風扇組件及採用該風扇組件的液晶投影裝置的製作方法

2023-10-24 05:43:32 1

專利名稱：風扇組件及採用該風扇組件的液晶投影裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及液晶投影裝置，具體涉及液晶投影裝置的風扇組件。
背景技術：
隨著投影機小型化，輕量化，低成本的發展，整機的內部空間變 得更加緊密，如何平衡整機的散熱通暢以及避免內部的局部溫度升高 與進一步緊密內部空間，減小整機尺寸的對立關係已變得越來越重要。 因此，如何用更少的風扇來實現更佳的冷卻目的，同時又能夠實現的 小型化，這就變得越來越具有挑戰性。
在目前的投影裝置中， 一般採用6個或者更多個風扇組件，這不 可避免會導致成本的增加，而且會導致佔用更多的空間，並且會使得 裝配以及其它部件的布置更加困難。
在本發明中，通過利用更少數目的冷卻風扇的風扇組件的新穎構 造，來避免局部熱氣積聚造成的整機局部溫度過度升高。從而避免光 學引擎更換高價材料和追加局部降溫用的排氣風扇。

發明內容
根據本發明，提供了一種用於冷卻液晶投影裝置的風扇組件，包 括四個風扇，其中一個風扇Fl設置在所述液晶投影裝置的電源和燈組 件之間的位置，用於冷卻所述電源和燈組件；另一個風扇F2介於上述 風扇Fl和光學引擎之間，用於冷卻所述光學引擎；另外兩個風扇F3 和風扇F4設置在投射鏡頭的兩側，用來冷卻圖像生成光學組件的液晶 盤。
根據另一個實施例，風扇F2還用於冷卻所述燈組件。根據另一個實施例，風扇F4還用於冷卻偏振光分束器。
根據另一個實施例，風扇Fl還用於將熱氣排出所述液晶投影裝置。
根據另一個實施例，風扇Fl布置成相對於所述液晶投影裝置的長 度方向而向內偏轉一定的角度，所述角度在0度至大約30度的範圍內。 根據另一個實施例，上述角度在1度至15度的範圍內。 根據另一個實施例，上述角度在2度至IO度的範圍內。 根據另一個實施例，上述角度為大約7度。 才艮據另一個實施例，風扇F3和風扇F4還用於冷卻液晶盤。 本發明還提供了 一種液晶投影裝置，其包括如上所述的風扇組件。 因此，根據本發明，由於採用了更少的風扇，就能夠實現成本的 降低，液晶投影裝置的進一步小型化，而且能夠使得整機的裝配以及 其它部件的布置更加容易，同時還能夠實現很好的排氣散熱和噪音降 低的效果。


下面參考附圖通過實例更加具體地描述本發明，其中附圖並未按 照比例繪製，在附圖中
圖1是本發明的液晶投影裝置的立體示意圖2是圖1所示液晶投影裝置的另一視角的立體示意圖。
圖3是將本發明的液晶投影裝置的上殼體取下後的立體示意圖， 顯示了液晶投影裝置的內部構造；
圖4是將本發明的液晶投影裝置的上殼體和一些內部器件取下後 的立體示意圖，更清楚地顯示了液晶投影裝置的冷卻風扇組件；
圖5是本發明的液晶投影裝置的冷卻用扇組件的布置示意圖，顯 示了用於液晶投影裝置的四個風扇的布置；
圖6顯示列其中一個風扇進行冷卻時的排氣風向示意圖7顯示列圖6所示風扇的頂部風量流向圖；圖8顯示了另外一個風扇在冷卻光學引擎時的風向示意圖9更進一步清楚地顯示了圖8所示風扇的風向示意圖，並且顯
示了用來冷卻光學引擎的冷卻風道口 ；
圖10顯示了本發明的液晶投影裝置的光學引擎的一個實施例的
構造的示意圖11是表示燈組件所用遮光構造的示意性分解圖12是燈組件及遮光構造的從另一視角的示意圖13顯示了遮光構造的分解圖14顯示了用風扇來冷卻燈組件的風向圖15顯示了用風扇來冷卻燈組件的風向的另一示意圖16顯示了兩個風扇冷卻燈組件的風向的局部示意圖；並且
圖17顯示了燈組件及其遮光構造的局部放大圖。
具體實施例方式
