CN214800416U - 一种头戴显示设备及其散热机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种头戴显示设备及其散热机构，包括开设于头戴显示设备的壳体上的进风口及出风口、用于安装发热元件并将其热量传递至壳体上的散热支架、设置于散热支架上并用于发散发热元件的热量的散热器，以及设置于散热支架上、用于通过气流对散热器进行强制对流散热的风冷组件，且风冷组件的抽风口与进风口连通，风冷组件的排风口与出风口连通。如此，通过散热支架吸收发热元件的热量并将其传递至壳体上，由壳体与外界冷空气换热实现被动散热，再通过风冷组件与散热器对对发热元件的热量进行发散和热交换，实现对发热元件的主动散热，因此能够提高整体散热效率，防止热量在壳体内蓄积，同时避免壳体体积增大。

Description

一种头戴显示设备及其散热机构

技术领域

本实用新型涉及可穿戴设备技术领域，特别涉及一种散热机构。本实用新型还涉及一种头戴显示设备。

背景技术

随着虚拟现实、增强现实技术的发展，越来越多的头戴显示设备已得到广泛使用。

AR(Augmented Reality，增强现实)技术是一种将虚拟信息与真实世界巧妙融合的技术，广泛运用了多媒体、三维建模、实时跟踪及注册、智能交互、传感等多种技术手段，将计算机生成的文字、图像、三维模型、音乐、视频等虚拟信息模拟仿真后，应用到真实世界中，两种信息互为补充，从而实现对真实世界的“增强”。

VR(VirtualReality，虚拟现实)技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，使用户沉浸到该环境中。虚拟现实技术就是利用现实生活中的数据，通过计算机技术产生的电子信号，将其与各种输出设备结合使其转化为能够让人们感受到的现象。

在头戴式显示设备领域，越来越多的产品已经上市，各种各样的头戴式、眼镜式产品形态不断出现。目前，头戴显示设备大多数采用被动散热的方式，其解决散热的思路基本都是将发热元件的热量传递至壳体上，然后通过壳体和外界空气进行热交换，进而把热量散发到空气中去。

然而，一方面由于用户在使用头戴显示设备时会经常触摸壳体，壳体的温度过高时会对皮肤会产生热烫等不舒适感，导致产品佩戴体验不佳；另一方面，单一的被动式散热方法，其散热效率不佳，发热元件在壳体内产生的热量容易蓄积，无法快速散发至外界，且壳体与空气的自然换热效率不高，若要提高换热效率，则必须额外增大壳体的散热面积，导致体积变大。

因此，如何多途径同时进行散热，提高整体散热效率，防止热量在壳体内蓄积，同时避免壳体体积增大，是本领域技术人员面临的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种散热机构，能够通过主动与被动两种散热方式同时进行散热，提高整体散热效率，防止热量在壳体内蓄积，同时避免壳体体积增大，本实用新型的另一目的是提供一种头戴显示设备。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种散热机构，包括开设于所述壳体上的进风口及出风口、用于安装发热元件并将其热量传递至所述壳体上的散热支架、设置于所述散热支架上并用于发散所述发热元件的热量的散热器，以及设置于所述散热支架上、用于通过气流对所述散热器进行强制对流散热的风冷组件，且所述风冷组件的抽风口与所述进风口连通，所述风冷组件的排风口与所述出风口连通。

优选地，所述进风口开设于所述壳体的底壁和/或侧壁，所述出风口开设于所述壳体的顶壁。

优选地，所述壳体包括前壳与后壳，且所述进风口为所述前壳与所述后壳之间的底部连接缝隙和/或侧部连接缝隙，所述出风口为所述前壳与所述后壳之间的顶部连接缝隙。

优选地，还包括贴附于所述发热元件表面并用于吸收其热量的吸热板，且所述吸热板与所述散热器相连。

优选地，所述吸热板的周向上设置有若干个与所述散热支架的前表面相连、用于均衡所述吸热板对所述发热元件表面各处压力的连接弹片。

优选地，还包括连接于所述吸热板与所述散热器之间、用于将所述吸热板所吸收的热量传递至所述散热器的导热管。

优选地，所述风冷组件包括分布于所述散热支架前表面的横向两侧位置的风扇、设置于所述散热支架前表面的横向中心位置并将两侧所述风扇连为一体的连接支架，所述散热器分布于所述散热支架前表面的横向两侧，且分别位于各所述风扇的排风口处。

