CN113759643A - 一种投影机能量回收装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种投影机能量回收装置，该投影机具有机壳、投影光源、开关电源和主板，所述投影机能量回收装置包括温差发电板、变换器、第一散热器、第二散热器、第一风机、第二风机和电动合页组件，所述投影机能量回收装置安装于所述机壳内；所述第二散热器、温差发电板、第一散热器和投影光源依次相贴合设置；所述第二散热器和温差发电板的冷端相贴合，所述温差发电板的热端和第一散热器相贴合。本发明实现了对投影机主要浪费能量的一定回收利用，降低了投影机二氧化碳排放和热气排放，为社会提供了更节能环保的投影机。

Description

一种投影机能量回收装置

技术领域

本发明涉及投影机领域，尤其涉及一种投影机能量回收装置。

背景技术

最近数年来，在中国提出“30·60”双碳目标过程中，业内不乏有企业就投影机节能减排进行研究，主要代表(专利)技术有：1、在投影光源散热器的排风口设置温差发电板对排热进行热-电转换，并将温差发电板的输出电能对投影光源散热器的强迫冷却风机进行供电，以节约风机对电能的消耗；2、采用复杂的“散热机构”、“发电机构”、“导热机构”如传热棒、水盒，以及利用室内空调的冷风对投影机、水盒进行散热等技术，以对投影机内部“电子部件”的发热通过“发电机构”进行回收，如储存入“蓄电池”等等，实现减小投影机能量消耗的目的。

上述第1种技术温差发电理论并不完全成立，不仅没有考虑到必须保持的温差发电板冷端的温度，同时对热端的温度理解也不符合投影机工程实际，且就算温差发电板输出了电能，也基本根本不能直接对冷却风机进行驱动。

上述第2种技术结构过于复杂，缺乏实用性。对投影机内部“电子部件”的发热进行能量回收，很大程度依赖于室内是否开启空调吹冷气，相当于为了获得数瓦的回收能量，需要额外消耗千瓦级的电能，这是本末倒置的，而“发电装置”(温差发电板)输出的电能，也基本根本不能直接对蓄电池充电。

仅2020年国产投影机出货就逾千万台大关，全球投影机的总保有量早已远超亿台级，且仍然处于高速发展阶段。就现阶段业内的技术和影响力而言，履行完全的碳中和目标，如落实供应链、制程、原材料、运输和客户的排碳盘查、统计、跟踪、减排要求等等，还是不切实际的。所以从实际情况出发，不断解决行业高速发展和排放的技术矛盾，科学合理平衡二者的关系是当前投影机技术创新的关键。

在投影机发展历程中，因为各种技术派别，或是时代需求背景的特性，人们在研发制作投影产品时，几乎没有考虑或者尝试过对无用的能量(指发热白白浪费掉的)进行有效回收并利用。

投影机光学系统的做功效率是非常低的，以主流市场的境外品牌3LCD和DLP投影机为例(如输出4000Lm级，光源功率250W)，做功效率一般＜3％，而国产单LCD投影机就更低了(如输出300Lm，光源120W)，做功效率一般＜0.4％。也就是说，至少有＞95％的投影光源输入能量，被投影机发热浪费了。而投影机其它如电气部分(如开关电源)的效率，至少都＞80％，发热的部分＜20％。

所以近数十年来，人们一直都在努力去提升上述光学系统的做功效率，所有研发工作的具体侧重点都是提升投影机光效，比如提升光源的发光效率，光阀的透射(或反射)效率，光学材料的透射率等等，达成的核心目的是提升投影机的输出亮度。

光效和做功效率可根据光度函数(Luminosity function)或者普朗克公式互相计算。实际上行业发展到今天的技术高度和成熟度后，传统思维去提升做功效率已经变得非常困难。所以，或许可以换一个思路，保持投影机输出亮度的前提下，首先尝试去对发热浪费的主要能量(光学系统)进行回收利用，降低投影机的电源输入功耗，同样相当于提高了投影机的做功效率。

一亿台投影机如果平均每年工作100h(约每周2小时)，如果一台投影机(主流机型消耗功率在150-300W之间)可以回收微不足道的10W功率，则合计节约10⁸度电(kwh)，折合标准煤的排碳计算，减排约10⁸kg二氧化碳，具有较显著的社会价值。随着投影机开机率的增加(比如一周使用5h，而很多投影机的运行时间是比较高的，如院校教学的投影机，非寒暑假时每周运行20-30h以上)，或者能量回收效率的提高，如从10W提升到20W甚至50W等，对整个社会节能减排的贡献将变得更加卓著。

