CN105974719A - 一种波长转换装置及激光显示系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及激光显示技术领域，具体涉及一种波长转换装置及激光显示系统。其中，该波长转换装置，包括马达和散热器，所述马达的后端和散热器的背面之间留有空隙，其特征在于，所述空隙中过盈填充有导热结构体；所述导热结构体包括可压缩填充体，所述可压缩填充体的外表面涂覆有导热石墨层；所述马达的后端及所述散热器的背面均与所述导热石墨层接触，所述导热石墨层在所述马达的后端与所述散热器的背面之间连通形成导热通道。本发明实施例的波长转换装置及激光显示系统，能够提高波长转换装置中马达的散热速率。

Description

一种波长转换装置及激光显示系统

技术领域

本发明实施例涉及激光显示技术领域，具体涉及一种波长转换装置及激光显示系统。

背景技术

激光显示技术是利用激光器发出的激光在大屏幕上实现图像投影的技术，通俗可称之为“激光影院”。在激光显示技术中，通常要用到波长转换装置。

图1是一种波长转换装置的结构示意图。如图1所示，在波长转换装置6中包括马达9和基板8，其中，在基板8上设置有荧光层7。当波长转换装置6工作时，马达9带动基板8高速旋转，激光源发出的激光投射在高速旋转的基板8的荧光层7上，荧光层7受到激光照射发出红、绿、蓝三色基光。

上述波长转换装置6工作的过程中，荧光层7在受到激光照射发光的情况下以及在马达9转动的过程中均会释放热量。若波长转换装置6工作过程中产生的热量不能及时散出去，会使马达9的温度比较高，马达9作为一种电子元件，高温会影响马达9的运转性能和使用寿命。

为了及时对马达9进行散热，在波长转换装置6中还设置了散热器11和风扇12，如图1中所示，散热器11安装在马达9的后端，为了不影响马达9的运转，散热器11与马达9的后端之间留有一定的空隙13；风扇12被间隔设置在散热器11的后端。

在上述波长转换装置6中，马达9上的热量通过空气传导到散热器11上进行散热，散热的效率相对比较低。

发明内容

本发明实施例提供了一种波长转换装置及激光显示系统，以提高波长转换装置中马达的散热速率。

第一方面，本发明实施例提供了一种波长转换装置，包括马达和散热器，所述马达的后端和散热器的背面之间留有空隙，其特征在于，所述空隙中过盈填充有导热结构体；

所述导热结构体包括可压缩填充体，所述可压缩填充体的外表面涂覆有导热石墨层；

所述马达的后端及所述散热器的背面均与所述导热石墨层接触，所述导热石墨层在所述马达的后端与所述散热器的背面之间连通形成导热通道。

第二方面，本发明实施例提供了一种激光显示系统，包括上述的波长转换装置，还包括：激光源以及图像成像装置；

所述激光源用于向所述波长转换装置发出激光，所述激光投射在所述波长转换换装置的荧光层上用于激发产生基色光；

所述图像成像装置用于利用所述激光投射图像。

本发明实施例方案中，在马达的后端和散热器的背面的空隙之间过盈填充导热结构体，在该导热结构体中包括可压缩填充体，可压缩填充体作为导热石墨层的载体，占据导热结构体的大部分体积。由于可压缩填充体的可压缩性，使得导热结构体能够适用各类空间环境，在本方案中，导热结构过盈填充在马达的后端和散热器的背面之间的空隙中。

为了将马达后端的热量传导到散热器上，本发明实施例方案中，在可压缩填充体的外表面涂覆形成导热石墨层，可压缩填充体上的导热石墨层与马达的后端及散热器的背面都接触，并且在马达的后端与散热器的背面之间形成一条导热石墨层形成的导热通道，由此，马达后端上的热量可以传导到导热石墨层上，并通过导热石墨层形成的导热通道传导到散热器的背面进行散热。

本发明实施例的波长转换装置中，马达后端的热量主要通过导热石墨层传导到散热器的背面，其中，导热石墨的平面导热系数可达1500W/m·K，纵向(导热石墨厚度方向)导热系数较低。由于导热石墨平面导热系数比较高，可见，涂覆在可压缩填充体上的导热石墨层在平面方向便具有上述较高的导热系数，马达后端上的热量可以通过导热石墨层的表面快速传导到散热器的背面，相较于现有技术中通过空气导热(空气的导热系数约为0.023W/m·K)，能够提高马达后端热量的传导速度，进而能够提高马达的散热效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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是现有技术中的一种波长转换装置的结构示意图；

