CN113727082B - 一种主动智能散热装置和投影机密封光机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种主动智能散热装置，应用于投影机密封光机上，该投影机密封光机具有光机壳体、投影镜头和LCD光阀，所述投影镜头和LCD光阀安装于所述光机壳体上，且所述LCD光阀位于所述光机壳体内；所述主动智能散热装置包括制冷件、传冷片、内部吸热器、外部扩热器、内循环风机和外扩热风机。本发明还公开了一种投影机密封光机，包括所述的一种主动智能散热装置。本发明不仅实现了对LCD光阀不同季节和环境温度、不同光功率照射下的有效散热，确保不结露，同时对减少光机内部吸热部的比热和热惯性，实现内部多点换热，降低帕尔贴元件的应力损坏、运输跌落损坏等风险，都有非常明显的改善作用，确保了产品在基本品质层面的品质。

Description

一种主动智能散热装置和投影机密封光机

技术领域

本发明涉及投影机领域，尤其涉及一种主动智能散热装置和投影机密封光机。

背景技术

近10多年来的国产LCD投影机，一方面光阀尺寸从7-8寸缩小到了最新的2-3寸左右，另一方面投影光源的能量密度也不断地在增大，再加上光阀的透过率并未明显增加，从而导致照射LCD光阀的热量密度越来越大，散热越来越困难。

现有对LCD光阀的散热，一直都是通过风冷方式进行。LCD光阀需要扩散的热量φ与换热面积A、允许的温差Δt(即ts-tn)、换热系数h[主要和普朗特数(Prandtl number)有关]成正比。考虑实际产品上的风阻、风机噪音，流体的运动粘度等指标，实际中2-8寸光阀强迫风冷的换热系数h仅约5-50W/(m₂·℃)，且光阀表面温度ts一般都限制在≤60-65℃条件下，这对投影机的输出亮度带来了根本性地制约(热量φ存在上限)，从而局限了国产投影机的市场应用。

而根据日本Pioneer(先锋)公司提供的技术经验和测试结果(参见美国公开号US005170195A)，即当空气流速超过一定值时，针对光阀的风冷散热效果已经趋于饱和。所以当换热系数h和换热面积A受限后，只有允许的温差Δt可以帮助改善散热效率。

近年来，越来越多的产品运用半导体制冷片(即帕尔贴元件，后同)对LCD光阀进行散热，可显著地增大允许的温差Δt。常见的半导体制冷技术参见图10-11所示，图中：1’为半导体制冷片，3’为内部吸热器，4’为外部扩热器，5’为内循环风机，6’为外扩热风机，8’为光机壳体，91’为投影光源，92’为聚光照明装置，93’为LCD光阀，94’为投影镜头，95’为场镜。内循环风机5’提供的冷却风流，对LCD光阀93’散热后，流经内部吸热器3’，再回到内循环风机5’以形成闭合的风路；外扩热风机6’和外部扩热器4’相对；参见图11，半导体制冷片1’直接地、刚性地夹设于内部吸热器3’和外部扩热器4’之间组成一个换热模块，内部吸热器3’一般采用直肋铝型材，外部扩热器4’一般采用铝型材或者热管散热器等。这种技术具有一定的光阀散热改善效果，且结构简单，价廉物美。但这种技术也存在很多的工程问题，故未得到广泛地使用。首先是没有准确的技术目标和进行精确的控制，比如满足了夏天环境下使用，就很难满足冬天环境下使用。因为很多地区的夏、冬天环境温度有20-30℃以上的差异，如果夏天光阀表面温度ts符合运行要求，则冬天会因为环境温度过低而散热过度(光机内部冷却气流的温度tn和环境温度关联)进而在光机内部结露，从而导致投影机的故障或损坏；相应地，如果满足了冬天环境下使用，则LCD光阀的散热能力未必能满足夏天要求，因为可能导致光阀表面温度ts过高。

其次，由于铝材的比热容较大，因而体积庞大的内部吸热器3’的热惯性也大，进而存储的冷量也多。当出现结露时，很难马上升温，结露现象将继续进行一段时间。

再次，前述换热模块中，半导体制冷片1’需要承受内部吸热器3’和外部扩热器4’直接、刚性夹设的机械夹紧力，以及内部吸热器3’和外部扩热器4’在很宽的温度范围内的非对称热胀冷缩应力，故这种固定和组合方式，可靠性很低，容易对半导体制冷片1’内部的半导体粒子造成机械损坏，因为半导体制冷片1’自身几乎不具备任何的应力缓冲能力。

所以如何更加完善、成熟地设计制作LCD光阀的制冷装置，对光阀进行散热，确保光机的耐候性、可靠性等最基本层面的产品品质，成为本领域技术人员持续亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的就在于克服现有技术的不足，提供了一种主动智能散热装置，不仅实现了对LCD光阀在不同季节和环境温度下的高效散热，确保不结露，同时对改善光机内部吸热器的比热和热惯性，实现内部多点换热，降低帕尔贴元件的机械损坏、运输跌落损坏等风险，以及改善风机噪音，节约制冷件功耗，都有非常积极的作用。

