一种激光投影机激光强度异常保护装置
技术领域
本实用新型涉及激光投影机技术领域，特别是涉及一种激光投影机激光强度异常保护装置。
背景技术
激光投影机是使用激光光束来透射出画面。其中激光投影机的光学部件主要由红绿蓝三色光阀、合束X棱镜、投影镜头和驱动光阀。在激光投影机中有红、绿、蓝三色激光。
激光在机器内经过相应的光学元件和处理芯片的扩束后再透射到X棱镜将三束激光整合，然后再由投影物镜将整合后的激光透射到投影幕布上，完成整个激光投影机显示过程；而且激光投影机属于较为成熟的设备。
激光光源投影机按照光学成像器件可分为激光光源液晶投影机和激光光源DLP投影机。
激光光源液晶投影机的光学引擎主要由分光单元、红绿蓝三色液晶板、合束X棱镜、投影镜头组成。激光光源发出的白色光经过分光单元被分为红绿蓝三色光；红绿蓝三色光分别透射三色液晶板，形成红绿蓝三色图像，通过合束X棱镜混合成彩色图像，经投影镜头投射到投影屏幕上。
激光光源DLP投影机光学引擎主要由分光色轮、DMD单元、投影镜头组成。激光光源发出的白色光经过分光色轮变为交替的红绿蓝黄多色光；红绿蓝黄多色光交替照射DMD板，反射出交替的红绿蓝黄多色图像，经投影镜头投射到投影屏幕上，最终由人眼观察后在脑海中合成为彩色图像。
激光光源投影机属于较为成熟的设备。
目前的激光光源投影机的激光光源使用的是激光发光二极管。激光发光二极管作为投影机光源具有高亮度、高效率、长寿命等特点。
激光光束能量集中，强度高，具有一定的危险性，不同强度的激光会让人觉得刺眼，产生短暂失明，甚至会对在场人员的眼睛和皮肤带来永久伤害。国际上对激光产品的安全及使用有严格的规定。对应国际IEC60825-1标准的中国国家标准《GB7247.1-2012激光产品的安全》规定了激光产品的安全类别(等级)及测定方法和标注方法。根据输出激光强度，分为以下几类：
1类激光产品：无特别标注。输出激光强度低，被认为是基本安全的。
2类激光产品：标注“勿直视光束”。直视光束会损伤眼睛。
3R类激光产品：标注“避免眼睛受到直接照射”。直射光会损害眼睛。
3B类激光产品：标注“避免光束照射”，直射光会损害眼睛和皮肤。
4类激光产品：标注“避免眼或皮肤受到直射或散射辐射的照射”。最高类别，输出激光强度高，散射光对会损害眼睛和皮肤可能造成损害。
由此可见不同类别的激光产品，为避免对人体造成伤害，在使用、安装场所方面有不同的要求。如果在低类别产品使用的场合，激光强度突然上升，变到高类别，可能对在场人员的眼睛或皮肤造成伤害。
4000lm以上的长焦激光光源投影机通常是3R类以上激光产品。
激光光源投影机在激光光源供电电源上设置有过流保护电路，防止供电电流异常上升，使激光发光二极管发出激光的功率异常上升。
但是在激光光源投影机工作时，如果激光光源供电电源电路发生故障，电源输出电流失控、输出电流异常升高，且由于失控，电路中设置的过流保护电路无法限制过大的电流输出，使激光光源供电电流异常上升，使激光发光二极管发出激光的功率异常上升，最终使激光光源投影机投影光输出超出产品的规格值，例如3R类激光产品在短时间内会升为3B类或4类，危害能力上升。
由于在投影机中激光发光二极管具有良好的散热环境，在发生异常后，要几秒甚至十几秒后，激光发光二极管才会因为过电流产生过大热量烧坏，而停止发射激光。在发生异常到激光发光二极管烧坏期间，过强的光输出，会对被照射到的人员身体特别是眼睛造成损害，这个损害可能会是永久伤害。
基于此，本实用新型设计了一种激光投影机激光强度异常保护装置，以解决上述问题。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种激光投影机激光强度异常保护装置，能够不需要通过检测激光供电电源的电流和电压来间接的判断激光强度，而是直接对激光光源的照射强度进行监控，有效避免了因为电源电路发生故障，电源输出电流失控、输出电流异常升高，激光投影机的电源没有及时进行保护，而导致损害在场人员眼睛的情况发生，更加直接对激光强度进行监控，形成最后一道最直接的保护。
本实用新型是这样实现的：一种激光投影机激光强度异常保护装置，激光投影机内设置了激光器，所述激光器发射光束，包括
反射镜，所述反射镜设置在激光器发射的光束路径上，所述光束穿过反射镜的部分为透光；
隔离板，所述隔离板安置在反射镜背面，所述隔离板上安装了照度传感器，所述照度传感器设置在透光的照射范围内；
控制单元和继电器，所述照度传感器通过控制单元与继电器电连接，所述激光器通过继电器与电源电连接。
进一步地，所述控制单元包括比较器、放大器和可调基准电压源，所述放大器、比较器和可调基准电压源相互都电连接，所述放大器与照度传感器电连接，所述比较器与继电器电连接。
进一步地，所述照度传感器内设置了光敏元件，所述透光在隔离板的投影面积大于照度传感器内光敏元件的感光面积。
进一步地，所述反射镜完全覆盖了光束的照射投影。
进一步地，所述激光器为激光二极管。
