CN221303798U - 冷却装置及投影光机 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种冷却装置及投影光机，冷却装置包括导热冷却件、隔热层以及加热件。导热冷却件的外表面具有第一表面区域、第二表面区域和第三表面区域，第一表面区域用于接触热源，第二表面区域用于接触制冷器，第三表面区域位于第一表面区域和第二表面区域之外。隔热层具有相背的第一侧和第二侧，第一侧适于贴合并覆盖于第三表面区域。加热件设置于隔热层的第二侧，加热件用于提高第二侧的温度。本申请提供的冷却装置有效减少了当冷却装置的导热冷却件在自身较低温度的情况下与环境温差过大或环境空气湿度较高时在表面发生凝露现象的情况。

Description

冷却装置及投影光机

技术领域

本申请涉及散热技术领域，特别涉及一种冷却装置及投影光机。

背景技术

在激光投影显示***中，关键器件DMD(digital micro-mirror device，数字微镜器件)的散热器常设计凸台结构以便直接接触DMD背板，将热量传导出光机外部。在高亮度大功耗的机型中，DMD均温板散热器需要控制在较低温度下才能满足散热需求，保证器件稳定可靠运行。当与环境温差过大或环境空气湿度较高时极易在散热器表面发生凝露现象，产生的水珠难以清理，长期积累将腐蚀DMD控制板，引起电子器件短路失效，渗透到DMD内部可能造成不可逆损伤，影响机器投影画面的色彩、亮度等性能。

实用新型内容

本申请实施例提供一种冷却装置及投影光机。

第一方面，本申请实施例提供一种冷却装置，冷却装置包括导热冷却件、隔热层以及加热件。导热冷却件的外表面具有第一表面区域、第二表面区域和第三表面区域，第一表面区域用于接触热源，第二表面区域用于接触制冷器，第三表面区域位于第一表面区域和第二表面区域之外。隔热层具有相背的第一侧和第二侧，第一侧适于贴合并覆盖于第三表面区域。加热件设置于隔热层的第二侧，加热件用于提高第二侧的温度。

在一些可选实施例中，第二侧的当量直径大于隔热层的临界热绝缘直径。

在一些可选实施例中，隔热层覆盖导热冷却件的表面上除第一表面区域和第二表面区域以外的其他区域。

在一些可选实施例中，冷却装置还包括导热层，导热层设置于第二侧和加热件之间，并覆盖第二侧；加热件与导热层接触，以用于加热导热层。

在一些可选实施例中，导热冷却件为利用冷却介质相变吸热的均温板，冷却装置还包括制冷器，第二表面区域与制冷器接触。

在一些可选实施例中，冷却装置还包括导热垫，导热垫设置于导热冷却件的第二表面区域，导热垫适于与热源接触。

在一些可选实施例中，制冷器为热电制冷器，冷却装置还包括冷却板，冷却板设置于热电制冷器背离导热冷却件的一侧，且贴合于热电制冷器的热面。

在一些可选实施例中，导热冷却件包括散热主体部和凸出部，凸出部连接于散热主体部的一侧并相对于散热主体部凸伸，第一表面区域设置于凸出部背离散热主体部的一侧，第二表面区域设置于散热主体部背离凸出部的一侧，第一表面区域的面积小于第二表面区域的面积。

在一些可选实施例中，加热件设置于散热主体部靠近凸出部的一侧。

第二方面，本申请实施例还提供一种投影光机，包括壳体、上述任意一项的冷却装置以及显示芯片。冷却装置设置于壳体，显示芯片与导热冷却件的第二表面区域相接触。

相对于现有技术，本申请实施例提供的冷却装置使用时，导热冷却件的第一表面区域与热源接触、第二表面区域与制冷器接触以传导热量。隔热层包裹在第三表面区域外，阻碍导热冷却件的冷量外泄，在导热冷却件的表面和隔热层的第二侧之间形成温度差。加热件对隔热层的第二侧进行加热，提高第二侧的温度，进一步提高隔热层的第一侧和第二侧之间的温差，从而避免过度冷却周围空气导致结露。本申请实施例提供的冷却装置通过在低温表面和湿空气之间增加隔热层阻止湿空气与低温表面发生换热，并采用加热件提高第二侧的温度，尽可能减小湿空气与接触表面的温差，有效减少了当冷却装置的导热冷却件在自身较低温度的情况下与环境温差过大或环境空气湿度较高时在表面发生凝露现象的情况。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施方式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申请的一些实施方式，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是本申请一实施例提供的投影光机的简化结构示意图。

