TWI537673B - 投影光學系統及用於投影光學系統的能量控制方法 - Google Patents

Description

投影光學系統及用於投影光學系統的能量控制方法

本發明關於一種投影光學系統及用於投影光學系統的能量控制方法。

目前已有利用熱能轉換為電能的原理，回收電子裝置的廢熱再利用的技術，藉以達到環保節能的目的。舉例而言，如圖1所示，美國專利公開號US20050000559A揭露一種熱電產生器100，包括光源102、熱吸收元件104及熱電模組106。熱電模組106具有上、下基板且於接收光源102產生的熱後會因上下基板的溫差而產生電力。產生的電力可經由導線108、110輸送，且例如可用以冷卻顯示器112。美國專利公開號20070289621A揭露一種照明系統，包含照明單元、熱傳導元件、熱電轉換模組及熱釋放路徑元件。熱電轉換模組包括下基板、上基板、下電極、上電極及熱電元件，下基板的下表面固定於熱傳導元件的上表面，且上基板的上表面固定於熱釋放路徑元件的下表面。

然而，上述的各個習知設計於回收廢熱並轉換為電能後，電能係直接輸出至一耗電元件而無法管理或分配，故無法進一步提高熱轉換電能的利用效率。

本發明提供一種具有良好的熱轉換電能利用效率的 投影光學系統及能量控制方法。

依本發明一實施例的設計，一種投影光學系統包含一光源模組、一光學引擎、一熱電發電單元、一儲能單元、複數電子裝置以及一選擇單元。光源模組適於發出至少一光束，光學引擎對應至少一影像訊號調變光束，以形成一影像光束。熱電發電單元吸收投影光學系統產生的熱能並轉換為電能，且儲能單元儲存電能。複數電子裝置接收來自儲能單元的電能且具有至少二個不同的驅動電壓，且選擇單元依據儲能單元的電量選擇性地啟動這些電子裝置的至少其中之一。

於一實施例中，儲能單元包含一控制IC及一充電電池，熱電發電單元將熱能轉換為電壓或電流，且控制IC放大電壓或電流並輸入至充電電池。

於一實施例中，熱電發電單元設置於鄰接光源模組或光學引擎位置處。光源模組可包含一綠光LED、一紅光LED及一藍光LED，且熱電發電單元可設置於鄰接綠光LED位置處。

於一實施例中，複數電子裝置可包含一散熱風扇、一微控制器、一不斷電裝置及一直流充電源，微控制器可利用儲能單元的電能顯示電量資訊或斷電資訊，散熱風扇及不斷電裝置的驅動電壓可大於微控制器的驅動電壓，且直流充電源的驅動電壓可大於微控制器的驅動電壓且小於散熱風扇的驅動電壓。

於一實施例中，熱電發電單元可於投影光學系統的溫度大於50℃時致能。

本發明另一實施例提供一種用於投影光學系統的能量控制方法，投影光學系統具有複數電子裝置且這些電子裝置具有至少二個不同的驅動電壓或不同的耗電量，且能量控制方法包含如下步 驟：將投影光學系統產生的熱能轉換為電能並儲存至一儲能單元，以及依據儲能單元的電量利用儲能單元的電能選擇性地啟動這些電子裝置的至少其中之一。

於一實施例中，選擇性地啟動電子裝置之步驟包含根據儲能單元的電量關閉已啟動的電子裝置的步驟。

於一實施例中，能量控制方法可更包含利用儲能單元的電能顯示電量資訊或斷電資訊的步驟。

於一實施例中，能量控制方法可更包含電子裝置包含微控制器、散熱風扇以及直流充電源。

於一實施例中，能量控制方法可更包含電子裝置更包含不斷電裝置。

於一實施例中，能量控制方法可更包含熱能轉換為電能之步驟，係於投影光學系統之溫度大於50℃時進行。

藉由上述各個實施例的設計，可獲得啟動或關閉多個具不同驅動電壓或耗電量的電子裝置的選擇性，如此對熱電轉換所獲得的能源，和習知設計相較可進行更有效率的管理及運用。舉例而言，當回收的廢熱較少時，因轉換出的電量較低，習知設計即無法利用以驅動冷卻元件，反之，依本發明實施例的設計，較低的電量例如可用以啟動驅動電壓或耗電量較低的微處理器以顯示電量資訊或斷電資訊，獲得較佳的能量分配及管理效果。

本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術特徵中得到進一步的了解。為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例並配合所附圖式，作詳細說明如下。

