CN110716375A - 一种具有高散热能力屏框的投影机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有高散热能力屏框的投影机，所述投影机包括投影机外壳及设置在其内部的屏框外壳，屏框外壳与热交换器相连，热交换器两侧分别为二级散热通道与一级散热通道。一级散热通道顶部通过出风口与内循环风扇的进风口位于同一密闭腔室内；内循环风扇的出风口连接内循环通道一端、内循环通道另一端连接一级散热通道且内部设置与一级散热通道连接的显示器件、显示器件的两侧，分别设置了菲涅尔透镜和隔热玻璃；且与一级散热通道一起组成一个密闭腔室；内循环通道内部通过显示器件本体且顺着气流流动方向上形成顶部通道和底部通道，其通道表面设置凸片，凸片的高度为显示器件高度的1/6‑1/3。

Description

一种具有高散热能力屏框的投影机

技术领域

本发明属于光学投影装置领域，涉及一种具有高散热能力屏框的投影机。

背景技术

投影仪是一种可以将图像或视频投射到幕布上的设备，可以通过不同的接口同计算机、VCD、DVD、BD、游戏机、DV等相连接播放相应的视频信号。LCD液晶投影仪是投影仪的一种类型，具有成本低、色彩还原较好、分辨率高、体积适中的优点，目前是低端投影仪市场上的主流产品。

使用时从UHP光源到LED光源再到激光光源，系统功耗越来越高，产生的热量也就越来越多。亮度也越来越高，但是液晶屏的耐热能力却一直不高。如果液晶屏上的热量不能及时有效地从散发出去，就会导致温度过高损坏液晶屏的问题。

发明内容

本发明的目的在于：提供了一种具有高散热能力屏框的投影机，在封闭环境里，将液晶屏上的热量高效率地传递出来，再通过外循环将热量散失出去的问题。

本发明采用的技术方案如下：

为了解决传统液晶投影机散热问题和灰尘问题，一方面采用双循环散热用以防尘，另一方面采用该高散热能力的屏框，用于解决高亮度高功率情况下，内循环热量的散出问题；

一种具有高散热能力屏框的投影机，所述投影机包括投影机外壳及设置在其内部的屏框外壳，屏框外壳与热交换器相连，热交换器两侧分别为二级散热通道与一级散热通道。一级散热通道顶部通过出风口与内循环风扇的进风口位于同一密闭腔室内；内循环风扇的出风口连接内循环通道一端、内循环通道另一端连接一级散热通道且内部设置与一级散热通道连接的显示器件、显示器件通过循环通道内的卡槽固定，且与一级散热通道一起组成一个密闭腔室；卡槽以显示器件为中心沿左侧依次设置了凸片和隔热玻璃、沿右侧依次设置凸片和菲尼尔透镜；卡槽通过显示器件本体且顺着气流流动方向上形成卡槽顶部通道和卡槽底部通道，卡槽上下表面均设置凸片、且凸片的高度为显示器件高度的1/6-1/3。

显示器件的两侧，分别设置了菲涅尔透镜和隔热玻璃；且与一级散热通道一起组成一个密闭腔室；内循环通道内部通过显示器件本体且顺着气流流动方向上形成顶部通道和底部通道，其通道表面设置凸片，凸片的高度为显示器件高度的1/6-1/3；

二级散热通道连接并设置进气口、另一端为出风口与外循环风扇的进风口位于同一腔室内。

首先采用内循环进行显示器件的散热、通过凸片的设计提高内循环气流与显示器件本身的热交换效率；内循环针对显示器件散热、热交换功率为20瓦-50瓦，可满足100流明-500流明的显示器件的散热；

目前产业里，散热方式由两种。一种密闭循环的，没有合适的手段，提高内循环的散热能力，所以其亮度和功率无法达到更高的要求；还有一种密闭循环，以专利CN201410400898.1一种投影机风冷散热装置为例，其将现有的散热方式将显示器件和光源热量混合散热，同样100流明-500流明的显示器件的散热，需要150瓦以上的散热功率才可以正常散热；

凸片高度为显示器件高度的1/6～1/3。根据实测数据，在CFM＝12，以显示器件温度为70度为上限，显示器件两侧宽度在15mm的空间内，两侧封闭器件为不发热体的前提条件下，底部增加了1/5显示器件高度的情况下，实际数据为，提升了6摄氏度的温升，相当于这6度提升代表的热量，因为热交换效率的提升，被气流带出来了。从而有利于后端的热交换器的热交换效率。

