CN107787164A - 一种液冷块、液冷散热系统以及激光投影机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及激光显示技术领域，公开一种液冷块、液冷散热系统以及激光投影机，液冷块，包括壳体，壳体上设置有进液口和出液口，还包括设置在壳体上的至少两组换热效率不同的散热片组件，壳体内部形成至少两个储液腔，每一储液腔对应一组换热片组件，储液腔与进液口和出液口相连通，冷却液从进液口进入储液腔，经过储液腔时与激光热源热交换，然后通过出液口排出液冷块，而与壳体接触的激光热源分成至少两个部分进行散热，每一储液腔对应一组换热片组件，即不同储液腔的散热效果不同，使得不同储液腔内的换热效果不同，进而使得激光热源不同部分温度不同，从而使得整个激光热源的温度分布范围较宽，进而能够使得激光热源产生均匀分布的光谱。
Description
技术领域
本发明涉及激光显示技术领域，尤其涉及一种液冷块、液冷散热系统以及激光投影机。
背景技术
在显示技术领域，激光显示是继黑白显示、彩色显示和高清数字显示之后的第四代显示技术，具有重大的研究价值，但是由于激光器具有很强的相干性，导致激光作为显示光源时，屏幕上产生散斑，严重影响了画面的清晰程度，尤其是目前使用的长波长的红色激光器，散斑现象会尤为明显。
所谓散斑是由于相干光源在照射粗糙物体时,散射的光在空间内产生干涉, 一部分发生干涉相长,另一部分发生干涉相消,最终在屏幕上出现颗粒状的明暗相间的斑点。目前为了将散斑抑制到人眼不能识别的状态，需要降低激光器的相干性，从散斑理论来看，展宽激光器的谱宽是一种非常有效的散斑消除途径，一般激光器的光谱具有高斯型的分布，在展宽到一定宽度后，散斑随光谱展宽已经变化不明显，光谱均匀分布的激光器则随着光谱展宽会具有非常明显的消散斑效果，而光谱随温度不同而分布的更为宽广。
在激光器内能够实现温度变化的装置为吸热装置，现有的吸热装置通常称为液冷块是一个内部留有水道的金属块，由铜或铝制成，或者由铜或者铝做热交换部分，热交换部分与热源部件接触并将吸收热源产生的热量，其结构一般由上腔体、下腔体、进液口、出液口、密封圈构成，上下腔体接触部分压密封圈做密封形成密封腔，中间的空腔存储冷却液，整个冷头的温度相对比较均匀，导致激光器中与液冷块相接触的热源BANK(laser diodebank，激光二极管堆叠)之间或者相同BANK中不同TO(Transistor Outline Package，直插封装的半导体器件)的温差较小，激光器的光谱分布较窄。因此，设计一种能够实现与之相接触的激光热源的温度分布较宽的液冷块、液冷散热系统以及激光投影机显得尤为必要。
发明内容
本发明提供一种液冷块、液冷散热系统以及激光投影机，该液冷块能够展宽与之相接触的激光热源的温度分布范围，具有该液冷块的液冷散热系统以及激光投影机能够减少散斑现象的发生，提高显示效果。
为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种液冷块，包括壳体，所述壳体上设置有进液口和出液口，还包括设置在所述壳体上的至少两组换热效率不同的散热片组件，所述壳体内部形成至少两个储液腔，每一储液腔对应一组换热片组件，所述储液腔与所述进液口和出液口相连通。
在上述液冷块中，由于壳体内部形成至少两个储液腔，储液腔与进液口和相连通，即壳体内部的空间被分割成至少两个储液腔，冷却液从进液口进入储液腔，经过储液腔时与激光热源热交换，然后通过出液口排出液冷块，而与壳体接触的激光热源分成至少两个部分进行散热，由于所述壳体上设置至少两组换热效率不同的散热片组件，每一储液腔对应一组换热片组件，即不同储液腔的散热效果不同，使得不同储液腔内的冷却液和激光热源热交换换热效果不同，进而使得激光热源对应于不同储液腔部分的温度不同，从而使得整个激光热源的温度分布范围较宽，进而能够使得与液冷块相接触的激光热源产生均匀分布的光谱。
因此，上述液冷块能够展宽与之相接触的激光热源的温度分布范围。
优选地，所述壳体包括上壳体、下壳体以及挡板，所述上壳体和下壳体固定连接、且形成密封腔，其中：
所述进液口和出液口设置在所述上壳体上；
所述挡板设置在所述密封腔内、且将所述密封腔分隔成至少两个所述储液腔；
至少两组所述散热片组件设置在所述下壳体上，且每一组换热片组件与一个储液腔对应设置。