以下，參照附圖詳細說明本發明的實施例。
下面將結合附圖具體介紹本發明的液晶投影裝置(也稱為液晶投影機，投影儀，等等)及其相關部件。在下面的說明中，將圖1所示液晶投影裝置的影像投射方向設為前方，並朝該液晶投影裝置的前表面來規定左右。另外，本文所用到的術語"後部"、"底部"、"側部，，等類似術語均是相對的、示例性的。它們可以根據投影裝置的不同使用及放置方式而變化。
請參考圖1，本發明的一個實施例的液晶投影裝置包括外殼1，外殼1包括上殼體11及下殼體12，因此圖1的液晶投影裝置顯示為小的薄型長方體形狀。顯然，液晶投影裝置也可採用其它形狀。在該外殼l的表面上配置有包括多個操作按鈕的操作部15，在外殼1的前表面上開設有投射窗83。
參見圖2,在外殼1的側表面上可設有排氣口 611和電源插q 205，在外殼1的後表面上可設有排氣口 631以及與計算機連接的D-SUB端子、複合輸入端子等各種外部輸入端子組251。該端子組251的各輸入端子的名稱，可通過對外觀的整形用金屬模具或者用印刷的方式來形成。舉例來說，若端子名稱為AUDIO,就可通過對端面作雕刻來使得字符容易辨認。當然，也可採用印製的方法在外表形成字符或圖形。
如圖3所示，更詳細地顯示了本發明一實施例的液晶投影裝置的內部構造，其中，在外殼l的內部，配置有大致L字狀延伸的例如可由合成樹脂製成的光學引擎13的殼體7，還配置了作為光源的燈組件19，光學引擎13包括用於將從該燈組件19發出的白色光分離成三原色的光學部件(詳細參見圖IO如下所述)，以及圖像生成光學組件32,其可將該三原色的光照射到三原色用的液晶盤上而生成三原色的影像光，並將生成的三原色的影像光合成為彩色影像光。燈組件19設置在光學引擎13的左端部，而圖像生成光學組件32設置在光學引擎13的前方端部，光學系統配置在從燈組件19到圖像生成光學組件32的光學引擎13內的光路上。 另外，在光學引擎13的前方端緣，連接有保持投射鏡頭4的筒體4a的基端部。另外，在外殼l的內部，於投射鏡頭4的左方側設置有電源裝置9。
進一步參見圖10，圖IO是光學引擎13的構造的一個實例的示意圖。再有，光學引擎13並不限於圖IO所示的示例，本發明適用於設有各種光學引擎的機構。
在圖10中，來自光源燈組件的白色光經過聚光透鏡20、第1積分透鏡21 、第2積分透鏡22、偏振光分束器(PBS)23及聚光透鏡24等，向第1分色鏡25照射。
上述第1積分透鏡21及第2積分透鏡22分別由多個透鏡單元矩陣狀排列而成的蠅眼透鏡構成，具有使光源燈組件19發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具備偏振光分離膜和位相差板(l/2波片)。偏振光分離膜使來自第2積分透鏡22的光中的例如P偏振光透過，而使S偏振光光路稍微變更後出射。透過偏振光分離膜的P偏振光由設在其前側(光出射側)的位相差板變換成S偏振光後出射。即，幾乎所有的光都一致成為S偏振光。
通過上述偏振光分束器23的光經聚光透鏡24到達第1分色鏡25。笫1分色鏡25具有僅將光的藍色分量反射並使紅色及綠色分量通過的功能，通過的紅色及綠色分量的光到達第2分色鏡26。第2分色鏡26具有將光的綠色分量反射並使紅色分量通過的功能。從而，光源燈組件19發出的白色光由第1及第2分色鏡25、 26分為藍光、綠光及紅光。
笫1分色鏡25反射的藍光被全反射鏡27反射，第2分色鏡26反射的綠光保持原樣，通過第2分色鏡26的紅光經由中繼透鏡28、 30被全反射鏡29、 31反射，然後分別導入圖像生成光學組件32。
