CN101533212A - 风扇组件及采用该风扇组件的液晶投影装置 - Google Patents

Abstract

一种用于冷却液晶投影装置的风扇组件，包括四个风扇(F1，F2，F3，F4)，其中，所述风扇(F1)设置在所述液晶投影装置的电源(9)和灯组件(19)之间的位置，用于冷却所述电源(9)和灯组件(19)；所述风扇(F2)介于所述风扇(F1)和光学引擎(13)之间，用于冷却所述光学引擎(13)；所述风扇(F3)和风扇(F4)设置在投射镜头(4)的两侧，用来冷却图像生成光学组件(32)的液晶盘。本发明还提供了一种采用所述风扇组件的液晶投影装置。

Description

风扇组件及采用该风扇组件的液晶投影装置

技术领域

本发明涉及液晶投影装置，具体涉及液晶投影装置的风扇组件。

背景技术

随着投影机小型化，轻量化，低成本的发展，整机的内部空间变得更加紧密，如何平衡整机的散热通畅以及避免内部的局部温度升高与进一步紧密内部空间，减小整机尺寸的对立关系已变得越来越重要。因此，如何用更少的风扇来实现更佳的冷却目的，同时又能够实现的小型化，这就变得越来越具有挑战性。

在目前的投影装置中，一般采用6个或者更多个风扇组件，这不可避免会导致成本的增加，而且会导致占用更多的空间，并且会使得装配以及其它部件的布置更加困难。

在本发明中，通过利用更少数目的冷却风扇的风扇组件的新颖构造，来避免局部热气积聚造成的整机局部温度过度升高。从而避免光学引擎更换高价材料和追加局部降温用的排气风扇。

发明内容

根据本发明，提供了一种用于冷却液晶投影装置的风扇组件，包括四个风扇，其中一个风扇F1设置在所述液晶投影装置的电源和灯组件之间的位置，用于冷却所述电源和灯组件；另一个风扇F2介于上述风扇F1和光学引擎之间，用于冷却所述光学引擎；另外两个风扇F3和风扇F4设置在投射镜头的两侧，用来冷却图像生成光学组件的液晶盘。

根据另一个实施例，风扇F2还用于冷却所述灯组件。

根据另一个实施例，风扇F4还用于冷却偏振光分束器。

根据另一个实施例，风扇F1还用于将热气排出所述液晶投影装置。

根据另一个实施例，风扇F1布置成相对于所述液晶投影装置的长度方向而向内偏转一定的角度，所述角度在0度至大约30度的范围内。

根据另一个实施例，上述角度在1度至15度的范围内。

根据另一个实施例，上述角度在2度至10度的范围内。

根据另一个实施例，上述角度为大约7度。

根据另一个实施例，风扇F3和风扇F4还用于冷却液晶盘。

本发明还提供了一种液晶投影装置，其包括如上所述的风扇组件。

因此，根据本发明，由于采用了更少的风扇，就能够实现成本的降低，液晶投影装置的进一步小型化，而且能够使得整机的装配以及其它部件的布置更加容易，同时还能够实现很好的排气散热和噪音降低的效果。

