CN112352195A

CN112352195A - 电子设备和投影仪

Info

Publication number: CN112352195A
Application number: CN201880093812.1A
Authority: CN
Inventors: 川濑亮祐
Original assignee: Sharp NEC Display Solutions Ltd
Current assignee: Sharp NEC Display Solutions Ltd
Priority date: 2018-05-25
Filing date: 2018-05-25
Publication date: 2021-02-09
Also published as: WO2019225679A1; US11330234B2; US20210203891A1; CN112352196A; CN112352196B; JP7036911B2; US20210208489A1; WO2019225013A1; JPWO2019225013A1; JPWO2019225679A1; JP7036915B2

Abstract

用于向投影透镜输出光的照射光学系统(101)、用于冷却安装在照射光学系统(101)上的液晶面板(102)的送风机(103)、用于将从送风机(103)吹出的空气引导到液晶面板(102)的第一管道(104)、用于在与从送风机(103)吹出的空气的方向相反的方向上引导经过液晶面板(102)的空气的第二管道(105)以及用于从经过第二管道(105)的空气去除热量的散热器(106)、以及用于保持送风机(103)并且将通过散热器(106)从其已经去除热量的空气引导到送风机(103)的空气入口的保持构件(107)被设置在防尘壳体(108)中。

Description

电子设备和投影仪

技术领域

本发明涉及电子设备和投影仪。

背景技术

构成用于投影图像的投影型显示设备的主模块包括诸如灯、激光器和LED(发光二极管)的光源、照射光学系统、投影透镜、电子基板和电源。用于使用诸如DMD(数字反射镜设备)或液晶面板的光学调制器来产生图像的光学电子组件被安装在照射光学系统上。响应于外部视频信号，电子基板产生用于驱动光学调制器的驱动信号。强光被从灯或激光器/LED的光源发送到照射光学系统并且通过每个光学组件来照射光学调制器。投影透镜放大从光学调制器发出的光并且将其投出在屏幕上。

在这些过程中，电子组件由于电阻而产生热量，产生了由于光吸收而导致的光学组件温度上升。必须操作每个组件使得不超过允许温度以实现所期望的性能。因此，在设备中安装了多个冷却风扇，来自冷却风扇的送风机冷却每个组件，以防止温度增加使得不超过允许温度。进一步地，由于液晶面板的寿命是根据温度确定的，所以有必要进一步降低温度。

例如，在投影透镜的两侧分别布置了一对风扇，考虑用于执行冷却的装置(例如，参见专利文件1)。

在显示设备的冷却中，有必要防止灰尘与冷却空气一起从外部进入设备并且附着到光学组件等以引起亮度劣化。因此，通常光学组件由盒子包围，盒子的配合部用诸如软金属(诸如垫子或橡胶或铜)的填料密封，并且具有防止灰尘流入的结构。强光被发送到所包封的盒子中。

现有技术文件

专利文件

专利文件1：专利号3467697

发明内容

本发明要解决的问题

在如上所述的密封结构中，当试图冷却照射光学系统时，从送风机到照射光学系统的冷却管道与照射光学系统之间的间隙以及对循环管道与照射光学系统之间的间隙的密封是必需的，并且对于所有循环路径都需要封闭结构。因此，如果具有许多密封部的密封形状复杂，则增加灰尘进入点导致性能劣化，而且，存在包括冷却结构的照射光学系统的尺寸增加的问题。