圖像生成光學組件32中，在立方體形狀的色合成稜鏡33的三個側面，分別可裝拆地配置設有紅光用液晶盤34r、綠光用液晶盤34g及藍光用液晶盤34b等的稜鏡安裝部件35(參照圖10)。在色合成稜鏡33和紅光用液晶盤34r之間配置出射側偏光板36r，在色合成稜鏡33和綠光用液晶盤34g之間配置出射側偏光板36g和前置偏光板37g，在色合成稜鏡33和藍光用液晶盤34b之間配置出射側偏光板36b和前置偏光板37b。另外，在三塊液晶盤34r、 34g、 34b的入射側分別配置入射側偏光板38r、 38g、 38b和聚光透鏡39r、 39g、 39b。
從而，由第1分色鏡25及全反射鏡27反射的藍光被導入藍光用的聚光透鏡39b，經由入射側偏光板38b、藍光用液晶盤34b及前置偏光板37b、出射側偏光板36b,到達色合成稜鏡33。另外，由第2分色鏡26反射的綠光被導入綠光用的聚光透鏡39g,經由入射側偏光板38g、綠光用液晶盤34g及前置偏光板37g、出射側偏光板36g，到達色合成稜鏡33。同樣，透過第1分色鏡25及第2分色鏡26,並經2塊全反射鏡29、 31反射的紅光^皮導入紅光用聚光透鏡39r,經由入射側偏光板38r、紅光用液晶盤34r及出射側偏光板36r，到達色合成稜鏡33。
被導入色合成稜鏡33的3色圖像光由該色合成稜鏡33合成，由此獲得的彩色圖像光經由投射鏡頭4放大投影到前方的屏幕上。
此外，從圖3中可以看到，共設有四個用於冷卻的風扇Fl、 F2、F3和F4，它們構成了本發明的風扇組件。在圖4中，可以更清楚地看到冷卻用風扇組件的布置。
如圖3和圖4所示，整機的冷卻系統由4個風扇構成。具體而言，參見圖6-9,風扇Fl冷卻電源9和燈組件19的反射罩197a，同時用於將熱氣排出投影裝置的機殼。
圖6顯示了風扇Fl的頂部風量流向的示意圖。參見圖6，如圖中的箭頭所示，風扇Fl通過頂部分排出部分風量來冷卻光學引擎13的頂部後，排出整機外。
圖7進一步顯示了風扇Fl的頂部風量流向圖。
圖8和圖9顯示了風扇F2用來冷卻光學引擎的風量流向圖，如圖中的箭頭所示，風扇F2的一部分風量用來冷卻燈組件19，另外還有部分風量用來冷卻光學引擎材料高溫部(即積分透鏡21和22的周邊)。在圖9中，清楚地顯示了風扇F2通過三個用於冷卻光學引擎材料的風道口 1001, 1002, 1003來冷卻光學引擎材料的高溫部，其中箭頭表示風量的流向。顯然，本領域技術人員可以理解，可以設置比圖9中所示更多或者更少數量的以及不同布置的風道口來實現冷卻光學引擎材料的目的。
進一步參見圖4，來自風扇F3和風扇F4的空氣流動方向也如箭頭所示。來自風扇F4的一部分風量用來冷卻光學引擎的各種元件，例如稜鏡安裝部件、液晶盤、聚光透鏡、分色鏡、偏振光分束器(PBS)等等。
此外，如圖5進一步所示，風扇F3和風扇F4冷卻液晶盤(即圖3中的圖像生成光學組件32的一部分)的周邊，同時風扇F4兼真有冷卻偏振光分束器(PBS) 23的作用。本發明通過風扇F2分出部分風量冷卻光學引擎的高溫部(積分透鏡21和22的周邊)，從而降低光學引擎材料高溫部的溫度。而且，通過使風扇Fl偏轉一定的角度，將部分風從頂部引向光學引擎的高溫部(積分透鏡21和22的周邊)，並且排出整機外，從而避免整機內部熱氣積聚。
此外，將燈泡冷卻風扇F2的部分風量通過底部的通道導向光學引擎13的高溫部，用於冷卻光學引擎材料。此作用可使光學引擎高溫部分材料的局部溫度從170度降低到120度以下。從而滿足現有材料的規格要求(現有材料的規格為130度以下)。避免更換材料造成的成本上升。
