[分享]數(shù)字投影機(jī)散熱設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介 [復(fù)制鏈接]

數(shù)字投影機(jī)走向高品質(zhì)

近幾年來(lái)，由工研院光電所所主導(dǎo)的數(shù)字投影機(jī)的產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展計(jì)劃，成功的開(kāi)發(fā)出數(shù)字投影機(jī)技術(shù)，并技術(shù)移轉(zhuǎn)給國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)廠商。國(guó)內(nèi)的廠商，經(jīng)過(guò)這四年來(lái)的技術(shù)深耕，市場(chǎng)的開(kāi)發(fā)，在臺(tái)灣的數(shù)字投影機(jī)產(chǎn)業(yè)，已經(jīng)形成了群聚效應(yīng)，許多的廠商已經(jīng)成為外商大廠的OEM或是ODM的代工廠，顯示在量產(chǎn)的產(chǎn)能與品質(zhì)技術(shù)上也達(dá)到國(guó)際的水準(zhǔn)。 3(6i6 vV  
PS(9?rX#+  
在圖1中，我們由工研院經(jīng)資中心IT IS的研究報(bào)告中發(fā)現(xiàn)，以2002年為準(zhǔn)，將是臺(tái)灣數(shù)字投影機(jī)的高度成長(zhǎng)的開(kāi)始，由2002年的150萬(wàn)臺(tái)，成長(zhǎng)到2006年的265萬(wàn)臺(tái)的水準(zhǔn)。而由目前的景氣回升的速度來(lái)看，其成長(zhǎng)的力道將高于預(yù)期。 [*8wv^  
在產(chǎn)能逐漸開(kāi)出之后，國(guó)內(nèi)廠商目前不但要能做出低價(jià)的數(shù)字投影機(jī)來(lái)?yè)尮ナ姓悸�，為了要有更高的獲利率，也應(yīng)該朝向高品質(zhì)的數(shù)字投影機(jī)市場(chǎng)前進(jìn)，以建立本身的品牌口碑或是獲得大廠高階的產(chǎn)品代工機(jī)會(huì)。 o&gcFOM22  
CI$F#j  
而品質(zhì)的高低，與技術(shù)的扎實(shí)與否有很大的關(guān)系，由于在數(shù)字投影機(jī)開(kāi)始的時(shí)候，只要能做出一部投影機(jī)，基本上就已經(jīng)具備的相關(guān)的技術(shù)能力，此時(shí)大家的技術(shù)水準(zhǔn)皆相差無(wú)幾，但是此時(shí)各廠商也都因?yàn)樯形撮_(kāi)始獲利，技術(shù)并不是決定性的關(guān)鍵。當(dāng)市場(chǎng)逐漸的開(kāi)發(fā)出來(lái)，需求量大增時(shí)，技術(shù)的能力將是影響產(chǎn)品的品質(zhì)，市占率以及能否獲得大廠代工機(jī)會(huì)的主要因子。 g:e|  
;STO!^9~  
舉例來(lái)說(shuō)，散熱的問(wèn)題，在剛開(kāi)始的時(shí)候，由于數(shù)字投影機(jī)的機(jī)身較大，散熱的技術(shù)并不困難，但是當(dāng)市場(chǎng)的需求逐漸需要尺寸小的機(jī)種時(shí)，散熱的技術(shù)等級(jí)便提高了，此時(shí)要在小小的機(jī)身中散出相同的熱量，所需要的相關(guān)知識(shí)便不是一般的散熱技術(shù)可以提供的，更何況，數(shù)字投影機(jī)不但會(huì)朝向尺寸更小，還會(huì)朝向更高的亮度，更低的噪音的趨勢(shì)前進(jìn)，那么只有更高等級(jí)的數(shù)字投影機(jī)的設(shè)計(jì)技術(shù)才能符合潮流，也就是說(shuō)，只有具有開(kāi)發(fā)高階的數(shù)字投影機(jī)技術(shù)的廠商，其產(chǎn)品才能獲得消費(fèi)大眾的青睞，而只具有低階投影機(jī)技術(shù)的廠商，終會(huì)消失在競(jìng)爭(zhēng)廠商之中，廠商在此時(shí)將面臨生死存亡的競(jìng)爭(zhēng)與淘汰，而這個(gè)時(shí)間點(diǎn)，以筆者的推估，大約會(huì)在2005年出現(xiàn)，到時(shí)臺(tái)灣的廠商也將由目前的數(shù)十家變成剩不到十家的規(guī)模。 N;RZIg(x  