针对较高亮度输出的LCD投影机，使用微型的制冷剂压缩机会获得更高的能效比，使LCD光阀实现更高效的散热和更广泛的产品用途。

为实现上述目的，本发明提供了一种主动智能散热装置，应用于投影机密封光机上，该投影机密封光机具有光机壳体、投影镜头和LCD光阀，所述投影镜头和LCD光阀安装于所述光机壳体上，且所述LCD光阀位于所述光机壳体内；所述主动智能散热装置包括制冷件、传冷片、内部吸热器、外部扩热器、内循环风机和外扩热风机。

所述内部吸热器和内循环风机安装于所述光机壳体的内部；所述内循环风机的进风和出风都发生在所述光机壳体的内部，在所述光机壳体的内部形成闭合循环风路；所述LCD光阀和内部吸热器位于所述闭合循环风路中。

所述光机壳体上设有传热口，且所述传热口位于所述LCD光阀和所述投影镜头之间的区域所对应的光机壳体上；所述制冷件、外部扩热器和外扩热风机设于所述光机壳体的外部。

所述制冷件的相对两端分别为热量吸收端和热量输出端，所述外部扩热器和所述制冷件的热量输出端相连接；所述外扩热风机的出风口对准所述外部扩热器；所述传冷片的一端从所述传热口穿入至所述光机壳体的内部，并与所述内部吸热器相连接，所述传冷片的另一端位于所述光机壳体的外部且与所述制冷件的热量吸收端相连接。

现有技术的换热模块通常是在光机壳体上开一个窗口，帕尔贴元件位于窗口上，内部吸热器和外部扩热器分别贴设于帕尔贴元件的两边。必然地，如果光机壳体内部需要多个点进行吸热，必然需要多个内部吸热器、多个帕尔贴元件和多个外部扩热器，这无疑是不切实际的。同时，在整个光机壳体内部的闭合循环风路上，换热只依赖于内部吸热器一个工作点，所以换热能力受内部吸热器的面型、阻力、热交换面积等因素影响而比较局限，这往往会导致帕尔贴元件的热量吸收端都已经结露滴水了，而LCD光阀的温度还过高。同时，只依赖于一个点换热，内部吸热器的进风和出风端温差会较大，从而在内部吸热器的体内随风流方向产生温度梯度，这个温度梯度会反应到帕尔贴元件的内部，为了缓解热不均匀而损坏半导体粒子，对帕尔贴元件的安装均热取向提出了更加严格的要求，这对应用制冷件改善投影机的散热效果和品质，是很不利的。

而本发明内部吸热器通过传冷片将热量传递至制冷件的热量吸收端，传冷片的使用对LCD光阀的散热系统设计和布局，带来了极大的灵活性和多维度选择性。所述传冷片的另一端和所述制冷件的热量吸收端相连接，而所述传冷片的一端可以设置多个分支，和所述光机壳体内部的多个内部吸热器相连接，这样可以使光机壳体的内部设置内部吸热器时实现利用率最大化，使内部吸热器的换热面积实现最大化。而传冷片为柔性材料，所以对传冷片形状的制作，变得非常容易。同时，对外部扩热器和外扩热风机的安装位置，在投影机内部，也有了更多的选择。

进一步地，所述主动智能散热装置还包括智能电控组件，包括温度传感器、湿度传感器、运算器和驱动器；所述温度传感器包括设于所述光机壳体外部用于测量环境温度的温度传感器一、设于所述光机壳体内部闭合循环风路内的温度传感器二、设于所述制冷件热量吸收端上的温度传感器三和设于所述制冷件热量输出端上的温度传感器四；所述湿度传感器设于所述光机壳体内部闭合循环风路内；所述温度传感器一、温度传感器二、温度传感器三、温度传感器四和湿度传感器与所述运算器的输入端口相连接，所述运算器的输出端口与所述驱动器的输入端口相连接，所述驱动器的输出端口与所述制冷件、内循环风机和外扩热风机电连接。

进一步地，所述制冷件为帕尔贴元件；所述帕尔贴元件的数量为一个或者多个。

进一步地，所述制冷件为微型制冷剂压缩机。

当LCD光阀需要散热的热量较高时，需要使用多个帕尔贴元件空间并联，或者使用多级帕尔贴元件重叠(空间串联)进行吸热，由于帕尔贴元件的制冷效率较低(能效比远小于100％)，故可使用微型制冷剂压缩机(能效比远大于100％)进行吸热，获得更高的能效比，对降低产品体积，尤其是减小制冷件的电源消耗、外部扩热器和外扩热风机的运行负担，以使LCD光阀获得更好的散热，投影机产品具有更好的竞争力。