附图说明

下面参考附图通过实例更加具体地描述本发明，其中附图并未按照比例绘制，在附图中：

图1是本发明的液晶投影装置的立体示意图；

图2是图1所示液晶投影装置的另一视角的立体示意图。

图3是将本发明的液晶投影装置的上壳体取下后的立体示意图，显示了液晶投影装置的内部构造；

图4是将本发明的液晶投影装置的上壳体和一些内部器件取下后的立体示意图，更清楚地显示了液晶投影装置的冷却风扇组件；

图5是本发明的液晶投影装置的冷却用扇组件的布置示意图，显示了用于液晶投影装置的四个风扇的布置；

图6显示列其中一个风扇进行冷却时的排气风向示意图；

图7显示列图6所示风扇的顶部风量流向图；

图8显示了另外一个风扇在冷却光学引擎时的风向示意图；

图9更进一步清楚地显示了图8所示风扇的风向示意图，并且显示了用来冷却光学引擎的冷却风道口；

图10显示了本发明的液晶投影装置的光学引擎的一个实施例的构造的示意图；

图11是表示灯组件所用遮光构造的示意性分解图；

图12是灯组件及遮光构造的从另一视角的示意图；

图13显示了遮光构造的分解图；

图14显示了用风扇来冷却灯组件的风向图；

图15显示了用风扇来冷却灯组件的风向的另一示意图；

图16显示了两个风扇冷却灯组件的风向的局部示意图；并且

图17显示了灯组件及其遮光构造的局部放大图。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的实施例。

下面将结合附图具体介绍本发明的液晶投影装置(也称为液晶投影机，投影仪，等等)及其相关部件。在下面的说明中，将图1所示液晶投影装置的影像投射方向设为前方，并朝该液晶投影装置的前表面来规定左右。另外，本文所用到的术语“后部”、“底部”、“侧部”等类似术语均是相对的、示例性的。它们可以根据投影装置的不同使用及放置方式而变化。

请参考图1，本发明的一个实施例的液晶投影装置包括外壳1，外壳1包括上壳体11及下壳体12，因此图1的液晶投影装置显示为小的薄型长方体形状。显然，液晶投影装置也可采用其它形状。在该外壳1的表面上配置有包括多个操作按钮的操作部15，在外壳1的前表面上开设有投射窗83。

参见图2，在外壳1的侧表面上可设有排气口611和电源插口205，在外壳1的后表面上可设有排气口631以及与计算机连接的D-SUB端子、复合输入端子等各种外部输入端子组251。该端子组251的各输入端子的名称，可通过对外观的整形用金属模具或者用印刷的方式来形成。举例来说，若端子名称为AUDIO，就可通过对端面作雕刻来使得字符容易辨认。当然，也可采用印制的方法在外表形成字符或图形。

如图3所示，更详细地显示了本发明一实施例的液晶投影装置的内部构造，其中，在外壳1的内部，配置有大致L字状延伸的例如可由合成树脂制成的光学引擎13的壳体7，还配置了作为光源的灯组件19，光学引擎13包括用于将从该灯组件19发出的白色光分离成三原色的光学部件(详细参见图10如下所述)，以及图像生成光学组件32，其可将该三原色的光照射到三原色用的液晶盘上而生成三原色的影像光，并将生成的三原色的影像光合成为彩色影像光。灯组件19设置在光学引擎13的左端部，而图像生成光学组件32设置在光学引擎13的前方端部，光学***配置在从灯组件19到图像生成光学组件32的光学引擎13内的光路上。

另外，在光学引擎13的前方端缘，连接有保持投射镜头4的筒体4a的基端部。另外，在外壳1的内部，于投射镜头4的左方侧设置有电源装置9。

进一步参见图10，图10是光学引擎13的构造的一个实例的示意图。再有，光学引擎13并不限于图10所示的示例，本发明适用于设有各种光学引擎的机构。

在图10中，来自光源灯组件的白色光经过聚光透镜20、第1积分透镜21、第2积分透镜22、偏振光分束器(PBS)23及聚光透镜24等，向第1分色镜25照射。

上述第1积分透镜21及第2积分透镜22分别由多个透镜单元矩阵状排列而成的蝇眼透镜构成，具有使光源灯组件19发出的白色光的照度分布均一化的功能。

另外，偏振光分束器(PBS)23具备偏振光分离膜和位相差板(1/2波片)。偏振光分离膜使来自第2积分透镜22的光中的例如P偏振光透过，而使S偏振光光路稍微变更后出射。透过偏振光分离膜的P偏振光由设在其前侧(光出射侧)的位相差板变换成S偏振光后出射。即，几乎所有的光都一致成为S偏振光。

