CN105404086A - 一种激光光源和激光投影显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供一种激光光源和激光投影显示装置，涉及激光技术领域，用于避免灰尘对激光光源的影响。该激光光源包括：密封壳体及密封于密封壳体内的激光器件；激光器件包括：依次连接的激光阵列、光束整形模组、荧光转换模组以及滤色输出模组；密封壳体上还设置有泄气孔，泄气孔将密封壳体内部与外部连通，用于平衡密封壳体内部与外部的气压，密封壳体上还包括：一个吸气孔和一个出气孔，吸气孔和出气孔通过换气管道连通，换气管道内设置有驱动装置，驱动装置用于驱动密封壳体内部的空气由吸气孔进入换气管道后由出气孔进入密封壳体内部。本发明实施例用于激光光源的防尘。

Description

一种激光光源和激光投影显示装置

本申请要求于2015年6月18日提交中国专利局、申请号为201510341626.3、发明名称为“一种激光光源和激光投影显示装置”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种激光光源和激光投影显示装置。

背景技术

激光光源作为一种优良的相干光源，具有单色性好，方向性强，光通量高等优点，目前已被工业、医疗、科研、信息、军事等多个领域广泛应用。

激光光源对环境非常敏感，灰尘、湿度、温度、气压等环境条件对激光光源的性能和使用寿命有着极大的影响。例如：应用于激光投影设备中的激光光源在使用一段时间后，会有亮度衰减的问题，而造成亮度衰减的一个重要原因是激光光源内部的光学部件(比如各种透镜)上有灰尘沉积，影响光学部件对激光的透过率，进而使激光光源的出射光线的亮度降低，影响投影设备的正常使用，投影画面质量降低。以及，目前使用的激光光源中，通常使用波长转换部件，比如荧光轮来产生除激光颜色以外的其他颜色的荧光，最终形成三基色。若在波长转换材料上沉积有灰尘颗粒，则在激光激发波长转换材料的过程中会造成受激光转换率的下降，同时造成热量的聚集，影响荧光轮工作的可靠性。因此，如何避免灰尘对激光光源的影响是本领域技术人员亟待解决的一个问题。

发明内容

本发明的实施例提供一种激光光源和激光投影显示装置，用于避免灰尘对激光光源的影响。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

第一方面，提供一种激光光源，包括：密封壳体及密封于所述密封壳体内的激光器件；

所述激光器件包括：依次连接的激光阵列、光束整形模组、荧光转换模组以及滤色输出模组；所述密封壳体上还设置有泄气孔，所述泄气孔将所述密封壳体内部与外部连通，用于平衡所述密封壳体内部与外部的气压；

所述密封壳体上还包括：一个吸气孔和一个出气孔，所述吸气孔和所述出气孔通过换气管道连通，所述换气管道内设置有驱动装置，所述驱动装置用于驱动所述密封壳体内部的空气由所述吸气孔进入换气管道后由所述出气孔进入所述密封壳体内部。

第二方面，提供一种激光投影显示装置，包括第一方面所述的激光光源。

本发明的实施例提供的激光光源包括密封壳体及密封于密封壳体内的激光器件，即密封壳体将激光阵列、光束整形模组、荧光转换模组以及滤色输出模组作为一个整体密封于密封壳体内部，所以可以避免灰尘进入对激光光源内部对激光光源产生影响，此外密封壳体上还设置有泄气孔，泄气孔将密封壳体内部与外部连通，用于平衡密封壳体内部与外部的气压，所以在激光光源工作发热时可以保持密封壳体内部的气压与密封壳体外部的气压相等，不会降低激光光源可靠性，此外，本发明的实施例中通过吸气孔、出气孔、连接吸气孔和出气孔的换气管道以及换气管道内的驱动装置可以使密封壳体内部的空气流动起来，所以还可以增加激光光源的散热效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的实施例提供的激光阵列、光束整形模组、荧光转换模组以及滤色输出模组的示意性结构图；

