CN201556020U

CN201556020U - 微型投影机光学引擎散热装置

Info

Publication number: CN201556020U
Application number: CN2009202690557U
Authority: CN
Inventors: 施清德
Original assignee: XINYI OPTOELECTRONIC (SHENZHEN) CO Ltd
Current assignee: XINYI OPTOELECTRONIC (SHENZHEN) CO Ltd
Priority date: 2009-11-13
Filing date: 2009-11-13
Publication date: 2010-08-18
Anticipated expiration: 2019-11-13

Abstract

本实用新型公开一种微型投影机光学引擎散热装置，散热装置的散热元件包括底座和遮光罩，在所述底座设计有LED光源的安装定位结构；在底座安装的光学元件的周围设计有光室壁；所述光室壁与底座底板和遮光罩共同构成一个相对密闭的光室；在底座上LED光源安装定位结构处的光室壁外侧设计有一组散热鳍片。

Description

微型投影机光学引擎散热装置

技术领域

本实用新型涉及投影显示领域，特别涉及一种高效微型投影机光学引擎散热装置。

技术背景

投影机是光学、电子和机械精密结合的高精尖产品，其内部元器件(如照明光源、成像元件、电子元件等)对温度非常敏感。如果照明光源、成像元件和电路板产生的大量热量不及时排除，这些热量将在投影机内部不断累积。随着热量的不断累积，投影机内部的温度将越来越高，不但会降低投影机的工作效率，而且会缩短投影机的使用寿命，甚至损坏光学元件。

微型投影机(也称掌上投影机)，其尺寸小到可以轻松放进口袋，具有超强的便携性，大大扩展了投影机在小型商务、家庭娱乐等方面的应用，具有广阔的应用前景。小体积、高亮度、低噪音代表了未来微型投影机的发展趋势。投影机微型化发展迎合了消费者的需要，却大大增加了投影机的散热难度：首先，由于体积小型化的限制，紧凑布置的电子元件、光学元件、散热元件占用了投影机内部绝大部分空间，投影机内部的空气流动阻力非常大，散热采用的风扇因此运行在高系统阻力条件下，其工作点将沿P-Q曲线向低风量方向移动，强制对流散热的效果大打折扣。其次，由于微型投影机空间的极大压缩，不得不采用小尺寸风扇以节省空间，小尺寸风扇必须以更高转速运行才能产生与大尺寸风扇相等的风量，高速运转的风扇将产生消费者无法接受的刺耳噪音；而且，通常高转速就意味着风扇的价格和能耗更高，经济上不太合适。再次，由于体积限制，散热元件的布局、散热流道的设计限制更多，严重影响系统散热性能的正常发挥。更糟的是，为了提高图像质量，通常需要采用更高亮度、更高功率的照明光源，而照明光源75％~85％的功率将转变成热量，进一步恶化微型投影机的散热。

作为投影机核心部件的光学引擎，不但决定了投影机的光学性能(如亮度、对比度、均匀性、清晰度等等)，还对整个投影机的外形尺寸和散热具有决定性影响。显然，如何在不增加光学引擎外形尺寸的条件下提高其散热能力对微型投影机的设计至关重要。由于微型投影机内部空气流动阻力很大，采用风扇强制对流的散热效果不如传统商用投影机明显，仅仅考虑采用风扇的强制散热方式是不够的，必须从投影机光学引擎本身材料使用和结构设计上进行特殊考虑，提高强制散热以外其它自然散热方式(包括导热、自然对流和辐射散热)的散热能力，只有这样才能设计出体积紧凑、高效散热的光学引擎，推动微型投影机的进一步发展和应用。

发明内容

本实用新型向社会大众提供一种高效的微型投影机光学引擎散热装置，具有广泛的应用前景。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：一种微型投影机光学引擎散热装置，散热装置的散热元件包括底座和遮光罩，在所述底座设计有LED光源的安装定位结构；在底座安装的光学元件的周围设计有光室壁；所述光室壁与底座底板和遮光罩共同构成一个相对密闭的光室；在底座上LED光源的安装定位结构处的光室壁外侧设计有一组散热鳍片。

在所述光室壁上开有影像出孔，遮光罩上开有LED光源过线孔。

所述底座的LED光源的安装定位结构为卡槽结构。

在所述底座靠近LED光源的散热鳍片间设计有风扇安装结构和导流沟槽，风扇安装结构处安装有风扇。

所述风扇为Blower型风扇。

所述风扇为无外框的轴流型风扇。

所述风扇安装结构底部开有安装孔，风扇与底座采用螺丝紧固连接。

所述底座和遮光罩的材料采用具有高导热系数的轻金属合金材料，为镁合金、铝合金、锌合金或钛合金；或者遮光罩采用耐高温的高分子合成材料，包括HIPS、PPS、PC+玻纤或ABS+玻纤。

