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投影机工作原理及散热技术解析

时间:2010-04-09 11:16来源:未知 作者:admin 点击:
投影机工作原理
  随着投影机应用的普及,在使用过程中用户对投影机的认识也正逐步加深。液晶投影机利用液晶成像技术,通过光学系统放大实现高清晰度的大屏幕显示。在整个投影机结构中光学部分是成像显示的核心,其中灯泡和液晶板及其附近光学器件是产生热量并容易受热损害的主要部件。

  1、光学器件 液晶投影机的投射成像技术要求光源输出强度高,而设备本身体积小,热量很集中,整个投影机75%的功率都耗散在一个只有拳头大小的空间内。如果温度太高,灯泡内壁的石英在高温下会发生失透现象,产生白色的斑点,由于失透处大量阻挡光线,使该局部区域温度异常升高,进而引起失透区域进一步扩大,从而使亮度迅速衰减,并且很可能导致灯泡爆炸。灯泡发出的光经过光学系统会聚后,会聚于液晶板,虽然经过了UV/IR镀膜、冷反光镜等多种滤除红外线的措施,但仍有很多热量集中在液晶板、偏振片等小面积器件上。液晶板自身的物理性质决定了它的工作温度不允许太高,其他光学部件一旦温度超过其承受范围也会造成光学元器件的损坏。

  2、开关电源 除了光学系统以外,投影机的开关电源也是一个重要的热源。开关电源承担着给投影机电路部分和灯泡供电的任务。由于采用比例脉宽调制的方法进行降压和稳压、稳功率,其功率开关管和变压器都工作在较高的频率上,产生的开关损耗使温度升高。由于电源体积小,因此热量集中。电源温度过高,会导致电解电容干涸,功率开关管烧毁。

  3、高温热保护 由于投影机本身会产生大量热能,又有很多元器件对温度很敏感,因此,为了保证投影机的使用安全,高温热保护功能成为所有投影机必须考虑的一项设计要求。

  在液晶投影机内部通过风扇组来对投影机的核心部分和电源等主要热源进行散热,同时为了保证投影机的寿命,在投影机内部安装的温度传感器实时监控投影机内的温度变化,并反馈给处理电路。投影机工作时,在散热风扇的作用下,内部处于一种热平衡状态。这一状态是与外界温度相关的,当外界温度超过一定温度(大多数是35~36℃)后,内部重要部位的温度也会超过其额定值。重要的散热部位都有自己的温度传感器(如液晶附近、灯泡上方、电源的散热器上),一旦温度达到该区域工作临界点以上,投影机内部的保护程序将启动,自动关闭投影机。这就是投影机的散热系统和高温热保护功能的基本工作原理。这一功能最大限度地保证了投影机的使用寿命。

  随着投影机使用范围的扩大,以及在个别领域,如:教育、监控等领域中的高强度使用,高温热保护功能在这些领域正在从保护投影机的角色向影响使用的角色转变。另外,为了加强空气流通效果,投影机采用的散热风扇所产生的噪音也会对用户使用造成影响。可见散热及温度保护是投影机必备的功能,而这一功能与用户使用之间是存在矛盾的。

*高温热保护频繁的解决

  针对全国百所学校进行了投影机使用调查,调查结果表明,目前高温热保护在50%以上的学校受到足够重视,在投影机使用率较高的学校里,学校教室环境并不理想,100~200人的大教室居多,室内温度高达35℃,投影机每天连续工作时间接近8小时。使投影机高温热保护现象发生的频率明显增加,并且直接影响到正常的教学活动。

  为了解决这一问题,有的学校考虑增设空调设备,降低环境温度,但由于投入较大,因此只适于经费比较充足的学校。当前,学校里普遍的做法是在投影机的后面增加一个功率较大的排风扇,但根据实际测试,这一方法对减少高温热保护现象的频率没有明显帮助。这是因为投影机在教室大多采用吊装,教室室内上课人数一般较多,室温在32℃时,其室内顶部温度已经达到36℃(36℃为投影机热保护功能的启动温度)。由于环境温度已经达到临界温度,安装电扇并不能使进入投影机的空气温度下降,且风扇在机器外,不能有效提高投影机内空气流速,所以安装电扇并不能减少高温热保护现象的发生频率。


  根据国内用户的使用现状,与清华大学电教中心合作,针对高温热保护问题,提出了解决方案。针对目前国内用户已经使用的投影机,可以提供外置降温产品达到延迟高温热保护的目的。该产品通过降低进入投影机的空气温度,来减缓投影机内部温度升高的速度,从而延长投影机的连续工作时间。这一产品在清华大学已经进行了试用,在未安装该产品前,清华大学一台投影机每半小时会出现一次高温热保护现象,安装后的连续工作时间提高到4小时。

  
*风扇噪音的降低

  短期内风扇散热方法依然是液晶投影机的主要散热方式,这就使得投影机必然存在着程度不同的噪音。为了减少风扇噪音对用户产生的影响,澳视公司对投影机内部结构进行了改进,使风路更合理,提高风扇的散热效率的同时也降低风扇噪音。

  除了前面提到的外置高温热保护延迟装置以外,专业耐高温投影机也将问世。这种投影机通过对投影机内部散热进行全面设计改进,包括散热方式、散热材料的改进,并且增加远程机内温度数据传输功能,将从根本上解决投影机长时间连续工作的问题。

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