本实用新型的有益效果是：本实用新型利用了激光投影机的光学系统中改变光线方向的反射镜，因为反射镜无法将光线全部反射，会有少量透射，并且透射率是固定值，本装置利用了这个现象，在反射镜背面设置照度传感器，对透过反射镜的微弱的透光的强度进行检测，并按照透射比例进行比较，继而判定经过反射镜反射的光线光强是否符合规格要求。
能确保激光光源射出进入光学系统后端的光线的强度时刻都处于监控状态下，一旦光照强度超出预设值，本装置的控制单元立刻会发现照度传感器输出的电压值与设定比较电压不符，进而使继电器切断激光器的供电，熄灭激光，确保投影机最终输出光不会超标，不会对在场人员的眼睛和皮肤产生伤害。
本装置是独立的基于光强度检测的监测线路，不受激光投影机的其他电路的影响，可靠性高，能够有效及时地实施保护。当激光器供电电源电路发生故障，电源的保护电路失控，激光器供电电流异常上升，激光光源发出激光的功率异常上升，最终使激光投影机投影光输出超出产品的规格值，本装置能够在这些情况发生时关闭激光器，形成最后的防护，避免造成的伤害。
附图说明
下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。
图1为本实用新型整体结构示意图；
图2为本实用新型光束在隔离板上的投影图；
图3为本实用新型控制单元内部示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-照度传感器，11-隔离板，2-控制单元，21-比较器，22-放大器，23-可调基准电压源，3-激光器，31-光束，32-透光，4-继电器，41-电源，5-反射镜，6-投影设备，61-光学系统后端。
具体实施方式
请参阅图1至3所示，本实用新型提供一种技术方案：一种激光投影机激光强度异常保护装置，激光投影机内设置了激光器3，所述激光器3发射光束31，包括
反射镜5，所述反射镜5设置在激光器3发射的光束31路径上，所述光束31穿过反射镜5的部分为透光32；
隔离板11，所述隔离板11安置在反射镜5背面，所述隔离板11上安装了照度传感器1，所述照度传感器1设置在透光32的照射范围内；
控制单元2和继电器4，所述照度传感器1通过控制单元2与继电器4电连接，所述激光器3通过继电器4与电源41电连接，能够不需要通过电流强度和压力来间接的判断光束31的强度，而是直接对激光的照射强度进行监控，有效避免了因为电源41的电压或电流因故障上升时，激光投影机的电源41没有及时进行保护，在光束31强度超出强度时，而导致损害在场人员眼睛的情况发生。
其中，所述控制单元2包括比较器21、放大器22和可调基准电压源23，所述放大器22、比较器21和可调基准电压源23相互都电连接，所述放大器22与照度传感器1电连接，所述比较器21与继电器4电连接，通过这些电器元件进行数据监测，来达到数据来判断和计算光束31强度的目的；
照度传感器1内设置了光敏元件，所述透光32在隔离板11的投影面积大于照度传感器1内光敏元件的感光面积，避免感光不完全，导致判断错误的情况发生；
反射镜5完全覆盖了光束31的照射投影，确保光束31不会照射到允许范围外，避免损坏不能长期承受光照的电器元件；
激光器3为激光二极管，属于常用的激光器3，激光器3的光输出强度与电电源41输出的电流和电压成正比。
在本实用新型的一个具体实施例中：
激光投影机面临的安全方面的技术问题：原本用来避免激光过强而伤害眼睛的保护电路结构，是监测给激光器3供电电源41输出的电流和电压变化，当电流和电压超出预设的规格值时，保护电路动作——控制电源将电流和电压修正回规格范围内或关闭电源输出。可是当激光器供电电源41的电路发生故障，输出电路失控的情况下，输出供给激光器3的电流和电压无法被保护电路修正回规格范围内，等于保护失效。这是存在隐患的，并不是更安全的做法，一旦遇到这种情况就会对在场人员的眼睛造成伤害，甚至产生不可挽回的结果，这个问题是激光投影机安全可能的隐患。
采用的技术手段是：在不去掉原本的电源41的电压和电流强度的保护线路条件下，再使用一个与给激光器3供电的电源41不会互相干扰的安全线路，并用这个线路对电源41进行最后的保护控制，并且这个线路是通过照度传感器1直接对激光器3发出的光束31强度直接进行监测，也就是本保护装置保护依据不是电流强度，而是根据激光器3实时射出的光束31强度来进行判断的，这样更直接，也就是不在会出现之前的技术问题了，无论电流如何，只要光束31的强度超出比较器2设定的范围，就会通过继电器4的断电，控制激光器3断电关闭；
该技术手段是遵循了激光和反射镜5的透光率的原理，激光投影机内使用的反射镜5反光性能比较好，透光的透光率一般在0.1％～1％，这样就将照度传感器1直接设立在反射镜5后面即可，既不会阻挡和影响光束31在激光投影机内比较复杂曲折的反射线路，也避免照度传感器1直接承受光束31的高强度光照的产生的高温而损坏，而且反射镜5的制作工艺就决定了他的透光率数据，这个透光率是固定值，透射光32的强度与光束31的强度成正比，本装置就利用了这一原理，通过对透射光32的强度进行监测等同对光束31的强度进行监测。本装置的原理是建立在反射镜5的透光率固定值和照度传感器1根据光照产生的电信号，以及比较器2对这个电信号进行的对比，而形成对继电器4的控制；
