專利名稱：微型投影機光學引擎散熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實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光學引擎散熱裝 置。
背景技術(shù)：
投影機是光學、電子和機械精密結(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 量不及時排除，這些熱量將在投影機內(nèi)部不斷累積。隨著熱量的不斷累積，投影機內(nèi)部的溫 度將越來越高，不但會降低投影機的工作效率，而且會縮短投影機的使用壽命，甚至損壞光 學元件。微型投影機(也稱掌上投影機)，其尺寸小到可以輕松放進口袋，具有超強的便 攜性，大大擴展了投影機在小型商務、家庭娛樂等方面的應用，具有廣闊的應用前景。小體 積、高亮度、低噪音代表了未來微型投影機的發(fā)展趨勢。投影機微型化發(fā)展迎合了消費者的 需要，卻大大增加了投影機的散熱難度首先，由于體積小型化的限制，緊湊布置的電子元 件、光學元件、散熱元件占用了投影機內(nèi)部絕大部分空間，投影機內(nèi)部的空氣流動阻力非常 大，散熱采用的風扇因此運行在高系統(tǒng)阻力條件下，其工作點將沿P-Q曲線向低風量方向 移動，強制對流散熱的效果大打折扣。其次，由于微型投影機空間的極大壓縮，不得不采用 小尺寸風扇以節(jié)省空間，小尺寸風扇必須以更高轉(zhuǎn)速運行才能產(chǎn)生與大尺寸風扇相等的風 量，高速運轉(zhuǎn)的風扇將產(chǎn)生消費者無法接受的刺耳噪音；而且，通常高轉(zhuǎn)速就意味著風扇的 價格和能耗更高，經(jīng)濟上不太合適。再次，由于體積限制，散熱元件的布局、散熱流道的設(shè)計 限制更多，嚴重影響系統(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，進一步惡 化微型投影機的散熱。作為投影機核心部件的光學引擎，不但決定了投影機的光學性能(如亮度、對比 度、均勻性、清晰度等等)，還對整個投影機的外形尺寸和散熱具有決定性影響。顯然，如何 在不增加光學引擎外形尺寸的條件下提高其散熱能力對微型投影機的設(shè)計至關(guān)重要。由于 微型投影機內(nèi)部空氣流動阻力很大，采用風扇強制對流的散熱效果不如傳統(tǒng)商用投影機明 顯，僅僅考慮采用風扇的強制散熱方式是不夠的，必須從投影機光學引擎本身材料使用和 結(jié)構(gòu)設(shè)計上進行特殊考慮，提高強制散熱以外其它自然散熱方式(包括導熱、自然對流和 輻射散熱)的散熱能力，只有這樣才能設(shè)計出體積緊湊、高效散熱的光學引擎，推動微型投 影機的進一步發(fā)展和應用。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型向社會大眾提供一種高效的微型投影機光學引擎散熱裝置，具有廣泛 的應用前景。本實用新型解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是一種微型投影機光學引擎散熱裝置，散熱裝置的散熱元件包括底座和遮光罩，在所述底座設(shè)計有LED光源的安裝定位結(jié)構(gòu)；在底座安裝的光學元件的周圍設(shè)計有光室壁；所述光室壁與底座底板和遮光罩共同構(gòu)成一 個相對密閉的光室；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)計有風扇安裝結(jié)構(gòu)和導流溝槽，風扇安 裝結(jié)構(gòu)處安裝有風扇。所述風扇為Blower型風扇。所述風扇為無外框的軸流型風扇。所述風扇安裝結(jié)構(gòu)底部開有安裝孔，風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)計有與遮光罩外形匹配的安裝臺階。所述遮光罩和底座采用點膠粘接或螺絲緊固連接。本實用新型具有如下優(yōu)點1、底座和遮光罩采用高導熱系數(shù)的輕金屬合金材料。因此，底座和遮光罩既是光 學引擎的組成部分，又是高效散熱元件，能夠充分迅速地將光學元件產(chǎn)生的熱量導出光室。 而且，可以將底座和遮光罩表面處理成黑色，進一步增強其輻射散熱能力。2、在光學引擎最主要的發(fā)熱元件LED光源附近，設(shè)計有一組散熱鰭片，大大增加 了底座的散熱面積，提高了底座對流散熱和輻射散熱能力，LED光源產(chǎn)生的熱量可以通過底 座表面快速充分地散發(fā)到周圍空氣。