进一步地，所述主动智能散热装置还包括定位部件，所述定位部件包括定位框、压板和连接组件，所述帕尔贴元件位于所述定位框内，所述定位框用于所述帕尔贴元件的限位，所述帕尔贴元件的热量输出端和定位框的一边与所述外部扩热器相帖合，所述定位框的另一边通过所述压板盖合，所述传冷片的另一端夹设于所述帕尔贴元件的热量吸收端和所述压板之间；所述定位框和压板通过所述连接组件与所述外部扩热器相连接，且通过所述连接组件调节所述压板压紧所述帕尔贴元件的压紧力。

优选地，所述连接组件包括弹簧片、垫高环和锁紧螺钉，所述弹簧片呈拱形结构但不限定于拱形结构且不限定于单拱形结构。弹簧片的数量优选为两个但不局限于两个，所述弹簧片的拱形结构压紧所述压板，所述弹簧片的两端均通过垫高环和锁紧螺钉与所述外部扩热器相连接。

弹簧片能有效为帕尔贴元件在各种机械应力和冲击环境下提供缓冲，垫高环的一端面和外部扩热器贴合，一端面和弹簧片贴合，垫高环的高度大于帕尔贴元件和压板的总厚度；压板利用自身的刚度，能将弹簧片的局部张紧压力转变为相对均匀的压力传递给帕尔贴元件。

进一步地，所述传冷片采用导热石墨片、石墨烯导热片、表面敷铜箔的导热石墨片或者表面敷铜箔的石墨烯导热片中的任一种或者任意几种的组合；所述传冷片呈单层结构或者多层叠合结构；所述传冷片裸露于所述光机壳体之外的表面设有保温层。

导热石墨片和石墨烯导热片都具有极高的面内导热系数[w/(m·k)]，具有非常高的热扩散系数(mm²/s)，此时传冷片的一端与内部吸热器呈面接触方式，传冷片的另一端与制冷件也呈面接触方式，故有利于发挥导热石墨片和石墨烯导热片面内传热快的优势；传冷片也可以为多层叠合，如多片导热石墨片相叠合，确保传递更大的热功率；当传冷片的温度低于环境温度时，暴露在空气中的表面，由于包裹了保温材料，有利于减小传冷过程的能量损耗。

所述的导热石墨片、石墨烯导热片、表面敷铜箔的导热石墨片或者表面敷铜箔的石墨烯导热片，都为柔性材料，可方便进行弯曲、卷筒和粘贴等根据工艺需要而处理。

进一步地，所述内部吸热器的吸热部采用导热石墨片、石墨烯导热片、表面敷铜箔的导热石墨片、表面敷铜箔的石墨烯导热片或者具有热扩散功能的轻质金属件中的任一种或者是任意几种的组合构成，其中所述轻质金属件的形状为针状、肋状、网状、片状或孔状中的一种或者是任意几种的组合，但轻质金属件的形状并不限于以上形状。

进一步地，所述LCD光阀和投影镜头之间的区域所对应的光机壳体的外壁设有保温层。当环境温度较高时，光机壳体内部在长时间被制冷(吸热)后，光机壳体的整体温度不排除会低于环境温度，对光机壳体的相应表面进行保温，有利于降低制冷件、内循环风机和外扩热风机的能量损耗。

本发明还提供了一种投影机密封光机，包括所述的一种主动智能散热装置。

本发明通过内循环风机带走LCD光阀的热量，并将热量传递给内部吸热器，再由内部吸热器将热量传递给传冷片，再快速传递至制冷件的热量吸收端，通过制冷件的耗电做功，将热量快速传递至热量输出端并进一步传递至外部扩热器上，经外扩热风机最终将热量扩散入大气中，实现对LCD光阀的散热。

本发明通过智能电控组件对制冷件、内循环风机和外扩热风机进行闭环的伺服控制，不仅实现了对LCD光阀不同季节和环境温度、不同光功率照射下的有效散热，确保不结露，同时对减少光机内部吸热器的比热和热惯性，实现内部多点换热，降低帕尔贴元件的应力损坏、运输跌落损坏等风险，以及改善风机噪音，节约制冷件功耗，都有非常积极的作用。

本发明智能电控组件通过温度传感器一实时采集光机壳体外部的环境温度，通过温度传感器二实时采集光机壳体内部闭合循环风路的空气温度，通过温度传感器三实时采集制冷件热量吸收端的温度，通过温度传感器四采集制冷件热量输出端的温度，通过湿度传感器采集闭合循环风路的空气湿度；温度传感器一、温度传感器二、温度传感器三、温度传感器四和湿度传感器将采集的信息实时输入至运算器，经运算器进行运算后，不断调整驱动器对制冷件、内循环风机和外扩热风机的驱动功率，使投影光机在符合预设的工况下运行。