通过上述偏振光分束器23的光经聚光透镜24到达第1分色镜25。第1分色镜25具有仅将光的蓝色分量反射并使红色及绿色分量通过的功能，通过的红色及绿色分量的光到达第2分色镜26。第2分色镜26具有将光的绿色分量反射并使红色分量通过的功能。从而，光源灯组件19发出的白色光由第1及第2分色镜25、26分为蓝光、绿光及红光。

第1分色镜25反射的蓝光被全反射镜27反射，第2分色镜26反射的绿光保持原样，通过第2分色镜26的红光经由中继透镜28、30被全反射镜29、31反射，然后分别导入图像生成光学组件32。

图像生成光学组件32中，在立方体形状的色合成棱镜33的三个侧面，分别可装拆地配置设有红光用液晶盘34r、绿光用液晶盘34g及蓝光用液晶盘34b等的棱镜安装部件35(参照图10)。在色合成棱镜33和红光用液晶盘34r之间配置出射侧偏光板36r，在色合成棱镜33和绿光用液晶盘34g之间配置出射侧偏光板36g和前置偏光板37g，在色合成棱镜33和蓝光用液晶盘34b之间配置出射侧偏光板36b和前置偏光板37b。另外，在三块液晶盘34r、34g、34b的入射侧分别配置入射侧偏光板38r、38g、38b和聚光透镜39r、39g、39b。

从而，由第1分色镜25及全反射镜27反射的蓝光被导入蓝光用的聚光透镜39b，经由入射侧偏光板38b、蓝光用液晶盘34b及前置偏光板37b、出射侧偏光板36b，到达色合成棱镜33。另外，由第2分色镜26反射的绿光被导入绿光用的聚光透镜39g，经由入射侧偏光板38g、绿光用液晶盘34g及前置偏光板37g、出射侧偏光板36g，到达色合成棱镜33。同样，透过第1分色镜25及第2分色镜26，并经2块全反射镜29、31反射的红光被导入红光用聚光透镜39r，经由入射侧偏光板38r、红光用液晶盘34r及出射侧偏光板36r，到达色合成棱镜33。

被导入色合成棱镜33的3色图像光由该色合成棱镜33合成，由此获得的彩色图像光经由投射镜头4放大投影到前方的屏幕上。

此外，从图3中可以看到，共设有四个用于冷却的风扇F1、F2、F3和F4，它们构成了本发明的风扇组件。在图4中，可以更清楚地看到冷却用风扇组件的布置。

如图3和图4所示，整机的冷却***由4个风扇构成。具体而言，参见图6-9，风扇F1冷却电源9和灯组件19的反射罩197a，同时用于将热气排出投影装置的机壳。

图6显示了风扇F1的顶部风量流向的示意图。参见图6，如图中的箭头所示，风扇F1通过顶部分排出部分风量来冷却光学引擎13的顶部后，排出整机外。

图7进一步显示了风扇F1的顶部风量流向图。

图8和图9显示了风扇F2用来冷却光学引擎的风量流向图，如图中的箭头所示，风扇F2的一部分风量用来冷却灯组件19，另外还有部分风量用来冷却光学引擎材料高温部(即积分透镜21和22的周边)。在图9中，清楚地显示了风扇F2通过三个用于冷却光学引擎材料的风道口1001，1002，1003来冷却光学引擎材料的高温部，其中箭头表示风量的流向。显然，本领域技术人员可以理解，可以设置比图9中所示更多或者更少数量的以及不同布置的风道口来实现冷却光学引擎材料的目的。

进一步参见图4，来自风扇F3和风扇F4的空气流动方向也如箭头所示。来自风扇F4的一部分风量用来冷却光学引擎的各种元件，例如棱镜安装部件、液晶盘、聚光透镜、分色镜、偏振光分束器(PBS)等等。

