CN106324956A - 一种激光光源散热系统及激光投影设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及激光器领域，特别是涉及一种激光光源散热系统及激光投影设备，用以解决现有技术中存在的激光器散热效果差的问题，该系统至少包括：激光显示装置、密封壳体、蒸发器，以及压缩制冷系统，其中，激光显示装置，至少包括光源系统，且激光显示系统密封在密封壳体内部；压缩制冷系统，与密封壳体连接，用于对激光显示系统进行散热，其中，压缩制冷系统至少包括蒸发器，蒸发器置于所述密封壳体内部。因此，将激光显示装置利用密封壳体密闭包围，防止灰尘的进入，压缩制冷系统利用媒介进行相变过程中能大量吸收潜热的特性进行散热，蒸发器置于所述密封壳体内部，能够有效吸收激光器阵列散发的热量，实现了封闭式结构的有效散热。

Description

一种激光光源散热系统及激光投影设备

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，特别是涉及一种激光光源散热系统及激光投影设备。

背景技术

激光器的应用非常广泛，在激光显示领域中，整个激光显示系统包括光源系统，光机系统，电源等，其中，光源系统又可以包括激光器，光路转换，波长转换(通常是荧光轮)转换部分，合光系统部分等几个重要组成部分。

现有的激光显示系统为敞开式系统，很难防止灰尘的进入。另外，激光显示系统在工作过程中，每一部分都会产生热量，尤其是光源系统中的激光器在工作时，会产生大量的热，导致整个光源系统内部温度升高，与外界容易形成气流交换，从而使得灰尘非常容易进入光源系统内部，并附着在一些面型较大的光学镜片上，引起镜片的穿透率降低以及透过光的衰减，以致引起整个激光显示系统的光衰、色温偏移等问题。

同时，设备工作环境温度的升高也会直接影响激光器的光学性能，并且，有些光学镜片也会在高温下降低光学性能，从而引起整个激光显示系统的工作稳定性的降低。因此，在整个激光显示系统中，防尘和散热成为亟待解决的问题。

目前，对敞开式的激光显示系统一般采用风扇与散热器的结合将热量导出，但这种方法散热效率有限，且存在风扇噪音，同时不利于防尘。

综上所述，现有技术针对激光显示系统还无法有效的达到防尘和散热的双重目的。

发明内容

本发明实施例提供一种激光光源散热系统，用以解决现有技术中存在的激光显示系统在使用过程中无法有效防尘及散热的问题。

本发明实施例提供的具体技术方案如下：

一种激光光源散热系统，包括激光显示装置、密封壳体，以及压缩制冷系统，其中，

所述激光显示装置，至少包括光源系统，且所述激光显示系统密封在所述密封壳体内部；

所述压缩制冷系统，与所述密封壳体连接，用于对所述激光显示系统进行散热，其中，所述压缩制冷系统至少包括蒸发器，所述蒸发器置于所述密封壳体内部。

可选的，所述激光显示系统至少还包括光机系统、镜头、电源板。

可选的，所述光源系统，至少包括激光器阵列、光束整形模组、荧光转换模组。

可选的，所述压缩制冷系统至少包括：压缩机、风扇、冷凝器、膨胀结构，其中，

所述压缩机，置于所述密封壳体内部或者所述密封壳体外部，与所述蒸发器的一端相连，用于接收由所述蒸发器中排出的高温制冷剂蒸汽，并将所述高温制冷剂蒸汽压缩为高压、高温制冷剂蒸汽；

所述风扇，置于密封壳体外部，用于通过吸入外界冷空气，与冷凝器进行热量交换；

所述冷凝器，置于所述密封壳体外部，置于所述风扇的出风口，与所述压缩机的一端相连，用于接收由所述压缩机中排出的所述高压、高温制冷剂蒸汽，以及通过吸入由所述风扇吹入的冷空气，将所述高压、高温制冷剂蒸汽由气相变为液相，排出高压制冷剂液体；

所述膨胀结构，置于所述密封壳体内部或者所述密封壳体外部，一端与所述冷凝器相连，另一端与所述蒸发器相连，用于接收所述冷凝器中排出的所述高压制冷剂液体，通过降低所述高压制冷剂液体的压力，进一步降低所述高压制冷剂液体的温度，排除低温液态制冷剂至所述蒸发器。

