(范例)浅谈投影机的散热与防尘.doc

浅谈投影机的散热与防尘宋定宇 胡克（南阳理工学院 河南 南阳 473004）摘要：散热和防尘是近几年来教育行业投影机的技术难点，提高防尘性能就有可能造成散热困难，在散热和防尘都要兼顾的两难选择中，散热还是要放在第一位的，因为散热好才能保证投影机的正常工作，而防尘不好影响的只是投影机的使用效果，可以通过深度清洁来解决问题。关键词：投影机；散热；热量；灯泡；过滤网；防尘目前在教育行业当中，随着教育信息化的推进，投影机已经逐步取代投影仪成为现代教育技术手段中多媒体教学的主要设备。投影机属于科技含量高的电子产品，内部构造非常复杂，散热和防尘是近几年来教育投影机的技术难点，提高防尘性能就有可能造成散热困难。因此，广大用户渴望教育用投影机能达到防尘与散热的和谐统一，相互兼顾。下面我们先分析一下投影机的热量是从何而来的。投影机要保证高亮度输出，就必须采用大功率的光源，也就是说，加大投影机灯泡的功率。根据生产厂家不同，目前投影机普遍采用的是UHP、UHE、UHB、VIP、HSCR、UHM、UMPRD、UMVRD、NSH、SHP、SHL这几种光源，这些灯泡虽说都是优良的冷光源，但它们的发热量还是投影机发热的主要来源，灯泡发出的光经过光学系统处理后，会聚于液晶板，虽然经过了UV/IR镀膜、冷反光镜等多种滤除红外线的措施，但投影机长时间工作时仍有很多热量集中在液晶板、偏振片等小面积器件上。而这些零配件又都集中在投影机的只有拳头大小狭小空间内，这么集中的热量，如果不及时散去，会加速液晶板的老化。液晶板是投影机的核心部件，虽说可以更换，但更换成本却高的惊人。除了投影机的光学系统在工作时能产生巨大的热量以外，投影机的开关电源也能在工作时散发出很大的热量，因此我们认为投影机的电源是投影机热量的又一个重要来源；投影机内部的供电电源担负着给投影机电路部分和投影机灯泡供电的任务，根据投影机的特殊要求，灯泡必须始终工作在稳定状态，才能保证投影机有良好的投影效果，因此，投影机的供电电源采用的是比例脉宽调制的方法对市电进行降压和稳压、稳功率处理，而在处理这些环节时投影机电源使用的功率开关管和变压器都会工作在较高的频率上，功率开关管在频繁地工作过程中就会很自然地产生相当大的开关损耗，这些损耗就会变成热量散发出来，从而使投影机内部的温度升高。此外，投影机的电源部分受投影机体积限制，所占空间也很小，所以开关电源产生的热量也很容易集中。总之，投影机工作时的热量主要来源于投影机的电源部分以及光源部分，这两部分产生的热量是相当大的，如果不及时把这些热量从投影机中迅速排出，那么这些热量就会使投影机内部产生很高的温度，这些热量不仅会加速灯泡的老化，影响投影机的正常使用，而且会大大缩短内部元器件的使用寿命，而且长时间工作下去的话，投影机的使用寿命也会大大缩短。 知道了投影机的热量来源后，这些强大的热量到底是对投影机有多大的害处呢？其实，不同来源的热量对投影机造成伤害的位置和程度都是不一样的。由投影机光源在液晶板处产生的热量可加速液晶板的老化，而投影机灯泡灯芯内壁的石英在高温下会发生失透现象，产生白色的斑点，由于失透处大量阻挡光线，使该局部区域温度异常升高，进而引起失透区域进一步扩大，从而使亮度迅速衰减，并且很可能导致灯泡爆炸。另外投影机灯泡灯杯内壁的镀膜也会在高温下脱落，导致灯泡亮度衰减。而投影机电源部分所散发出来的热量会导致电源部分温度过高，这样会导致投影机内部电源的电解电容干涸，从而导致投影机电源功率开关管烧毁。 然后我们再来看一下粉尘、灰尘给投影机带来的危害。我国大部分学校的校舍窗户高大，空气中飘浮的各种浮尘容易进入，有些多媒体教室兼作普通教室使用，粉笔灰到处乱飞，这些环境因素都严重影响投影机的使用。第一，大量的粉尘、灰尘在风扇的作用下会阻塞过滤网造成通风不畅，影响散热。第二，细小的尘埃突破过滤网进入光学系统降低投影机的亮度。