图2是本申请一实施例提供的冷却装置的简化结构示意图。

标记说明：100、冷却装置；10、导热冷却件；11、第一表面区域；12、散热主体部；13、第二表面区域；14、凸出部；15、第三表面区域；30、隔热层；32、第一侧；34、第二侧；50、加热件；70、制冷器；72、热电制冷器；74、冷却板；90、导热垫；110、导热层；200、投影光机；201、壳体；203、显示芯片。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件，本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一组件。说明书及权利要求并不以名称的差异作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”；“大致”是指本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。

请参阅图1，本申请实施例提供一种冷却装置100，冷却装置100应用于投影光机200中，其用于对投影光机200内的热源例如光源、显示芯片等结构进行散热。

投影光机200是投影显示设备中的重要组成部分之一，在本实施例中，投影光机200可以包括壳体201、显示芯片203以及上述的冷却装置100。显示芯片203安装于壳体203内，冷却装置100至少部分地设置于壳体203内，且与所述显示芯片203的背板相接触。当投影光机200运行时，显示芯片203会产生热量，冷却装置100用于传导显示芯片203的热量至壳体201外，从而提高投影光机200的运行稳定性。本说明书对投影光机200的具体结构不作限制，在一些实施例中，投影光机200还可以包括设置于壳体201内的光源、控制板以及各种结构件等结构。

在本申请中，除非另有明确的规定或限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通，也可以是仅为表面接触。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

请同时参阅图1和图2，在本实施例中，冷却装置100可以包括导热冷却件10、隔热层30以及加热件50。导热冷却件10设置于壳体201内，导热冷却件10的外表面具有第一表面区域11、第二表面区域13和第三表面区域15。其中，第一表面区域11用于接触热源，也即在本实施例中，第一表面区域11用于接触显示芯片203。第二表面区域13用于接触制冷器，第三表面区域15位于第一表面区域11和第二表面区域13之外。隔热层30具有相背的第一侧32和第二侧34，第一侧32适于贴合并覆盖于第三表面区域15。加热件50设置于隔热层30的第二侧34，加热件50用于提高第二侧的34温度。

当投影光机200运行时，显示芯片203发热，显示芯片203的热量经第一表面区域11传导至导热冷却件10。导热冷却件10将热量自第二表面区域13引出至制冷器，达到对显示芯片203进行散热的目的。若投影光机200为高亮度大功耗的机型，则导热冷却件10需控制在较低温度下才能满足显示芯片203的散热需求，以保证投影光机200的可靠运行，而当导热冷却件10在自身较低温度的情况下与环境温差过大或环境空气湿度较高时极易在其表面发生凝露现象。导热冷却件10的第一表面区域11与显示芯片203接触、第二表面区域13与制冷器接触以传导热量。隔热层30包裹在第三表面区域15外，阻碍导热冷却件10的冷量外泄，在导热冷却件10的表面和隔热层30的第二侧34之间形成温度差。加热件50对隔热层30的第二侧34进行加热，提高第二侧34的温度，进一步提高隔热层30的第一侧32和第二侧34之间的温差，从而避免过度冷却周围空气导致结露。