10、10a‧‧‧投影光學系統

12‧‧‧光源模組

12B‧‧‧藍光LED

12G‧‧‧綠光LED

12R‧‧‧紅光LED

14‧‧‧光學引擎

16‧‧‧投影鏡頭

18‧‧‧熱電發電單元

22‧‧‧儲能單元

22a‧‧‧控制IC

22b‧‧‧充電電池

24‧‧‧選擇單元

26‧‧‧電子裝置

26a‧‧‧微控制器

26b‧‧‧直流充電源

26c‧‧‧散熱風扇

26d‧‧‧不斷電裝置

32‧‧‧合光裝置

34‧‧‧光均勻化元件

36‧‧‧反射元件

38‧‧‧數位微鏡元件

100‧‧‧熱電產生器

102‧‧‧光源

104‧‧‧熱吸收元件

106‧‧‧熱電模組

108、110‧‧‧導線

112‧‧‧顯示器

I‧‧‧光束

IM‧‧‧影像光束

S‧‧‧選擇信號

圖1為一習知熱電產生器的示意圖。

圖2為本發明一實施例的投影光學系統的方塊示意圖。

圖3為本發明一實施例的熱電轉換及電能控制模式的示意圖。

圖4為本發明一實施例的投影光學系統的示意圖。

圖5為本發明一實施例的用於投影光學系統的能量控制方法的流程圖。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。

圖2為本發明一實施例的投影光學系統的方塊示意圖。如圖2所示，一種投影光學系統10包含一光源模組12、一光學引擎14、一投影鏡頭16、一熱電發電單元18、一儲能單元22及一選擇單元24。光源模組12發出至少一光束I，光學引擎14接收光束I並對應至少一影像訊號調變光束I以形成一影像光束IM，且投影鏡頭16接收影像光束IM並進行投射。熱電發電單元18可吸收投影光學系統10產生的熱能並轉換為電能，當然，投影光學系統10產生熱能的來源並不限定，於一實施例中，例如投影光學系統10產生的熱能可主要來自光源模組12或光學引擎14，於此情況下，熱電發電單元18可設置於鄰接光源模組12或光學引擎14位置處，以更有效率地吸收熱能並進行轉換。再者，投影光學系統10可具有 多個不同的耗能電子裝置26，且這些電子裝置26具有至少二個不同的驅動電壓。請同時參考圖3，舉例而言，電子裝置26例如可包含微控制器26a、直流充電源26b、散熱風扇26c、不斷電裝置26d等等，其中微控制器26a例如可利用儲能單元22的電能，提供電能給投影光學系統上的顯示面板，用以顯示電量資訊或斷電資訊，或者亦可於視控調整功能OSD(on screen display)上顯示目前電量。於一實施例中，微控制器26a例如需3-4伏特的驅動電壓，直流充電源26b例如需4-5伏特的驅動電壓，且散熱風扇26c及不斷電裝置26d例如需5伏特以上的驅動電壓。如圖3所示，於一實施例中，儲能單元22可包含一控制IC22a及一充電電池22b，熱電發電單元18例如可於投影光學系統10之溫度大於50℃時致能，以將熱能轉換為電壓或電流，且控制IC22a放大電壓或電流後，輸入充電電池22b以儲存電能。依本發明一實施例的設計，選擇單元24可依據儲能單元22的電量發出選擇信號S至儲能單元22，以選擇性地啟動多個電子裝置26的至少其中之一。舉例而言，當儲能單元22的電量較低時，選擇單元24可啟動驅動電壓較低的電子裝置例如微控制器26a，當儲能單元22的電量較高時，可啟動驅動電壓較高的電子裝置例如直流充電源26b，當儲能單元22的電量更高時，可啟動驅動電壓更高的散熱風扇26c及不斷電裝置26d，再者，選擇單元24可視儲能單元22的電量多寡或是其他實際需求，隨時關閉已啟動的電子裝置26或再啟動已關閉的電子裝置26，達到能量管理及分配的目的。

藉由上述實施例將儲能單元搭配選擇單元的設計，可獲得啟動或關閉多個具不同驅動電壓或耗電量的電子裝置的選擇性，如此對熱電轉換所獲得的能源，和習知設計相較可進行更有效率的管理及運用。舉例而言，當回收的廢熱較少時，因轉換出的電量較 低，習知設計即無法利用以驅動冷卻元件，反之，依本發明實施例的設計，較低的電量例如可用以啟動驅動電壓或耗電量較低的微處理器以顯示電量資訊或斷電資訊，獲得較佳的能量分配及管理效果。

再者，熱電發電單元18可視需要設置於投影光學系統的任意位置而不限定。舉例而言，如圖4所示，於一投影光學系統10a中，光源模組12例如可包含一綠光LED12G、一紅光LED12R及一藍光LED12B，經由合光裝置32合光的光線通過光均勻化元件34、並由反射元件36及數位微鏡元件38反射後由投影鏡頭16投射出，且熱電發電單元18例如可設置於鄰接發熱量較高的綠光LED12G位置處，但不限制於此，可依設計而另定。此外，上述的光源模組12在另一實施例中，可以以雷射二極體取代LED。

