一种高可靠性的投影光源温控系统
阅读说明：本技术 一种高可靠性的投影光源温控系统 (High-reliability projection light source temperature control system ) 是由 杜正婷 吕军锋 陈鹏 胡建青 王进 李鹏 宋新波 袁有志 陈�光 张伟 陈建军 于 2020-10-12 设计创作，主要内容包括：本发明提出一种高可靠性的投影光源温控系统,包括TEC、温度传感器、电路控制系统、热沉、投影光源、柔性导热带和风扇,投影光源布置在柔性导热带的一面,TEC的冷端贴紧柔性导热带的另一面并吸收其热量,TEC的热端设有热沉,TEC的热量释放至热沉中,再通过风扇散热；电路控制系统输出驱动投影光源的电流信号,以获得投影光源的不同光强输出；电路控制系统读取温度传感器采集的温度信号,计算TEC的工作温度,输出驱动TEC的控制电流信号。本发明将投影光源产生的热量通过TEC制冷,高效、精确控制投影光源的温度,实现在高环境温度下投影光源的高发光效率和高可靠性,适用性广,具有极大商业化潜力,易于批量化生产。(The invention provides a high-reliability projection light source temperature control system, which comprises a TEC, a temperature sensor, a circuit control system, a heat sink, a projection light source, a flexible heat conduction band and a fan, wherein the projection light source is arranged on one surface of the flexible heat conduction band, the cold end of the TEC is tightly attached to the other surface of the flexible heat conduction band and absorbs the heat of the flexible heat conduction band, the hot end of the TEC is provided with the heat sink, and the heat of the TEC is released into the heat sink and then is radiated by the fan; the circuit control system outputs current signals for driving the projection light source so as to obtain different light intensity outputs of the projection light source; and the circuit control system reads the temperature signal acquired by the temperature sensor, calculates the working temperature of the TEC and outputs a control current signal for driving the TEC. The heat generated by the projection light source is refrigerated by the TEC, the temperature of the projection light source is efficiently and accurately controlled, the high luminous efficiency and the high reliability of the projection light source at high environmental temperature are realized, the applicability is wide, the great commercial potential is realized, and the mass production is easy.)
技术领域
本发明涉及照明温控领域，尤其是一种高可靠性的投影光源温控系统。
背景技术