优选地，两侧所述风扇均与所述散热支架的前表面呈预设倾角，以使各所述风扇的前表面分别与所述壳体前壁的对应弧面抵接。

优选地，各所述散热器的顶端端面均为与所述壳体顶壁的对应弧面配合的弧形面。

本实用新型还提供一种头戴显示设备，包括壳体和设置于所述壳体内的散热机构，其中，所述散热机构具体为上述任一项所述的散热机构。

本实用新型所提供的散热机构，主要包括进风口、出风口、散热支架、散热器和风冷组件。其中，进风口与出风口均开设在壳体上，主要用于使外界冷空气通过进风口进入壳体内部，以及使内部热空气通过出风口排出至外界。散热支架设置在壳体内，主要用于安装发热元件，同时吸收发热元件的小部分热量，以将该部分热量传递至壳体上，由壳体与外界冷空气通过温差进行热传导散热，实现对发热元件的被动散热。散热器设置在散热支架上，并与发热元件相连，主要用于利用散热器的较大散热表面积对发热元件的热量进行发散，防止热量蓄积。风冷组件也设置在散热支架上，其上设置有抽风口和排风口，其中，抽风口与壳体上开设的进风口连通，而排风口与壳体上开设的出风口连通，主要用于将外界冷空气从进风口处抽入，通过抽风口后吹入到散热器上，通过冷空气气流对散热器的散热表面进行强制对流散热，再将吸收了散热器所发散的热量的热空气从排风口处排出，并经过出风口排出至外界，实现对发热元件的主动散热。因此，本实用新型所提供的散热机构，通过散热支架吸收发热元件的热量并将其传递至壳体上，由壳体与外界冷空气换热实现被动散热；同时通过散热器对发热元件的热量进行发散，再通过风冷组件从进风口处将外界冷空气抽入到壳体内对散热器进行快速散热，最后通过风冷组件将吸热后的热空气从出风口处排出至外界，能够将热量及时散发至外界，防止热量在壳体内蓄积，实现对发热元件的主动散热。在运行过程中，主动散热与被动散热同时进行，因此能够提高整体散热效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型所提供的一种具体实施方式的分解结构示意图。

图2为图1的整体结构示意图。

图3为图1的另一视角示意图。

图4为图2的剖视图。

图5为图2的正视图。

图6为图3的局部结构示意图。

其中，图1—图6中：

发热元件—a，电池模组—b，光学模组—c；

壳体—1，进风口—2，出风口—3，散热支架—4，散热器—5，风冷组件—6，吸热板—7，导热管—8，散热硅脂—9；

前壳—11，后壳—12，抽风口—61，排风口—62，连接弹片—71；

风扇—601，连接支架—602。

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。

请参考图1、图2、图3，图1为本实用新型所提供的一种具体实施方式的分解结构示意图，图2为图1的整体结构示意图，图3为图1的另一视角示意图。

在本实用新型所提供的一种具体实施方式中，散热机构主要包括进风口2、出风口3、散热支架4、散热器5和风冷组件6。

其中，进风口2与出风口3均开设在壳体1上，主要用于使外界冷空气通过进风口2进入壳体1内部，以及使内部热空气通过出风口3排出至外界。

散热支架4设置在壳体1内，主要用于安装发热元件a，同时吸收发热元件a的小部分热量，以将该部分热量传递至壳体1上，由壳体1与外界冷空气通过温差进行热传导散热，实现对发热元件a的被动散热。

散热器5设置在散热支架4上，并与发热元件a相连，主要用于利用散热器5的较大散热表面积对发热元件a的热量进行发散，防止热量蓄积。

风冷组件6也设置在散热支架4上，其上设置有抽风口61和排风口62，其中，抽风口61与壳体1上开设的进风口2连通，而排风口62与壳体1上开设的出风口3连通，主要用于将外界冷空气从进风口2处抽入，通过抽风口61后吹入到散热器5上，通过冷空气气流对散热器5的散热表面进行强制对流散热，再将吸收了散热器5所发散的热量的热空气从排风口62处排出，并经过出风口3排出至外界，实现对发热元件a的主动散热。

因此，本实施例所提供的散热机构，通过散热支架4吸收发热元件a的热量并将其传递至壳体1上，由壳体1与外界冷空气换热实现被动散热；同时通过散热器5对发热元件a的热量进行发散，再通过风冷组件6从进风口2处将外界冷空气抽入到壳体1内对散热器5进行快速散热，最后通过风冷组件6将吸热后的热空气从出风口3处排出至外界，能够将热量及时散发至外界，防止热量在壳体1内蓄积，实现对发热元件a的主动散热。同时由于无需利用壳体1的表面积进行散热，因此无需额外增大壳体1的表面积，进而避免壳体1的体积增大。在运行过程中，主动散热与被动散热同时进行，因此能够提高整体散热效率。