所述光室壁设计有与遮光罩外形匹配的安装台阶。

所述遮光罩和底座采用点胶粘接或螺丝紧固连接。

本实用新型具有如下优点：

1、底座和遮光罩采用高导热系数的轻金属合金材料。因此，底座和遮光罩既是光学引擎的组成部分，又是高效散热元件，能够充分迅速地将光学元件产生的热量导出光室。而且，可以将底座和遮光罩表面处理成黑色，进一步增强其辐射散热能力。

2、在光学引擎最主要的发热元件LED光源附近，设计有一组散热鳍片，大大增加了底座的散热面积，提高了底座对流散热和辐射散热能力，LED光源产生的热量可以通过底座表面快速充分地散发到周围空气。LED光源铝基板通过导热膏或到热片与底座接触，导热膏或导热片在安装压力作用下渗入到底座与铝基板接触面的缝隙，降低了底座与LED铝基板之间的接触热阻，使LED芯片产生的热量通过铝基板快速传导到底座。

3、在底座安装LED光源等光学元件的周围设计有光室壁，光室壁不但具有散热鳍片的功能，还与底座底板和遮光罩共同构成一个相对密闭的光室。光室对光学元件和光学路线进行隔离和保护：一方面防止漏光导致光利用率降低、防止灰尘等异物进入光室影响光学系统的成像质量；另一方面将光学元件产生的热量快速导出光室，避免热量不断累积在光室而影响光学元件的使用寿命。

4、在底座靠近LED光源的散热鳍片间设计了风扇安装结构和导流沟槽，便于将风传送到光学引擎热量负荷最大的LED光源，将LED光源传导到散热鳍片的热量吹离光学引擎。

5、本实用新型只需利用传导、自然对流和辐射散热的自然散热方式就可以将较低功率LED光源产生的热量快速充分的散发到周围环境中，此时无需风扇强制对流散热。当自然散热方式不能满足大功率LED光源散热要求或者为了进一步提高散热可靠性，可在光学引擎底座上设计风扇安装结构，利用风扇的强制对流进一步提高散热效果；而且在突然断电或风扇故障发生时，仍然可以利用自然对流和辐射方式将光学引擎的余热排除，避免余热对光学元件造成损害。

6、本实用新型由于采用轻金属合金材料，体积紧凑小巧、重量轻，符合微型投影机轻薄化的发展要求。

7、镜筒采用高导热系数的轻金属合金材料，可以巧妙利用镜筒将部分热量传导到投影机外部直接散发到周围空气中。

附图说明

图1是本实用新型一种实施例组装后的立体结构示意图(有风扇)。

图2是图1去掉遮光罩后的分解立体结构示意图。

图3是图1去掉遮光罩后的组装立体结构示意图。

图4是图1中底座的立体结构示意图。

图5是图1中遮光罩的立体结构示意图。

图6是图1中Blower型风扇的立体结构示意图。

图7是图1中无外框的轴流型风扇的立体结构示意图。

图8是图1中镜筒的立体结构示意图。

图9是图2中LED光源和LED铝基板的立体结构示意图。

图10是另一种实施例去掉遮光罩后的组装立体结构示意图(无风扇)。

图11是图10中底座的立体结构示意图(无风扇)。

图中，1-底座，2-遮光罩，3-光室壁，4-影像出孔，5-镜筒，6-散热鳍片，7-导流沟槽，8-风扇，9-风扇安装孔，10-台阶，11-LED光源，12-铝基板，13-过线孔。

具体实施方式

本实用新型的散热元件包括底座1、遮光罩2和风扇8，其中底座1和遮光罩2均采用高导热系数的轻金属合金材料(如镁合金、铝合金、锌合金或钛合金等)制得。为了提高散热元件的辐射散热效果，可以将散热元件的表面处理成黑色。由于镁合金是所有轻金属合金材料中最轻的结构用金属材料，其重量大约是铝合金的三分之二、铁的四分之一；其散热性能是一般塑料的上百倍，导热快且自身不易发烫，是极佳的散热材料；其刚性是一般塑料的10倍，较薄的壁厚即可满足结构设计强度要求，符合光学引擎轻薄化、微型化的发展趋势。因此，本实施例推荐使用镁合金作为散热元件材料，当然使用铝合金、锌合金和钛合金也都可以达到同样的效果。