此外，如图5进一步所示，风扇F3和风扇F4冷却液晶盘(即图3中的图像生成光学组件32的一部分)的周边，同时风扇F4兼具有冷却偏振光分束器(PBS)23的作用。

本发明通过风扇F2分出部分风量冷却光学引擎的高温部(积分透镜21和22的周边)，从而降低光学引擎材料高温部的温度。而且，通过使风扇F1偏转一定的角度，将部分风从顶部引向光学引擎的高温部(积分透镜21和22的周边)，并且排出整机外，从而避免整机内部热气积聚。

此外，将灯泡冷却风扇F2的部分风量通过底部的通道导向光学引擎13的高温部，用于冷却光学引擎材料。此作用可使光学引擎高温部分材料的局部温度从170度降低到120度以下。从而满足现有材料的规格要求(现有材料的规格为130度以下)。避免更换材料造成的成本上升。

另外，将排气风扇F1布置成相对于液晶投影装置的长度方向而向内偏转一定的角度，该角度在0度至大约30度之间，优选为1度至15度，更优选为2至10度，最优选的角度为大约7度。通过这种角度的设置，使排气风扇在冷却灯泡的同时将一部分风量通过局部温度堆积的积分透镜21，22的上方。从而避免因整机此处热气堆积而造成的该处主板上的元件温度过高，避免主板零部件损坏，从而影响寿命。这种偏转角度可使元件的温度由90度以上降低到80度以下。同时该方案也使光学引擎顶盖的温度由140度降低到110度。在实践中发现，这种大约7度的最优选角度设置能够显著地抑制主板元器件的温度升高。

优选的是，风扇F1是由轴流风扇构成，风扇F2由涡流风扇构成。风扇F3和4由涡流风扇构成。但是，这并不是限制性的，本发明的风扇组件并不限于这样的风扇配置，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明的风扇也可由其它类型的风扇构成。

通过如上所述的风扇组件布置和构造，在实现同等功能的基础上减少了部品点数和改变了材料。因此，如上所述的风扇组件布置是简化小型化投影装置调整机构，降低成本和减轻重量的一种有效手段。

图11是分解图，表示本发明采用的灯组件19的遮光构造。图13显示了遮光构造的分解图。

如图11和图13所示，灯组件19包括灯泡197，灯泡197用固定簧片191来固定在灯架196上，遮光钣金件193与灯泡197的防灯泡碎片钣金件192用焊接方式或者其它方式如扣接、压接、粘接等等而连在一起。如图所示，在防灯泡碎片钣金件192上可以设置许多用于散热的开孔1921，这种带开孔的构造还可以起到防止碎片飞散的作用。遮光钣金件193靠灯泡197的外轮廓装配。装配好的灯组件19固定到灯泡遮罩198上，灯泡遮罩198上的一条或多条条遮光肋条199用于灯泡出风口处的遮光。另外，作为一个备选方案，还可以在遮光钣金件193上设置一个或多个开口，例如图11中的开口200和201，这种开口可以利用冲压的方式而在遮光钣金件193上形成，使得被冲压加工的部分向内凹但是并未被去掉，因此一方面在遮光钣金件193上形成了可便于排气的开口，另外一方面未被冲切掉的部分还能够起到遮光的作用。对于本领域技术人员而言显而易见的是，可以设置一个或者多个这样的开口，并且这种开口也可以采用各种其它的加工方式而形成，并且不限于图11中所示的形状，而是可以为能够实现所述遮光排气功能的任何其它形状。

另外，在图11中，还以分解图的形式显示了用于灯组件19的聚光透镜194以及透镜固定钣金件195。

要充分遮住灯泡反射罩197a的漏光，理论上，遮光钣金件193最小形状必须不小于反射罩197a的形状尺寸。由于视角的原因，遮光钣金件193的尺寸应当随着遮光钣金件离反射罩197a的距离增加而设置得更大。本发明中通过让灯泡的遮光钣金件193放置位置已尽量贴上灯泡的反射罩197a外部，从而充分减小遮光钣金件193的尺寸，同时由于遮光钣金件193的尺寸减小，更加有利于灯泡部排气部分的散热。优选的是，遮光钣金件193采用朝着灯泡反射罩197a弯曲的形状，如图12所述。更优选的是，遮光钣金件193的形状基本上顺应于灯泡反射罩197a的形状，或者基本上贴合灯泡反射罩197a的形状。