运算器读取温度传感器一的值，作为投影机密封光机的工作初始状态(工作的温度环境)判断标准，不同的季节或者环境温度，运算器根据设定要求控制制冷件、内循环风机和外扩热风机的驱动功率，以实现对LCD光阀最高效率、最低噪音的散热管控。

温度传感器二直接采集的是光机壳体内部闭合循环风路的空气温度，实际上间接反应了LCD光阀的温度。在LCD光阀表面允许温度被指定后，温度传感器二的值和内循环风机的转速(和驱动功率相对应)决定LCD光阀的温度。温度传感器二的值的范围设定主要和环境温度(温度传感器一的值)关联，当环境温度≤23℃时，光机壳体内部闭合循环风路的空气温度≥环境温度，且≤30℃；当环境温度≥30℃时，光机壳体内部闭合循环风路的空气温度设定为28-31℃。光机壳体内部闭合循环风路的空气温度，主要是通过调整制冷件的驱动功率实现，且同步地对内循环风机和外扩热风机进行驱动功率配合调整。

运算器读取温度传感器二的值和湿度传感器的值，依据结露的物理规律，对内部闭合循环风路的空气进行结露判断，并使内部闭合循环风路的空气温度恒大于结露的温度，确保任何气候(环境)条件下，光机壳体内部不结露。具体是当温度传感器二的值低于设定值时，运算器输出对应指令，降低驱动器输出给制冷件的功率。

运算器读取温度传感三的值和温度传感器四的值，当温度传感四的值比温度传感器三的值高于设定值时，运算器输出对应指令，增加驱动器输出给外扩热风机的功率；同时读取温度传感器二的值，如果低于设定值，或者在设定值范围处于低值时，可降低驱动器输出给制冷件的功率，以节约电源功耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1为本发明实施例的剖切示意图；

图2为本发明制冷件、传冷片、定位部件、外部扩热器和外扩热风机的装配示意图；

图3为本发明制冷件、传冷片、定位部件、外部扩热器和外扩热风机的分解示意图；

图4为本发明实施例的传冷片从传热口抽出的示意图；

图5为本发明实施例的传冷片和内部吸热器分解示意图；

图6为本发明实施例的内部吸热器安装位置示意图；

图7为本发明智能电控组件的电气方框原理图；

图8为本发明定位部件中弹簧片处于松弛状态时的分解示意图；

图9为本发明定位部件中弹簧片处于张紧状态时的示意图；

图10为现有技术的剖切示意图；

图11为图10的局部展示图。

上述附图标记说明：

1、制冷件，2、传冷片，3、内部吸热器，31、第一组内部吸热器，32、第二组内部吸热器，33、第三组内部吸热器，4、外部扩热器，5、内循环风机，6、外扩热风机，7、智能电控组件，71、温度传感器一，72、温度传感器二，73、温度传感器三，74、温度传感器四，75、湿度传感器，76、运算器，77、第一路驱动器，78、第二路驱动器，79、第三路驱动器，8、光机壳体，81、传热口，91、投影光源，92、聚光照明装置，93、LCD光阀，94、投影镜头，95、场镜，11、定位框，12、压板，13、弹簧片，14、垫高环，15、锁紧螺钉，92″、聚光照明装置安装位卡槽，93″、LCD光阀安装位卡槽，95″、场镜安装位卡槽。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

具体实施例：

见图1-图9所示，本实施例提供的一种主动智能散热装置，应用于投影机密封光机上，该投影机密封光机具有光机壳体8、投影镜头94和LCD光阀93。投影镜头94和LCD光阀93安装于光机壳体8上，且LCD光阀93位于光机壳体8的内部；所述主动智能散热装置包括制冷件1、传冷片2、内部吸热器3、外部扩热器4、内循环风机5和外扩热风机6。

投影光源91发出的光线能量，经聚光照明装置92汇聚后照射在LCD光阀93上，一大部分的光能被LCD光阀93拦截而发热，如果没有合适的散热措施，一台投影光源91功率仅30W的投影机，数分钟时间就可使LCD光阀93失效，此为单LCD投影机的基本原理，不做过多赘述。

内部吸热器3和内循环风机5安装于光机壳体8的内部；内循环风机5的进风和出风都发生在光机壳体8的内部。内循环风机5的出风经聚光照明装置92、LCD光阀93和场镜95之间形成的风道后，继续流经内部吸热器3后，回到内循环风机5的进风口，因而在光机壳体8的内部形成了一个闭合循环风路(或风道)；LCD光阀93和内部吸热器3位于所述闭合循环风路中。

