一种投影装置及其冷却散热系统的制作方法

本实用新型涉及光学设备技术领域，更具体地说，涉及一种投影装置的冷却散热系统，还涉及一种包括上述冷却散热系统的投影装置。

背景技术：

随着科技的蓬勃发展，投影技术已日益成熟，投影装置的应用领域也变得愈来愈广，例如应用于会议讲解、巡回展示和促销活动等商业领域，及应用于学校授课、学术讨论等教育领域，以及应用于家庭影院等家庭领域。

投影装置一般包括光源组件、镜头组件、电源模组等。光源组件一般包括激光光源或LED光源等固态光源及色轮模组。投影装置使用过程中，固态光源功率较大，产生大量的热量，相应的各组件也会散发热量，若不及时散热会影响投影装置的使用寿命。因此，必须对投影装置进行冷却。

现有技术中风冷散热是投影机最常见的散热方式。目前的风冷散热是借助风扇对每个热源部位分别配置相应的进风扇及排风扇来进行散热，这样不仅会造成投影机的体积增大，且散热效率较低，且通过外部空气循环冷却易造成色轮模组和固态光源积灰，影响画面质量。

综上所述，如何有效地解决投影装置的散热系统结构复杂、散热效率低等问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的第一个目的在于提供一种投影装置的冷却散热系统，该冷却散热系统的结构设计可以有效地解决投影装置的散热系统结构复杂、散热效率低的问题，本实用新型的第二个目的是提供一种包括上述冷却散热系统的投影装置。

为了达到上述第一个目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种投影装置的冷却散热系统，包括用于对固态光源散热的光源内循环系统和用于对色轮模组散热的色轮内循环系统，所述光源内循环系统和所述色轮内循环系统二者之一为水冷内循环系统，另一者为风冷内循环系统，且所述光源内循环系统的光源换热器与所述色轮内循环系统的色轮换热器均通过外部空气循环系统冷却。

优选地，上述投影装置的冷却散热系统中，所述外部空气循环系统包括设置于机壳内后侧的排气风扇，位于所述排气风扇后端的后壳上开设有后排气孔，位于所述色轮换热器侧方的侧壳上开设有侧进气孔，以使外界空气由所述侧进气孔进入，并依次经所述色轮换热器与所述光源换热器后由所述后排气孔排出。

优选地，上述投影装置的冷却散热系统中，位于所述投影装置的数字微镜器件底端的底壳上开设有底进气孔，以使外界空气由所述底进气孔进入并流经所述数字微镜器件，而后与流经所述色轮换热器的外界空气混合后经所述光源换热器由所述后排气孔排出。

优选地，上述投影装置的冷却散热系统中，所述外部空气循环系统还包括设置于所述底进气孔和所述数字微镜器件底端之间的数字微镜器件进风扇。

优选地，上述投影装置的冷却散热系统中，位于所述投影装置的电源模组前端的前壳上开设有前进气孔，以使外界空气由所述前进气孔进入，并流经所述电源模组由所述后排气孔排出。

优选地，上述投影装置的冷却散热系统中，所述外部空气循环系统还包括设置于所述电源模组后侧的电源排气扇。

优选地，上述投影装置的冷却散热系统中，所述外部空气循环系统还包括面对所述电源排气扇并位于其风流下游的整机排风扇。

优选地，上述投影装置的冷却散热系统中，包括一对以上所述排气风扇，各对所述排气风扇对称地分别夹持于所述光源换热器的前后两侧以对所述光源换热器散热。

优选地，上述投影装置的冷却散热系统中，所述光源换热器和所述色轮换热器均为包括鳞片状层叠设置的换热板的板式换热器。

本实用新型提供的投影装置的冷却散热系统包括光源内循环系统、色轮内循环系统和外部空气循环系统。其中，光源内循环系统用于对固态光源散热，色轮内循环系统用于对色轮模组散热，光源内循环系统的光源换热器与色轮内循环系统的色轮换热器分别通过外部空气循环系统冷却，光源内循环系统与色轮内循环系统二者之一为水冷内循环系统，另一者为风冷内循环系统。

应用本实用新型提供的投影装置的冷却散热系统，通过色轮内循环系统为色轮模组散热、光源内循环系统对固态光源散热，因而有效降低色轮模组和固态光源温度的同时避免了灰尘对色轮模组和固态光源的不利影响。通过水冷散热与风冷散热相结合，分别对投影装置的不同热源进行散热，充分发挥了水冷散热效率高、风冷散热结构简单的优势，兼顾了散热效率及结构布局、生产成本等因素，具有优异的综合散热性能。

