CN104516177A - 色轮及投影装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种色轮包含色轮板及散热层，其中色轮板包含涂覆有色变材料的至少一色变区域及未涂覆色变材料的非色变区域，色变区域用以产生对应颜色的光；散热层设置于色轮板的非色变区域，以促进色轮板的散热。

Description

色轮及投影装置

技术领域

本发明关于一种色轮，尤其是关于一种提升散热效能的色轮及投影装置。

背景技术

色轮一般是应用于照射装置或影像形成装置以作为光学分光单元，其借由驱动单元的驱动而进行转动，以使色轮上的不同颜色区域对应光源所发出的光进而产生对应颜色的光来达到分光效果。然而，由于发光效率、体积等考量，光源已由红、蓝、绿三色独立的激光光源发展为单纯使用蓝色激光光源。配合蓝色激光光源的使用，色轮演变为具有涂覆萤光粉的复数萤光区域的萤光色轮。当蓝光激光照射到萤光色轮的萤光区域时，蓝光激光会激发萤光区域上的萤光粉，进而产生对应颜色的光，以达到分光的效果。

然而，由于蓝光激光激发萤光粉的同时会产生热，而使得色轮的温度升高。当蓝光激光光源的能量越大时，激发萤光粉所产生的热也就越大，以致于色轮温度急遽升高而严重影响色轮的正常运作。此外，由于萤光色轮为为高速运转的动件，因此通常具有相关机构上的防尘设计，进而使得散热更加困难。

因此，如何提升色轮的散热效应进而改善照射装置或影像形成装置的运作效率系为研发的重要议题之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种色轮，其利用设置于非色变区域的散热层促进色轮本身的散热效应。

为达到上述目的，本发明提供一种色轮，其包含色轮板及散热层，其中该色轮板包含涂覆有色变材料的至少一色变区域及未涂覆色变材料的非色变区域，该色变区域用以产生对应颜色的光；该散热层设置于该色轮板的该非色变区域，以促进该色轮板的散热。

较佳的，该色轮板具有相对的第一表面及第二表面，且该色变区域设置于该第一表面的一部分，该非色变区域为包含该第一表面未设置色变区域的部分及该第二表面的至少其中之一。

较佳的，上述散热层为选自于由具有复数奈米孔洞的散热层、具有复数奈米微粒的散热层、奈米涂料散热层及其组合所形成的群组。

较佳的，该具有复数奈米孔洞的散热层是由该色轮板的该非色变区域的表面或该散热片的表面经加工处理所构成。

较佳的，该具有复数奈米微粒的散热层是由涂覆氮化硼于该色轮板的该非色变区域的表面或该散热片的表面所构成。

较佳的，该奈米涂料散热层系包含热辐射大于80％的奈米涂料。

较佳的，该奈米涂料包含多层石墨烯或类钻碳。

较佳的，该散热层的厚度较佳为2-10微米。

为达到上述目的，本发明的又提供一种投影装置，其包含上述色轮。

较佳的，该投影装置还包含驱动单元及额外散热层，其中该驱动单元连接该色轮以驱动该色轮转动，且该额外散热层设置于该驱动单元，以进一步促进该色轮板的散热。

较佳的，该驱动单元包含驱动本体、轴件及夹扣板，其中该轴件自该驱动本体延伸连接该色轮，该夹扣板套设于该轴件以使该色轮夹设于该驱动本体及该夹扣板之间，该额外散热层设置于该驱动本体、该轴件及该夹扣板的至少其中之一的表面。

较佳的，该额外散热层选自于由具有复数奈米孔洞的额外散热层、具有复数奈米微粒的额外散热层、奈米散热涂料的额外散热层及其组合所形成的群组。

较佳的，该具有复数奈米孔洞的额外散热层由该驱动本体、该轴件及该夹扣板的至少其中的一的表面经加工处理所构成。

较佳的，该具有复数奈米微粒的额外散热层由涂覆氮化硼于该驱动本体、该轴件及该夹扣板的至少其中之一的表面所构成。

较佳的，该奈米散热涂料的额外散热层为包含热辐射大于80％的奈米散热涂料，其中该奈米散热涂料包含多层石墨烯或类钻碳。

较佳的，该额外散热层的厚度为2-90微米。

与现有技术相比，本发明不仅使得色轮有效地达到分光效果，还可通过散热层的设置使得蓝光激光激发色变材料所产生的热，有效地通过热辐射或热对流方式进行散热，进而使得色轮或投影装置可维持在正常的运转温度，增进操作效能。