如图5和6所示，本实施例中，内部吸热器3包括第一组内部吸热器31、第二组内部吸热器32、第三组内部吸热器33，其中第二组内部吸热器32和第三组内部吸热器33采用U型结构以增大换热面积。为了使内部吸热器3的换热面积尽量大，聚光照明装置92(为便于展示，图6中未画出，可参考聚光照明装置安装位卡槽92″)、LCD光阀93(图6中未画出，可参考LCD光阀安装位卡槽93″)和场镜95(图6中未画出，可参考场镜安装位卡槽95″)之间形成的风道继续延长，第二组内部吸热器32和第三组内部吸热器33分别安装于延长的风道内。第二组内部吸热器32和第三组内部吸热器33的U型的侧部贴合传冷片2，第一组内部吸热器31呈平面结构并在底部两处位置贴合传冷片2。继续参见图6，第一组内部吸热器31尽可能地充满了聚光照明装置92和投影镜头94之间的光机壳体8的一个内壁面。内循环风机5的出风经聚光照明装置92、LCD光阀93和场镜95之间形成的风道后，继续流经并列设置的第二组内部吸热器32、第三组内部吸热器33，并继续流经第一组内部吸热器31后，回到内循环风机5的进风口，实现内部多点换热，提高换热效率。

本实施例在光机壳体8上设有传热口81，且所述传热口81位于LCD光阀93和投影镜头94之间的区域所对应的光机壳体8上；制冷件1、外部扩热器4和外扩热风机6设于光机壳体8的外部。

本实施例所述制冷件1的相对两端分别为热量吸收端和热量输出端，所述外部扩热器4和所述制冷件1的热量输出端相连接；所述外扩热风机6的出风口对准所述外部扩热器4；所述传冷片2的一端从所述传热口81穿入至所述光机壳体8的内部，并与所述内部吸热器3相连接，所述传冷片2的另一端位于所述光机壳体8的外部且与所述制冷件1的热量吸收端相连接。有了柔性的传冷片2，对比较占空间和通风散热具有较高要求的外部扩热器4和外扩热风机6的安装位置，在投影机内部有了更多的选择。

本实施例通过内循环风机5带走LCD光阀93的热量，并将热量传递给内部吸热器3，再由内部吸热器3将热量传递给传冷片2，再快速传递至制冷件1的热量吸收端，通过制冷件1的耗电做功，将热量快速传递至热量输出端并进一步传递至外部扩热器4上，经外扩热风机6最终将热量扩散入大气中，实现对LCD光阀93的散热。

本实施例内部吸热器3通过传冷片2将热量传递至制冷件1的热量吸收端，柔性材料的传冷片2的使用对LCD光阀93的散热系统设计和布局，带来了极大的灵活性和多维度选择性。

参见图4，本实施例中，在光机壳体8上设有四个传热口81，传冷片2的另一端与制冷件1的热量吸收端相连接，而传冷片2的一端分为四个分支，分别穿过四个传热口81后，在光机壳体8的内部与并列设置的第二组内部吸热器32、第三组内部吸热器33，以及第一组内部吸热器31相连接，参见图5所示。这样在光机壳体8的内部实现多个点对闭合循环风路中的空气进行吸热，有利于显著地提高热交换的效率。

本实施例所述的一种主动智能散热装置，还包括智能电控组件7，包括温度传感器、湿度传感器75、运算器76和驱动器；所述温度传感器包括设于所述光机壳体8外部用于测量环境温度的温度传感器一71、设于所述光机壳体8内部闭合循环风路内的温度传感器二72、设于所述制冷件1热量吸收端上的温度传感器三73和设于所述制冷件1热量输出端上的温度传感器四74；所述湿度传感器75设于所述光机壳体8内部闭合循环风路内；所述温度传感器一71、温度传感器二72、温度传感器三73、温度传感器四74和湿度传感器75与所述运算器76的输入端口相连接，所述运算器76的输出端口与所述驱动器的输入端口相连接，所述驱动器的输出端口与所述制冷件1、内循环风机5和外扩热风机6电连接。参见图7所示，驱动器包括第一路驱动器77、第二路驱动器78和第三路驱动器79，运算器76三路输出端口分别连接于第一路驱动器77、第二路驱动器78和第三路驱动器79的输入端上。第一路驱动器77输出功率驱动制冷件1，第二路驱动器78输出功率驱动内循环风机5，第三路驱动器79输出功率驱动外扩热风机6。运算器76用廉价的“51”系列单片机，或者“PIC16”系列单片机便可。运算器76输出脉冲宽度调制信号，控制第一路驱动器77。第一路驱动器77由脉冲宽度调制的DC/DC(直流/直流)电路组成，对帕尔贴元件，以控制驱动电流(恒流驱动)为主。而对内循环风机5，运算器76输出脉冲宽度调制信号，用脉冲宽度调制的DC/DC电路组成第二路驱动器78，调整内循环风机5的工作电压以调整转速。如果内循环风机5自身具有脉冲信号调速功能，则可以由运算器76直接输出相应频率的脉冲信号，对内循环风机5进行直接调速，此时可以省略掉第二路驱动器78以节约成本。对第三路驱动器79和外扩热风机6的控制，参见第二路驱动器78。

