專利名稱：激光顯示光源的溫度控制裝置和方法以及激光顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于激光顯示領(lǐng)域，尤其涉及一種激光顯示光源的溫度控制裝置和方法以 及激光顯示裝置。
背景技術(shù)：
激光顯示技術(shù)具有大色域、低能耗等特點(diǎn)，被認(rèn)為是下一代主流顯示技術(shù)。目前， 激光顯示已經(jīng)開始在電視、投影、商用和娛樂系統(tǒng)中找到了應(yīng)用。激光光源是激光顯示系統(tǒng) 的重要組成部分，也是激光顯示技術(shù)相對(duì)于其他顯示技術(shù)的主要區(qū)別之處。激光光源裝置 中發(fā)光的部件為激光器，在激光顯示系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用中，要求激光器的溫度控制在恒穩(wěn)值， 如果激光器的溫度過高，則會(huì)導(dǎo)致激光器的輸出光波長(zhǎng)漂移、功率下降和失效率增大等不 良后果。目前，在激光顯示領(lǐng)域，對(duì)激光器的溫度控制主要是通過半導(dǎo)體制冷器(簡(jiǎn)稱 TEC)實(shí)現(xiàn)的，其中，半導(dǎo)體制冷器將激光器產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)移到散熱器上，溫度控制主要是針 對(duì)半導(dǎo)體制冷器而設(shè)計(jì)的。當(dāng)激光器長(zhǎng)時(shí)間工作或者環(huán) 境因素影響，散熱器上積累過快，熱 量無法及時(shí)散出，使得散熱器上的溫度急劇升高，工作在激光器和散熱器之間的半導(dǎo)體制 冷器的冷端和熱端的溫度差超過了半導(dǎo)體制冷器的最大散熱能力對(duì)應(yīng)的溫度差，造成激光 器產(chǎn)生的熱量無法由半導(dǎo)體制冷器轉(zhuǎn)移至散熱器上，進(jìn)而激光器的溫度急劇升高，達(dá)到一 定的溫度值后，出于安全設(shè)計(jì)，激光器將自動(dòng)關(guān)閉?，F(xiàn)有技術(shù)中為了避免過早地出現(xiàn)半導(dǎo)體 制冷器兩端的溫度差超過其最大散熱能力的情況，通常采用增大散熱器的尺寸的方式提高 散熱器的散熱能力，從而可以延長(zhǎng)激光器的連續(xù)工作時(shí)間。但是，在激光顯示系統(tǒng)中，結(jié)構(gòu)緊湊也是追求的目標(biāo)，尤其是在小型或微型激光顯 示系統(tǒng)中對(duì)結(jié)構(gòu)緊湊的要求更是嚴(yán)格，例如桌面型激光投影儀、設(shè)置在手機(jī)中的激光顯示 裝置等。因此，現(xiàn)有技術(shù)中為了實(shí)現(xiàn)延長(zhǎng)激光器連續(xù)工作的時(shí)間所采取的手段造成了整個(gè) 裝置的體積增大。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種激光顯示光源的溫度控制裝置和方法以及 激光顯示裝置，能夠在不增加整個(gè)裝置的體積的基礎(chǔ)上，延長(zhǎng)激光顯示光源中的激光器的 連續(xù)工作時(shí)間。為實(shí)現(xiàn)上述目的，一方面本發(fā)明提供一種溫度控制裝置，控制激光器的電流，所述 激光器通過散熱器進(jìn)行散熱，所述溫度控制裝置包括第一計(jì)算單元，計(jì)算散熱器的當(dāng)前溫 度與環(huán)境溫度的差，將所述差與電流調(diào)整系數(shù)相乘，得到電流調(diào)整值；電流調(diào)整單元，減小施加到激光器上的電流，所述電流的減小量等于所述得到的 電流調(diào)整值。另一方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種激光顯示裝置，包括散熱器和通過所述散熱 器散熱的激光器，還包括上述的溫度控制裝置、以及第一溫度傳感器，所述第一溫度傳感器用于監(jiān)控散熱器的當(dāng)前溫度。再一方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種激光顯示光源的溫度控制方法，所述激光顯示光源包括散熱器和通過散熱器進(jìn)行散熱的激光器，包括計(jì)算所述散熱器的當(dāng)前溫度與環(huán)境溫度的差、并將所得的差與電流調(diào)整系數(shù)相 乘，得到電流調(diào)整值；減小施加到激光器上的電流，所述電流的減小量等于所述得到的電流調(diào)整值。上述技術(shù)方案中的溫度控制裝置根據(jù)散熱器的溫度當(dāng)前溫度與環(huán)境溫度的溫度 差，降低激光器上的驅(qū)動(dòng)電流，從而延緩散熱器溫度升高的速度，延長(zhǎng)了激光器的連續(xù)工作 時(shí)間，并且不需要增加散熱器的體積，克服了現(xiàn)有技術(shù)中為了增大散熱量而增大散熱器的 體積導(dǎo)致的整個(gè)裝置體積增大的問題。在上述技術(shù)方案中的激光顯示裝置中，由于其中包括的溫度控制裝置能夠根據(jù)散 熱器的溫度當(dāng)前溫度與環(huán)境溫度的溫度差，降低激光器上的驅(qū)動(dòng)電流，從而延緩散熱器溫 度升高的速度，延長(zhǎng)了激光器的連續(xù)工作時(shí)間，并且不需要增加散熱器的體積，克服了現(xiàn)有 技術(shù)中為了增大散熱量而增大散熱器的體積導(dǎo)致的整個(gè)激光顯示裝置體積增大的問題。