本申请实施例提供的冷却装置100通过在低温表面(第三表面区域15)和湿空气之间增加隔热层30阻止湿空气与导热冷却件10低温表面发生换热，并采用加热件50提高第二侧34的温度，尽可能减小湿空气与接触表面的温差，有效减少了当导热冷却件10在自身较低温度的情况下与环境温差过大或环境空气湿度较高时在表面发生凝露现象的情况，从而降低了凝露腐蚀壳体201内的电子器件导致短路失效的可能性，提高了投影光机200的运行稳定性和使用寿命。

在本申请中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本说明书对冷却装置100的具体应用环境不作限制，冷却装置100不仅仅可以应用于投影光机200的显示芯片203的散热以及防凝露，还可以用于其他大功耗的需要散热的发热器件，例如显示器、电脑、照明器件等等，相应地，热源可以分别对应为显示器的芯片、电脑的芯片和光源、照明器件的光源等。

在本实施例中，导热冷却件10用于传导显示芯片203的热量以对其进行散热，本说明书对导热冷却件10的具体类型不作限制，例如导热冷却件10可以直接采用能够制冷的制冷器例如冷却板，或者导热冷却件10可以为快速传导热量配合其他制冷器使显示芯片203快速降温的均温板。在本实施例中，导热冷却件10为用于快速传递热量的均温板，相应地，冷却装置100还可以包括制冷器70。均温板(导热冷却件10)的第二表面区域13与制冷器70的制冷面相接触。均温板利用导热介质相变吸热，均温板真空腔底部的液体在吸收热量后，蒸发扩散至真空腔内，将热量传导至散热片上，随后冷凝为液体回到底部，具有相当高的散热效率。

请参阅图2，本说明书对导热冷却件10的具体结构不作限制，导热冷却件10可以根据需冷却的热源的形状做适应性调整。例如，在本实施例中，显示芯片203的结构小巧，考虑到壳体201(请参阅图1)内结构紧凑、空间有限，为了与显示芯片203的背板接触，本实施例的导热冷却件10可以设置有凸台结构以使第一表面区域11的形状、面积与显示芯片203的背板相符。具体在本实施例中，导热冷却件10可以包括散热主体部12和凸出部14，凸出部14连接于散热主体部12朝向显示芯片203的一侧。

散热主体部12背离凸出部14的一侧表面即为第二表面区域13，用于与制冷器70相接触。为了提高散热效率，第二表面区域13的面积和形状可以与制冷器70的制冷面相符，例如，散热主体部12可以为矩形块状，第二表面区域13为矩形区域。凸出部14可以一体成型于散热主体部12，且相对于散热主体部12朝向显示芯片203的一侧凸伸。第一表面区域11设置于凸出部14背离散热主体部12的一侧，凸出部14也为矩形块状，且第一表面区域12的面积小于第二表面区域14的面积，以使导热冷却件10整体呈凸台状。导热冷却件10设计呈凸台状，在尽可能地提高散热效率的同时，减少了自身占用空间，适配于壳体203内的紧凑空间。

应当理解的是，本说明书的“某个元件与另一个元件相接触”，应理解为，二者之间可以是直接接触，或者间接接触(例如二者之间存在居中元件时)，例如，该另一个元件安装在居中元件上，该某个元件可以与该居中元件相接触，从而“接触于另一个元件”。在本实施例中，为了进一步提高导热冷却件10和显示芯片203之间的热传导，冷却装置100还可以包括导热垫90，导热垫90设置于第一表面区域11和显示芯片203之间，导热冷却件10通过导热垫90与显示芯片203间接接触。本说明书对导热垫90的具体大小不做限制，在本实施例中，导热垫90的一侧面积与第一表面区域11大致相同。本说明书对导热垫90的具体材质不做限制，例如，导热垫90可以采用有机硅、聚氨酯和丙烯酸树脂等材料制成。