如图4、图5所示，图4为图2的剖视图，图5为图2的正视图。

在关于进风口2与出风口3的一种优选实施例中，进风口2具体开设在壳体1的底壁、侧壁处，而出风口3具体开设在壳体1的顶壁处。其中，进风口2可以单独开设在壳体1的底壁上，也可以单独开设在壳体1的侧壁上，还可以同时在壳体1的底壁与侧壁上进行开设。此处优选地，为尽量提高通风效率，进风口2同时开设在壳体1的底壁与侧壁上，如此设置，散热机构在运行时，外界冷空气将同时从壳体1的左右两侧和下侧进入到其内部，再从壳体1的上侧排出。

进一步的，考虑到壳体1一般为分体式结构，主要包括前壳11与后壳12，两者可互相扣合，方便进行拆装，为此，在本实施例中，进风口2具体为前壳11与后壳12之间的底部连接缝隙以及/或者侧部连接缝隙，同时，出风口3具体为前壳11与后壳12之间的顶部连接缝隙。其中，各部位的连接缝隙的具体尺寸参数可根据实际情况进行调整。

如图6所示，图6为图3的局部结构示意图。

为提高散热器5对发热元件a的热量发散效率，本实施例在发热元件a的表面上贴附设置有吸热板7。该吸热板7具体可为铜板、铝合金板等热的良导体，并且具有较大表面积，紧贴在发热元件a表面上，可高效吸收发热元件a的热量。

此外，考虑到发热元件a一般为芯片等贵重电子元器件，吸热板7压紧在其表面上时，若压力不均衡则容易出现引脚弯曲、信号中断等问题，针对此，本实施例在吸热板7的周向上设置了若干个连接弹片71。具体的，各个连接弹片71的末端均与散热支架4的前表面相连，并且均具有弹性，可通过螺栓等紧固件与散热支架4的前表面进行连接，同时通过对螺栓等紧固件的预紧力调节，控制各个连接弹片71的弹性形变量，进而保证吸热板7对发热元件a表面的各处压力趋近于相等。

进一步的，为使吸热板7能够快速将吸收的热量传递至散热器5处，本实施例还在吸热板7上连接了导热管8。具体的，该导热管8的一端可紧贴连接在吸热板7的表面上，另一端延伸至散热器5处。一般的，导热管8可为铜管、铝合金管等热的良导体。并且，为方便导热管8的末端将热量传递至整个散热器5上，本实施例还在导热管8的末端设置有吸热板7，并将该吸热板7紧贴在散热器5的底面上，从而利用该吸热板7提高传热面积。

此外，散热支架4本身也可为铜支架、铝合金支架等金属支架，均为热的良导体，从而可利用其与发热元件a的紧贴吸收其热量，并作为均温件通过热辐射方式向外发散热量，以在外界冷空气进入到壳体1内时也同时为散热支架4进行散热。而发热元件a主要包括PCB和设置于其上的芯片等电子元器件，另外还有部分热量主要由电池模组b和光学模组c提供，该两者可设置在散热支架4的背面(发热元件a设置在散热支架4的前表面)，同样利用散热支架4对该两者进行被动散热，并且在外界冷空气进入到壳体1内时，也会同时对该两者进行主动散热。

为提高散热支架4对发热元件a、电池模组b及光学模组c的热量吸收效率，本实施例还在散热支架4的前表面及背面上均涂覆设置有散热硅脂9等吸热粘性材料，一方面实现发热元件a及电池模组b在散热支架4上的稳定安装，另一方面加快散热支架4的吸热效率。

在关于风冷组件6的一种优选实施例中，该风冷组件6主要包括风扇601、导流板连接支架602。其中，风扇601可单独设置一个，也可以设置多个，但为提高排风效率，在本实施例中，风扇601同时设置有两个。同时考虑到出风口3设置在壳体1的顶部，而出风口3主要呈狭长缝隙，因此，在本实施例中，两个风扇601在散热支架4的前表面上沿其横向方向(长度方向)设置在其两侧区域，并且均竖直分布，两个风扇601的抽风口61朝向壳体1底部的进风口2，而两个风扇601的排风口62朝向壳体1顶部的出风口3。

