CN209707896U - 投影装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种投影装置。前述投影装置包括光阀模块、光源、亮度感测器、致冷元件、第一温度感测器、第二温度感测器以及控制器。光源提供照明光束至光阀模块，亮度感测器配置于照明光束的传递路径旁以感测照明光束的亮度。致冷元件具有冷端表面以及热端表面，冷端表面接触光阀模块以对光阀模块进行散热。第一温度感测器感测环境温度，第二温度感测器感测冷端表面的冷端温度。控制器依据亮度决定致冷元件的规格温度，并依据环境温度计算露点温度。控制器依据露点温度、规格温度以及冷端温度，调整致冷元件的工作功率。基于光源提供的亮度弹性调整致冷元件的工作功率，以避免致冷元件与光阀模块上发生结露现象。

Description

投影装置

技术领域

本实用新型关于一种投影装置。

背景技术

随着投影技术的发展，投影机已经广泛应用于家庭、办公室、学校等场所。由于投影机的亮度越来越高，因此投影机内光阀元件所承受的热量也随着增加。此外，当今投影机的设计也朝着轻薄与轻量化的方向进行，传统的被动式散热元件(例如：散热片等等)搭配散热风扇虽然可以达到散热目的，但已经渐渐无法满足目前投影机的散热需求。

为了提高散热效率，热电致冷装置(Thermoelectric Cooler，TEC)开始应用于投影机的散热系统中。热电致冷装置是一种以半导体材料为基础的主动式散热元件。透过对热电致冷装置施予一直流电压，热量将由热电致冷装置的一端传递至另一端，使得热电致冷装置的其中一端的温度可降低，因而形成热端与冷端。因此，借由将热电致冷装置的冷端直接或间接接触光阀元件(light valve element)，热电致冷装置可将光阀元件所承受的热量带走，以达到散热目的。同时，热电致冷装置的冷端可被冷却至低于环境温度，因此可在需要负热阻的条件下发挥功用。

然而，当使用热电致冷装置对光阀元件进行散热时，光阀元件所承受的热量可能因为亮度变化而逐渐变低，此时热电致冷装置将可能因为过度致冷而致使冷端的温度低于露点温度。如此一来，一旦有水气环绕热电致冷装置与光阀元件，热电致冷装置的冷端与光阀元件便会产生结露现象。结露现象不仅会使热电致冷装置的散热能力下降，也有可能造成电子元件的损坏。密封胶、防水漆与特殊防水结构的使用虽然可阻隔水汽，但可能会导致热电致冷装置的致冷能力下降，并同时引起成加工上的困难度与额外成本。

实用新型内容

鉴于此，本实用新型提供一种投影装置，可基于光源提供的亮度弹性调整致冷元件的工作功率，以避免致冷元件与光阀模块上发生结露现象。

本实用新型提供一种投影装置，包括光阀模块、光源、亮度感测器、致冷元件、第一温度感测器、第二温度感测器，以及控制器。光源提供照明光束至光阀模块，而亮度感测器配置于照明光束的传递路径旁以感测照明光束的亮度。致冷元件具有冷端表面以及热端表面，而冷端表面接触光阀模块以对光阀模块进行散热。第一温度感测器感测环境温度，而第二温度感测器感测冷端表面的冷端温度。控制器耦接亮度感测器、第一温度感测器、第二温度感测器、致冷元件以及光源。控制器依据亮度决定致冷元件的规格温度，并依据环境温度计算露点温度。并且，控制器依据露点温度、规格温度以及冷端温度，调整致冷元件的工作功率。

基于上述，本实用新型提出的投影装置可依据光源的亮度来决定规格温度，并将用以对光阀模块进行散热的致冷元件的冷端表面的温度控制于规格温度与露点温度之间。借此，即便光源提供的亮度发生改变，仍可避免于致冷元件与光阀模块上发生结露现象。