本发明的目的是为了提供一种电子设备和一种投影仪以解决上述问题。

用于解决问题的手段

本发明的电子设备，包括：

照射光学系统，该照射光学系统向投影透镜输出光；

送风机，该送风机冷却安装在照射光学系统上的液晶面板；

第一管道，该第一管道将从送风机吹出的空气引导到液晶面板；

第二管道，该第二管道在与从送风机吹出的空气的方向相反的方向上引导经过液晶面板的空气；

散热器，该散热器从已经过第二管道的空气中去除热量；和

送风机保持构件，该送风机保持构件保持送风机并且将通过散热器已经从其除去热量的空气引导到送风机的空气入口，其中

照射光学系统、多个送风机、第一管道、第二管道、散热器和送风机保持构件被设置在防尘壳体中。

进一步地，本发明的投影仪，包括：

电子设备，包括：

照射光学系统，该照射光学系统向投影透镜输出光；

送风机，该送风机冷却安装在照射光学系统上的液晶面板；

散热器，该散热器从已经过第二管道的空气中去除热量；和

照射光学系统、多个送风机、第一管道、第二管道、散热器和送风机保持构件被设置在防尘壳体中，

光源，其中

电子设备接收来自光源的光并且调制入射光。

本发明的效果

如上所述，在本发明中，能够在密封结构中执行高效的冷却。

附图说明

图1是图示本发明的电子设备的第一实施例的图。

图2是图示本发明的电子设备的第二实施例的图。

图3是图示此实施例中的投影仪111的外观的示例的图。

图4是图示图2中所示的风扇的外观的示例的图。

图5是从A方向观察的图4中所示的风扇的平面图。

图6是图示用于将从图2中所示的风扇吹出的冷却空气引导到液晶面板的冷却管道的构造的示例的平面图。

图7是从投影仪的侧面方向观察的图6中所示的风扇、冷却管道和照射光学系统的侧视图。

图8是从照射光学系统的侧面观察的图2中所示的风扇的布置的图。

图9是图示图6中所示的冷却管道的结构的示例的图。

图10是图示图6中所示的冷却管道的结构的示例的图。

图11是图示图6中所示的冷却管道的结构的示例的图。

图12是图示图2中所示的投影仪中设置的风扇与散热器之间的位置关系的示例的图。

具体实施方式

将在下面参考本发明的附图实施例对此进行描述。

(第一实施例)

图1是图示本发明的电子设备的第一实施例的图。如图1中所示，此实施例中的电子设备100包括照射光学系统101、液晶面板102、送风机103、第一管道104、第二管道105、散热器106和送风机保持单元107。照射光学系统101投出光。送风机103冷却安装在照射光学系统101上的液晶面板102。第一管道104将从送风机103吹出的空气引导到液晶面板102。第二管道105在与从送风机103吹出的空气的方向相反的方向上引导经过液晶面板102的空气。散热器106去除经过第二管道105的空气的热量。送风机保持单元107是保持送风机103的送风机保持构件，并且将由散热器106去除热量的空气引导到送风机103的空气入口。这些组件中的每一个被收容在具有密封结构的防尘壳体108中。

因此，在防尘壳体108中，使用第一管道和第二管道将从送风机103吹出以用于冷却液晶面板102的空气引导到散热器106，使由散热器106去除热量的空气循环到送风机103的空气入口。因此，能够在密封结构中执行高效的冷却。

(第二实施例)

图2是图示本发明的电子设备的第二实施例的图。如图2中所示，作为此实施例中的电子设备的投影仪111具有照射光学系统112和光源单元113。

用于向投影透镜121输出光的照射光学系统112具有作为交叉二向色棱镜的XDP122、三个液晶面板123-125、反射镜126、场透镜127、反射镜128、中继透镜129、反射镜130、中继透镜131、彩色滤光器132、场透镜133、彩色滤光器134、场透镜135、作为偏振分束器的PBS(偏振分束器)136以及用于调整照射均匀性的积分器137。光源单元113包括透镜138、DM139、透镜140、磷光体141、透镜142、透镜143和激光器144。照射光学系统112和光源单元113的每个组件与一般投影仪的每个组件相同。

来自激光器144的光使用构成光源单元113的其他组件来输出。另外，在此实施例中，在经过积分器137、PBS 136和场透镜135的光之中，蓝光被彩色滤光器134反射，经过场透镜127并且被反射镜126反射。另外，在已通过积分器137、PBS 136和场透镜135的光之中，绿光经过彩色滤光器134和场透镜133并且被彩色滤光器132反射。另外，在已经过积分器137、PBS 136和场透镜135的光之中，红光经过彩色滤光器134、场透镜133、彩色滤光器132和中继透镜131，被反射镜130反射，经过中继透镜129并且被反射镜128反射。因此，液晶面板123对蓝光进行调制。进一步地，液晶面板124对绿光进行调制。进一步地，液晶面板125对红光进行调制。

