一种高效降温LCOS微型投影仪的制作方法

一种高效降温lcos微型投影仪
技术领域
1.本发明属于lcos微型投影仪技术领域，具体涉及一种高效降温lcos微型投影仪。


背景技术：

2.lcos(liquid crystal on silicon，硅基液晶)是一种反射式液晶显示装置。lcos通常包括从上至下依次设置的带有mos晶体管的硅基板、第一定向层、液晶层、第二定向层和ito玻璃基板。与穿透式lcd和dlp相比，lcos具有利用光效率高、体积小、分辨率高、开口率高、制造技术较成熟等特点，它可以很容易的实现高分辨率和充分的色彩表现，故而在视频眼镜和微型投影仪方面具备很好的应用前景。
3.lcos微型投影仪的结构主要包括背光源、lcos和光学投影系统。其投影过程为：背光源发射的光进入lcos，液晶屏受到液晶分子的调制控制显示画面通过硅片上的镜面层反射出来形成投影画面，但由于投影仪在使用时往往对投影的图像亮度有所要求，所以对背光源的亮度有较高的要求。为实现高亮度就必然使得背光源产生大量的热量，这样就带来了散热的问题。故而微型投影仪通常还需要设置冷却系统。现有技术中，通常采用风冷的方法来降低背光源的热量，但该冷却方法的冷却效率较低，造成投影仪内温度还常常过高，从而导致发光器件和lcos快速失效或出现工作不稳定等问题，而且风机的噪音很大，影响产品使用效果。


