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CN107664903B - 色轮装置及投影机 - Google Patents

色轮装置及投影机 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种色轮装置及投影机，其中，色轮装置包括：用于容纳色轮模组的色轮腔体，色轮腔体设有进风口及出风口；设有换热芯的换热器，换热芯设有用于供色轮腔体内气体通过的第一通道，色轮腔体的出气口与第一通道的热交换进口联通，第一通道的热交换出口与色轮腔体的进气口联通，形成闭合的循环风道；第一通道相间隔的设置多层，相邻两层第一通道之间的空间形成用于外界空气通过的第二通道；还包括用于加速气体流动的空气动力装置。本发明通过在循环风道内设置由铝箔或铜箔分隔而成的多层第一通道，相邻两层第一通道间形成与外部连通的第二通道，使循环风道内的气流与外界空气流向相交叉，极大地提高了色轮装置的散热效率。

Description

色轮装置及投影机
技术领域
本发明涉及光电领域，尤其涉及一种色轮装置及投影机。
背景技术
色轮是投影显示装置中产生成像所需光的关键部件，在激光显示技术中，色轮承载有波长转换材料，将来自于固态光源的光束转换成需要的波长的受激光，色轮在将固态光源的光束转换成受激光的过程中会产生的大量的热量，如果热量不能及时散发将会影响波长转换材料的光转换效率，另外尘埃对色轮的散热和转换效率也具有极大影响，如果色轮上积聚灰尘，积聚灰尘的部分的极容易引起热量的快速积累，严重时将烧毁色轮。
因此作为波长转换部件的色轮对散热和防尘具有极高的要求，而散热和防尘又是一对矛盾的因素，现有技术中采用将色轮密封在色轮壳体中，壳体往往设置成有利于散热的翅片，通过外界空气与壳体接触带走色轮传导到壳体上的热量，此方式散热效果不佳，尤其是在照射光束能量越来越高的应用场景比如光的能量密度较大时，色轮的温度会超过承受温度的上限，导致色轮光学性能下降甚至烧毁色轮，影响色轮的使用寿命。
发明内容
本发明提供一种色轮装置及投影机，旨在解决现有色轮装置散热不良，导致色轮性能下降、寿命降低的问题。
根据本发明的第一方面，本发明提供一种色轮装置，包括：
色轮腔体，所述色轮腔体用于容纳色轮模组，所述色轮腔体设有进风口及出风口；所述色轮模组承载有用于经激发光照射并产生受激光的波长转换层；
换热器，所述换热器包括换热芯，所述换热芯设有用于供色轮腔体内气体通过的第一通道，所述色轮腔体的出气口与所述第一通道的热交换进口联通，所述第一通道的热交换出口与所述色轮腔体的进气口联通，形成封闭的循环风道；所述第一通道相间隔的设置多层，所述相邻两层第一通道之间的空间形成用于外界空气通过的第二通道；所述第二通道的进风口及出风口分别开设在所述换热器两个相正对的表面上；
空气动力装置，用于加速循环风道中的气体流动。该动力装置设置在连通所述第一通道的热交换出口与所述色轮腔体的进气口的连接通道中。
所述的色轮装置，其中，所述连接通道的高度小于所述第二通道高度的1/3。
所述的色轮装置，其中，所述出气口和所述进气口在所述色轮腔体中呈对 角位置设置，所述第一通道热交换进口和所述第一通道热交换出口在所述第一通道中呈对角位置设置；其中所述出气口位于所述色轮腔体较低的对角位置，所述第一通道热交换进口位于所述第一通道较低的对角位置。
述的色轮装置，其中，所述第一通道中空气的流向与所述第二通道中空气的流向相互垂直。
所述的色轮装置，其中，所述换热器在所述循环风道中至少设置一处。