外循环气流首先热交换器散热，在顺次通过热交换器和外循环风扇和其他散热器等，外循环风扇能提高热交换器上的热交换效率，也能将光源的热量进行散热。

二级散热通道一端与屏框外壳连接并设置进气口、另一端为出风口与外循环风扇的进风口位于同一腔室内构成外循环；热气通过外循环风扇出风口排出。

所述显示器件相对的内循环通道内设置的隔热玻璃和菲涅尔透镜，从而形成一个能透过光成像的光路，又密封了内部循环与外部循环气流。

所述外循环风扇可拆卸连接在投影机外壳上，数量大于1，也可以直接设置于整机内部，数量大于等于1。外循环风扇主体承担光源等的散热，其产生的负压，有利于热交换器的外循环气流，及二级散热通道的散热；用于加强外循环的空气流速，最终将热量排出整机。

所述进气口上设置防尘网。所述隔尘网是可拆卸式安装，用于隔离外部灰尘，进一步提高设备的使用寿命。

所述内循环通道相互连接的弧形通风段和水平矩形通风端，弧形通风段与内循环风扇的出风口连接、水平矩形通风端与级散热通道连接。内循环通道根据流体力学原理，可以设置为压缩扩张通道，从而能降低流经显示器件的气流温度，实现更好的换热效果；同样也可以设置为等面积的顺滑通道，防止内循环散热气流能量耗散。

所述固定显示器件的屏框主体一端与一级散热通道连接，另一端设置分流片。分流片用于分割内循环散热气流；分流片的形状和弧形通风段形状匹配起来，实现在流动的过程中，其空气流动的面积不发生变化，也不产生空气的压缩或者扩张，为了更好的散热，则应该让两边在吸收不同的热量后，还能有同样的出风口温度。这样效率最高。即，两边的气流带走的热量，能实现最大化，从而降低能量损耗；同时，也可以采取另外一个空气动力学原理，通过分流片对空气进行压缩，然后进入显示器件两侧的散热通道里，再进行扩张。扩张时，气流温度下降，有利于吸热。两种方法可以经实测使用。

设两边气流的平均温度为T1，显示器件受光面为反面其温度为Tp，显示器件两侧的温差为dT，则出光面为正面其温度为Tp-dT。同时，基于两边的风速接近，结构设计接近，且空气的热容系数一样，设热容系数为Re；

设分流片两边的气流的流量分为X-出光面气流；和Y-受光面气流，两侧气流带走不同的热量，但是还能保持相同的温度差，则再走的热量分别为Hx和Hy：

Hx＝X*Re*((Tp-T1)

Hy＝Y*Re*(Tp-T1)由此得出，两侧的带走的热量对比，只和空气流量正相关；

进一步计算分析，两侧的散热能力差异，只和两侧的发热体的温度与散热气流的温度差，即温差正相关；由此推论得出如下的公式：

X/Y＝((Tp-dT)-T1)/(Tp-T1).

根据我们实际的应用场景，Tp是显示器件的温度，根据显示器件规格及限定条件，该温度设定为显示器件的正常工作最高温度，常见为70度，dT是显示器件两侧的温差。根据实验数据，在室温30度，总散热气流的流量CFM为12，通常结构下的经验实测数据，温差约为12度。

结合不同室温，不同显示器件规格等多方面的经验，可以初步以常见的经验温差10度为计算依据。(根据不同的环境，不同的显示器件，该温差是可以实测且比较稳定的)。T1是流动散热气流的平均温度。我们以进入显示器件位置和离开显示器件位置的温度的加权平均温度为气流的平均温度。根据本发明的设计逻辑，我们测算设定，进入显示器件位置的温度为40度，离开显示器件的温度为50度，则平均温度为45度。由此，得出基于该设定逻辑下的数据：

X/Y＝((70-10)-45)/(70-45)

X/Y＝3/5

由此我们得出本方案下的一种实现方式为：

当显示器件温度工作在70度，出显示器件位置气流温度为50度，入显示器件温度为40度，显示器件本身性能导致的温差为10度的情况下，分流片将内循环散热风扇吹出的气流可以分为3：5；可以实现最好的散热效果。

