DE202018106071U1

DE202018106071U1 - Optischer Projektionsbildschirm und Verwaltungssystem desselben

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Publication number: DE202018106071U1
Application number: DE202018106071.6U
Authority: DE
Original assignee: Xiamen Ribeen Electronic Tech Co Ltd; Xiamen Ribeen Electronic Technology Co Ltd
Current assignee: Xiamen Ribeen Electronic Tech Co Ltd; Xiamen Ribeen Electronic Technology Co Ltd
Priority date: 2018-09-12
Filing date: 2018-10-24
Publication date: 2018-12-03
Anticipated expiration: 2028-10-25
Also published as: US20200081330A1; CN109064919A; US10809605B2

Abstract

Optischer Projektionsbildschirm, umfassend ein LED-Anzeigemodul, ein Kühlmodul und eine optische Projektionsleinwand, wobei die optische Projektionsleinwand mit optischem UV-Klebstoff an das LED-Anzeigemodul geklebt ist und auf einer Lichtabstrahlungsseite des LED-Anzeigemoduls angeordnet ist und das Kühlmodul fest auf einer Rücklichtseite des LED-Anzeigemoduls angeordnet ist;wobei das Kühlmodul eine Vielzahl von Kühlbaugruppen umfasst, die in unterschiedlichen Bereichen verteilt sind und jeweils zum Kühlen unterschiedlicher Bereich des LED-Anzeigemoduls dienen; jede Kühlbaugruppe ein Halbleiterkältemodul, einen Temperatursensor und einen intelligenten Schalter umfasst; die intelligenten Schalter mit den Temperatursensoren und den Halbleiterkältemodulen elektrisch verbunden sind, die Halbleiterkältemodule zum Kühlen des LED-Anzeigemoduls dienen, die Temperatursensoren zum Erfassen einer Temperatur des LED-Anzeigemoduls dienen und die intelligenten Schalter die Ein-/Ausschaltung der Halbleiterkältemodule gemäß der durch die Temperatursensoren erfassten Temperatur dienen; undwobei die optische Projektionsleinwand durch eine Träger, eine Gitterstrukturschicht, eine dunkle Teilchenbeschichtung, eine lichtstreuende Teilchenschicht und eine äußere Abbildungsschicht gebildet, die der Reihe nach übereinander gelagert sind, wobei der Träger eine Platte mit hoher Lichtdurchlässigkeit ist, die Gitterstrukturschicht eine Vielzahl von Gittereinheiten umfasst, die dunkle Teilchenbeschichtung durch Beschichten der Gitterstrukturschicht mit schwarzen lichtempfindlichen Faktoren gebildet ist und ein lichtdurchlässiges Material, lichtstreuende Teilchen, die im Inneren des lichtdurchlässigen Materials angeordnet sind, und eine Filterfolie umfasst, die an dem lichtdurchlässigen Material angeordnet ist und zum Herausfiltern eines schädlichen Wellenbands dient, und Strukturen zur diffusen Reflexion von der dunklen Teilchenbeschichtung abgewandten Seite der äußeren Abbildungsschicht angeordnet sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet der LED-Projektion, insbesondere einen optischen Projektionsbildschirm und ein Verwaltungssystem desselben.
Stand der Technik
In den letzten Jahren hat sich die Anzeigetechnik für LED-Bildschirme mit kleinem Pixelabstand rasch entwickelt und breite Anwendung auf verschiedene Gebiete gefunden. Die Menge an Wärme, die von unterschiedlichen Modulen von LED-Bildschirmen mit kleinem Pixelabstand erzeugt wird, ist aufgrund der von den LED-Anzeigebildschirmen angezeigten unterschiedlichen Inhalte unterschiedlich. Da jedoch ein passives Kühlverfahren auf Grundlage von Kühllamellen hinter den Modulen angeordnet ist und derzeit von allen Produkten auf dem Markt angewandt wird, ist keine präzise Wärmeregulierung aller Module möglich, und nach der Verwendung der Module für eine gewisse Zeit kommt es häufig zu Pixelausfällen, und die unterschiedlichen Alterungsgrade der Module führen zu chromatischer Aberration. Das Manko hinsichtlich der Kühlung ist zu einem der Haupthindernisse geworden, die der weiteren Reduzierung der Pixelabstände von LED-Bildschirmen mit kleinem Pixelabstand entgegenstehen. Die hohe Helligkeit der LED-Bildschirme mit kleinem Pixelabstand von allgemein 500 cd/m² ist vielen Menschen offensichtlich unangenehm; es kommt allerdings zu Farb- und Graustufenverlusten, wenn die Helligkeit von LED-Bildschirmen mit kleinem Pixelabstand treiberseitig reduziert wird. Aufgrund der hohen Blaulichtabstrahlung der LED-Bildschirme mit kleinem Pixelabstand ist das Betrachten der Bildschirme in zu geringem Abstand zudem schädlich für den menschlichen Körper.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben genannten Probleme zu lösen, indem ein optischer Projektionsbildschirm und ein Verwaltungssystem davon bereitgestellt werden. Der optische Projektionsbildschirm verwendet LEDs als eine Anzeigelichtquelle, nutzt eine aktive intelligente Kühltechnik, ist mit einer optischen Projektionsleinwand vor den LEDs versehen und kann eine Großbildschirmanzeige mittels mehrerer miteinander verbundener Module erzielen; die Betriebstemperatur ist stabiler und gleichmäßiger, die Pixelausfallrate und die Fehlerrate sind reduziert, ein angezeigtes Bild leuchtet weich, und seine Helligkeit ist verstellbar, so dass der optische Projektionsbildschirm zur langfristigen Verwendung in geringem Abstand geeignet ist.