为让本实用新型的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1是依据本实用新型的一实施例绘示的投影装置的示意图。

图2是依据本实用新型的一实施例绘示的致冷元件与散热模块的关系示意图。

图3是依据本实用新型的一实施例绘示的散热控制方法的流程图。

图4是依据本实用新型的一实施例绘示的规格温度与亮度的关系示意图。

图5是依据本实用新型的一实施例绘示的冷端温度的示意图。

附图标记列表

100：投影装置

110：光阀模块

120：光源

130：亮度感测器

140：致冷元件

150：第一温度感测器

160：第二温度感测器

170：控制器

180：投影镜头模块

190：光机模块

113：散热模块

W1：出风口

H1：机壳

111：载板

112：导热金属块

P1～P3：位置

S1：冷端表面

S2：热端表面

51：曲线

T1：规格温度

T2：露点温度

S301～S312：步骤。

具体实施方式

有关本实用新型之前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的多个实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本实用新型。

图1是依据本实用新型的一实施例绘示的投影装置的示意图。请参考图1，本实施例的投影装置100包括光阀模块110、光源120、亮度感测器130、致冷元件140、第一温度感测器150、第二温度感测器160、控制器170、投影镜头模块180、光机模块190，以及散热模块113。

光源120用于产生照明光束，并提供照明光束经由光机模块190而传递至光阀模块110。光源120例如是金属卤素灯泡(Lamp)、高压汞灯泡，或者是固态发光源(solid-stateillumination source)，例如是发光二极管(light emitting diode)、激光二极管(laserdiode)等。

光机模块190包括多个光学元件，例如透镜、反射镜等，光机模块190将光源120产生的照明光束导向光阀模块110。光阀模块110例如是数字微镜装置(digital micromirrordevices，DMD)或者是硅基液晶(LiquidCrystal on Silicon，LCOS)，且用于将照明光束转换为影像光束，并经由投影镜头模块180向外投射，进而使投影装置100达成投影动作。亮度感测器130配置于照明光束的传递路径旁，以感测光源120所产生的照明光束的亮度。

致冷元件140为主动式散热元件，例如是热电致冷装置(Thermoelectric Cooler，TEC)。热电致冷装置的材质例如是N型半导体、P型半导体的化合物或其他热电材料。致冷元件140具有冷端表面与热端表面。当致冷元件140通电时，冷端表面的温度系低于热端表面的温度。致冷元件140的冷端表面可直接或间接接触光阀模块110(热源)，以对光阀模块110进行散热。

于一实施例中，致冷元件140可搭配散热模块113而一同对光阀模块110进行散热。图2是依据本实用新型的一实施例绘示的致冷元件与散热模块的关系示意图。请参照图2，光阀模块110设置于载板111上。金属导热块112的一端经由载板111的穿孔接触光阀模块110，金属导热块112的另一端则接触致冷元件140的冷端表面S1。金属导热块112的材料可例如为铜、铝或其他可达到热传导效果的金属。致冷元件140的热端表面S2接触散热模块113，散热模块113例如是散热鳍片组(heat fin set)。借此，致冷元件140可将光阀模块110的热量传导至散热模块113，从而达到更高效率的散热。载板111例如是电路板，用于提供控制讯号给光阀模块110。

第一温度感测器150用于感测环境温度。于一实施例中，投影装置100包括机壳H1，而第一温度感测器150可配置于邻近机壳H1的入风口W1。然而，于其他实施例中，第一温度感测器150可配置于任何可侦测到环境温度的地方，例如是在机壳H1的表面，本实用新型对此并不加以限制。第二温度感测器160感测致冷元件140的冷端表面S1的冷端温度。第二温度感测器160可设置于任何可感测到冷端表面的冷端温度的位置上。举例而言，于图2的实施例中，第二温度感测器160可设置于载板111上邻近金属导热块112的位置(如位置P1)。或者，第二温度感测器160可设置于金属导热块112上(如位置P2)。又或者，第二温度感测器160可设置于冷端表面S1上(如位置P3)。

