CF-LCoS投影光引擎雜散光分析、散熱設(shè)計及測試.pdf

1、得益于大功率LED光源及微顯示芯片產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，微型投影走入了人們的生活。微型投影光引擎一般分為“嵌入式”與“獨立式”兩類：嵌入式光引擎可以內(nèi)嵌于手機、筆記本電腦、PSP及數(shù)碼相機等電子設(shè)備中；另一種微型光引擎可以獨立使用，比傳統(tǒng)投影機小巧且具有一定的專業(yè)性。
　　 投影光學(xué)系統(tǒng)由照明與成像兩部分組成。照明部分對光源發(fā)出的光束進(jìn)行整形使其在微顯示芯片上形成預(yù)設(shè)的照度分布。照明系統(tǒng)的性能(光能利用率、照度均勻性等)對光引擎的表現(xiàn)

2、起決定性的作用。
　　 本碩士論文從光學(xué)擴展量這一非成像光學(xué)重要概念出發(fā)，首次提出了基于簡化的柯勒照明光路，由兩片塑料非球面透鏡組成的嵌入式光引擎照明系統(tǒng)。TracePro仿真顯示該系統(tǒng)具有較高的光能利用率與像面均勻度。另外還利用Code_V設(shè)計了對應(yīng)的四片式成像物鏡，從而完整地設(shè)計了CF-LCoS投影光引擎。所設(shè)計的光引擎具有結(jié)構(gòu)簡單、均勻性好以及光效高等優(yōu)點。
　　 任何光學(xué)系統(tǒng)均存在雜散光。為抑制嵌入式光引擎的雜散

3、光，提高光引擎的質(zhì)量與檔次，首次在TracePro中建立了光引擎實體模型，并運用蒙特卡羅方法對光學(xué)系統(tǒng)雜散光進(jìn)行了模擬。通過仿真模擬及實驗發(fā)現(xiàn)PBS棱邊、成像透鏡邊緣、鏡片隔圈以及鏡簡內(nèi)表面為產(chǎn)生雜散光的關(guān)鍵面。籍此同時使用特殊形狀擋光片、表面黑化、鏡片邊緣及隔圈涂黑等方法對雜散光進(jìn)行抑制，取得了相當(dāng)好的雜散光抑制效果，為高質(zhì)量光引擎掃除了產(chǎn)業(yè)化的屏障。
　　 當(dāng)大功率LED作為光源使用時，良好的散熱設(shè)計便成為保障其光學(xué)性能正常

4、發(fā)揮的關(guān)鍵。本文利用數(shù)值模擬結(jié)合實際測試的方法研究了1W級別與20W級別兩種大功率LED的熱特性。論文首先為手機嵌入式光引擎設(shè)計了主動散熱模組，該模組由散熱器與導(dǎo)熱片組成。導(dǎo)熱片將熱量傳遞至手機外殼，減少了熱量在光引擎周圍的聚集。然后為獨立式光引擎設(shè)計了兩種使用風(fēng)扇的被動散熱模組，包括熱管方案與鋁型材散熱器方案。熱管方案體積小，效果好，但成本高；鋁型材散熱器方案體積大，效果相對熱管方案稍差，但成本低。此外總結(jié)了幾種常用的LED結(jié)溫測試方