Die detaillierte Ausgestaltung ist wie folgt:
Ein optischer Projektionsbildschirm umfasst ein LED-Anzeigemodul, eine Kühlmodul und eine optische Projektionsleinwand. Die optische Projektionsleinwand ist mit optischem UV-Klebstoff an das LED-Anzeigemodul geklebt und ist auf der Lichtabstrahlungsseite des LED-Anzeigemoduls angeordnet. Das Kühlmodul ist fest auf der Rücklichtseite des LED-Anzeigemoduls angeordnet.
Das Kühlmodul umfasst eine Vielzahl von Kühlbaugruppen, die zum Kühlen unterschiedlicher Bereich des LED-Anzeigemoduls dienen. Jede Kühlbaugruppe umfasst eine Halbleiterkältemodul, einen Temperatursensor und einen intelligenten Schalter. Die intelligenten Schalter sind mit den Temperatursensoren und den Halbleiterkältemodulen elektrisch verbunden. Die Halbleiterkältemodule dienen zum Kühlen des LED-Anzeigemoduls. Die Temperatursensoren dienen zum Erfassen der Temperatur des LED-Anzeigemoduls. Die intelligenten Schalter steuern die Ein-/Ausschaltung der Halbleiterkältemodule gemäß der von den Temperatursensoren erfassten Temperatur.
Die optische Projektionsleinwand ist durch einen Träger, eine Gitterstrukturschicht, eine dunkle Teilchenbeschichtung, eine lichtstreuende Teilchenschicht und eine äußere Abbildungsschicht gebildet, die der Reihe nach übereinander gelagert sind. Der Träger ist eine Platte mit hoher Lichtdurchlässigkeit. Die Gitterstrukturschicht umfasst eine Vielzahl von Gittereinheiten. Die dunkle Teilchenbeschichtung ist durch Beschichten der Gitterstrukturschicht mit schwarzen lichtempfindlichen Faktoren gebildet. Die lichtstreuende Teilchenschicht umfasst ein lichtdurchlässiges Material, lichtstreuende Teilchen, die im Inneren des lichtdurchlässigen Materials angeordnet sind, und eine Filterfolie, die am lichtdurchlässigen Material angeordnet ist und zum Herausfiltern eines schädlichen Wellenbands dient. Strukturen zur diffusen Reflexion sind auf einer von der dunklen Teilchenbeschichtung abgewandten Seite der äußeren Abbildungsschicht angeordnet.
Außerdem ist das LED-Anzeigemodul durch LEDs gebildet, die in gleichmäßigen Intervallen angeordnet sind. Die Abstände zwischen jeweils zwei LEDs sind gleich. Der Abstand zwischen der optischen Projektionsleinwand und dem LED-Anzeigemodul ist gleich dem Abstand zwischen zwei LEDs im LED-Anzeigemodul.
Außerdem weist die dunkle Teilchenbeschichtung eine Dicke von 0,4 bis 0,6 mm auf.
Außerdem sind die Kühlbaugruppen matrixartig angeordnet.
Außerdem liegt das schädliche Wellenband im Bereich von 400 nm bis 450 nm.
Außerdem ist jede Gittereinheit sägezahnförmig.
Außerdem umfasst jeder intelligente Schalter eine Steuereinheit und eine erste Datenübertragungseinheit. Die Steuereinheiten sind mit den Temperatursensoren, den Halbleiterkältemodulen und den ersten Datenübertragungseinheiten elektrisch verbunden. Die Temperatursensoren übertragen erlangte Temperaturdaten an die Steuereinheiten. Die Steuereinheiten steuern die Ein-/Ausschaltung der Halbleiterkältemodule gemäß der Temperatur und senden oder empfangen Daten über die ersten Datenübertragungseinheiten.
Ein Verwaltungssystem für einen optischen Projektionsbildschirm basiert auf dem optischen Projektionsbildschirm und umfasst ferner ein Fernverwaltungsmodul. Das Fernverwaltungsmodul umfasst eine Fernsteuereinheit, eine Temperaturanzeigeeinheit, eine Alarmeinheit, eine Parametermodifikationseinheit und eine zweite Datenübertragungseinheit. Die Fernsteuereinheit ist mit der Temperaturanzeigeeinheit, der Alarmeinheit, der Parametermodifikationseinheit und der zweiten Datenübertragungseinheit elektrisch verbunden und empfängt Temperaturdaten über die zweite Datenübertragungseinheit. Nach dem Empfangen der Temperaturdaten beurteilt die Fernsteuereinheit die Temperaturdaten, überträgt die Temperaturdaten an die Temperaturanzeigeeinheit zur zeitgleichen Anzeige und gibt ein Alarmsignal an die Alarmeinheit aus, wenn die Temperaturdaten über einem Temperaturschwellenwert liegen. Die Alarmeinheit sendet bei Empfang eines Alarmsignals eine Alarmmeldung aus. Die Parametermodifikationseinheit empfängt von Benutzern eingegebene Temperaturschwellenwertdaten und überträgt die Temperaturschwellenwertdaten dann an die Fernsteuereinheit. Die Fernsteuereinheit überträgt die Temperaturschwellenwertdaten über die zweite Datenübertragungseinheit an die Steuereinheiten aller intelligenten Schalter. Die Steuereinheiten modifizieren den Temperaturschwellenwert gemäß den empfangenen Temperaturschwellenwertdaten.