附图说明

图1A及图1B分别为本发明一实施例的色轮的前视示意图及后视示意图；

图2A至图2C为本发明不同实施例的色轮的散热层的侧视示意图；

图3A至图3C为本发明不同实施例的色轮的散热层的侧视示意图；

图4A至图4C为本发明一实施例的投影装置的色轮运作示意图；

图5A及图5B分别为本发明另一实施例的色轮及驱动单元组合成色轮模组的前视示意图及后视示意图。

具体实施方式

为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。

本发明提供一种色轮，尤其是一种于非色变区域设置散热层以提升散热效能的色轮。于本发明实施例中，色轮较佳为应用于影像形成装置(例如投影装置)，以作为提供全彩影像的分色装置，但不以此为限。于其他实施例，色轮亦可应用于照射装置，以作为提供多彩光线的分色装置。下面参考附图详细说明本发明的色轮的实施例。

图1A及图1B分别为本发明一实施例的色轮的前视示意图及后视示意图。如图1A及图1B所示，在本实施例中，色轮100包含色轮板110及散热层120，其中色轮板110包含涂覆有色变材料的至少一色变区域112r、112g及未涂覆色变材料的非色变区域114，且色变区域112r、112g各用以产生对应颜色的光。散热层120设置于色轮板110的非色变区域114，以促进色轮板110的散热。具体而言，色轮板110可为具有轴孔116的圆形载板，且色轮板110具有相对的第一表面110a及第二表面110b(即前表面及后表面)。色变区域112r、112g为设置于第一表面110a的一部分，如图1A所示，各色变区域112r、112g为设置于色轮板110圆周的扇形区域。

再者，色轮板110可为具有反射性质的金属板或为于第一表面110a涂覆有反射涂层的载板，以增加光线的反射效应。于一实施例，色轮板110可为铝板，且色轮板110的第一表面110a的部分区域(例如112r、112g)为分别涂覆受光源所发出的光激发而可产生对应颜色光的色变材料。在本实施例中，该色变材料可包含萤光粉、量子点(quantum dots)等受光源激发而产生对应颜色光的材料，但不以此为限。一般而言，萤光粉可为任何习知的萤光粉，而量子点一般长宽高皆在100奈米(约几个原子的大小)以下(或称奈米粒子)。若是将材料制成量子点的大小，则电子容易受到激发而改变能阶，与电洞结合后就会放出光；且发出光的能量强度(波长)和量子点的大小成正比，越小的量子点所发出的能量越高、波长越短，越大的量子点发出的能量越低、波长越长。亦即，量子点直径越小、激发后的光波长越小(偏蓝)，直径越大、激发后的光波长越长(偏红)，由此特性可借由控制量子点大小，发出蓝、绿、红等颜色光。经常采用的量子点材料为硒化镉CdSe、氧化锌ZnO，用蓝色光源照射在量子点上会产生绿色和红色光。以蓝光激光光源为例，色轮板110的第一表面110a分别涂覆受蓝光激光激发而可产生红光的色变材料于色变区域112r及受蓝光激光激发而产生绿光的色变材料于色变区域112g。在本实施例中，色轮板110更具有容许蓝光激光通过的开口112o。在此需注意，在本实施例中，虽绘示色轮板110具有四个色变区域(萤光区112r及112g各两个)及两个开口112o交替设置，但不以此为限。亦即，色变区域及开口的形状、数目、大小及配置方式可依据实际需求修改。

非色变区域114较佳包含第一表面110a未设置色变区域的部分(例如114a)及第二表面110b的至少其中之一。举例而言，如图1A所示，色轮板110的第一表面110a上环绕轴孔116连接色变区域112r、112g的环形区域114a可作为设置散热层120的非色变区域。再者，如图1B所示，色轮板110的第二表面110b亦可作为设置散热层120的非色变区域。换言之，散热层120可仅设置于第二表面110b或环形区域114a上，亦可同时设置于第二表面110b及环形区域114a上。下面参考图2A-2C及图3A-3C详细说明散热层120的型态及配置。

