液冷装置及投影设备的制作方法

1.本发明是有关一种散热装置，尤其是一种液冷装置与配置此液冷装置的投影设备。


背景技术：

2.高阶的投影设备会使用液冷装置来冷却半导体光源(例如为发光二极管或激光二极管(laser diode))及数字微型反射镜元件(digital micromirror device，dmd)等耐温规格较低的元件。
3.图1a为已知技术的液冷装置的示意图。请参考图1a，已知的液冷装置包括风扇(未绘示)及液冷排lc，其中液冷排lc内的液体l是朝向同一方向流动，风扇产生的气流f的流动方向则是垂直液体l的流动方向，以对液冷排lc进行散热。然而，这样的架构，会有气流f吸收热量不均的问题。请参考图1b，其为图1a的气流f流经液冷排lc前后的温度变化示意图。在图1b中，横轴的w1对应图1a中液体l流入液冷排lc的位置w1，w2对应图1a中液体l流出液冷排lc的位置w2。f1为气流f流入液冷排lc前的温度，f2则为气流f从液冷排lc流出之后的温度，其中温度f2与温度f1在位置w1的温差为δt1，在位置w2的温差则为δt2。c则是液体l在流经液冷排lc时的温度曲线。如图1b所示，因液体l的温度曲线c是从位置w1到位置w2逐渐降低，导致位置w2附近的温差δt2明显较位置w1附近的温差δt1小。由此可知，从位置w2附近流出的气流f所吸收的热量，远较从位置w1附近流出的气流f少。因此，已知液冷装置的风扇产生的气流f有散热效果不平均的缺点，并导致液冷装置的整体散热效果有限。在散热效果有限的情况下，投影设备的可靠度也会随之变差。
4.本「背景技术」段落只是用来帮助了解本

技术实现要素：
，因此在「背景技术」中所揭露的内容可能包含一些没有构成所属技术领域中的技术人员所知道的已知技术。此外，在「背景技术」中所揭露的内容并不代表该内容或者本发明一个或多个实施例所要解决的问题，也不代表在本发明申请前已被所属技术领域中的技术人员所知晓或认知。
发明内容
5.本发明提供一种液冷装置，以具有均匀且良好的散热效果。
6.本发明提供一种投影设备，以具有良好的可靠度。
7.本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。
8.为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明一实施例提供一种液冷装置，包括第一液冷排、第二液冷排及风扇。第一液冷排具有第一输入端及第一输出端，以供液体由第一输入端沿第一方向流至第一输出端。第二液冷排与第一液冷排相对设置，且具有第二输入端及第二输出端。第二输入端连接于第一输出端，以供由第一输出端流出的液体由第二输入端沿第二方向流至第二输出端，其中第一方向与第二方向相反。风扇适于产生气流，依序流经第二液冷排及第一液冷排以冷却液体。
9.为达上述之一部分或全部目的或是其他目的，本发明一实施例提供一种投影设
备，包括照明系统、光阀、投影镜头及冷却系统。照明系统包括光源，光源适于提供照明光束。光阀配置于照明光束的传递路径上，以将照明光束转换成影像光束。投影镜头配置于影像光束的传递路径上。冷却系统包括上述之液冷装置、至少一吸热件及输液管路。至少一吸热件连接光源与光阀的至少其中之一，吸热件具有液体输入端与液体输出端。输液管路串接吸热件与液冷装置，其中从第二输出端输出的液体经由输液管路及液体输入端流入吸热件，并经由液体输出端及输液管路流入第一输入端。
10.本发明所采用的液冷装置具有相对设置的第一液冷排及第二液冷排，其中液体以相反的两方向依序通过第一液冷排与第二液冷排，因此液体于第二液冷排的温度会小于液体于第一液冷排的温度。由于风扇产生的气流是依序对第二液冷排及第一液冷排降温，因此气流流经第二液冷排时是以较低温的气流冷却较低温的第二液冷排，而流过第二液冷排而升温的气流则用以冷却较高温的第一液冷排。如此，可以使气流流经第二液冷排与第一液冷排之后，分别与第二液冷排及第一液冷排保持适当的温度差，进而能提升热交换效果。此外，第一液冷排的高温端(第一输入端)是与第二液冷排的低温端(第二输出端)相邻，第一液冷排的低温端(第一输出端)是与第二液冷排的高温端(第二输入端)相邻，因此流经第二液冷排低温端的部分气流会流经第一液冷排的高温端，流经第二液冷排高温端的部分气流会流经第一液冷排的低温端，如此可使气流依序流过第一液冷排及第二液冷排后的整体温度较为平均，进而提升气流的整体散热效果。另外，因本发明的投影设备采用上述之液冷装置，因此具有良好的可靠度。