Außerdem umfasst die Temperaturanzeigeeinheit Anzeigeblöcke an Positionen in Eins-zu-eins-Entsprechung zu den Kühlbaugruppen. Jeder Anzeigeblock zeigt die von dem intelligenten Schalter in der entsprechenden Kühlbaugruppe an die Fernsteuereinheit übertragenen Temperaturdaten an.
Durch Anwendung der obenstehenden technischen Ausgestaltung weist die Erfindung die folgenden vorteilhaften Wirkungen auf:

(1) Die Betriebstemperatur aller verbundenen Module eines großen Bildschirms kann durch unabhängiges Steuern der Temperatur aller Bereiche in den LED-Anzeigemodulen ausgeglichen gehalten werden, weshalb das Auftreten ausgefallener Pixel stark verringert wird.
(2) Gefahren durch Blaulicht der LED-Anzeigebildschirme können mittels optischer Projektion mit minimalem Pixelabstand eliminiert werden, die Helligkeit des großen Bildschirms kann auf einen für das menschliche Auge günstigen Bereich reduziert werden, ohne die Graustufung und die Farbe der Bilder zu beeinträchtigen, und die bislang vorherrschende Körnigkeit der Pixel der LED-Anzeigebildschirme wird eliminiert, so dass die Bildpunkte weicher und kohärenter wirken.
(3) Der optische Projektionsbildschirm ist mit LED-Anzeigemodulen verschiedener Pixelspezifikationen kompatibel, und durch Verbinden mehrerer LED-Anzeigemodule können gewünschte große Bildschirme beliebiger Größe erlangt werden.

Figurenliste

1 ist eine Strukturansicht eines einzelnen Kühlmoduls einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
2 ist eine Strukturansicht einer optischen Projektionsleinwand der ersten Ausführungsform der Erfindung.
3 ist eine schematische Ansicht eines Lichtpfads der ersten Ausführungsform der Erfindung.
4 zeigt schematische Ansichten der Lichtpfade bei unterschiedlichen Abstände zwischen der optischen Projektionsleinwand und einem LED-Anzeigemodul der ersten Ausführungsform der Erfindung.
5 ist ein elektrisches Schaltdiagramm einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
6 ist ein weiteres elektrisches Schaltdiagramm der zweiten Ausführungsform der Erfindung.
7 ist eine Gesamtstrukturansicht der zweiten Ausführungsform der Erfindung.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Die Zeichnungen werden zur weiteren Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung bereitgestellt. Diese Zeichnungen sind nur ein Teil des von der Erfindung offenbarten Inhalts und sollen vor allem die Ausführungsformen veranschaulichen und die Betriebsweise der Erfindung unter Bezugnahme auf relevante Inhalte der Beschreibung erläutern. Durch Bezugnahme auf diese Inhalte sollte der Durchschnittsfachmann andere mögliche Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung erkennen können.
Die Erfindung wird wie folgt in Kombination mit den begleitenden Zeichnungen und spezifischen Ausführungsformen weiter beschrieben. Erste Ausführungsform:
Wie in 1-4 gezeigt, stellt die erste Ausführungsform der Erfindung einen optischen Projektionsbildschirm bereit. Der optische Projektionsbildschirm umfasst ein LED-Anzeigemodul 1, eine Kühlmodul und eine optische Projektionsleinwand 3. Die optische Projektionsleinwand 3 ist mit optischem UV-Klebstoff 2 an das LED-Anzeigemodul 1 geklebt und ist auf der Lichtabstrahlungsseite des LED-Anzeigemoduls 1 angeordnet. Das Kühlmodul ist fest auf der Rücklichtseite des LED-Anzeigemoduls 1 angeordnet.
Wie bei üblichen LED-Anzeigebildschirmen ist das LED-Anzeigemodul 1 durch gleichmäßig beabstandete LEDs gebildet, wobei die Abstände zwischen jeweils zwei LEDs gleich sind. Um die Anzeigewirkung des optischen Projektionsbildschirms zu optimieren, ist in dieser Ausführungsform der Abstand zwischen der optischen Projektionsleinwand 3 und dem LED-Anzeigemodul 1 vorzugsweise gleich einem Abstand zwischen zwei LEDs im LED-Anzeigemodul 1 festgelegt, wie in 4 gezeigt. 4(a) zeigt, dass der Abstand zwischen der optischen Projektionsleinwand 3 und dem LED-Anzeigemodul 1 gleich dem Abstand zwischen zwei LEDs im LED-Anzeigemodul 1 ist, und wie aus 4(a) zu erkennen ist, beträgt der maximale Brechungswinkel einer Gitterstrukturschicht 32 der optischen Projektionsleinwand 3 für die Lichtprojektion 60°, und wenn der Abstand AC zwischen den LEDs und der optischen Projektionsleinwand 3 gleich dem Pixelabstand AB zwischen den zwei LEDs ist, wird ein Zwischenraum zwischen den zwei LED-Pixelpunkten genau durch Projektionslicht zwischen den zwei LED-Pixelpunkten gefüllt, so dass ein Bild nicht körnig wirkt. 4(b) zeigt, dass der Abstand zwischen der optischen Projektionsleinwand 3 und dem LED-Anzeigemodul 1 kleiner als der Abstand zwischen zwei LEDs im LED-Anzeigemodul 1 ist, und wie aus 4(b) zu erkennen ist, kann bei einem Abstand AC zwischen den LEDs und der optischen Projektionsleinwand 3, der kleiner als der Pixelabstand AB zwischen den zwei LEDs ist, der Bereich DE des Zwischenraums zwischen den zwei Pixelpunkten nicht durch das Projektionslicht gefüllt werden, und mit zunehmender Differenz zwischen AC und AB tritt die Körnigkeit des Bildes immer stärker zutage. 4(c) zeigt, dass der Abstand zwischen der optischen Projektionsleinwand 3 und dem LED-Anzeigemodul 1 größer als der Abstand zwischen zwei LEDs im LED-Anzeigemodul 1 ist, und wie aus 4(c) zu erkennen ist, überschneidet sich bei einem Abstand AC zwischen den LEDs und der optischen Projektionsleinwand 3, der größer als der Pixelabstand AB zwischen den zwei LEDs ist, das Projektionslicht zwischen den zwei Pixelpunkten, das Projektionsbild ist im Überschneidungsbereich FG unscharf, und mit zunehmender Differenz zwischen AC und AB wird das Bild zunehmend unschärfer. Somit erzielt der optische Projektionsbildschirm durch die Konfiguration dieser Ausführungsform die optimale Projektionswirkung mit minimalem Pixelabstand.
