你的位置：论文发表 >> 论文下载 >> 计算机论文 >> 计算机理论 >> 详细内容在线投稿

DIY 投影机高效光学引擎与散热

浏览155次时间：2015年3月02日 15:34

郭芷良海南大学应用科技学院海南儋州 571737

【文章摘要】

随着我国经济的不断发展，人民的生活越来越富足，而伴随着教育的不断进步，有很多人都掌握了一些专业技能。DIY 是近年来比较流行的词汇，英文Do It Yourself 的缩写。其中文意思就是指自己自己动手制作。在老百姓的日常生活中到处都有DIY 的影子，最典型的就是各种食物和手机造型。DIY 投影机就是非厂家组装，通过自主设计安装的投影机，其具有价格低廉实用性高并符合自己要求等特点。但由于非厂家定性生产，因此在使用的过程中对于光学引擎的要求比较高，其性能和散热情况直接影响着DIY 投影机的正常使用与安全。本文即是对DIY 投影机的引擎进行了简要探讨，并说明了几种散热方式。

【关键词】

DIY 投影机；引擎；散热

随着我国教育经济与技术的不断发展，老百姓掌握的各类知识也越来越多。近几年，一些新兴的词汇在年轻人中大受追捧，例如DIYer、技术宅等，他们能够自主设计并组装或拼接出一个个具有鲜明特色的事物来。DIY 投影机便是其中之一。

1 DIY 投影机的引擎

现代投影机一般采用单片液晶，其液晶屏尺寸在5 到10 英寸左右，这样就让液晶屏显得过大，而过大的液晶屏就会对整个投影机的运行效率造成影响。目前常用的投影机都采用的是卤素灯泡作为光源，而在灯泡前面会设置聚光镜和菲涅尔透镜，通过灯泡后的球面反光碗将光线全部发向前方。而这样的光学系统效率过低，无法将全部光线进行合理的使用。因此，想要最大限度发挥聚光功率，则需采用非球面的反光碗。例如采用椭圆形的反光碗，其聚光效果较球形反光碗好，但光线反射不平均，过度集中的光线会对液晶屏造成一定的损伤。而如果采用抛物面反光碗，则光束的横截面积太小，不能满足液晶屏的需求，同时光束在发射时并不平均，会直接影响画面的品质。根据相关实验表明，如果先对光束进行分割，之后再对光束进行重组，这样的方法能够提高光源的利用效率。

另外，如果采用传统的球面反光碗，则其光线的横截面为圆形，而液晶屏为长方形，这也就造成了光源的浪费。如果将圆截面的光线转变成长方形的，则会造成大量的光损失，从效率角度来看并不划算。而采用先将光束分割后再进行重组的方法，则聚光镜可以把圆形截面的光束分割成为一个个长方形截面光束，再经过透镜的折射进行重组，重组之后的光线就可以与液晶屏的大小基本一致，这样做既保证了光线的合理利用，同时也保证了投影时画面的质量。

在使用球面反光碗时，对于光线的包容角较小，光线需要经过多重反射之后才能够进入聚光系统，这是因为光源在反光碗的前面，同时反光碗的表面又具有弧线形，使得光线只能在多次反射后才能通过聚光系统。而如果采用抛物线反光碗，则其包容较又太大，光线在经过一次反射后就可以进入聚光系统，这样就减小了聚光效果。而在采用了先分割光线再进行重组的方式时，既可解决包容角的问题，又能够极好的达到聚光效果。

2 新型光学引擎的原理

如图1 所示，这个光学引擎系统是由抛物线反光碗、第一组透镜、第二组透镜以及液晶屏组成的。首先，光线被抛物线反光碗反射变成了平行的光线进入第一组透镜的n1 ；在经过n1 的聚焦后再射向第二组透镜n1’；n1’再把光束放大之后摄入液晶屏内。而另一组平行光线则由抛物线反光碗射向第一组透镜中的n2 ；在被n2 聚焦后射向n2’；再由n2’将光线放大射向液晶屏，与n1’的光线重合。以此类推，虽然单个小组射向液晶屏的光线是不均匀的，但经过多组透镜的光线重合，其在液晶屏上所呈现的光学效果就均匀了，这主要是由于各反射光线在液晶屏上互补所造成的。这样一来，既满足了光线的使用率问题，同时也使得光学效果得到了大大提升，从而进一步增加了DIY 投影机的实用性。