根据一个优选实施例，遮光钣金件193设置成离反射罩197a的最小距离在0-100毫米的范围内，优选在1-50毫米的范围，更优选在1-20毫米的范围内，最优选为1-10毫米的范围内。

如图12-16所示，遮光钣金件193把灯泡直接排出的热气挡在了灯泡遮罩198的外侧，避免了排气风扇将热气吹入整机内部，造成热气的二次污染。图13显示了遮光构造的分解图，显示了遮光钣金件193和灯泡遮罩198以及灯组件其它部分的相对位置关系。图14-16则进一步显示了本发明的遮光构造如何同时在实现遮光功能的同时，还能够有利于排气散热的。这些图中的箭头表示风的流向。

图17显示了灯组件及其遮光构造的局部放大图，从而从另一角度显示了遮光钣金件193和灯泡遮罩198与灯组件19的相对位置关系。

优选的是，遮光钣金件193、防灯泡碎片钣金件192、灯泡遮罩198、固定簧片191可以用金属材料如钢、铝及其合金、铜及其合金等等制成。更优选的是，遮光钣金件193、防灯泡碎片钣金件192、灯泡遮罩198、固定簧片191可以用不锈钢，例如SUS不锈钢制成。

通过这种遮光构造，可以有利地减小遮光钣金件的尺寸，有利于灯泡排气部的散热。从而极大的减小了灯泡排气部的空间。本发明的遮光构造是平衡小型化投影机灯泡部散热和遮光的一种有效手段。

另外，在上述实施例中，作为液晶投影装置，例示了光调制元件采用液晶盘的液晶投影机，但是具备其它图像光生成***的液晶投影装置也可适用本发明。例如，DLP(Digital Light Processing；德州仪器(TI)公司的注册商标)方式的投影机也适用本发明。

以上参照附图说明了本发明的一些实施例，但是只要不背离本发明的实质和范围，本领域的技术人员还可以对其进行各种形式上的修改和变更。以上这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于冷却液晶投影装置的风扇组件，包括四个风扇(F1，F2，F3，F4)，其中，所述风扇(F1)设置在所述液晶投影装置的电源(9)和灯组件(19)之间的位置，用于冷却所述电源(9)和灯组件(19)；所述风扇(F2)介于所述风扇(F1)和光学引擎(13)之间，用于冷却所述光学引擎(13)；所述风扇(F3)和风扇(F4)设置在投射镜头(4)的两侧，用来冷却图像生成光学组件(32)的液晶盘。

2.根据权利要求1所述的风扇组件，其特征在于，所述风扇(F2)还用于冷却所述灯组件(19)。

3.根据权利要求1所述的风扇组件，其特征在于，所述风扇(F4)还用于冷却偏振光分束器(23)。

4.根据权利要求1所述的风扇组件，其特征在于，所述风扇(F1)还用于将热气排出所述液晶投影装置。

5.根据权利要求1所述的风扇组件，其特征在于，所述风扇(F1)布置成相对于所述液晶投影装置的长度方向而向内偏转一定的角度，所述角度在0度至大约30度的范围内。

6.根据权利要求5所述的风扇组件，其特征在于，所述角度在1度至15度的范围内。

7.根据权利要求6所述的风扇组件，其特征在于，所述角度在2度至10度的范围内。

8.根据权利要求7所述的风扇组件，其特征在于，所述角度为大约7度。

9.根据权利要求1所述的风扇组件，其特征在于，所述风扇(F3)和风扇(F4)还用于冷却液晶盘。

10.一种液晶投影装置，其包括根据权利要求1至9中任一项所述的风扇组件。

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