11.为让本发明之上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
附图说明
12.图1a是已知技术的液冷装置的示意图。
13.图1b是图1a的气流流经液冷排前后的温度变化示意图。
14.图2是本发明一实施例的液冷装置的俯视示意图。
15.图3a是图2的第一液冷排在第一液冷排侧的侧视示意图。
16.图3b是图2的第二液冷排在第二液冷排侧的侧视示意图。
17.图4是本发明一实施例中第一液冷排的局部立体示意图。
18.图5是图2的区域a的放大示意图。
19.图6是本发明一实施例的液冷装置的气流流经第一液冷排、第二液冷排前后的温度变化示意图。
20.图7是本发明一实施例的投影装置的方块示意图。
具体实施方式
21.有关本发明之前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图之一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
22.图2是本发明一实施例的液冷装置的俯视示意图。请参考图2，液冷装置100包括第
一液冷排110、第二液冷排120及风扇130。第一液冷排110具有第一输入端111及第一输出端112，以供液体l由第一输入端111沿第一方向d1流至第一输出端112。第二液冷排120与第一液冷排110相对设置，且具有第二输入端121及第二输出端122。第二输入端121连接于第一输出端112，以供由第一输出端112流出的液体l由第二输入端121沿第二方向d2流至第二输出端122，其中第一方向d1与第二方向d2互为相反方向。风扇130适于产生气流f，气流f依序流经第二液冷排120及第一液冷排110以冷却液体l。
23.第一液冷排110与第二液冷排120例如分别包括多个液冷管，借以输送液体l。图3a是图2的第一液冷排在第一液冷排侧的侧视示意图。图3b是图2的第二液冷排在第二液冷排侧的侧视示意图。如图3a所示，第一液冷排110包括间隔排列的多个第一液冷管113，这些第一液冷管113分别沿第一方向d1延伸。如图3b所示，第二液冷排120则包括间隔排列的多个第二液冷管123，这些第二液冷管123分别沿第二方向d2延伸。第一液冷管113分别与第二液冷管123相对。液体l流经第一液冷排110的这些第一液冷管113，并且再流经第二液冷排120的这些第二液冷管123，使废热能从第一液冷排110及第二液冷排120散出。
24.此外，第一液冷管113与第二液冷管123可借由集管箱彼此连接。请参考图2及图3a，第一液冷排110还可包括第一集管箱115及第二集管箱116。第一液冷管113连接于第一集管箱115与第二集管箱116之间。第一集管箱115具有第一输入端111，第二集管箱116则具有第一输出端112。另一方面，请参考图2及图3b，第二液冷排120还可包括第三集管箱125及第四集管箱126。第二液冷管123连接于第三集管箱125与第四集管箱126之间。第三集管箱125具有第二输入端121，第四集管箱126则具有第二输出端122。借由上述构造，液体l可先从第一输入端111进入第一集管箱115，再从第一集管箱115进入第一液冷管113。液体l在第一液冷管113内沿着第一方向d1流动，并经由第一输出端112流入第二集管箱116。如图2所示，第二集管箱116与第三集管箱125可彼此连通，使液体l能从第二集管箱116流入第三集管箱125。流入第三集管箱125的液体l先经由第二输入端121进入第二液冷管123，并在第二液冷管123内沿着第二方向d2流动，再从第二输出端122流入第四集管箱126。在一实施例中，第一输出端112与第二输入端121可由液体导管(未绘示)彼此连接。所述的液体导管例如为水管，但不局限于此。在另一实施例中，第一输出端112与第二输入端121也可以一体成形的方式制作而成。在另一实施例中，第一输出端112与第二输入端121之间也可具有快拆元件(未绘示)或其他元件。