Der optische UV-Klebstoff 2 ist ein lichtgehärteter UV-Klebstoff. Wenn das vom LED-Anzeigemodul 1 abgestrahlte Licht durch den optischen UV-Klebstoff 2 tritt, wird der Lichtpfad nicht gebrochen, das Bild wird nicht beeinträchtigt, und Attribute wie etwa die Qualität des Bildes werden nicht beeinflusst. Der optische UV-Klebstoff 2 ist ein nicht flüchtiges und nicht krebserregendes Material.
Die Fläche der optischen Projektionsleinwand 3 ist mit dem Anzeigebereich des LED-Anzeigemoduls 1 identisch, so dass mehrere Anzeigemodule miteinander verbunden werden können, um einen größeren Anzeigebildschirm zu bilden, und Verpackung, Transport, Installation und Wartung leicht ausgeführt werden können.
Wie in Fig. gezeigt, ist die optische Projektionsleinwand 3 durch einen Träger 31, eine Gitterstrukturschicht 32, eine dunkle Teilchenbeschichtung 33, eine lichtstreuende Teilchenschicht 34 und eine äußere Abbildungsschicht 35 gebildet, die der Reihe nach übereinander gelagert sind.
Der Träger 31 ist eine Platte mit hoher Lichtdurchlässigkeit und kann von Glas oder Kunststoff abgestützt werden. Um eine hohe Festigkeit und chemische Stabilität des Trägers 31 sicherzustellen, ist der Träger 31 in dieser Ausführungsform vorzugsweise aus PVC-Material mit hoher Lichtdurchlässigkeit hergestellt.
Die Gitterstrukturschicht 32 ist auf einer Seite des Trägers 31 angeordnet. Eine Vielzahl von Gittereinheiten ist im Inneren der Gitterstrukturschicht 32 oder auf der Oberfläche der Gitterstrukturschicht 32 angeordnet. Die Gittereinheiten können bogenförmig, oval, sägezahnförmig oder dergleichen sein. In dieser Ausführungsform sind sägezahnförmige Gittereinheiten im Inneren der Gitterstrukturschicht 32 angeordnet, um die Lichtpfade anzupassen, und wenn einfallendes Lichts durch die sägezahnförmigen Gittereinheiten tritt, neigen die Lichtpfade dazu, parallel zu sein.
Die dunkle Teilchenbeschichtung 33 ist auf einer vom Träger 31 angewandten Seite der Gitterstrukturschicht 32 angeordnet und ist mittels Beschichten der Gitterstrukturschicht 32 mit schwarzen lichtempfindlichen Faktoren gebildet. Die dunkle Teilchenbeschichtung 33 kann die Lichtstärke reduzieren und den Ausdruck von tiefem Schwarz im Projektionsbild verstärken. Ein Fachmann kann die Lichtdurchlässigkeit der optischen Projektionsleinwand 3 durch Anpassen der Dicke der dunklen Teilchenbeschichtung 33 verändern, wodurch die Helligkeit des optischen Projektionsbildschirms angepasst wird. In dieser Ausführungsform weist die dunkle Teilchenbeschichtung 33 vorzugsweise eine Dicke von 0,4 bis 0,6 mm auf, und Versuchsergebnisse zeigen, dass die dunkle Teilchenbeschichtung 33 mit einer solchen Dicke die Helligkeit des optischen Projektionsbildschirms halbieren kann.
Die lichtstreuende Teilchenschicht 34 ist auf einer von der Gitterstrukturschicht 32 abgewandten Seite der dunklen Teilchenbeschichtung 33 angeordnet und umfasst ein lichtdurchlässiges Material und lichtstreuende Teilchen, die im Inneren des lichtdurchlässigen Materials angeordnet sind, wobei das lichtdurchlässige Material eine Hochpolymermaterial wie etwa Polystyrol oder Polymethylmethacrylat sein kann, die lichtstreuenden Teilchen aus Polystyrol, Polymethylmethacrylat oder Siliziumdioxid hergestellt sein können und Licht beeinflussen können, so dass der Winkel eines Lichtstrahls tendenziell 180° beträgt, wodurch die Körnigkeit der Anzeige des LED-Anzeigemoduls 1 beseitigt wird. Zudem umfasst die lichtstreuende Teilchenschicht 34 ferner eine Filterfolie, die an dem lichtdurchlässigen Material angeordnet ist und dazu dient, ein schädliches Wellenband herauszufiltern. Aufgrund dessen, dass häufiges schädliches Licht Blaulicht ist, liegt schädliche Wellenband in dieser Ausführungsform vorzugsweise im Bereich von 400 nm bis 450 nm, und die Filterfolie kann Gefahren durch Blaulicht des LED-Anzeigemoduls 1 beseitigen. Ein Fachmann kann auch Filterfolien zum Herausfiltern anderer schädlicher Wellenbänder anwenden.