投影光源，现在已有的方案有投影专用LED、高功率LED阵列、LD阵列等方式。这几种光源的电光转换效率受限于现有的技术水平，只有30％左右的输入电能转换为光能，其他非辐射转换都以热的形式转化，因此会导致投影光源芯片的结温非常高。同时随着结温的升高投影光源的光效也会再下降。
目前投影光源的散热主要采用被动散热的方法，如采用热沉、风扇、热沉加风扇的方式。受限于高温环境下被动散热的效率较低。同时，温度升高会导致投影光源的光效下降，寿命降低。
采用半导体制冷器TEC，可以解决被动散热的问题，而获得稳定的温度控制。TEC(Thermo Electric Cooler)是基于Peltier效应，半导体材料的N型半导体和P型半导体连通，在电子-空穴对产生端温度降低，在电子-空穴对复合端温度升高。电流方向改变会导致TEC冷热端互换。投影光源的芯片贴合在TEC冷端上，采用主动制冷的方式，降低投影芯片的结温，降低结温对环境温度的依赖特性，获得对恶劣环境的高可靠性工作。TEC的热端连接热沉，可以将热量导出，从而实现投影光源的高光效、高寿命。
目前投影光源的照明散热主要采用被动散热的方法，散热效率低，因此高功率的投影光源的工作环境温度受限，最高的工作温度只有50℃。该方法无法适应极限环境下工作。同时，投影光源的结温升高，会降低投影光源的光效、降低其工作的可靠性。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种高可靠性的投影光源温控系统，将投影光源产生的热量通过TEC制冷，进而高效、精确的控制投影光源芯片的温度，实现在高环境温度下投影光源的高发光效率和高可靠性，该系统具有高环境适应性和高可靠性，适用性广，具有极大商业化潜力，并易于实现批量化生产。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种高可靠性的投影光源温控系统，包括：TEC、温度传感器、电路控制系统、热沉、投影光源、柔性导热带和风扇，其中：投影光源贴紧布置在柔性导热带的一表面，温度传感器设置在投影光源的一侧，温度传感器用于采集投影光源侧的温度；TEC设置在柔性导热带的另一表面，且TEC的冷端贴紧柔性导热带表面，TEC的冷端吸收柔性导热带的热量；TEC的热端设置有热沉，且TEC的热端嵌入热沉内，TEC的热端将其内部热量释放至热沉中，热沉用于传递TEC的热端产生的热量，热沉远离TEC的一侧设置有用于增强对流散热的风扇；电路控制系统置于柔性导热带与热沉之间，电路控制系统与投影光源相连，电路控制系统产生并输出驱动投影光源的电流信号；电路控制系统与TEC、温度传感器均相连，电路控制系统读取温度传感器采集的温度信号，并计算TEC的工作温度，输出驱动TEC的控制电流信号。
进一步的，本发明的高可靠性的投影光源温控系统，所述投影光源包括高亮度输出的投影专用LED。
进一步的，本发明的高可靠性的投影光源温控系统，所述投影光源包括封装多芯片阵列的高功率LED。
进一步的，本发明的高可靠性的投影光源温控系统，所述投影光源包括封装多芯片阵列的高功率LD。
进一步的，本发明的高可靠性的投影光源温控系统，所述投影光源包括白色、黄色、绿色、红色、蓝色的投影光源。
进一步的，本发明的高可靠性的投影光源温控系统，所述电路控制系统为集成电路系统。
进一步的，本发明的高可靠性的投影光源温控系统，所述电路控制系统包括现场可编程门阵列或者单片机。
进一步的，本发明的高可靠性的投影光源温控系统，所述TEC的固定方式采用槽内压卡的固定方式。
进一步的，本发明的高可靠性的投影光源温控系统，在热沉的中部形成卡槽，TEC置于所述卡槽内，并由柔性导热带衬底进行压卡。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1、本发明的高可靠性的投影光源温控系统采用TEC对投影光源制冷，实现高效、精确的控制投影光源芯片的温度。
2、本发明的高可靠性的投影光源温控系统能够适应极端环境温度，特别是极高环境温度下能够使投影光源获得高发光效率和高可靠性。
3、本发明的高可靠性的投影光源温控系统相对于被动散热系统而言，能够实现更高的投影光源的光效和更长的投影光源寿命。
附图说明
图1是本发明的高可靠性的投影光源温控系统的结构示意图。
附图标记含义：1：TEC；2：传感器；3：电路控制系统；4：热沉；5：投影光源；6：柔性导热带；7：风扇。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