圖1：前投影式投影機(jī)產(chǎn)量規(guī)模 kw|bEL9!u  
(資料來(lái)源：工研院經(jīng)資中心ITIS計(jì)劃；2002/11) 5K{(V^88F  

技術(shù)趨勢(shì) L=4?vs  
j08|zUe  
前面提到過(guò)，體積�。ɑ蚴侵亓枯p）、高亮度、低噪音將是未來(lái)數(shù)字投影機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)，而這當(dāng)三項(xiàng)趨勢(shì)的技術(shù)發(fā)展，剛好是互相牽制的，怎么說(shuō)呢？以體積小來(lái)說(shuō)，在使用相同的組件時(shí)，由于總發(fā)熱量相同，導(dǎo)致單位面積散熱量需要增加，否則無(wú)法維持相同的操作溫度，若是無(wú)法提升單位面積的散熱量，則只有降低投影機(jī)內(nèi)的發(fā)熱量，而剛好在投影機(jī)內(nèi)的主要發(fā)熱源為「燈泡」，因此降低燈泡的功率成為一種解決方式。但是很不幸的，這剛好與高亮度的趨勢(shì)互相違背，因?yàn)�，為了提高投影機(jī)的亮度，一般只有從改良光的轉(zhuǎn)換效率上來(lái)著手，或是直接提高燈泡的功率，而前者的技術(shù)較高，短期難以獲得成效，而后者直接了當(dāng)，只要安裝較大的功率燈泡即可直接提高亮度，表示在使用相同的光學(xué)組件之下，要增加其亮度與降低體積在技術(shù)上是互相牽制，必須尋求妥協(xié)。另外一種提升單位體積的散熱量的住法，即是使用較強(qiáng)力的風(fēng)扇，以更高的強(qiáng)制對(duì)流來(lái)獲得更大的散熱效率，但是這樣子的作法，將使得投影機(jī)的噪音隨之增大，也不利于產(chǎn)品的品質(zhì)，而較大的風(fēng)扇伴隨來(lái)除了噪音之外，還有震動(dòng)的問(wèn)題，對(duì)于光學(xué)組件耐久性也是一項(xiàng)不利的因子。 ;z)$wH0xc  
NzNAhlXj3  
因此，在本文中，將以散熱技術(shù)為主，說(shuō)明數(shù)字投影機(jī)中的相關(guān)設(shè)計(jì)與解決之道，希望在此以筆者的一些經(jīng)驗(yàn)，提供一些基本的投影機(jī)系統(tǒng)冷卻設(shè)計(jì)觀念。