图2是本发明实施例一波长转换装置的结构示意图；

图3是图2中导热结构体的纵切剖视图；

图4是图2中导热结构体的横切剖视图；

图5是图3及图4中所示的导热石墨层的导热方向示意图；

图6是本发明实施例激光显示系统的结构示意图。

其中：

1-激光器，2-第一光学镜片，3-第一外壳，4-第二光学镜片，5-第二外壳，6-波长转换装置，7-荧光层，8-基板，9-马达，10—导热结构体，101-泡棉填充体，102-导热石墨层，11-散热器，12-风扇，13-空隙。

具体实施方式

本发明提供了一种波长转换装置及激光显示系统，以提高波长转换装置中马达的散热速率。

为了使本技术领域的人员更好地理解本说明中的技术方案，下面将结合本说明实施例中的附图，对本说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说明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明中的实施例，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，都应当属于本说明保护的范围。

下面结合附图，详细介绍本发明的具体实施例。

实施例一

图2是本发明实施例一波长转换装置的结构示意图。如图2所示，在波长转换装置6中包括马达9和散热器11，马达9的后端和散热器11的背面之间留有空隙，空隙中过盈填充有导热结构体10，其中导热结构体10所位于的位置为马达9的后端与散热器11背部之间的空隙。

本实施例中，导热结构体10包括可压缩填充体，可压缩填充体的外表面涂覆有导热石墨层，马达9的后端及散热器11的背面均与导热石墨层接触，导热石墨层在马达9的后端与散热器11的背面之间连通形成导热通道。

在波长转换装置6工作的过程中，马达9的后端具有较高的热量，为了保持马达9较好的工作性能需要及时对马达9进行散热。

在现有的对马达9进行散热的方案中，由于马达9的后端与设置的散热器11之间留有一定空隙，因此可以通过空气的传导作用，将马达9上的热量通过空气传导到散热器11上进行散热，但空气的导热系数相对比较低，因此现有的对马达9散热的方式散热效率相对比较低。

为了提高对波长转换装置6中马达9的散热效率，可以考虑使用导热系数比较高的介质作为热传导体，以便及时将马达9上的热量通过设置的热传导体传导给散热器11。另外，由于马达9的后端与散热器11的背部之间的空隙相对比较狭小，为了便于热传导体与马达9后端以及散热器11的充分接触，需要热传导体具有一定的压缩性。

目前，比较常用的导热介质有导热硅脂、导热硅胶等，其中，导热硅脂为膏状体，其具有相对比较高的压缩性，但导热硅脂内部的硅油等成分受热容易挥发出来，不仅影响散热的效果，而且有可能会对波长转换装置6的工作性能产生影响；导热硅胶的导热系数与其自身硬度成正比，导热硅胶的导热系数越高，其硬度也相对越大，比较常用的导热硅胶的热系数均为10W/m·K以上，虽然提高了导热的系数，但由于导热硅胶此时的硬度相对比较大，当导热硅胶与马达9的后端或者散热器11的背部的接触面不平整时，不仅影响导热速度，而且有可能会影响马达9的正常工作。

可见，目前比较常用的导热硅脂和导热硅胶，均不太适用于波长转换装置6中。为了解决波长转换装置6中马达9的散热问题，本发明实施例选用了一种新的导热材料-导热石墨。

导热石墨片是一种新的导热散热材料，天然石墨经过精致加工，形状为片状，片状的导热石墨沿平面方向和纵向方向(导热石墨的厚度方向)均导热，其中导热石墨在平面方向的导热系数高达1500W/M-K，而纵向导热系数较低，因此考虑使用片状的导热石墨将马达9上的热量传导给散热器11。

但由于导热石墨不具有比较好的压缩性，难以适应马达9后端与散热器11背面的空隙形状，而且导热石墨在厚度方向的导热系数并不是很高，因此在上述空隙中完全填充导热石墨会造成石墨的浪费。

为了合理利用导热石墨在表面方向导热效果比较好的特性，同时又为了满足对导热结构体10高压缩性的要求，本发明实施例中利用导热石墨以及具有可压缩填充体制成一种导热结构体10，该导热结构体10的具体结构为：在可压缩填充体的外表面涂覆导热石墨层，该导热石墨层与马达9的后端及散热器11的背面均接触，并且导热石墨层在马达9的后端与散热器11的背面之间连通形成导热通道，由此，马达9后端上的热量可以传导到导热石墨层上，并通过导热石墨层形成的导热通道传导到散热器11的背面进行散热。