25.图4是本发明一实施例中第一液冷排的局部立体示意图，在图4中仅以两个第一液冷管113示意。请参考图3a与图4，第一液冷管113例如为扁平管t。扁平管t内部例如是被分隔成多个流动区域m，液体l则是在这些流动区域m内流动。另一方面，虽然未绘于附图，第二液冷管123也可为上述的扁平管t。由于第二液冷管123的细部特征与第一液冷管113相同，故不在此重复描述。须注意的是，上述第一液冷管113与第二液冷管123的构造仅为举例，本发明并不限制第一液冷管113与第二液冷管的123的具体构造。
26.为能加强第一液冷排110及第二液冷排120的散热效果，第一液冷排110及第二液冷排120还可包括散热件。请再参考图3a与图3b，第一液冷排110可包括多个第一散热件114，连接在第一液冷管113之间，第二液冷排120则可包括多个第二散热件124，连接在第二液冷管123之间。详细而言，请先参考图3a，并一并参考图4，这些第一散热件114之间形成有间隙o，以供风扇130的气流f经由间隙o流经这些第一散热件114之间。此外，第一散热件114
例如包括多个散热片，而所述的散热片例如呈波浪状，但不局限于此。第二散热件124的细部特征则与图4所示第一散热件114相同，故不在此重复描述。
27.图5是图2的区域a的放大示意图。请参考图5，第一液冷排110及第二液冷排120之间相隔预设距离g。以图5为例，第一液冷管113与第二液冷管123之间可以相隔预设距离g，第一集管箱115与第四集管箱126之间也可以相隔预设距离g。因液体l的温度在流经第一液冷排110时较高，并且在流经第二液冷排120时的则较低，故第一液冷排110及第二液冷排120之间相隔预设距离g能防止热量从第一液冷管113传导到第二液冷管123，以避免增加第二液冷排120内液体l的温度。
28.请再参考图2。风扇130产生的气流f会依序流经第一液冷排110及第二液冷排120。风扇130可位于第一液冷排110之远离第二液冷排120的一侧，风扇130所产生的气流f为抽风气流。在另一实施例中，风扇130可位于第二液冷排120之远离第一液冷排110的一侧，且风扇130所产生的气流f为吹风气流。在另一实施例中，风扇130也可位于第一液冷排110与第二液冷排120之间的相隔预设距离g内。可以理解的是，第一液冷排110与第二液冷排120中受气流f流过的部分愈多，液冷装置100的散热效果通常也就愈好。因此，在本实施例中，风扇130所产生的气流f可流经整个第一液冷排110与第二液冷排120。具体来说，请再参考图3a与图4，气流f例如流经所有的第一散热件114之间的间隙o，以吸收第一散热件114上的废热。另一方面，在图3b中，气流f也会流经所有第二散热件124之间的间隙(未标示)，以吸收第二散热件124上的废热，进而提升散热效果。此外，为了让气流f能流经整个第一液冷排110与第二液冷排120，风扇130的数量也可为多个。
29.图6是本发明一实施例的液冷装置的气流流经第一液冷排、第二液冷排前后的温度变化示意图。在图6中，横轴的wi对应液体l流入第一液冷排110与流出第二液冷排120的位置，wo对应液体l流出第一液冷排110与流入第二液冷排120的位置。此外，t1为气流f进入第二液冷排120之前的温度，t2为气流f在第二液冷排120及第一液冷排110之间的温度，t3则为气流f从第一液冷排110流出后的温度。c1为液体l在第一液冷排110内的温度，c2则为液体l在第二液冷排120内的温度。
30.请一并参考图2与图6，液体l于第二液冷排120的温度c2会小于液体l于第一液冷排110的温度c1，而风扇130所产生的气流f是依序对第二液冷排120及第一液冷排110降温。因此，气流f能以较低的温度t1冷却液体温度c2较低的第二液冷排120，且气流f的温度t1在通过第二液冷排120后会升高为温度t2。在气流f通过第二液冷排120之后，气流f能以较高的温度t2冷却液体温度c1较高的第一液冷排110，使气流f的温度t2在通过第一液冷排110后会升高为温度t3。如图6所示，温度t3和t1在位置wi的温差为δti，在位置wo的温差为δto。相较于图1b(已知技术)，本实施例的温差δto明显较图1b的δt2大，因此液冷装置100能有效地改善散热不平均的问题。