进一步的分析，基于实际的试验数据，和不同的显示器件的温差，以及不同显示器件的工作温度设定，均可以使用该公式X/Y＝((Tp-dT)-T1)/(Tp-T1)，来简便快捷的设定分流片对气流的分流比例。

同时进一步的分析，还为我们提供了基于该逻辑下，进行简便的方法来测试确定气流分配比例。在显示器件的受光面出风口处和出光面的出风口处测量温度。通过调整分流片分流显示器件两侧的气流比例，直到两侧离开显示器件后，两侧内循环气流的温度一致，此时就达到了分流片将气流分为受光面和出光面气流的最佳比例。

所述一级散热通道和二级散热通道之间设置热交换面。屏框外壳，在内循环气流离开显示器件的一端为出风口端，在这一端，有一个相对出风口的较大面积与热交换器相连。根据导热的相关原理，较大的接触面积，可以更为快速地传递热量到主热交换器上。

所述屏框外壳外壁、内循环通道外壁均设置散热鳍片；散热鳍片可以提升热交换效率，优选圆弧形散热鳍片，且散热鳍片可拆卸安装。其中屏框外壳采用高导热材质制成，散热鳍片的设置增加通风面积，可增强热交换效率。高导热材料如金属，或者锌合金铝合金之类的合金制成。

所述内循环通道位于显示器件处设置活动连接的上盖或底盖。为了结构设计和检修液晶屏的方便，可以将围绕显示器件的顶部通道或底部通道分拆开，成为一个独立的上盖或底盖。

所述显示器件采用液晶屏。

所述屏框外壳内部采用喷砂工艺处理后，设置一层或多层散热涂料。其屏框外壳内外表面进行了一定的特定的处理，可以提高表面热交换系数。利于气流带走液晶屏上产生的热量。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1.凸片高度为显示器件高度的1/6～1/3。根据实测数据，在CFM＝12，以液晶屏温度为70度为上限，液晶屏两侧宽度在15mm的空间内，两侧封闭器件为不发热体的前提条件下，底部增加了1/5液晶屏高度的情况下，实际数据为，提升了6摄氏度的温升，相当于这6度提升代表的热量，因为热交换效率的提升，被气流带出来了。从而有利于后端的热交换器的热交换效率。

2.，屏框外壳采用高导热材质制成，散热鳍片的设置增加通风面积，可增强热交换效率。

3.内循环通道根据基础力学原理，设置为压缩扩张通道，从而能降低流经显示器件的气流温度，实现更好的换热效果。

4.设置与弧形通风段曲率一样的分流片。分流片的形状和弧形通风段形状匹配起来，实现在流动的过程中，其空气流动的面积不发生变化，也不产生空气的压缩或者扩张，实现了更好的散热。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图，其中：

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明卡槽爆炸图；

图3是本发明卡槽主视图。

图中标记：1-屏框外壳，2-内循环风扇，3-内循环通道，4-分流片，5-凸片，6-隔热玻璃，7-散热鳍片，8-外循环风扇，9-菲尼尔透镜，10-显示器件，11-隔尘网，12-进气口，13-二级散热通道，14-一级散热通道，15-热交换器，16-投影机外壳，17-卡槽

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

一种具有高散热能力屏框的投影机，所述投影机包括投影机外壳16及设置在其内部的屏框外壳1，屏框外壳1与热交换器15相连，热交换器15两侧分别为二级散热通道13与一级散热通道14。一级散热通道14顶部通过出风口与内循环风扇2的进风口位于同一密闭腔室内；内循环风扇2的出风口连接内循环通道3一端、内循环通道3另一端连接一级散热通道14且内部设置与一级散热通道14连接的显示器件10、显示器件10通过循环通道3内的卡槽17固定，且与一级散热通道14一起组成一个密闭腔室；卡槽17以显示器件10为中心沿左侧依次设置了凸片5和隔热玻璃6、沿右侧依次设置凸片5和菲尼尔透镜9；卡槽17通过显示器件10本体且顺着气流流动方向上形成卡槽17顶部通道和卡槽17底部通道，卡槽17上下表面均设置凸片5、且凸片5的高度为显示器件10高度的1/6-1/3；二级散热通道13连接并设置进气口12、另一端为出风口与外循环风扇8的进风口位于同一腔室内。