所以如何由易到难的、有步骤和计划的，先对主要的发热浪费的能量(光学系统)进行科学回收利用，再尝试对次要发热浪费的能量(电气部分)进行科学回收利用，顺应新时代社会发展需求，即降低投影行业二氧化碳和热气排放，成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的就在于尝试开创一种新技术，提供了一种投影机能量回收装置，本发明实现了对投影机主要浪费能量的一定回收利用，一定程度降低了投影机的二氧化碳排放和热气排放，为社会提供了更节能环保的投影机。

为实现上述目的，本发明提供了一种投影机能量回收装置，该投影机具有机壳、投影光源、开关电源和主板，所述投影机能量回收装置包括温差发电板、变换器、第一散热器、第二散热器、第一风机、第二风机和电动合页组件，所述投影机能量回收装置安装于所述机壳内。

所述第二散热器、温差发电板、第一散热器和投影光源依次相贴合设置；所述第二散热器和温差发电板的冷端相贴合，所述温差发电板的热端和第一散热器相贴合。

所述第一散热器的翅片和所述第一风机的出风口相对；所述第二散热器的翅片和所述第二风机的出风口相对；所述机壳在与所述第一散热器的翅片和第二散热器的翅片相对的区域分别设有第一通风孔和第二通风孔。

所述电动合页组件设于所述第一散热器的翅片和所述机壳之间，所述电动合页组件用于打开或者关断流过所述第一通风孔的风流，相当于一个阀门的作用。

所述温差发电板通过所述变换器与所述开关电源相电连；具体地，所述温差发电板输出的电能通过所述变换器进行DC/DC(直流/直流)或者DC/AC(直流/交流)变换后，相应地与所述开关电源的输出端或者输入端相连接。

所述第一风机、第二风机和电动合页组件与所述主板相电连。

进一步地，所述投影机能量回收装置还包括安装于所述温差发电板热端的温度传感器一、安装于所述温差发电板冷端的温度传感器二；所述温度传感器一和温度传感器二与所述主板相电连。

当所述温度传感器一采集的温度低于设定值一时，所述主板关闭所述第一风机和电动合页组件；当温度传感器一采集的温度高于设定值一时，所述主板打开所述第一风机和电动合页组件。

当所述温度传感器二采集的温度低于设定值二时，所述主板降低所述第二风机的驱动功率；当所述温度传感器二采集的温度高于设定值二时，所述主板增加所述第二风机的驱动功率。

由于越来越多的投影机采用如LED作为光源，优选地，所述温度传感器一的设定值一优选定义为(但不局限于)60-65°左右，所述温度传感器二的设定值二优选定义为(但不局限于)20-25°左右。一方面因为LED光源不宜于工作在较高的温度下，这和温差发电板的热端温度越高可能存在的温差越大进而发电效率越高是根本矛盾的。另一方面，由于温差发电板的热端温度受到局限(不会被设定得过高)，于是希望温差发电板冷端的温度尽可能低，才会产生较大的温差，使温差发电板输出更多的电能。优选(但不限于)上述60-65℃左右、20-25℃左右，是兼顾四季环境下温差发电效率和LED光源安全性的结果。

进一步地，所述投影机能量回收装置还包括太阳能电池板；所述太阳能电池板输出的电能通过所述变换器与所述开关电源相电连。具体地，所述太阳能电池板输出的电能通过所述变换器进行DC/DC或者DC/AC变换后，相应地与所述开关电源的输出端或者输入端相连接。

当投影机为单LCD投影机时，所述太阳能电池板安装于所述单LCD投影机包括的照明反射镜的背面，且所述照明反射镜必须具有偏振光分离功能，对所述单LCD投影机无用的线偏振光，穿过所述照明反射镜对所述太阳能电池板进行照射。

当投影机为DLP投影机时，所述太阳能电池板安装于所述DLP投影机包括的轴外光阑的附近。

进一步地，所述投影机能量回收装置还包括安装于所述太阳能电池板背面的扩热装置，所述扩热装置用于对所述太阳能电池板进行散热。

进一步地，所述温差发电板的数量为一片或者多片，其中温差发电板数量的多少取决于投影机的尺寸，温差发电板的外形尺寸，以及投影光源到第二散热器在传热过程中设计温差发电时所具体需要的热阻等因素。