3 DIY 投影机光学引擎散热系统

电源对于每一个电子产品都是必不可少的组成部分，而散热功能的好坏则直接决定了这款产品是否能够正常、高效、稳定的运行。DIY 投影机是一个集光学元件、反光元件以及电源的电子设备，其所产生的热量也是非常大的，因此在DIY 投影机上必须要安装相关的散热设备，以此确保整个DIY 机器的正常运转。

由于DIY 投影机属于自主设计、自主组装的电子设备，因此对于各组成部分的选择也影响着后期使用中的散热效果。为投影机选择电源时，一定要选择额定输出稳定，质量安全，且自身具有一定散热功能的电源，以此为投影机的稳定运行提高基础保证。同时，对于DIY 投影机的散热部件选择是至关重要的。一般情况下， DIY 投影机的散热装置包括风扇和散热器，因为并非专业厂家定型生产的，因此在相关散热技术上具有一定的局限性，对于诸如液体散热、热管散热、集成散热等专业散热技术采用的比较少。

在进行散热系统的设计时，大部分人都会采用风扇加单一材质散热片（常规为铝制铜质）的方式，此方法结构简单易于安装。但对于风扇的选择需谨慎选择，要对风扇的型号、功率、噪音、负荷等方面进行准确的考量。为了在使用中满足舒适度

图1 光学引擎系统023

实验研究

Experimental Research

电子制作

的要求，在对风扇的安装上首要满足的是风道设计并在此基础上尽量满足少噪音、少震动的原则。尽量选择性能较好可长时间工作的风扇，也可以在安装时采用一定的防震措施，利用减震材料，例如硅胶减震垫以及硅胶减震垫，对风扇进行辅助固定，同时利用防震材料减少风扇与投影机机体间的相互摩擦，这样就可以最大程度地减少机械振动带来的噪音和震动。同时对投影机内部的设计也要根据光学引擎的功率进行计算，尽可能采用大空间式结构，让热量在内部有足够的散发空间，利于风扇将热量排向机体之外。而散热装置主要安装在投影机的光源背部。由于光源产生的热量较其它部件都大，因此需要额外为其安装散热部件。在实际运用中我们可以用多条扁热管直接接触发热源通过热管连接至散热鳍片上，散热鳍片配合风扇的方式进行散热。这样热量递减方向为发热源→热管→散热鳍片→风扇。同时热管可利用专用工具可以加工成扁管，圆管。易于弯曲加工。散热效率远远好于单一铝制以及铜质散热器，且结构稳定维护方便。在安装上需要对热管的构造以及性能有所了解。另外一种散热方式为液体散热，它的组成分为水冷排、水冷液、水泵、水冷管、水冷头、风扇。它的散热原理为：水冷头接触发热源，通过水泵使水冷液在水冷排、水冷管、水冷头之间产生液体循环。当水冷头内部的水冷液流至水冷排时，水冷排通过风扇运动将水冷排的热量散发。热量递减方向为发热源→水冷头→ 水冷管→水冷排→风扇。对于前两种散热方式而言，散热效果最好，结构稳定性弱于前俩种且维护安装存在困难。

4 结语

在DIY 投影机的初步设计阶段，就应该考虑到后期各种散热问题和整体的功耗与效率。传统的光学系统没有较好的将光学利用因此效率较低。因此应该先将光线分割，之后再进行重组，这样可以较好的保证光线的利用，同时也保证了投射出的画面拥有优异的画质。

【参考文献】

[1] 王蔚生，邱菘，毛敏，朱兵，童燕，张鸣杰，徐佳. 采用LED 光源DLP 背投电视光学引擎的研究[J]. 现代显示，2011(12).

[2] 王雷章. 投影光学与电子学相结合——大屏幕微显背投电视系统信号处理电路的设计[J]. 现代显示， 2012(06).

[3] 华锋，冉旭，于恒. 采用发光二极管的液晶投影机的设计[J]. 液晶与显示，2013(03).

[4] 王雷章. 投影光学与电子学相结合——大屏幕微显背投电视系统信号处理电路的设计[J]. 现代显示， 2012(06).

【作者简介】

郭芷良（1984 年11 月－），男，汉族，山西省长治市。2008 年毕业于中北大学信息商务学院，工商管理专业.2011 年就职于海南大学应用科技学院儋州校区，实验员。