Die äußere Abbildungsschicht 35 ist auf einer von der dunklen Teilchenbeschichtung 33 abgewandten Seite der lichtstreuenden Teilchenschicht 34 angeordnet und ist aus einem Material von hoher Lichtdurchlässigkeit wie etwa einem Polymer-PVC-Material hergestellt. Strukturen zur diffusen Reflexion sind auf einer von der lichtstreuenden Teilchenschicht 34 abgewandten Seite der äußeren Abbildungsschicht 35 angeordnet, wobei die Strukturen zur diffusen Reflexion regelmäßige oder unregelmäßige Vorsprünge sein können. Wenn Licht wie etwa Lampenlicht von außen auf die Strukturen zur diffusen Reflexion scheint, wird es diffus reflektiert, wodurch eine Blendschutzwirkung des Bildschirms erzielt wird.
In dieser Ausführungsform kann die optische Projektionsleinwand 3 Blaulichtgefahr des LED-Anzeigebildschirm mittels optischer Projektion mit minimalem Pixelabstand beseitigen, die Helligkeit eines großen Bildschirms auf einen für das menschliche Auge günstigen Bereich reduzieren, ohne die Graustufung und Farbe des Bilds zu beeinträchtigen, und den bislang vorherrschenden körnigen Eindruck der Pixel des LED-Anzeigebildschirms beseitigen, so dass die Bildpunkte weicher und kohärenter wirken.
Das Kühlmodul umfasst eine Vielzahl von Kühlbaugruppen 4, die in unterschiedlichen Bereichen verteilt sind und zum Kühlen unterschiedlicher Bereiche des LED-Anzeigemoduls 1 dienen. Die Kühlbaugruppen 4 können nach dem Zufallsprinzip an beliebigen Positionen angeordnet sein und können auch gemäß einer bestimmten Regel angeordnet sein. In dieser Ausführungsform sind die Kühlbaugruppen 4 vorzugsweise matrixartig angeordnet, und die den Kühlbaugruppen 4 entsprechenden Bereiche des LED-Anzeigemoduls 1 weisen eine identische Größe auf.
Jede Kühlbaugruppe 4 umfasst eine Halbleiterkältemodul 41, einen Temperatursensor 42 und einen intelligenten Schalter 43. Die intelligenten Schalter 43 sind mit den Temperatursensoren 42 und den Halbleiterkältemodulen 41 elektrisch verbunden. Die Halbleiterkältemodule 41 dienen zum Kühlen des LED-Anzeigemoduls 1. Die Temperatursensoren 42 dienen zum Erfassen der Temperatur des LED-Anzeigemoduls 1. Die intelligenten Schalter 43 dienen zum Steuern der Ein-/Ausschaltung der Halbleiterkältemodule 41 gemäß der von den Temperatursensoren 42 erfassten Temperatur.
Die Halbleiterkältemodule 41 beruhen auf dem Prinzip der Halbleiterkühlung. Zwischen den einzelnen Halbleiterkältemodulen 41 und dem LED-Anzeigemodul 1 ist ein hohler Bereich gebildet. Die Temperatursensoren 42 sind in den hohlen Bereichen angeordnet.
Bei einem durch eine Vielzahl von miteinander verbundenen LED-Anzeigemodulen 1 gebildeten großen Bildschirm ist aufgrund ungleichmäßiger Farbtöne der in unterschiedlichen Bereichen angezeigten Inhalte die von den Modulen erzeugte Wärme unterschiedlich; mittels des vorstehenden Rückkopplungsanpassungsmechanismus kann jedoch die Betriebstemperatur der LED-Anzeigemoduls 1 präzise in Echtzeit auf einen relativ ausgeglichenen Zustand gesteuert werden, was das Auftreten ausgefallener Pixel der LED-Anzeigemodule 1 stark reduziert.
In dieser Ausführungsform umfasst jeder intelligente Schalter 43 zum Überwachen der Temperatur des optischen Projektionsbildschirms vorzugsweise eine Steuereinheit 431 und eine erste Datenübertragungseinheit 432. Die Steuereinheiten 431 sind mit den Temperatursensoren 42, den Halbleiterkältemodulen 41 und den ersten Datenübertragungseinheiten 432 elektrisch verbunden. Die Temperatursensoren 42 übertragen erfasste Temperaturdaten an die Steuereinheiten 431 und die Steuereinheiten 431 steuern die Ein-/Ausschaltung der Halbleiterkältemodule 41 gemäß der Temperatur und senden oder empfangen Daten über die ersten Datenübertragungseinheiten 432.
Die ersten Datenübertragungseinheiten 432 können drahtgebundene Übertragungseinheiten wie etwa serielle Anschlüsse oder USBs sein, oder können drahtlose Übertragungseinheiten wie etwa RF-Funksende- und -empfangsmodule sein. Zur Steuerung aus der Ferne sind die ersten Datenübertragungseinheiten 432 in dieser Ausführungsform vorzugsweise drahtlose Übertragungseinheiten.