本发明实施例的波长转换装置6中，马达9后端的热量主要通过导热石墨层传导到散热器11的背面，其中，导热石墨的平面导热系数可达1500W/m·K，纵向(导热石墨厚度方向)导热系数较低。由于导热石墨平面导热系数比较高，涂覆在可压缩填充体上的导热石墨层在平面方向便具有上述较高的导热系数，马达9后端上的热量可以通过导热石墨层的表面快速传导到散热器11的背面，相较于现有技术中通过空气导热(空气的导热系数约为0.023W/m·K)，能够提高马达9后端热量的传导速度，进而能够提高马达9的散热效率。

实施例二

本实施例二中波长转换装置的结构仍参见图2所示，其中，在该波长转换装置6中包括马达9和散热器11，马达9的后端和散热器11的背面之间留有空隙，空隙中过盈填充有导热结构体10，其中导热结构体10所位于的位置为马达9的后端与散热器11背部之间的空隙。

本实施例二中，在导热结构体10中包括可压缩填充体，在各类具有可压缩特性的介质中，由于泡棉具有较高的压缩性，因此本实施例中选用泡棉作为可压缩填充体。其中，在各种类型的泡棉材料中，PU泡棉在经低温-20℃至高温80℃，周期循环测试72小时后仍保持高压缩特性，鉴于PU泡棉具有如此良好的高压缩性能，因此，本发明实施例的导热结构体10中可以使用PU泡棉。进一步，PU泡棉在处于高温环境时，还具有良好的稳定性，因此当将包括PU泡棉的导热结构体10置于波长转换装置6时，不会影响波长转换装置6中光学性能挥发物的析出。

进一步，本发明实施例方案中，在泡棉填充体101的外表面还涂覆有导热石墨层102，以下将结合附图对本发明实施例的导热结构体10的结构进行详细说明。

图3是图2中导热结构体的纵切剖视图。如图3所示，A所指的面是导热结构体10与马达9的后端接触的导热石墨面，B所指的面是导热结构体10与散热器12的背面接触的导热石墨面。

图4是图2中导热结构体的横切剖视图。图4中所示的横切表面与图3中A所指的表面或B所指的表面平行。

根据图3和图4可以看出，本实施例二中的导热结构体10中，涂覆在泡棉填充体101表面的导热石墨层102呈环状，泡棉填充体101位于导热石墨层102的内环中。

图5是图3及图4中所示的导热石墨层的导热方向示意图。如图5所示，该导热石墨层102平面具体为与马达9的后端接触的平面，当马达9后端的热量传导到该平面上后，热量可以沿导热石墨层102的各个方向进行传导。

进一步，本发明实施例中，将涂覆在泡棉填充体101表面的导热石墨层102设置为环状，一方面可以使导热石墨层102一体成型，另一方面可以确保该环状石墨层不存在断面连接之处，以便于马达9后端热量沿着光滑的环面快速传导到散热器12的背面，从而可以提高马达9的散热效率。

在本发明实施例中，马达9后端的热量沿着平滑的环状石墨层表面从各个方向导向散热器11，也就是说在波长转换装置6中增加了一条有较大导热面积的马达9散热途径，该散热途径极大的提高了马达9的散热速率。试验证明，在不改变其他条件，仅按上述方式填充导热结构体10后，马达9温度可降低3～5℃”。

实施例三

上述实施例一和二中，若将波长转换装置6直接暴露于工作环境中，一方面，马达9工作过程中会产生比较大的噪音，给工作环境带来噪音污染，另一方面，环境中的灰尘会散落到马达9上，长期积累，会影响马达9的工作效率，因此，本发明实施例二提供了一种波长转换装置6，该波长转换装置6中设置了外壳。

仍参见图2，本发明实施例的波长转换装置6包括马达9、散热器11及第二外壳5，其中马达9位于第二外壳5的内部，马达9的后端设置在第二外壳5上，可选的，马达9的后端设置于第二外壳5上，散热器11的背面与外壳外表面相连，马达9的后端与散热器11的背面之间留有一定空隙。本发明实施例中，在上述空隙中过盈填充导热结构体10，其中，在上述空隙中填充的导热结构体10，具体的该导热结构体10的设置方式与实施例二中相同，不再赘述。