工作时：首先采用内循环进行显示器件10的散热、通过凸片5的设计提高内循环气流与显示器件10本身的热交换效率；内循环针对显示器件10散热、热交换功率为20瓦-50瓦，可满足100流明-500流明的显示器件10的散热；

凸片5高度为显示器件10高度的1/6～1/3。根据实测数据，在CFM＝12，以显示器件10温度为70度为上限，显示器件10两侧宽度在15mm的空间内，两侧封闭器件为不发热体的前提条件下，底部增加了1/5显示器件10高度的情况下，实际数据为，提升了6摄氏度的温升，相当于这6度提升代表的热量，因为热交换效率的提升，被气流带出来了。从而有利于后端的热交换器15的热交换效率。

外循环气流首先热交换器15散热，在顺次通过热交换器15和外循环风扇8和其他散热器等，外循环风扇8能提高热交换器15上的热交换效率，也能将光源的热量进行散热。

二级散热通道13一端与屏框外壳1连接并设置进气口12、另一端为出风口与外循环风扇8的进风口位于同一腔室内构成外循环；热气通过外循环风扇8出风口排出。

所述显示器件10相对的内循环通道内设置的隔热玻璃6和菲涅尔透镜9，从而形成一个能透过光成像的光路，又密封了内部循环与外部循环气流。

下面结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例一

本发明较佳实施例提供的一种具有高散热能力屏框的投影机，所述外循环风扇8可拆卸连接在投影机外壳上，数量大于1。所述进气口12上设置防尘网11。所述内循环通道3相互连接的弧形通风段和水平矩形通风端，弧形通风段与内循环风扇2的出风口连接、水平矩形通风端与级散热通道14连接。所述显示器件10一端与一级散热通道14连接，另一端设置分流片4。

工作时：内循环通道根据流体力学原理，可以设置为压缩扩张通道，从而能降低流经显示器件10的气流温度，实现更好的换热效果；同样也可以设置为等面积的顺滑通道，防止内循环散热气流能量耗散。

所述固定显示器件10的屏框主体一端与一级散热通道14连接，另一端设置分流片4。分流片4用于分割内循环散热气流；分流片4的形状和弧形通风段形状匹配起来，实现在流动的过程中，其空气流动的面积不发生变化，也不产生空气的压缩或者扩张，为了更好的散热，则应该让两边在吸收不同的热量后，还能有同样的出风口温度。这样效率最高。即，两边的气流带走的热量，能实现最大化，从而降低能量损耗；同时，也可以采取另外一个空气动力学原理，通过分流片4对空气进行压缩，然后进入显示器件10两侧的散热通道里，再进行扩张。扩张时，气流温度下降，有利于吸热。两种方法可以经实测使用。

设两边气流的平均温度为T1，显示器件10受光面为反面其温度为Tp，显示器件10两侧的温差为dT，则出光面为正面其温度为Tp-dT。同时，基于两边的风速接近，结构设计接近，且空气的热容系数一样，设热容系数为Re；

设分流片4两边的气流的流量分为X-出光面气流；和Y-受光面气流，两侧气流带走不同的热量，但是还能保持相同的温度差，则再走的热量分别为Hx和Hy：

Hx＝X*Re*((Tp-T1)

Hy＝Y*Re*(Tp-T1)由此得出，两侧的带走的热量对比，只和空气流量正相关；

进一步计算分析，两侧的散热能力差异，只和两侧的发热体的温度与散热气流的温度差，即温差正相关；由此推论得出如下的公式：

X/Y＝((Tp-dT)-T1)/(Tp-T1).

根据我们实际的应用场景，Tp是显示器件10的温度，根据显示器件规格及限定条件，该温度设定为显示器件10的正常工作最高温度，常见为70度，dT是显示器件10两侧的温差。根据实验数据，在室温30度，总散热气流的流量CFM为12，通常结构下的经验实测数据，温差约为12度。

结合不同室温，不同显示器件10规格等多方面的经验，可以初步以常见的经验温差10度为计算依据。T1是流动散热气流的平均温度。我们以进入显示器件10位置和离开显示器件10位置的温度的加权平均温度为气流的平均温度。根据本发明的设计逻辑，我们测算设定，进入显示器件10位置的温度为40度，离开显示器件10的温度为50度，则平均温度为45度。由此，得出基于该设定逻辑下的数据：

X/Y＝((70-10)-45)/(70-45)

