CN110632812A - 一种具有改进冷却系统的dlp投影仪 - Google Patents

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饶钦和
李衡
岳德举
白金刚
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Abstract

本发明涉及一种具有改进冷却系统的DLP投影仪，包括：照明系统，用作光源；一组光分离元件，用于将光源发出的光分离为第一色光、第二色光和第三色光；三个DLP光调制装置，用于接收第一至第三色光所要呈现的图像，将第一至第三色光调制为第一至第三信号光；合光器，用于将所述第一至第三信号光进行混合得到投影光；投影透镜，用于将所述投影光投射到外部的屏幕上；以及改进冷却系统；所述改进冷却系统包含具有封闭壁的封闭腔室，所述封闭腔室至少密封所述光分离元件、所述三个DLP光调制装置；且所述改进冷却系统通过所述封闭壁上的热路径导热连接每一所述DLP光调制装置。本发明技术方案，可以消除由于异物进入而引起的色偏差现象。

Description

一种具有改进冷却系统的DLP投影仪
技术领域
本发明涉及投影技术领域，尤其是涉及一种具有改进冷却系统的DLP投影仪。
背景技术
投影仪，又称为投影机，是一种可以将图像或视频投射到屏幕上的设备。随着技术的进步和突破，市场的主流投影仪已经由传统的CRT三枪型投影机，逐渐被DLP(DigitalLight Processor数字光处理器)投影仪所占据。DLP投影仪，相比于传统的CRT投影仪，具有色彩鲜艳、层次丰富、饱和度高等优点，受到消费者的广泛欢迎，广泛应用于生活娱乐、学术讲演、商务展示等场景。
在某些应用场景下，需要大屏幕的投影，例如商业性的宣传，重要状态信息的显示以及比赛视频的播放等。大屏幕的显示，自然离不开高亮度(大于1000流明)投影。高亮度的投影通常意味着投影仪在电子元件、光元件上的发热程度远远超过普通小型会议室投影仪的场景。
发明人在研究中发现，传统投影仪如小型会议室投影仪的冷却系统，与其它笔记本等装置类似，都是在装置上设置通风口，并配备风扇进行散热。这种散热系统在小型化的应用场景下可能有一定效果，但是在大屏幕投影场景下，这种冷却系统会由于热胀原因，导致通风口中空气包含的灰尘、杂质等异物进入到DLP光调制装置中，就会影响或污染DLP光调制装置中包含的精密的调制元件，如DMD微镜，一方面会影响器件的精密性，另一方面会造成色差(通常DLP光调制装置会包含多个颜色分量的光调制元件)。由此，需要针对大屏幕投影的需求，设计新的具有改进冷却系统的DLP投影仪。
发明内容
有鉴于此，有必要针对上述的问题，提供一种具有改进冷却系统的DLP投影仪，能够应用在大屏幕投影的场景，可避免异物污染光调制元件，保证器件的精密型，并避免由此产生的色偏差。
一方面提供了一种具有改进冷却系统的DLP投影仪，包括：
照明系统，用作光源；
一组光分离元件，用于将光源发出的光分离为第一色光、第二色光和第三色光；
三个DLP光调制装置，用于接收第一至第三色光所要呈现的图像，将第一至第三色光调制为第一至第三信号光；
合光器，用于将所述第一至第三信号光进行混合得到投影光；
投影透镜，用于将所述投影光投射到外部的屏幕上；以及
改进冷却系统；
所述改进冷却系统包含具有封闭壁的封闭腔室，所述封闭腔室至少密封所述光分离元件、所述三个DLP光调制装置；且所述改进冷却系统通过所述封闭壁上的热路径导热连接每一所述DLP光调制装置。
所述改进冷却系统连接每一DLP光调制装置的热路径远离该DLP光调制装置与对应光分离元件之间的光路。
所述热路径由导热材料贴附形成。
所述改进冷却系统还包括对流冷却装置，用于冷却封闭腔室中的光分离元件。
所述改进冷却系统还包括所述封闭腔室外部的通风路径。
在所述通风路径设置有散热器，所述散热器从封闭腔室的外部热连接所述热路径。
所述热路径导热连接形成为主动冷却系统。
在封闭腔室的外部设有与热路径连接的帕尔帖元件。
所述光分离元件为二向色镜或者分光棱镜。
另一方面，提供一种DLP投影系统，包括具有改进冷却系统的DLP投影仪和屏幕；所述具有改进冷却系统的DLP投影仪为前述的具有改进冷却系统的DLP投影仪。