LED光源鋁基板通過導熱膏或到熱片與底座接觸，導熱 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)生的熱量通過鋁基板快速傳導到底座。3、在底座安裝LED光源等光學元件的周圍設(shè)計有光室壁，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)成一個相對密閉的光室。光室對光學元件和光學 路線進行隔離和保護一方面防止漏光導致光利用率降低、防止灰塵等異物進入光室影響 光學系統(tǒng)的成像質(zhì)量；另一方面將光學元件產(chǎn)生的熱量快速導出光室，避免熱量不斷累積 在光室而影響光學元件的使用壽命。4、在底座靠近LED光源的散熱鰭片間設(shè)計了風扇安裝結(jié)構(gòu)和導流溝槽，便于將風 傳送到光學引擎熱量負荷最大的LED光源，將LED光源傳導到散熱鰭片的熱量吹離光學引擎。5、本實用新型只需利用傳導、自然對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，此時無需風扇強制對流散熱。當 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一步提高散熱可靠性，可在光 學引擎底座上設(shè)計風扇安裝結(jié)構(gòu)，利用風扇的強制對流進一步提高散熱效果；而且在突然 斷電或風扇故障發(fā)生時，仍然可以利用自然對流和輻射方式將光學引擎的余熱排除，避免 余熱對光學元件造成損害。[0022]6、本實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 輕薄化的發(fā)展要求。7、鏡筒采用高導熱系數(shù)的輕金屬合金材料，可以巧妙利用鏡筒將部分熱量傳導到 投影機外部直接散發(fā)到周圍空氣中。

圖1是本實用新型一種實施例組裝后的立體結(jié)構(gòu)示意圖(有風扇)。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型風扇的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是圖1中無外框的軸流型風扇的立體結(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是另一種實施例去掉遮光罩后的組裝立體結(jié)構(gòu)示意圖(無風扇)。圖11是圖10中底座的立體結(jié)構(gòu)示意圖(無風扇)。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-導流溝 槽，8-風扇，9-風扇安裝孔，10-臺階，Il-LED光源，12-鋁基板，13-過線孔。
具體實施方式
本實用新型的散熱元件包括底座1、遮光罩2和風扇8，其中底座1和遮光罩2均 采用高導熱系數(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)計強度要求，符合光學引擎輕薄化、微型化的發(fā) 展趨勢。因此，本實施例推薦使用鎂合金作為散熱元件材料，當然使用鋁合金、鋅合金和鈦 合金也都可以達到同樣的效果。底座1正面設(shè)計有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熱膏或?qū)崞?，導熱膏或?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)生的熱量通過鋁基板12快速傳導到底座1。在底座LED光源安裝 定位結(jié)構(gòu)附近，設(shè)計有一組散熱鰭片6，大大增加了底座1的散熱面積，提高了底座1對流散 熱和輻射散熱能力，LED光源11產(chǎn)生的熱量可以通過底座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等光學元件的周圍設(shè)計有光室壁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)成一個相對密閉的光室。光室對光學元 件和光學路線進行隔離和保護一方面防止漏光導致光利用率降低、防止灰塵等異物進入 光室影響光學系統(tǒng)的成像質(zhì)量；另一方面將光學元件產(chǎn)生的熱量快速導出光室，避免熱量不斷累積在光室而影響光學元件的使用壽命。在光室壁3上，設(shè)計有遮光罩2安裝結(jié)構(gòu)，通 過點膠粘接或螺絲緊固可以將遮光罩2活動安裝在底座1上。在底座1靠近LED光源11 的散熱鰭片6間設(shè)計了風扇安裝結(jié)構(gòu)和導流溝槽7，便于將風傳送到光學引擎熱量負荷最 大的LED光源處，將LED光源傳導到散熱鰭片的熱量吹離光學引擎。