温度传感器一71、温度传感器二72、温度传感器三73、温度传感器四74和湿度传感器75将采集的信息实时输入至运算器76，经运算器76进行运算后，不断调整驱动器对制冷件1、内循环风机5和外扩热风机6的驱动功率，使投影光机在符合预设的工况下运行。

投影机开机后，运算器76读取温度传感器一71的值，作为投影机密封光机的工作初始状态(工作的温度环境)判断标准，实现不同的季节或者环境温度下，运算器76根据设定要求调整和管控第一路驱动器77、第二路驱动器78和第三路驱动器79的输出功率，以实现对LCD光阀93最高效率、最低噪音的散热控制，以及实现精准的散热效率管控。

温度传感器二72直接采集的是光机壳体8内部闭合循环风路的空气温度，实际上间接反应了LCD光阀93的温度。在LCD光阀93表面允许温度被指定后(比如≤65℃)，温度传感器二72的值和内循环风机5的转速(和第二路驱动器78的输出功率相对应)，决定LCD光阀93的运行温度。温度传感器二72的值的设定范围，主要和环境温度(温度传感器一71的值)关联。本实施例中，当环境温度≤23℃时，光机壳体8内部闭合循环风路的空气温度≥环境温度，且≤30℃；当环境温度≥30℃时，光机壳体8内部闭合循环风路的空气温度设定为28-31℃。光机壳体8内部闭合循环风路的空气温度，主要是通过调整第一路驱动器77的输出功率以控制制冷件1的制冷量得以实现，且同步地调整第二路驱动器78和第三路驱动器79的输出功率，以对内循环风机5和外扩热风机6进行转速配合调整。

运算器76读取温度传感器二72的值和湿度传感器75的值，对内部闭合循环风路的空气进行结露判断，使内部闭合循环风路的空气温度恒大于结露的温度，确保任何气候(环境)条件下，光机壳体8内部都不发生结露现象。结露是投影机光学和电子配件的天敌，内部结露会导致LCD光阀93的电气回路绝缘电阻降低、LCD光阀93的表面、各光学镜片表面雾蒙蒙，投影镜头94无法成像(玻璃表面的水雾使光线无规则折射)，投影镜头94的阻尼油凝固(镜头无法机械转动)，LCD光阀93的液晶分子无法有效旋转(温度过低，粘度过大)等等故障。任一项故障都会导致投影机无法正常使用并可能损坏。本实施例中，当温度传感器二72的值低于设定值时，运算器76输出对应指令，降低第一路驱动器77输出给制冷件1的功率，同步地，根据具体情况，对内循环风机5和外扩热风机6进行转速配合调整。

运算器76读取温度传感器三73的值和温度传感器四74的值，当温度传感器四74的值比温度传感器三73的值高于设定值时(因为此时制冷件1的能效比意味着在恶化)，运算器76输出对应指令，增加第三路驱动器79输出给外扩热风机6的功率；同时读取温度传感器二72的值，如果低于设定值，或者处于设定值范围内但温度偏低的位置，可降低第一路驱动器77输出给制冷件1的功率，以节约电源功耗。

参见图1-9，本实施例中，所述制冷件1为帕尔贴元件；所述帕尔贴元件的数量为一个或者多个。如果一个帕尔贴元件的制冷量不够(或者能效比不理想)，则帕尔贴元件的数量可以选择多个，这些多个帕尔贴元件，既可以是空间上并联设置，也可以是空间上串联(重叠)设置。而当LCD光阀93需要散热的热量较高时，制冷件1可以使用微型制冷剂压缩机(如格力公司的QXE-P014z，体积非常小巧，结构简单可靠，能效比却达到了272％，使用环保R134A制冷剂，制冷量可达310瓦以上)进行散热，获得更高的能效比，对降低投影机体积，尤其是减小制冷件1的电源消耗、外部扩热器4和外扩热风机6的运行负担，以使LCD光阀93获得更好的散热，投影机产品具有更好的竞争力。制冷件1使用微型制冷剂压缩机时，由于微型制冷剂压缩机都自带驱动器，此时只需要运算器76和压缩机的自带驱动器在满足通讯协议条件下进行通讯(控制)便可，运算器76相应的程序，根据微型制冷剂压缩机的特性进行编写。

本实施例制冷件1为帕尔贴元件时，所述主动智能散热装置还包括定位部件，所述定位部件包括定位框11、压板12和连接组件，帕尔贴元件位于定位框11内，被定位框11限位，帕尔贴元件的热量输出端和定位框11的一边与外部扩热器4相帖合，定位框11的另一边通过压板12盖合，传冷片2的另一端夹设于帕尔贴元件的热量吸收端和压板12之间；定位框11和压板12通过连接组件与外部扩热器4相连接。连接组件的关键作用是使压板12压紧帕尔贴元件的力度可控，既保证传热的阻力尽量低，又不损坏帕尔贴元件，同时为帕尔贴元件受到的各种应力和冲击提供充要的缓冲(弹性)减震。

