一种自导热光阀模组和光阀散热装置
技术领域
本实用新型涉及投影机技术领域，尤其涉及一种自导热光阀模组和光阀散热装置。
背景技术
投影机照明系统照射光阀时，总有一部分光线，被光阀吸收并转化成了焦耳热，而投影机的输出亮度，在同等光学系统上，取决于有多少光线照射在光阀上，要输出更高的亮度，就需要更强的光线照射光阀，而更强的光线照射，必然结果是光阀发热量更多，从而需要更强的散热能力，才能使光阀工作在许可的温度范围内，能否使光阀正常工作，完全取决于光阀的散热水平。
相比起来，LCD投影机其光阀的散热是最难的，因为其光阀散热功能和透光功能重叠，光阀不仅需要散热，还需要透光，任何不透明的导热物质，都不能通过和光阀透光表面直接接触而快速传导走热量；也有使用水晶玻璃和光阀透光表面直接接触而导热的技术，这类技术对光阀散热改善非常有限，因为水晶玻璃无论在其什么方向，其导热系数都不高，除了能一定程度均温尽量避免局部高热量斑点损坏光阀外，对光阀的散热无本质改善，对LCD光阀通过风冷带走热量的散热方式，还起着负面作用。
现有LCD投影机，一般采用强迫风冷实现光阀散热，即用风扇对光阀和偏光片的透光表面直接吹风实现。由于风冷传热系数相对不高、换热面积固定、流体(空气)的冷热温差受制于光阀特性和使用环境温度等因素约束，导致风冷效果很一般，光阀无法适应更强的光线照射，投影机无法输出更高的亮度。
实用新型内容
本实用新型的目的就在于克服现有技术的不足，提供了一种自导热光阀模组和光阀散热装置，本实用新型通过石墨烯导热膜在水平(面内)方向具有超高的导热系数(石墨烯理论导热系数达5000W/m·k)，从而将LCD光阀产生的热量快速传导出去，实现对LCD光阀高效散热、均温的目的，有效提高LCD光阀的使用寿命，使得LCD光阀能适应更强的光线照射，为投影机输出更高的亮度创造必要条件，显著改善图像白场的局部偏色，增加用户体验关感和满意度。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种自导热光阀模组，包括第一透明石墨烯导热膜、面板框、LCD光阀、第二透明石墨烯导热膜；所述面板框的两端面分别为第一平面和第二平面，所述第一平面与所述第二平面相平行。
所述面板框中央设有矩形通孔，所述矩形通孔的尺寸大于等于所述LCD光阀的玻璃基板的最大外形尺寸；所述LCD光阀安装于所述矩形通孔内，且所述LCD光阀的入射表面与所述第一平面在同一平面上，所述LCD光阀的出射表面与所述第二平面在同一平面上。
所述第一透明石墨烯导热膜与所述第一平面和所述LCD光阀的入射表面相贴合；所述第二透明石墨烯导热膜与所述第二平面和所述LCD光阀的出射表面相贴合。
进一步地，所述第一透明石墨烯导热膜贴合所述第一平面上的区域设有第一缺口群。
进一步地，所述第二透明石墨烯导热膜贴合所述第二平面上的区域设有第二缺口群。
进一步地，所述第一透明石墨烯导热膜的外表面贴合有入射偏光片，或者所述LCD光阀的入射表面和所述第一透明石墨烯导热膜之间贴合有入射偏光片，所述入射偏光片与所述LCD光阀的入射表面相对。
所述第二透明石墨烯导热膜的外表面贴合有出射偏光片，或者所述LCD光阀的出射表面和所述第二透明石墨烯导热膜之间贴合有出射偏光片，所述出射偏光片与所述LCD光阀的出射表面相对。
进一步地，所述面板框的边缘设有加强结构，用于增加面板框的机械强度。其中加强结构可以选择“T”型、“L”型、“O”型任一种但不限于这些形状。
进一步地，所述第一透明石墨烯导热膜的外形尺寸与所述第一平面的外形尺寸相同；所述第二透明石墨烯导热膜的外形尺寸与所述第二平面的外形尺寸相同。
本实用新型还提供了一种光阀散热装置，包括所述的自导热光阀模组，还包括安装于所述自导热光阀模组外周壁上的热扩散设施；所述自导热光阀模组的热量传递给所述热扩散设施，并通过所述热扩散设施扩散入空气中。
进一步地，所述热扩散设施包括肋片散热器、热管散热器、导热扩散片任一种，但不限于这些扩热、散热方式。
进一步地，所述热扩散设施包括半导体制冷系统。
