CN105116677B - 转换装置、光波长转换模组及投影装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种转换装置、光波长转换模组及投影装置。转换装置包括散热结构和设置在散热结构上的光波长转换元件。本发明的转换装置、光波长转换模组及投影装置能够提高光波长转换模组的耐温性和转换效率。

Description

转换装置、光波长转换模组及投影装置

技术领域

本发明涉及投影设备技术领域，具体而言，涉及一种转换装置、光波长转换模组及投影装置。

背景技术

随着电子设备逐渐走向移动化，投影装置也朝轻量化发展。早期的投影装置大多采用汞灯来作为发光源，但由于汞灯的部份发光频谱表现不佳而影响了成像质量。采用激光(laser)光源作为投影装置的激发光源，可以解决这一问题。激光光源产生激光之后，激光经由波长转换装置进行分色，然后通过数字微镜阵列来产生全彩的画面。

色轮是目前被普遍使用的波长转换装置，一般由胶材、荧光粉及玻璃所制成。发明人发现由于激光的能量大且功率高，因此，当激光聚焦而投射到色轮上时，激光光源发出的激发光通常在色轮等光波长转换器件上形成很强的光照，胶材很可能会碳化而形成黑点，而且工作温度的上升会降低光波长转换材料(量子点、荧光粉等)的发光效率和转换效率，还会加速光强衰减，从而影响投影装置的性能。因此材料的耐温性和转换效率限制了投影装置，特别是激光投影装置的发展。如何降低光波长转换装置的工作温度提高转换效率成为了目前很重要的研究课题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种耐温性能好且转换效率高的转换装置、光波长转换模组及投影装置。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种转换装置，转换装置包括散热结构和设置在散热结构上的光波长转换元件。

进一步地，散热结构为由具有预定导热效果的导热材料制成。

进一步地，散热结构呈第一筒状结构，光波长转换元件呈第二筒状结构，第二筒状结构设置在第一筒状结构的内部，第一筒状结构的轴线与第二筒状结构的轴线一致。

进一步地，第一筒状结构的长度大于第二筒状结构的长度，第二筒状结构的第一端与第一筒状结构的第一端平齐。

进一步地，第一筒状结构的外侧壁上设置有一个或多个散热盲孔和/或鳍片和/或导热槽。

进一步地，第一筒状结构的内侧壁上设置有高反射率膜。

进一步地，光波长转换元件包括至少一个光波长转换区域，光波长转换区域包含荧光粉或量子点或荧光染料，或荧光粉、量子点和荧光染料的混合。

根据本发明的另一方面，提供了一种光波长转换模组，包括光源和转换装置，转换装置为上述的转换装置。

进一步地，光波长转换模组还包括第一反射镜和第二反射镜，其中，第一反射镜设置在光源和转换装置之间以将光源发射的光反射至转换装置，转换装置对第一反射镜反射后的光进行光波长转换后传递至第二反射镜，第一反射镜和第二反射镜对称设置在转换装置的两侧。

进一步地，光波长转换模组还包括驱动机构，驱动机构用于驱动转换装置旋转。

进一步地，驱动机构包括马达，第一筒状结构通过连接机构固定连接在马达上。

进一步地，连接机构包括N块连接板，N块连接板沿马达的周向固定在马达上，第一筒状结构的内壁上设置有N个与N块连接板一一对应的定位槽，连接板的远离马达的一端固定在定位槽内，其中N为大于等于2的整数。

进一步地，驱动机构包括马达，第一筒状结构通过连接机构连接在马达上，且第一筒状结构沿第一筒状结构的轴线可移动地设置。

进一步地，连接机构包括N块连接板，N块连接板沿马达的周向布置并连接在第一筒状结构的内壁上，其中，N为大于等于2的整数。

进一步地，第一筒状结构的内壁上设置有M组定位槽，一组定位槽包括N个与N块连接板一一对应地设置的定位槽，M组定位槽沿第一筒状结构的轴线方向依次设置，N块连接板可选择地与M组定位槽中的一组配合连接，其中，M为大于等于2的整数。