散热层120为选自于由具有奈米涂料的散热层(如图2A、3A所示)、复数奈米孔洞的散热层(如图2B、3B所示)、具有复数奈米微粒的散热层(如图2C、3C)及其组合所形成的群组，且散热层120可设置于第二表面110b及第一表面110a的环形区域114a的至少其中之一上。优选的，如图2A所示，散热层120a为奈米涂料散热层，且仅设置于色轮板110的第二表面110b(即设置于色轮板110的背面)。具体而言，散热层120a为包含热辐射大于80％的奈米散热涂料，且较佳为热辐射大于95％的奈米散热涂料。举例而言，该奈米散热涂料可包含多层石墨烯、类钻碳或奈米碳粉涂料等IR涂料，以提升色轮板110的热辐射效能进而增进色轮板110的散热效应。再者，可借由喷涂、旋涂等方式将奈米涂料涂覆于色轮板110的非色变区域(例如整个第二表面110b)以形成散热层120a，且散热层120a的厚度较佳为2-90微米。举例而言，当使用类钻碳做为该奈米散热涂料时，散热层120a的厚度较佳为2-10微米；当使用多层石墨烯做为该奈米散热涂料时，散热层120a的厚度较佳约为80微米。再者，于另一实施例，如图3A所示，亦可藉由喷涂、旋涂等方式将该奈米散热涂料涂覆于色轮板110的非色变区域(例如整个第二表面110b及环形区域114a)以形成散热层120a于第二表面110b及散热层120a’于环形区域114a，进一步增进色轮板110于前、后表面的热辐射散热效应。

于另一实施例，如图2B所示，散热层120b为具有复数奈米孔洞122的散热层，且仅设置于色轮板110的第二表面110b。具体而言，散热层120b由色轮板110的非色变区域的表面(例如110b)经加工处理所构成。举例而言，可借由蚀刻等方式在色轮板110的第二表面110b形成复数奈米孔洞122，以增加色轮板110的散热表面积，进而增进色轮板110的散热效应。于一实施例，奈米孔洞122的深度较佳为2-90微米。再者，于另一实施例，如图3B所示，亦可借由蚀刻等方式在色轮板110的非色变区域(例如整个第二表面110b及环形区域114a)形成具有复数奈米孔洞122的散热层120b于第二表面110b及散热层120b’于环形区域114a，进一步增大色轮板110于前、后表面的散热表面积。在此需注意，奈米孔洞122的大小是以最小化色轮100旋转时所造成的风切阻力为考量，以降低色轮100旋转产生噪音的可能性。再者，复数奈米孔洞122可具有相同或不同的尺寸，不以实施例所示为限。

于另一实施例，如图2C所示，散热层120c为具有复数奈米微粒124的散热层，且仅设置于色轮板110的第二表面110b。具体而言，散热层120c是由涂覆奈米微粒124的涂料于色轮板110的非色变区域的表面所构成。举例而言，如图2C所示，散热层120c可由涂覆氮化硼(BN)于色轮板110的整个第二表面110b所构成，以使得色轮板110的第二表面110b形成具有奈米微粒124的粗糙表面，借此增加热对流接触面积而增进色轮板110的散热效应。具体而言，可将包含例如复数氮化硼的奈米微粒124的溶液用喷涂、旋涂等方式涂覆于色轮板110的非色变区域(例如整个第二表面110b)，溶剂挥发后于第二表面110b上即形成具有复数奈米微粒124的散热层120c。在本实施例中，散热层120c的厚度较佳为2-90微米。再者，于另一实施例，如图3C所示，亦可用喷涂、旋涂等方式将含有奈米微粒124的溶剂涂覆于色轮板110的非色变区域(例如整个第二表面110b及环形区域114a)以形成散热层120c于第二表面110b及散热层120c’于环形区域114a，进一步增进色轮板110于前、后表面的热对流散热效应。在此需注意，奈米微粒124的大小及分布是以增加色轮100热对流接触面积为考量，且复数奈米微粒124可具有相同或不同的尺寸，不以实施例所示为限。