进一步地，所述半导体制冷系统包括转接板、半导体制冷片和散热器；所述转接板安装于所述自导热光阀模组的外周壁上；所述半导体制冷片的冷端与所述转接板相连接，热端与所述散热器相连接；所述散热器包括肋片散热器、热管散热器、导热扩散片任一种但不限于这些扩热、散热方式。
本实用新型的有益效果：
1、本实用新型自导热光阀模组置于投影机光路中时，LCD光阀会吸收一部分光线而产生热量，通过第一透明石墨烯导热膜和第二透明石墨烯导热膜将该热量传导至第一透明石墨烯导热膜和第二透明石墨烯导热膜自身边缘和面板框上。而第一透明石墨烯导热膜和第二透明石墨烯导热膜具有超高的面内导热系数，故LCD光阀吸收光线转化的热量，能直接快速传导给第一透明石墨烯导热膜和第二透明石墨烯导热膜的表面，并在面内方向快速被传递走，并快速传递到面板框，有利于实现LCD光阀快速散热的目的，有效提高LCD光阀的使用寿命，使得LCD光阀能适应更强的光线照射。
2、本实用新型能一定程度上对LCD光阀整个透光表面进行均温，使得LCD光阀透光表面内的温度梯度的差额减小，温度分布更均匀，从而能有效改善投影机输出图像亮度、颜色的不均匀性，有效地改善画面局部偏色的视觉瑕疵，增加用户满意度。
3、本实用新型透明石墨烯导热膜上设有缺口群，以用于消除透明石墨烯导热膜受热以及被外接的热扩散设施压迫后的应力破坏，防止透明石墨烯导热膜贴合后以及工作中翘起。
4、本实用新型当透明石墨烯导热膜的水平导热系数≥100W/m·k时，便达到了传统风冷的传热系数和散热能力，而本实用新型透明石墨烯导热膜的水平导热系数已达到≥1000W/m·k(石墨烯理论导热系数达5000W/m·k)，散热效果远优于传统风冷，且结构简单，性价比高，稳定可靠。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型自导热光阀模组的截面图；
图2为本实用新型一种实施例的立体图；
图3为图2的爆炸图；
图4为本实用新型一种实施例的立体图；
图5为本实用新型一种实施例的结构示意图；
图6为本实用新型安装有半导体制冷系统的立体图。
上述附图标记：
1自导热光阀模组，11第一透明石墨烯导热膜，1101第一缺口群，12面板框，1201第一平面，1202加强结构，1203矩形通孔，1204第二平面，13 LCD光阀，1301入射玻璃，1302出射玻璃，1303连接排线，14第二透明石墨烯导热膜，1401第二缺口群，2热扩散设施，21肋片散热器，22热管散热器，23导热扩散片，3半导体制冷系统，31转接板，32半导体制冷片，33散热器，4入射偏光片，5出射偏光片，100光阀散热装置。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进一步说明，但不用来限制本实用新型的范围。
如图1-6所示，本实施方式提供的一种自导热热光阀模组1，包括第一透明石墨烯导热膜11、面板框12、LCD光阀13、第二透明石墨烯导热膜14；所述面板框12的两端面分别为第一平面1201和第二平面1204；所述第一平面1201与所述第二平面1204相平行。
所述面板框12中央设有矩形通孔1203；所述矩形通孔1203的尺寸大于等于所述LCD光阀13的玻璃基板的最大外形尺寸，所述LCD光阀13安装于所述矩形通孔1203内；且所述LCD光阀13的入射表面与所述第一平面1201在同一平面上，所述LCD光阀13的出射表面与所述第二平面1204在同一平面上。
所述第一透明石墨烯导热膜11与所述第一平面1201和所述LCD光阀13的入射表面相贴合；所述第二透明石墨烯导热膜14与所述第二平面1204和所述LCD光阀13的出射表面相贴合。
本实施方式自导热光阀模组1置于投影机光路中时，LCD光阀13会吸收一部分光线而产生热量，通过第一透明石墨烯导热膜11和第二透明石墨烯导热膜14将该热量传导至第一透明石墨烯导热膜11和第二透明石墨烯导热膜14自身边缘和面板框12上。而第一透明石墨烯导热膜11和第二透明石墨烯导热膜14具有超高的面内导热系数，故LCD光阀13吸收光线转化的热量，能直接快速传导给第一透明石墨烯导热膜11和第二透明石墨烯导热膜14的表面，并在面内方向快速被传递走，并快速传递到面板框12，有利于实现LCD光阀13快速散热的目的，有效提高LCD光阀13的使用寿命，使得LCD光阀13能适应更强的光线照射。