31.相较于已知技术，本实施例的液冷装置100具有相对设置的第一液冷排110及第二液冷排120，其中液体l以相反的两方向依序通过第一液冷排110及第二液冷排120，因此液体l于第二液冷排120的温度会小于液体l于第一液冷排110的温度。由于风扇130产生的气流f是依序对第二液冷排120及第一液冷排110降温，因此气流f流经第二液冷排120时是以较低温的气流f冷却较低温的第二液冷排120，而流过第二液冷排120而升温的气流f则用以冷却较高温的第一液冷排110。如此，可以使气流f流经第二液冷排120与第一液冷排110之
前，分别与第二液冷排120及第一液冷排110保持适当的温度差，进而能提升热交换效果。此外，第一液冷排110的高温端(第一输入端111)是与第二液冷排120的低温端(第二输出端122)相邻，第一液冷排110的低温端(第一输出端112)是与第二液冷排120的高温端(第二输入端121)相邻，因此流经第二液冷排120低温端的部分气流f会流经第一液冷排110的高温端，流经第二液冷排120高温端的部分气流f会流经第一液冷排110的低温端，如此可使气流f依序流过第一液冷排110及第二液冷排120后的整体温度较为平均，进而提升气流f的整体散热效果。
32.值得一提的是，本实施例的液冷排数量不限于图2所示的两个，第一液冷排110及第二液冷排120之间还可连接其他液冷排。在一实施例中，液冷排的数量也可为奇数，使第一液冷排110的第一输入端111与第二液冷排120的第二输出端122位于液冷装置100的相异两侧，借以提供更灵活的配置方式。
33.图7是本发明一实施例的投影装置的方块示意图。请参考图7，投影设备200包括照明系统210、光阀220、投影镜头230及冷却系统240。照明系统210包括光源211，光源211适于提供照明光束l1。光阀220配置于照明光束l1的传递路径上，以将照明光束l1转换成影像光束l2。投影镜头230配置于影像光束l2的传递路径上。
34.上述的光源211可包括发光二极管(light emitting diode，led)、雷射二极管(laser diode，ld)、或超高压汞灯(uhp lamp)等，但不局限于此。光源211提供的照明光束l1经由照明系统210的其他光学元件传递至光阀220上。光阀220例如是数字微型反射镜元件(digital micromirror device，dmd)、硅基液晶(liquid crystal on silicon，lcos)或液晶显示面板(liquid crystal display，lcd)，但并不局限于此。本实施例不限定光阀220的数量。举例来说，投影设备200可采用单片式液晶显示面板或是三片式液晶显示面板的架构，但不局限于此。另外，投影镜头230例如包括具有屈光度的一个或多个光学镜片的组合，例如包括双凹透镜、双凸透镜、凹凸透镜、凸凹透镜、平凸透镜以及平凹透镜等非平面镜片的各种组合。另一方面，投影镜头230也可以包括平面光学镜片。本发明对投影镜头230的型态及其种类并不加以限制。
35.由于上述的光源211、光阀220等元件易产生大量废热，因此可借由冷却系统240对这些易产生大量废热的元件进行冷却。具体而言，冷却系统240包括前文中的液冷装置100、至少一吸热件241及输液管路242。至少一吸热件241连接光源211与光阀220的至少其中之一。吸热件241的数量可视易产生大量废热的元件的数量而定，图7以两个吸热件241为例，但不局限于此。在本实施例中，吸热件241例如是液冷板(cold plate)，但不局限于此。每一吸热件241具有液体输入端与液体输出端，所述的液体输入端可供液体l流入，所述的液体输出端则可供液体l流出。为能清楚说明液体l在冷却系统240内的流向，图7仅标示连接液冷装置100的液体输入端li和连接储液箱244的液体输出端lo，其中储液箱244的特征会在接续的段落做说明。输液管路242串接吸热件241与液冷装置100，其中从第二输出端122输出的液体l经由输液管路242及液体输入端li流入吸热件241，并经由液体输出端lo及输液管路242流入第一输入端111。