优选地，所述至少两个储液腔形成一条水道以供冷却液经过带走热量，所述水道与所述进液口和出液口相连通。
优选地，所述上壳体的内壁形成至少一个凹槽，所述凹槽连通相邻的两个所述储液腔。
优选地，每一个所述储液腔形成一条水道以供冷却液经过带走热量，每一个所述水道与所述进液口和出液口相连通。
优选地，所述上壳体的内壁上形成一个环形槽，所述环形槽连通所述进液口，所述出液口分别与每一个所述储液腔相连通；或，
所述环形槽连通所述出液口，所述进液口分别与每一个所述储液腔相连通。
优选地，所述挡板和所述上壳体一体成型。
优选地，相邻的两组所述换热片组件中，一组所述换热片组件包括多个第一换热片，另一组所述换热片组件包括多个第二换热片，所述第一换热片和第二换热片的换热面积不同；和/或，所述第一换热片和第二换热片的流速不同。
另外，本发明还提供了一种液冷散热系统，包括换热器、循环泵以及水箱，还包括如上述技术方案任一项所述的液冷块，所述液冷块、换热器、循环泵以及液冷块之间通过水管相连形成循环系统。
在上述液冷散热系统中，由于液冷块、换热器、循环泵以及液冷块之间通过水管相连形成封闭循环系统，在循环泵的作用下，冷却水从水箱输出，流过液冷块时带走大部分热量进入到换热器,并经过换热器排出机外，冷却液温度降低后,再回到水箱内，冷却液流经液冷块时，与激光热源进行热交换，由于激光热源对应于液冷块不同储液腔部分的温度不同，从而使得整个激光热源的温度分布范围较宽，进而能够使得与液冷块相接触的激光热源产生均匀分布的光谱，故应用上述液冷散热系统散热的激光光源能够产生均匀分布的光谱，减少了散斑现象的发生。
另外，本发明还提供了一种激光投影机，包括如上述技术方案所述的液冷散热系统。
由于上述液冷散热系统能够减少了散斑现象的发生，因此，具有上述液冷散热系统的激光投影机能够减少散斑现象的发生，提高显示效果。
附图说明
图1为本发明提供的一种液冷块的结构示意图；
图2为本发明提供的一种液冷块的另一结构示意图；
图3为本发明提供的一种液冷块的另一结构示意图；
图4为本发明提供的一种液冷散热系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1、图2以及图3所示，一种液冷块1，包括壳体11，壳体11上设置有进液口13和出液口14，还包括设置在壳体11上的至少两组换热效率不同的散热片组件13，壳体11内部形成至少两个储液腔，每一储液腔对应一组换热片组件，储液腔与进液口13和出液口14相连通。
在上述液冷块1中，由于壳体11内部形成至少两个储液腔，储液腔与进液口13和相连通，即壳体11内部的空间被分割成至少两个储液腔，冷却液从进液口13进入储液腔，经过储液腔时与激光热源热交换，然后通过出液口14 排出液冷块1，而与壳体11接触的激光热源分成至少两个部分进行散热，由于壳体11上设置至少两组换热效率不同的散热片组件13，每一储液腔对应一组换热片组件，即不同储液腔的散热效果不同，使得不同储液腔内的冷却液和激光热源热交换换热效果不同，进而使得激光热源对应于不同储液腔部分的温度不同，从而使得整个激光热源的温度分布范围较宽，进而能够使得与液冷块1 相接触的激光热源产生均匀分布的光谱。
因此，上述液冷块1能够展宽与之相接触的激光热源的温度分布范围。
如图1以及图2所示，一种优选的实施方式，壳体11包括上壳体11、下壳体11以及挡板15，上壳体11和下壳体11固定连接、且形成密封腔，其中：
进液口13和出液口14设置在上壳体11上；
挡板15设置在密封腔内、且将密封腔分隔成至少两个储液腔；
至少两组散热片组件13设置在下壳体11上，且每一组换热片组件与一个储液腔对应设置。
在上述液冷块中，上壳体和下壳体固定连接、且形成密封腔，如图1、图 2以及图3所示，挡板15将密封腔分隔成四个储液腔，下壳体上设置四组散热片组件13，且每一组换热片组件与一个储液腔对应设置，由于散热片组件13 的换热效率不同，四个储液腔的散热效果不同，使得四个储液腔内的冷却液和激光热源热交换换热效果不同，进而使得激光热源对应于四个储液腔部分的温度不同，从而使得整个激光热源的温度成梯度分布，分布范围较宽，进而能够使得与液冷块1相接触的激光热源产生均匀分布的光谱。