控制器170耦接(电连接)亮度感测器130、第一温度感测器150、第二温度感测器160、致冷元件140以及光源120。控制器170可以是任何类型的控制电路，控制器130例如是晶片组、微处理器、微控制器或者是可程式化逻辑装置(Programmable Logic Device,PLD)等设备，本实用新型对此并不加以限制。于本实施例中，控制器170依据亮度感测器130在光机模块190中所感测的亮度决定致冷元件140的规格温度。控制器170依据第一温度感测器150所感测的环境温度计算露点温度。接着，控制器170依据露点温度、规格温度以及冷端温度，调整致冷元件140的工作功率。进一步而言，控制器170将比较冷端表面S1的冷端温度与露点温度以及规格温度，以依据温度比较的结果来调整致冷元件140的工作功率。其中，作为温度上限值的规格温度是依据感测亮度而决定。借此，本实用新型可基于光源120的亮度与环境温度来控制致冷元件140的致冷能力，以避免于致冷元件140与光阀模块上发生结露现象。

为了进一步说明控制器170如何依据温度比较结果来调整致冷元件140的工作功率，以下特举一实施例来对本实用新型进行说明。图3是依据本实用新型的一实施例绘示的散热控制方法的流程图，而图3的方法流程可以由图1的投影装置100的各元件实现。请同时参照图1及图3，以下即搭配图1中投影装置100的各项元件，说明本实施例的散热控制方法的详细步骤。

于步骤S301，控制器170借由亮度感测器130取得光源120所提供的照明光束的亮度。于步骤S302，控制器170判断亮度是否大于亮度门槛值(threshold value)。当亮度大于亮度门槛值时(步骤S302判断为是)，于步骤S303，控制器170调降光源120的光源功率。具体而言，当光源120的亮度过高，则代表其产生的热量超过致冷装置140操作于最大工作功率所能带走的热量。于是，当控制器170判断亮度大于亮度门槛值时，控制器170将降低降光源120的光源功率，以避免光阀模块140的温度过高。借此，可延长光阀模块140的使用寿命。亮度门槛值的设置可基于致冷元件140的致冷能力与散热模块113的散热能力而设定。然而，亮度门槛值可视实际应用而设定，本实用新型对此不加以限制。

当亮度不大于亮度门槛值时(步骤S302判断为否)，于步骤S304，控制器170依据亮度决定致冷元件140的规格温度。具体而言，规格温度用以判断致冷元件140的冷端表面的冷端温度是否太高，让控制器170可即时调整致冷元件140的工作功率来提高散热能力。值得注意的是，光阀模块110的温度将随着亮度的增加而上升，因此致冷元件140所需要带走的热量也随着亮度的增加而上升。相反的，当光源120提供较低的亮度时，致冷元件140所需要带走的热量也相对减少。由此可知，致冷元件140对光阀模块110进行散热所需的致冷能力是与光源120的亮度是有相关性的。于是，于本实用新型的实施例中，控制器170依据光源120的亮度决定用以控制致冷元件140的工作功率的规格温度，借此使致冷元件140的规格温度可随亮度而变化。如此一来，可避免于亮度较低时致冷元件140的工作功率太高而造成冷端温度低于露点温度的状况发生，以防止结露现象。

需说明的是，控制器170是依据规格温度随着亮度的增加而下降的规则来决定规格温度。举例而言，表1为规格温度与亮度的范例。

举另一例而言，图4是依据本实用新型的一实施例绘示的规格温度与亮度的关系示意图。请参照图4，不同的亮度区间对应至不同的规格温度。控制器170可判断亮度感测器130所感测的亮度落在哪个亮度区间来决定对应的规格温度。于图4的范例中，当亮度感测器130所感测的亮度为第一亮度值B1时，控制器170可决定规格温度为第一温度值Ts1。当亮度感测器130所感测的亮度为大于第一亮度值B1的第二亮度值B2时，控制器170可决定规格温度为小于第一温度值Ts1的第二温度值Ts2。然而，表1与图4仅为范例以说明，并非用以限定本实用新型。