利用上述技術(shù)方案中的激光顯示光源的溫度控制方法，能夠根據(jù)散熱器的溫度當(dāng) 前溫度與環(huán)境溫度的溫度差，降低激光器上的驅(qū)動(dòng)電流，從而延緩散熱器溫度升高的速度， 延長(zhǎng)了激光器的連續(xù)工作時(shí)間，并且不需要增加散熱器的體積，克服了現(xiàn)有技術(shù)中為了增 大散熱量而增大散熱器的體積導(dǎo)致的整個(gè)激光顯示裝置體積增大的問題。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明 的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù) 這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種溫度控制裝置的一種形式的示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種溫度控制裝置的另一種形式的示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例二提供的激光顯示裝置的一種形式的示意圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例二提供的激光顯示裝置的另一種形式的示意圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例三提供的激光顯示光源的溫度控制方法的示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例 中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是 本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員 在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。實(shí)施例一圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種激光顯示光源的溫度控制裝置，該溫度控制裝 置控制激光器的電流，從而實(shí)現(xiàn)溫度控制。其中，激光器通過散熱器進(jìn)行散熱，散熱器和激 光器之間的連接關(guān)系可以有多種，只要能夠使得激光器的熱量傳到散熱器上，并由散熱器散出即可，例如，可以在激光器和散熱器之間設(shè)置導(dǎo)熱裝置，利用導(dǎo)熱裝置高效的將激光器 的熱量導(dǎo)出到散熱器上。如圖1所示，本實(shí)施例中的溫度控制裝置包括第一計(jì)算單元101和電流調(diào)整單元 102。其中第一計(jì)算單元101用于計(jì)算散熱器的當(dāng)前溫度與環(huán)境溫度的差，將所述差與電流調(diào)整系數(shù)相乘，得到電流調(diào)整值。電流調(diào)整單元102用于減小施加到激光器上的電流， 該電流減小量等于得到的電流調(diào)整值。其中，電流調(diào)整系數(shù)優(yōu)選為散熱器的最大工作溫度差值除以激光器與散熱器之間 的熱阻，再除以激光器的單位功率變化與其所需的電流調(diào)整量之間的比值所得的商。這里， 散熱器的最大工作溫度差值是散熱器工作在最大的散熱量的狀態(tài)下的散熱器的溫度與環(huán) 境溫度的差；而激光器與散熱器之間的熱阻為激光器在單位功率下產(chǎn)生的溫度與激光器的 單位功率的比值。在實(shí)際中，上述電流調(diào)整系數(shù)可以是預(yù)先就已經(jīng)設(shè)置好的，也可以是另外設(shè)置一 個(gè)器件，由其進(jìn)行重新計(jì)算電流調(diào)整系數(shù)，例如，優(yōu)選地，該溫度控制裝置還包括用于計(jì)算 電流調(diào)整系數(shù)的第二計(jì)算單元103，并且電流調(diào)整系數(shù)同樣可以取為散熱器的最大工作溫 度差值除以激光器與散熱器之間的熱阻，再除以激光器的單位功率變化與其所需的電流調(diào) 整量之間的比值所得的商。以下說明第二計(jì)算單元103計(jì)算電流調(diào)整系數(shù)的推導(dǎo)過程。在本實(shí)施例中，電流調(diào)整系數(shù)表征散熱器的單位溫度變化下需要對(duì)施加到激光器 上的電流進(jìn)行減小的差值，也可以認(rèn)為是單位溫度變化下對(duì)激光器功率的調(diào)整步長(zhǎng)。散熱器的熱量吸收公式為下式Q = h · A · η · Δ T(式子 1)其中，Q為散熱器的散熱量(單位為W)，h為散熱器的熱傳導(dǎo)率，其單位可以為W/ cm2°C，A為散熱器的表面積，其單位可以為cm2，η為散熱器的效率，ΔΤ為散熱器的溫度與 環(huán)境溫度之差，可以看出，散熱器的散熱量Q與溫度差值Δ T成線性關(guān)系。