基於溫差發電的廢熱利用投影儀散熱系統的製作方法

2023-10-22 08:12:42 1

基於溫差發電的廢熱利用投影儀散熱系統的製作方法
【專利摘要】一種屬於半導體發電【技術領域】的投影儀散熱系統，包括投影儀底座、投影儀燈泡、溫差發電片、發電片保持架和風扇，投影儀燈泡安裝在底座上，溫差發電片布置在投影儀燈泡的四周並以盈配合方式安裝入發電片保持架，發電片保持架通過螺紋孔方式安裝在投影儀底座上；溫差發電片的輸出端以串聯方式連接，將總電壓輸出導線由發電片保持架的左埠接出；溫差發電組件輸出電源線直接與風扇的輸入端相連接，導線固定在遠離發熱部件的投影儀外殼上。本發明設計合理，結構簡單，可以解決投影儀燈泡散熱系統的電能供應以及人為操作不當時的投影儀燈泡保護問題。
【專利說明】 基於溫差發電的廢熱利用投影儀散熱系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及的是一種溫差半導體發電【技術領域】的散熱裝置，具體地說，是一種基於溫差發電的廢熱利用投影儀散熱系統。
【背景技術】
[0002]投影儀又稱投影機，是一種可以將圖像或視頻投射到幕布上的設備。目前，已經廣泛應用於家庭、辦公室、學校和娛樂場所。IXD (Liquid Crystal Display)液晶投影儀,可以分成液晶板投影儀和液晶光閥投影儀，前者是投影儀市場上的主要產品。多晶矽LCD板都比較怕高溫，較新的機型在LCD板附近都裝有溫度傳感器，當進風口及濾塵網被堵塞，氣流不暢時，投影機內溫度會迅速升高，這時溫度傳感器會報警並立即切斷燈源電路。投影儀對散熱系統的性能要求十分苛刻，因此投影儀製造商均會在其內部集成靠額外電力驅動的散熱系統，並匹配高可靠性的溫敏風扇控制系統，以保證散熱系統在燈泡溫度達到危險值之前順利啟動。因此，投影儀在正常工作時必定會分配一定電力驅動散熱系統工作，造成額外能源消耗。目前各大高校、機關和企事業中的投影儀保有量十分巨大，並呈快速上升趨勢。
[0003]一般投影儀的正確開機順序是:先將電源按鈕打開，再按下操作面板上的Lamp按鈕，等到閃爍的綠色信號燈停止閃爍時，開機完成。這部分附加的控制部分無疑會在很大程度上降低系統的可靠性:一旦熱敏元件意外損壞，風扇就不能自動啟動，使燈泡燒毀。不僅如此，當用戶結束使用投影儀時，也不能像使用其他電器一樣馬上關閉電源，必須讓風扇繼續工作一段時間將燈泡溫度降至安全範圍內。誤操作極易降低使用壽命。
[0004]若能利用投影儀工作時燈泡所發出的巨大熱量發電來驅動散熱風扇工作，即可達到不增加額外的電能損耗，僅靠回收廢熱來散熱的自平衡、自穩定的效果。基於溫差發電的廢熱利用投影儀散熱系統是將技術水平已經相當成熟、性能十分穩定的溫差發電半導體片與經過特殊設計的殼體集成，製成方便訂製與安裝的投影儀散熱系統。
[0005]經對現有技術文獻的檢索發現，TakenobuKajikawa在Journal of ElectronicMaterials 上發表的「Approach to the Practical Use of Thermoelectric PowerGeneration」(「溫差發電技術的實際應用途徑」，《電子材料》雜誌。)提到了日本YAMAHA公司對溫差發電技術在投影儀上應用的內部實驗用原型機。YAMAHA公司的原型機主要應用了溫差發電原理的逆原理——熱電製冷原理:在溫差發電半導體的兩電極輸入電壓會在半導體兩端產生較大的溫差，用於取消傳統投影儀中體積大、噪音大的風扇，以期達到緊湊化、靜音化的效果。同時，它也在發熱組件上放置溫差發電片收集廢熱。但是，該原型機並未提出將收集的熱量用於何處，只是純粹用於測試TOSHIBA公司所產320B1-Te溫差發電片的性能。同時，若將溫差發電片反用作製冷片也存在諸多問題:冷熱端間距過小，給製冷、散熱帶來巨大困難，效率不及傳統散熱風扇。