图2为本发明的实施例提供的一种密封壳体的示意性结构图；

图3为本发明的实施例提供的另一密封壳体的示意性结构图；

图4为本发明的实施例提供的泄气孔的示意性结构图；

图5为本发明的实施例提供的又一种密封壳体的示意性结构图；

图6为本发明的实施例提供的另一种密封壳体的示意性结构图；

图7为本发明的实施例提供的再一种密封壳体的示意性结构图；

图8为本发明的实施例提供的又一种密封壳体的示意性结构图。

附图标记：

激光阵列-11；激光器-111；光束整形模组-12；反光镜-121；

凸透镜-122；凹透镜-123；荧光转换模组-13；二向色镜-131；

荧光轮-132；滤色输出模组-14；滤色轮-134；密封壳体-20；

泄气孔-21；吸气孔-22；出气孔-23；换气管道-24；

驱动装置-25；过滤网-26，激光阵列外侧的密封壳体-301；

光束整形模组外侧的密封壳体-302；

荧光转换模组和滤色输出模组外侧的密封壳体-303。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明的实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

需要说明的是，本申请文件中描述的“A和/或B”表示三种选择：A，或者，B，或者，A和B。也即“和/或”即可以表示“和“的关系，也可以表示“或”的关系。

本发明的实施例提供一种激光光源，该激光光源包括：密封壳体及密封于所述密封壳体内的激光器件。该激光器件包括：依次连接的激光阵列、光束整形模组、荧光转换模组以及滤色输出模组。

示例性的，参照图1所示，激光器件通常包括：激光阵列11、光束整形模组12、荧光转换模组13以及滤色输出模组14；激光阵列11包括多个激光器111，图1中以包括两个激光器为例进行说明，通常激光器由激光二极管阵列组成。光束整形模组12由多个光学镜片组成，示例性的，光束整形模组可以包括反光镜121、凸透镜122、凹透镜123等光学镜片；荧光转换模组13包括：二向色镜131、荧光轮132以及蓝光中继回路构成；滤色输出模组14通常由滤色轮141形成。光线在激光光源内部的传播过程为：首先光线由激光阵列产生射入光束整形模组，然后经过光束整形模组的整合后进入荧光转换模组，在荧光装换模组内激发荧光轮上的荧光轮发光，最后荧光轮发出的光线经过滤色轮滤色后成为激光光源的出射光线。图1中带箭头的线条代表激光光源工作时内部的光线，箭头代表光线的方向。上述实施例中的激光器件仅为本发明的实施例的一种实现方式，并不能作为对本发明的限制。

进一步的，参照图2所示，激光器件密封于密封壳体20内部，密封壳体20上还设置有泄气孔21，泄气孔21将密封壳体20内部与外部连通，用于平衡密封壳体20内部与外部的气压。

具体的，参照3所示，对应于图1所示的激光器件，激光壳体外部的密封壳体可以由激光阵列11外侧的密封壳体301、光束整形模组12外侧的密封壳体302以及荧光转换模组13和滤色输出模组14外侧的密封壳体303滤色三部分组成。其中，三部分密封壳体间的连接工艺可以采用焊接、黏接等工艺。优选的，激光阵列11外侧的密封壳体301的大小与激光阵列11的大小相适应，光束整形模组12外侧的密封壳体302与光束整形模组12的大小相适应，荧光转换模组13和滤色输出模组14外侧的密封壳体303与荧光转换模组13和滤色输出模组14的大小相适应。图3中以泄气孔21设置于激光阵列11外侧的密封壳体301上为例进行说明。此外，在激光光源的出光方向上，密封壳体上还应设置有能够让滤色输出模组滤色后的光线射出的开口，以便激光光源将光线射出。