由散熱器最大散熱能力的散熱量(即最大散熱量)根據(jù)上述式子1示出的散熱公 式可以算出對(duì)應(yīng)的散熱器與環(huán)境溫度的溫度差，此時(shí)算出的溫度差就是散熱器能夠工作的 最大當(dāng)前溫度和環(huán)境溫度的差值。如果散熱器的工作狀態(tài)達(dá)到該最大工作溫度差值，則激 光器將基于保護(hù)程序自動(dòng)關(guān)閉。為了避免激光器較快地自動(dòng)關(guān)閉，需要避免散熱器達(dá)到當(dāng) 前溫度與環(huán)境溫度的溫度差值達(dá)到散熱器最大散熱量對(duì)應(yīng)的溫度差。為此，本發(fā)明中根據(jù) 散熱器的溫度升高值，降低激光器上的驅(qū)動(dòng)電流，或者稱為施加到激光器上的電流，以減緩 散熱器的溫度升高的速度，延長(zhǎng)激光器的連續(xù)工作時(shí)間。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)施加到激光器上的電流的調(diào)整，首先需要確定散熱器的單位溫度變化 下對(duì)施加到激光器的電流的調(diào)整值，即電流調(diào)整系數(shù)。在本發(fā)明實(shí)施例中，調(diào)整系數(shù)的計(jì)算 是以采用如下方式進(jìn)行計(jì)算的如果將激光器與散熱器之間的熱阻標(biāo)記為N，單位可以為W/°C，激光器的單位功 率(在本發(fā)明實(shí)施例中，激光器的單位功率可以是激光器的外界輸入功率)變化為S w，在 該單位功率變化δ w下散熱器產(chǎn)生的溫度為δ Τ，則熱阻滿足如下關(guān)系式δ T = N · δ w(式子 2)
另外，對(duì)于激光器在恒溫條件下，其光輸出功率與驅(qū)動(dòng)電流的大小成線性關(guān)系，而 激光器的輸入電源的電功率等于激光器的輸出光功率與其產(chǎn)生的熱功率之和，不難得出 激光器產(chǎn)生的熱功率與激光器的驅(qū)動(dòng)電流也近似可以認(rèn)為滿足線性關(guān)系。在本發(fā)明實(shí)施例中，要抑制散熱器的溫度的快速持續(xù)上升，需要使得激光器的熱 功率降低導(dǎo)致的散熱器的溫度降低值大于散熱器上的產(chǎn)生的溫度值，即δΤ > ΔΤ，其中， ΔΤ設(shè)定為散熱片的最大工作溫度差值，所謂的散熱片的最大工作溫度差值為散熱器工作 在最大的散熱量的狀態(tài)下的散熱器的溫度與環(huán)境溫度的差。將激光器的單位功率變化記為δ w，依據(jù)激光器的功率變化與激光器的電流調(diào)整 值之間的線性關(guān)系，獲得激光器的單位功率變化與該單位功率變化所需的激光器的電流調(diào) 整值之間的比值，記為k，在計(jì)算電流調(diào)整系數(shù)時(shí)需要考慮臨界情況，S卩δΤ= ΔΤ的情況， 若假定電流調(diào)整系數(shù)為m，則有下式成立δΤ = Ν· 5w = N'k*m = ΔΤ(式子 3)由此得到，電流調(diào)整系數(shù)為m =(式子 4)在式子3和4中，Δ T均設(shè)定為散熱片的最大工作溫度差值?？梢?，電流調(diào)整系數(shù)可以設(shè)定為散熱器的最大工作溫度差值ΔΤ除以激光器與散 熱器之間的熱阻N，再除以激光器的單位功率變化與其所需的電流調(diào)整量之間的比值k所 得的商。需要說明的是，在實(shí)際中還可以根據(jù)實(shí)際需要引入浮動(dòng)系數(shù)3,引入浮動(dòng)系數(shù)后， 臨界情況修正為= 即用于計(jì)算電流調(diào)整系數(shù)的散熱器的最大工作溫度差值選 取為散熱器的實(shí)際最大工作溫度差值乘以浮動(dòng)系數(shù)，此時(shí)，則有下式成立===(式子 5)可以得到引入浮動(dòng)系數(shù)后的電流調(diào)整系數(shù)為
Γ πδ·ΑΤ, ii 、m =—(式子 6)
N k可見，在引入浮動(dòng)系數(shù)后，最終計(jì)算得到的電流調(diào)整系數(shù)還會(huì)再乘以該浮動(dòng)系數(shù)。 該浮動(dòng)系數(shù)可以根據(jù)溫差的大小做一個(gè)相應(yīng)的調(diào)整。這里，浮動(dòng)系數(shù)是根據(jù)散熱器的不同溫度區(qū)域確定的，并且隨著散熱器溫度區(qū)域 的增高，該浮動(dòng)系數(shù)的取值也越大。這樣，當(dāng)散熱器溫度較高時(shí)，由于選取的浮動(dòng)系數(shù)也增 大，使得最終計(jì)算得到的電流調(diào)整系數(shù)也增大，從而增加了單位溫度變化下電流調(diào)整值，進(jìn) 而更快地降低激光器產(chǎn)生的熱量，所以浮動(dòng)系數(shù)的引入可以使得溫度控制的動(dòng)態(tài)過程更合理?；谏鲜龈?dòng)系數(shù)的引入，本實(shí)施例中的溫度控制裝置優(yōu)選地還增加一浮動(dòng)系數(shù) 單元104，該浮動(dòng)系數(shù)單元104用于判斷散熱器的溫度所在的區(qū)域得到對(duì)應(yīng)的浮動(dòng)系數(shù)、并 隨著散熱器的不同溫度區(qū)域?qū)?yīng)設(shè)定浮動(dòng)系數(shù)。