在这样的3LCD的布置中，照射光学系统112的平面形状在液晶面板123和液晶面板125面对长边的方向上是矩形。

作为送风机的风扇203至205被设置成分别冷却液晶面板123-125。风扇203至205沿着第一方向并排布置，在该第一方向上液晶面板123至125中的液晶面板123和液晶面板125在与设置有液晶面板123至125的投影透镜121的一侧的相反侧彼此面对。附带地，当构成照射光学系统112的组件被收容在能够存储其布局的一个长方体(图2中所示的照射光学系统112的虚线)或具有与其相对应的形状的外壳中时，风扇203至205被设置在面对其上设置有外壳的投影透镜121的表面的表面侧上。在那种情况下，风扇203至205可以被设置在外壳内或者可以被设置在外壳外部。

进一步地，散热器211被设置在风扇203至205的与照射光学系统112的一侧的相反侧。散热器211从由风扇203-205吸入的吸入空气中去除热量。照射光学系统112、风扇203-205和散热器211被收容在维持密封状态的防尘壳体150中。此外，散热器211被连接到设置在防尘壳体150的外部上的用于热辐射的散热器212、213。散热器211和用于热辐射的散热器212、213经由热管214连接，该热管214经过防尘壳体150的在与从风扇203至205吹出的空气的方向垂直的方向上彼此面对的两个表面。不用说，在热管214穿透的防尘壳体150的表面上那个部中进行密封。通过此连接，散热器211吸收的热量(去除热量)通过热管214被传递到散热器212、213，并且被传递到散热器212、213的热量被释放到外部。

在图2中，未示出用于将从风扇203至205吹出的空气分别引导到液晶面板123至125的冷却管道以及用于将经过液晶面板123至125的空气引导到散热器211的高温空气管道。将参考要稍后描述的图7对这些进行描述。

图3是图示此实施例中的投影仪111的外观的示例的图。如图3中所示，防尘壳体150被设置在投影仪111内部。照射光学系统112、风扇203至风扇205和散热器211被收容在防尘壳体150中。进一步地，防尘壳体150具有上外壳和下外壳被耦合以便将投影透镜121夹持在中间的结构。进一步地，上外壳与下外壳之间的耦合部在平坦部处使用填料来耦合，而在凸部和凹部处使用缓冲材料来耦合。

图4是图示图2中所示的风扇203的外观的示例的图。图5是从A方向观察的图4中所示的风扇203的平面图。附带地，相同情况适用于图2中所示的风扇204、205。如图4和图5中所示，此实施例中的风扇203是从风扇203的侧表面执行空气吸入，在与吸入方向垂直的方向上吹出的送风机风扇。也就是说，风扇203是以高静压为特征的空气吸入方向和吹出方向垂直的送风机风扇。附带地，在图5中所示的示例中，作为从风扇203的两侧执行空气吸入的示例，可以从仅一侧执行空气吸入。

附带地，单独地控制风扇203至205的旋转，并且旋转速度可以彼此不同。此旋转速度可以基于液晶面板123至125中的光调制的操作被预先设定，可以是测量液晶面板123至125的温度并且基于测量的温度被控制的旋转速度，或者可以是基于液晶面板123至125的使用时段被控制的旋转速度。

图6是图示用于将从图2中所示的风扇203至205吹出的冷却空气引导到液晶面板123至125的冷却管道的构造的示例的平面图。如图6中所示，从抽吸已由散热器211去除了热量的空气的风扇203至205吹出的冷却空气经过设置在冷却管道304中的相应空间并且被分别引导到LCD冷却开口301至303以用于冷却液晶面板123至125。在图6中，未示出用于将经过液晶面板123至125的空气引导到散热器211的高温空气通道。