进一步地，第一筒状结构的内壁上设置有N个与N块连接板一一对应的定位槽，定位槽沿第一筒状结构的长度方向延伸，且定位槽的长度大于连接板沿第一筒状结构的轴线方向上的长度。

根据本发明的再一方面，提供了一种投影装置，包括光波长转换模组或转换装置，光波长转换模组为上述的光波长转换模组，转换装置为上述的转换装置。

应用本发明的技术方案，由于转换装置包括散热结构，当光源发射激光射到光波长转换元件上进行光波长转换时，通过散热结构的作用，能够避免光波长转换模组的温度上升，避免光波长转换模组的温度上升降低光波长转换元件的发光率和转换率，提高了转换装置的耐温性和转换效率。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明的光波长转换模组的主视图；

图2示意性示出了本发明的转换装置、驱动机构以及连接机构的连接关系图；

图3示意性示出了本发明的第一实施例的转换装置剖切开后的主视图；以及

图4示意性示出了本发明的第二实施例的转换装置剖切开后的主视图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、光源；20、第一反射镜；30、转换装置；31、散热结构；311、定位槽；312、散热盲孔；32、光波长转换元件；40、第二反射镜；50、驱动机构；51、马达；60、连接机构；61、连接板。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参见图1至图4所示，图1中的箭头方向表示光的传播方向。根据本发明的实施例，提供了一种光波长转换模组。

本实施例中的光波长转换模组包括光源10、第一反射镜20、转换装置30以及第二反射镜40。其中，光源10为激光光源，第一反射镜20设置在光源10和转换装置30之间，用于将光源10发射的光反射至转换装置30，转换装置30包括散热结构31和设置在散热结构31上的光波长转换元件32，光波长转换元件32具有一定厚度，并包括至少一个光波长转换区域，光波长转换区域设置在激发光的传播路径上以接收第一反射镜20对激发光的发射光线，转换装置30对第一反射镜20反射后的光进行光波长转换后传递至第二反射镜40。

优选地，为了能够对转换装置30能够对第一反射镜20到第二反射镜40之间传递的光线进行转换，本实施例中的第一反射镜20和第二反射镜40对称设置在转换装置30的两侧，结构简单，便于携带。在本发明的其他实施例中，第一反射镜20和第二反射镜40还可以不用对称设置在转换装置30的两侧，只要保证经转换装置30转换后的光能够反射至第二反射镜40即可。在本发明的其他实施例中，还可以不设置第一反射镜20和第二反射镜40，而将光源10倾斜放置，只要保证光源10发出的光能够照射至转换装置30即可。

根据上述的结构可以知道，本实施例中的光波长转换模组中的转换装置30包括散热结构31，当光源10发射激光经第一反射镜20反射后，反射光以一定角度射到光波长转换元件32上进行光波长转换时，通过散热结构31的作用，能够避免光波长转换模组的温度上升，避免光波长转换模组的温度上升降低光波长转换元件的发光率和转换率，提高了光波长转换模组的耐温性和转换效率。

在本实施例中，散热结构31由具有预定导热效果的导热材料制作而成，通过散热结构31的作用，能够对光波长转换元件32进行快速散热。优选地，本实施例中的导热材料可以是铝或铜或金或银或碳化硅或者铝、铜、金、银、碳化硅的合金，还可以是金属氧化物或者导热高分子材料。上述材料具有导热性能好的特点，便于快速散热。本实施例中的预定导热效果为与上述导热材料的导热性能相当的导热效果。

再次参见图1至图4所示，本实施例中的散热结构31呈第一筒状结构，同样地，光波长转换元件32也呈第二筒状结构，该第二筒状结构设置在第一筒状结构的内部，便于散热结构31对光波长转换元件32进行充分散热。安装时，第一筒状结构的轴线与第二筒状结构的轴线一致，第一筒状结构和第二筒状结构卧式设置在第一反射镜20和第二反射镜40之间，使得第一筒状结构和第二筒状结构的长度方向与水平方向一致，便于光源10发射的激光经光波长转换元件32转换后入射至第二反射镜40。安装第二筒状结构时，可以采用胶水粘接或者过盈配合连接或者采用其他紧固件连接的方式安装在第二筒状结构内。