此時(shí)第二計(jì)算單元103在計(jì)算電流調(diào)整系 數(shù)時(shí)，將散熱器的最大溫度差值ΔΤ乘以由浮動(dòng)系數(shù)單元104設(shè)定的浮動(dòng)系數(shù)3后，才除以 激光器與散熱器之間的熱阻N，再除以激光器的單位功率變化與其所需的電流調(diào)整量之間 的比值k所得的商。需要說明的是，對(duì)于電流調(diào)整系數(shù)的計(jì)算方法也不限于以上所述的形式，凡是能夠?qū)崿F(xiàn)延緩散熱器的溫度升高速度的形式都是應(yīng)用本發(fā)明實(shí)施例中。另外，第一計(jì)算單元101在計(jì)算電流調(diào)整值時(shí)，可以直接將散熱器的當(dāng)前溫度與 環(huán)境溫度的差與電流調(diào)整系數(shù)相乘所得的乘積直接作為電流調(diào)整值，也可以根據(jù)實(shí)際的需 求對(duì)電流調(diào)整值的取值方法進(jìn)行優(yōu)化，例如，為了防止將上述計(jì)算的乘積直接作為激光器 的電流的減小量，會(huì)造成激光器的亮度變化過大，從而出現(xiàn)閃爍屏幕閃爍現(xiàn)象，優(yōu)選地第一 計(jì)算單元101還將電流調(diào)整值除以電流調(diào)整精度，得到電流的減小量，可以認(rèn)為該優(yōu)選的 方案對(duì)原來計(jì)算的電流調(diào)整值進(jìn)行修正后才作為電流減小量。這里，電流調(diào)整精度等于由 亮度允許范圍決定的激光器的最大電流調(diào)整范圍寬度除以電流可調(diào)整階數(shù)。亮度允許范 圍為系統(tǒng)允許的激光器可以調(diào)整的輸出光亮度范圍，由亮度與激光器的工作電流之間的關(guān) 系，可以得出由上述亮度允許范圍決定的激光器的最大電流調(diào)整范圍；而激光器的電流可 調(diào)整階數(shù)是指在實(shí)際對(duì)激光器的電流進(jìn)行調(diào)整時(shí)，會(huì)設(shè)置調(diào)整精度，例如8位的精度是指 可以將激光器的電流調(diào)整值分成28 = 256個(gè)值，此時(shí)可調(diào)整階數(shù)為256。如果將上述電流 調(diào)整精度的最大值記為C，則電流調(diào)整值為m*T/C，其中，T為散熱器的溫度。此時(shí)，在電 流調(diào)整單元102減小施加到激光器上的電流時(shí)，電流減小量為電流調(diào)整值除以電流調(diào)整精 度，這樣既可以滿足減小激光器產(chǎn)生熱功率的要求，又能避免亮度變化過大導(dǎo)致的閃爍的 現(xiàn)象。另外，在實(shí)際中，激光器的工作方式常見的有兩種驅(qū)動(dòng)電流為連續(xù)調(diào)制的、以及 驅(qū)動(dòng)電流經(jīng)過了脈沖寬度調(diào)制(PWM)。對(duì)于驅(qū)動(dòng)電流為連續(xù)調(diào)制的形式，激光器的功率與即時(shí)電流有關(guān)，此時(shí)電流調(diào)整 單元102減小施加到激光器上的電流為即時(shí)電流。對(duì)于驅(qū)動(dòng)電流為脈沖寬度調(diào)制的形式，激光器的功率與施加到激光器上的驅(qū)動(dòng)電 流的平均值有關(guān)。由于平均電流等于施加到激光器上的驅(qū)動(dòng)電流的峰值乘以占空比，例如， 如果占空比為50%，則激光器的驅(qū)動(dòng)電流的平均值為驅(qū)動(dòng)電流峰值的一半。此時(shí)，電流調(diào) 整單元102減小施加到激光器上的電流為施加到激光器上的驅(qū)動(dòng)電流的平均值，并且該驅(qū) 動(dòng)電流的平均值的減小量等于電流調(diào)整值。在實(shí)際中，可以通過減小脈沖寬度調(diào)制的占空 比實(shí)現(xiàn)間接減小施加到激光器上的驅(qū)動(dòng)電流的平均值的目的。假設(shè)調(diào)整前后的驅(qū)動(dòng)電流的 峰值保持不變，則根據(jù)驅(qū)動(dòng)電流的峰值、占空比和平均值之間的關(guān)系，得出占空比的減小 量等于電流調(diào)整值除以施加到激光器上的驅(qū)動(dòng)電流的峰值?；谶@樣的考慮，電流調(diào)整單 元102可以減小施加到激光器上的驅(qū)動(dòng)電流的占空比，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)減小施加到激光器上的驅(qū) 動(dòng)電流的平均值，并且驅(qū)動(dòng)電流的占空比的減小量時(shí)電流調(diào)整值除以施加到激光器上的驅(qū) 動(dòng)電流的峰值所得商值。還需要說明的是，在實(shí)際中，激光顯示光源中的激光器的個(gè)數(shù)是根據(jù)實(shí)際需要進(jìn) 行靈活選擇的，例如對(duì)于單色顯示最少只需要一個(gè)激光器，如果為了滿足高亮度的單色顯 示的需求，可能會(huì)在激光顯示光源中設(shè)置多個(gè)輸出光波長(zhǎng)相同的激光器組成的激光器陣 列。對(duì)于彩色激光顯示領(lǐng)域，通常至少需要三種輸出不同波長(zhǎng)光的激光器，例如輸出紅、綠 和藍(lán)光的多個(gè)激光器。