具体的，马达9的后端和散热器11的背面之间所留空隙的长度为3mm～4mm；导热结构体10的长度为3.5mm～5.5mm，一般的，导热结构体10的长度大于或者等于马达9的后端和散热器11的背面之间所留空隙的长度；导热石墨的厚度为0.1mm～0.25mm，导热石墨采用上述参数范围，抗压强度较好，不易破碎，不会破坏该波长转换装置6中导热的连续性，导热结构体10采用上述参数范围，可以确保导热石墨与马达9后端以及散热器11背部的充分接触，另又不会对导热石墨层102造成挤压破坏。

如图3所示，涂覆在泡棉填充体101外周的导热石墨层102形成有第一接触面和第二接触面；第一接触面通过导热双面粘合层与马达9的后端粘合；第二接触面通过导热双面粘合层与散热器11的背面粘合。

本发明实施例中，导热结构体10的第一接触面和第二接触面分别通过导热双面胶粘与马达9的后端和散热器11的背面粘合，一方面有利于导热结构体10的石墨层与马达9后端以及散热器11背面的充分接触，另一方面，由于导热双面胶也具有相对较高的导热系数，因此便于马达9的后端将热量及时传导给导热石墨层102，并通过导热石墨层102传导到散热器11上进行散热。

本发明实施例中，散热器11的背面与第二外壳5直接接触，第二外壳5上的热量也可以直接传导给散热器11进行散热。

另外，为了保证第二外壳5与散热器11背面的充分接触以及提高第二外壳5传导热量的传导效率，可以在散热器11的背面与外壳之间填充导热材料。

可选的，上述导热材料可以为导热硅胶或导热硅脂或导热石墨。

本发明实施例中，可选用的散热器11的类型包括多种，例如铝挤散热器11、铜挤散热器11、热管散热器11、冷散热模组或半导体制冷片等，具体以实际需要为准。无论使用何种类型的散热器11，都需要保证导热结构体10填充在马达9和散热器11之间，且与马达9和散热器11表面接触才能够起到加快为马达9导热的目的。

为了加快散热器11的散热速率，本波长转换装置6还设置了风扇12；风扇12间隔设置在散热器11远离马达9的一侧，以为散热器11散热持续提供冷空气。

本发明实施例方案中，为波长转换装置6设置了外壳，可以降低波长转换装置6工作过程中产生的噪音影响，另外，该外壳还可以起到对波长转换装置6的保护作用，避免灰尘在马达9上的沉积。进一步，该外壳直接与散热器11的背部接触，增加了波长转换装置6的散热途径，进而可以进步提高波长转换装置6的散热效率。

实施例四

基于上述实施例一至实施例三提供的波长转换装置6，本发明实施例还进一步提供了一种激光显示系统，其中，该激光显示系统包括实施例一至实施例三中的波长转换装置6，还包括激光源以及图像成像装置。

其中，激光源用于向波长转换装置6发出激光，激光投射在波长转换换装置6的荧光层7上用于激发产生基色光；图像成像装置用于利用激光投射图像。

图6是本发明实施例激光显示系统的结构示意图，其中，在图6中未画出图像成像装置，以下将结合图6，对本发明实施例的激光显示系统的结构进行详细介绍。

如图6所示，在激光显示系统中包括激光器1、第一光学镜片2、第二光学镜片4和波长转换装置6，其中，波长转换装置6包括马达9和基板8，在基板8的两端分别设置有荧光层7。当激光显示系统工作时，马达9带动基板8高速旋转，激光器1发出的激光通过第一光学镜片2和第二光学镜片4的汇聚投射到高速旋转的基板8的荧光层7上，荧光层7受到激光照射发出红、绿、蓝三基光。图像成像装置用于利用波长转换装置6产生的激光投射图像。

图6中，激光器1是利用受激辐射原理使光在某些受激发的物质中放大或振荡发射的器件。其作用是发射激发光，为激光显示系统提供持续光源。激光器1功率越大，整个激光显示系统投射出的画面亮度越高。

图6中，第一光学镜片2和第二光学镜片4用于汇聚由激光器1发射出的激发光。激光器1发射出激光，经由光学镜片汇聚为很小的一束，照射在基板8的荧光材料上，其中，上述第一光学镜片2和第二光学镜片4的穿透率越高，穿过镜片的激光量越多，激光显示系统的亮度越高。