附带地，以能够保证预定吸入量的间隔布置风扇203至205。进一步地，可以在风扇203至205中的每一个之间设置分隔板。进一步地，当风扇203至205从两侧执行空气吸入时，可以基于来自一侧的空气吸入容量与来自另一侧的空气吸入容量的比率来确定分隔板的位置。具体地，例如，当来自风扇203至205的左侧表面的空气吸入容量大于来自右侧表面的空气吸入容量时，在左侧从风扇203至205的左侧表面到分隔板的距离可以长于在右侧从风扇203至205的右侧表面到分隔板的距离。

另外，风扇203至205的相应空气出口相对于冷却管道304的位置，即从风扇203至205的空气出口到冷却管道304的接受器的距离，优选地彼此相等。

进一步地，如图6中所示，由于如图2中所示的那样布置液晶面板123至125，所以如图6中所示，用于冷却液晶面板123至125的LCD冷却开口301至303分别被布置在与风扇203至205相距彼此不同的距离处。也就是说，如图6中所示，在风扇203至205当中，从设置在中央的风扇204的空气出口到LCD冷却开口302(液晶面板124)的距离短于从风扇203、205的空气出口到LCD冷却开口301、303(液晶面板123、125)的距离。

图7是从投影仪111的侧面方向观察的图6中所示的风扇204、冷却管道304和照射光学系统112的侧视图。如图7中所示，冷却管道304被设置在照射光学系统112的底部。从风扇204吹出的冷却空气通过冷却管道304从LCD冷却开口302冷却液晶面板124。高温空气管道305，即第二管道，将经过液晶面板124的空气，以在与从风扇204吹出的空气的方向相反的方向上引导到散热器211。散热器211从已经过高温空气管道305的空气中去除热量。送风机保持单元306是送风机保持构件，该送风机保持构件收容并保持风扇203，并且将已由散热器211去除了热量的空气引导到风扇203的空气入口。在这里，高温空气管道305是由防尘壳体150和照射光学系统112包围的空间并且送风机保持单元306沿着防尘壳体150的顶面而形成。照射光学系统112、冷却管道304、风扇204、送风机保持单元306和散热器211被收容在防尘壳体150中。进一步地，散热器211可以由送风机保持单元306保持。风扇204的高度h3可以具有与散热器211的高度h4相同的高度。

进一步地，优选地使从防尘壳体150的底面到照射光学系统112的顶面的高度h5具有与从防尘壳体150的底面到送风机保持单元306的顶面的高度h6相同的高度。因此，能够充分地保证高温空气管道305的流路(高度)，以实现循环冷却系统的小型化。进一步地，由于高温空气管道305的底面由光学引擎112的顶面和送风机保持单元306的顶面组成，所以高度h5与高度h6相同，高温空气管道305的底面变成平坦表面，能够使高温空气的流动损失最小化。

图8是从照射光学系统112的侧面观察的图2中所示的风扇203至205的布置的图。如图8中所示，优选的是风扇203至205具有空气出口的相同高度h1。风扇203至205也可以使它们自己的高度h2彼此相同。

图9至图11是图示图6中所示的冷却管道304的结构的示例的图。图9是在组装上外壳和下外壳之前的冷却管道304的立体图。图10是在组装上外壳和下外壳之前的冷却管道304的平面图。图11是在组装上外壳和下外壳之后的冷却管道304的立体图。图9中所示的上外壳和下外壳是通过依照虚线嵌合爪的部分而组装的。如图9至图11中所示，在冷却管道304中，单独地设置从风扇203至205中的每一个吹出的冷却空气经过的空间。

图12是图示图2中所示的投影仪111中设置的风扇与散热器之间的位置关系的示例的图。如图12中所示，图2中所示的投影仪111除了包括设置在防尘壳体150内部的风扇203至205之外还包括在防尘壳体150外部的风扇215至217。风扇215用于冷却用于散热的散热器212并且将冷却空气吹向用于散热的散热器212。风扇216用于冷却用于散热的散热器213并且消散从用于散热的散热器213产生的热量。风扇217用于冷却光源单元113并且带走从光源单元113产生的热量。