在一种优选的实施方式中，包括多个排气风扇，且分别夹持于光源换热器的前后两侧以对光源换热器散热，外界空气由底进气孔进入流经数字微镜器件，并与流经色轮换热器的外界空气混合后由后排气孔排出。也就是由底进气孔进入并流经数字微镜器件的外界空气，和由侧进气孔进入并流经色轮换热器的外界空气先混合，而后经排气风扇由后排气孔排出。由于排气风扇同时对水冷换热板散热，因而气流混合后流经排气风扇，使得排气风扇的风流温度均匀，进而有效提高了光源内循环系统的散热效率及稳定性。

为了达到上述第二个目的，本实用新型还提供了一种投影装置，该投影装置包括光源组件、电源模组和镜头组件，还包括上述任一种冷却散热系统。由于上述的冷却散热系统具有上述技术效果，具有该冷却散热系统的投影装置也应具有相应的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的投影装置的冷却散热系统一种具体实施例的俯视结构示意图；

图2为数字微镜器件散热的示意图。

附图中标记如下：

固态光源1，色轮模组2，数字微镜器件3，镜头组件4，电源模组5，后排气孔6，侧进气孔7，前进气孔8，底进气孔9，排气风扇10，光源换热器11，水泵12，色轮换热器13，内循环风扇14，电源排气扇15，数字微镜器件进气扇16，整机排风扇17；图中实心箭头所示方向为外界空气流向，虚线箭头所示方向为内循环冷却介质流向。

具体实施方式

本实用新型实施例公开了一种投影装置的冷却散热系统，以兼顾成本的同时提高散热效率。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1和图2，图1为本实用新型提供的投影装置的冷却散热系统一种具体实施例的结构示意图；图2为数字微镜器件散热的示意图。

在一种具体实施例中，本实用新型提供的投影装置的冷却散热系统包括光源内循环系统、色轮内循环系统和外部空气循环系统。

其中，光源内循环系统用于对固态光源1散热，色轮内循环系统用于对色轮模组2散热，光源内循环系统与色轮内循环系统二者之一为水冷内循环系统，另一者为风冷内循环系统。由于固态光源1功率较大，工作过程中产生大量热量，优选的，色轮内循环系统为风冷内循环系统，光源内循环系统为水冷内循环系统，通过水冷内循环对固态光源1降温，散热效率高。固态光源1及色轮模组2作为光源组件中的主要发热部件，对灰尘的敏感度较高，通过内循环系统分别对其冷却，以延长其使用寿命。需要说明的是，此处及下文提到的内循环指通过设置冷却通道，冷却介质在冷却通道内流动并直接与热源进行热量交换，热量交换后温度升高的冷却介质则通过与外部介质进行热量交换最终将热量散发至外部环境中。通过水冷内循环和风冷内循环的设置，对固态光源1和色轮模组2的冷却不会引入外界灰尘，有效防止了二者积灰造成的画面质量下降等问题。光源内循环系统通过光源换热器11经外部空气循环冷却系统进行热量交换，色轮内循环系统通过色轮换热器13经外部空气循环冷却系统进行热量交换。也就是结合风冷散热与水冷散热，分别对投影装置的不同热源以散热。

水冷内循环系统具体可以包括水泵12、水冷换热器和设置于固态光源1或色轮模组2外侧的换热腔，三者间通过管路连通，通过水泵12带动冷却液在管路内流动，流经换热腔与固态光源1或色轮模组2进行热量交换，温度升高的冷却液继续流动至水冷换热器，经外部空气循环系统冷却后，温度降低的冷却液继续流动至换热腔，如此循环对固态光源1或色轮模组2有效散热。具体换热腔的结构可根据需要进行设置，也可以设置为环绕固态光源1或色轮模组2的管路等。需要说明的是，当水冷内循环系统为光源内循环系统时，则水冷换热器为光源换热器11；当水冷内循环系统为色轮内循环系统时，则水冷换热器为色轮换热器13。风冷内循环系统具体可以包括用于带动气体流动的内循环风扇14、风冷换热器和设置于色轮模组2或固态光源1外的换热腔，三者通过风道连通。通过内循环风扇14带动气体在风道内流动，流经换热腔与色轮模组2或固态光源1进行热量交换，温度升高的气体继续流动至风冷换热器，经外部空气循环系统冷却后，温度降低的气体继续流动至换热腔，如此循环对色轮模组2或固态光源1有效散热。需要说明的是，当风冷内循环系统为光源内循环系统时，则风冷换热器为光源换热器11；当风冷内循环系统为色轮内循环系统时，则风冷换热器为色轮换热器13。具体的，内循环风扇14可以为涡轮风扇，涡轮风扇可以贴靠风冷换热器设置，因而带动气体流动的同时，能够起到对风冷换热器冷却的作用。当然，风冷内循环系统及水冷内循环系统并不局限于上述结构，也可采用现有技术中其他常规内循环结构。

