高功率显示设备荧光轮的热设计

航空工业西安航空计算技术研究所 吴 波 赵 亮 杨明明 郭建平 白振岳

对激光显示设备中的荧光轮进行有效的热管理是此类显示设备工程实现上的一个难点。本文依据真实的激光显示设备提出了一种“热辐射加液冷”的散热方案。根据实际物理模型进行了抽象简化，建立了荧光轮与液冷冷板及周围环境的热阻网络模型。进而对荧光轮的散热进行了热设计计算。计算结果表明，本文所提出的“热辐射加液冷”的散热方案能够对荧光轮进行有效的热管理，方案具备可行性。

激光投影显示技术可以真实地再现客观世界，具有强大的的表现力。激光激发荧光轮是一种主流的发光方案。荧光轮上的荧光材料在工作时会产生大量的热。对荧光材料发热实施有效的热管理对激光显示设备具有十分重要的意义。

受到光路系统的限制，荧光轮需要被放置在相对狭小的空间内，而它的功耗很高，如何有效散热是一个棘手的问题。采用液冷是解决高功耗散热问题的常用手段。然而，由于荧光轮在工作时处于旋转状态，外部冷却工质无法通过管路直接与之相连而将热量带走。为解决这一问题，本文提出了一种“辐射加液冷”的散热方案，即先通过热辐射方式使得热量被液冷冷板吸收，液冷循环再将热量带走。本文依据一款真实的激光显示设备，对其荧光热源的“辐射加液冷”散热方案进行了热设计计算，论证了方案的可行性。

图1 激光显示设备原理图