可选地，所述投影机能量回收装置还包括制冷剂压缩机，所述温差发电板的冷端与所述制冷剂压缩机的冷量输出端相连接。

本发明的有益效果：

1、投影光源使用中会产生大量的热量，在投影光源和环境温度之间，在确保投影光源安全工作的前提下，在温差发电板的两端形成温差，实现温差发电，且发电输出的电能通过变换器进行转换后，进而可以为投影机所用。本发明实现了一定的投影机主要浪费能量的回收利用，有效降低了投影机的电源输入功耗，相当于提高了投影机的做功效率，减少了投影机的二氧化碳排放和热气排放，为社会提供了更节能环保的投影机。

2、本发明电动合页组件相当于一个阀门，第一风机和第一散热器的设置，一方面确保了投影光源的安全运行，即比如夏天当环境温度较高时，投影光源和环境温度之间的温差较小，第二散热器的散热能力受影响而已经或者可能危及到投影光源的安全运行时，此时打开第一风机和电动合页组件，可显著增加投影光源的散热能力，确保投影光源不会过热；另一方面，当环境温度较低时，第二风机和第二散热器已经足够对投影光源进行散热，但第二风机运行时，如果没有设置电动合页组件，此时第一散热器必然参与对投影光源进行散热，将降低温差发电板热端的温度进而降低了温差，进而影响发电效率。因此本发明通过主板控制第一风机、电动合页组件、第二风机，实现温差发电板热端和冷端之间温差的控制，其中温差发电板两端温差越大，发电效率越高，因此本发明在保证投影光源散热安全的前提下，能有效提高温差发电板的发电量。

3、本发明投影光源发出的光线照射在太阳能电池板上，太阳能电池板将光能转化为电源，类似于温差发电的过程，一定程度地实现了投影机的能量回收，有效降低了投影机的电源输入功耗。

4、本发明通过扩热装置对太阳能电池板进行散热，有利于太阳能电池板实现更高的光电转换效率，进一步提高投影机的能量回收效率，降低投影机的电源输入功耗。

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为本发明温差发电能量回收装置的结构示意图，此时电动合页组件处于关闭状态；

图2为本发明温差发电能量回收装置的结构示意图，此时电动合页组件处于打开状态；

图3为图1中局部结构的立体图；

图4为图1中局部结构的立体图，其中温度发电板的数量为多片，多片温度发电板呈热力并联结构；

图5为图1中局部结构的立体图，其中温度发电板的数量为多片，多片温度发电板呈热力串联结构；

图6为本发明电气原理方框图；

图7为本发明照明反射镜、太阳能电池板和扩热装置相装配的示意图；

图8为本发明单LCD投影机光学系统的立体图；

图9为本发明DLP投影机的结构示意图。

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。

实施例一：

如图1-8所示，为便于更清晰和简要地展示本发明的技术创新思路，现从结构、散热和温差发电、光学系统和太阳能发电、电气原理四个方面对本实施例进行阐述。

在结构方面：

本实施例提供的一种投影机能量回收装置，该投影机具有机壳18、投影光源1、开关电源12和主板28，所述投影机能量回收装置包括温差发电板11、变换器(参见图6中的211和212)、第一散热器13、第二散热器14、第一风机15、第二风机16和电动合页组件17，所述投影机能量回收装置安装于所述机壳18内。

为便于展示和描述，本实施例中投影光源1选用(但不限于)大功率COB(Chip OnBoard Light)LED白光光源，输入电功率100W，辐射光功率约33-37W，这也是当前廉价光源中较优异的光效指标了，而剩下的约63-67W功率都是无用的焦耳热。

所述第二散热器14、温差发电板11、第一散热器13和投影光源1依次相贴合设置。所述第二散热器14和温差发电板11的冷端相贴合，所述温差发电板11的热端和所述第一散热器13相贴合。

