投影機散熱的重要性及散熱技術(shù)大觀

投影機散熱的重要性

    隨著投影機應(yīng)用的普及，在使用過程中用戶對投影機的認(rèn)識也正逐步加深。選購?fù)队皺C時，除了看投影機的亮度、對比度、分辨率等光學(xué)性能外，還要看投影機的防塵性能、散熱性能、防盜功能、易用性等，各廠商也都在功能細化上下功夫。尤其針對教育市場，今年很多投影機廠商都打出自己投影機防塵和散熱方面的優(yōu)勢。本文我們就來一起了解一下以及目前主要的散熱技術(shù)。

    也許有人會說，散熱還不簡單：多加幾個排風(fēng)扇或者把排風(fēng)扇的功率加大一點不就可以了嗎！沒有這么簡單，因為簡單地加大排風(fēng)扇功率或增加排風(fēng)扇數(shù)量，會引起噪音或者增加投影機體積，而靜音設(shè)計和小體形設(shè)計同樣是投影機追求的重要目標(biāo)。

投影機散熱的重要性

    由于投影機屬于高精尖的光機電一體化產(chǎn)品，內(nèi)部元器件對溫度十分敏感，加之內(nèi)部構(gòu)造的復(fù)雜性，其自身對于溫度的要求比較苛刻，因此投影機同眾多電腦部件一樣涉及到散熱的問題。目前商務(wù)教育投影機整體朝著便攜、超便攜投影發(fā)展，投影機重量越來越小，散熱要求就更高，而且投影機的亮度整體也在提高，這意味著產(chǎn)生的熱量也越來越高。這一切對投影機的散熱技術(shù)都提出了更高的要求。

    在介紹新的散熱技術(shù)之前，先讓我們了解一下投影機熱量產(chǎn)生的來源。根據(jù)投影機的成像原理，在投影機投影輸入信號時，需要極高的亮度，為保證達到這樣高的亮度輸出，投影機就必須通過采用大功率的光源來實現(xiàn)。經(jīng)過長時間的工作后，必然在機器內(nèi)部產(chǎn)生很高的熱量。除了投影機光源產(chǎn)生的熱量外，投影機的電源也會在工作時產(chǎn)生很大的熱量。投影機燈泡、成像系統(tǒng)、電源等等產(chǎn)生的熱量都在機器內(nèi)部狹小的空間內(nèi)匯聚，其產(chǎn)生的高溫不僅對于投影機的正常使用有影響，而且會大大縮短內(nèi)部元器件的使用壽命。

　　投影機燈泡最大的熱量來源：液晶投影機的投射成像技術(shù)要求光源輸出強度高，而設(shè)備本身體積小，熱量很集中，整個投影機75%的功率都耗散在一個只有拳頭大小的空間內(nèi)。如果溫度太高，燈泡內(nèi)壁的石英在高溫下會發(fā)生失透現(xiàn)象，產(chǎn)生白色的斑點，由于失透處大量阻擋光線，使該局部區(qū)域溫度異常升高，進而引起失透區(qū)域進一步擴大，從而使亮度迅速衰減，并且很可能導(dǎo)致燈泡爆炸。燈泡發(fā)出的光經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)會聚后，會聚于液晶板，雖然經(jīng)過了UV/IR鍍膜、冷反光鏡等多種濾除紅外線的措施，但仍有很多熱量集中在液晶板、偏振片等小面積器件上。液晶板自身的物理性質(zhì)決定了它的工作溫度不允許太高，其他光學(xué)部件一旦溫度超過其承受范圍也會造成光學(xué)元器件的損壞。

　　開關(guān)電源產(chǎn)生熱量：除了光學(xué)系統(tǒng)以外，投影機的開關(guān)電源也是一個重要的熱源。開關(guān)電源承擔(dān)著給投影機電路部分和燈泡供電的任務(wù)。由于采用比例脈寬調(diào)制的方法進行降壓和穩(wěn)壓、穩(wěn)功率，其功率開關(guān)管和變壓器都工作在較高的頻率上，產(chǎn)生的開關(guān)損耗使溫度升高。由于電源體積小，因此熱量集中。電源溫度過高，會導(dǎo)致電解電容干涸，功率開關(guān)管燒毀。

目前主要的投影機散熱技術(shù)