在上述液冷块能够展宽与之相接触的激光热源的温度分布范围的基础上，为了便于简化上壳体的结构，如图1所示，具体地，至少两个储液腔形成一条水道以供冷却液经过带走热量，水道与进液口13和出液口14相连通。
在上述液冷块中，从进液口13流入的冷却液依次通过四个储液腔，经过每一个储液腔时与激光热源和该储液腔相接触部分进行热交换，使激光热源和该储液腔相接触部分的温度降低，最后温度升高后的冷却液通过出液口14排出液冷块1，由于每一组换热片组件与一个储液腔对应设置，散热片组件13 的换热效率不同，四个储液腔的散热效果不同，使得四个储液腔内的冷却液与激光热源和对应储液腔相接触部分的热交换换热效果不同，进而使得激光热源对应于四个储液腔的相接触部分的温度不同，从而使得整个激光热源的温度成梯度分布，分布范围较宽，进而能够使得与液冷块1相接触的激光热源产生均匀分布的光谱。
如图1所示，进一步地，上壳体11的内壁形成至少一个凹槽16，凹槽16 连通相邻的两个储液腔。
在上述液冷块中，如图1所示，上壳体的内壁形成三个凹槽16，凹槽16 连通相邻的两个储液腔，采用三个凹槽16就能够实现从进液口13流入的冷却液依次通过四个储液腔后从出液口14排出，液冷块的结构简单，制作工艺易于实现。凹槽16的长度、横截面面积以及在相邻两个储液腔的位置根据液冷块的具体实际情况进行设计。另外，凹槽16不仅可以设置在上壳体上，也可以设置在下壳体上，还可以一部分设置在上壳体上，另一部分设置在下壳体上，凹槽16的位置根据液冷块的具体实际情况进行设计。
为了在至少两个储液腔形成一条水道以供冷却液经过带走热量，可以在挡板15上设置通孔，使得从进液口13流入的冷却液依次通过不同储液腔，也可以采用通孔和凹槽16相配合的形式，还可以采用其他能够实现冷却液从进液口13进入后依次通过不同储液腔从出液口14流出的结构形式。
在上述液冷块能够展宽与之相接触的激光热源的温度分布范围的基础上，为了便于简化上壳体的结构，如图2以及图3所示，具体地，每一个储液腔形成一条水道以供冷却液经过带走热量，每一个水道与进液口13和出液口14相连通。
在上述液冷块中，冷却液从进液口13分别进入四个储液腔，在每一个储液腔中，冷却液与激光热源和该储液腔相接触部分进行热交换，使激光热源和该储液腔相接触部分的温度降低，最后四个温度升高后的冷却液汇总后通过出液口14排出液冷块1，由于每一组换热片组件与一个储液腔对应设置，散热片组件13的换热效率不同，四个储液腔的散热效果不同，四个储液腔内的冷却液相互独立地与激光热源和对应储液腔相接触部分的热交换，且换热效果不同，进而使得激光热源对应于四个储液腔的相接触部分的温度不同，从而使得整个激光热源的温度成梯度分布，分布范围较宽，进而能够使得与液冷块1相接触的激光热源产生均匀分布的光谱。
进一步地，上壳体的内壁上形成一个环形槽17，环形槽17连通进液口13，出液口14分别与每一个储液腔相连通；或，
环形槽17连通出液口14，进液口13分别与每一个储液腔相连通。
在上述液冷块中，环形槽17可以为与进液口13相连，也可以与出液口14 相连，如图2所示，当环形槽17与出液口14相连，进液口13分别与每一个储液腔相连通时，从进液口13进入后，再分配到每一个储液腔，使得从进液口13流入的冷却液可以同时通过不同储液腔，经过热交换后，汇总环形槽17 后从出液口14排出；如图3所示，当环形槽17与进液口13相连，出液口14 分别与每一个储液腔相连通时，从进液口13进入环形腔后，再分配到每一个储液腔，使得从进液口13流入的冷却液可以同时通过不同储液腔，经过热交换后，分别流入出液口14排出。
环形槽17的横截面面积以及在上壳体的内壁的位置根据液冷块的具体实际情况进行设计。另外，环形槽17不仅可以设置在上壳体上，也可以设置在下壳体上，还可以一部分设置在上壳体上，另一部分设置在下壳体上，环形槽 17的位置根据液冷块的具体实际情况进行设计。
为了在每一个储液腔形成一条水道以供冷却液经过带走热量，还可以采用其他能够实现冷却液从进液口13进入后同时通过不同储液腔后从出液口14流出的结构形式。
在上述液冷块能够展宽与之相接触的激光热源的温度分布范围的基础上，为了便于加工，具体地，挡板15和上壳体11一体成型。
在上述液冷块中，挡板15和上壳体可以通过模具铸造一次成型，无需进行二次加工，精度较高，成型方便。