本实施例中的第一筒状结构和第二筒状结构尤其指圆筒状结构、即圆柱体状的筒状结构。在本发明的其他实施例中，第一筒状结构和第二筒状结构还可以是外观呈长方体或正方体或锥形体状的筒状结构。

为了进一步提高散热结构31的散热效果，本实施例中的第一筒状结构的外侧壁上设置有多个散热盲孔312和/或鳍片(图中未示出)和/或导热槽(图中未示出)，通过散热盲孔312、鳍片以及导热槽的作用，能够增大散热结构31与外界空气的接触面积，提高散热结构31的散热效果。

本实施例中的散热盲孔312可以均匀或不均匀地布置第一筒状结构的外表面上，散热盲孔312的大小可以相等，也可以不相等，散热盲孔312可以是圆形孔、方形孔或其他不规则的孔。鳍片可以设置为一片或多片，当设置有多片时，多片鳍片可以沿第一筒结构的长度方向和/或周向布置，或以其他规则或不规则方式布置在第一筒状结构的外部。导热槽可以沿第一筒状结构的长度方向延伸，也可以沿第一筒状结构的周向布置，还可以其他规则或不规则的方式设置在第一筒状结构的外表面上。

在本发明的一种优选的实施例中，第一筒状结构的长度大于第二筒状结构的长度，第二筒状结构的靠近第二反射镜40的一端(即第一筒状结构的第一端)与第一筒筒状结构的靠近第二反射镜40的一端平齐。

优选地，本实施例中的第一筒状结构的内侧壁上设置有高反射率膜，例如金，银，铜，铝，锌等金属反射膜，或者金属电介质反射膜等。上述的高反射膜可以通过涂覆方式设置在第一筒状结构的内壁上，还可以采用蒸镀等方式设置在第一筒状结构的内壁上。在本发明的其他实施例中，还可以直接利用金，银，铜，铝，锌做成筒状结构嵌设在第一筒状结构的通孔内。在设置过程中，金，银，铜，铝，锌等金属反射膜，或者金属电介质反射膜等设置在第一筒状结构的没有被第二筒状结构覆盖内壁面上，金，银，铜，铝，锌等金属反射膜，或者金属电介质反射膜等具有反射率高的优点，便于提高本实施例的光波长转换模组的转换效率。

在本实施例中，光波长转换元件32包括至少一个光波长转换区域，光波长转换区域包含荧光粉或量子点或荧光染料，或荧光粉或量子点或荧光染料的混合，便于提高光波长转换元件32的转换效率。光波长转换元件32上设置有一个或多个光波长转换区域。比如光源是蓝光，转换元件上可以有红光转换区域和绿光转换区域等，具体可以根据实际的使用需求设置。

在本实施例中，光波长转换模组还包括驱动机构50，工作时，通过驱动机构50的作用，能够驱动散热结构31做周期运动。具体来说，驱动机构50包括马达51，安装时，第一筒状结构通过连接机构60支撑在马达51上，且第一筒状结构沿第一筒状结构的轴线可移动地设置，便于使马达51和转换装置30的相对位置在一定范围内可以分为M档进行调整。当第一筒状结构沿第一反射镜20到第二反射镜40的方向来回移动的过程中，可以对激发光在光波长转换元件32上的位置进行调节，便于延长本实施例的光波长转换模组的使用寿命。

为了便于安装马达51，本实施例中的连接机构60包括N块连接板61，安装时，将N块连接板61的第一端沿马达51的周向布置并连接在马达51上，N块连接板61的第二端连接在第一筒状结构的内壁上，结构简单，便于安装。其中N为大于等于2的整数。当马达51转动时，能够带动第一筒状结构转动。