底座1正面设计有LED光源的安装定位结构，LED光源11可以固定安装在底座1上。LED铝基板12与底座1接触面涂有一薄层导热膏或导热片，导热膏或导热片在安装压力作用下渗入到底座1与铝基板12接触面的缝隙，降低了底座1与LED铝基板12之间的接触热阻，使LED芯片产生的热量通过铝基板12快速传导到底座1。在底座LED光源安装定位结构附近，设计有一组散热鳍片6，大大增加了底座1的散热面积，提高了底座1对流散热和辐射散热能力，LED光源11产生的热量可以通过底座1表面快速充分地散发到周围空气。在底座1上安装LED光源11等光学元件的周围设计有光室壁3，光室壁3不但具有散热鳍片的功能，还与底座1底板和遮光罩2共同构成一个相对密闭的光室。光室对光学元件和光学路线进行隔离和保护：一方面防止漏光导致光利用率降低、防止灰尘等异物进入光室影响光学系统的成像质量；另一方面将光学元件产生的热量快速导出光室，避免热量不断累积在光室而影响光学元件的使用寿命。在光室壁3上，设计有遮光罩2安装结构，通过点胶粘接或螺丝紧固可以将遮光罩2活动安装在底座1上。在底座1靠近LED光源11的散热鳍片6间设计了风扇安装结构和导流沟槽7，便于将风传送到光学引擎热量负荷最大的LED光源处，将LED光源传导到散热鳍片的热量吹离光学引擎。此外，底座1上还设计有镜筒5安装结构，镜筒5可以活动安装在底座上。

遮光罩2的外形结构与底座1光室壁上设计的遮光罩安装结构对应，当遮光罩2活动安装在底座1上后，光罩与底座共同构成一个相对密闭的光室。遮光罩2上还设计了LED过线孔13，LED电源线从该过线孔13伸出光室外，为LED供电。当光学引擎对遮光罩2的散热能力要求不高时，遮光罩2的材料也可以选用耐高温的高分子合成材料，包括HIPS、PPS、PC+玻纤或ABS+玻纤等。

风扇8安装在底座1靠近LED光源的散热鳍片6间，风扇8产生的强制气流将传导到散热鳍片6的热量吹离光学引擎。由于Blower型风扇和无外框的轴流型风扇没有外框、体积小巧，可以直接固定安装在底座散热鳍片间，风扇直接对着散热鳍片吹、无风量损失，散热效率高。因此，本实用新型推荐使用Blower型风扇和无外框的轴流型风扇，而且可以根据不同的散热设计需要，采用不同扇页形状和直径的风扇。

镜筒5外形结构与底座的安装结构对应，光室壁3上对应位置开有影像出孔4。镜筒5也可以采用高导热系数的轻金属合金材料，能够将传导到镜筒5上的热量传导到投影机外部并散发到周围空气中。

本光学引擎装置由于采用了高导热系数轻金属合金材料，以及一些提高散热效果的结构设计和表面处理工艺，只需利用传导、自然对流和辐射散热的自然散热方式就可以将LED光源产生的热量快速充分的散发到周围环境中。因此，当LED光源功率不大时，完全不需要风扇强制对流散热，可以将风扇取消。

Claims

1.一种微型投影机光学引擎散热装置，其特征在于：所述散热装置的散热元件包括底座和遮光罩，在所述底座设计有LED光源的安装定位结构；在底座安装的光学元件的周围设计有光室壁；所述光室壁与底座底板和遮光罩共同构成一个相对密闭的光室；在底座上LED光源的安装定位结构处的光室壁外侧设计有一组散热鳍片。

2.如权利要求1所述的微型投影机光学引擎散热装置，其特征在于：在所述光室壁上开有影像出孔，遮光罩上开有LED光源过线孔。

3.如权利要求1所述的微型投影机光学引擎散热装置，其特征在于：所述底座的LED光源的安装定位结构为卡槽结构。

4.如权利要求1所述的微型投影机光学引擎散热装置，其特征在于：在所述底座靠近LED光源的散热鳍片间设计有风扇安装结构和导流沟槽，风扇安装结构处安装有风扇。

5.如权利要求4所述的微型投影机光学引擎散热装置，其特征在于：所述风扇为Blower型风扇。

6.如权利要求4所述的微型投影机光学引擎散热装置，其特征在于：所述风扇为无外框的轴流型风扇。

7.如权利要求4或5或6所述的微型投影机光学引擎散热装置，其特征在于：所述风扇安装结构底部开有安装孔，风扇与底座采用螺丝紧固连接。

8.如权利要求1至6中任意一项所述的微型投影机光学引擎散热装置，其特征在于：所述底座和遮光罩的材料采用具有高导热系数的轻金属合金材料，为镁合金、铝合金、锌合金或钛合金；或者遮光罩采用耐高温的高分子合成材料，包括HIPS、PPS、PC+玻纤或ABS+玻纤。

9.如权利要求1至6中任意一项所述的微型投影机光学引擎散热装置，其特征在于：所述光室壁设计有与遮光罩外形匹配的安装台阶。

10.如权利要求1至6中任意一项所述的微型投影机光学引擎散热装置，其特征在于：所述遮光罩和底座采用点胶粘接或螺丝紧固连接。