如上文所述，在激光顯示光源中通常存在多個(gè)激光器，而為了減小體積，通常將所 有激光器共享一個(gè)散熱器進(jìn)行散熱，例如可以將每個(gè)激光器通過各自的導(dǎo)熱裝置與同一個(gè) 散熱器相連，從而實(shí)現(xiàn)高效的將激光器上的熱量導(dǎo)出到散熱器上。此時(shí)對(duì)每個(gè)激光器仍然采用相同的電流調(diào)整系數(shù)。為了使這個(gè)共用的電流調(diào)整系數(shù)能夠適用所有激光器，本發(fā)明實(shí)施例中，以光電轉(zhuǎn)換效率最低的激光器為標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行計(jì)算電流調(diào)整系數(shù)，光電轉(zhuǎn)換效率最 低的激光器在相同的輸入電功率的條件下，輸出的光功率是最低的，相應(yīng)產(chǎn)生的熱量是最 高的，即在施加相同的平均電流的條件下，光電轉(zhuǎn)換效率最低的激光器的熱量是最高的，可 以證明，電流調(diào)整系數(shù)以該光電轉(zhuǎn)換效率最低的激光器為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算所得的值是最大 的，而以該最大的電流調(diào)整系數(shù)對(duì)每個(gè)激光器的驅(qū)動(dòng)電流進(jìn)行調(diào)整，可以使得每個(gè)激光器 降低的熱量的都滿足要求?；谏鲜隹紤]，圖2示出了本實(shí)施例提供的溫度控制裝置的又 一種形式，該溫度控制裝置與上述圖1示出的溫度控制裝置的區(qū)別僅在于將第二計(jì)算單 元103替換為第三計(jì)算單元105，第三計(jì)算單元105同樣用于計(jì)算電流調(diào)整系數(shù)，并且第三 計(jì)算單元105計(jì)算的電流調(diào)整系數(shù)為散熱器的最大工作溫度差值除以激光器與散熱器之 間的熱阻，再除以光電轉(zhuǎn)換效率最低的激光器單位功率變化與其所需的電流調(diào)整量之間的 比值。另外激光器與散熱器之間的熱阻與激光器本身沒有關(guān)系，所以在第三計(jì)算單元105 計(jì)算電流調(diào)整系數(shù)時(shí)，不僅僅局限于采用光電轉(zhuǎn)換效率最低的激光器與散熱器之間的熱 阻。當(dāng)然，在第三計(jì)算單元105計(jì)算電流調(diào)整系數(shù)時(shí)也可以引入浮動(dòng)系數(shù)，如圖2所示，第 三計(jì)算單元105在計(jì)算電流調(diào)數(shù)時(shí)，將散熱器的最大工作溫度差值ΔΤ乘以由浮動(dòng)系數(shù)單 元104設(shè)定的浮動(dòng)系數(shù)3后，才除以激光器與散熱器之間的熱阻N，再除以光電轉(zhuǎn)換效率最 低的激光器激光器的單位功率變化與其所需的電流調(diào)整量之間的比值k所得的商，這樣可 以使得溫度控制的動(dòng)態(tài)過程更合理。利用本實(shí)施例提供的溫度控制方法，減小施加到激光顯示光源中的激光器上的電 流，進(jìn)而減小激光器產(chǎn)生熱量的速度，使得散熱器上的熱量積累變緩，從而減小散熱器的溫 度升高的速度，而且如果散熱器的散熱能力足夠強(qiáng)時(shí)，散熱器上積累的熱量將永遠(yuǎn)超不過 其最大散熱能力時(shí)對(duì)應(yīng)的最大熱量，即散熱器的溫度與環(huán)境溫度的差值永遠(yuǎn)達(dá)不到最大散 熱能力對(duì)應(yīng)的最大的溫度差，有效地延長(zhǎng)了激光器連續(xù)工作的時(shí)間，保證了激光顯示系統(tǒng) 的穩(wěn)定運(yùn)行，并且沒有增加散熱器的體積，從而滿足了整個(gè)裝置對(duì)結(jié)構(gòu)緊湊的要求。實(shí)施例二圖3示出了本實(shí)施例提供的激光顯示裝置的一種形式的示意圖。如圖3所示，該 激光顯示裝置包括散熱器301和通過散熱器301進(jìn)行散熱的激光器302。需要說明的是， 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該可以理解，激光顯示裝置還包括光學(xué)引擎以及投影透鏡等裝置，在圖3 中未示出，這里不再贅述。散熱器301和激光器302優(yōu)選地還設(shè)置導(dǎo)熱裝置，激光器302通過導(dǎo)熱裝置與散 熱器301相連。圖3中特別地以導(dǎo)熱裝置包括導(dǎo)熱板304、半導(dǎo)體制冷器(TEC) 305和導(dǎo)熱 管306為例，其中，激光器302通過導(dǎo)熱板304與半導(dǎo)體制冷器305的冷端連接，導(dǎo)熱管306 的一端連接半導(dǎo)體制冷器305的熱端，另一端連接至散熱器301。另外，激光顯示裝置還包括溫度控制裝置303。該溫度控制裝置303的結(jié)構(gòu)實(shí)施例 一中的溫度控制裝置相同，這里不再贅述。優(yōu)選地，本實(shí)施例中的激光顯示裝置還包括第一溫度傳感器307，用于監(jiān)控散熱器 的當(dāng)前溫度，該第一溫度傳感器307可以設(shè)置在散熱器301上。圖3中示出的激光顯示裝置中僅僅包括一個(gè)激光器，而在實(shí)際中，激光顯示裝置 中通常包括多個(gè)激光器，例如為了實(shí)現(xiàn)輸出三基色的激光，至少需要設(shè)置分別輸出紅、綠和藍(lán)光的激光器。