Versuchsergebnisse für die erste Ausführungsform der Erfindung:
Wenn bei einem LED-Anzeigemodul 1 mit einem Pixelabstand von P1.667 als Prüfmedium das LED-Anzeigemodul 1 bei voller Leistung arbeitet, weist ein von dem LED-Anzeigemodul 1 angezeigtes weißes Bild einen typischen Helligkeitswert von 900 cd/m² auf; wenn das weiße Bild durch die optische Projektionsleinwand 3 getreten ist, beträgt der Helligkeitswert des weißen Bildes 405 cd/m², was innerhalb des für das menschliche Auge günstigen Bereichs liegt.
Bei dem LED-Anzeigemodul 1 mit einem Pixelabstand von P1.667 als Prüfmedium werden zwei Module separat unter denselben Umgebungsbedingungen von 27 °C geprüft, wobei das erste Modul ein typisches passives Kühlverfahren anwendet, während das zweite Modul das aktive Kühlverfahren aus der Erfindung anwendet, wobei die beiden Module separat das gleiche Graustufenbild anzeigen. Nach fünf Stunden beträgt die Temperatur eines Teils des ersten Moduls mit hoher Helligkeit 41,3°C, die Temperatur eines Teils des ersten Moduls mit niedriger Helligkeit beträgt 29,8°C, während die Temperatur eines Teils mit hoher Helligkeit und eines Teils mit niedriger Helligkeit des zweiten Moduls jeweils 28,7°C beträgt; sowohl die Temperatur des ersten Moduls als auch die Temperatur des zweiten Moduls werden innerhalb eines Bereichs mit geringer Abweichung gehalten. Nach einem Betrieb von 720 Stunden wies das erste Modul im Teil mit hoher Helligkeit drei ausgefallene Pixel und keine ausgefallenen Pixel im Teil mit niedriger Helligkeit auf, während das zweite Modul weder im Teil mit hoher Helligkeit noch im Teil mit niedriger Helligkeit ausgefallene Pixel aufwies.
Bei dem LED-Anzeigemodul 1 mit einem Pixelabstand von P1.667 als Prüfmedium werden in einem anderen Labor zwei Module separat unter denselben Umgebungsbedingungen von 27 °C geprüft, wobei das erste Modul ein typisches passives Kühlverfahren anwendet, während das zweite Modul das aktive Kühlverfahren aus der Erfindung anwendet, wobei die beiden Module separat das gleiche Graustufenbild anzeigen und die Bereiche mit hoher und niedriger Helligkeit so eingestellt sind, dass sie automatisch alle 10 Minuten alternieren. Nach fünf Stunden schwankt die Temperatur des ersten Moduls im Zuge der Änderungen der Graustufung des Bildes, während die Temperatur des zweiten Moduls stets bei 28,5°C bleibt und nur innerhalb eines extrem kleinen Bereichs schwankt. Nach 720 Stunden weist das erste Modul fünf ausgefallene Pixel auf, während das zweite Modul keine ausgefallenen Pixel aufweist. Wie aus den Versuchsdaten hervorgeht, treten umso mehr ausgefallene Pixel auf, je höher die Betriebstemperatur des LED-Anzeigemoduls 1 ist und je stärker sich die Temperatur ändert. Wenn die Betriebstemperatur des LED-Anzeigemoduls 1 niedriger als 30°C ist und stabil gehalten wird, nimmt die Anzahl ausgefallener Pixel stark ab.
In der ersten Ausführungsform der Erfindung kann die Betriebstemperatur aller verbundenen Module eines großen Bildschirms durch unabhängiges Steuern der Temperatur aller Bereiche der LED-Anzeigemodule 1 ausgeglichen gehalten werden, so dass die Anzahl ausgefallener Pixel stark abnimmt; Gefahren durch Blaulicht der LED-Anzeigebildschirme werden mittels optischer Projektion mit minimalem Pixelabstand eliminiert, die Helligkeit des großen Bildschirms kann auf einen für das menschliche Auge günstigen Bereich reduziert werden, ohne die Graustufung und die Farbe der Bilder zu beeinträchtigen, und die bislang vorherrschende Körnigkeit der Pixel der LED-Anzeigebildschirme wird eliminiert, so dass die Bildpunkte weicher und kohärenter wirken; zudem ist der optische Projektionsbildschirm mit LED-Anzeigemodulen 1 verschiedener Pixelspezifikationen kompatibel, und durch Verbinden mehrerer LED-Anzeigemodule können gewünschte große Bildschirme beliebiger Größe erlangt werden.
Zweite Ausführungsform:
Wie in 5-7 gezeigt, stellt die zweite Ausführungsform der Erfindung ein Verwaltungssystem für einen optischen Projektionsbildschirm bereit. Ausführungsform des optischen Projektionsbildschirms der ersten Ausführungsform umfasst das Verwaltungssystem für einen optischen Projektionsbildschirm ferner ein Fernverwaltungsmodul 5. Das Fernverwaltungsmodul 5 umfasst eine Fernsteuereinheit 51, eine Temperaturanzeigeeinheit 52, eine Alarmeinheit 53, eine Parametermodifikationseinheit 54 und eine zweite Datenübertragungseinheit 55. Die Fernsteuereinheit 51 ist mit der Temperaturanzeigeeinheit 52, der Alarmeinheit 53, der Parametermodifikationseinheit 54 und der zweiten Datenübertragungseinheit 55 elektrisch verbunden. Die Fernsteuereinheit 51 empfängt Temperaturdaten über die zweite Datenübertragungseinheit 55, beurteilt die empfangenen, überträgt die Temperaturdaten an die Temperaturanzeigeeinheit 52 zur zeitgleichen Anzeige und gibt ein Alarmsignal an die Alarmeinheit 53 aus, wenn die Temperaturdaten über einem Temperaturschwellenwert liegen. Nach dem Empfangen eines Alarmsignal sendet die Alarmeinheit 53 eine Alarmmeldung aus. Die Parametermodifikationseinheit 54 empfängt von Benutzern eingegebene Temperaturschwellenwertdaten und überträgt die Temperaturschwellenwertdaten dann an die Fernsteuereinheit 51. Die Fernsteuereinheit 51 überträgt die Temperaturschwellenwertdaten über die zweite Datenübertragungseinheit 55 an die Steuereinheiten 431 aller intelligenten Schalter 43. Die Steuereinheiten 431 modifizieren den Temperaturschwellenwert gemäß den empfangenen Temperaturschwellenwertdaten.