此外，底座1上還設(shè)計 有鏡筒5安裝結(jié)構(gòu)，鏡筒5可以活動安裝在底座上。遮光罩2的外形結(jié)構(gòu)與底座1光室壁上設(shè)計的遮光罩安裝結(jié)構(gòu)對應，當遮光罩2活動安裝在底座1上后，光罩與底座共同構(gòu)成一個相對密閉的光室。遮光罩2上還設(shè)計了 LED過線孔13，LED電源線從該過線孔13伸出光室外，為LED供電。當光學引擎對遮光罩2 的散熱能力要求不高時，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。風扇8安裝在底座1靠近LED光源的散熱鰭片6間，風扇8產(chǎn)生的強制氣流將傳導到散熱鰭片6的熱量吹離光學引擎。由于Blower型風扇和無外框的軸流型風扇沒有外 框、體積小巧，可以直接固定安裝在底座散熱鰭片間，風扇直接對著散熱鰭片吹、無風量損 失，散熱效率高。因此，本實用新型推薦使用Blower型風扇和無外框的軸流型風扇，而且可 以根據(jù)不同的散熱設(shè)計需要，采用不同扇頁形狀和直徑的風扇。鏡筒5外形結(jié)構(gòu)與底座的安裝結(jié)構(gòu)對應，光室壁3上對應位置開有影像出孔4。鏡 筒5也可以采用高導熱系數(shù)的輕金屬合金材料，能夠?qū)鲗У界R筒5上的熱量傳導到投影 機外部并散發(fā)到周圍空氣中。本光學引擎裝置由于采用了高導熱系數(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)計和表面處理工藝，只需利用傳導、自然對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LED光源功率不大時，完全 不需要風扇強制對流散熱，可以將風扇取消。
權(quán)利要求一種微型投影機光學引擎散熱裝置，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)計有LED光源的安裝定位結(jié)構(gòu)；在底座安裝的光學元件的周圍設(shè)計有光室壁；所述光室壁與底座底板和遮光罩共同構(gòu)成一個相對密閉的光室；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)計有一組散熱鰭片。
2.如權(quán)利要求1所述的微型投影機光學引擎散熱裝置，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光源過線孔。
3.如權(quán)利要求1所述的微型投影機光學引擎散熱裝置，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所述的微型投影機光學引擎散熱裝置，其特征在于在所述底座靠近 LED光源的散熱鰭片間設(shè)計有風扇安裝結(jié)構(gòu)和導流溝槽，風扇安裝結(jié)構(gòu)處安裝有風扇。
5.如權(quán)利要求4所述的微型投影機光學引擎散熱裝置，其特征在于所述風扇為 Blower型風扇。
6.如權(quán)利要求4所述的微型投影機光學引擎散熱裝置，其特征在于所述風扇為無外 框的軸流型風扇。
7.如權(quán)利要求4或5或6所述的微型投影機光學引擎散熱裝置，其特征在于所述風 扇安裝結(jié)構(gòu)底部開有安裝孔，風扇與底座采用螺絲緊固連接。
8.如權(quán)利要求1至6中任意一項所述的微型投影機光學引擎散熱裝置，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中任意一項所述的微型投影機光學引擎散熱裝置，其特征在于 所述光室壁設(shè)計有與遮光罩外形匹配的安裝臺階。
10.如權(quán)利要求1至6中任意一項所述的微型投影機光學引擎散熱裝置，其特征在于 所述遮光罩和底座采用點膠粘接或螺絲緊固連接。
專利摘要本實用新型公開一種微型投影機光學引擎散熱裝置，散熱裝置的散熱元件包括底座和遮光罩，在所述底座設(shè)計有LED光源的安裝定位結(jié)構(gòu)；在底座安裝的光學元件的周圍設(shè)計有光室壁；所述光室壁與底座底板和遮光罩共同構(gòu)成一個相對密閉的光室；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)計有一組散熱鰭片。
文檔編號G03B21/16GK201556020SQ20092026905
公開日2010年8月18日 申請日期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 申請人:鑫億光電(深圳)有限公司