因此，此实施例的投影仪111，在垂直地布置经过积分器和PBS的光轴方向与投影图像的投影方向的3LCD的光学照射系统中，具有密封结构，在所述密封结构中用于分别冷却三个LCD(液晶面板)的多个风扇被沿着照射光学系统112的长边布置。投影仪111以紧凑循环冷却构造为特征，该紧凑循环冷却构造使空气在具有密封结构的防尘壳体150中循环。在投影仪111中，照射光学系统112，用于冷却被设置在照射光学系统中的液晶面板123-125的风扇203-205，冷却管道304和散热器211被设置在密封结构的防尘壳体150中。在投影仪111中，冷却管道304被设置在照射光学系统112的底部，风扇203至205被设置在与设置有照射光学系统112的投影透镜121一侧的相反侧，并且散热器211被设置在风扇203至205后面。进一步地，在投影仪111中，照射光学系统至积分器137被设置在防尘壳体150中。

进一步地，此实施例中的投影仪111通过冷却管道304来吹从风扇203至205吹出的空气，冷却液晶面板123至125和外围光学组件，并且通过形成在防尘壳体150中的高温空气管道305吹出的空气具有在散热器211中被去除的热量并且被抽吸到风扇203至205中。这时，设置分隔板使得在冷却外围光学组件之后已去除了热量的空气不与液晶面板123至125和高温空气混合。例如，如图7中所示，送风机保持单元306可以覆盖除与散热器211的高温空气接触的表面以外的表面。进一步地，设置了其中风扇203至205在送风机保持单元306中的吸入空气和在热量去除之后经过冷却管道304的空气不混合的分隔板。例如，可以设置分隔板以填充风扇203至205与送风机保持单元306之间的间隙。关于防尘壳体150，有必要使用填料等来密封使得灰尘不会进入，因为冷却管道304和送风机保持单元306的分隔板处于防尘结构中，所以诸如填料的密封是不必要的。

进一步地，由于整个防尘壳体150是管道的一部分，所以能够使由防尘壳体150中的底面和顶面及送风机保持单元306形成的高温空气管道305小型化而不重叠分隔板。进一步地，送风机保持单元306具有保持风扇203至205的功能以及使在冷却液晶面板123至125之后经过高温空气管道305的高温空气与通过散热器211去除热量的空气隔离的功能。进一步地，在垂直地设置积分器和PBS经过的光轴方向及投影图像的投影方向的3LCD的光学照射系统中，用于分别冷却三个LCD(液晶面板)的风扇203至205沿着照射光学系统112的长边设置，使得能够保证风扇203至205的大吸入面积，吸入空气的损失小，流道的长度短，并且压力损失小。进一步地，也能够分别广泛地保证冷却管道304的宽度，并且损失小。因此，因为提高了吸入空气效率和冷却管道效率两者，所以改善了冷却效率。

此外，在防尘壳体150的两侧设置了用于散热的散热器212、213。因此，设置在防尘壳体150中的用于热接收的散热器211执行高温空气的热量去除，热量通过热管214被传递到散热器212、213，散热器212、213被冷却并且在设备外部排出热量。散热器211经由热管214在两端被连接到散热器212、213，并且也被热连接。通过将散热器212、213连接到散热器211的两端，由于散热器211接收的热量被传递到两侧，所以获得了与当管数变成两倍时相同的效果。由于热量具有从高到低传送的特性，所以当点处于比由于散热器211中的温度斑而导致的高温在上游的点的温度低的温度下时效率降低。通过将散热器212、213连接到散热器211的两侧，能够防止由温度斑而导致的效率降低。

进一步地，通过将零件设置到防尘壳体150中的积分器137，能够在相同的冷却流中冷却诸如PBS的需要冷却的零件并且减少零件数。进一步地，促进了光源单元113和照射光学系统112的对准，能够改善防尘性能结构，并且减少组件数。