圖4中以激光顯示裝置中包括三個(gè)激光器為例進(jìn)行說明。而為了減小體積， 通常將所有激光器共享一個(gè)散熱器進(jìn)行散熱，例如可以將每個(gè)激光器通過各自的導(dǎo)熱裝置 與同一個(gè)散熱器相連，從而實(shí)現(xiàn)高效的將激光器上的熱量導(dǎo)出到散熱器上。如圖4所示，激 光器分別記為402A、402B和402C。激光器402A通過導(dǎo)熱板404A與半導(dǎo)體制冷器405A的 冷端相連，導(dǎo)熱管406A的一端與半導(dǎo)體制冷器405A相連，另一端與散熱器401相連；類似 地，激光器402B通過導(dǎo)熱板404B與半導(dǎo)體制冷器405B的冷端相連，導(dǎo)熱管406B的一端與 半導(dǎo)體制冷器405B相連，另一端與散熱器401相連；激光器402C通過導(dǎo)熱板404C與半導(dǎo) 體制冷器345C的冷端相連，導(dǎo)熱管406C的一端與半導(dǎo)體制冷器405C相連，另一端與散熱 器401C相連。該激光顯示裝置還包括溫度控制裝置403，溫度控制裝置403的結(jié)構(gòu)與實(shí)施 例一中的相同，這里不再贅述。另外，優(yōu)選地，還可以包括第一溫度傳感器407，用于監(jiān)控散 熱器的當(dāng)前溫度，該第一溫度傳感器407可以設(shè)置在散熱器401上。另外，優(yōu)選地，在至少一個(gè)導(dǎo)熱板上還設(shè)置用于監(jiān)控與該導(dǎo)熱板相連的激光器的溫度的第二溫度傳感器，可以為半導(dǎo)體制冷器對(duì)激光器進(jìn)行溫度控制提供反饋信息。本實(shí)施例提供的激光顯示裝置在實(shí)現(xiàn)延長(zhǎng)激光器的連續(xù)工作時(shí)間的同時(shí)，沒有增 加散熱器的體積，也沒有對(duì)導(dǎo)熱裝置進(jìn)行改動(dòng)，因此整個(gè)裝置體積沒有增大，符合激光顯示 系統(tǒng)對(duì)于激光顯示光源裝置的體積緊湊的要求。實(shí)施例三本實(shí)施例相應(yīng)提供一種激光顯示光源的溫度控制方法，其中激光顯示光源包括散 熱器和通過散熱器進(jìn)行散熱的激光器。如圖5所示，該方法包括如下步驟步驟S501 計(jì)算散熱器的當(dāng)前溫度與環(huán)境溫度的差、并將所得的差與電流調(diào)整系 數(shù)相乘，得到電流調(diào)整值；步驟S502 減小施加到激光器上的電流，電流減小量等于得到的電流調(diào)整值。優(yōu)選地，在步驟S501之前還執(zhí)行步驟S500 計(jì)算電流調(diào)整系數(shù)，該電流調(diào)整系數(shù) 為散熱器的最大工作溫度差值除以激光器與散熱器之間的熱阻，再除以激光器的單位功率 變化與其所需的電流調(diào)整量之間的比值所得的商，即電流調(diào)整系數(shù)可以按照實(shí)施例一中的 式子4所示的形式進(jìn)行計(jì)算。這里散熱器的最大工作溫度差值是散熱器工作在最大的散熱量的狀態(tài)下的散熱 器的溫度與環(huán)境溫度的差；激光器與散熱器之間的熱阻為激光器在單位功率下產(chǎn)生的溫度 與激光器的單位功率的比值。另外，為了使得溫度控制的動(dòng)態(tài)過程更合理，優(yōu)選的，隨著散熱器的不同溫度區(qū)域 對(duì)應(yīng)設(shè)定浮動(dòng)系數(shù)，判斷散熱器的溫度所在的區(qū)域得到對(duì)應(yīng)的浮動(dòng)系數(shù)；并將所述散熱器 的最大工作溫度差值乘以浮動(dòng)系數(shù)后才除以激光器與散熱器之間的熱阻N，再除以激光器 的單位功率變化與其所需的電流調(diào)整量之間的比值k所得的商，即采用實(shí)施例一種式子6 的形式進(jìn)行計(jì)算。再有，為了防止將電流調(diào)整值直接作為激光器的電流的減小量，會(huì)造成激光器的 亮度變化過大，從而出現(xiàn)閃爍屏幕閃爍現(xiàn)象，優(yōu)選地，步驟S502中施加到激光器上的電流 的減小量為電流調(diào)整值除以電流可調(diào)整階數(shù)。對(duì)于激光器顯示光源中包括至少兩個(gè)激光器的情況，電流調(diào)整系數(shù)是以光電轉(zhuǎn)換 效率最低的激光器進(jìn)行計(jì)算的，即所有激光器采用相同的電流調(diào)整系數(shù)，并且該電流調(diào)整系數(shù)等于散熱器的最大工作溫度差值除以激光器與散熱器之間的熱阻，再除以該光電轉(zhuǎn)換 效率最低的激光器單位功率變化與其所需的電流調(diào)整量之間的比值。需要說明的是，根據(jù)激光器的驅(qū)動(dòng)電流的調(diào)制方式不同，步驟S502中減小施加到 激光器的電流的具體實(shí)現(xiàn)也不同。例如，對(duì)于驅(qū)動(dòng)電流為連續(xù)調(diào)制的形式，減小施加到激光器上的電流為即時(shí)電流； 而對(duì)于驅(qū)動(dòng)電流為脈沖寬度調(diào)制的形式，減小施加到激光器上的電流為驅(qū)動(dòng)電流的平均 值，在實(shí)際中可以通過減小脈沖寬度調(diào)制的占空比實(shí)現(xiàn)間接減小施加到激光器上的驅(qū)動(dòng)電 流的平均值的目的。假設(shè)調(diào)整前后的驅(qū)動(dòng)電流的峰值不變，則根據(jù)驅(qū)動(dòng)電流的峰值、占空比 和平均值的關(guān)系得出占空比的減小量等于電流調(diào)整值除以施加到激光器上的驅(qū)動(dòng)電流的 峰值。