所述的色轮装置，其中，所述色轮腔体内壁设有用于与所述色轮腔体内气流进行热交换的导热柱；所述波长转换层背光一侧表面设有散热齿。
所述的色轮装置，其中，色轮模组包括用于承载所述波长转层的色轮基板，所述色轮基板外缘设有沿其圆周分布的散热齿。
所述的色轮装置，其中，所述循环风道中心处形成两端与外界相连通的散热腔体，所述色轮腔体、换热器第一通道和连接通道环绕散热腔体设置。
根据本发明的第二方面，本发明提供一种投影机，包括：
色轮装置和散热风扇，所述散热风扇用于提供投影机内部空气流动的动力，所述色轮装置为以上所述的色轮装置。
本发明所提供的色轮装置及投影机，通过在循环风道内设置由铝箔或铜箔分隔组成的多层第一通道，相邻两层第一通道之间形成用于外部空气流动第二通道，使得循环风道内的气流与外界空气流向相交叉，使得外部空气与循环风道内的空气通过铝箔或铜箔直接进行热交换，极大地提高了色轮装置的散热效率；鼓风机及散热风扇分别提供了循环风道内部与外部气流的流速，使得热交换进行的更快；循环风道内设置换热柱及色轮基板上设置的散热齿分别增加了色轮基板及密封壳体与循环风道内气体之间的换热面积，进一步增强了色轮装置的散热效率。
附图说明
图1为本发明实施例中，色轮装置的平面结构示意图；
图2为本发明实施例中，色轮装置的立体结构示意图；
图3为本发明又一实施例中，色轮装置的平面结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例一、
本实施例所给出的色轮装置，如图1及图2所示，包括色轮腔体1、色轮模组2、换热器3及连接通道4。其中，色轮模组2收容在色轮腔体1内部，连接通道4连接换热器3与色轮腔体1，连接通道4内设有空气动力装置，用于加速 气流在色轮腔体1内部的流动，本实施例中的空气动力装置为鼓风机41。
色轮模组2包括承载有波长转换层的色轮基板21。波长转层含有波长转换材料，其吸收激发光并受激产生特定的受激光。最常用的波长转换材料是荧光粉，例如钇铝石榴石(YAG)荧光粉，它可以吸收蓝光并受激产生黄色的受激光。波长转换材料还可能是量子点、荧光染料等具有波长转换能力的材料，并不限于荧光粉。在很多情况下，波长转换材料往往是粉末状或颗粒状的，难以直接形成波长转换材料层，此时就需要使用一种粘接剂把各个波长转换材料颗粒固定在一起，并形成特定的形状，如片层状。
色轮腔体1中的进气口11和出气口12在其内部呈对角位置设置，其中，出气口12位于色轮腔体较低的对角位置。连接通道4一端接口与色轮腔体1的进气口11连通，另一端接口与换热器3的换热芯联通。连接通道4内设有鼓风机41用于驱动在循环风道内部流动。
进一步地，换热器3包括换热芯，换热芯设有多层第一通道，第一通道热交换进口31与热交换出口32在第一通道中呈对角位置设置，且第一通道热交换进口31位于第一通道较低的对角位置。色轮腔体1的出气口12与第一通道的热交换进口31联通，第一通道的热交换出口32通过连接通道4与色轮腔体1的进气口11联通。从而形成了气流由色轮腔体1的出气口12到第一通道的热交换进口31，再由第一通道的热交换出口32回到色轮腔体1的进气口11的循环风道5。使得循环风道5内吸收了色轮模组2热量的气流通过换热器3进行冷却，再循环经过色轮模组2，如此起到为色轮模组2降温的效果(如图1中多排箭头所示)。其中，第一通道采用金属、金属合金、塑料或者纸质材料隔离而成多个微通道，其可以是层状，或管状。本实施例优选的采用铝箔片或铜箔片隔离而成的层状通道。在本发明的其他实施例中，还可以采用铝片、银片或者纸板形成第一通道，每层第一通道包括形成通道壁的铝箔片或铜箔片。