参见图3所示，在本发明的第一种优选的实施例中，为了第一筒状结构能够沿第一筒状结构的轴线方向移动，本实施例的第一筒状结构的内壁上设置有M组定位槽311，一组定位槽311包括N个定位槽311，安装时，N块连接板61与N个定位槽311一一对应地设置，而M组定位槽311沿第一筒状结构的长度方向依次设置，N块连接板61可选择地与M组定位槽311中的一组配合连接，其中，M为大于等于2的整数。当需要对光波长转换元件32的位置进行调节时，可以沿第一反射镜20到第二反射镜40的长度方向移动第一筒状结构，然后通过一组上的N个定位槽311和N块连接板61的共同作用，就能够将第一筒状结构安装在合适的位置上，简单快捷，进行实现对转换装置30进行M挡调节。

参见图4所示，根据本发明的第二种优选的实施例，为了第一筒状结构能够沿第一筒状结构的轴线方向移动，本实施例中的第一筒状结构的内壁上设置有多个与多块连接板61一一对应定位槽311，定位槽311沿第一筒状结构的轴线方向延伸，且定位槽311的长度大于连接板61沿第一筒状结构的轴线方向上的长度。由于本实施例中的定位槽311的沿第一筒状结构的轴线方向延伸，且定位槽311的长度大于连接板61的长度，当需要对光波长转换元件32的位置进行调节时，只需要沿第一反射镜20到第二反射镜40的方向移动第一筒状结构并使得多块连接板61沿定位槽311的长度方向移动即可。为了将连接板61的端部稳定地固定在定位槽311内，本实施例中还设置了定位销或定位螺钉等定位结构。

在本发明的其他未示出的实施例中，为了使第一筒状结构能够沿其轴线方向移动，还可以在第一筒状结构的内壁设置上第一齿条，使该第一齿条沿第一筒状结构的长度方向延伸，并对应设置与该第一齿条啮合的第二齿条，然后通过电机驱动第二齿条带动第一齿条运动，进而驱动第一筒状结构沿其轴线方向移动。在本发明的其他实施例种，还可以采用连杆机构，摆杆机构等结构驱动第一筒状结构沿其轴线方向移动。

在本发明的其他实施例中，转换装置30还可以固定安装在驱动机构50上，即转换装置30不可移动。为了将转换装置30固定安装在驱动机构50上，本实施例中的连接机构60也包括N块连接板61，N块连接板61沿马达51的周向布置并连接在第一筒状结构的内壁上，第一筒状结构的内壁上设置有与N块连接板61一一对应的N个定位槽311。安装时，N块连接板61的第一端固定在马达51上，N块连接板61的远离马达51的一端一一对应地安装在N个定位槽311内。同样地，N为大于等于2的整数。工作时，马达51转动即可带动转换装置30转动。

根据上述的结构，当本实施例光波长转换模组工作时，光源10发出的激发光通过第一反射镜20后，反射光以一定角度入射到光波长转换元件32上，激发光线通过做周期运动的光波长转换元件32后，转化成一次受激光线，该一次受激光线通过散热结构31内壁的反射材料反射后，再次通过光波长转换元件32形成二次受激发光线，该二次受激发光线经过第二反射镜40后，输出周期性时序的色光序列。

根据本发明的另一方面，提供了一种投影装置，该投影装置包括光波长转换模组，该光波长转换模组为上述的光波长转换模组。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

(1)相对于现有技术而言，本发明的光波长转换模组为非垂直入射方式，激发光线在光波长转换材料的传播距离较远，有利于波长转换，提高转换效率。

(2)通过散热结构内壁的反射作用，激发光线入射到光波长转换材料中，经过反射受到二次激发，可以减少光波长转换材料的用量。

(3)波长转换装置外层设置有散热盲孔或鳍片，可以及时传导热量，提高材料的转换效率。

(4)马达上有多个连接板，可以通过调整马达与转换装置的相对位置，充分利用光波长转换元件上的量子点，延长装置的使用寿命。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种转换装置，其特征在于，所述转换装置(30)包括散热结构(31)和设置在所述散热结构(31)上的光波长转换元件(32)；

所述散热结构(31)呈第一筒状结构，所述光波长转换元件(32)呈第二筒状结构，所述第二筒状结构设置在所述第一筒状结构的内部，所述第一筒状结构的轴线与所述第二筒状结构的轴线一致。

