CF-LCoS投影光引擎雜散光分析、散熱設(shè)計(jì)及測(cè)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(dú)立式”兩類(lèi)：嵌入式光引擎可以?xún)?nèi)嵌于手機(jī)、筆記本電腦、PSP及數(shù)碼相機(jī)等電子設(shè)備中；另一種微型光引擎可以獨(dú)立使用，比傳統(tǒng)投影機(jī)小巧且具有一定的專(zhuān)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(duì)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(duì)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(kuò)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(jiǎn)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(jì)了對(duì)應(yīng)的四片式成像物鏡，從而完整地設(shè)計(jì)了CF-LCoS投影光引擎。所設(shè)計(jì)的光引擎具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、均勻性好以及光效高等優(yōu)點(diǎn)。
　　 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(shí)體模型，并運(yùn)用蒙特卡羅方法對(duì)光學(xué)系統(tǒng)雜散光進(jìn)行了模擬。通過(guò)仿真模擬及實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)PBS棱邊、成像透鏡邊緣、鏡片隔圈以及鏡簡(jiǎn)內(nèi)表面為產(chǎn)生雜散光的關(guān)鍵面。籍此同時(shí)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(duì)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(shí)，良好的散熱設(shè)計(jì)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(shí)際測(cè)試的方法研究了1W級(jí)別與20W級(jí)別兩種大功率LED的熱特性。論文首先為手機(jī)嵌入式光引擎設(shè)計(jì)了主動(dòng)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(jī)外殼，減少了熱量在光引擎周?chē)木奂?。然后為?dú)立式光引擎設(shè)計(jì)了兩種使用風(fēng)扇的被動(dòng)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(duì)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(cè)試方