另夕卜，將排氣風扇Fl布置成相對於液晶投影裝置的長度方向而向內偏轉一定的角度，該角度在O度至大約30度之間，優選為1度至15度，更優選為2至10度，最優選的角度為大約7度。通過這種角度的設置，使排氣風扇在冷卻燈泡的同時將一部分風量通過局部溫度堆積的積分透鏡21, 22的上方。從而避免因整機此處熱氣堆積而造成的該處主板上的元件溫度過高，避免主板零部件損壞，從而影響壽命。這種偏轉角度可使元件的溫度由90度以上降低到80度以下。同時該方案也使光學引擎頂蓋的溫度由140度降低到110度。在實踐中發現，這種大約7度的最優選角度設置能夠顯著地抑制主板元器件的溫度升高。
優選的是，風扇Fl是由軸流風扇構成，風扇F2由渦流風扇構成。風扇F3和4由渦流風扇構成。但是，這並不是限制性的，本發明的風扇組件並不限於這樣的風扇配置，對於本領域技術人員而言顯而易見的是，本發明的風扇也可由其它類型的風扇構成。
通過如上所述的風扇組件布置和構造，在實現同等功能的基礎上減少了部品點數和改變了材料。因此，如上所述的風扇組件布置是簡化小型化投影裝置調整機構，降低成本和減輕重量的一種有效手段。
圖ll是分解圖，表示本發明採用的燈組件19的遮光構造。圖13顯示了遮光構造的分解圖。
如圖11和圖13所示，燈組件19包括燈泡97,燈泡197用固定簧片191來固定在燈架196上，遮光鈑金件193與燈泡197的防燈泡碎片鈑金件192用焊接方式或者其它方式如扣接、壓接、粘接等等而連在一起。如圖所示，在防燈泡碎片鈑金件192上可以設置許多用於散熱的開孔1921 ，這種帶開孔的構造還可以起到防止碎片飛散的作用。遮光鈑金件193靠燈泡197的外輪廓裝配。裝配好的燈組件19固定到燈泡遮罩198上，燈泡遮罩198上的一條或多條條遮光肋條199用於燈泡出風口處的遮光。另外，作為一個備選方案，還可以在遮光鈑金件193上設置一個或多個開口 ，例如圖11中的開口 200和201，這種開口可以利用沖壓的方式而在遮光鈑金件193上形成，使得-故沖壓加工的部分向內凹但是並未被去掉，因此一方面在遮光鈑金件193上形成了可便於排氣的開口，另外一方面未被沖切掉的部分還能夠起到遮光的作用。對於本領域技術人員而言顯而易見的是，可以設置一個或者多個這樣的開口 ，並且這種開口也可以採用各種其它的加工方式而形成，並且不限於圖11中所示的形狀，而是可以為能夠實現所述遮光排氣功能的任何其它形狀。
另外，在圖11中，還以分解圖的形式顯示了用於燈組件19的聚光透鏡194以及透鏡固定鈑金件195。
要充分遮住燈泡反射罩197a的漏光，理論上，遮光鈑金件193最小形狀必須不小於反射罩197a的形狀尺寸。由於視角的原因，遮光鈑金件193的尺寸應當隨著遮光鈑金件離反射罩197a的距離增加而設置得更大。本發明中通過讓燈泡的遮光鈑金件193放置位置已儘量貼上燈泡的反射罩197a外部，從而充分減小遮光鈑金件193的尺寸，同時由於遮光鈑金件193的尺寸減小，更加有利於燈泡部排氣部分的散熱。優選的是，遮光鈑金件193採用朝著燈泡反射罩197a彎曲的形狀，如圖12所述。更優選的是，遮光鈑金件193的形狀基本上順應於好泡反射罩197a的形狀，或者基本上貼合燈泡反射罩197a的形狀。根據一個優選實施例，遮光鈑金件193設置成離反射罩197a的最小距離在0-100毫米的範圍內，優選在1-50毫米的範圍，更優選在l-20毫米的範圍內，最優選為1-IO毫米的範圍內。
如圖12-16所示，遮光鈑金件193把燈泡直接排出的熱氣擋在了燈泡遮罩198的外側，避免了排氣風扇將熱氣吹入整機內部，造成熱氣的二次汙染。圖13顯示了遮光構造的分解圖，顯示了遮光鈑金件193和燈泡遮罩198以及燈組件其它部分的相對位置關係。圖14 - 16則進一步顯示了本發明的遮光構造如何同時在實現遮光功能的同時，還能夠有利於排氣散熱的。這些圖中的箭頭表示風的流向。