本发明实施例提供的一种具有改进冷却系统的DLP投影仪，改进冷却系统具有封闭光分离元件和DLP光调制装置的封闭腔体，封闭腔体通过热路径向外部散热，避免了异物污染这些精密的元件，可以应用在大屏幕的投影场景，保证散热效果，并消除异物引起的色偏差现象。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种DLP投影系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的具有改进冷却系统的DLP投影仪的光路示意图；
图3是本发明实施例的封闭腔室的透视图；
图4是图2的封闭腔室的剖视图；
图5是图3封闭腔室的分解图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合附图和具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明。需要指出的是，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。
参见图1，在本发明的实施例提供了一种DLP投影系统。该DLP投影系统包括DLP投影仪1和屏幕2。该DLP投影系统的应用场景，可以是大型游戏竞技展示平台，或者其他商业或娱乐业信息展出平台，屏幕较大，系统工作功率较高，就容易由于异物影响光调制元件而出现色偏差现象。现有的DLP投影仪随着屏幕的变大，观众观看图像颜色的失真感也会越强。本发明实施例由此对DLP投影仪进行改进，使之具有改进冷却系统。
具体的，参见图1实施例，具有改进冷却系统的DLP投影仪包括：
照明系统，用作光源；
一组光分离元件，用于将光源发出的光分离为第一色光、第二色光和第三色光；
三个DLP光调制装置，用于接收第一至第三色光所要呈现的图像，将第一至第三色光调制为第一至第三信号光；
合光器，用于将所述第一至第三信号光进行混合得到投影光；
投影透镜，用于将所述投影光投射到外部的屏幕上；以及
改进冷却系统；
所述改进冷却系统包含具有封闭壁的封闭腔室，所述封闭腔室至少密封所述光分离元件、所述三个DLP光调制装置；且所述改进冷却系统通过所述封闭壁上的热路径导热连接每一所述DLP光调制装置。
下面对该DLP投影仪的工作机理作简要分析。
图1实施例中的DLP投影仪，照明系统采用白光源，或接近白光的多波长光源，可以但不限于是金属卤化物灯，发出具有较宽波长范围的光线。光分离元件，用于将光源发出的光线分离为三种色光，优选为三原色光，从而供光调制元件对每个像素的每一个颜色分量进行调制。本发明中的光分离元件，可以是二向色镜，可以将入射光透射和反射为两个波长范围内的光束，或者是分光棱镜。本发明实施例为了说明的简易型，在实施例中光分离元件采用分光棱镜来说明。本实施例中的DLP投影仪，其光调制装置，采用反射式DMD微镜阵列实现每个像素的分颜色调制。每个DMD微镜可以单独寻址和驱动。在完成了各颜色分量的调制后，通过合光器将颜色重新组合，再通过投影透镜投射到外部的大屏幕上。
如图1，本实施例中的DLP投影仪，具有改进的冷却系统，该冷却系统具有一个封闭壁的封闭腔室，该封闭壁至少密封了光分离元件和DLP光调制装置(本发明并不限定封闭壁进一步密封更多的光元件)。注意此处的密封，并不一定意味着腔室内部是真空，或者腔室内部的气压与外部有差异，而是指封闭腔室与外围空气密封，使得没有大量灰尘或颗粒可以进入腔室。由此可见，本发明实施例中的DLP投影仪，是在隔离的密闭空间内完成光分离和光调制的处理过程中。具体的，改进冷却系统通过热路径连接每一DLP光调制装置，为高功率工作的器件进行散热。热路径可以是由导热材料贴附形成，可以但不限于是铜、铝箔等易导热材料。这些导热材料形成的热路径应当远离DLP光调制元件与光分离元件之间的光路。
进一步的，本发明实施例中的光分离元件也可以产生部分热量。改进的冷却系统提供对流冷却装置，为光分离元件散热。
在封闭腔室的外部，改进的冷却系统需要提供通风路径将腔内的热量散发出去，通常在通风路径上设置有散热器，散热器从封闭腔室的外部连接至热路径。
参见图2至图5，为本发明实施例中优选的投影仪的结构示意图。其中图2为实际光路示意图。具有改进冷却系统的投影仪包括白光源1；2为封闭腔体，2内密封了3个作为光分离元件的分光棱镜单元3，2内还密封了三个DLP光调制装置4、5、6，例如是DMD 4，5，6(每个控制一个颜色由投影仪装置投射在显示屏幕上-蓝色DMD 4，绿色DMD 5和红色DMD 6)和投影透镜7。
