專利名稱：微型投影機(jī)光學(xué)引擎散熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及投影顯示領(lǐng)域，特別涉及一種高效微型投影機(jī)光學(xué)引擎散熱裝 置。
背景技術(shù)：
投影機(jī)是光學(xué)、電子和機(jī)械精密結(jié)合的高精尖產(chǎn)品，其內(nèi)部元器件(如照明光源、 成像元件、電子元件等)對(duì)溫度非常敏感。如果照明光源、成像元件和電路板產(chǎn)生的大量熱 量不及時(shí)排除，這些熱量將在投影機(jī)內(nèi)部不斷累積。隨著熱量的不斷累積，投影機(jī)內(nèi)部的溫 度將越來(lái)越高，不但會(huì)降低投影機(jī)的工作效率，而且會(huì)縮短投影機(jī)的使用壽命，甚至損壞光 學(xué)元件。微型投影機(jī)(也稱掌上投影機(jī))，其尺寸小到可以輕松放進(jìn)口袋，具有超強(qiáng)的便 攜性，大大擴(kuò)展了投影機(jī)在小型商務(wù)、家庭娛樂(lè)等方面的應(yīng)用，具有廣闊的應(yīng)用前景。小體 積、高亮度、低噪音代表了未來(lái)微型投影機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)。投影機(jī)微型化發(fā)展迎合了消費(fèi)者的 需要，卻大大增加了投影機(jī)的散熱難度首先，由于體積小型化的限制，緊湊布置的電子元 件、光學(xué)元件、散熱元件占用了投影機(jī)內(nèi)部絕大部分空間，投影機(jī)內(nèi)部的空氣流動(dòng)阻力非常 大，散熱采用的風(fēng)扇因此運(yùn)行在高系統(tǒng)阻力條件下，其工作點(diǎn)將沿P-Q曲線向低風(fēng)量方向 移動(dòng)，強(qiáng)制對(duì)流散熱的效果大打折扣。其次，由于微型投影機(jī)空間的極大壓縮，不得不采用 小尺寸風(fēng)扇以節(jié)省空間，小尺寸風(fēng)扇必須以更高轉(zhuǎn)速運(yùn)行才能產(chǎn)生與大尺寸風(fēng)扇相等的風(fēng) 量，高速運(yùn)轉(zhuǎn)的風(fēng)扇將產(chǎn)生消費(fèi)者無(wú)法接受的刺耳噪音；而且，通常高轉(zhuǎn)速就意味著風(fēng)扇的 價(jià)格和能耗更高，經(jīng)濟(jì)上不太合適。再次，由于體積限制，散熱元件的布局、散熱流道的設(shè)計(jì) 限制更多，嚴(yán)重影響系統(tǒng)散熱性能的正常發(fā)揮。更糟的是，為了提高圖像質(zhì)量，通常需要采 用更高亮度、更高功率的照明光源，而照明光源75% 85%的功率將轉(zhuǎn)變成熱量，進(jìn)一步惡 化微型投影機(jī)的散熱。作為投影機(jī)核心部件的光學(xué)引擎，不但決定了投影機(jī)的光學(xué)性能(如亮度、對(duì)比 度、均勻性、清晰度等等)，還對(duì)整個(gè)投影機(jī)的外形尺寸和散熱具有決定性影響。顯然，如何 在不增加光學(xué)引擎外形尺寸的條件下提高其散熱能力對(duì)微型投影機(jī)的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。由于 微型投影機(jī)內(nèi)部空氣流動(dòng)阻力很大，采用風(fēng)扇強(qiáng)制對(duì)流的散熱效果不如傳統(tǒng)商用投影機(jī)明 顯，僅僅考慮采用風(fēng)扇的強(qiáng)制散熱方式是不夠的，必須從投影機(jī)光學(xué)引擎本身材料使用和 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上進(jìn)行特殊考慮，提高強(qiáng)制散熱以外其它自然散熱方式(包括導(dǎo)熱、自然對(duì)流和 輻射散熱)的散熱能力，只有這樣才能設(shè)計(jì)出體積緊湊、高效散熱的光學(xué)引擎，推動(dòng)微型投 影機(jī)的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型向社會(huì)大眾提供一種高效的微型投影機(jī)光學(xué)引擎散熱裝置，具有廣泛 的應(yīng)用前景。