示例性的，参照图4所示，图中以泄气孔设置于激光阵列11外侧的密封壳体301上为例进行说明。上述实施例中的泄气孔21可以由盖板结构211，过滤柱结构212形成，其中，密封壳体301上设置有于盖板结构211相适应的开口，盖板结构211可以固定于密封壳体的开口处，盖板结构211上设置通孔，过滤柱结构212为中空圆柱形结构，该圆柱形结构底面开口，顶部密封，且在圆柱面上设置有滤窗孔结构。上述实施例中的泄气孔21的形成仅仅为本发明的实施例提供的一种实现方式，并不能作为对本发明的限制，泄气孔以能够平衡密封壳体内部与外部的气压为准。

此外还需要说明的是，泄气孔的数量和大小可以根据实际需求设置，当激光光源工作时密封壳体内部气压变化较快时，设置较多泄气孔或者设置较大的泄气孔，当激光光源工作时密封壳体内部气压变化较慢时设置较少泄气孔或者设置较小的泄气孔，本发明对泄气孔的大小和数量不做具体限定。

本发明的实施例提供的激光光源包括密封壳体及密封于所述密封壳体内的激光器件，即密封壳体将激光阵列、光束整形模组、荧光转换模组以及滤色输出模组作为一个整体密封于密封壳体内部，所以可以避免灰尘进入对激光光源内部对激光光源产生影响，此外密封壳体上还设置有泄气孔，泄气孔将密封壳体内部与外部连通，用于平衡密封壳体内部与外部的气压，所以在激光光源工作发热时可以保持密封壳体内部的气压与密封壳体外部的气压相等，不会降低激光光源可靠性。因此，本发明实施例可以避免灰尘对激光光源的影响。

进一步的，还可在泄气孔处设置过滤网。在泄气孔处设置过滤网可以防止空气中的灰尘颗粒从泄气孔处进入密封壳体内部，所以可以进一步避免灰尘对激光光源的影响。

需要说明的是，当泄气孔处设置有过滤网时，泄气孔的大小和数量是根据过滤网的透过率计算得到的，如果过滤网的透过率较小，密封壳体内的气压变化较快时，泄气孔无法及时将平衡密封壳体内外的气压，如果将泄气孔的大小设置的太大或者数量设置过多虽然可以及时平衡密封壳体内外的气压，但防尘效果会下降，所以泄气孔的大小和数量是根据密封壳体内气压变化和过滤网透过率的关系综合考虑确定的。

示例性的，过滤网由超低透过率空气过滤材料(英文全称：UltraLowPenetrationAirFilter，简称：ULPA)形成。

ULPA又称为超高效空气过滤器，其特点是对0.1-0.2μm的微粒、烟雾和微生物等尘埃粒子的过滤效率达到99.999％以上，对0.3微米以上的微粒子的过滤效率达到99.9999％以上。示例性的，ULPA过滤网可以用超细玻璃纤维滤料制作形成，外框可选用夹层木板、镀锌铜板、不锈钢板及铝合金板，通过聚氨酯胶紧密粘接。使用ULPA形成过滤网具有质量轻、透气量大，集尘率高达99.95-99.999％，且耐碱，耐高温等优点。

示例性的，过滤网由膨体聚四氟乙烯(英文全称：expendedpolytetrafluoroethylene，简称e-PTFE或者expandedPTFE材料形成。

expandedPTFE材料是一种新型的高分子材料，由聚四氟乙烯树脂经拉伸等特殊加工方法制成，具有防水透气的特性，所以采用膨体聚四氟乙烯形成过滤网不但可以避免灰尘颗粒进入密封壳体内部，而且还可以避免水滴、水雾等进入密封壳体内部。

进一步的，由于过滤网结构较薄，所以较容易受外力破损，为避免过滤网受外力破损，可以在过滤网的上方或者下方设置支撑结构。示例性的，可以在过滤网的下方设置十字加强筋。此外，支撑结构的面积应当尽量设计的小，以免影响过滤网处空气的流通。