    如何更好的散熱成了投影機技術(shù)需要解決好的一項重要課題。為此，在如何提高投影機的散熱效率以及如何處理好散熱與整機小型化、散熱與噪音的問題上，很多廠商也都開發(fā)了自己獨到技術(shù)，在此向大家簡要介紹一些：

飛利浦PAS通風(fēng)系統(tǒng)

　　飛利浦電子雖然目前停止了投影機業(yè)務(wù)，但其在很早以前就提出了自己的散熱技術(shù)——PAS通風(fēng)系統(tǒng)。在其bSure、bClever系列投影機上運用了PAS(Philips Air System)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計，其可通過兩條簡單的獨立通風(fēng)路徑實現(xiàn)最有效的通風(fēng)循環(huán)。其中一條路徑流向液晶顯示面板，另一條則流向燈管和電子器件，而燈管處于通風(fēng)循環(huán)的最末端，這樣熱量即可以直接散發(fā)出去，而不會傳給器件，加之內(nèi)部集成的“計算流體動力學(xué)”（Computational Fluid Dynamics）程序，通過自動計算最有效的通風(fēng)、溫度和熱傳遞，從而實現(xiàn)最優(yōu)化的散熱效果。

東芝雙通道立體散熱技術(shù)

　　東芝早在2004年推出的DLP機型TDP-D1/D2上采用了東芝最新開發(fā)的“雙通道立體散熱技術(shù)”。此技術(shù)運用了立體逐層排風(fēng)散熱方式，進風(fēng)孔與出風(fēng)孔分布得更為合理，機器內(nèi)部的氣流循環(huán)更加有層次，這使得投影機內(nèi)的每個發(fā)熱源都能達到良好的通風(fēng)散熱效果，既沒有增加噪音，又使投影機的散熱問題得到了有效改善。目前東芝大部分及其都采用了雙通道立體散熱技術(shù)，并且該技術(shù)與“旋彩輪”技術(shù)成為東芝投影機的兩大最熱門技術(shù)。

NEC易拆型雙通道散熱系統(tǒng)

    NEC易拆型雙通道散熱系統(tǒng)，采取底部散熱的方式。這種方式不僅可以讓投影機適應(yīng)外部40度的高溫，并且有效地降低了機器的整體噪音，給用戶一個更安靜的環(huán)境。NEC VT580＋使用使用了易拆型雙通道散熱系統(tǒng)。

　　獨特的結(jié)構(gòu)設(shè)計，在突然發(fā)生斷電后能將熱量鎖定在燈泡周圍，防止高溫傳導(dǎo)到其他主要配件中，造成更大損失。而燈泡本身也采用了獨特的熱傳導(dǎo)材料，避免突然斷電后的高熱量對燈芯造成損害，底部的散熱窗也能及時排除大量熱量。
　　
　　風(fēng)扇口也特別手工添加了密封條，把通風(fēng)散熱的損耗降低到最低。

NEC傳感器預(yù)冷卻
　　NEC LT35+投影機的“消暑”功能是由NEC的三項技術(shù)設(shè)計作為保證，一是LT35+的燈杯和燈架采用了特殊材料，并且在投影機兩側(cè)都有通風(fēng)口，保證了燈泡良好的通風(fēng)性能和散熱性；二是為了在停止散熱之后熱量不會對其他部件造成損害，機器內(nèi)加入了由特殊合金制成的類似擋板的結(jié)構(gòu)，對機器內(nèi)部各部件進行隔熱；三是溫度傳感器預(yù)冷卻的作用，當(dāng)溫度超過燈泡所能承受的最大值時，溫度傳感器進行預(yù)冷卻，使燈泡的溫度回到溫度范圍以內(nèi)，不會突然熄滅。

明基智能型T型風(fēng)流散熱系統(tǒng)
    全新研發(fā)T型風(fēng)流散熱系統(tǒng)，符合高亮度、長時間運作的專業(yè)投影機苛刻的要求，搭配4組智能型高效能散熱風(fēng)扇，并針對DMD芯片多加一道高效散熱裝置，開創(chuàng)專業(yè)投影機的散熱高標(biāo)準(zhǔn)，關(guān)機時更能自動提高風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，可快速降溫關(guān)機，以卓越的散熱效果全面展現(xiàn)高亮度投影機使用的超高穩(wěn)定度！明基在其專業(yè)應(yīng)用投影機系列如PB8265中應(yīng)用了該散熱技術(shù)。