本说明书对制冷器70的具体类型不做限制，制冷器70可以是水冷散热的散热器，也可以为风冷散热的散热器，或者制冷器70也可以为多个散热器件组成的组合制冷器。在本实施例中，制冷器70采用热电制冷器72。热电制冷器72是一种利用半导体的热-电效应制取冷量的器件，用导体连接两块不同的金属，接通直流电，则一个接点处温度降低(冷面)，另一个接点处温度升高(热面)。热电制冷器72设置于导热冷却件10背离显示芯片203的一侧，热电制冷器72的冷面与第二表面区域13相接触，用于通过导热冷却件10冷却显示芯片203。冷却装置100还可以包括冷却板74，冷却板74设置于热电制冷器72背离导热冷却件30的一侧，冷却板74与热电制冷器72的热面相贴合。本说明书对冷却板74的具体类型不做限制，在本实施例中，冷却板74为水冷板。热电制冷器72和冷却板74大大提高了显示芯片203的冷却效率。

在本实施例中，隔热层30设置于第三表面区域15，其用于减少第三表面区域15表面与外部环境换热。具体地，隔热层30的第一侧32覆盖导热冷却件10的表面上除第一表面区域11和第二表面区域13以外的其他区域。作为一种示例，第三表面区域15为导热冷却件10的表面上除第一表面区域11和第二表面区域13以外的其他区域，隔热层30的第一侧32则覆盖全部的第三表面区域15。第三表面区域15包括散热主体部12和凸出部14各自的周壁，还包括散热主体部12靠近凸出部14一侧、且未被凸出部14覆盖的表面。隔热层30尽可能覆盖导热冷却件10未被制冷器70和显示芯片203接触的表面，有效减少低温表面和外部环境换热的可能性，进一步提高了防凝露的能力。

在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定/

为了更好地阻碍导热冷却件10的冷量外泄，隔热层30采用热导率较低的隔热材料，例如隔热层30可以采用气凝胶、岩棉等材料制成。隔热层30阻隔在导热冷却件10和壳体201内空气之间形成温度差。隔热层30的第二侧34的当量直径应大于临界热绝缘直径2λ/h(λ为隔热材料的导热系数，h为空气自然对流换热系数)，隔热层30的具体厚度依据目标温差而定。

在本实施例中，加热件50设置于隔热层30的第二侧34，其用于提高第二侧34的温度从而提高隔热层30第一侧32和第二侧34之间的温差，避免过度冷却周围空气导致结露的情况。加热件50设置于散热主体部12靠近凸出部14一侧、且未被凸出部14覆盖的表面。利用加热件50提高隔热层30的第二侧34的温度，进一步增大此温差。相比于直接接触低温表面(第三表面区域15)，湿空气与隔热层30的第二侧34的温差大大减小，有效降低了发生凝露的可能性。本说明书对加热件50的具体类型不做限制，例如，加热件50可以采用缠绕电加热丝，也可以采用电加热片等加热结构。

通过在低温表面(第三表面区域15)和湿空气之间增加隔热层30阻止湿空气与低温表面发生换热，并采用加热件50提高隔热层30外侧(第二侧34)的温度，尽可能减小湿空气与接触表面的温差，从原理上防止凝露的发生，结构简单，实施可行性较大。

在本实施例中，冷却装置100还可以包括导热层110，导热层110设置于第二侧34和加热件50之间，并覆盖第二侧34。加热件50与导热层110接触，以用于加热导热层110。导热层110设置于隔热层30和加热件50之间，用于将加热件50的热量传递均匀地传递至隔热层30的第二侧34，以使第二侧34的温度较为均匀，降低隔热层30局部温度过低导致凝露的可能性。本说明书对导热层110的具体类型不做限制，导热层110可以为金属层，金属层的材料可以为导热系数较大的铜片、铝片等。

作为一种应用示例，显示芯片203的热量通过导热冷却件10传导至投影光机200的外部。为了防止导热冷却件10表面凝露，在导热冷却件10的第三表面区域15灌一层隔热胶(隔热层30)(导热系数0.05W/(m·K)))并粘接一层铜层(导热层110)，隔热胶(隔热层30)的厚度为5mm，并在铜层(导热层110)背离隔热胶(隔热层30)的一侧安装一圈电加热片(加热件50)。通过仿真可以得出，当使用电加热片(加热件50)的加热功率为30W时，铜层(导热层110)的表面温度可达20℃以上，平均温度接近于环温。相比于直接接触导热冷却件10的表面，湿空气与铜层(导热层110)背离隔热胶(隔热层30)的一侧表面的温差从20℃减小到2℃，极大降低了发生凝露的可能性。