本發明另一實施例提供一種用於投影光學系統的能量控制方法，如先前所述，投影光學系統具有複數個電子裝置，且這些電子裝置具有至少二個不同的驅動電壓或不同的耗電量。如圖5所示，於該能量控制方法中，首先將投影光學系統產生的熱能轉換為電能並儲存至一儲能單元(步驟S20)，再依據儲能單元的電量多寡，利用該電能選擇性地啟動這些電子裝置的至少其中之一(步驟S30)，選擇性地啟動電子裝置之步驟除直接開啟一電子裝置外，亦包含根據儲能單元的電量關閉已啟動的電子裝置，或再啟動已關閉的電子裝置等等。這些電子裝置包含但不限定一微控制器、一散熱風扇、一直流充電源以及一不斷電裝置。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。另外本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭 露之全部目的或優點或特點。

10‧‧‧投影光學系統

12‧‧‧光源模組

14‧‧‧光學引擎

16‧‧‧投影鏡頭

18‧‧‧熱電發電單元

22‧‧‧儲能單元

24‧‧‧選擇單元

26‧‧‧電子裝置

I‧‧‧光束

IM‧‧‧影像光束

S‧‧‧選擇信號

Claims (16)

1. 一種投影光學系統，包含：一光源模組，適於發出至少一光束；一光學引擎，接收該光束並對應至少一影像訊號調變該光束，以形成一影像光束；一熱電發電單元，吸收該投影光學系統產生的熱能並轉換為電能；一儲能單元，儲存該電能；複數電子裝置，接收來自該儲能單元的該電能，其中該些電子裝置具有至少二個不同的驅動電壓；以及一選擇單元，依據該儲能單元的電量選擇性地啟動該些電子裝置的至少其中之一，其中被啟動的該電子裝置的驅動電壓對應該儲能單元的電量。
2. 如請求項1所述的投影光學系統，其中該儲能單元包含一控制IC及一充電電池，該熱電發電單元將該熱能轉換為電壓或電流，且該控制IC放大該電壓或電流並輸入至該充電電池。
3. 如請求項1所述的投影光學系統，其中該熱電發電單元設置於鄰接該光源模組或該光學引擎位置處。
4. 如請求項1所述的投影光學系統，其中該光源模組包含一綠光LED、一紅光LED及一藍光LED，且該熱電發電單元設置於鄰接該綠光LED位置處。
5. 如請求項1所述的投影光學系統，其中該些電子裝置包含一散熱風扇及一微控制器，且該散熱風扇的驅動電壓大於該微控制器的驅動電壓。
6. 如請求項5所述的投影光學系統，其中該微控制器利用該儲能單元的該電能顯示電量資訊或斷電資訊。
7. 如請求項5所述的投影光學系統，其中該些電子裝置更包含一不斷電裝置，且該不斷電裝置的驅動電壓大於該微控制器的驅動電壓。
8. 如請求項5所述的投影光學系統，其中該些電子裝置更包含一直流充電源，且該直流充電源的驅動電壓大於該微控制器的驅動電壓且小於該散熱風扇的驅動電壓。
9. 如請求項1所述的投影光學系統，其中該熱電發電單元係於該投影光學系統的溫度大於50℃時致能。
10. 如請求項1所述的投影光學系統，其中該選擇單元視該儲能單元的電量關閉已啟動的該電子裝置。
11. 一種用於投影光學系統的能量控制方法，該投影光學系統具有複數電子裝置且該些電子裝置具有至少二個不同的驅動電壓或不同的耗電量，該能量控制方法包含如下步驟：將該投影光學系統產生的熱能轉換為電能並儲存至一儲能單元；以及依據該儲能單元的電量利用該電能選擇性地啟動該些電子裝置的至少其中之一，其中被啟動的該電子裝置的驅動電壓對應該儲能單元的電量。
12. 如請求項11所述的用於投影光學系統的能量控制方法，其中該選擇性地啟動該些電子裝置之步驟包含：根據該儲能單元的電量關閉已啟動的該電子裝置。
13. 如請求項11所述的用於投影光學系統的能量控制方法，更包含： 利用該儲能單元的該電能顯示電量資訊或斷電資訊。
14. 如請求項11所述的用於投影光學系統的能量控制方法，其中該些電子裝置包含一微控制器、一散熱風扇以及一直流充電源。
15. 如請求項14所述的用於投影光學系統的能量控制方法，其中該些電子裝置更包含一不斷電裝置。
16. 如請求項11所述的用於投影光學系統的能量控制方法，其中該熱能轉換為電能之步驟係於該投影光學系統之溫度大於50℃時進行。