本实施例中，第一散热器13和第二散热器14均采用(但不限于)热管散热器。热管散热器通常由吸热基板，热管和(扩热的)翅片构成，由于热管散热器的结构属于常识，故图上未具体标注吸热基板，热管和翅片。因此第二散热器14的吸热基板、温差发电板11、第一散热器13的吸热基板和投影光源1依次相贴合设置。所述第二散热器14的吸热基板和温差发电板11的冷端相贴合，所述温差发电板11的热端和所述第一散热器13的吸热基板相贴合。

所述第一散热器13的翅片和所述第一风机15的出风口相对；所述第二散热器14的翅片和所述第二风机16的出风口相对；所述机壳18在与所述第一散热器13的翅片和第二散热器14的翅片相对的区域分别设有第一通风孔和第二通风孔，参见图1和图2中在所述第一通风孔和第二通风孔相对的位置(机壳18的外部)画有多个箭头，表示强迫风流的方向，即强迫风流依次自第一风机15、第一散热器13的翅片和第一通风孔排出机壳18之外；以及另一路的强迫风流依次自第二风机16、第二散热器14的翅片和第二通风孔排出机壳18之外。显而易见地，由于第一通风孔和第二通风孔都是用于冷却气流的排出，故机壳18的其它部位开有冷却气流的进风口(图中未画出)。

所述电动合页组件17设于所述第一散热器13的翅片和所述机壳18之间，用于打开或者阻断流过所述第一通风孔的气流，起到一个阀门的作用。本实施例中电动合页组件17的原理类似于或者等同于现有家用空调室内机的摆风结构，或者厨房窗式抽气扇的闭风结构，以及办公室百叶窗的结构等等日常设备，属于很常见普通的技术方案，因而本实施例不予做过多的结构描述。电动合页组件17包括的多片合页在马达(图上未画出)的驱动下，可以绕各自的轴做0-90°范围的同步联动旋转(参见图1中在各合页上画的箭头)。当打开电动合页组件17时(图2所示状态)，第一风机15对第一散热器13翅片的强迫风流可以顺利排出至机壳18之外；当关闭电动合页组件17时(图1所示状态)，阻断外部空气从第一通风孔流入至机壳18的内部。

电动合页组件17用于打开或关断第一通风孔的气流，一方面是为了确保投影光源1的安全运行。即当在环境温度较高时，比如夏天投影光源1和环境温度之间的温差较小，第二散热器14的散热能力受影响而已经或者可能危及到投影光源1的安全运行时，此时开启第一风机15和打开电动合页组件17(如图2状态)，可显著增加投影光源1的散热能力，确保投影光源1不会过热；另一方面，当环境温度较低时，第二风机16和第二散热器14对投影光源1进行散热已经完全足够，但第二风机16运行时，如果没有设置电动合页组件17，即便第一风机15处于关闭状态，此时机壳18外部的冷空气将会从第一通风孔被第二风机16吸入，风流必然流过第一散热器13的翅片，使得第一散热器13参与对投影光源1的散热，这将大幅度降低温差发电板11热端的温度，进而大幅度降低温差发电板11两端的温差，影响发电效率。所以此时关闭第一风机15和电动合页组件17，有利于维持必要的温差，确保必要的发电效率。如果没有设置电动合页组件17，在较低的环境温度下，此时温差发电板11两端的温差会过低，甚至于根本不能带来实际意义的发电。

在散热和温差发电方面：

投影光源1使用时会产生大量的热量，如前述约63-67W的焦耳热。由于投影光源1发热后必然和自然环境有温差的存在，所以热量会依次传递至第一散热器13的吸热基板，而温差发电板11具有相对较好的导热性(主要材料由陶瓷基板、铜箔、焊锡和半导体粒子等构成)，因而热量继续经温差发电板11传递至第二散热器14的吸热基板，并通过热管传递至第二散热器14的翅片上，进而由第二风机16提供的强迫冷却风流将投影光源1的热量由第二通风孔排出机壳18之外。