应用本实用新型提供的投影装置的冷却散热系统，通过色轮内循环系统为色轮模组散热2、光源内循环系统对固态光源1散热，因而有效降低色轮模组2和固态光源1温度的同时避免了灰尘对色轮模组2和固态光源1的不利影响。通过水冷散热与风冷散热相结合，分别对投影装置的不同热源进行散热，充分发挥了水冷散热效率高、风冷散热结构简单的优势，兼顾了散热效率及结构布局、生产成本等因素，具有优异的综合散热性能。

进一步地，外部空气循环系统包括设置于机壳内后侧的排气风扇10，位于排气风扇10后端的后壳上开设有后排气孔6，位于色轮换热器13侧方的侧壳上开设有侧进气孔7，以使外界空气由侧进气孔7进入，并依次经色轮换热器13与光源换热器11后由后排气孔6排出。也就是排气风扇10设置于机壳的后侧，对应的后壳上开设后排气孔6。色轮换热器13设置于机壳的侧方，其对应的侧壳上开设有侧进气孔7。因而外界空气由侧进气孔7进入，与色轮换热器13进行热量交换，而后经过光源换热器11并与之进行热量交换，最后通过后排气孔6排出。也就是通过侧面进气冷却系统为色轮换热器13和光源换热器11进行冷却，提高了风流利用率。需要说明的是，此处及下文提到的具体气体的流向可通过在进气孔与排气孔设置位置的基础上，结合风道设置及散热风扇的类型等进行控制。排气风扇10具体可以为轴流风扇，根据需要也可以采用其他类型的风扇。

数字微镜器件3，即镜头组件4的DMD模组在投影装置工作过程中发热量通常较大，因而外部空气循环系统可以包括为镜头组件4的数字微镜器件3冷却的系统。具体的，可以在位于数字微镜器件3底端的底壳上开设底进气孔9，以使外界空气由底进气孔9进入并流经数字微镜器件3，而后由排气孔6排出。也就是底壳上对应数字微镜器件3处开设底进气孔9，外界空气经底进气孔9进入，而后流经数字微镜器件3，与之进行热量交换，降低数字微镜器件3的温度，气体自身温度升高，最后经排气风扇10由后排气孔6排出。即通过底面进气冷却系统为数字微镜器件3进行冷却，提高了风流利用率。为提高散热效率，与数字微镜器件3热量交换后的气体可以与由侧进气孔7进入后，流经色轮换热器13进行热量交换后的气体混合，混合气体进一步经过排气风扇10由后排气孔6排出。优选的，可以在气体混合后再流经光源换热器11，以与光源换热器11进行热量交换。进而有效提高了光源内循环系统的散热效率及稳定性。

进一步地，外部空气循环系统还可以包括设置于底进气孔9和数字微镜器件3底端之间的数字微镜器件进气扇16。也就是在数字微镜器件3与底进气孔9之间设置数字微镜器件进气扇16。通过数字微镜器件进气扇16与排气风扇10配合，加快数字微镜器件3附近空气流动，提高散热效率。具体数字微镜器件进气扇16可以采用平行的鳞片状风扇，鳞片走向与空气流向一致。当然，根据需要也可以采用其他结构进气扇。

电源模组5作为投影装置另一主要热源，为便于对其冷却，外部空气循环系统可以包括为电源模组5冷却的系统。具体的，在位于电源模组5前端的前壳上开设前进气孔8，以使外界空气由前进气孔8进入，并流经电源模组5由后排气孔6排出。也就是前壳上对应电源模组5处开设前进气孔8，外界空气经前进气孔8进入，而后流经电源模组5，与之进行热量交换，降低电源模组5的温度，气体自身温度升高，最后经排气风扇10由后排气孔6排出。即通过前面进气冷却系统为电源模组5进行冷却，提高了风流利用率。