技术实现要素：

4.本发明为解决现有技术中lcos微型投影仪的冷却方法冷却效率较低且噪音大的问题，提供一种高效降温lcos微型投影仪。
5.本发明解决上述技术问题采取的技术方案如下。
6.本发明提供一种高效降温lcos微型投影仪，包括电源和光源，还包括半导体制冷片、散热件和密封片；
7.所述光源为光源板；
8.所述电源为光源和半导体制冷片供电；
9.所述半导体制冷片的外轮廓尺寸与光源的外轮廓尺寸相同，半导体制冷片的冷端面通过第一导热硅胶层边缘对齐的粘贴固定在光源的背面；
10.所述散热件为平板结构，外轮廓尺寸为半导体制冷片的外轮廓的1.5
‑
2.5倍，散热件通过第二导热硅胶层粘贴固定在半导体制冷片的热端面，且散热件与半导体制冷片同轴；散热件的背面均布有多个凹槽，多个凹槽沿轴向平行设置，形成第一散热鳍片，且凹槽的内壁和槽底加工有若干微米级孔结构，凹槽内均填充有相变凝胶，相变凝胶在环境温度高于设定温度时吸收热量，低于设定温度时释放热量；散热件的正面与第二导热硅胶层相接触的位置，均布有多个第一通槽，多个第一通槽沿轴向平行设置，形成第二散热鳍片，且第一通槽的侧壁和槽底加工有若干微米级孔结构，第一通槽内均填充有导热硅胶；散热件的侧面设有多个第二通槽，多个第二通槽垂直于轴向平行设置，形成第三散热鳍片；散热件
的材料为铜；
11.所述密封片的外轮廓的尺寸与散热件的外轮廓的尺寸相同，密封片的正面固定在散热件的背面上，将相变凝胶密封在第一通槽内，密封片的背面设有第四散热鳍片；密封片和第四散热鳍片的材料为铜。
12.进一步的，所述高效降温lcos微型投影仪还包括控制器和温度传感器。
13.所述温度传感器固定在光源上，实时采集光源的温度，并将温度信号传输给控制器；
14.所述控制器与温度传感器以及半导体制冷片均连接，控制器接收温度传感器采集的温度信号，并判断该温度是否高于设定温度，若超过，控制半导体制冷片开始工作，若等于或低于设定温度，控制半导体制冷片停止工作。
15.进一步的，所述第一导热硅胶层和第二导热硅胶层的最小厚度为0.15mm；
16.进一步的，所述第二导热硅胶层和第一通槽内的导热硅胶一体成型。
17.进一步的，每个第一散热鳍片、每个第二散热鳍片和每个第三散热鳍片的厚度分别为0.05
‑
0.2mm，相邻的第一散热鳍片、相邻的第二散热鳍片、相邻的第三散热鳍片的间隔均为0.1
‑
0.2mm。
18.进一步的，每个第一散热鳍片上的微米级多孔结构的体积不超过第一散热鳍片的总体积的50％；每个第二散热鳍片上的微米级多孔结构的体积不超过第二散热鳍片的总体积的50％。
19.进一步的，所述凹槽的槽深为散热件厚度的45
‑
50％；所述第一通槽的槽深为散热件厚度的20
‑
30％；所述第二通槽的槽深为散热件高度的15％
‑
25％。
20.进一步的，所述散热件的宽度为半导体制冷片厚度的1.5
‑
2倍。
21.进一步的，所述密封片与散热件通过螺栓固定或焊接固定。
22.进一步的，所述密封片的厚度为0.2
‑
1mm。
23.本发明的原理为：半导体制冷片中含有一块n型半导体材料和一块p型半导体材料，当n型半导体材料和p型半导体材料联结成的热电偶对中有电流通过时，两端之间就会产生热量转移，热量就会从一端转移到另一端，从而产生温差形成冷热端。本发明在lcos投影仪的光源上直接固定半导体制冷片，制冷片直接接触热源，能有效的降低光源的温度。此外，由于半导体自身存在电阻当电流经过半导体时就会产生热量，以及两个极板之间的热量也会通过空气和半导体材料自身进行逆向热传递，当两种热传递的量相等时，正逆向热传递相互抵消，此时冷热端的温度就不会继续发生变化。故而，本发明采用散热件对半导体制冷片的热端面进行快速散热，先是利用第二散热鳍片，形成深入式的导热硅胶结构，并以微米级孔增加深入的程度和接触面积，保证热量快速从半导体制冷片的热端面进入散热件，进而，一方面通过第三散热鳍片将热量快速散出，另一方面通过第一散热鳍片内嵌入式大接触面积(通过微米级孔)的相变凝胶，将热量传输至相变凝胶，相变凝胶吸收热量，达到二次制冷过程，吸收的热量经表面密封片及其第四散热鳍片散出。
24.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
25.本发明提供的lcos微型投影仪在背光源上直接设置半导体制冷片降温，且配合散热件保持半导体制冷片冷端与热端的温差，降温效率高，能够保持投影仪持续稳定的工作，且无噪音。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施方式中的技术方案，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发明的一些实施方式，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它的附图。
27.图1为本发明的高效降温lcos微型投影仪的结构示意图；
28.图2为本发明的高效降温lcos微型投影仪的控制原理图；
29.图中，1、控制器，2、电源，3、半导体制冷片，4、温度传感器，5、光源，6、第一导热硅胶层，7、散热件，7
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1、第一散热鳍片，7
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2、第二散热鳍片，7
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3、第三散热鳍片，8、相变凝胶，9、第二导热硅胶层，10、导热硅胶，11、密封片，11
‑
1、第四散热鳍片。
具体实施方式
30.为了进一步说明本发明，下面结合具体实施方式对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点而不是对本发明专利要求的限制。
31.本发明的高效降温lcos微型投影仪，包括电源2、光源5、半导体制冷片3、散热件7和密封片11，还可以包括控制器1和温度传感器4。此外，还可以包括现有的lcos微型投影仪中可能含有的其他部件，如lcos、光学投影系统等等，由于其他部件是现有技术，并非本技术改进之处，故不做过多描述，只要包含本技术组件的lcos微型投影仪，无论其他部件依据现有技术怎样设置，本技术都能够起到高效降温作用。
32.本发明的光源2为光源板，具体没有特殊限制，通常为led光源板。
33.本发明的电源1为光源5和半导体制冷片3供电，具体没有特殊限制。
34.本发明的半导体制冷片3的外轮廓尺寸与光源2的外轮廓尺寸相同，半导体制冷片3的冷端面通过第一导热硅胶层6边缘对齐的粘贴固定在光源5的背面。