可选的，所述膨胀结构至少包括毛细管或膨胀阀中的一种。

可选的，所述蒸发器，与所述光源系统中的激光器之间涂抹导热介质，用于通过吸收所述激光器阵列散发的热量。

可选的，所述蒸发器，将接收到的由所述膨胀结构排出的低温液态制冷剂由液相变为气相，最终排出所述高温制冷剂蒸汽。

可选的，所述蒸发器，为腔体式结构，或管路式结构，其中，所述腔体式结构中空腔内为冷媒，所述管路式结构中管路内为冷媒。

可选的，所述蒸发器为管路式结构，其中，所述管路式结构呈S型或管排型。

一种激光投影设备，包括上述所述的激光光源散热系统。

因此，本发明实施例中将激光显示装置利用密封壳体密闭包围，防止灰尘进入到激光显示系统内部，避免了由于灰尘附着而造成的整个激光显示系统的光衰、色温偏移等问题。进一步地，将压缩制冷系统与密封壳体连接，其中，蒸发器置于密封壳体内部，能够有效地吸收激光器阵列散发的热量，整个压缩制冷系统利用媒介相变过程中能大量吸收潜热的特性，将激光显示系统产生的热量向密封壳体外部散发，因此，在对激光显示系统有效防尘的基础上，满足对密封壳体内部的激光显示系统的散热需求，从而实现激光显示系统防尘和散热的双重目的。

附图说明

图1为本发明实施例中激光光源散热系统示意图；

图2为本发明实施例中光源系统示意图；

图3为本发明实施例中压缩制冷系统示意图；

图4为本发明实施例中冷凝器示意图；

图5为本发明实施例中蒸发器与激光器连接示意图；

图6为本发明实施例中蒸发器腔体式结构示意图；

图7为本发明实施例中蒸发器S型管路式结构示意图；

图8为本发明实施例中蒸发器管排型管路式结构示意图；

图9为本发明实施例中激光光源散热系统具体结构示意图；

图10为本发明实施例中压缩制冷系统具体结构示意图；

图11为本发明实施例中激光投影设备结构示意图。

具体实施方式

为了解决现有技术中存在的激光器散热效果差的问题，本发明提出了一种激光光源散热系统，该系统包括：激光显示装置、密封壳体，以及压缩制冷系统，其中，激光显示装置，至少包括光源系统，且激光显示系统密封在密封壳体内部；压缩制冷系统，与密封壳体连接，用于对激光显示系统进行散热，其中，压缩制冷系统至少包括蒸发器，蒸发器置于所述密封壳体内部。

下面结合附图对本发明优选的实施方式进行说明。

参阅图1所示，为本发明激光光源散热系统示意图。

激光光源散热系统，包括：激光显示装置10、密封壳体11，以及压缩制冷系统12，

其中，激光显示装置10，至少包括光源系统13，且激光显示系统密封在密封壳体内部；

压缩制冷系统12，与密封壳体连接，用于对激光显示系统进行散热，其中，压缩制冷系统至少包括蒸发器14，蒸发器置于所述密封壳体内部。

此外，激光显示系统至少还包括光机系统、镜头、电源板。

参阅图2所示，光源系统13，至少包括激光器阵列20、光束整形模组21、荧光转换模组22。

其中，激光器阵列20即发光源，用于发出激光；光束整形模组21，将激光器阵列20所发出的激光通过光束整形模组21后被整理成束；荧光转换模组22即荧光轮，其作用是吸收激光器阵列20所发出的光，并转换成不同波长的光。

进一步地，参阅图3所示，压缩制冷系统12至少还包括：压缩机30、风扇31、冷凝器32、膨胀结构33，其中，

压缩机30，置于密封壳体11内部或者密封壳体11外部，与蒸发器14的一端相连，用于接收由蒸发器14中排出的高温制冷剂蒸汽，并将高温制冷剂蒸汽压缩为高压、高温制冷剂蒸汽。

风扇31，置于密封壳体外部，用于通过吸入外界冷空气，与冷凝器32进行热量交换；

冷凝器32，置于密封壳体11外部，置于风扇31的出风口，与压缩机30的一端相连，用于接收由压缩机30中排出的高压、高温制冷剂蒸汽，以及通过吸入由风扇31吹入的冷空气，将高压、高温制冷剂蒸汽由气相变为液相，排出高压制冷剂液体。

具体的，冷凝器32在向冷空气放出热量的同时，完成了从高温高压制冷剂蒸汽(过热蒸汽)→饱和蒸汽→湿蒸汽(冷凝)→高压高温饱和液的过程和状态的变化。这种高压制冷剂液体通常在变为饱和液体后，再进一步被冷却，温度少许下降，变为过冷液体，从冷凝器32进入膨胀机构33内。

此外，参阅图4所示，冷凝器外设计有肋片，其目的是增大散热面积，提高散热效率。

图4中，冷媒管道40与冷凝器41向连接，冷凝器上有多个冷凝器肋片42镶嵌在冷凝器外壳43上，冷凝器内部为腔体结构，即冷凝器腔体44。

膨胀结构33，置于密封壳体11内部或者密封壳体11外部，一端与冷凝器32相连，另一端与蒸发器14相连，用于接收冷凝器32中排出的高压制冷剂液体，通过降低高压制冷剂液体的压力，进一步降低高压制冷剂液体的温度，排除低温液态制冷剂至蒸发器14。