Die Alarmeinheit 53 kann den Alarm in einer üblichen Alarmform wie etwa einer akustischen oder visuellen Meldung ausgeben.
Die Temperaturanzeigeeinheit 52 umfasst Anzeigeblöcke, die in gleicher Anzahl wie die Kühlbaugruppen 4 vorliegen und in ihrer Position den Kühlbaugruppen 4 eins zu eins entsprechen. Jeder Anzeigeblock zeigt die von dem intelligenten Schalter 43 in der entsprechenden Kühlbaugruppe 4 an die Fernsteuereinheit 51 übertragenen Temperaturdaten an. Um die Beobachtung ungewöhnlicher Temperaturdaten durch das Bedienungspersonal zu ermöglichen, werden in dieser Ausführungsform Temperaturdaten oberhalb des Temperaturschwellenwerts vorzugsweise gegenüber anderen Temperaturdaten in einer anderen Farbe oder Schriftart oder in anderer Weise hervorgehoben.
Ebenso wie die ersten Datenübertragungseinheiten 432 kann die zweite Datenübertragungseinheit 55 eine drahtgebundene Übertragungseinheit wie etwa ein serieller Anschluss oder USB sein, oder kann eine drahtlose Übertragungseinheit wie etwa ein RF-Funksende- und -empfangsmodul sein. Um eine Fernsteuerung zu erreichen, ist die zweite Datenübertragungseinheit 55 in dieser Ausführungsform vorzugsweise eine drahtlose Übertragungseinheit, und die Datenübertragung zwischen der zweiten Datenübertragungseinheit 55 und den ersten Datenübertragungseinheiten 432 erfolgt über Funknetze.
In dieser Ausführungsform können Benutzer die Temperatur entsprechender Bereiche des optischen Projektionsbildschirms durch die Temperaturanzeigeeinheit 52 im Fernverwaltungsmodul 5 beobachten und können eine Nachricht erhalten, wenn die Temperatur zu hoch ist. Temperaturschwellenwerte können gemäß den Anforderungen eingestellt werden, um eine zentralisierte Überwachung, Fernsteuerung und Fehlermeldung für den optischen Projektionsbildschirm zu erreichen, und Bediener im Hintergrund können auf bequeme Weise einen großen Bildschirm verwalten.
Obwohl die Erfindung spezifisch unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen dargestellt und beschrieben wurde, wird der Fachmann erkennen, dass verschiedene Abwandlungen der Erfindung hinsichtlich Form und Detail vorgenommen werden können, ohne vom durch die Ansprüche definierten Geist und Umfang abzuweichen, und dass alle derartigen Abwandlungen in den Schutzumfang der Erfindung fallen.
Bereitgestellt werden ein optischer Projektionsbildschirm und ein Verwaltungssystem desselben. Der optische Projektionsbildschirm umfasst ein LED-Anzeigemodul, eine Kühlmodul und eine optische Projektionsleinwand. Die optische Projektionsleinwand ist mit optischem UV-Klebstoff an das LED-Anzeigemodul geklebt und ist auf der Lichtabstrahlungsseite des LED-Anzeigemoduls angeordnet. Das Kühlmodul ist auf der Rücklichtseite des LED-Anzeigemoduls angeordnet und umfasst eine Vielzahl von Kühlbaugruppen, die in unterschiedlichen Bereichen verteilt sind und zum Kühlen unterschiedlicher Bereiche des LED-Anzeigemoduls dienen. Jede Kühlbaugruppe umfasst eine Halbleiterkältemodul, einen Temperatursensor und einen intelligenten Schalter. Die intelligenten Schalter steuern die Ein-/Ausschaltung der Halbleiterkältemodule gemäß der von den Temperatursensoren erfassten Temperatur. Mehrere Module können miteinander verbunden sein, um einen großen Bildschirm zu erzielen, die Betriebstemperatur ist stabiler und ausgeglichener, die Pixelausfallrate und die Fehlerrate sind reduziert, das Licht der angezeigten Bilder ist weicher und in seiner Helligkeit einstellbar und der optische Projektionsbildschirm eignet sich zur langfristigen Verwendung in geringem Abstand.