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是一種微型投影機(jī)光學(xué)引擎散熱裝置，散熱裝置的散熱元件包括底座和遮光罩，在所述底座設(shè)計(jì)有LED光源的安裝定位結(jié)構(gòu)；在底座安裝的光學(xué)元件的周圍設(shè)計(jì)有光室壁；所述光室壁與底座底板和遮光罩共同構(gòu)成一 個(gè)相對(duì)密閉的光室；在底座上LED光源的安裝定位結(jié)構(gòu)處的光室壁外側(cè)設(shè)計(jì)有一組散熱鰭 片。在所述光室壁上開有影像出孔，遮光罩上開有LED光源過(guò)線孔。所述底座的LED光源的安裝定位結(jié)構(gòu)為卡槽結(jié)構(gòu)。在所述底座靠近LED光源的散熱鰭片間設(shè)計(jì)有風(fēng)扇安裝結(jié)構(gòu)和導(dǎo)流溝槽，風(fēng)扇安 裝結(jié)構(gòu)處安裝有風(fēng)扇。所述風(fēng)扇為Blower型風(fēng)扇。所述風(fēng)扇為無(wú)外框的軸流型風(fēng)扇。所述風(fēng)扇安裝結(jié)構(gòu)底部開有安裝孔，風(fēng)扇與底座采用螺絲緊固連接。所述底座和遮光罩的材料采用具有高導(dǎo)熱系數(shù)的輕金屬合金材料，為鎂合金、鋁 合金、鋅合金或鈦合金；或者遮光罩采用耐高溫的高分子合成材料，包括HIPS、PPS、PC+玻 纖或ABS+玻纖。所述光室壁設(shè)計(jì)有與遮光罩外形匹配的安裝臺(tái)階。所述遮光罩和底座采用點(diǎn)膠粘接或螺絲緊固連接。本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)1、底座和遮光罩采用高導(dǎo)熱系數(shù)的輕金屬合金材料。因此，底座和遮光罩既是光 學(xué)引擎的組成部分，又是高效散熱元件，能夠充分迅速地將光學(xué)元件產(chǎn)生的熱量導(dǎo)出光室。 而且，可以將底座和遮光罩表面處理成黑色，進(jìn)一步增強(qiáng)其輻射散熱能力。2、在光學(xué)引擎最主要的發(fā)熱元件LED光源附近，設(shè)計(jì)有一組散熱鰭片，大大增加 了底座的散熱面積，提高了底座對(duì)流散熱和輻射散熱能力，LED光源產(chǎn)生的熱量可以通過(guò)底 座表面快速充分地散發(fā)到周圍空氣。LED光源鋁基板通過(guò)導(dǎo)熱膏或到熱片與底座接觸，導(dǎo)熱 膏或?qū)崞诎惭b壓力作用下滲入到底座與鋁基板接觸面的縫隙，降低了底座與LED鋁基 板之間的接觸熱阻，使LED芯片產(chǎn)生的熱量通過(guò)鋁基板快速傳導(dǎo)到底座。3、在底座安裝LED光源等光學(xué)元件的周圍設(shè)計(jì)有光室壁，光室壁不但具有散熱鰭 片的功能，還與底座底板和遮光罩共同構(gòu)成一個(gè)相對(duì)密閉的光室。光室對(duì)光學(xué)元件和光學(xué) 路線進(jìn)行隔離和保護(hù)一方面防止漏光導(dǎo)致光利用率降低、防止灰塵等異物進(jìn)入光室影響 光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量；另一方面將光學(xué)元件產(chǎn)生的熱量快速導(dǎo)出光室，避免熱量不斷累積 在光室而影響光學(xué)元件的使用壽命。4、在底座靠近LED光源的散熱鰭片間設(shè)計(jì)了風(fēng)扇安裝結(jié)構(gòu)和導(dǎo)流溝槽，便于將風(fēng) 傳送到光學(xué)引擎熱量負(fù)荷最大的LED光源，將LED光源傳導(dǎo)到散熱鰭片的熱量吹離光學(xué)引擎。5、本實(shí)用新型只需利用傳導(dǎo)、自然對(duì)流和輻射散熱的自然散熱方式就可以將較低 功率LED光源產(chǎn)生的熱量快速充分的散發(fā)到周圍環(huán)境中，此時(shí)無(wú)需風(fēng)扇強(qiáng)制對(duì)流散熱。