35.本发明的散热件7为平板结构，为了起到更高的散热效果，其外轮廓尺寸为半导体制冷片3的外轮廓的1.5
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2.5倍，散热件7通过第二导热硅胶层9粘贴固定在半导体制冷片3的热端面，且为了保证散热均匀，散热件7与半导体制冷片同轴设置。散热件7的背面上均布有多个凹槽，多个凹槽沿轴向平行设置，形成第一散热鳍片7
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1，且凹槽的内壁和槽底加工有若干微米级孔结构，凹槽内均填充有相变凝胶8，相变凝胶8在环境温度高于设定温度时吸收热量，在环境温度低于设定温度时，释放热量；相变凝胶没有特殊限制能够实现上述目的即可，通常设定温度为投影仪正常工作温度，相变凝胶可以商购也可以依据现有技术制备，如若需要相变温度设置为2
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8℃，可采用中国专利111826131b的用于2
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8℃医药冷链运输的高稳定性复合相变凝胶的制备方法中制备的相变凝胶。散热件7的正面与第二导热硅胶层9相对的位置，均布有多个第一通槽，对个第一通槽沿轴向平行设置，形成第二散热鳍片7
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2，且第一通槽的侧壁和槽底加工有若干微米级孔结构，第一通槽内均填充有导热硅10；散热件7的侧面设有多个第二通槽，多个第二通槽垂直于轴向平行设置，形成第三散热鳍片7
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3。第一散热鳍片7
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1、第二散热鳍片7
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2和第三散热鳍片7
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3采用能够实现最快速散热为设计依据。优选每个第一散热鳍片7
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1、每个第二散热鳍片7
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2和每个第三散热鳍片7
‑
3的厚度分别优选为0.05
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0.2mm，相邻的第一散热鳍片7
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1、相邻的第二散热鳍片7
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2、相邻的
第三散热鳍片7
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3的间隔均优选为0.1
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0.2mm。凹槽的槽深为散热件7厚度的45
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50％。第一通槽的槽深为散热件7厚度的20
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30％。第二通槽的槽深为散热件7高度的15％
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25％。每个第一散热鳍片7
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1上的微米级多孔结构的体积不超过第一散热鳍片7
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1的总体积的50％。每个第二散热鳍片7
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2上的微米级多孔结构的体积不超过第二散热鳍片7
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2的总体积的50％。散热件7的宽度为半导体制冷片3厚度的1.5
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2倍。散热件7的材料为铜。第一导热硅胶层6和第二导热硅胶层9的最小厚度优选为0.15mm，更优选为0.25
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0.3mm；第二导热硅胶层9和第一通槽内的导热硅胶10通常一体成型。
36.本发明的密封片11的外轮廓的尺寸与散热件背面的外轮廓的尺寸相同，密封片11的正面固定在散热件7的背面上，将相变凝胶8密封在第一通槽内，密封片11与散热件7通过螺栓固定或焊接固定。密封片11的背面设有第四散热鳍片11
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1。密封片11的厚度优选为0.2
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1mm。密封片11的材料为铜板。
37.本发明的高效降温lcos微型投影仪可以不含有控制器1和温度传感器4，若不含有控制器1和温度传感器4，那么光源5开始工作时，半导体制冷片3即开始工作；光源5停止工作时，半导体制冷片3即停止工作。若含有控制器1和温度传感器4，温度传感器4固定在光源5上，实时采集光源5的温度，并将温度信息传输给控制器1；控制器1与温度传感器4以及半导体制冷片3连接，控制器1接收温度传感器4采集的温度信息，并判断该温度是否高于设定温度，若超过，控制半导体制冷片3开始工作，若等于或低于设定温度，控制半导体制冷片3停止工作。
38.显然，上述实施方式仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。