Claims

Optischer Projektionsbildschirm, umfassend ein LED-Anzeigemodul, ein Kühlmodul und eine optische Projektionsleinwand, wobei die optische Projektionsleinwand mit optischem UV-Klebstoff an das LED-Anzeigemodul geklebt ist und auf einer Lichtabstrahlungsseite des LED-Anzeigemoduls angeordnet ist und das Kühlmodul fest auf einer Rücklichtseite des LED-Anzeigemoduls angeordnet ist; wobei das Kühlmodul eine Vielzahl von Kühlbaugruppen umfasst, die in unterschiedlichen Bereichen verteilt sind und jeweils zum Kühlen unterschiedlicher Bereich des LED-Anzeigemoduls dienen; jede Kühlbaugruppe ein Halbleiterkältemodul, einen Temperatursensor und einen intelligenten Schalter umfasst; die intelligenten Schalter mit den Temperatursensoren und den Halbleiterkältemodulen elektrisch verbunden sind, die Halbleiterkältemodule zum Kühlen des LED-Anzeigemoduls dienen, die Temperatursensoren zum Erfassen einer Temperatur des LED-Anzeigemoduls dienen und die intelligenten Schalter die Ein-/Ausschaltung der Halbleiterkältemodule gemäß der durch die Temperatursensoren erfassten Temperatur dienen; und wobei die optische Projektionsleinwand durch eine Träger, eine Gitterstrukturschicht, eine dunkle Teilchenbeschichtung, eine lichtstreuende Teilchenschicht und eine äußere Abbildungsschicht gebildet, die der Reihe nach übereinander gelagert sind, wobei der Träger eine Platte mit hoher Lichtdurchlässigkeit ist, die Gitterstrukturschicht eine Vielzahl von Gittereinheiten umfasst, die dunkle Teilchenbeschichtung durch Beschichten der Gitterstrukturschicht mit schwarzen lichtempfindlichen Faktoren gebildet ist und ein lichtdurchlässiges Material, lichtstreuende Teilchen, die im Inneren des lichtdurchlässigen Materials angeordnet sind, und eine Filterfolie umfasst, die an dem lichtdurchlässigen Material angeordnet ist und zum Herausfiltern eines schädlichen Wellenbands dient, und Strukturen zur diffusen Reflexion von der dunklen Teilchenbeschichtung abgewandten Seite der äußeren Abbildungsschicht angeordnet sind.
Optischer Projektionsbildschirm nach Anspruch 1, wobei das LED-Anzeigemodul durch LEDs gebildet ist, die in gleichen Intervallen angeordnet sind, Abstände zwischen je zwei der LEDs gleich sind und ein Abstand zwischen der optischen Projektionsleinwand und dem LED-Anzeigemodul gleich dem Abstand zwischen zwei der LEDs im LED-Anzeigemodul ist.
Optischer Projektionsbildschirm nach Anspruch 1 oder 2, wobei die dunkle Teilchenbeschichtung eine Dicke von 0,4 bis 0,6 mm aufweist.
Optischer Projektionsbildschirm nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Kühlbaugruppen matrixartig angeordnet sind.
Optischer Projektionsbildschirm nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das schädliche Wellenband in einem Bereich von 400 nm bis 450 nm liegt.
Optischer Projektionsbildschirm nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei jede Gittereinheit sägezahnförmig ist.
Optischer Projektionsbildschirm nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei jeder intelligente Schalter eine Steuereinheit und eine erste Datenübertragungseinheit umfasst, die Steuereinheiten mit den Temperatursensoren, den Halbleiterkältemodulen und den ersten Datenübertragungseinheiten elektrisch verbunden sind, die Temperatursensoren erlangte Temperaturdaten an die Steuereinheiten übertragen und die Steuereinheiten die Ein-/Ausschaltung der Halbleiterkältemodule gemäß der Temperatur steuern und Daten über die ersten Datenübertragungseinheiten senden oder empfangen.
Verwaltungssystem für einen optischen Projektionsbildschirm auf Grundlage des optischen Projektionsbildschirms nach Anspruch 7, ferner umfassend ein Fernverwaltungsmodul, wobei das Fernverwaltungsmodul eine Fernsteuereinheit, eine Temperaturanzeigeeinheit, eine Alarmeinheit, eine Parametermodifikationseinheit und eine zweite Datenübertragungseinheit umfasst, die Fernsteuereinheit mit der Temperaturanzeigeeinheit, der Alarmeinheit, der Parametermodifikationseinheit und der zweiten Datenübertragungseinheit elektrisch verbunden ist, die Fernsteuereinheit Temperaturdaten über die zweite Datenübertragungseinheit empfängt, die Temperaturdaten nach ihrem Empfang beurteilt, die Temperaturdaten zur Anzeige in Echtzeit an die Temperaturanzeigeeinheit überträgt und ein Alarmsignal an die Alarmeinheit ausgibt, wenn die Temperaturdaten über einem Temperaturschwellenwert liegen, die Alarmeinheit beim Empfangen des Alarmsignals eine Alarmmeldung aussendet, die Parametermodifikationseinheit von Benutzern eingegebene Temperaturschwellenwertdaten empfängt und die Temperaturschwellenwertdaten dann an die Fernsteuereinheit überträgt, die Fernsteuereinheit die Temperaturschwellenwertdaten über die zweite Datenübertragungseinheit an die Steuereinheiten aller intelligenten Schalter überträgt und die Steuereinheiten einen Temperaturschwellenwert gemäß den empfangenen Temperaturschwellenwertdaten modifizieren.
Verwaltungssystem für einen optischen Projektionsbildschirm nach Anspruch 8, wobei die Temperaturanzeigeeinheit Anzeigeblöcke an Positionen in Eins-zu-eins-Entsprechung zu den Kühlbaugruppen umfasst und jeder Anzeigeblock durch den intelligenten Schalter in der entsprechenden Kühlbaugruppe an die Fernsteuereinheit übertragene Temperaturdaten anzeigt.