當(dāng) 自然散熱方式不能滿足大功率LED光源散熱要求或者為了進(jìn)一步提高散熱可靠性，可在光 學(xué)引擎底座上設(shè)計(jì)風(fēng)扇安裝結(jié)構(gòu)，利用風(fēng)扇的強(qiáng)制對(duì)流進(jìn)一步提高散熱效果；而且在突然 斷電或風(fēng)扇故障發(fā)生時(shí)，仍然可以利用自然對(duì)流和輻射方式將光學(xué)引擎的余熱排除，避免 余熱對(duì)光學(xué)元件造成損害。[0022]6、本實(shí)用新型由于采用輕金屬合金材料，體積緊湊小巧、重量輕，符合微型投影機(jī) 輕薄化的發(fā)展要求。7、鏡筒采用高導(dǎo)熱系數(shù)的輕金屬合金材料，可以巧妙利用鏡筒將部分熱量傳導(dǎo)到 投影機(jī)外部直接散發(fā)到周圍空氣中。

圖1是本實(shí)用新型一種實(shí)施例組裝后的立體結(jié)構(gòu)示意圖(有風(fēng)扇)。圖2是圖1去掉遮光罩后的分解立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是圖1去掉遮光罩后的組裝立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是圖1中底座的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是圖1中遮光罩的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是圖1中Blower型風(fēng)扇的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是圖1中無(wú)外框的軸流型風(fēng)扇的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖8是圖1中鏡筒的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖9是圖2中LED光源和LED鋁基板的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖10是另一種實(shí)施例去掉遮光罩后的組裝立體結(jié)構(gòu)示意圖(無(wú)風(fēng)扇)。圖11是圖10中底座的立體結(jié)構(gòu)示意圖(無(wú)風(fēng)扇)。圖中，I-底座，2-遮光罩，3-光室壁，4-影像出孔，5-鏡筒，6-散熱鰭片，7-導(dǎo)流溝 槽，8-風(fēng)扇，9-風(fēng)扇安裝孔，10-臺(tái)階，Il-LED光源，12-鋁基板，13-過(guò)線孔。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的散熱元件包括底座1、遮光罩2和風(fēng)扇8，其中底座1和遮光罩2均 采用高導(dǎo)熱系數(shù)的輕金屬合金材料(如鎂合金、鋁合金、鋅合金或鈦合金等)制得。為了提 高散熱元件的輻射散熱效果，可以將散熱元件的表面處理成黑色。由于鎂合金是所有輕金 屬合金材料中最輕的結(jié)構(gòu)用金屬材料，其重量大約是鋁合金的三分之二、鐵的四分之一；其 散熱性能是一般塑料的上百倍，導(dǎo)熱快且自身不易發(fā)燙，是極佳的散熱材料；其剛性是一般 塑料的10倍，較薄的壁厚即可滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求，符合光學(xué)引擎輕薄化、微型化的發(fā) 展趨勢(shì)。因此，本實(shí)施例推薦使用鎂合金作為散熱元件材料，當(dāng)然使用鋁合金、鋅合金和鈦 合金也都可以達(dá)到同樣的效果。底座1正面設(shè)計(jì)有LED光源的安裝定位結(jié)構(gòu)，LED光源11可以固定安裝在底座1 上。