一种高可靠性的投影光源温控系统，包括：TEC1、温度传感器2、电路控制系统3、热沉4、投影光源5、柔性导热带6和风扇7，其中：投影光源5贴紧布置在柔性导热带6的一表面，温度传感器2设置在投影光源5的一侧，温度传感器2用于采集投影光源5侧的温度；TEC1设置在柔性导热带6的另一表面，且TEC1的冷端贴紧柔性导热带6表面，TEC1的冷端吸收柔性导热带6的热量；TEC1的热端设置有热沉4，且TEC1的热端嵌入热沉4内，TEC1的热端将其内部热量释放至热沉4中，热沉4用于传递TEC1的热端产生的热量，热沉4远离TEC1的一侧设置有用于增强对流散热的风扇7；电路控制系统3位于热沉4与柔性导热带6之间，电路控制系统3与投影光源5相连，电路控制系统3产生并输出驱动投影光源5的电流信号；电路控制系统3与TEC1、温度传感器2均相连，电路控制系统3读取温度传感器2采集的温度信号，并计算TEC1的工作温度，输出驱动TEC1的控制电流信号。
实施例1
一种高可靠性的投影光源温控系统，包括TEC1、温度传感器2、电路控制系统3、热沉4、投影光源5、柔性导热带6和风扇7。
投影光源5为高亮度输出的投影专用LED，投影光源5贴紧布置在柔性导热带6的一表面，温度传感器2设置在投影光源5的一侧，温度传感器2用于采集投影光源5侧的温度。
TEC1设置在柔性导热带6的另一表面，且TEC1的冷端贴紧柔性导热带6表面，TEC1的冷端吸收柔性导热带6的热量。TEC1的热端设置有热沉4，且TEC1的热端嵌入热沉4内，TEC1的热端将其内部热量释放至热沉4中，热沉4用于传递TEC1的热端产生的热量，热沉4远离TEC1的一侧设置有用于增强对流散热的风扇7。TEC1采用槽内压卡的固定方式，在热沉4的中部形成卡槽，TEC1置于所述卡槽内，并由柔性导热带6衬底进行压卡，可以减少TEC1的剪切力，提高TEC1的可靠性。
电路控制系统3为集成电路系统，电路控制系统3位于热沉4与柔性导热带6之间，电路控制系统3与投影光源5相连，电路控制系统3产生并输出驱动投影光源5的电流信号，实现投影光源5的光强输出可调，得到投影显示的灰阶的调制。电路控制系统3与TEC1、温度传感器2均相连，电路控制系统3读取温度传感器2采集的温度信号，并计算TEC1的工作温度，输出驱动TEC1的控制电流信号。
实施例2
一种高可靠性的投影光源温控系统，包括TEC1、温度传感器2、电路控制系统3、热沉4、投影光源5、柔性导热带6和风扇7。
投影光源5包括封装多芯片阵列的高功率LED，投影光源5贴紧布置在柔性导热带6的一表面，温度传感器2设置在投影光源5的一侧，温度传感器2用于采集投影光源5侧的温度。
TEC1设置在柔性导热带6的另一表面，且TEC1的冷端贴紧柔性导热带6表面，TEC1的冷端吸收柔性导热带6的热量。TEC1的热端设置有热沉4，且TEC1的热端嵌入热沉4内，TEC1的热端将其内部热量释放至热沉4中，热沉4用于传递TEC1的热端产生的热量，热沉4远离TEC1的一侧设置有用于增强对流散热的风扇7。TEC1采用槽内压卡的固定方式，在热沉4的中部形成卡槽，TEC1置于所述卡槽内，并由柔性导热带6衬底进行压卡。
电路控制系统3包括现场可编程门阵列，电路控制系统3位于热沉4与柔性导热带6之间，电路控制系统3与投影光源5相连，电路控制系统3产生并输出驱动投影光源5的电流信号。电路控制系统3与TEC1、温度传感器2均相连，电路控制系统3读取温度传感器2采集的温度信号，并计算TEC1的工作温度，输出驱动TEC1的控制电流信号。
实施例3
一种高可靠性的投影光源温控系统，包括TEC1、温度传感器2、电路控制系统3、热沉4、投影光源5、柔性导热带6和风扇7。
投影光源5包括封装多芯片阵列的高功率LD，投影光源5贴紧布置在柔性导热带6的一表面，温度传感器2设置在投影光源5的一侧，温度传感器2用于采集投影光源5侧的温度。
TEC1设置在柔性导热带6的另一表面，且TEC1的冷端贴紧柔性导热带6表面，TEC1的冷端吸收柔性导热带6的热量。TEC1的热端设置有热沉4，且TEC1的热端嵌入热沉4内，TEC1的热端将其内部热量释放至热沉4中，热沉4用于传递TEC1的热端产生的热量，热沉4远离TEC1的一侧设置有用于增强对流散热的风扇7。TEC1采用槽内压卡的固定方式，在热沉4的中部形成卡槽，TEC1置于所述卡槽内，并由柔性导热带6衬底进行压卡。
电路控制系统3包括单片机，电路控制系统3位于热沉4与柔性导热带6之间，电路控制系统3与投影光源5相连，电路控制系统3产生并输出驱动投影光源5的电流信号。电路控制系统3与TEC1、温度传感器2均相连，电路控制系统3读取温度传感器2采集的温度信号，并计算TEC1的工作温度，输出驱动TEC1的控制电流信号。
以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进应视为本发明的保护范围。
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