连接支架602也设置在散热支架4的前表面上，并且位于两个风扇601的中间位置处，主要用于通过安装柱等部件同时将两个风扇601连接为一体。

相应的，散热器5也设置在散热支架4的前表面上，并且也同时设置两个，分别位于各个风扇601的排风口62处，从而可在风扇601将冷空气吹出排风口62时，使得冷空气经过散热器5内各片散热鳍片的间隙，将散热器5的热量带走。

另外，考虑到风扇601整体设置在壳体1内靠近前壳11内壁的区域内，而前壳11的形状往往设计为从中间向两侧弯曲的弧形板，为与此配合，在本实施例中，两侧风扇601均在散热支架4上与其前表面呈预设倾角设置，比如与散热支架4的前表面呈10°～30°等向两侧倾斜，如此设置，风扇601的前表面能够与前壳11的内壁抵接，提高对前壳11内部安装空间的利用率，避免因风扇601的存在而额外增大壳体1的体积。

相应的，由于两个风扇601分别向两侧倾斜设置，则两个散热器5也同样分别向两侧倾斜设置，同时导热管8可通过弯折管结构实现与倾斜设置的散热器5的连接。

同理，考虑到两个散热器5的顶端端面与壳体1顶部的出风口3对齐，而壳体1的顶壁形状往往也设计为从中间向两侧弯曲的弧形板，为此，在本实施例中，两个散热器5的顶端端面可均为与壳体1顶壁相同的弧形面，从而使两个散热器5的顶端端面能够与壳体1的顶壁抵接，进而提高对壳体1顶部安装空间的利用率，避免因散热器5的存在而额外增大壳体1的体积。

本实施例还提供一种头戴显示设备，主要包括壳体1和设置于壳体1内的散热机构，其中，该散热机构的具体内容与上述相关内容相同，此处不再赘述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种散热机构，其特征在于，包括开设于头戴显示设备的壳体(1)上的进风口(2)及出风口(3)、用于安装发热元件(a)并将其热量传递至所述壳体(1)上的散热支架(4)、设置于所述散热支架(4)上并用于发散所述发热元件(a)的热量的散热器(5)，以及设置于所述散热支架(4)上、用于通过气流对所述散热器(5)进行强制对流散热的风冷组件(6)，且所述风冷组件(6)的抽风口(61)与所述进风口(2)连通，所述风冷组件(6)的排风口(62)与所述出风口(3)连通。

2.根据权利要求1所述的散热机构，其特征在于，所述进风口(2)开设于所述壳体(1)的底壁和/或侧壁，所述出风口(3)开设于所述壳体(1)的顶壁。

3.根据权利要求2所述的散热机构，其特征在于，所述壳体(1)包括前壳(11)与后壳(12)，且所述进风口(2)为所述前壳(11)与所述后壳(12)之间的底部连接缝隙和/或侧部连接缝隙，所述出风口(3)为所述前壳(11)与所述后壳(12)之间的顶部连接缝隙。

4.根据权利要求1所述的散热机构，其特征在于，还包括贴附于所述发热元件(a)表面并用于吸收其热量的吸热板(7)，且所述吸热板(7)与所述散热器(5)相连。

5.根据权利要求4所述的散热机构，其特征在于，所述吸热板(7)的周向上设置有若干个与所述散热支架(4)的前表面相连、用于均衡所述吸热板(7)对所述发热元件(a)表面各处压力的连接弹片(71)。

6.根据权利要求4所述的散热机构，其特征在于，还包括连接于所述吸热板(7)与所述散热器(5)之间、用于将所述吸热板(7)所吸收的热量传递至所述散热器(5)的导热管(8)。

7.根据权利要求2所述的散热机构，其特征在于，所述风冷组件(6)包括分布于所述散热支架(4)前表面的横向两侧位置的风扇(601)、设置于所述散热支架(4)前表面的横向中心位置并将两侧所述风扇(601)连为一体的连接支架(602)，所述散热器(5)分布于所述散热支架(4)前表面的横向两侧，且分别位于各所述风扇(601)的排风口(62)处。

8.根据权利要求7所述的散热机构，其特征在于，两侧所述风扇(601)均与所述散热支架(4)的前表面呈预设倾角，以使各所述风扇(601)的前表面分别与所述壳体(1)前壁的对应弧面抵接。

9.根据权利要求8所述的散热机构，其特征在于，各所述散热器(5)的顶端端面均为与所述壳体(1)顶壁的对应弧面配合的弧形面。

10.一种头戴显示设备，包括壳体(1)和设置于所述壳体(1)内的散热机构，其特征在于，所述散热机构具体为权利要求1-9任一项所述的散热机构。

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