LED鋁基板12與底座1接觸面涂有一薄層導(dǎo)熱膏或?qū)崞瑢?dǎo)熱膏或?qū)崞诎惭b壓 力作用下滲入到底座1與鋁基板12接觸面的縫隙，降低了底座1與LED鋁基板12之間的 接觸熱阻，使LED芯片產(chǎn)生的熱量通過(guò)鋁基板12快速傳導(dǎo)到底座1。在底座LED光源安裝 定位結(jié)構(gòu)附近，設(shè)計(jì)有一組散熱鰭片6，大大增加了底座1的散熱面積，提高了底座1對(duì)流散 熱和輻射散熱能力，LED光源11產(chǎn)生的熱量可以通過(guò)底座1表面快速充分地散發(fā)到周圍空 氣。在底座1上安裝LED光源11等光學(xué)元件的周圍設(shè)計(jì)有光室壁3，光室壁3不但具有散 熱鰭片的功能，還與底座1底板和遮光罩2共同構(gòu)成一個(gè)相對(duì)密閉的光室。光室對(duì)光學(xué)元 件和光學(xué)路線進(jìn)行隔離和保護(hù)一方面防止漏光導(dǎo)致光利用率降低、防止灰塵等異物進(jìn)入 光室影響光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量；另一方面將光學(xué)元件產(chǎn)生的熱量快速導(dǎo)出光室，避免熱量不斷累積在光室而影響光學(xué)元件的使用壽命。在光室壁3上，設(shè)計(jì)有遮光罩2安裝結(jié)構(gòu)，通 過(guò)點(diǎn)膠粘接或螺絲緊固可以將遮光罩2活動(dòng)安裝在底座1上。在底座1靠近LED光源11 的散熱鰭片6間設(shè)計(jì)了風(fēng)扇安裝結(jié)構(gòu)和導(dǎo)流溝槽7，便于將風(fēng)傳送到光學(xué)引擎熱量負(fù)荷最 大的LED光源處，將LED光源傳導(dǎo)到散熱鰭片的熱量吹離光學(xué)引擎。此外，底座1上還設(shè)計(jì) 有鏡筒5安裝結(jié)構(gòu)，鏡筒5可以活動(dòng)安裝在底座上。遮光罩2的外形結(jié)構(gòu)與底座1光室壁上設(shè)計(jì)的遮光罩安裝結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)，當(dāng)遮光罩2活動(dòng)安裝在底座1上后，光罩與底座共同構(gòu)成一個(gè)相對(duì)密閉的光室。遮光罩2上還設(shè)計(jì)了 LED過(guò)線孔13，LED電源線從該過(guò)線孔13伸出光室外，為L(zhǎng)ED供電。當(dāng)光學(xué)引擎對(duì)遮光罩2 的散熱能力要求不高時(shí)，遮光罩2的材料也可以選用耐高溫的高分子合成材料，包括HIPS、 PPS、PC+玻纖或ABS+玻纖等。風(fēng)扇8安裝在底座1靠近LED光源的散熱鰭片6間，風(fēng)扇8產(chǎn)生的強(qiáng)制氣流將傳導(dǎo)到散熱鰭片6的熱量吹離光學(xué)引擎。由于Blower型風(fēng)扇和無(wú)外框的軸流型風(fēng)扇沒(méi)有外 框、體積小巧，可以直接固定安裝在底座散熱鰭片間，風(fēng)扇直接對(duì)著散熱鰭片吹、無(wú)風(fēng)量損 失，散熱效率高。因此，本實(shí)用新型推薦使用Blower型風(fēng)扇和無(wú)外框的軸流型風(fēng)扇，而且可 以根據(jù)不同的散熱設(shè)計(jì)需要，采用不同扇頁(yè)形狀和直徑的風(fēng)扇。鏡筒5外形結(jié)構(gòu)與底座的安裝結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)，光室壁3上對(duì)應(yīng)位置開有影像出孔4。鏡 筒5也可以采用高導(dǎo)熱系數(shù)的輕金屬合金材料，能夠?qū)鲗?dǎo)到鏡筒5上的熱量傳導(dǎo)到投影 機(jī)外部并散發(fā)到周圍空氣中。本光學(xué)引擎裝置由于采用了高導(dǎo)熱系數(shù)輕金屬合金材料，以及一些提高散熱效果 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和表面處理工藝，只需利用傳導(dǎo)、自然對(duì)流和輻射散熱的自然散熱方式就可以 將LED光源產(chǎn)生的熱量快速充分的散發(fā)到周圍環(huán)境中。因此，當(dāng)LED光源功率不大時(shí)，完全 不需要風(fēng)扇強(qiáng)制對(duì)流散熱，可以將風(fēng)扇取消。