X/Y＝3/5

由此我们得出本方案下的一种实现方式为：

当显示器件10温度工作在70度，出显示器件10位置气流温度为50度，入显示器件10温度为40度，显示器件10本身性能导致的温差为10度的情况下，分流片4将内循环散热风扇1吹出的气流可以分为3：5；可以实现最好的散热效果。

进一步的分析，基于实际的试验数据，和不同的显示器件10的温差，以及不同显示器件10的工作温度设定，均可以使用该公式X/Y＝((Tp-dT)-T1)/(Tp-T1)，来简便快捷的设定分流片4对气流的分流比例。

同时进一步的分析，还为我们提供了基于该逻辑下，进行简便的方法来测试确定气流分配比例。在显示器件10的受光面出风口处和出光面的出风口处测量温度。通过调整分流片分流显示器件10两侧的气流比例，直到两侧离开显示器件后，两侧内循环气流的温度一致，此时就达到了分流片4将气流分为受光面和出光面气流的最佳比例。

实施例二

本实施例在实施例一的基础上，进一步：所述屏框外壳1内壁、内循环通道3.外壁均设置散热鳍片7。所述显示器件10采用液晶屏。所述内循环通道3位于显示器件10处设置活动连接的上盖或底盖。所述屏框外壳1内部采用喷砂工艺处理后，设置一层或多层散热涂料。

工作时：散热鳍片7采用可拆卸的圆弧形散热鳍片，增加通风面积，实现更好的热交换，且可以将液晶屏的顶部或者底部结构拆分开，成为独立的上盖，改上盖密封固定在主体结构上，便于液晶屏的检修。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明的保护范围，任何熟悉本领域的技术人员在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种具有高散热能力屏框的投影机，其特征在于：所述投影机包括投影机外壳(16)及设置在其内部的屏框外壳(1)，屏框外壳(1)与热交换器(15)相连，热交换器(15)两侧分别为二级散热通道(13)与一级散热通道(14)。

一级散热通道(14)顶部通过出风口与内循环风扇(2)的进风口位于同一密闭腔室内；内循环风扇(2)的出风口连接内循环通道(3)一端、内循环通道(3)另一端连接一级散热通道(14)且内部设置与一级散热通道(14)连接的显示器件(10)、显示器件(10)通过循环通道(3)内的卡槽(17)固定，且与一级散热通道(14)一起组成一个密闭腔室；卡槽(17)以显示器件(10)为中心沿左侧依次设置了凸片(5)和隔热玻璃(6)、沿右侧依次设置凸片(5)和菲尼尔透镜(9)；

卡槽(17)通过显示器件(10)本体且顺着气流流动方向上形成卡槽(17)顶部通道和卡槽(17)底部通道，卡槽(17)上下表面均设置凸片(5)、且凸片(5)的高度为显示器件(10)高度的1/6-1/3；

二级散热通道(13)连接并设置进气口(12)、另一端为出风口与外循环风扇(8)的进风口位于同一腔室内。

2.根据权利要求1所述的一种具有高散热能力屏框的投影机，其特征在于：所述外循环风扇(8)可拆卸连接在投影机外壳上，数量大于1。

3.根据权利要求1所述的一种具有高散热能力屏框的投影机，其特征在于：所述进气口(12)上设置防尘网(11)。

4.根据权利要求1所述的一种具有高散热能力屏框的投影机，其特征在于：所述内循环通道(3)相互连接的弧形通风段和水平矩形通风端，弧形通风段与内循环风扇(2)的出风口连接、水平矩形通风端与级散热通道(14)连接。

5.根据权利要求4所述的一种具有高散热能力屏框的投影机，其特征在于：所述显示器件(10)一端与一级散热通道(14)连接，另一端设置分流片(4)。

6.根据权利要求1所述的一种具有高散热能力屏框的投影机，其特征在于：所述屏框外壳(1)内壁、内循环通道(3)外壁均设置散热鳍片(7)。

7.根据权利要求1所述的一种具有高散热能力屏框的投影机，其特征在于：所述显示器件(10)采用液晶屏。

8.根据权利要求1所说的装置，其特征在于：所述内循环通道(3)位于显示器件(10)处设置活动连接的上盖或底盖。

9.根据权利要求1所说的装置，其特征在于：所述屏框外壳(1)内部采用喷砂工艺处理后，设置一层或多层散热涂料。

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