为提高散热效率，与电源模组5热量交换后的气体也可以与由侧进气孔7进入，后流经色轮换热器13进行热量交换后的气体混合，或者与由底进气孔9进入，流经数字微镜器件3与之进行热量交换后的气体混合，或者三种路径的气体均混合后，混合气体进一步经过排气风扇10由后排气孔6排出。优选的，可以在气体混合后再流经光源换热器11，以与光源换热器11进行热量交换，从而有效提高光源内循环系统的散热效率及稳定性。

具体的，外部空气循环系统还可以包括设置于电源模组5后侧的电源排气扇15。通过电源排气扇15的设置，将电源模组5加热后的热空气尽快向后壳处的排气风扇10导流，从而降低电源模组5内电气器件的温度。电源排气扇15具体可以为轴流风扇，当然根据需要可以设置为其他风扇。或者在不设置电源排气扇15也足以为电源模组5散热的情况下，也可以不设置电源排气扇15。

根据需要，外部空气循环系统还可以包括面对电源排气扇15并位于其风流下游的整机排风扇17，也就是整机排风扇17设置于电源排气扇15的后端，以与电源排气扇15配合形成对电源模组5的独立冷却风道。同时，也能够与排气风扇10共同作用将整机内的热空气由后排气孔6排出。当然，也可以不设置整机排风扇17，通过排气风扇10对整机排风即可。

综上，外部空气循环冷却系统可以包括侧面进气冷却系统、前面进气冷却系统和底面进气冷却系统。侧面进气冷却系统为色轮换热器13散热，前面进气冷却系统为电源模组5散热，底面进气冷却系统为数字微镜器件3散热。三者的气流均在通过机壳后侧设置的排气风扇10作用下由后排气孔6排出。需要说明的是，文中侧面、前面、底面指直角坐标系下对应X、Y、Z三个方向，且三者表示彼此的相对位置关系。根据需要，外部空气循环冷却系统也可以包括上述一个方向进气的冷却系统或任两个不同方向进气的冷却系统，具体可根据实际情况进行设置。优选的，机壳中色轮模组2、镜头组件4和电源模组5可以设置于固态光源1的前端，且色轮模组2和电源模组5分别位于镜头组件4的两侧，从而便于风向的控制，提高风流利用率，提高散热效果。

在上述各实施例的基础上，可以包括一对以上排气风扇10，且各对排气风扇10对称地分别夹持于光源换热器11的前后两侧以对光源换热器11散热。也就是在光源换热器11的前后两侧分别对称设置排气风扇10，一方面起到整机排风的作用，另一方面能够有效对光源换热器11进行散热，从而提高光源换热器11的散热效率。排气风扇10夹持于水冷换热板的两侧，自然上述实施例中侧进气孔7进入的空气、前进气孔8进入的空气与底进气孔9进入的空气可以在排气风扇10作用下由后排气孔6排出时，经过水冷器热器11，以为光源换热器11降温。同时，由于外界空气由底进气孔9进入流经数字微镜器件3，并与流经色轮换热器13的外界空气混合后由后排气孔6排出的情况下，排气风扇10位于混合风的下游，则位于其间的光源换热器11位于混合风的下游，混合风与光源换热器11热量交换，不同位置处的混合风温度均匀，提高了光源内循环系统的散热效率及稳定性。在设置有电源排气扇15及整机排风扇17的情况下，则整机排风扇17与电源排气扇15配合形成对电源模组5的独立冷却风道。具体的，排气风扇10可以相对的设置三对，两两位于水冷换热板的两端。

上述实施例中的光源换热器11和色轮换热器13，具体可以均为包括鳞片状层叠设置的换热板的板式换热器。也就是色轮换热器13为风冷换热板，光源换热器11为水冷换热板，且二者均为鳞片状层叠设置，从而增大接触面积以提高散热效率。以上各实施例中，优选的色轮内循环系统为风冷内循环系统，光源内循环系统为水冷内循环系统，即色轮换热器13为风冷换热器，光源换热器11为水冷换热器。

通过上述内循环系统及排风扇的设置，实现了整机散热冷却和热平衡，充分满足整机正常工作状态所需的温度。

基于上述实施例中提供的冷却散热系统，本实用新型还提供了一种投影装置，该投影装置包括光源组件、电源模组5和镜头组件4，还包括上述实施例中任意一种冷却散热系统。由于该投影装置采用了上述实施例中的冷却散热系统，所以该投影装置的有益效果请参考上述实施例。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。