CN209525551U - 一种超高亮度投影设备的投影芯片冷却系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超高亮度投影设备的投影芯片冷却系统，属于数字放映机领域，包括投影芯片、位于投影芯片下端的投影芯片支撑件、均热板、TEC、冷板、制冷系统管路、制冷系统和投影芯片散热面温度监控点，还包括冷板处环境温湿度监控点和冷板温度监控点，从TEC冷面到投影芯片散热面之间传热路径上，所有外漏表面还覆盖一层绝热防水汽材料。优点在于本实用新型可以增加TEC制冷量，提高冷却系统的制冷效率，又能够避免水汽凝结的问题，而环氧树脂等防水汽材料可以有效地将投影芯片、TEC等冷面与空气隔离，从而避免水汽在投影芯片和TEC等表面凝结。

Description

一种超高亮度投影设备的投影芯片冷却系统

技术领域

本实用新型涉及数字放映机领域，更具体地说，涉及一种超高亮度投影设备的投影芯片冷却系统。

背景技术

数字放映机的关键原件-投影芯片是一种高精密度器件。投影芯片的性能以及可靠性对温度非常敏感，通常用热电制冷器(TEC)主动制冷，使芯片壳温保持在较低温度，譬如25℃，TEC这种主动制冷器件，当它的冷热面温差较小时，制冷效率较高，随着冷热面温差的增大，其效率急剧下降。因此，对于高亮度放映机(光通量大于10000流明)，通常采用水冷系统来冷却TEC 热面，将其热面温度控制在较低水平。不过通常水冷系统的冷排是通过环境空气来散热的，不能将TEC的热面温度降低到环境温度之下。例如中国专利CN201510209531.6一种新片冷却系统，其公开了具体管路连接结构，但是其没有起到避免水汽凝结的效果。对于超高亮度放映机来说，由于投影芯片上热负载很大，TEC需要在冷热端温差较小的工况下才能提供相匹配的制冷量，此时就要用到主动制冷技术将TEC热面温度冷却到与其冷面相接近的温度，在环境温度较高时，这意味着TEC热面温度会低于环境温度，这可能会致使空气中水蒸气凝结，导致腐蚀或其他影响系统可靠性的问题。

实用新型内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种超高亮度投影设备的投影芯片冷却系统，它可以增加TEC制冷量，提高冷却系统的制冷效率，又能够避免水汽凝结的问题。

2.技术方案

为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案。

一种超高亮度投影设备的投影芯片冷却系统，包括投影芯片、位于投影芯片下端的投影芯片支撑件、均热板、TEC、冷板、制冷系统管路、制冷系统和投影芯片散热面温度监控点，所述均热板位于投影芯片的下端，所述TEC 位于均热板的下端，所述冷板位于TEC的下端，并且所述冷板左右两端分别与制冷系统管路连接，所述制冷系统可以方便地布置在空间足够的地方，所述制冷系统管路分别将冷板与制冷系统的连接起来形成一个封闭回路，所述投影芯片散热面温度监控点位于投影芯片的下端，所述超高亮度投影设备的投影芯片冷却系统还包括冷板处环境温湿度监控点和冷板温度监控点，所述冷板处环境温湿度监控点位于靠近冷板的空气中某一点，所述冷板温度监控点为冷板上某一点。优点在于它可以增加TEC制冷量，提高冷却系统的制冷效率，又能够避免水汽凝结的问题。

优选的，所述制冷系统内部包括泵、水箱、冷排和风扇。优点在于多种散热部件的配合使用组成的制冷系统可以快速进行热量交换，实现投影芯片的散热。

优选的，从TEC冷面到投影芯片散热面之间传热路径上，所有外漏表面覆盖一层绝热防水汽材料，优点在于表面覆盖的防水汽材料可以避免水汽在投影芯片、冷板等表面凝结水汽。

优选的，所述绝热防水汽材料可以是环氧树脂等材料。优点在于环氧树脂等材料可以有效地将投影芯片和冷板等材料与空气隔离，从而避免水汽在投影芯片和冷板等表面凝结。

优选的，所述均热板与投影芯片、TEC与均热板、TEC与冷板的接触面之间填充有导热界面材料，优点在于导热界面材料可以快速的传递热量至冷却介质，从而达到快速降温的结果。