回到图3的流程。于步骤S305，控制器170借由第一温度感测器150取得环境温度，并依据环境温度计算露点温度。露点温度为空气中的气态水凝结成液态水所需要降至的可能温度。举例而言，于一实施例中，控制器170可借由将环境温度减去一预设值(例如1度C)而决定露点温度。于另一实施例中，控制器170还可以同时参考环境湿度与环境温度来决定露点温度。

于步骤S306，控制器170借由第二温度感测器160取得冷端表面的冷端温度。接着，于步骤S307，控制器170判断冷端温度是否小于等于露点温度。

当冷端温度小于等于露点温度(步骤S307判断为是)，于步骤S308，控制器170调降致冷元件140的工作功率。具体而言，当冷端温度小于等于露点温度，代表冷端温度过低而可能发生结露现象。因此，当冷端温度小于等于露点温度，控制器170将调降致冷元件140的工作功率，降低致冷元件140的致冷能力而使致冷元件140的冷端表面的温度可以上升，以防止结露现象发生。

当冷端温度大于露点温度(步骤S307判断为否)，于步骤S309，控制器170判断冷端温度是否大于等于规格温度。当冷端温度大于等于规格温度(步骤S309判断为是)，于步骤S310，控制器170调升致冷元件140的工作功率。具体而言，当冷端温度大于等于规格温度，代表冷端温度过高而无法对光阀元件110进行有效的散热。因此，当冷端温度大于等于规格温度，控制器170调升致冷元件140的工作功率，提升致冷元件140的致冷能力而使致冷元件140的冷端表面的温度可以下降，以达到有效散热的目的。借由步骤S307与步骤S309的实施，控制器170借由调整提供给致冷元件140的工作功率而将冷端温度控制于露点温度与规格温度之间。基此，控制器170可将致冷元件140的冷端温度控制于露点温度与规格温度之间，从而可于投影装置100运作期间对光阀模块110进行有效散热并防止结露现象。

当冷端温度不大于等于规格温度(步骤S309判断为否)，于步骤S311，控制器170判断冷端温度是否小于规格温度减去预设参数。当冷端温度小于规格温度减去预设参数(步骤S311判断为是)，于步骤S312，控制器170调降致冷元件140的工作功率。具体而言，当冷端温度小于规格温度减去预设参数，代表冷端温度与作为上限值的规格温度之间还有一段差距，冷端温度的上升是可容许的。在一实施例中，预设参数例如为1～2度C。因此，当冷端温度小于规格温度减去预设参数，控制器170可调降致冷元件140的工作功率，稍微降低致冷元件140的致冷能力，以达到省电节能的效果。需说明的是，步骤S311与步骤S312是可以选择性实施。换言之，于其他实施例中，步骤S311与步骤S312是可以省略的。

另外需要说明的是，于一实施例中，控制器170系借由调整提供给致冷元件140的工作电流大小来调整致冷元件140的工作功率，从而达到调整致冷元件140的致冷能力的目的。具体而言，控制器170可增加提供给致冷元件140的电流大小，来调升致冷元件140的工作功率。控制器170可减少提供给致冷元件140的电流大小，来调降致冷元件140的工作功率。于一实施例中，致冷元件140的工作功率的调整幅度可介于1％～10％之间。

