散，以维持投影装置1于一所需的工作温度下运作。此热能传递装置107可为散热器107(a)、至少一散热鳍片107(b)及/或至少一风扇107(c)，且可设置于热能产生装置105或发热元件101之后，以进行热能于液体管路系统103中的热能传递工作。

更进一步而言，当投影装置欲在一极低温环境(例如低于摄氏5度)中驱动，但该环境温度低于内部元件起动温度时，适用本发明的实施例，如图2A所示，为包含上述控温系统的投影装置2，且其热能产生装置为热电加热器203，根据所在较低温度环境而产生正值热能。因投影装置2位于低温环境，故循环液体初始温度较低，当循环液体自泵201流出后，经热电加热器203提升温度，施以正值热能，由包含风扇205和鳍片207的第一热能传递装置209，将此正值热能发散至投影装置2其他部位，特别是发热元件，如光源模块227中的灯泡等，以提高投影装置2整体温度。提升温度后的循环液体，利用内部含有的热能，流经光源模块227、数字微镜装置211、光机213、色轮215及其他发热元件217，并提升这些元件的温度。较佳者，循环液体可再通过包含散热器219和风扇221的第二热能传递装置223，以散发热能至投影装置2内部后，便流入液体储槽225，完成一次循环。泵201由液体储槽225中汲取液体，继续循环，以将投影装置2内部温度再提升。当投影装置2达到可开始驱动的温度时，如图2B所示，热电加热器203及第一热能传递装置209便停止作用(图中以省略不绘显示其工作中止)，不再产生热能，以帮助投影装置2开始运作。

当投影装置欲在低温环境驱动，但环境温度低于内部元件起动温度时，本发明的另一实施例如图3所示，将前一实施例中的热电加热器更换为传统加热器301，其作用原理与前一实施例相同。

当投影装置欲在极高温环境(例如高于摄氏35度)驱动，但环境温度高于内部元件起动温度时，适用本发明的实施例，如图4所示，为包含前述控温系统的投影装置4，且其热能产生装置为热电致冷器，根据所在较高温度环境而产生负值热能。因投影装置4位于高温环境，故循环液体初始温度较高，当循环液体自泵401流出后，经热电致冷器403施以负值热能，降低液体温度，由包含风扇405和鳍片407的第一热能传递装置409将负值的热能发散至投影装置4其他部位，降低投影装置4整体温度，前述负值的热能，也可为风扇通过降低温度后的液体所产生的冷风所形成。降低温度后的循环液体，利用内部含有的负值热能，流经光源模块427、数字微镜装置411、光机413、色轮415及其他发热元件417并降低这些元件的温度。循环液体再经包含散热器419和风扇421的第二热能传递装置423，将降低温度后循环液体的负值热能散发热能至投影装置4内部，之后便流入液体储槽425，完成一次循环。泵401由液体储槽425中汲取液体，继续循环，以将投影装置4内部温度继续下降。当投影装置4达到可开始驱动的温度时，热电致冷器403及第一热能传递装置409继续作用产生负值热能，以帮助投影装置4开始运作后的有效冷却。

当投影装置欲在高温环境驱动，但环境温度高于内部元件起动温度时，本发明的另一实施例如图5所示，将前一实施例中热电致冷器403的热端，通过热管501连接至包含风扇503及散热器505的第三热能传递装置507。热管501将热电致冷器403热端产生的热能传送至第三热能传递装置507，通过风扇503及散热器505的作用，可协助将热快速向外扩散，提升投影装置5整体的散热效能。本实施例的其他部位作用原理与前一实施例相同。

前述诸实施例中，热电加热器与热电致冷器可结合为同一装置，也即本案所称的热电装置。利用电流流入方向不同，如图6A与图6B所示，即可切换热电装置于加热或致冷的模式，以适应不同的环境温度所需的不同的投影机内部工作温度。该切换热电装置于加热或致冷模式的技术，除了以改变电流方向进行切换外，也可以用电磁阀切换，如图7A与图7B所示，皆可达到类似的目的。另外，若采用某些市售的热电致冷器，其兼具加热与致冷的双重切换功能，也可达到本发明所欲展现的目的。