本实施方式LCD光阀13发热量最大的部位是其中央区域，第一透明石墨烯导热膜11和第二透明石墨烯导热膜14作用下，将热量快速传递至第一透明石墨烯导热膜11和第二透明石墨烯导热膜14边缘和面板框12上，能对LCD光阀13整个透光表面进行均温，即降低其中央区域温度的同时，一定程度提高了边缘区域的温度，使得LCD光阀13透光表面内的温度梯度的差额减小，温度分布更均匀，从而能有效改善投影机输出图像亮度、颜色的不均匀性，有效地改善画面局部偏色的视觉瑕疵，增加用户的满意度。
优选地，矩形通孔1203的长和宽分别对应大于所述LCD光阀13玻璃基板最大外形的长和宽0.05-0.1mm，确保LCD光阀13可以顺利嵌入矩形通孔1203内又没有过多旷量，当然矩形通孔1203的大小并不限于此较佳尺寸范围，在确保LCD光阀13和面板框12满足同面度要求下，能固定便可。
优选地，LCD光阀13安装于面板框12的矩形通孔1203内后用胶固化，使面板框12与LCD光阀13结合成一体。其中固化用的胶不能溢出到LCD光阀13的入射表面和出射表面，以及面板框12的第一平面1201、第二平面1204上。
优选地，所述面板框12材料选用ADC12、1100、6063铝合金材料，但不限于这些材料。
优选地，所述第一透明石墨烯导热膜11的外形尺寸与所述第一平面1201的外形尺寸相同；使得第一透明石墨烯导热膜11与第一平面1201相贴合时，第一透明石墨烯导热膜11外形与第一平面1201外形对齐；所述第二透明石墨烯导热膜14的外形尺寸与所述第二平面1204的外形尺寸相同，使得第二透明石墨烯导热膜14与第二平面1204相贴合时，第二透明石墨烯导热膜14外形与第二平面1204外形对齐。当然第一透明石墨烯导热膜11的外形尺寸还可以小于或大于第一平面1201外形的尺寸，第二透明石墨烯导热膜14的外形尺寸还可以小于或大于第二平面1204外形的尺寸，但都必须大于矩形通孔1203的尺寸。
本实施方式LCD光阀13为电光显像器件，其包括两片对接密封的玻璃基板，其中一玻璃基板为内表面上制作有彩色滤光膜的入射玻璃1301，另一玻璃基板为内表面上制作有薄膜晶体管阵列，并邦定有连接排线1303的出射玻璃1302，且入射玻璃1301和出射玻璃1302两者的内表面之间夹有液晶。本实施方式通过第一透明石墨烯导热膜11和第二透明石墨烯导热膜14，当LCD光阀13吸收光线发热时，热量经LCD光阀13的入射玻璃1301的外表面，传递给第一透明石墨烯导热膜11；同时，热量还经出射玻璃1302的外表面，传递给第二透明石墨烯导热膜14。由第一透明石墨烯导热膜11和第二透明石墨烯导热膜14在其面内方向往其边缘传导，使得热量传导至面板框12及其附近。
本实施方式进一步优选地，所述第一透明石墨烯导热膜11贴合所述第一平面1201上的区域设有第一缺口群1101。优选地，所述第一缺口群1101在所述区域上的开口率≤20％，但不限于大于小于和等于20％。在第一缺口群1101作用下，以防止第一透明石墨烯导热膜11受热、受压后翘起。
本实施方式进一步优选地，所述第二透明石墨烯导热膜14贴合所述第二平面1401上的区域设有第二缺口群1401。优选地，所述第二缺口群1401在所述区域上的开口率≤20％，但不限于大于小于和等于20％。在第二缺口群1401作用下，以防止第二透明石墨烯导热膜14受热、受压后翘起。
本实施方式进一步优选地，所述面板框12的边缘设有加强结构1202，用于增加面板框12的机械强度，以提高面板框12的使用可靠性。其中加强结构1202可以选择“T”型、“L”型、“O”型任一种但不限于这些形状。