權(quán)利要求一種微型投影機(jī)光學(xué)引擎散熱裝置，其特征在于所述散熱裝置的散熱元件包括底座和遮光罩，在所述底座設(shè)計(jì)有LED光源的安裝定位結(jié)構(gòu)；在底座安裝的光學(xué)元件的周圍設(shè)計(jì)有光室壁；所述光室壁與底座底板和遮光罩共同構(gòu)成一個(gè)相對(duì)密閉的光室；在底座上LED光源的安裝定位結(jié)構(gòu)處的光室壁外側(cè)設(shè)計(jì)有一組散熱鰭片。
2.如權(quán)利要求1所述的微型投影機(jī)光學(xué)引擎散熱裝置，其特征在于在所述光室壁上 開有影像出孔，遮光罩上開有LED光源過(guò)線孔。
3.如權(quán)利要求1所述的微型投影機(jī)光學(xué)引擎散熱裝置，其特征在于所述底座的LED 光源的安裝定位結(jié)構(gòu)為卡槽結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1所述的微型投影機(jī)光學(xué)引擎散熱裝置，其特征在于在所述底座靠近 LED光源的散熱鰭片間設(shè)計(jì)有風(fēng)扇安裝結(jié)構(gòu)和導(dǎo)流溝槽，風(fēng)扇安裝結(jié)構(gòu)處安裝有風(fēng)扇。
5.如權(quán)利要求4所述的微型投影機(jī)光學(xué)引擎散熱裝置，其特征在于所述風(fēng)扇為 Blower型風(fēng)扇。
6.如權(quán)利要求4所述的微型投影機(jī)光學(xué)引擎散熱裝置，其特征在于所述風(fēng)扇為無(wú)外 框的軸流型風(fēng)扇。
7.如權(quán)利要求4或5或6所述的微型投影機(jī)光學(xué)引擎散熱裝置，其特征在于所述風(fēng) 扇安裝結(jié)構(gòu)底部開有安裝孔，風(fēng)扇與底座采用螺絲緊固連接。
8.如權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所述的微型投影機(jī)光學(xué)引擎散熱裝置，其特征在于 所述底座和遮光罩的材料采用具有高導(dǎo)熱系數(shù)的輕金屬合金材料，為鎂合金、鋁合金、鋅合 金或鈦合金；或者遮光罩采用耐高溫的高分子合成材料，包括HIPS、PPS、PC+玻纖或ABS+玻 纖。
9.如權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所述的微型投影機(jī)光學(xué)引擎散熱裝置，其特征在于 所述光室壁設(shè)計(jì)有與遮光罩外形匹配的安裝臺(tái)階。
10.如權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所述的微型投影機(jī)光學(xué)引擎散熱裝置，其特征在于 所述遮光罩和底座采用點(diǎn)膠粘接或螺絲緊固連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種微型投影機(jī)光學(xué)引擎散熱裝置，散熱裝置的散熱元件包括底座和遮光罩，在所述底座設(shè)計(jì)有LED光源的安裝定位結(jié)構(gòu)；在底座安裝的光學(xué)元件的周圍設(shè)計(jì)有光室壁；所述光室壁與底座底板和遮光罩共同構(gòu)成一個(gè)相對(duì)密閉的光室；在底座上LED光源安裝定位結(jié)構(gòu)處的光室壁外側(cè)設(shè)計(jì)有一組散熱鰭片。
文檔編號(hào)G03B21/16GK201556020SQ20092026905
公開日2010年8月18日 申請(qǐng)日期2009年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月13日
發(fā)明者施清德 申請(qǐng)人:鑫億光電(深圳)有限公司