图5是依据本实用新型的一实施例绘示的光阀元件的温度的示意图。请参照图5，曲线51代表光阀模块110的温度的变化。于时间t0，投影装置100启动。于时间t0～t1，致冷元件140尚未启动，随着投影装置100运作时间的增加，光阀模块110的温度将由于照明光束的照射而逐渐上升。于时间t1，当光阀模块110的温度抵达规格温度T1，代表与光阀模块110相接触且尚未开启的致冷元件140的冷面的冷端温度也抵达规格温度T1。在致冷元件140尚未启动的状态下，反应于控制器170判断冷端温度到达规格温度T1，控制器170启动致冷元件140对光阀模块110进行散热。因此，于时间t1，控制器170判断冷端温度到达规格温度T1，控制器140启动致冷元件140对光阀模块110进行散热。在启动致冷元件140之后，控制器170可借由调整提供给致冷元件140的工作功率而将致冷元件140的冷面温度控制于露点温度T2与规格温度T1之间，相当于将光阀模块110的温度控制于露点温度T2与规格温度T1之间。

综上所述，本实用新型提出的投影装置及其散热控制方法可搭配温度感测器的设置而依据温度比较结果，来控制致冷元件的工作功率，以获得可快速反应温度现况的良好散热效果。此外，本实用新型提出的投影装置及其散热控制方法可依据光源的亮度决定用以控制致冷元件的工作功率的规格温度。借此，当光源提供低亮度的照明光束而不需要强力的致冷能力来对光阀模块进行散热时，致冷元件的工作功率可被控制于较低的操作范围内，从而避免结露现象且达到省电节能的功效。

以上所述，仅为本实用新型的优选实施例而已，不能以此限定本实用新型实施的范围，即凡是依照本实用新型权利要求书及本实用新型说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本实用新型专利涵盖的范围内。另外，本实用新型的任一实施例或权利要求不须达成本实用新型所公开的全部目的或优点或特点。此外，说明书摘要和实用新型名称仅是用来辅助专利文件检索之用，并非用来限制本实用新型的权利范围。此外，本说明书或权利要求书中提及的「第一」、「第二」等用语仅用以命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。

Claims (9)

1.一种投影装置，其特征在于，所述投影装置包括光阀模块、光源、亮度感测器、致冷元件、第一温度感测器、第二温度感测器以及控制器，其中，

所述光源提供照明光束至所述光阀模块：

所述亮度感测器配置于所述照明光束的传递路径旁，感测所述照明光束的亮度；

所述致冷元件具有冷端表面以及热端表面，其中所述冷端表面接触所述光阀模块以对所述光阀模块进行散热；

所述第一温度感测器感测环境温度；

所述第二温度感测器感测所述冷端表面的冷端温度；

所述控制器耦接所述亮度感测器、所述第一温度感测器、所述第二温度感测器、所述致冷元件以及所述光源，依据所述亮度决定所述致冷元件的规格温度，并依据所述环境温度计算露点温度，

其中，所述控制器依据所述露点温度、所述规格温度以及所述冷端温度，调整所述致冷元件的工作功率。

2.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，当所述亮度为第一亮度值时，所述控制器决定所述规格温度为第一温度值；当所述亮度为大于所述第一亮度值的第二亮度值时，所述控制器决定所述规格温度为小于所述第一温度值的第二温度值。

3.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，当所述亮度大于亮度门槛值时，所述控制器调降所述光源的光源功率。

4.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，当所述控制器判断所述冷端温度小于等于所述露点温度，所述控制器调降所述致冷元件的所述工作功率。

5.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，当所述控制器判断所述冷端温度大于等于所述规格温度，所述控制器调升所述致冷元件的所述工作功率。

6.根据权利要求5所述的投影装置，其特征在于，当所述控制器判断判断所述冷端温度小于所述规格温度减去预设参数，所述控制器调降所述致冷元件的所述工作功率。

7.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，在所述致冷元件尚未启动的状态下，反应于所述控制器判断所述冷端温度到达所述规格温度，所述控制器启动所述致冷元件对所述光阀模块进行散热。

8.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述投影装置还包括机壳，所述机壳包括入风口，而所述第一温度感测器配置于邻近所述入风口。

9.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述致冷元件的所述热端表面接触散热模块。