[发明专利]一种主动智能散热装置和投影机密封光机

说明书

本发明公开了一种主动智能散热装置，应用于投影机密封光机上，该投影机密封光机具有光机壳体、投影镜头和LCD光阀，所述投影镜头和LCD光阀安装于所述光机壳体上，且所述LCD光阀位于所述光机壳体内；所述主动智能散热装置包括制冷件、传冷片、内部吸热器、外部扩热器、内循环风机和外扩热风机。本发明还公开了一种投影机密封光机，包括所述的一种主动智能散热装置。本发明不仅实现了对LCD光阀不同季节和环境温度、不同光功率照射下的有效散热，确保不结露，同时对减少光机内部吸热部的比热和热惯性，实现内部多点换热，降低帕尔贴元件的应力损坏、运输跌落损坏等风险，都有非常明显的改善作用，确保了产品在基本品质层面的品质。

技术领域

本发明涉及投影机领域，尤其涉及一种主动智能散热装置和投影机密封光机。

背景技术

近10多年来的国产LCD投影机，一方面光阀尺寸从7-8寸缩小到了最新的2-3寸左右，另一方面投影光源的能量密度也不断地在增大，再加上光阀的透过率并未明显增加，从而导致照射LCD光阀的热量密度越来越大，散热越来越困难。

现有对LCD光阀的散热，一直都是通过风冷方式进行。LCD光阀需要扩散的热量φ与换热面积A、允许的温差Δt(即ts-tn)、换热系数h[主要和普朗特数(Prandtl number)有关]成正比。考虑实际产品上的风阻、风机噪音，流体的运动粘度等指标，实际中2-8寸光阀强迫风冷的换热系数h仅约5-50W/(m₂·℃)，且光阀表面温度ts一般都限制在≤60-65℃条件下，这对投影机的输出亮度带来了根本性地制约(热量φ存在上限)，从而局限了国产投影机的市场应用。

而根据日本Pioneer(先锋)公司提供的技术经验和测试结果(参见美国公开号US005170195A)，即当空气流速超过一定值时，针对光阀的风冷散热效果已经趋于饱和。所以当换热系数h和换热面积A受限后，只有允许的温差Δt可以帮助改善散热效率。

近年来，越来越多的产品运用半导体制冷片(即帕尔贴元件，后同)对LCD光阀进行散热，可显著地增大允许的温差Δt。常见的半导体制冷技术参见图10-11所示，图中：1’为半导体制冷片，3’为内部吸热器，4’为外部扩热器，5’为内循环风机，6’为外扩热风机，8’为光机壳体，91’为投影光源，92’为聚光照明装置，93’为LCD光阀，94’为投影镜头，95’为场镜。内循环风机5’提供的冷却风流，对LCD光阀93’散热后，流经内部吸热器3’，再回到内循环风机5’以形成闭合的风路；外扩热风机6’和外部扩热器4’相对；参见图11，半导体制冷片1’直接地、刚性地夹设于内部吸热器3’和外部扩热器4’之间组成一个换热模块，内部吸热器3’一般采用直肋铝型材，外部扩热器4’一般采用铝型材或者热管散热器等。这种技术具有一定的光阀散热改善效果，且结构简单，价廉物美。但这种技术也存在很多的工程问题，故未得到广泛地使用。首先是没有准确的技术目标和进行精确的控制，比如满足了夏天环境下使用，就很难满足冬天环境下使用。因为很多地区的夏、冬天环境温度有20-30℃以上的差异，如果夏天光阀表面温度ts符合运行要求，则冬天会因为环境温度过低而散热过度(光机内部冷却气流的温度tn和环境温度关联)进而在光机内部结露，从而导致投影机的故障或损坏；相应地，如果满足了冬天环境下使用，则LCD光阀的散热能力未必能满足夏天要求，因为可能导致光阀表面温度ts过高。

其次，由于铝材的比热容较大，因而体积庞大的内部吸热器3’的热惯性也大，进而存储的冷量也多。当出现结露时，很难马上升温，结露现象将继续进行一段时间。

再次，前述换热模块中，半导体制冷片1’需要承受内部吸热器3’和外部扩热器4’直接、刚性夹设的机械夹紧力，以及内部吸热器3’和外部扩热器4’在很宽的温度范围内的非对称热胀冷缩应力，故这种固定和组合方式，可靠性很低，容易对半导体制冷片1’内部的半导体粒子造成机械损坏，因为半导体制冷片1’自身几乎不具备任何的应力缓冲能力。

所以如何更加完善、成熟地设计制作LCD光阀的制冷装置，对光阀进行散热，确保光机的耐候性、可靠性等最基本层面的产品品质，成为本领域技术人员持续亟待解决的问题。