优选的，所述超高亮度投影设备的投影芯片冷却系统首先通过冷板处环境温湿度监控点检测环境温度和相对湿度，并计算出当前环境下的露点温度 T_dew，并设置控温目标值T_set，再通过冷板温度监控点测出冷板温度T_measure，若|T_set-T_measure|<最大允许偏差T_diff，则所述冷却系统通过调节TEC及制冷系统制冷量来计算出合适的温度点。优点在于所述超高亮度投影设备的投影芯片冷却系统可以智能的控制系统根据控温目标值T_set调节TEC及制冷系统制冷量，使得冷板温度控制在根据露点温度计算出的合适温度点，从而防止水汽凝结。

3.有益效果

相比于现有技术，本实用新型的优点在于：

(1)本方案相对于现有技术添加了冷板处环境温湿度监控点和冷板温度监控点，它可以实现增加TEC制冷量，提高冷却系统的制冷效率，又能够避免水汽凝结的问题。

(2)本方案中的制冷系统中多种散热部件的配合使用组成的制冷系统可以快速进行热量交换，实现投影芯片的散热。

(3)本方案中从TEC冷面到投影芯片散热面之间传热路径上，所有外漏表面覆盖一层绝热防水汽材料，该表面覆盖的防水汽材料可以避免水汽在投影芯片、冷板等表面凝结水汽。

(4)本方案中的环氧树脂等材料可以有效地将投影芯片和冷板等材料与空气隔离，从而避免水汽在投影芯片和冷板等表面凝结。

(5)本方案中的均热板与投影芯片、TEC与均热板、TEC与冷板的接触面之间填充有导热界面材料，该热界面材料可以快速的传递热量至冷却介质，从而达到快速降温的结果。

(6)本方案中的控温程序可以智能的控制温度系统根据控温目标值T_set调节TEC及制冷系统制冷量，使得冷板温度控制在根据露点温度计算出的合适温度点，从而防止水汽凝结。

附图说明

图1为本实用新型的投影芯片冷却系统的结构示意图；

图2为本实用新型的冷却系统控制流程的示意图；

图3为本实用新型的投影芯片组件低温表面覆盖绝热层的结构示意图；

图中标号说明：

201投影芯片、202投影芯片支撑件、203均热板、204TEC、205冷板、206制冷系统管路、207制冷系统、208投影芯片散热面温度监控点、 209冷板处环境温湿度监控点、210冷板温度监控点、211绝热防水汽材料。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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实用新型中的具体含义。

实施例：

图1示出了本实用新型的实施例。如图1所示，一种超高亮度投影设备的投影芯片冷却系统，包括投影芯片201、位于投影芯片下端的投影芯片支撑件202、均热板203、TEC204、冷板205、制冷系统管路206、制冷系统207 和投影芯片散热面温度监控点208，均热板203位于投影芯片201的下端，TEC204位于均热板203的下端，冷板205位于TEC204的下端，并且冷板左右两端分别与制冷系统管路206连接，制冷系统207左右两端连接制冷系统管路206，制冷系统管路206将冷板205与制冷系统207连接起来形成一个封闭回路，投影芯片散热面温度监控点208位于投影芯片201的下端，超高亮度投影设备的投影芯片冷却系统还包括冷板处环境温湿度监控点209和冷板温度监控点210，冷板处环境温湿度监控点209位于靠近冷板205的空气中某一点，冷板温度监控点210为冷板205上某一点。制冷系统207内部通常包括压缩机、节流阀、冷排和风扇。在组件中从TEC204冷面到投影芯片201散热面之间传热路径上，所有外漏表面还覆盖一层绝热防水汽材料211。绝热防水汽材料211可以是环氧树脂等材料。均热板203与投影芯片201、TEC204与均热板203、TEC204与冷板205的接触面之间填充有导热界面材料。

实施例的工作过程为：热量从投影芯片201散热导出，经过均热板203、热电制冷器TEC204、冷板205外壳，传递给制冷系统中的冷却液，冷却液温度升高带走热量，循环至冷排处，与环境空气进行热交换放出热量，温度降低后再次循环到冷板205吸收热量，如此循环往复以达到给投影芯片201降温的目的。同时所述超高亮度投影设备的投影芯片冷却系统通过冷板处环境温湿度监控点209检测环境温度和相对湿度，并计算出当前环境下的露点温度T_dew，并设置控温目标值T_set，再通过冷板温度监控点210测出冷板温度 T_measure，若|T_set-T_measure|<最大允许偏差T_diff，则所述冷却系统通过调节TEC及制冷系统制冷量来计算出合适的温度点。其中控温目标值T_set可以设置高于 T_dew的温度，譬如T_dew+0.5℃。优点在于本实例中添加的冷板处环境温湿度监控点和冷板温度监控点，它可以实现增加TEC制冷量，提高冷却系统的制冷效率，又能够避免水汽凝结的问题；同时从TEC冷面到投影芯片散热面之间传热路径上，所有外漏表面覆盖的一层绝热防水汽材料可以有效地将投影芯片和冷板等材料与空气隔离，从而避免水汽在投影芯片和冷板等表面凝结；控温程序可以智能的控制温度系统根据控温目标值T_set调节TEC及制冷系统制冷量，使得冷板温度控制在根据露点温度计算出的合适温度点，从而防止水汽凝结。