在此需注意，非色变区域114可为色轮板110上未涂覆色变材料的任何表面区域，其包含例如第一表面110a上未设置色变区域的部分(例如环形区域114a)、第二表面110b、连接第一表面110a与第二表面110b的侧表面，而不以色轮板110的第一表面110a、第二表面110b的区域为限。此外，色轮板110上的散热层120的型态不以单一型态为限，而可依据设计需求于不同非色变区域114设置不同型态的散热层120，以最佳化色轮100的散热效应。举例而言，于另一实施例(未图示)，可在色轮板110的环形区域114a设置具有奈米微粒124的散热层120c’，并在色轮板110的第二表面110b设置奈米涂料散热层120a或具奈米孔洞122的散热层120b。于其他实施例中(未图示)，可在色轮板110的环形区域114a设置具有奈米涂料散热层120a’，并在色轮板110的第二表面110b设置具奈米孔洞122的散热层120b或具有奈米微粒124的散热层120c。选替地，可在色轮板110的环形区域114a设置具奈米孔洞122的散热层120b’，并在色轮板110的第二表面110b设置具有奈米涂料散热层120a或具有奈米微粒124的散热层120c。

再者，本发明同时提供一种包含上述色轮100的投影装置10。如图4A所示，投影装置10包含光源单元300、色轮100、驱动单元200及复数光学元件310、320。具体而言，色轮100通过轴孔116与驱动单元200的轴件210连接，以使得驱动单元200可依据影像讯号I驱动色轮100转动，而使得色变区域112r、112g或开口112o对应光源单元300所发出的光线，以达到分光效果。

光源单元300较佳为包含一个或多个蓝光发光元件的蓝光激光光源，借此可通过调整蓝光发光元件的数目来调整光源单元300的亮度/能量。参考图4A，当驱动单元300依据影像讯号I驱动色轮100转动而使得色变区域112r对应光源单元300时，光源单元300所发出的蓝光激光B通过光学元件310照射到色变区域112r并激发色变区域112r上的色变材料而产生红光R，然后红光R朝远离第一表面110a的方向反射到光学元件310，进而被光学元件310反射到目标萤幕。参考图4B，类似地，当驱动单元200依据影像讯号I驱动色轮100转动而使得色变区域112g对应光源单元300时，光源单元300所发出的蓝光激光B通过光学元件310照射到色变区域112g并激发色变区域112g上的色变材料而产生绿光G，然后绿光G朝远离第一表面110a的方向反射到光学元件310，进而被光学元件310反射到目标萤幕。参考图4C，当驱动单元200依据影像讯号I驱动色轮100转动而使得开口112o对应光源单元300时，光源单元300所发出的蓝光激光B通过光学元件310并进一步通过色轮板110的开口112o，之后再通过一个或多个光学元件320的反射而通过光学元件310达到目标萤幕。

再者，本发明除了在色轮板110的非色变区域114设置散热层120，亦可在与色轮100连接的驱动单元200上加设额外散热层130，以进一步促进该色轮板110的散热。具体而言，如图5A及图5B所示，色轮100及驱动单元200组合成色轮模组，且驱动单元200包含驱动本体205、轴件210及夹扣板220，其中轴件210自驱动本体205延伸通过色轮100的轴孔116，而夹扣板220套设于轴件210，利用锁固件225(例如螺丝、螺帽等)锁固使得色轮100夹设于驱动本体205及夹扣板220之间。驱动本体205可为旋转马达，当驱动本体205转动时同时驱动色轮100转动。在本实施例中，额外散热层130较佳设置于驱动本体205、轴件210及夹扣板220的至少其中的一的表面。具体而言，驱动本体205的外壳、轴件210及夹扣板220较佳为金属件，且利用类似上述散热层120的技术，可加设额外散热层130于驱动本体205、轴件210及夹扣板220的至少其中的一的表面，以更进一步将色轮板110产生的热经散热层120及额外散热层130消散至外界。

在此需注意，额外散热层130具有类似于上述散热层120的特性，因此有关额外散热层130的细节(例如材料、厚度、制作方式等)可参考上述散热层120的说明。举例而言，额外散热层130可选自于由具有复数奈米孔洞的额外散热层、具有复数奈米微粒的额外散热层、奈米散热涂料的额外散热层及其组合所形成的群组。于一实施例中，具有复数奈米孔洞的额外散热层为由驱动本体205、轴件210及夹扣板220的至少其中的一的表面经加工处理所构成。于另一实施例中，具有复数奈米微粒的额外散热层为由涂覆氮化硼于驱动本体205、轴件210及夹扣板220的至少其中的一的表面所构成。于又一实施例中，奈米散热涂料的额外散热层为包含热辐射大于80％的奈米散热涂料，且较佳为热辐射大于95％的奈米散热涂料，例如多层石墨烯、类钻碳或奈米碳粉等IR涂料。额外散热层的厚度为2-90微米，例如当使用类钻碳做为奈米散热涂料时，散热层120a的厚度较佳为2-10微米；当使用多层石墨烯做为奈米散热涂料时，散热层120a的厚度较佳约为80微米，但不以此为限。