在上述传热的过程中，通过合理的、科学的传热设计，即对温差发电板11热端和冷端之间的热阻和投影光源1扩散的热量(或热流量)进行定义和取舍，可以在温差发电板11的热端和冷端之间按设计预期产生一定的温差，使得温差发电板11实现发电。根据实际需要，如果温差发电板11的热阻较大，而所允许的温差量又非常局限，可以使用多片温差发电板进行热力并联以实现所需的较小的热阻，如图4所示的四片温差发电板111、112、113和114热力并联夹设于所述第一散热器13和第二散热器14之间。另外，投影机的整机尺寸，对温差发电板11的选型(如外形尺寸、数量和热阻等)也有影响，某个温差条件下温差发电板11的发电效率等等指标，这些都是属于投影机在设计时需要全盘考虑的问题。如果温差发电板11的热阻较小，而温差又有富余(允许的温差较大)，可以使用多片温差发电板进行热力串联以实现所需的较大的热阻，如图5所示的三片温差发电板115、116和117热力串联夹设于所述第一散热器13和第二散热器14之间。必须说明的是，在上述传热的过程中，实际上投影光源1产生的大部分的无用热量仍然是以焦耳热的形式被扩散到了空气中，因为现阶段技术而言，温差发电板11的热力/电能转换效率还比较低，本实施例中，温差发电板111-114选用尺寸40mmx40mmx3.5mm的标准件，夏天温差30度时，总发电量约为1.8W(电压约1.5V，电流共约1.2A)，而冬天发电量就比较可观了，总共可达4W以上。

温差发电板11发出的电能(如上述1.8-4W)通过所述变换器进行DC/DC变换后与所述开关电源12的输出端并联，向投影机内部的电气负载比如向主板28供电；或者所述温差发电板11输出的电能通过所述变换器进行DC/AC变换后输出交流电源和市电一起向所述开关电源12进行供电，所述开关电源12输出直流电源，再向投影机内部的电气负载如向主板28进行供电。最终使得投影光源1产生的无用的热量能一定程度被回收和利用，进而一定程度有效降低了投影机的电源输入功耗，相当于提高了投影机的做功效率，减少了投影机的二氧化碳排放和热气排放，为社会提供了更节能环保的投影机。对于采用气体放电光源的投影机，由于气体光源的耐温能力比LED、激光等固态光源高得多，通常高达数百摄氏度以上，所以应用温差发电的话，如上述四个温差发电板111-114(温差控制在100℃左右)，发电量可达13.5W以上。当然了，实际中还需要看气体光源的发热量等等技术条件，13.5W的发电量是和本实施例功率同等的气体光源而言。如果是针对数百瓦级的气体放电投影光源，则发电量高得多。

在光学系统和太阳能发电方面：

参见图7、图8所示，当本发明技术应用于单LCD投影机时，可参考CN113204160A和CN112835137A等公开的、或者类似的现有单LCD投影技术。所述太阳能电池板9安装于所述单LCD投影机包括的照明反射镜的背面。现有技术的单LCD投影机通常都具有按光线行进方向依次设置的投影光源1、聚光镜2、照明反射镜、准直透镜4、第二增亮型偏光片10、LCD光阀5、场镜6、成像反射镜7和投影镜头8等材料。

本发明中，照明反射镜不能是普通的平面反射镜或者镜面铝板等反射器，必须是具有偏振光分离功能的反射镜才能实现本发明的技术目的，具体而言是指照明反射镜对投影机所需要的线偏振光进行反射，进而照射LCD光阀5，通过投影镜头8输出图像；对投影机无用的线偏振光进行透射，进而照射太阳能电池板9进行发电。本发明的照明反射镜由第一增亮型偏光片32贴合在白玻璃板31的迎光面组成，而太阳能电池板9安装在所述白玻璃板31的另一面。太阳能电池板9也可以贴合白玻璃板31的另一面安装，这样太阳能电池板9和白玻璃板31之间没有过多的空气间隙，光线传输效率更高。在太阳能电池板9的背面贴合扩热装置20。本实施例中，扩热装置20选用(但并不局限于)廉价的直肋状铝型材散热器，可参见图7所示。

太阳能电池板9是温度的敏感器件，光/电转换效率和太阳能电池板9的硅晶体材料的温度直接关联，这就是设置扩热装置20的目的，用以降低太阳能电池板9的发热温升。因为现阶段技术太阳能电池板9的光/电转换效率还比较低，通常只有20％左右，在散热较良好的情况下可达25％以上。当光线照射在太阳能电池板9上时，实际上大部分光线的能量(约80％)都被太阳能电池板9转化成了焦耳热，而不是输出了电能。由于太阳能电池板9的比热和厚度都较小，故在很短暂的时间内，本实施例中这80％的光线就可以把太阳能电池板9加热到一个严重影响正常工作的温度状态。所以对太阳能电池板9的散热非常重要。本实施例中，投影光源1的功率为100W，在照明效率设计制作正常水平的单LCD投影机光学系统上，太阳能电池板9可以输出≥3-3.7W的电能。