第三，尘埃附着在成像系统上，会使画面产生色斑，局部偏色。所以粉尘、灰尘不但降低投影机的使用效果，还会影响散热系统的正常工作。通过上面的分析，我们了解到投影机在工作时散热和防尘尤其重要。下面我们看一下针对散热和防尘需要采取的技术措施：第一，自动热保护电路。目前大多数厂商在投影机内部通过风扇组来对投影机的核心部分和电源等主要热源进行散热，在投影机内部安装的温度传感器实时监控投影机内的温度变化，并反馈给处理电路。投影机工作时，在散热风扇的作用下，内部处于一种热平衡状态，当外界温度超过一定温度3536后，内部重要部位的温度也会上升。重要的散热部位各自的温度传感器发现温度超过该区域工作临界点时，内部的保护电路将启动，自动关闭投影机。有的生产厂商在空气过滤器中设计风速传感器，可以监控进入投影机的空气的流速，当空气过滤器被堵塞时，风速传感器可以预警，提醒用户及时清洁或者更换空气过滤器，甚至可以启动热保护电路关闭投影机。而且空气过滤器采用了可拆卸方式，更换也非常简单。第二，通过软件控制过滤器用法和风扇风速。有个别生产厂商在投影机的软件中设置过滤器计时，使用时间达到个小时后，屏幕上提示用户清洗过滤器，清洗完成后还必须在菜单里进行过滤器计时归零，从而达到定时强制清晰过滤器的作用。另外，现在好多投影机生产厂商为了提高风扇散热的效果，投影机设置菜单有风扇高速模式这一选项，有这项功能的投影机尤其适用于教育行业，这是因为教育行业的投影机一般固定安装在面积较大的多媒体教室上方，采用风扇高速模式虽然投影机工作时的噪音加大了，但在这样一个上百个座位的教室里，噪音的影响几乎可以忽略不计。第三，自动断电保护。在投影机的实际使用过程中，尤其是在多媒体教室上课的老师下课后不等投影机散热完毕，就直接切断设备总电源，从而使投影机内大量的热能无法散出，致使灯芯炸裂或者投影机损坏。目前市场是也针对这种情况推出可以直接断电的投影机，但散热原理依旧是通过风扇散热，一般具有该功能的投影机会在电路中加一个很大的电容或者是加一块可充电电池，在断电之后给风扇供电，继续给产品散热。但相对于投影机内部所有风扇自动散热超过三分钟才能完全冷却所需要的电能来说，充电电池和大容量电容提供的电能微乎其微，散热效果自然可想而知。第四、变换机身结构设计。比如有的投影机在镜头处采用了全封闭的设计，甚至连镜头盖也增加了全玻璃防尘罩，完全阻止了灰尘进入。结合到教育行业中投影机大多吊顶安装的实例，为了避免投影机的进风口朝上容易附着灰尘的弊端，现在多数厂家都采用侧进风，侧出风的散热方式，这样就好比我们居住的房子，前后通透，空气对流效果要好得多。另外采用这种方式的好处还有，吊装的投影机在清洗过滤网和更换灯泡时就不用把投影机整机拆下来，以往的投影机的进风口和更换灯泡的位置刚好在投影机底部，吊装时刚好被吊架覆盖，不便与进行维护操作。第五、自动翻转防尘过滤器系统（ARF）。有的生产厂商针对学校的使用环境自主研发了“自动翻转防尘过滤器系统（ARF）”，达到了良好的防尘效果。高效的静电过滤网可以阻住1微米以上的灰尘颗粒，比市场上使用的过滤网工作效率提高了7倍，有效地保护了光学组件并降低了灰尘进入投影机内部的可能，从而保持亮度不衰减。自动翻转防尘过滤器系统（ARF）可以根据外部环境洁净指数的高低自动翻卷静电过滤网，卷起被污染的部分，使得过滤网始终保持洁。这里需要要提到的是，目前市场投影机的防尘过滤网都是采用静电吸附灰尘的方法，但是所有滤网都是不能够循环使用的，即使清洗滤网也同样是无效的。过滤网使用一段时间后，它的静电吸附灰尘的能力会大幅下降，必须及时更换，一个不更换过滤网的投影机使用数月后，就基本失去了防尘的功能。自动翻转防尘过滤器系统（ARF）可以实现3000小时免人工维护，不需要再对投影机过滤网定时进行逐台清洗，节省大量人力资源，更加适合教育行业用户的需求。结论：从以上散热和防尘方式可以