本实施例优选地，连接组件包括弹簧片13、垫高环14和锁紧螺钉15。弹簧片13呈拱形结构，本实施例优选数量为两个，但并不限于两个。弹簧片13的拱形结构压紧压板12，弹簧片13两端均通过垫高环14和锁紧螺钉15与外部扩热器4相连接。参见图8，此时弹簧片13处于松弛状态，弹簧片13的拱形结构挨着压板12，弹簧片13的两端和垫高环14之间有较大的间隙。参见图9，当锁紧螺钉15拧入时，弹簧片13的拱形结构对压板12的压力逐步增大。通过设计弹簧片13的机械和力学性能(如弹簧片13的钢材型号、厚度、宽度、拱形结构的外形曲线等等)，使弹簧片13在锁紧螺钉15拧紧后，在压板12上产生的压力小于帕尔贴元件所允许承受的最大压力。本实施例中，垫高环14的高度大于制冷件1的厚度与压板12的厚度之和。

本实施例中传冷片2可以采用导热石墨片、石墨烯导热片、表面敷铜箔的导热石墨片或者表面敷铜箔的石墨烯导热片中的任一种或者任意几种的组合。传冷片2裸露于光机壳体8之外的表面设保温层(图上未画出)，保温层一般采用约2-3mm厚的橡塑泡棉便可，导热系数通常≤0.035W/m·k。

导热石墨片和石墨烯导热片都具有极高的面内导热系数[w/(m·k)]，具有非常高的热扩散系数(mm²/s)，此时传冷片2的一端与内部吸热器3呈面接触方式，传冷片2的另一端与制冷件1也呈面接触方式，故有利于发挥导热石墨片和石墨烯导热片面内传热快的优势；传冷片2也可以为多层叠合，如多片导热石墨片相叠合，确保传递更大的热功率；当传冷片2的温度低于环境温度时，暴露在空气中的表面，由于包裹了保温材料，有利于减小传冷过程的能量损耗。

本实施例中所述内部吸热器3的吸热部采用导热石墨片、石墨烯导热片、表面敷铜箔的导热石墨片、表面敷铜箔的石墨烯导热片或者具有热扩散功能的轻质金属件中的任一种或者是任意几种的组合构成，其中所述轻质金属件的形状为针状、肋状、网状、片状或孔状中的一种或者是任意几种的组合，但轻质金属件的形状并不限于以上形状。

继续参见图5-图6，本实施例内部吸热器3采用了三组，即第一组内部吸热器31，第二组内部吸热器32和第三组内部吸热器33，每组内部吸热器都为导热石墨片，具有重量轻，比热值小，价廉物美且导热系数高的特点。同时，这些内部吸热器可以直接粘贴于光机壳体8的内壁合适部位上，为实现与闭合循环风路的换热面积最大化，可利用的散热区域的利用率最大化，多点的、均匀的、高效的传热等设计制作思路，创造了积极条件。

对于内部吸热器3采用形状为针状、肋状、网状、片状或孔状等轻质金属件，这取决于光机壳体8所允许的合理尺寸设计，以及LCD光阀93的散热要求。

本实施例中，内部吸热器3采用的导热石墨片进行双面带背胶制作，内部吸热器3一面粘贴于光机壳体8的内壁上，且和传冷片2的一端粘结一起，一面的胶裸露于空气中，光机壳体8在制作、装配和运输过程中可能产生的小颗粒垃圾，有利于被该胶吸附住而免于附着在LCD光阀93上，因为LCD光阀93的显示窗口上如果附着了尘埃和小颗粒垃圾，当这些附着物的面积大于LCD光阀93的像素尺寸(一般为亚毫米或微米级)时，就会在投影图像上产生显著的黑点，影响用户观看，成为一个被用户投诉的关键因素。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种主动智能散热装置，应用于投影机密封光机上，该投影机密封光机具有光机壳体(8)、投影镜头(94)和LCD光阀(93)，所述投影镜头(94)和LCD光阀(93)安装于所述光机壳体(8)上，且所述LCD光阀(93)位于所述光机壳体(8)内；其特征在于，所述主动智能散热装置包括制冷件(1)、传冷片(2)、内部吸热器(3)、外部扩热器(4)、内循环风机(5)和外扩热风机(6)；

所述内部吸热器(3)和内循环风机(5)安装于所述光机壳体(8)的内部；所述内循环风机(5)的进风和出风都发生在所述光机壳体(8)的内部，在所述光机壳体(8)的内部形成闭合循环风路；所述LCD光阀(93)和内部吸热器(3)位于所述闭合循环风路中；