进一步的，过滤网还包括吸附层，吸附层用于吸附穿过过滤网的气流中的杂质。

示例性的，吸附层材质可以为活性炭，使用吸附层可以吸附穿过过滤网的气流中的杂质，例如气流中的极小液滴等，所以在过滤网上设置吸附层可以进一步增加过滤网的过滤效果。

示例性的，还可以将泄气孔设置于激光阵列和/或光束整形模组外侧的密封壳体上。

即，上述实施中可以将泄气孔设置于激光阵列11外侧的密封壳体301上，或者将泄气孔设置于光束整形模组12外侧的密封壳体302上，或者在激光阵列11外侧的密封壳体301和光束整形模组12外侧的密封壳体302上均设置泄气孔。

具体的，参见图4、5、6所示，其中，图4为将泄气孔设置于激光阵列11外侧的密封壳体上301的示意图，图5为将泄气孔设置于光束整形模组12外侧的密封壳体302上的示意图，图6为在激光阵列11外侧的密封壳体301和光束整形模组12外侧的密封壳体302上均设置泄气孔的示意图。虽然激光光源采用了密封壳体进行防尘，但是密封壳体无法做到绝对密封，所以还是会有少量的灰尘进入到密封壳体内部，这样还需要进一步对密封壳体内部进行除尘。而对于积较大的光学镜片，(例如：光束整形模组中的凸透镜)，对灰尘的敏感程度也较高，防尘也更加重要。因此将泄气孔设置于激光阵列和/或光束整形模组外侧的密封壳体上，这样在激光光源工作发热时，密封壳体内部的空气会通过泄气孔向密封壳体外部流动，进而带动激光阵列和/或光束整形模组处的空气中的灰尘颗粒流向泄气孔处的过滤网，使灰尘颗粒吸附于过滤网上，避免激光阵列和/或光束整形模组受灰尘的影响，从而达到优先对激光阵列和/或光束整形模组处除尘的效果。

另一方面，泄气孔结构的设置能够与外界进行气体交换，从而在平衡气压的同时也能起到一定的散热作用。

示例性的，还可在泄气孔处设置容纳腔，容纳腔包括两个进出口，其中一个进出口为密封壳体的泄气孔，另一个进出口用于外部连通，容纳腔内填充过滤材料。示例性的，容纳腔内的过滤材料可以通过胶封的方式进行固定。在泄气孔处设置容纳腔，并在容纳腔内填充过滤材料能够对进入密封壳体的气流中的灰尘颗粒进行过滤，而且在密封壳体内部的空气向外部流动时也能够对密封壳体内部的灰尘进行过滤，所以可以对激光光源较为敏感的激光阵列和光束整形模组进行除尘。

进一步的，参照图7所示，密封壳体20上还包括：一个吸气孔22和一个出气孔23，吸气孔和出气孔通过换气管道24连通，换气管道24内设置有驱动装置25，驱动装置25用于驱动密封壳体内部的空气由吸气孔进入换气管道后由出气孔进入密封壳体内部。

示例性的，驱动装置可以为风扇，当驱动装置为风扇时，风扇的驱动部分可以位于换气管道外部。此外，换气管道与吸气孔和出气孔的连接处采用密封处理，防止灰尘从吸气孔或出气孔处进入密封壳体内部，示例性的，使用密封橡胶对吸气孔、出气孔与换气管道的连接处进行密封。上述实施例，可以使密封壳体内部的空气流动起来，所以可以增加激光光源的散热效果。

进一步的，参照图8所示，换气管道内还设置有过滤网26。

如上所述，虽然激光光源采用了密封壳体进行防尘，但是密封壳体无法做到绝对密封，所以还是会有少量的灰尘进入到密封壳体内部，这样还需要进一步对密封壳体内部进行除尘，通过在换气管道内增加过滤网，可以使进入密封壳体的灰尘在经过换气管道内的过滤网时被吸附于过滤网上，从而达到过对密封壳体内部除尘的效果。示例性的，该过滤网可以与设置于泄气孔处的过滤网相同，即可以由ULPA或expandedPTFE材料形成，以及包括吸附层。