由于DMD 4，5，6是热敏感的，并且棱镜单元3上的热点可能导致投影图像的褪色，因此DMD 4，5，6被冷却。优选地，DMD与棱镜单元3的冷却分开冷却。提供与每个DMD 4，5，6紧密导热接触的热路径15，16，17，其引导来自DMD的热量通过密封腔室14的壁用于冷却每个DMD 4，5，6。来自DMD 4，5，6的热量通过这些热路径15，16，17从密封腔室中取出。每个热路径15，16，17导热地连接到每个DMD 4，5，6(而不是与每个DMD导电联接)。优选地，每个DMD具有主平面，并且热连接路径与该主表面导电连接。如图3所示，每个热路径15，16，17由形成导热路径的导热材料制成。合适的材料是高导热金属，诸如铜或铝。导热路径在固体之间传递分子动能。DMD基本上仅经由这些冷却路径15-17进行冷却。具体而言，根据本发明的热路径15-17应该将产生的热能或相关电子组件中的热能传递远离棱镜单元3，以减少棱镜单元3的冷却系统上的冷却负荷。
在基本密封的腔室14的外侧，用于冷却DMD 4，5，6的装置可附接到热路径连接15，16，17。这些装置可以是被动冷却元件。如图3所示，提供了传统的散热器18，19，20。冷却元件优选是高导热元件，例如块状铝、铜或其他具有大量翼片和/或突起的金属部件。其中可发现突起的最常见的形式是薄矩形冷却翼片的一系列行和列。这些散热器暴露在密封腔室14外部的空气中。散热器18，19，20暴露于空气的表面积越大，给定金属量的散热量越大。热量通过对流从散热器18，19，20散发到它们周围的空气中，例如通过强制空气对流。
在另一个实施方式中，冷却装置可附加地或替代地是主动冷却元件，例如珀耳帖耳冷却器元件。珀耳帖冷却元件利用珀耳帖效应，可描述为“热泵”：它使使用电能将来自其一侧的热量泵送到另一侧。每个珀耳帖元件可提供在散热器18-20和相应的热路径15-17之间并且优选地位于密封腔室外部。
可替代地，可提供其他主动冷却元件，例如，使用循环冷却流体如气体或液体的那些。例如，散热器18-20可具有用于循环诸如水的冷却流体的内部通道。
综上所述，本发明实施例提供的一种具有改进冷却系统的DLP投影仪，改进冷却系统具有封闭光分离元件和DLP光调制装置的封闭腔体，封闭腔体通过热路径向外部散热，避免了异物污染这些精密的元件，可以应用在大屏幕的投影场景，保证散热效果，并消除异物引起的色偏差现象。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种具有改进冷却系统的DLP投影仪，其特征在于，包括：
照明系统，用作光源；
一组光分离元件，用于将光源发出的光分离为第一色光、第二色光和第三色光；
三个DLP光调制装置，用于接收第一至第三色光所要呈现的图像，将第一至第三色光调制为第一至第三信号光；
合光器，用于将所述第一至第三信号光进行混合得到投影光；
投影透镜，用于将所述投影光投射到外部的屏幕上；以及
改进冷却系统；
所述改进冷却系统包含具有封闭壁的封闭腔室，所述封闭腔室至少密封所述光分离元件、所述三个DLP光调制装置；且所述改进冷却系统通过所述封闭壁上的热路径导热连接每一所述DLP光调制装置。
2.根据权利要求1所述的具有改进冷却系统的DLP投影仪，其特征在于，所述改进冷却系统连接每一DLP光调制装置的热路径远离该DLP光调制装置与对应光分离元件之间的光路。
3.根据权利要求2所述具有改进冷却系统的DLP投影仪，其特征在于，所述热路径由导热材料贴附形成。
4.根据权利要求2或3所述的具有改进冷却系统的DLP投影仪，其特征在于，所述改进冷却系统还包括对流冷却装置，用于冷却封闭腔室中的光分离元件。
5.根据权利要求4所述的具有改进冷却系统的DLP投影仪，其特征在于，所述改进冷却系统还包括所述封闭腔室外部的通风路径。
6.根据权利要求5所述的具有改进冷却系统的DLP投影仪，其特征在于，在所述通风路径设置有散热器，所述散热器从封闭腔室的外部热连接所述热路径。
7.根据权利要求6所述的具有改进冷却系统的DLP投影仪，其特征在于，所述热路径导热连接形成为主动冷却系统。
8.根据权利要求7所述的具有改进冷却系统的DLP投影仪，其特征在于，在封闭腔室的外部设有与热路径连接的帕尔帖元件。
9.根据权利要求1所述的一种具有改进冷却系统的DLP投影仪，其特征在于，所述光分离元件为二向色镜或者分光棱镜。
10.一种DLP投影系统，其特征在于，包括具有改进冷却系统的DLP投影仪和屏幕；所述具有改进冷却系统的DLP投影仪为权利要求1所述的具有改进冷却系统的DLP投影仪。
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