其中，膨胀结构33至少包括毛细管或膨胀阀中的一种。

具体的，流出冷凝器32的高压制冷剂液体通过设置在毛细管或膨胀阀的狭窄通路的节流机构，因狭窄的通路的阻力使高压制冷剂的压力下降，由于制冷剂具有压力下降温度也下降的性质，因而变成低温液态制冷剂，进入蒸发器14内。

进一步地，蒸发器14，与光源系统中的激光器阵列20之间涂抹导热介质，例如，导热材料或导热膏，用于通过吸收激光器阵列20散发的热量。

蒸发器14，将接收到的由膨胀结构33排出的低温液态制冷剂由液相变为气相，最终排出高温制冷剂蒸汽。

具体的，蒸发器14吸取激光器阵列20散发的热量，进入蒸发器14的低温制冷剂由于在进行气液两相的变化过程中吸取大量的潜热，剧烈蒸发，由液体变为蒸汽，在蒸发器14出口变成无液态成分的饱和蒸汽，或带过热的蒸汽状态，从蒸发器14排出高温制冷剂蒸汽，进一步地，通过压缩机30的吸气管被吸入压缩机30中，反复经过压缩→冷凝→膨胀→蒸发，进行压缩制冷。

实施例1，参阅图5所示，蒸发器置于密封壳体内部，借用螺钉与激光器锁附在一起，蒸发器与激光器阵列之间涂抹导热材料或导热膏以降低热阻，增强导热效率。

图5中，激光器阵列50与蒸发器52直接接触，两者的直接接触面51涂抹导热材料或导热膏，图中还描述出了蒸发器冷媒进口53和连接激光器和蒸发器的螺钉54。

因此，这里将蒸发器与激光器阵列之间涂抹导热介质，能够降低热阻，增强导热效率，有效地吸收激光器阵列散发的热量，提高蒸发器吸热的效率。

参阅图6所示，蒸发器，为腔体式结构，其中，腔体式结构中空腔内为冷媒。

其中，蒸发器冷媒进口60流入低温液态制冷剂，进入蒸发器腔体62，蒸发器冷媒出口64排除高温制冷剂蒸汽。图中还描述了蒸发器外壳61和组装蒸发器外壳的螺钉63。

参阅图7和图8所示，蒸发器为管路式结构，其中，管路式结构呈S型或管排型，管路式结构中管路内为冷媒。这样设计的目的是延长管路在蒸发器内部的长度，增长换热路径，增长冷媒在蒸发器中的相变时间。

其中，图7为S型管路式结构，蒸发器冷媒进口70流入低温液态制冷剂，进入蒸发器管路72，蒸发器冷媒出口74排除高温制冷剂蒸汽。图中还描述了蒸发器外壳71和组装蒸发器外壳的螺钉73。

图8为管排型管路式结构，蒸发器冷媒进口80流入低温液态制冷剂，进入蒸发器管路82，蒸发器冷媒出口84排除高温制冷剂蒸汽。图中还描述了蒸发器外壳81和组装蒸发器外壳的螺钉83。

进一步地，管路式蒸发器既可以是由管道与壳体焊接而成，也可以是由蒸发器壳体压铸出的管槽而组成。

实施例2，参阅图9所示，为本发明实施例提供的一种激光光源散热系统的示例。图中各部分分别为：风扇901、冷凝器902、制冷剂管道903、压缩机904、蒸发器905、激光器阵列906、光束整形模组907、荧光转换模组908、膨胀机构909、光源外壳910、密封壳体911。

其中，光源外壳910包围着光源系统，光源系统包括激光器阵列906、光束整形模组907以及荧光转换模组908，光源外壳910防止灰尘进入光源系统内，此外，为了进一步防止灰尘等细小颗粒的进入，采用封闭式架构的密封壳体911对整个激光显示装置进行再次包围，激光显示装置还包括光机系统，镜头、电源板，这里将这些构件省略未画出。

蒸发器905位于密封壳体内，借用螺钉与光源外壳911和激光器阵列906三者锁附在一起，蒸发器905与光源外壳911之间涂抹导热材料或导热膏以降低热阻，增强导热效率。

因此，光源外壳能对灰尘进入光源系统进行防护，将其与蒸发器和激光器阵列三者锁附在一起，蒸发器与光源外壳之间涂抹导热介质，能够使蒸发器有效地吸收激光器阵列散发的热量，提高蒸发器吸热的效率。

以上是本发明实施例激光光源散热系统的结构的一种示例，本发明实施例不对蒸发器，风扇，压缩机，冷凝器，膨胀机构等部件的个数设置作限制，任何本领域技术人员在参照本发明实施例后对上述部件的个数所做的变动，仍应属于本发明保护的范畴。