进一步地，从用于LCD的冷却风扇吹出的冷却空气通过冷却管道冷却诸如LCD的光学组件。通常，冷却管道和风扇支持器由具有隔振的昂贵材料制成以减少在那时产生的风噪声。用于LCD的冷却风扇对噪声值有很大影响。在此实施例中，风扇203至205、冷却管道304和送风机保持单元306被设置在防尘壳体150中，并且防尘壳体150屏蔽噪声，从而减小噪声值。进一步地，因为防尘壳体150屏蔽噪声，所以能够采用便宜材料作为冷却管道304和送风机保持单元306并且降低组件成本。

如上所述，通过提高冷却效率来延长液晶面板123至125的寿命，并且也能够降低风扇203至205的旋转速度，这使得有可能减小烦人的噪声值。该结构由于具有上述两个作用的送风机保持单元306和防尘壳体150而变得简单，并且能够减小整个装置的尺寸。进一步地，通过执行防尘壳体150的密封，没有必要密封内部零件。因此，通过减少零件数，能够实现所使用的所有组件的成本降低。此外，也能够降低制造成本。

Claims

1.一种电子设备，包括：

照射光学系统，所述照射光学系统向投影透镜输出光；

送风机，所述送风机冷却安装在所述照射光学系统上的液晶面板；

第一管道，所述第一管道将从所述送风机吹出的空气引导到所述液晶面板；

第二管道，所述第二管道在与从所述送风机吹出的所述空气的方向相反的方向上引导经过所述液晶面板的所述空气；

散热器，所述散热器从已经过所述第二管道的所述空气中去除热量；以及

送风机保持构件，所述送风机保持构件保持所述送风机并且将已经由所述散热器去除了热量的所述空气引导到所述送风机的空气入口，其中

所述照射光学系统、所述多个送风机、所述第一管道、所述第二管道、所述散热器和所述送风机保持构件被设置在防尘壳体中。

2.根据权利要求1所述的电子设备，其中

所述第二管道被形成为由所述防尘壳体、所述照射光学系统和所述送风机保持构件包围，并且沿着所述防尘壳体的顶面形成。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的电子设备，其中

所述散热器被连接到设置在所述防尘壳体的外部的用于散热的散热器。

4.根据权利要求3所述的电子设备，其中

所述散热器经由热管被连接到用于散热的两个所述散热器，所述热管穿透所述防尘壳体的两个表面中的每一个，所述两个表面在与从所述多个送风机吹出的所述空气的所述方向垂直的方向上面对。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的电子设备，其中

所述照射光学系统包括调整照射均匀性的积分器。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的电子设备，其中

所述送风机中的每一个是送风机风扇。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的电子设备，其中

所述送风机的高度和所述散热器的高度相同。

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的电子设备，其中

所述送风机的数量是三个，

三个所述送风机冷却安装在所述照射光学系统上的三个所述液晶面板中的每一个，被设置在与设置有所述照射光学系统的所述投影透镜的一侧的相反侧，并且沿着面对三个所述液晶面板中的两个所述液晶面板的第一方向被并排布置，

所述第一管道将从三个所述送风机吹出的所述空气分别引导到三个所述液晶面板。

9.根据权利要求8所述的电子设备，其中

三个所述送风机中的每一个的空气出口的高度彼此相同。

10.根据权利要求8或者权利要求9所述的电子设备，其中

在三个所述送风机当中，从被设置在三个所述送风机的中心处的所述送风机的空气出口到要被所述送风机冷却的所述液晶面板的距离短于从其他送风机的所述空气出口分别到要被冷却的所述液晶面板的距离。

11.根据权利要求8至10中的任一项所述的电子设备，其中

在与所述第一方向垂直的方向上的三个所述送风机中的每一个的空气出口的位置彼此相同。

12.根据权利要求8至11中的任一项所述的电子设备，其中

以能够保证预定吸入量的间隔设置三个所述送风机。

13.一种投影仪，包括：

根据权利要求1至12中的任一项所述的电子设备；以及

光源，其中

所述电子设备接收来自所述光源的光并且调制入射的所述光。