所述第一增亮型偏光片32选用价廉物美的美国3M公司的DBEF(反射式偏光片)薄膜，薄膜的入射角优选和光学系统上照明反射镜的入射角相同。或者选择其它价格较贵的线栅式偏光片获得更好的偏振光分离效率。根据单LCD投影机基本原理，所述第一增亮型偏光片32的反射轴和LCD光阀5的所需的偏振光入射轴平行。所述第二增亮型偏光片10选用美国3M公司的DBEF膜片，优选0°入射角型，且第二增亮型偏光片10的反射轴和LCD光阀5的所需的偏振光入射轴正交。

本实施例中第二增亮型偏光片10的设置(通常也是行业标配)，是出于当第一增亮型偏光片32选用价廉物美的DBEF材料时，偏振光分离是不够彻底的，设置第二增亮型偏光片10除传统意义降低LCD光阀5的散热负担外，进一步地将无用光线(第一增亮型偏光片32消光比较低导致)反射回去，透过第一增亮型偏光片32和白玻璃板31进而照射所述太阳能电池板9，增加太阳能电池板9的发电功率，因为太阳能电池板9的发电量和照射的功率成正比。

在电气结构原理方面：

参见图6所示，图中箭头代表电流的方向，主板28是投影机的常用标准配置，通常主板28上集成了微处理器、存储器、音频放大器和各类时序指令等，包括将输入的视频信号转换后驱动投影机光阀显像，控制投影机的运行等。所述第一风机15、第二风机16和电动合页组件17与主板28电相连。温差发电板11热端的温度传感器一29和冷端的温度传感器二30与主板28电相连。本实施例中，由于投影光源1选用LED白光光源，所以光源的允许耐温较低，故把投影光源1的温度设定在最大65℃内，即当所述温度传感器一29采集的温度低于65°时(也不完全局限于65℃，温度设定得越低，对光源寿命越有利，这需要在设计具体产品时进行权衡)，所述主板28关闭所述第一风机15和电动合页组件17；当温度传感器一29采集的温度高于65°时，所述主板28打开所述第一风机15和电动合页组件17；温度传感器一29的设置，可以对第一风机15和电动合页组件17进行智能调整，既保证投影光源1的温度不异常过高，也利于节约第一风机15的驱动能耗，且将温差发电板11的热端温度维持在一个尽可能高的位置。

当所述温度传感器二30采集的温度低于23°时(也不完全局限于23℃，温度设定得越低，对温差发电板11的发电效率越有利，这同样需要在设计具体产品时进行权衡)，所述主板28降低所述第二风机16的驱动功率；当所述温度传感器二30采集的温度高于23°时，所述主板28增加所述第二风机16的驱动功率。尽管温度传感器二30无论如何取值和设计，实际中温差发电板11的冷端温度都会高于环境温度，但这并不影响本发明实施例能达成的效果。

本实施例通过温度传感器一29实时采集温差发电板11热端的温度，以保证温差发电板11热端的温度在65°左右，一是防止投影光源1的温度高于65°而可能出现损坏或者发光效率衰减过快，造成投影机故障，二是尽量维持温差发电板11热端温度高一些(65°)，以尽量维持温差发电板11的发电效率。本实施例通过温度传感器二30实时采集温差发电板11冷端的温度，以合理维持某一环境温度情况下温差发电板11具有尽可能高的效率(温差)。因为温差发电板11的热端温度已经被限制(＜65℃)，所以温差发电板11的冷端温度，将对发电效率产生重要影响，冷端温度越低则温差越大，发电效率越高。除通过温度传感器一29和温度传感器二30采集参数控制第一风机15、第二风机16和电动合页组件17外，温度传感器一29和温度传感器二30之间的温差，也是主板28需要运算并作为驱动上述负载的主要参数。

在上述从投影光源1的发热到热量扩散入大气的过程中，第二散热器14翅片的温度，始终会高于环境温度，在投影机内部维持温差发电板11相对较合理的发电效率，现阶段的温差发电技术，温差需要30-40℃以上才有比较明显的效果，所以温度传感器二30的设定值二优选为23°主要是出于对四季环境客观条件下发电效率的一种权衡，以及第二风机16的驱动功耗的尽可能节能，即为了温差发电而额外投入消耗的功率也要考虑进去，如多发了0.5W的电能，但多消耗了0.6W的电能，也是本末倒置的技术思路。