图10为本发明实施例中压缩制冷系统的示意图，图中各部分分别为：风扇1000、冷凝器1001、压缩机1002、膨胀机构1003、激光器阵列1004、蒸发器1005，并把在蒸发器1005中的相变过程在图中标出。

蒸发器1005吸取激光器阵列1004散发的热量，使低温制冷剂剧烈蒸发，由饱和液体变为饱和蒸汽，在蒸发器1005出口变成无液态成分的饱和蒸汽，或带过热的蒸汽状态，排除高温制冷剂蒸汽，通过压缩机1002的吸气管被吸入压缩机1002中，反复经过压缩→冷凝→膨胀→蒸发，进行压缩制冷。

此外，本发明实施例还提供一种激光投影设备，包括上述实施例中的一种激光光源散热系统。

实施例3，参阅图11所示，激光投影设备至少包括激光光源散热系统1100以及屏幕1110。其中，激光光源散热系统1100包括以及激光显示系统，具体包括光源系统1101、光机系统1102、镜头1103、以及密封壳体1104和压缩制冷系统1105，其中，压缩制冷系统至少包括蒸发器，图中省略未画出。

其中，激光光源散热系统1100的结构及发明构思与上述本发明实施例中的激光光源散热系统相同，重复之处在此不再赘述。

综上所述，本发明实施例将激光显示装置利用密封壳体密闭包围，防止灰尘的进入，有效隔离进入光源内部的灰尘量，最终解决光衰、防尘问题。

进一步地，本发明实施例压缩制冷系统利用媒介进行相变过程中能大量吸收潜热的特性进行散热，其中，蒸发器置于密封壳体内部，能够有效地吸收激光器阵列散发的热量，最终解决激光显示系统封闭式架构的散热问题，从而实现对密封壳体包围的激光显示装置的散热，以实现激光显示装置防尘和散热的双重目的。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种激光光源散热系统，其特征在于，包括激光显示装置、密封壳体，以及压缩制冷系统，其中，

所述激光显示装置，至少包括光源系统，且所述激光显示系统密封在所述密封壳体内部；

所述压缩制冷系统，与所述密封壳体连接，用于对所述激光显示系统进行散热，其中，所述压缩制冷系统至少包括蒸发器，所述蒸发器置于所述密封壳体内部。

2.如权利要求1所述的激光光源散热系统，其特征在于，所述激光显示系统至少还包括光机系统、镜头、电源板。

3.如权利要求1或2所述的激光光源散热系统，其特征在于，所述光源系统，至少包括激光器阵列、光束整形模组、荧光转换模组。

4.如权利要求1所述的激光光源散热系统，其特征在于，所述压缩制冷系统至少还包括：压缩机、风扇、冷凝器、膨胀结构，其中，

所述压缩机，置于所述密封壳体内部或者所述密封壳体外部，与所述蒸发器的一端相连，用于接收由所述蒸发器中排出的高温制冷剂蒸汽，并将所述高温制冷剂蒸汽压缩为高压、高温制冷剂蒸汽；

所述风扇，置于密封壳体外部，用于通过吸入外界冷空气，与所述冷凝器进行热量交换；

所述冷凝器，置于所述密封壳体外部，置于所述风扇的出风口，与所述压缩机的一端相连，用于接收由所述压缩机中排出的所述高压、高温制冷剂蒸汽，以及通过吸入由所述风扇吹入的冷空气，将所述高压、高温制冷剂蒸汽由气相变为液相，排出高压制冷剂液体；

所述膨胀结构，置于所述密封壳体内部或者所述密封壳体外部，一端与所述冷凝器相连，另一端与所述蒸发器相连，用于接收所述冷凝器中排出的所述高压制冷剂液体，通过降低所述高压制冷剂液体的压力，进一步降低所述高压制冷剂液体的温度，排除低温液态制冷剂至所述蒸发器。

5.如权利要求4所述的激光光源散热系统，其特征在于，所述膨胀结构至少包括毛细管或膨胀阀中的一种。

6.如权利要求1所述的激光光源散热系统，其特征在于，所述蒸发器，与所述光源系统中的激光器阵列之间涂抹导热介质，用于通过吸收所述激光器阵列散发的热量。

7.如权利要求4所述的激光光源散热系统，其特征在于，所述蒸发器，将接收到的由所述膨胀结构排出的低温液态制冷剂由液相变为气相，最终排出所述高温制冷剂蒸汽。

8.如权利要求7所述的激光光源散热系统，其特征在于，所述蒸发器，为腔体式结构，或管路式结构，其中，所述腔体式结构中空腔内为冷媒，所述管路式结构中管路内为冷媒。

9.如权利要求8所述的激光光源散热系统，其特征在于，所述蒸发器为管路式结构，其中，所述管路式结构呈S型或管排型。

10.一种激光投影设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的激光光源散热系统。