為什么需要冷卻設(shè)計(jì)？ 0>VgO{X  
RiaO`|1  
直截了當(dāng)來(lái)說(shuō)，冷卻設(shè)計(jì)主要是為了：維持?jǐn)?shù)字投影機(jī)內(nèi)部在一定的溫度之下，讓各組件能正常的工作，并且增加組件的使用壽命。更進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，經(jīng)過(guò)冷卻設(shè)計(jì)的投影機(jī)，能夠提高投影機(jī)的散熱效率，進(jìn)一步縮小投影機(jī)的體積，有效降低投影機(jī)的噪音。 @5Ril9J[b  
AN
n{*h  
一般來(lái)說(shuō)，在投影機(jī)的設(shè)計(jì)流程中（如圖2），首先需要由計(jì)劃主持人參考市場(chǎng)的需求與趨勢(shì)，研擬產(chǎn)品的功能與規(guī)格。當(dāng)確定好此型投影機(jī)的規(guī)格之后，才能交由光學(xué)設(shè)計(jì)部門與電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)部門進(jìn)行功能的設(shè)計(jì)，而在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，光學(xué)設(shè)計(jì)部門還要不斷與電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)部門的人員溝通，以保證光學(xué)系統(tǒng)的所需要的電路，電子部門均可提供必要的設(shè)計(jì)。 %NX  
@QVAsNW:O  
當(dāng)初步的光路系統(tǒng)與電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，接著便是交給機(jī)購(gòu)的部門設(shè)計(jì)夾持機(jī)構(gòu)，而冷卻設(shè)計(jì)的人員在投影機(jī)的設(shè)計(jì)流程中，必須與機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)人員密切的合作，并提出系統(tǒng)散熱的相關(guān)建議，而且在同時(shí)還要進(jìn)行冷卻設(shè)計(jì)的評(píng)估。 aztP`S$h  
m-> chOu~|  
當(dāng)機(jī)構(gòu)部門的人員初步設(shè)計(jì)好投影機(jī)的機(jī)構(gòu)后，就必須立即進(jìn)行CFD仿真分析，以仿真的方式先進(jìn)行初步的判斷，是否整個(gè)投影機(jī)的散熱符合基本需求，此時(shí)并非要能完全的達(dá)到產(chǎn)品的規(guī)格，只是要先評(píng)估是否有極大的「熱點(diǎn)」隱藏在此設(shè)計(jì)中，影響光學(xué)組件的功能。請(qǐng)注意，通常無(wú)法一下子就做出符合產(chǎn)品規(guī)格的散熱設(shè)計(jì)，此時(shí)就必須要評(píng)估可能的解決方法，交由機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)人員修改之后，再進(jìn)行第2次的模擬分析，直到滿足產(chǎn)品需求為止。 F)5QpDmqb  
8+v6%,K2  
另外，傳統(tǒng)上業(yè)界最常用的還是熱流實(shí)驗(yàn)方法，取代模擬分析，直接以投影機(jī)雛形機(jī)進(jìn)行熱流實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證，以確保機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)可以滿足整個(gè)系統(tǒng)的散熱需求。但這樣子的成本會(huì)比使用模擬分析的方法進(jìn)行散熱設(shè)計(jì)驗(yàn)證的方式要來(lái)得高很多，尤其當(dāng)投影機(jī)的機(jī)種較多時(shí)，將會(huì)造成在驗(yàn)證的時(shí)間較長(zhǎng)，這是計(jì)劃主成人所必須考量進(jìn)去的。因此以長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展來(lái)說(shuō)，應(yīng)建立一套模擬熱流驗(yàn)證的方法，以因應(yīng)未來(lái)投影機(jī)市場(chǎng)的需求。

圖2：投影機(jī)的設(shè)計(jì)流程

　很多人會(huì)有疑問(wèn)，散熱設(shè)計(jì)好像有很多的經(jīng)驗(yàn)可供參考，依照經(jīng)驗(yàn)來(lái)做便不會(huì)有問(wèn)題，因此為了開(kāi)發(fā)成本，通常會(huì)省略散熱設(shè)計(jì)的部分，直接由機(jī)構(gòu)人員依照經(jīng)驗(yàn)來(lái)做即可。其實(shí)這種現(xiàn)象在臺(tái)灣的許多中小企業(yè)很多，但是往往結(jié)果便是所開(kāi)發(fā)出來(lái)的機(jī)型，無(wú)法通過(guò)耐久驗(yàn)證與可靠度驗(yàn)證，當(dāng)你發(fā)現(xiàn)驗(yàn)證后有問(wèn)題，要再修改雛形機(jī)時(shí)，其所花費(fèi)的代價(jià)是很高的，加上推出產(chǎn)品時(shí)間延遲，錯(cuò)失銷售時(shí)機(jī)，損失不貲。有時(shí)產(chǎn)品一時(shí)僥幸過(guò)關(guān)，但是銷售到用戶手上時(shí)，因?yàn)槠焚|(zhì)不良導(dǎo)致公司信譽(yù)破壞，也要付出相當(dāng)大的代價(jià)。因此，在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，加上散熱設(shè)計(jì)是有必要性的！ 6i%LM`8GEk  
(= uwx#  
在圖3中即為因?yàn)槔鋮s設(shè)計(jì)不良而導(dǎo)致燈泡損壞的照片。 6DR@$fpt  
　

圖3：因?yàn)槔鋮s不良而導(dǎo)致「炸燈」的燈泡，一般投影機(jī)的燈泡使用時(shí)間均超過(guò)1000小時(shí)。 H*EQ%BLW^,  
t<}'/ )