BenQ前置出風(fēng)口散熱設(shè)計

    一直以來，投影機產(chǎn)品都采用了后置或者側(cè)面出風(fēng)口的設(shè)計。這樣的設(shè)計會阻礙氣流在投影機內(nèi)部的流動，造成散熱效率的下降。另一方面，在很多時候投影機后面和側(cè)面的空間極為有限，過小的空間也限制了散熱系統(tǒng)的發(fā)揮。BenQ MP775則另辟捷徑。對投影機內(nèi)部的風(fēng)道進行了徹底的改進。將散熱出風(fēng)口放在了投影機的前面。通過這樣的設(shè)計，燈泡產(chǎn)生的熱量直接從前方排出，而不會經(jīng)過投影機內(nèi)部的電子線路板，在維護整機性能的同時，極大提升散熱效率，更有利于延長機器壽命。

夏普四風(fēng)扇變頻智能散熱系統(tǒng)

    在夏普的潛心研究之下XG-MB558XA采用了最新的四風(fēng)扇變頻智能散熱系統(tǒng)。這套系統(tǒng)在投影機的幾個熱量聚集的地方安放了風(fēng)扇，并且通過芯片進行智能的實時控制。這樣一來，投影機只有在長時間工作下，4個風(fēng)扇才會全速運行。即便如此，這款投影機的噪音也只有27Db。在4個散熱風(fēng)扇的幫助下，夏普XG-MB558XA在保證優(yōu)秀的投影質(zhì)量的同時，再次成功鎮(zhèn)壓了不斷飆升的熱量和工作噪音。

松下液體自循環(huán)散熱

    PT-DW7000E是松下針對高品質(zhì)移動商務(wù)需求推出的一款高端三芯片DLP大畫面投影機，不但擁有超強的性能，而且在散熱方面特別注重。，散熱方面這款投影機非常獨特地采用了液冷方式�；�于這種新開發(fā)的液體冷卻系統(tǒng)PT-DW7000E不但可有效地控制溫度，減少燈泡因過熱而受到的影響，而且在最新噪音抑制系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)的配合下獲得了極佳的靜音設(shè)計，最大限度地減少了投影機工作時產(chǎn)生的噪音，同時也減少了投影機熱氣的排除，改善了投影環(huán)境。

聯(lián)想自動智能散熱

    聯(lián)想TD316高效智能散熱：風(fēng)扇轉(zhuǎn)速自動智能調(diào)節(jié)；先進的散熱風(fēng)道設(shè)計，整個散熱系統(tǒng)僅配置兩個風(fēng)扇；當(dāng)投影機內(nèi)部溫度過高時，機器高效散熱風(fēng)扇會自動提高轉(zhuǎn)速，從而達到降溫的目的，保證了投影機長時間連續(xù)工作的穩(wěn)定性。同時系統(tǒng)溫度超出界限時，投影屏幕提示溫度異常和關(guān)機信息，燈泡自動關(guān)閉。

投影機高溫?zé)岜Ｗo及風(fēng)扇噪音的降低

投影機高溫?zé)岜Ｗo

  　不管投影機散熱功能設(shè)計多么完美，都很難保證投影機長時間使用不引起高熱，由于投影機本身會產(chǎn)生大量熱能，又有很多元器件對溫度很敏感，因此，為了保證投影機的使用安全，高溫?zé)岜Ｗo功能成為所有投影機必須考慮的一項設(shè)計要求。

　　在液晶投影機內(nèi)部主要通過風(fēng)扇組來對投影機的核心部分和電源等主要熱源來進行散熱，同時為了保證投影機的壽命，在投影機內(nèi)部安裝的溫度傳感器實時監(jiān)控投影機內(nèi)的溫度變化，并反饋給處理電路。投影機工作時，在散熱風(fēng)扇的作用下，內(nèi)部處于一種熱平衡狀態(tài)。這一狀態(tài)是與外界溫度相關(guān)的，當(dāng)外界溫度超過一定溫度（大多數(shù)是35~36℃）后，內(nèi)部重要部位的溫度也會超過其額定值。重要的散熱部位都有自己的溫度傳感器（如液晶附近、燈泡上方、電源的散熱器上），一旦溫度達到該區(qū)域工作臨界點以上，投影機內(nèi)部的保護程序?qū)�啟動，自動關(guān)閉投影機。這就是投影機的散熱系統(tǒng)和高溫?zé)岜Ｗo功能的基本工作原理。這一功能最大限度地保證了投影機的使用壽命。