进一步，吸气孔设置于激光阵列外侧的密封壳体上，出气孔设置于光束整形模组外侧的密封壳体上；或者，吸气孔设置于光束整形模组外侧的密封壳体上，出气孔设置于激光阵列外侧的密封壳体上。

附图7、8中以吸气孔设置于激光阵列外侧的密封壳体301上，出气孔设置于和光模组模组外侧的密封壳体302上为例进行说明，但只需要调整驱动装置驱动气流的流动方向，吸气孔可以实现出气孔的功能，而出气孔也可以实现吸气孔的功能。所以，本发明的实施例中仅限定吸气孔和出气孔分别位于激光阵列外侧的密封壳体上和光束整形模组外侧的密封壳体上，但并不限定某个孔用于吸气或出气。将吸气孔和出气孔分别设置于激光阵列外侧的密封壳体和光束整形模组外侧的密封壳体上同样是因为，面积较大的光学镜片对灰尘的敏感程度也较高，防尘也更加重要，如上设置能够对激光光源较为敏感的激光阵列和光束整形模组进行除尘。同时，由于在密封的壳体内部形成了气体的流动，即使细小的灰尘无法通过气流到达过滤网，但是由于灰尘也随着气流在空间内处于流动状态，能够减少灰尘沉积在某一部位的可能性，能够起到一定的保护光学镜片整洁度的作用。

本发明一实施例提供一种激光投影显示装置，该激光投影显示装置包括上述任一实施例提供的激光光源。示例性的该显示装置可以为激光电视、投影仪等。在此本文不限定显示装置的具体形式，只要包括上述实施例中的激光光源即可。

本发明的实施例提供的激光投影显示装置的激光光源包括密封壳体及密封于所述密封壳体内的激光器件，即密封壳体将激光阵列、光束整形模组、荧光转换模组以及滤色输出模组作为一个整体密封于密封壳体内部，所以可以避免灰尘进入对激光光源内部对激光光源产生影响，此外密封壳体上还设置有泄气孔，泄气孔将密封壳体内部与外部连通，用于平衡密封壳体内部与外部的气压，所以在激光光源工作发热时可以保持密封壳体内部的气压与密封壳体外部的气压相等，不会降低激光光源可靠性。因此，本发明实施例可以避免灰尘对激光光源的影响。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种激光光源，其特征在于，包括：密封壳体及密封于所述密封壳体内的激光器件；

所述激光器件包括：依次连接的激光阵列、光束整形模组、荧光转换模组以及滤色输出模组；所述密封壳体上设置有泄气孔，所述泄气孔将所述密封壳体内部与外部连通，用于平衡所述密封壳体内部与外部的气压；

所述密封壳体上还包括：一个吸气孔和一个出气孔，所述吸气孔和所述出气孔通过换气管道连通，所述换气管道内设置有驱动装置，所述驱动装置用于驱动所述密封壳体内部的空气由所述吸气孔进入换气管道后由所述出气孔进入所述密封壳体内部。

2.根据权利要求1所述的激光光源，其特征在于，所述换气管道内还设置有过滤网。

3.根据权利要求2所述的激光光源，其特征在于，所述过滤网由超低透过率空气过滤材料形成。

4.根据权利要求2所述的激光光源，其特征在于，所述过滤网由膨体聚四氟乙烯材料形成。

5.根据权利要求1所述的激光光源，其特征在于，所述过滤网还包括吸附层，所述吸附层用于吸附穿过过滤网的气流中的杂质。

6.根据权利要求1所述的激光光源，其特征在于，所述吸气孔设置于所述激光阵列外侧的密封壳体上，所述出气孔设置于所述光束整形模组外侧的密封壳体上；或者，所述吸气孔设置于所述光束整形模组外侧的密封壳体上，所述出气孔设置于所述激光阵列外侧的密封壳体上。

7.根据权利要求1所述的激光光源，其特征在于，所述驱动装置为风扇。

8.一种激光投影显示装置，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的激光光源。