本实施例中，温差发电板11和太阳能电池板9各需要一个变换器。见图1、图6和图8，分别是第二变换器212和第一变换器211。对温差发电板11和太阳能电池板9输出的电压进行DC/DC转换，即变换器的输入电压存在较宽的波动范围，而输出电压要求保持恒定，DC/DC是比较简单和普遍的电源技术，本发明不做赘述。

变换器的作用是将温差发电板11和太阳能电池板9输出的电能和外电路进行匹配，如果外电路为直流特性需求，则只需要变换器经DC/DC变换后和外电路如开关电源12的输出端进行电压匹配后直接并联便可，如果发电量足够，也不用和开关电源12的输出端并联，只需要DC/DC变换器满足负载的电压特性直接向负载供电便可；如果外电路为交流特性，则需要电压、频率、相序、相位、功率因数等指标和外电路匹配，如所述开关电源12的输入端(AC in)通常接的都是市电，变换器进行DC/AC变换后，电压、频率、相序、相位、功率因数等并网基本技术参数满足并网操作条件后，可以将变换器输出的交流电并入电网(市电)系统，这不是技术问题，而是“并网”的法规许可问题。目前针对家用电器在进行能量回收后并入电网的可参照法规还比较少。参见图6，因而本实施例选择第一变换器211和第二变换器212进行DC/DC变换后，输出和开关电源12的输出端(DC out)电压相等的直流电，进而和开关电源12的输出端并联，和开关电源12一起向外电路(如主板28)供应电能。

具体地，太阳能电池板9和温差发电板11输出的电能，分别接第一变换器211和第二变换器212进行DC/DC变换，输出电压和开关电源12输出的电压相等(通常电压的10^-2位即0.01V位相等便可)，这样就可以和开关电源12的输出端并联向投影机的电气负载提供电能了，太阳能电池板9和温差发电板11输出的电能也实实在在为投影机所用。

本实施例温差发电板11和太阳能电池板9随季节合计输出有约5-8W的电能，这对投影机的历史来说，迈出了非常有价值的一步。尽管如前所述，现阶段业内的技术和影响力还不足以去真正地、完全地履行碳中和目标，不过从实际情况出发，逐步的、切实可行的将投影产品往节能方向培育，仍然是具有现实倡导意义的。

实施例二：

如图9所示(图中箭头代表光线行进方向)，当本发明技术应用于DLP投影机时，所述太阳能电池板9安装于所述DLP投影机包括的轴外光阑19的附近。通常DLP投影机包括如下结构：右侧虚线框所代表的是光源和前端聚光照明装置21，光源和前端聚光照明装置21包括如三基色的LED(或者激光)光源或者其它光源等等，以及光源所配置的聚光系统，合光系统，光学积分装置如导光棒27(或者是复眼透镜阵列)等；图中左侧虚线框所代表的是成像装置24，成像装置24包括镜头，DMD芯片26，TIR棱镜或者RTIR棱镜或者场镜等。光源和前端聚光照明装置21、成像装置24等均为DLP投影机的基本配置，所以不做赘述。

图9中，重叠透镜22和聚焦透镜23也是DLP投影机聚光照明系统的基本配置。重叠透镜22(一些地方也称为转向透镜)将光源和前端聚光照明装置21内部的光学积分装置(如导光棒27)的出射面射出的光线，在重叠透镜22和聚焦透镜23之间的光路上，光线完成行进的转向。在光线转向的过程中，有一个区域是绝大多数光线产生交叉的区域，此区域便是轴内光阑25。轴外光阑19和轴内光阑25在DMD芯片26的作用下成光学共轭关系。轴外光阑19和轴内光阑25之间的距离主要取决于DMD芯片26的数值孔径。针对上述DLP投影机，太阳能电池板9安装于轴外光阑19的附近，可根据投影机整机的体积和堆叠，决定太阳能电池板9的受光面积和对太阳能电池板9的散热方式。