36.本实施例的冷却系统240还可包括泵243及储液箱244，输液管路242还串接泵243及储液箱244。储液箱244能储存液体l，以维持液体l在冷却系统240内的流量。泵243则用以驱使液体l流动。泵243及储液箱244在冷却系统240中的位置不以图7所示的配置方式为限。
在另一实施例中，请参考图2，泵243及储液箱244可设置于第二集管箱116及第三集管箱125之间相接的管路，使液体l流经第二集管箱116后再流经泵243及储液箱244，接着再流向第三集管箱125。在另一实施例中，泵243及储液箱244也可设置在多个吸热件241之间的管路，使液体l流经前一个吸热件241后再流经泵243及储液箱244，接着再流向后一个吸热件241。本案液体l流经泵243及储液箱244的顺序可根据实际情况设计。
37.在本实施例中，泵243可驱使液体l从液体输入端li进入连接在光源211及光阀220的吸热件241，以与吸热件241进行热交换，接着再经由液体输出端lo流入输液管路242。从液体输出端lo流出的液体l会被输送到液冷装置100，以进行降温。
38.由于本实施例的投影设备200采用的液冷装置100具有较为均匀且良好的散热效果，所以具有良好的可靠度。
39.综上所述，本发明所采用的液冷装置具有相对设置的第一液冷排及第二液冷排，其中液体以相反的两方向依序通过第一液冷排与第二液冷排，因此液体于第二液冷排的温度会小于液体于第一液冷排的温度。由于风扇产生的气流是依序对第二液冷排及第一液冷排降温，因此气流流经第二液冷排时是以较低温的气流冷却较低温的第二液冷排，而流过第二液冷排而升温的气流则用以冷却较高温的第一液冷排。如此，可以使气流流经第二液冷排与第一液冷排之后，分别与第二液冷排及第一液冷排保持适当的温度差，进而能提升热交换效果。此外，第一液冷排的高温端(第一输入端)是与第二液冷排的低温端(第二输出端)相邻，第一液冷排的低温端(第一输出端)是与第二液冷排的高温端(第二输入端)相邻，因此流经第二液冷排低温端的部分气流会流经第一液冷排的高温端，流经第二液冷排高温端的部分气流会流经第一液冷排的低温端，如此可使气流依序流过第一液冷排及第二液冷排后的整体温度较为平均，进而提升气流的整体散热效果。另外，因本发明的投影设备采用上述之液冷装置，因此具有良好的可靠度。
40.惟以上所述者，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施之范围，即凡依本发明权利要求书及发明内容所作之简单的等效变化与修改，皆仍属本发明专利涵盖之范围内。另外，本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露之全部目的或优点或特点。此外，摘要和发明名称仅是用来辅助专利文件检索之用，并非用来限制本发明之权利范围。此外，本说明书或权利要求书中提及的「第一」、「第二」等用语仅用以命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。
41.附图标记说明：
42.100：液冷装置
43.110：第一液冷排
44.111：第一输入端
45.112：第一输出端
46.113：第一液冷管
47.114：第一散热件
48.115：第一集管箱
49.116：第二集管箱
50.120：第二液冷排
51.121：第二输入端
52.122：第二输出端
53.123：第二液冷管
54.124：第二散热件
55.125：第三集管箱
56.126：第四集管箱
57.130：风扇
58.200：投影装置
59.210：照明系统
60.220：光阀
61.230：投影镜头
62.240：冷却系统
63.241：吸热件
64.242：输液管路
65.243：泵
66.244：储液箱
67.a：区域
68.c、c1、c2：液体温度
69.d1：第一方向
70.d2：第二方向
71.f：气流
72.f1、f2、t1、t2、t3：气流温度
73.g：预设距离
74.l：液体
75.l1：照明光束
76.l2：影像光束
77.lc：液冷排
78.li：液体输入端
79.lo：液体输出端
80.m：流动区域
81.o：间隙
82.t：扁平管
83.w1、w2、wi、wo：位置
84.δt1、δt2、δti、δto：温差。