　　隨著投影機使用范圍的擴大，以及在個別領(lǐng)域，如：教育、監(jiān)控等領(lǐng)域中的高強度使用，高溫?zé)岜Ｗo功能在這些領(lǐng)域正在從保護投影機的角色向影響使用的角色轉(zhuǎn)變。另外，為了加強空氣流通效果，投影機采用的散熱風(fēng)扇所產(chǎn)生的噪音也會對用戶使用造成影響�？梢娚�熱及溫度保護是投影機必備的功能，而這一功能與用戶使用之間是存在矛盾的。

高溫?zé)岜Ｗo頻繁的解決　　

　　針對全國百所學(xué)校進行了投影機使用調(diào)查，調(diào)查結(jié)果表明，目前高溫?zé)岜Ｗo在50%以上的學(xué)校受到足夠重視，在投影機使用率較高的學(xué)校里，學(xué)校教室環(huán)境并不理想，100~200人的大教室居多，室內(nèi)溫度高達35℃，投影機每天連續(xù)工作時間接近8小時。使投影機高溫?zé)岜Ｗo現(xiàn)象發(fā)生的頻率明顯增加，并且直接影響到正常的教學(xué)活動。

　　為了解決這一問題，有的學(xué)�？紤]增設(shè)空調(diào)設(shè)備，降低環(huán)境溫度，但由于投入較大，因此只適于經(jīng)費比較充足的學(xué)校。當(dāng)前，學(xué)校里普遍的做法是在投影機的后面增加一個功率較大的排風(fēng)扇，但根據(jù)實際測試，這一方法對減少高溫?zé)岜Ｗo現(xiàn)象的頻率沒有明顯幫助。這是因為投影機在教室大多采用吊裝，教室室內(nèi)上課人數(shù)一般較多，室溫在32℃時，其室內(nèi)頂部溫度已經(jīng)達到36℃（36℃為投影機熱保護功能的啟動溫度）。由于環(huán)境溫度已經(jīng)達到臨界溫度，安裝電扇并不能使進入投影機的空氣溫度下降，且風(fēng)扇在機器外，不能有效提高投影機內(nèi)空氣流速，所以安裝電扇并不能減少高溫?zé)岜Ｗo現(xiàn)象的發(fā)生頻率。

　　根據(jù)國內(nèi)用戶的使用現(xiàn)狀，與清華大學(xué)電教中心合作，針對高溫?zé)岜Ｗo問題，提出了解決方案。針對目前國內(nèi)用戶已經(jīng)使用的投影機，可以提供外置降溫產(chǎn)品達到延遲高溫?zé)岜Ｗo的目的。該產(chǎn)品通過降低進入投影機的空氣溫度，來減緩?fù)队皺C內(nèi)部溫度升高的速度，從而延長投影機的連續(xù)工作時間。這一產(chǎn)品在清華大學(xué)已經(jīng)進行了試用，在未安裝該產(chǎn)品前，清華大學(xué)一臺投影機每半小時會出現(xiàn)一次高溫?zé)岜Ｗo現(xiàn)象，安裝后的連續(xù)工作時間提高到4小時。

風(fēng)扇噪音的降低

　　短期內(nèi)風(fēng)扇散熱方法依然是液晶投影機的主要散熱方式，這就使得投影機必然存在著程度不同的噪音。為了減少風(fēng)扇噪音對用戶產(chǎn)生的影響，投影機廠商在考慮提高風(fēng)扇的散熱效率的同時也會盡量考慮降低風(fēng)扇噪音。散熱效率和減少噪音看來是一對矛盾體。

　　除了前面提到的外置高溫?zé)岜Ｗo延遲裝置以外，專業(yè)耐高溫投影機也將問世。這種投影機通過對投影機內(nèi)部散熱進行全面設(shè)計改進，包括散熱方式、散熱材料的改進，并且增加遠程機內(nèi)溫度數(shù)據(jù)傳輸功能，將從根本上解決投影機長時間連續(xù)工作的問題。另外，新興的LED光源投影機和激光投影機會不太需要考慮散熱問題，也許是對投影機散熱問題的一個最好解決。