圖17顯示了燈組件及其遮光構造的局部放大圖，從而從另一角度顯示了遮光鈑金件193和燈泡遮罩198與燈組件19的相對位置關係。
優選的是，遮光鈑金件193、防燈泡碎片鈑金件192、燈泡遮罩198、固定簧片191可以用金屬材料如鋼、鋁及其合金、銅及其合金等等製成。更優選的是，遮光鈑金件193、防燈泡碎片鈑金件192、燈泡遮罩198、固定簧片191可以用不鏽鋼，例如SUS不鏽鋼製成。
通過這種遮光構造，可以有利地減小遮光鈑金件的尺寸，有利於燈泡排氣部的散熱。從而極大的減小了燈泡排氣部的空間。本發明的遮光構造是平衡小型化投影機燈泡部散熱和遮光的一種有效手段。
另外，在上述實施例中，作為液晶投影裝置，例示了光調製元件採用液晶盤的液晶投影機，但是具備其它圖像光生成系統的液晶投影裝置也可適用本發明。例如，DLP (Digital Light Processing;德州儀器(TI)公司的註冊商標)方式的投影機也適用本發明。
以上參照

了本發明的一些實施例，但是只要不背離本發明的實質和範圍，本領域的技術人員還可以對其進行各種形式上的修改和變更。以上這些都屬於本發明的保護範圍。
權利要求
1. 一種用於冷卻液晶投影裝置的風扇組件，包括四個風扇(F1，F2，F3，F4)，其中，所述風扇(F1)設置在所述液晶投影裝置的電源(9)和燈組件(19)之間的位置，用於冷卻所述電源(9)和燈組件(19)；所述風扇(F2)介於所述風扇(F1)和光學引擎(13)之間，用於冷卻所述光學引擎(13)；所述風扇(F3)和風扇(F4)設置在投射鏡頭(4)的兩側，用來冷卻圖像生成光學組件(32)的液晶盤。
2. 根據權利要求1所述的風扇組件，其特徵在於，所述風扇(F2) 還用於冷卻所述燈組件(19)。
3. 根據權利要求1所述的風扇組件，其特徵在於，所述風扇(F4) 還用於冷卻偏振光分束器(23)。
4. 根據權利要求1所述的風扇組件，其特徵在於，所述風扇(F1) 還用於將熱氣排出所述液晶投影裝置。
5. 根據權利要求1所述的風扇組件，其特徵在於，所述風扇(F1) 布置成相對於所述液晶投影裝置的長度方向而向內偏轉一定的角度， 所述角度在0度至大約30度的範圍內。
6. 根據權利要求5所述的風扇組件，其特徵在於，所述角度在l 度至15度的範圍內。
7. 根據權利要求6所述的風扇組件，其特徵在於，所述角度在2 度至IO度的範圍內。
8. 根據權利要求7所述的風扇組件，其特徵在於，所述角度為大 約7度。
9. 根據權利要求1所述的風扇組件，其特徵在於，所述風扇(F3) 和風扇(F4)還用於冷卻液晶盤。
10. —種液晶投影裝置，其包括根據權利要求1至9中任一項所 述的風扇組件。
全文摘要
一種用於冷卻液晶投影裝置的風扇組件，包括四個風扇(F1，F2，F3，F4)，其中，所述風扇(F1)設置在所述液晶投影裝置的電源(9)和燈組件(19)之間的位置，用於冷卻所述電源(9)和燈組件(19)；所述風扇(F2)介於所述風扇(F1)和光學引擎(13)之間，用於冷卻所述光學引擎(13)；所述風扇(F3)和風扇(F4)設置在投射鏡頭(4)的兩側，用來冷卻圖像生成光學組件(32)的液晶盤。本發明還提供了一種採用所述風扇組件的液晶投影裝置。
文檔編號H05K7/20GK101533212SQ20081008118
公開日2009年9月16日 申請日期2008年3月14日 優先權日2008年3月14日
發明者強 呂, 唐文天, 張相林, 猿渡俊弘, 黃燕山 申請人:深圳華強三洋技術設計有限公司;三洋電機株式會社