凭借上述配置，不仅使得色轮有效地达到分光效果，更可通过散热层(及额外散热层，若有加设时)的设置使得蓝光激光激发色变材料所产生的热，有效地通过热辐射或热对流方式进行散热，进而使得色轮或投影装置可维持在正常的运转温度，增进操作效能。

本发明已由上述实施例加以描述，然而上述实施例仅为例示目的而非用于限制。本领域技术人员当知在不悖离本发明精神下，于此特别说明的实施例可有例示实施例的其他修改。因此，本发明范畴亦涵盖此类修改且仅由所附申请专利范围限制。

Claims (17)

1.一种色轮，其特征在于，包含：

色轮板，包含涂覆有色变材料的至少一色变区域及未涂覆色变材料的非色变区域，该色变区域用以产生一对应颜色的光；以及

散热层，设置于该色轮板的该非色变区域，以促进该色轮板的散热。

2.如权利要求1所述的色轮，其特征在于，该散热层选自于由具有复数奈米孔洞的散热层、具有复数奈米微粒的散热层、奈米涂料散热层及其组合所形成的群组。

3.如权利要求2所述的色轮，其特征在于，该具有复数奈米孔洞的散热层由该色轮板的该非色变区域的表面经加工处理所构成。

4.如权利要求2所述的色轮，其特征在于，该具有复数奈米微粒的散热层由涂覆氮化硼于该色轮板的该非色变区域的表面所构成。

5.如权利要求2所述的色轮，其特征在于，该奈米涂料散热层为包含热辐射大于80％的奈米散热涂料。

6.如权利要求5所述的色轮，其特征在于，该奈米散热涂料包含多层石墨烯或类钻碳。

7.如权利要求1所述的色轮，其特征在于，该散热层的厚度为2-90微米。

8.如权利要求2所述的色轮，其特征在于，该色轮板具有相对的第一表面及第二表面，且该色变区域设置于该第一表面的一部分，该非色变区域为包含该第一表面未设置该色变区域的部分及该第二表面的至少其中之一。

9.一种投影装置，其特征在于，包含如权利要求1-8任意一项所述的色轮。

10.如权利要求9所述的投影装置，其特征在于，还包含：

驱动单元，连接该色轮以驱动该色轮转动；以及

额外散热层，设置于该驱动单元，以进一步促进该色轮板的散热。

11.如权利要求10所述的投影装置，其特征在于，该驱动单元包含驱动本体、轴件及夹扣板，该轴件自该驱动本体延伸连接该色轮，该夹扣板套设于该轴件以使该色轮夹设于该驱动本体及该夹扣板之间，其中该额外散热层系设置于该驱动本体、该轴件及该夹扣板的至少其中之一的表面。

12.如权利要求10所述的投影装置，其特征在于，该额外散热层为选自于由具有复数奈米孔洞的额外散热层、具有复数奈米微粒的额外散热层、奈米散热涂料的额外散热层及其组合所形成的群组。

13.如权利要求12所述的投影装置，其特征在于，该具有复数奈米孔洞的额外散热层由该驱动本体、该轴件及该夹扣板的至少其中之一的表面经加工处理所构成。

14.如权利要求12所述的投影装置，其特征在于，该具有复数奈米微粒的额外散热层由涂覆氮化硼于该驱动本体、该轴件及该夹扣板的至少其中之一的表面所构成。

15.如权利要求12所述的投影装置，其特征在于，该奈米散热涂料的额外散热层为包含热辐射大于80％的奈米散热涂料。

16.如权利要求15所述的投影装置，其特征在于，该奈米散热涂料包含多层石墨烯或类钻碳。

17.如权利要求10所述的投影装置，其特征在于，该额外散热层的厚度为2-90微米。