本实施方式进一步优选地，所述第一透明石墨烯导热膜11的外表面贴合有入射偏光片4，所述入射偏光片4与所述LCD光阀13的入射表面相对；所述第二透明石墨烯导热膜14的外表面贴合有出射偏光片5，所述出射偏光片5与所述LCD光阀13的出射表面相对。
当然入射偏光片4可贴合于LCD光阀13的入射表面和第一透明石墨烯导热膜11之间，出射偏光片5可贴合于LCD光阀13的出射表面和所述第二透明石墨烯导热膜14之间，即入射偏光片4贴合于LCD光阀13入射玻璃1301外表面和第一透明石墨烯导热膜11之间，出射偏光片5贴合于LCD光阀13出射玻璃1302外表面和第二透明石墨烯导热膜14之间。此时所述面板框12上的第一平面1201和第二平面1204之间的厚度，需要加上入射偏光片4和出射偏光片5的厚度，方可保持贴合第一透明石墨烯导热膜11和第二透明石墨烯导热膜14所要求的同面度。
本实施方式入射偏光片4和出射偏光片5因吸收光线产生的热量，分别被第一透明石墨烯导热膜11和第二透明石墨烯导热膜14传递至其边缘区域和面板框12上，有利于入射偏光片4和出射偏光片5的快速散热，提高入射偏光片4和出射偏光片5的使用寿命。
实施例二
如图1-6所示，本实施方式提供的一种光阀散热装置100，包括实施例一所述的自导热光阀模组1，还包括安装于所述自导热光阀模组1外周壁上的热扩散设施2。所述自导热光阀模组1的热量传递给所述热扩散设施2，并通过所述热扩散设施2扩散入空气中。
本实施方式中LCD光阀13、入射偏光片4和出射偏光片5吸收光线转化的热量，快速传导给第一透明石墨烯导热膜11和第二透明石墨烯导热膜14的表面，并在面内方向快速被传递走，并快速传递到面板框12及热扩散设施2，通过热扩散设施2扩散入空气中，实现LCD光阀13、入射偏光片4和出射偏光片5快速散热的目的，有效提高LCD光阀13、入射偏光片4和出射偏光片5的使用寿命，使得LCD光阀13能适应更强的光线照射。
本实施方式第一缺口群1101和第二缺口群1401的设计，有利于防止热扩散设施2压迫第一透明石墨烯导热膜11和第二透明石墨烯导热膜14时的应力破坏，有效保护第一透明石墨烯导热膜11和第二透明石墨烯导热膜14。
当透明石墨烯导热膜的水平导热系数≥100W/m·k时，便达到了传统风冷的传热系数和散热能力，而本实施方式透明石墨烯导热膜的水平导热系数已达到≥1000W/m·k(石墨烯理论导热系数达5000W/m·k)，散热效果远优于传统风冷，且结构简单，性价比高，稳定可靠。
本实施方式热扩散设施2可以采用如下结构：
一、热扩散设施2采用如肋片散热器21(见图2和3)、热管散热器22(见图4)、导热扩散片23(见图5)中任一种且不限于这些扩热方式，有效地将LCD光阀13、入射偏光片4、出射偏光片5产生的热量快速散发至空气中。
所述肋片散热器21、所述热管散热器22、所述导热扩散片23的气流布局要考虑和投影机的风道、风束流动方向进行结合设计，以降低本实施方式光阀散热装置100的噪音，提高散热效率。
优选地，所述导热扩散片23选用面内方向导热系数≥2500W/m·k的石墨烯导热片，但并不限于此材料，也可用导热石墨片、铝、铜等较高导热系数的材料。
二、如图6所示，所述热扩散设施2包括安装于所述自导热光阀模组1外周壁上的半导体制冷系统3，所述半导体制冷系统3包括转接板31、半导体制冷片32、散热器33。所述转接板31安装于所述自导热光阀模组1的外周壁上；所述半导体制冷片1的冷端与所述转接板31相连接，热端与所述散热器33相连接。通过半导体制冷系统3，快速将LCD光阀13、入射偏光片4和出射偏光片5的热量散发至空气中。
优选地，所述散热器33包括肋片散热器、热管散热器、导热扩散片任一种但不限于这些扩热、散热方式。
优选地，所述转接板31选用导热系数在200W/m·k以上的金属材料但不限于此导热系数材料。
本实施方式转接板31、半导体制冷片32、散热器33之间互相接触传热的面，涂有导热硅脂，以有效降低接触热阻；同时需要有效防止转接板31和散热器33之间构成热桥短路，降低散热功效。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