通過本實(shí)施例提供的激光顯示光源的溫度控制方法，能夠在散熱器的溫度升高過 程中，適當(dāng)?shù)販p小施加到激光器上的電流，進(jìn)而減小激光器產(chǎn)生熱量的速度，使得散熱器上 的熱量積累變緩，從而減小散熱器的溫度升高速度，而且如果散熱器的散熱能力足夠強(qiáng)時(shí)， 散熱器上積累的熱量將永遠(yuǎn)超不過其最大散熱能力時(shí)對(duì)應(yīng)的最大熱量，即散熱器的溫度與 環(huán)境溫度的差值永遠(yuǎn)達(dá)不到最大散熱能力對(duì)應(yīng)的最大的溫度差，有效地延長(zhǎng)了激光器連續(xù) 工作的時(shí)間，保證了激光顯示系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，并且沒有增加散熱器的體積，從而滿足激光 顯示裝置對(duì)結(jié)構(gòu)緊湊的要求。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng) 視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種溫度控制裝置，控制激光器的電流，所述激光器通過散熱器進(jìn)行散熱，其特征在于，所述溫度控制裝置包括第一計(jì)算單元，計(jì)算散熱器的當(dāng)前溫度與環(huán)境溫度的差，將所述差與電流調(diào)整系數(shù)相乘，得到電流調(diào)整值；電流調(diào)整單元，減小施加到激光器上的電流，所述電流的減小量等于所述得到的電流調(diào)整值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度控制裝置，其特征在于，所述溫度控制裝置還包括第二 計(jì)算單元，計(jì)算電流調(diào)整系數(shù)；所述電流調(diào)整系數(shù)是散熱器的最大工作溫度差值除以激光器與散熱器之間的熱阻，再 除以激光器的單位功率變化與其所需的電流調(diào)整量之間的比值所得的商；所述散熱器的最大工作溫度差值是散熱器工作在最大的散熱量的狀態(tài)下的散熱器的 溫度與環(huán)境溫度的差；所述激光器與散熱器之間的熱阻為激光器在單位功率下產(chǎn)生的溫度與激光器的單位 功率的比值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的溫度控制裝置，其特征在于，所述溫度控制裝置還包括浮動(dòng) 系數(shù)單元，判斷散熱器的溫度所在的區(qū)域得到對(duì)應(yīng)的浮動(dòng)系數(shù)、并隨著散熱器的不同溫度 區(qū)域?qū)?yīng)設(shè)定浮動(dòng)系數(shù)；所述第二計(jì)算單元將所述散熱器的最大工作溫度差值乘以浮動(dòng)系數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度控制裝置，其特征在于，所述第一計(jì)算單元還將所述電 流調(diào)整值除以電流調(diào)整精度，得到所述電流的減小量；所述電流調(diào)整精度等于由亮度允許范圍決定的激光器的電流調(diào)整范圍寬度除以電流 可調(diào)整階數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的溫度控制裝置，其特征在于，所述激光器的驅(qū) 動(dòng)電流是連續(xù)調(diào)制，所述電流為激光器的即時(shí)電流。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的溫度控制裝置，其特征在于，所述激光器的驅(qū) 動(dòng)電流是脈沖寬度調(diào)制，所述電流為施加到激光器上的驅(qū)動(dòng)電流的平均值，所述電流調(diào)整 單元減小施加到激光器上的驅(qū)動(dòng)電流的占空比，進(jìn)而減小施加到激光器上的驅(qū)動(dòng)電流的平 均值；驅(qū)動(dòng)電流的占空比的減小量是所述電流調(diào)整值除以施加到激光器上的驅(qū)動(dòng)電流的峰 值所得的商值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或4任意一項(xiàng)所述的溫度控制裝置，其特征在于，所述溫度控制裝置 還包括第三計(jì)算單元，計(jì)算電流調(diào)整系數(shù)；所述電流調(diào)整系數(shù)是散熱器的最大工作溫度差值除以激光器與散熱器之間的熱阻，再 除以光電轉(zhuǎn)換效率最低的激光器單位功率變化與其所需的電流調(diào)整量之間的比值。