本申请实施例提供的投影光机200运行时，显示芯片203发热，显示芯片203的热量经第一表面区域11传导至导热冷却件10。导热冷却件10将热量自第二表面区域13引出至制冷器70，达到对显示芯片203进行散热的目的。导热冷却件10的第一表面区域11与显示芯片203接触、第二表面区域13与制冷器70接触以传导热量。隔热层30包裹在第三表面区域15外，阻碍导热冷却件10的冷量外泄，在导热冷却件10的表面和隔热层30的第二侧34之间形成温度差。加热件50通过导热层110对隔热层30的第二侧34进行加热，提高第二侧34的温度，进一步提高隔热层30的第一侧32和第二侧34之间的温差，从而避免过度冷却周围空气导致结露。

本申请实施例提供的冷却装置100通过在低温表面(第三表面区域15)和湿空气之间增加隔热层30阻止湿空气与低温表面发生换热，并采用加热件50提高第二侧34的温度，尽可能减小湿空气与接触表面的温差，有效减少了当导热冷却件10在自身较低温度的情况下与环境温差过大或环境空气湿度较高时在表面发生凝露现象的情况，从而降低了凝露腐蚀壳体201内的电子器件导致短路失效的可能性，提高了投影光机200的运行稳定性和使用寿命。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种冷却装置，其特征在于，包括：

导热冷却件，所述导热冷却件的外表面具有第一表面区域、第二表面区域和第三表面区域，所述第一表面区域用于接触热源，所述第二表面区域用于接触制冷器，所述第三表面区域位于所述第一表面区域和所述第二表面区域之外；

隔热层，具有相背的第一侧和第二侧，所述第一侧适于贴合并覆盖于所述第三表面区域；以及

加热件，设置于所述隔热层的所述第二侧，所述加热件用于提高所述第二侧的温度。

2.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述第二侧的当量直径大于所述隔热层的临界热绝缘直径。

3.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述隔热层覆盖所述导热冷却件的表面上除所述第一表面区域和所述第二表面区域以外的其他区域。

4.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述冷却装置还包括导热层，所述导热层设置于所述第二侧和所述加热件之间，并覆盖所述第二侧；所述加热件与所述导热层接触，以用于加热所述导热层。

5.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述导热冷却件为利用冷却介质相变吸热的均温板，所述冷却装置还包括制冷器，所述第二表面区域与所述制冷器接触。

6.如权利要求5所述的冷却装置，其特征在于，所述冷却装置还包括导热垫，所述导热垫设置于所述导热冷却件的所述第二表面区域，所述导热垫适于与所述热源接触。

7.如权利要求5所述的冷却装置，其特征在于，所述制冷器为热电制冷器，所述冷却装置还包括冷却板，所述冷却板设置于所述热电制冷器背离所述导热冷却件的一侧，且贴合于所述热电制冷器的热面。

8.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述导热冷却件包括散热主体部和凸出部，所述凸出部连接于所述散热主体部的一侧并相对于所述散热主体部凸伸，所述第一表面区域设置于所述凸出部背离所述散热主体部的一侧，所述第二表面区域设置于所述散热主体部背离所述凸出部的一侧，所述第一表面区域的面积小于所述第二表面区域的面积。

9.如权利要求8所述的冷却装置，其特征在于，所述加热件设置于所述散热主体部靠近所述凸出部的一侧。

10.一种投影光机，其特征在于，包括：

壳体；

如权利要求1至9中任意一项所述的冷却装置，所述冷却装置设置于所述壳体；以及

显示芯片，与所述导热冷却件的所述第二表面区域相接触。