本实用新型所提供的投影芯片、投影芯片支撑件、TEC、均热板、冷板、制冷系统、制冷系统管路、投影芯片散热面温度监控点、冷板处环境温湿度监控点和冷板温度监控点；投影芯片、投影芯片支撑件、TEC、均热板、冷板、制冷系统、制冷系统管路、投影芯片散热面温度监控点均为现有的独立的结构，其安装形式和连接结构均为本领域技术人员所熟知的，因此没有完全公开单独部件之间的具体形状和连接结构，本实用新型使用外接主动制冷设备 (冷水机、氟冷设备等)，制冷系统为包含包括泵、水箱、冷排和风扇，其应用的结构和连接方式均为现有技术，为现有的单独结构和连接均为本领域操作人员所能实现的范围，其为本实用新型所述技术领域操作人员所通用的形式和结构，所以本实用新型没有一一公开。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式；但本实用新型的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种超高亮度投影设备的投影芯片冷却系统，包括投影芯片(201)、位于投影芯片(201)下端的投影芯片支撑件(202)、均热板(203)、TEC(204)、冷板(205)、制冷系统管路(206)、制冷系统(207)和投影芯片散热面温度监控点(208)，所述均热板(203)位于所述投影芯片(201)的下端，所述TEC(204)位于所述均热板(203)的下端，所述冷板(205)位于TEC(204)的下端，并且所述冷板(205)左右两端分别与制冷系统管路(206)连接，所述制冷系统(207)左右两端连接制冷系统管路(206)，所述制冷系统管路(206)分别将冷板(205)与制冷系统(207)的左端与右端连接起来形成一个封闭回路，所述投影芯片散热面温度监控点(208)位于投影芯片(201)的下端，其特征在于：该超高亮度投影设备的投影芯片冷却系统还包括冷板处环境温湿度监控点(209)和冷板温度监控点(210)，所述冷板处环境温湿度监控点(209)位于靠近冷板(205)的空气中某一点，所述冷板温度监控点(210)为冷板(205)上某一点。

2.根据权利要求1所述的一种超高亮度投影设备的投影芯片冷却系统，其特征在于：所述制冷系统(207)为主动制冷系统，其工质温度可低于环境温度，常用制冷系统为氟冷系统，内部包括压缩机、节流阀、冷排和风扇等主要部件；或者冷水机系统，内部除了氟冷系统部件，还包括泵、水箱等水冷系统部件。

3.根据权利要求1所述的一种超高亮度投影设备的投影芯片冷却系统，其特征在于：从TEC(204)冷面到投影芯片(201)散热面之间传热路径上，冷板(205)、TEC(204)、均热板(203)、投影芯片(201)的外漏表面还覆盖一层绝热防水汽材料(211)。

4.根据权利要求3所述的一种超高亮度投影设备的投影芯片冷却系统，其特征在于：所述绝热防水汽材料(211)是环氧树脂材料。

5.根据权利要求1所述的一种超高亮度投影设备的投影芯片冷却系统，其特征在于：所述均热板(203)与投影芯片(201)、TEC(204)与均热板(203)、TEC(204)与冷板(205)的接触面之间填充有导热界面材料。

6.根据权利要求1所述的一种超高亮度投影设备的投影芯片冷却系统，其特征在于：该超高亮度投影设备的投影芯片冷却系统首先通过冷板处环境温湿度监控点(209)检测环境温度和相对湿度，并计算出当前环境下的露点温度T_dew，并设置控温目标值T_set，再通过冷板温度监控点(210)测出冷板温度T_measure，若|T_set-T_measure|<最大允许偏差T_diff，则所述冷却系统通过调节TEC及制冷系统制冷量来计算出合适的温度点。

7.根据权利要求6所述的一种超高亮度投影设备的投影芯片冷却系统，其特征在于：控温目标值T_set温度设置的高于T_dew的温度。