所述光机壳体(8)上设有传热口(81)，且所述传热口(81)位于所述LCD光阀(93)和所述投影镜头(94)之间的区域所对应的光机壳体(8)上；所述制冷件(1)、外部扩热器(4)和外扩热风机(6)设于所述光机壳体(8)的外部；

所述制冷件(1)的相对两端分别为热量吸收端和热量输出端，所述外部扩热器(4)和所述制冷件(1)的热量输出端相连接；所述外扩热风机(6)的出风口对准所述外部扩热器(4)；所述传冷片(2)的一端从所述传热口(81)穿入至所述光机壳体(8)的内部，并与所述内部吸热器(3)相连接，所述传冷片(2)的另一端位于所述光机壳体(8)的外部且与所述制冷件(1)的热量吸收端相连接；

内部吸热器包括第一组内部吸热器、第二组内部吸热器、第三组内部吸热器，其中第二组内部吸热器和第三组内部吸热器采用U型结构，聚光照明装置、LCD光阀和场镜之间形成延长风道，第二组内部吸热器和第三组内部吸热器分别安装于延长风道内，第二组内部吸热器和第三组内部吸热器的U型的侧部贴合传冷片，第一组内部吸热器呈平面结构并在底部两处位置贴合传冷片，在光机壳体上设有四个传热口，传冷片的另一端与制冷件的热量吸收端相连接，而传冷片的一端分为四个分支，分别穿过四个传热口后，在光机壳体的内部与并列设置的第二组内部吸热器、第三组内部吸热器，以及第一组内部吸热器相连接。

2.根据权利要求1所述的一种主动智能散热装置，其特征在于，所述主动智能散热装置还包括智能电控组件，所述智能电控组件包括温度传感器、湿度传感器、运算器和驱动器；所述温度传感器包括设于所述光机壳体(8)外部用于测量环境温度的温度传感器一、设于所述光机壳体(8)内部闭合循环风路内的温度传感器二、设于所述制冷件(1)热量吸收端上的温度传感器三和设于所述制冷件(1)热量输出端上的温度传感器四；所述湿度传感器设于所述光机壳体(8)的内部闭合循环风路内；所述温度传感器一、温度传感器二、温度传感器三、温度传感器四和湿度传感器与所述运算器的输入端口相连接，所述运算器的输出端口和所述驱动器的输入端口相连接，所述驱动器的输出端口与所述制冷件(1)、内循环风机(5)和外扩热风机(6)电连接。

3.根据权利要求1所述的一种主动智能散热装置，其特征在于，所述制冷件(1)为帕尔贴元件；所述帕尔贴元件的数量为一个或者多个。

4.根据权利要求1所述的一种主动智能散热装置，其特征在于，所述制冷件(1)为微型制冷剂压缩机。

5.根据权利要求3所述的一种主动智能散热装置，其特征在于，所述主动智能散热装置还包括定位部件，所述定位部件包括定位框(11)、压板(12)和连接组件，所述帕尔贴元件位于所述定位框(11)内，所述定位框(11)用于所述帕尔贴元件的限位，所述帕尔贴元件的热量输出端和定位框(11)的一边与所述外部扩热器(4)相帖合，所述定位框(11)的另一边通过所述压板(12)盖合，所述传冷片(2)的另一端夹设于所述帕尔贴元件的热量吸收端和所述压板(12)之间；所述定位框(11)和压板(12)通过所述连接组件与所述外部扩热器(4)相连接，且通过所述连接组件调节所述压板(12)压紧所述帕尔贴元件的压紧力。

6.根据权利要求5所述的一种主动智能散热装置，其特征在于，所述连接组件包括弹簧片(13)、垫高环(14)和锁紧螺钉(15)，所述弹簧片(13)呈拱形结构，所述弹簧片(13)的拱形结构压紧所述压板(12)，所述弹簧片(13)的两端均通过垫高环(14)和锁紧螺钉(15)与所述外部扩热器(4)相连接。

7.根据权利要求1所述的一种主动智能散热装置，其特征在于，所述传冷片(2)采用导热石墨片、石墨烯导热片、表面敷铜箔的导热石墨片或者表面敷铜箔的石墨烯导热片中的任一种或者任意几种的组合；所述传冷片(2)呈单层结构或者多层叠合结构；所述传冷片(2)裸露于所述光机壳体(8)之外的表面设有保温层。

8.根据权利要求1所述的一种主动智能散热装置，其特征在于，所述内部吸热器(3)的吸热部采用导热石墨片、石墨烯导热片、表面敷铜箔的导热石墨片、表面敷铜箔的石墨烯导热片或者具有热扩散功能的轻质金属件中的任一种或者是任意几种的组合。

9.根据权利要求1所述的一种主动智能散热装置，其特征在于，所述LCD光阀(93)和投影镜头(94)之间的区域所对应的光机壳体(8)的外壁设有保温层。

10.一种投影机密封光机，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的一种主动智能散热装置。