DLP投影机在输出纯白场图像时，轴外光阑19区域的照度最弱(等效于0)；输出纯黑场图像时，轴外光阑19区域的光线最强；而输出纯白场和纯黑场之间的各种灰阶图像时，轴外光阑19区域的光线照度和DLP投影机从镜头输出的图像亮度成反比。所以DLP投影机播放输出亮度随机的视频图像时，太阳能电池板9的发电量，也是相应的(与输出图像的亮度成反比)随机波动的，不像前述实施例一的太阳能发电输出，相对比较稳定。

实施例三：

当投影机的光源功率较为巨大，如一些工程投影机，其光源功率达数个千瓦以上，而光源允许的温度又较低时(如激光)，一个解决思路是通过制冷剂压缩机的冷量输出端和温差发电板11的冷端相连，以维持必要的温差，只要制冷剂压缩机的能效比≥4，温差发电就会有一定的价值，因为此时发电量大于制冷剂压缩机所消耗的电能。

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 (6)

1.一种投影机能量回收装置，该投影机具有机壳(18)、投影光源(1)、开关电源(12)和主板(28)，其特征在于，所述投影机能量回收装置包括温差发电板(11)、变换器、第一散热器(13)、第二散热器(14)、第一风机(15)、第二风机(16)和电动合页组件(17)，所述投影机能量回收装置安装于所述机壳(18)内；

所述第二散热器(14)、温差发电板(11)、第一散热器(13)和投影光源(1)依次相贴合设置；所述第二散热器(14)和所述温差发电板(11)的冷端相贴合，所述温差发电板(11)的热端和所述第一散热器(13)相贴合；

所述第一散热器(13)的翅片和所述第一风机(15)的出风口相对；所述第二散热器(14)的翅片和所述第二风机(16)的出风口相对；所述机壳(18)在与所述第一散热器(13)的翅片和所述第二散热器(14)的翅片相对的区域分别设有第一通风孔和第二通风孔；

所述电动合页组件(17)设于所述第一散热器(13)的翅片和所述机壳(18)之间，所述电动合页组件(17)用于打开或者关断流过所述第一通风孔的风流；

所述温差发电板(11)通过所述变换器与所述开关电源(12)相电连；所述第一风机(15)、第二风机(16)和电动合页组件(17)与所述主板(28)相电连。

2.根据权利要求1所述的一种投影机能量回收装置，其特征在于，所述投影机能量回收装置还包括安装于所述温差发电板(11)热端的温度传感器一(29)、安装于所述温差发电板(11)冷端的温度传感器二(30)；所述温度传感器一(29)和温度传感器二(30)与所述主板(28)相电连；

当所述温度传感器一(29)采集的温度低于设定值一时，所述主板(28)关闭所述第一风机(15)和电动合页组件(17)；当温度传感器一(29)采集的温度高于设定值一时，所述主板(28)打开所述第一风机(15)和电动合页组件(17)；

当所述温度传感器二(30)采集的温度低于设定值二时，所述主板(28)降低所述第二风机(16)的驱动功率；当所述温度传感器二(30)采集的温度高于设定值二时，所述主板(28)增加所述第二风机(16)的驱动功率。

3.根据权利要求1所述的一种投影机能量回收装置，其特征在于，所述投影机能量回收装置还包括太阳能电池板(9)；所述太阳能电池板(9)通过所述变换器与所述开关电源(12)相电连；

当投影机为单LCD投影机时，所述太阳能电池板(9)安装于所述单LCD投影机包括的照明反射镜的背面，且所述照明反射镜具有偏振光分离功能，对所述单LCD投影机无用的线偏振光，穿过所述照明反射镜对所述太阳能电池板(9)进行照射；

当投影机为DLP投影机时，所述太阳能电池板(9)安装于所述DLP投影机包括的轴外光阑(19)的附近。

4.根据权利要求3所述的一种投影机能量回收装置，其特征在于，所述投影机能量回收装置还包括安装于所述太阳能电池板(9)背面的扩热装置(20)，所述扩热装置(20)用于对所述太阳能电池板(9)进行散热。

5.根据权利要求1所述的一种投影机能量回收装置，其特征在于，所述温差发电板(11)的数量为一片或者多片。

6.根据权利要求1所述的一种投影机能量回收装置，其特征在于，所述投影机能量回收装置还包括制冷剂压缩机，所述温差发电板(11)的冷端与所述制冷剂压缩机的冷量输出端相连接。

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