數(shù)字投影機(jī)走向高品質(zhì)

近幾年來，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)展計劃，成功的開發(fā)出數(shù)字投影機(jī)技術(shù)，并技術(shù)移轉(zhuǎn)給國內(nèi)的生產(chǎn)廠商。國內(nèi)的廠商，經(jīng)過這四年來的技術(shù)深耕，市場的開發(fā)，在臺灣的數(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)到國際的水準(zhǔn)。 mI0r,Z*+M  
]4yvTP3[Rm  
在圖1中，我們由工研院經(jīng)資中心IT IS的研究報告中發(fā)現(xiàn)，以2002年為準(zhǔn)，將是臺灣數(shù)字投影機(jī)的高度成長的開始，由2002年的150萬臺，成長到2006年的265萬臺的水準(zhǔn)。而由目前的景氣回升的速度來看，其成長的力道將高于預(yù)期。 yM2&cMHH~  
在產(chǎn)能逐漸開出之后，國內(nèi)廠商目前不但要能做出低價的數(shù)字投影機(jī)來搶攻市占率，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。 ChGM7uu2  
m [g}vwS  
而品質(zhì)的高低，與技術(shù)的扎實與否有很大的關(guān)系，由于在數(shù)字投影機(jī)開始的時候，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，此時大家的技術(shù)水準(zhǔn)皆相差無幾，但是此時各廠商也都因為尚未開始獲利，技術(shù)并不是決定性的關(guān)鍵。當(dāng)市場逐漸的開發(fā)出來，需求量大增時，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)會的主要因子。 ?X1#b2s  
v\eBL&WK  
舉例來說，散熱的問題，在剛開始的時候，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)市場的需求逐漸需要尺寸小的機(jī)種時，散熱的技術(shù)等級便提高了，此時要在小小的機(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)不但會朝向尺寸更小，還會朝向更高的亮度，更低的噪音的趨勢前進(jìn)，那么只有更高等級的數(shù)字投影機(jī)的設(shè)計技術(shù)才能符合潮流，也就是說，只有具有開發(fā)高階的數(shù)字投影機(jī)技術(shù)的廠商，其產(chǎn)品才能獲得消費大眾的青睞，而只具有低階投影機(jī)技術(shù)的廠商，終會消失在競爭廠商之中，廠商在此時將面臨生死存亡的競爭與淘汰，而這個時間點，以筆者的推估，大約會在2005年出現(xiàn)，到時臺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。 t;]egk  

圖1：前投影式投影機(jī)產(chǎn)量規(guī)模 (?!0__NN;  
(資料來源：工研院經(jīng)資中心ITIS計劃；2002/11) 57>ne)51  

技術(shù)趨勢 (`u!/  
#77UKYj2L-  
前面提到過，體積�。ɑ蚴侵亓枯p）、高亮度、低噪音將是未來數(shù)字投影機(jī)的發(fā)展趨勢，而這當(dāng)三項趨勢的技術(shù)發(fā)展，剛好是互相牽制的，怎么說呢？以體積小來說，在使用相同的組件時，由于總發(fā)熱量相同，導(dǎo)致單位面積散熱量需要增加，否則無法維持相同的操作溫度，若是無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互相違背，因為，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)制對流來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)扇伴隨來除了噪音之外，還有震動的問題，對于光學(xué)組件耐久性也是一項不利的因子。 <&2,G5XA  
pYG,5+g  
因此，在本文中，將以散熱技術(shù)為主，說明數(shù)字投影機(jī)中的相關(guān)設(shè)計與解決之道，希望在此以筆者的一些經(jīng)驗，提供一些基本的投影機(jī)系統(tǒng)冷卻設(shè)計觀念。

為什么需要冷卻設(shè)計？ "Zk6B"o)  
\gkajY-?  
直截了當(dāng)來說，冷卻設(shè)計主要是為了：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)一步來說，經(jīng)過冷卻設(shè)計的投影機(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。 G= cxc_9  
Anv8)J!9u  
一般來說，在投影機(jī)的設(shè)計流程中（如圖2），首先需要由計劃主持人參考市場的需求與趨勢，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)計部門與電子系統(tǒng)設(shè)計部門進(jìn)行功能的設(shè)計，而在設(shè)計的過程中，光學(xué)設(shè)計部門還要不斷與電子系統(tǒng)設(shè)計部門的人員溝通，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。 bEKLameKv  
D3{lyi|8  
當(dāng)初步的光路系統(tǒng)與電路系統(tǒng)設(shè)計完成后，接著便是交給機(jī)購的部門設(shè)計夾持機(jī)構(gòu)，而冷卻設(shè)計的人員在投影機(jī)的設(shè)計流程中，必須與機(jī)構(gòu)設(shè)計人員密切的合作，并提出系統(tǒng)散熱的相關(guān)建議，而且在同時還要進(jìn)行冷卻設(shè)計的評估。 E'8Bw7Tz  
f zO8by  
當(dāng)機(jī)構(gòu)部門的人員初步設(shè)計好投影機(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，是否整個投影機(jī)的散熱符合基本需求，此時并非要能完全的達(dá)到產(chǎn)品的規(guī)格，只是要先評估是否有極大的「熱點」隱藏在此設(shè)計中，影響光學(xué)組件的功能。請注意，通常無法一下子就做出符合產(chǎn)品規(guī)格的散熱設(shè)計，此時就必須要評估可能的解決方法，交由機(jī)構(gòu)設(shè)計人員修改之后，再進(jìn)行第2次的模擬分析，直到滿足產(chǎn)品需求為止。 JWL J<z  
r<v%Zp  
另外，傳統(tǒng)上業(yè)界最常用的還是熱流實驗方法，取代模擬分析，直接以投影機(jī)雛形機(jī)進(jìn)行熱流實驗的驗證，以確保機(jī)構(gòu)設(shè)計的結(jié)構(gòu)可以滿足整個系統(tǒng)的散熱需求。但這樣子的成本會比使用模擬分析的方法進(jìn)行散熱設(shè)計驗證的方式要來得高很多，尤其當(dāng)投影機(jī)的機(jī)種較多時，將會造成在驗證的時間較長，這是計劃主成人所必須考量進(jìn)去的。因此以長遠(yuǎn)發(fā)展來說，應(yīng)建立一套模擬熱流驗證的方法，以因應(yīng)未來投影機(jī)市場的需求。

圖2：投影機(jī)的設(shè)計流程

　很多人會有疑問，散熱設(shè)計好像有很多的經(jīng)驗可供參考，依照經(jīng)驗來做便不會有問題，因此為了開發(fā)成本，通常會省略散熱設(shè)計的部分，直接由機(jī)構(gòu)人員依照經(jīng)驗來做即可。其實這種現(xiàn)象在臺灣的許多中小企業(yè)很多，但是往往結(jié)果便是所開發(fā)出來的機(jī)型，無法通過耐久驗證與可靠度驗證，當(dāng)你發(fā)現(xiàn)驗證后有問題，要再修改雛形機(jī)時，其所花費的代價是很高的，加上推出產(chǎn)品時間延遲，錯失銷售時機(jī)，損失不貲。有時產(chǎn)品一時僥幸過關(guān)，但是銷售到用戶手上時，因為品質(zhì)不良導(dǎo)致公司信譽(yù)破壞，也要付出相當(dāng)大的代價。因此，在產(chǎn)品開發(fā)的過程中，加上散熱設(shè)計是有必要性的！ e