2.根据权利要求1所述的转换装置，其特征在于，所述散热结构(31)为由具有预定导热效果的导热材料制成。

3.根据权利要求1所述的转换装置，其特征在于，所述第一筒状结构的长度大于所述第二筒状结构的长度，所述第二筒状结构的第一端与所述第一筒状结构的第一端平齐。

4.根据权利要求1所述的转换装置，其特征在于，所述第一筒状结构的外侧壁上设置有一个或多个散热盲孔(312)和/或鳍片和/或导热槽。

5.根据权利要求3或4中所述的转换装置，其特征在于，所述第一筒状结构的内侧壁上设置有高反射率膜。

6.根据权利要求1所述的转换装置，其特征在于，所述光波长转换元件(32)包括至少一个光波长转换区域，所述光波长转换区域包含荧光粉或量子点或荧光染料，或所述荧光粉、所述量子点和所述荧光染料的混合。

7.一种光波长转换模组，其特征在于，包括光源(10)和转换装置(30)，所述转换装置(30)为权利要求1至6中任一项所述的转换装置(30)。

8.根据权利要求7所述的光波长转换模组，其特征在于，所述光波长转换模组还包括第一反射镜(20)和第二反射镜(40)，其中，所述第一反射镜(20)设置在所述光源(10)和所述转换装置(30)之间以将所述光源(10)发射的光反射至所述转换装置(30)，所述转换装置(30)对所述第一反射镜(20)反射后的光进行光波长转换后传递至所述第二反射镜(40)，所述第一反射镜(20)和所述第二反射镜(40)对称设置在所述转换装置(30)的两侧。

9.根据权利要求7所述的光波长转换模组，其特征在于，所述光波长转换模组还包括驱动机构(50)，所述驱动机构(50)用于驱动所述转换装置(30)旋转。

10.根据权利要求9所述的光波长转换模组，其特征在于，所述驱动机构(50)包括马达(51)，所述第一筒状结构通过连接机构(60)固定连接在所述马达(51)上。

11.根据权利要求10所述的光波长转换模组，其特征在于，所述连接机构(60)包括N块连接板(61)，所述N块连接板(61)沿所述马达(51)的周向固定在所述马达(51)上，所述第一筒状结构的内壁上设置有N个与所述N块连接板(61)一一对应的定位槽(311)，所述连接板(61)的远离所述马达(51)的一端固定在所述定位槽(311)内，其中N为大于等于2的整数。

12.根据权利要求9所述的光波长转换模组，其特征在于，所述驱动机构(50)包括马达(51)，所述第一筒状结构通过连接机构(60)连接在所述马达(51)上，且所述第一筒状结构沿所述第一筒状结构的轴线可移动地设置。

13.根据权利要求12所述的光波长转换模组，其特征在于，所述连接机构(60)包括N块连接板(61)，所述N块连接板(61)沿所述马达(51)的周向布置并连接在所述第一筒状结构的内壁上，其中，N为大于等于2的整数。

14.根据权利要求13所述的光波长转换模组，其特征在于，所述第一筒状结构的内壁上设置有M组定位槽(311)，一组所述定位槽(311)包括N个与所述N块连接板(61)一一对应地设置的所述定位槽(311)，所述M组定位槽(311)沿所述第一筒状结构的轴线方向依次设置，所述N块连接板(61)可选择地与所述M组定位槽(311)中的一组配合连接，其中，M为大于等于2的整数。

15.根据权利要求13所述的光波长转换模组，其特征在于，所述第一筒状结构的内壁上设置有N个与所述N块连接板(61)一一对应的定位槽(311)，所述定位槽(311)沿所述第一筒状结构的长度方向延伸，且所述定位槽(311)的长度大于所述连接板(61)沿所述第一筒状结构的轴线方向上的长度。

16.一种投影装置，包括光波长转换模组或转换装置(30)，其特征在于，所述光波长转换模组为权利要求7至15中任一项所述的光波长转换模组，所述转换装置(30)为权利要求1至6中任一项所述的转换装置(30)。