【發明內容】
[0006]本發明針對上述不足，提供一種基於溫差發電的廢熱利用投影儀散熱系統，使其解決投影儀在使用後不能立刻斷電的用戶體驗弱點，以及在突然斷電情況下的投影儀組件損傷，實現自平衡、自穩定投影儀用散熱系統實用化。同時，本系統也將克服現有溫差發電技術應用中普通存在的熱端集熱與冷端散熱問題。
[0007]本發明是通過以下技術方案來實現的，本發明包括投影儀底座、投影儀燈泡、溫差發電片、發電片保持架和風扇，投影儀燈泡安裝在底座上，溫差發電片布置在投影儀燈泡的四周並以過盈配合方式安裝入發電片保持架，發電片保持架通過螺紋孔方式安裝在投影儀底座上；溫差發電片的輸出端以串聯方式連接，將總電壓輸出導線由發電片保持架的左埠接出；溫差發電組件輸出電源線直接與風扇的輸入端相連接，導線固定在遠離發熱部件的投影儀外殼上。
[0008]進一步地，在本發明中溫差發電片為方形結構，其尺寸為8X8X2.5mm。
[0009]更進一步地，在本發明中發電片保持架由一片銅片加工而來，在發電片保持架上冷加工出25個凹槽並預留導線空間。
[0010]更進一步地，在本發明中電扇為直流低電壓啟動型，能耐受低品質電源和電壓波動。
[0011]本發明的功能通過以下步驟來實現:①投影儀開機啟動，內部溫度尚低，投影儀無需散熱；其在發電片兩端引起溫差未到設定值，系統無動作，風扇不運行。②開機一段時間，投影儀燈泡表面溫度上升到設定值(例如80°c )，此時，投影儀燈泡溫度仍在安全範圍內，但在接近危險值，應逐漸開始散熱。熱量達到系統響應下閥值，溫差片產生之總電壓足以驅動散熱風扇工作；散熱風扇受來自發電片的電壓，開始工作，為系統散熱。③本系統開始後，投影儀燈光表面溫度仍在上升，但由於散熱風扇的散熱功率也在上升，溫度上升的速度逐漸降低。工作約5分鐘後，系統達到熱電平衡狀態:投影儀燈泡表面溫度不再上升，而是在一個設定的溫度值附近的小範圍內波動；風扇散熱功率不再上升，而是在一個具體的功率值附近作小範圍波動。此時，若由於環境溫度變化、投影儀工作負荷變化而使熱電平衡狀態被破壞，系統將發揮自穩定功能，作出如下反應:若投影儀溫度上升，則溫差發電片兩端溫差上升，產生更大電壓，風扇散熱功率進一步增加，迫使燈泡降溫，隨後自行降低散熱功率，系統達到新的平衡狀態；若投影儀溫度下降，則發電片兩端溫差下降，輸出電壓下降，風扇散熱功率下降，燈泡散熱不足，溫度下降被遏制，系統達到新的平衡。
[0012]本發明的有益效果是:節約投影儀散熱系統需要的電力能源，同時由於本發明使用的是被動散熱系統，能夠有效地避免投影儀燈泡由於人為的不當操作而造成損壞。本發明還可以實現投影儀用散熱系統的自平衡、自穩定。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發明的結構示意圖；
[0014]附圖中的標號分別為:1、影儀底座，2、投影儀燈泡，3、溫差發電片，4、發電片保持架，5、風扇。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖對本發明的實施例作詳細說明，本實施例以本發明技術方案為前提，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護範圍不限於下述的實施例。
[0016]實施例
[0017]本發明的實施例如圖1所示，本發明包括投影儀底座1、投影儀燈泡2、溫差發電片
3、發電片保持架4和風扇5，投影儀燈泡2安裝在底座I上，溫差發電片3布置在投影儀燈泡2的四周並以過盈配合方式安裝入發電片保持架4，發電片保持架4通過螺紋孔方式安裝在投影儀底座I上；溫差發電片3的輸出端以串聯方式連接，將總電壓輸出導線由發電片保持架4的左埠接出；溫差發電組件輸出電源線直接與風扇5的輸入端相連接，導線固定在遠離發熱部件的投影儀外殼上；溫差發電片3為方形結構，其尺寸為8X8X2.5mm ;發電片保持架4由一片銅片加工而來，在發電片保持架4上冷加工出25個凹槽並預留導線空間；電扇5為直流低電壓啟動型，能耐受低品質電源和電壓波動。
[0018]在本發明中，投影儀開機啟動時，內部溫度尚低，投影儀無需散熱；溫差發電片3兩端引起溫差未到設定值，系統無動作，風扇不運行。開機一段時間後，投影儀燈泡2表面溫度上升到設定值(例如80°C )，此時，投影儀燈泡溫度仍在安全範圍內，但在接近危險值，應逐漸開始散熱；熱量達到系統響應下閥值，溫差發電片3產生的總電壓足以驅動散熱風扇5工作；散熱風扇5受來自發電片的電壓，開始工作，為系統散熱。本系統開始後，投影儀燈光表面溫度仍在上升，但由於散熱風扇5的散熱功率也在上升，溫度上升的速度逐漸降低。工作約5分鐘後，系統達到熱電平衡狀態:投影儀燈泡2表面溫度不再上升，而是在一個設定的溫度值附近的小範圍內波動；風扇5的散熱功率不再上升，而是在一個具體的功率值附近作小範圍波動。
【權利要求】
1.一種基於溫差發電的廢熱利用投影儀散熱系統，包括投影儀底座(I)和投影儀燈泡(2)，投影儀燈泡(2)安裝在底座(I)上，其特徵在於，還包括溫差發電片(3)、發電片保持架(4)和風扇(5)，溫差發電片(3)布置在投影儀燈泡(2)的四周並以過盈配合方式安裝入發電片保持架(4)，發電片保持架(4)通過螺紋孔方式安裝在投影儀底座(I)上；溫差發電片(3)的輸出端以串聯方式連接，將總電壓輸出導線由發電片保持架(4)的左埠接出；溫差發電組件輸出電源線直接與風扇(5)的輸入端相連接，導線固定在遠離發熱部件的投影儀夕卜殼上。
2.根據權利要求1所述的基於溫差發電的廢熱利用投影儀散熱系統，其特徵在於，所述溫差發電片(3)為方形結構，其尺寸為8X8X2.5mm。
3.根據權利要求2所述的基於溫差發電的廢熱利用投影儀散熱系統，其特徵在於，所述發電片保持架(4)由一片銅片加工而來，在發電片保持架(4)上冷加工出25個凹槽並預留導線空間。
4.根據權利要求2所述的基於溫差發電的廢熱利用投影儀散熱系統，其特徵在於，所述電扇(5)為直流低電壓啟動型，能耐受低品質電源和電壓波動。
【文檔編號】G03B21/16GK103760737SQ201410016216
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月14日 優先權日:2014年1月14日
【發明者】孫文煥, 李幫俊, 馬志宏, 吳昊, 馬威, 王如竹 申請人:上海交通大學