8.一種激光顯示裝置，包括散熱器和通過所述散熱器散熱的激光器，還包括如權(quán)利要 求1至7任一所述的溫度控制裝置、以及第一溫度傳感器，所述第一溫度傳感器用于監(jiān)控散 熱器的當(dāng)前溫度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的激光顯示裝置，其特征在于，所述激光顯示裝置還包括導(dǎo)熱 裝置，所述激光器通過導(dǎo)熱裝置與散熱器相連；所述導(dǎo)熱裝置包括導(dǎo)熱板、半導(dǎo)體制冷器和導(dǎo)熱管，所述激光器通過導(dǎo)熱板與半導(dǎo)體 制冷器的冷端連接，所述導(dǎo)熱管的一端連接所述半導(dǎo)體制冷器的熱端，另一端連接至散熱器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的激光顯示裝置，其特征在于，所述導(dǎo)熱板上還設(shè)置用于監(jiān)控 激光器的溫度的第二溫度傳感器。
11.一種激光顯示光源的溫度控制方法，所述激光顯示光源包括散熱器和通過散熱器 進(jìn)行散熱的激光器，其特征在于，包括計(jì)算所述散熱器的當(dāng)前溫度與環(huán)境溫度的差、并將所得的差與電流調(diào)整系數(shù)相乘，得 到電流調(diào)整值；減小施加到激光器上的電流，所述電流的減小量等于所述得到的電流調(diào)整值。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的激光顯示光源的溫度控制方法，其特征在于，所述方法還 包括計(jì)算電流調(diào)整系數(shù)；所述電流調(diào)整系數(shù)是散熱器的最大工作溫度差值除以激光器與散熱器之間的熱阻，再 除以激光器的單位功率變化與其所需的電流調(diào)整量之間的比值所得的商；所述散熱器的最大工作溫度差值是散熱器工作在最大的散熱量的狀態(tài)下的散熱器的 溫度與環(huán)境溫度的差；所述激光器與散熱器之間的熱阻為激光器在單位功率下產(chǎn)生的溫度與激光器的單位 功率的比值。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的激光顯示光源的溫度控制方法，其特征在于，隨著散熱器 的不同溫度區(qū)域?qū)?yīng)設(shè)定浮動(dòng)系數(shù)，判斷散熱器的溫度所在的區(qū)域得到對(duì)應(yīng)的浮動(dòng)系數(shù)；將所述散熱器的最大工作溫度差值乘以浮動(dòng)系數(shù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的激光顯示光源的溫度控制方法，其特征在于，將所述電流 調(diào)整值除以電流調(diào)整精度，得到所述電流的減小量；所述電流調(diào)整精度等于由亮度允許范圍決定的激光器的電流調(diào)整范圍寬度除以電流 可調(diào)整階數(shù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求11-14任一所述的激光顯示光源的溫度控制方法，其特征在于，所述 激光器的驅(qū)動(dòng)電流是連續(xù)調(diào)制，所述電流為激光器的即時(shí)電流。
16.根據(jù)權(quán)利要求11-14任一所述的激光顯示光源的溫度控制方法，其特征在于，所述 激光器的驅(qū)動(dòng)電流是脈沖寬度調(diào)制，所述電流為施加到激光器上的驅(qū)動(dòng)電流的平均值，所 述電流調(diào)整單元減小施加到激光器上的驅(qū)動(dòng)電流的占空比，進(jìn)而減小施加到激光器上的驅(qū) 動(dòng)電流的平均值；所述驅(qū)動(dòng)電流的占空比的減小量是所述電流調(diào)整值除以施加到激光器上 的驅(qū)動(dòng)電流的峰值所得的商值。
17.根據(jù)權(quán)利要求11或14所述的激光顯示光源的溫度控制方法，其特征在于，所述激 光顯示光源中包括兩個(gè)及以上激光器，所述電流調(diào)整系數(shù)是散熱器的最大工作溫度差值除 以激光器與散熱器之間的熱阻，再除以該光電轉(zhuǎn)換效率最低的激光器單位功率變化與其所 需的電流調(diào)整量之間的比值。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例提供一種激光顯示光源的溫度控制裝置和方法以及激光顯示裝置，該激光顯示光源的溫度控制裝置控制激光器的電流，所述激光器通過散熱器進(jìn)行散熱，所述溫度控制裝置包括第一計(jì)算單元，計(jì)算散熱器的當(dāng)前溫度與環(huán)境溫度的差，將所述差與電流調(diào)整系數(shù)相乘，得到電流調(diào)整值；電流調(diào)整單元，減小施加到激光器上的電流，所述電流的減小量等于所述得到的電流調(diào)整值。通過本發(fā)明實(shí)施例，能夠延長(zhǎng)激光顯示光源中的激光器的連續(xù)工作時(shí)間。
文檔編號(hào)H01S3/04GK101833344SQ201010158628
公開日2010年9月15日 申請(qǐng)日期2010年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月27日
發(fā)明者劉衛(wèi)東, 張海翔, 郭大勃, 陳昱 申請(qǐng)人:青島海信電器股份有限公司