于前述各实施例中，光源模块可为公知的LED模块、超高性能(ultra high performance，UHP)光源模块、超高效率(ultra high efficiency，UHE)光源模块与金属卤素光源模块等。以LED模块为例说明，其包含多个LED，举例而言，其可包含红色(R)LED、绿色(G)LED与蓝色(B)LED。此等LED隶属于发热元件的的光源模块内，从而液体管路系统也沿着LED设置。其设置方式包含顺序设置与平行设置，分别如图8A与图8B所示，以便于投影装置的元件配置规划，并可选择性地依各种LED的发热功率，依散热的需求而调整其设置位置。

当LED的设置方式为顺序设置时，液体管路系统的液体可以顺序通过该多个LED，依次使各LED散热；当发光二极管的设置方式为平行设置时，液体管路系统的液体，可以同时通过该多个LED，而提供同时散热的目的。此外，此光源模块所采用的灯具型态也不受限定，其可为椭球灯具、抛物线灯具等其他公知此领域者可推及的型态。

前述加热或致冷的液体热能传递技术，除了运用于评估投影装置环境温度后，以协助投影装置迅速达到正常启动的温度外，熟悉此项技术之人士，在参考前揭技术构想后，当可将该加热或致冷技术，运用于正在运作的投影装置，其内部工作温度的维持(通常指的是冷却机内温度)，以提升投影装置的效能及内部元件(尤指发热元件)的使用寿命。

除此之外，上述实施例中，投影装置内的元件排列也不限于上述方式，举例而言，图1所示的实施例中，热电装置105(即热能产生装置)可位于如图所示的发热元件101与泵103(a)之间，也可位于泵103(a)与液体储槽103(b)之间，或是发热元件101与液体储槽103(b)之间；此外，投影装置所包含的元件也不限于上述种类及数量，所属技术领域的技术人员可根据本发明的披露，进行变更与改进，以推及其他实施方式；惟此等变更与改进，皆应包含于权利要求中。

Claims (17)

1.一种投影装置，包含：

至少一发热元件；

控温系统，包含：

液体管路系统，沿该至少一发热元件设置；

热能产生装置，可以选择性地根据该投影装置所在环境的较低环境温度或较高环境温度，分别产生正值热能或负值热能；以及

热能传递装置，可以协助传递该热能产生装置所选择性产生的热能，沿该液体管路系统扩散，并维持该投影装置于一所需的工作温度。

2.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于该投影装置具有多个发热元件；该液体管路系统，沿该多个发热元件顺序设置。

3.根据权利要求2所述的投影装置，其特征在于该多个发热元件包含光源模块。

4.根据权利要求4所述的投影装置，其特征在于该光源模块为发光二极管模块，而该发光二极管模块具有顺序设置的多个发光二极管，并且该液体管路系统的液体，可以顺序通过该多个发光二极管。

5.根据权利要求4所述的投影装置，其特征在于该光源模块为发光二极管模块，而该发光二极管模块具有平行设置的多个发光二极管，并且该液体管路系统的液体，可以同时通过该多个发光二极管。

6.根据权利要求3所述的投影装置，其特征在于该光源模块为椭球灯具模块。

7.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于该热能产生装置为热电装置。

8.一种投影装置，包含：

至少一发热元件；

控温系统，包含：

液体管路系统，沿该至少一发热元件设置；

热能产生装置，可以根据该投影装置所在环境的较低环境温度，产生正值热能；以及

热能传递装置，可以协助传递该热能产生装置所产生的热能，沿该液体管路系统扩散，并维持该投影装置于一所需的工作温度。

9.根据权利要求8所述的投影装置，其特征在于该投影装置具有多个发热元件；该液体管路系统，沿该多个发热元件顺序设置。

10.根据权利要求9所述的投影装置，其特征在于该多个发热元件包含光源模块。

11.根据权利要求10所述的投影装置，其特征在于该光源模块为发光二极管模块。

12.根据权利要求11所述的投影装置，其特征在于该发光二极管模块具有顺序设置的多个发光二极管，并且该液体管路系统的液体，可以顺序通过该多个发光二极管。

13.根据权利要求11所述的投影装置，其特征在于该发光二极管模块具有平行设置的多个发光二极管，并且该液体管路系统的液体，可以同时通过该多个发光二极管。

14.根据权利要求10所述的投影装置，其特征在于该光源模块为椭球灯具模块。

15.根据权利要求8所述的投影装置，其特征在于该热能传递装置为至少一散热鳍片。

16.根据权利要求8所述的投影装置，其特征在于该热能传递装置为至少一风扇。

17.根据权利要求8所述的投影装置，其特征在于该热能产生装置为热电装置。

Images