相邻的两层第一通道相间隔的分布，并且相邻的两个通道壁端部相连接，即相邻的两个第一通道在热交换进口31处相连接，对应的在热交换出口32处也同样连接在一起。这样就使得相邻两层第一通道之间的空间只有相对的两个方向上存在与外界联通的开口，这样在两层第一通道之间就形成了用于外界空气通过的第二通道，第二通道两端的开口作为第二通道的进风口33及出风口34，第一通道与第二通道之间拥有共同的通道壁。充当通道壁的铝箔或铜箔片将第一通道与第二通道分隔开，使得第一通道与第二通道在空间上形成相互交叉的结构。由于第一通道内的热气流与第二通道内的外界气流存在温度差，两个通道交叉处，在第一通道内的热空气与第二通道内的外界空气就会通过铝箔/铜箔片直接进行 热交换，而无需其他中间介质，并且铝箔/铜箔的厚度较薄，使得换热器3的换热效率极佳。
较佳的，连接通道4的高度设置为小于第二通道高度的1/3，此处所指高度的是指连接通过的实体厚度，即从一表面至相对的另一表面的距离，第二通道的高度同样是指多个第二通道之间的距离。通过第二通道的气流最多只有1/3的面积被连接通道遮挡，这样大部分的气流在整机风扇的作用下不受连接通道的阻碍，在保证部件小型化的同时，有效的减小了气流流通阻力，有利与散热效率的提高。
如图1及图2所示，循环风道5中心处形成散热腔体51，循环风道5环绕散热腔体51一周设置，换热器3的第二通道的进风口33设置于换热器3朝向换热腔体51的一侧表面上，第二通道将散热腔体51与循环风道5的外围空间联通起来。第二通道的出风口34设置在换热器3背离换热腔体51的一侧表面上。具体地，散热腔体51是由循环风道5的外表面围绕而成，使得循环风道5整体呈“回字形”，或呈类似同心圆形状。散热腔体51两端均与外界空间相连通，确保通过散热腔体51的外界空气流通顺畅。
较佳的，第二通道的走向优选的与第一通道相垂直，使得第一通道中的空气流向与第二通道中空气的流向相互垂直，降低第一通道与第二通道相交叉处气流的热交换时间，以使两股气流参与热交换的部分保持较大温差，而通过多层相互交叉的第一通道及第二通道来增加热交换面积，增强换热效率。
为提高循环风道5内的空气与色轮模组2之间的热交换效率，还可以在色轮基板21的外缘处和/或背光侧设有散热齿22。优选的在色轮基板21的外缘设置散热齿22，该处的散热齿22表面于色轮基板21的相平行，这样可将散热齿22在循环风道5内气流造成的风阻降至最低，又能增加色轮基板21的散热面，提高色轮模组2与色轮腔体1内空气之间的热交换效率。本实施例还可以在色轮腔体1的内壁正对色轮模组2处设置若干导热柱52，导热柱52增加了色轮腔体1与流经其表面的气流之间的换热面积，增强色轮腔体1的散热效率。考虑散热效率和风阻问题导热柱可选择渐变结构，靠近色轮部分的导热柱直径小于远离色轮部分导热柱的直径。作为本发明进一步的优化方案，色轮基板21的背光面可设置齿部，该齿与色轮基板21可形成离心式驱动装置，用于驱动色轮腔体中的气体流动，以此替代鼓风机41。
实施例二、
进一步地，本发明其他实施例中，换热器3还可以沿着循环风道5的走向依次设置多个，通过多级散热大幅增加色轮装置的散热效果。如图3所示，换 热器3在循环风道5上设置两个，色轮腔体1的出气口12流出的气流依次通过两个换热器3，经过两次降温后的气流再流回色轮腔体1的进气口11，如此循环将色轮模组2产生的温度不断的传递到外界，起到降温的作用。
实施例三、
基于上述实施例的描述，本发明还给出了一种投影机，包括色轮装置和散热风扇，其中色轮装置为上述实施例中所叙述的色轮装置。散热风扇6为投影机的散热风扇，在散热风扇6的作用下流经第二通道的气流加速抽离，使散热腔体51内的外界空气快速通过第二通道(如图1中单排箭头所示)，进而提高换热效率。通过鼓风机41及散热风扇6分别增加热交换双方气体的流速，从而提高热交换频率。