一种优选的实施方式，相邻的两组换热片组件中，一组换热片组件包括多个第一换热片，另一组换热片组件包括多个第二换热片，第一换热片和第二换热片的换热面积不同；和/或，第一换热片和第二换热片的流速不同。
由于换热效率与换热面积、流速、流量相关，在上述液冷块中，在冷却液流量是相同的情况下，流速和换热面积不同时，不同储液腔换热效率存在差别，从而使得激光热源对应于不同储液腔部分的温度不同，产生温差。
为了保证至少两组换热片组件具有不同的换热效率，换热片组件的结构形式可以有以下三种方式：
方式一，第一换热片和第二换热片的换热面积不同，第一换热片和第二换热片的流速相同；
方式二，第一换热片和第二换热片的换热面积相同，第一换热片和第二换热片的流速不同；
方式三，第一换热片和第二换热片的换热面积不同，且第一换热片和第二换热片的流速不同。
另外，如图4所示，本发明还提供了一种液冷散热系统，包括换热器2、循环泵4以及水箱3，还包括如上述技术方案任一项的液冷块1，液冷块1、换热器2、循环泵4以及液冷块1之间通过水管5相连形成循环系统。
在上述液冷散热系统中，由于液冷块1、换热器2、循环泵4以及液冷块1 之间通过水管5相连形成封闭循环系统，在循环泵4的作用下，冷却水从水箱 3输出，流过液冷块1时带走大部分热量进入到换热器2,并经过换热器2排出机外，冷却液温度降低后,再回到水箱3内，冷却液流经液冷块1时，与激光热源进行热交换，由于激光热源对应于液冷块1不同储液腔部分的温度不同，从而使得整个激光热源的温度分布范围较宽，进而能够使得与液冷块1相接触的激光热源产生均匀分布的光谱，故应用上述液冷散热系统散热的激光光源能够产生均匀分布的光谱，减少了散斑现象的发生。
另外，本发明还提供了一种激光投影机，包括如上述技术方案的液冷散热系统。
由于上述液冷散热系统能够减少了散斑现象的发生，因此，具有上述液冷散热系统的激光投影机能够减少散斑现象的发生，提高显示效果。
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的精神和范围。这样，倘若本发明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)
1.一种液冷块，包括壳体，所述壳体上设置有进液口和出液口，其特征在于，还包括设置在所述壳体上的至少两组换热效率不同的散热片组件，所述壳体内部形成至少两个储液腔，每一储液腔对应一组换热片组件，所述储液腔与所述进液口和出液口相连通。
2.根据权利要求1所述的液冷块，其特征在于，所述壳体包括上壳体、下壳体以及挡板，所述上壳体和下壳体固定连接、且形成密封腔，其中：
所述进液口和出液口设置在所述上壳体上；
所述挡板设置在所述密封腔内、且将所述密封腔分隔成至少两个所述储液腔；
至少两组所述散热片组件设置在所述下壳体上，且每一组换热片组件与一个储液腔对应设置。
3.根据权利要求2所述的液冷块，其特征在于，所述至少两个储液腔形成一条水道以供冷却液经过带走热量，所述水道与所述进液口和出液口相连通。
4.根据权利要求3所述的液冷块，其特征在于，所述上壳体的内壁形成至少一个凹槽，所述凹槽连通相邻的两个所述储液腔。
5.根据权利要求2所述的液冷块，其特征在于，每一个所述储液腔形成一条水道以供冷却液经过带走热量，每一个所述水道与所述进液口和出液口相连通。
6.根据权利要求5所述的液冷块，其特征在于，所述上壳体的内壁上形成一个环形槽，所述环形槽连通所述进液口，所述出液口分别与每一个所述储液腔相连通；或，
所述环形槽连通所述出液口，所述进液口分别与每一个所述储液腔相连通。
7.根据权利要求2所述的液冷块，其特征在于，所述挡板和所述上壳体一体成型。
8.根据权利要求1所述的液冷块，其特征在于，相邻的两组所述换热片组件中，一组所述换热片组件包括多个第一换热片，另一组所述换热片组件包括多个第二换热片，所述第一换热片和第二换热片的换热面积不同；和/或，流经所述第一换热片和第二换热片的冷却液的流速不同。
9.一种液冷散热系统，包括换热器、循环泵以及水箱，其特征在于，还包括如权利要求1-8任一项所述的液冷块，所述液冷块、换热器、循环泵以及液冷块之间通过水管相连形成循环系统。
10.一种激光投影机，其特征在于，包括如权利要求9所述的液冷散热系统。
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