获得了对激光投影机进行更加直接和安全的监测，确保对激光器3射出的光束31强度实时监控，确保光束31强度不会超出安全范围的技术效果，具体如下：
本实用新型实施例通过提供一种激光投影机激光强度异常保护装置，本实用新型所实现的技术效果为是：1、增加了一个与原本的保护装置不相关的独立保护装置，可在电源4的原本的保护电路失效的情况下工作，增加安全系数，确保激光器3最后发出光束31的强度不会超出设定强度；
2、不需要对电源41的电流和电压进行监控，不会受到电源41的波动干扰，准确度更高；
3、不会阻挡激光器3正常工作的投影光束31，也不会降低或加强正常工作的光束31的光线强度，还能实时工作的对光束31强度进行监控；
4、原本的最后保护措施，是激光器3的激光二极管发光强度过高，导致发热过量然后损坏，从而进行断电保护，现在没有等待激光二极管损坏的时间，不会再出现等待激光二极管损坏的时间对人们造成伤害的情况发生。
本实用新型实施例中的技术方案为解决上述问题，总体思路如下：
为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
本实用新型在使用时，通过在激光投影机内的反射镜5的背面增加一个照度传感器1，确保激光光源6发出的光束31经过荧光体和混合光单元然后形白光光束31，光速透射反射镜5，透光32正好照射在照度传感器1上，同时大部分白光光束31被反射镜5转向反射形成反射光用来正常的投影工作。
照度传感器1安装于反射镜5的背面，反射镜5背面就是不被光束31照射的一侧。穿透反射镜5的透光32照射到照度传感器1上，照度传感器输出电压V1与照射光的强度成正比，V1信号经过控制单元2中的放大器22放大为V2；V3为在可调基准电压源23预设的对应光强度上限值；V2、V3分别输入控制单元中的比较器21两端。
当照射光的强度低于上限值，即V2电压值低于V3时，比较器21输出驱动电流I使继电器4吸合，激光器3供电电源41向激光光源6供电，激光光源6发出激光。
当照射光的强度达到或超过上限值，即V2电压值高于V3时，比较器21停止输出驱动电流I使继电器4断开，激光器3供电电源41与激光光源6连接被切断，激光熄灭，起到保护作用。
此工作步骤，是为了表述本申请利用这些电器元件单独的原理，进行组合个顺序排布，达到了监测光束31强度并进行超标保护的效果，组成了本实用新型的保护步骤，完成了本装置在激光器3的强度超出范围，继电器4进行断电保护的目的。
电源41为激光器3供电，这个电源41是激光投影机内的电源41，由投影机的主控芯片进行输出电流控制，但是本装置的继电器4能够直接切断激光器3与电源41的电连接，使激光器3在光束31强度超出预先设置的上限值时可以完全断电停止工作。
照度传感器1是以光电效应为基础，将光信号转换成电信号的装置。照度传感器1的核心为半导体材料制成的光敏二极管。
激光器3为半导体激光光源，也就是激光二极管，属于激光投影仪中比较常用的光源类型。
反射镜5通常为表面镜，镀反射膜一面为反射面，但是反射面不能做到将所有的光全部反射，一般会有少量透光32，本实施例使用反射镜5的反射率大于95％、透光率约在0.1％～1％、还有部分散射或发热等损耗，所以安装在反射镜5背面的照度传感器1能够感受到微弱的透射光照，这样的设置，既不会阻挡正常的光束31的照射，也能够直接对光强度进行感应，并且进行强度判断和监控。透光镜5的镀膜材料和厚度确定后，透光率基本上是固定值，这样透射光与入射光强度成正比。
本装置的激光器3射出的光束31和透光32的形状不局限，不限制为特性形状，以激光器3发射激光的实际情况为准。
投影机的内部结构会有各种不同的设计方案，上述说明是基于将照度传感器安装在白光光路的反射镜后，本实用新型在具体实施时，不限定安装在白光光路的反射镜后，可以根据实际需要，选择安装在激光光路，或分光单元中红绿蓝三色的反射镜后，所以本装置对于反射镜5位置的说明不限于紧接在激光器3射出激光的位置，还可以在光束31的后端，任何颜色混光单元或者荧光体后端的光束31射出的反射镜5后侧都可以加装本装置，不局限具体位置，只需要在光束31路径上即可。
虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本实用新型的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本实用新型的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本实用新型的权利要求所保护的范围内。