本发明所提供的色轮装置及投影机，通过在循环风道内设置由铝箔或铜箔分隔组成的多层第一通道，相邻两层第一通道之间形成用于外部空气流动第二通道，使得循环风道内的气流与外界空气流向相交叉，使得外部空气与循环风道内的空气通过铝箔或铜箔直接进行热交换，极大地提高了色轮装置的散热效率；鼓风机及散热风扇分别提供了循环风道内部与外部气流的流速，使得热交换进行的更快；循环风道内设置换热柱及色轮基板上设置的散热齿分别增加了色轮基板及密封壳体与循环风道内气体之间的换热面积，进一步增强了色轮装置的散热效率。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

Claims (9)

1.一种色轮装置，其特征在于，包括：
色轮腔体，所述色轮腔体用于容纳色轮模组，所述色轮腔体设有进风口及出风口；所述色轮模组承载有用于经激发光照射并产生受激光的波长转换层；
换热器，所述换热器包括换热芯，所述换热芯设有用于供色轮腔体内气体通过的第一通道，所述色轮腔体的出气口与所述第一通道的热交换进口联通，所述第一通道的热交换出口与所述色轮腔体的进气口联通，形成封闭的循环风道；所述第一通道相间隔的设置多层，相邻两层第一通道之间的空间形成用于外界空气通过的第二通道；所述第二通道的进风口及出风口分别开设在所述换热器两个相对的表面上；
散热腔体，散热腔体两端与外界连通，所述循环风道环绕所述散热腔体设置，所述第二通道的进风口设置于所述换热器朝向所述散热腔体一侧的表面上；
空气动力装置，所述空气动力装置用于驱动所述循环风道中的气体流动；
连接通道，所述连接通道联通所述第一通道的热交换出口与所述色轮腔体的进气口；所述连接通道在沿所述第二通道的气流方向对所述第二通道造成遮挡；所述连接通道的高度小于所述第二通道高度的1/3。
2.根据权利要求1所述的色轮装置，其特征在于，所述空气动力装置设置在联通所述第一通道的热交换出口与所述色轮腔体的进气口的连接通道中。
3.根据权利要求1所述的色轮装置，其特征在于，所述出气口和所述进气口在所述色轮腔体中呈对角位置设置，所述第一通道热交换进口和所述第一通道热交换出口在所述第一通道中呈对角位置设置；其中所述出气口位于所述色轮腔体较低的对角位置，所述第一通道热交换进口位于所述第一通道较低的对角位置。
4.根据权利要求1所述的色轮装置，其特征在于，所述第一通道中气体的流向与所述第二通道中气体的流向相互垂直。
5.根据权利要求1所述的色轮装置，其特征在于，所述换热器在所述循环风道中至少设置一处。
6.根据权利要求1-5任一所述的色轮装置，其特征在于，所述色轮腔体内壁设有用于与所述色轮腔体内气流进行热交换的导热柱；所述波长转换层背光一侧表面设有散热齿。
7.根据权利要求1-5任一所述的色轮装置，其特征在于，色轮模组包括用于承载所述波长转换 层的色轮基板，所述色轮基板外缘设有沿其圆周分布的散热齿。
8.根据权利要求1-5任一所述的色轮装置，其特征在于，所述循环风道中心处形成两端与外界相连通的散热腔体，所述色轮腔体、换热器第一通道和连接通道环绕散热腔体设置。
9.一种投影机，其特征在于，包括色轮装置和散热风扇，所述散热风扇提供投影机内部气体流动的动力，所述色轮装置为权利要求1-7任一项所述的色轮装置，其中流经所述第二通道的空气由所述散热风扇驱动。
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