如图6所示，在激光显示系统中还包括第一外壳3和第二外壳5，第一外壳3和第二外壳5垂直设置，第一外壳3和第二外壳5形成封闭空间，激光器1、第一光学镜片2和第二光学镜片4间隔设置在第一外壳3内，波长转换装置6安装在第二外壳5内，具体的，波长转换装置6中的马达9安装在第二外壳5上。

本发明实施例中，上述第一外壳3用于封闭激光器1、第一光学镜片2和第二光学镜片4等光学元件，避免上述光学元件上沉积灰尘，影响工作性能。

如图6中，第二外壳5主要用于封闭波长转换装置6，为波长转换装置6起到防尘、降低噪声的作用，另外波长转换装置6中的部分热量也可以通过空气及马达9传导到第二外壳5上。

本发明实施例的激光显示系统中还包括散热器11和风扇12，其中散热器11的背面直接与第二外壳5接触，马达9的后端通过螺孔安装在第二外壳5上，马达9的后端与散热器11背面之间留有一定空隙，并且在该空隙中填充有导热结构体10，该导热结构体10的具体设置方式如实施例一至实施例三中所示，此处不再赘述。

当激光显示系统处于工作状态时，波长转换装置6中荧光层7受到激光照射发光以及马达9转动过程中均会放热。

本发明实施例中，对激光显示系统进行散热的途径包括：第一外壳3和第二外壳5形成的封闭空间中的部分热量通过控制传导至第二外壳5，通过第二外壳5散热；另外第二外壳5直接与散热器11接触，因此第二外壳5上的部分热量通过散热器11散热。进一步，本发明实施例方案中，在马达9的后端与散热器11的背面所形成的空隙之间填充了导热结构体10，因此可以通过导热结构体10将热量传导到散热器11上进行散热。

进一步的，为了保证第二外壳5与散热器11背面的充分接触以及提高第二外壳5传导热量的传导效率，可以在散热器11的背面与外壳之间填充导热材料。

可选的，上述导热材料可以为导热硅胶或导热硅脂或导热石墨。

可见，本发明实施例的激光显示系统具有多种散热途径，可以提高激光显示的散热效率，确保激光显示系统的工作性能，尤其，本发明实施例方案在马达9的后端与散热器11的背面之间过盈填充了导热结构体10，由于该导热结构体10具有较高的可压缩性，当该导热结构体10过盈填充体过盈填充在马达9的后端与散热器11的背面之间，一方面可以确保波长转换装置6所处的封闭环境，另一方面，导热结构外部的导热石墨层102可以快速将马达9上的热量传导给散热器11，提高波长转换装置6，尤其波长转换装置6中马达9的散热效率。

以上仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

以上仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种波长转换装置，包括马达和散热器，所述马达的后端和散热器的背面之间留有空隙，其特征在于，所述空隙中过盈填充有导热结构体；

所述导热结构体包括可压缩填充体，所述可压缩填充体的外表面涂覆有导热石墨层；

所述马达的后端及所述散热器的背面均与所述导热石墨层接触，所述导热石墨层在所述马达的后端与所述散热器的背面之间连通形成导热通道。

2.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述导热石墨层呈环状，所述可压缩填充体位于所述导热石墨层的内环中。

3.根据权利要求1或2所述的波长转换装置，其特征在于，涂覆在所述可压缩填充体外表面的导热石墨层形成有第一接触面和第二接触面；

所述第一接触面通过导热双面粘合层与所述马达的后端粘合；

所述第二接触面通过导热双面粘合层与所述散热器的背面粘合。

4.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，还包括外壳；

所述散热器位于所述外壳的外部，且所述散热器的背面与所述外壳直接相连；

所述马达位于所述外壳的内部，所述马达的后端设置在所述外壳上，所述马达的后端与所述散热器的背面连通，并且与散热器的背面之间留有所述空隙。

5.根据权利要求4所述的波长转换装置，其特征在于，所述散热器的背面与所述外壳之间填充有导热材料。

6.根据权利要求5所述的波长转换装置，其特征在于，所述导热材料为导热硅胶或导热硅脂或导热石墨。

7.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述可压缩填充体为泡棉填充体。

8.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述可压缩填充体的长度大于或等于马达后端到散热器背面的长度。

9.一种激光显示系统，其特征在于，包括如权利要求1至8中任一项所述的波长转换装置，还包括：激光源以及图像成像装置；

所述激光源用于向所述波长转换装置发出激光，所述激光投射在所述波长转换换装置的荧光层上用于激发产生基色光；

所述图像成像装置用于利用所述激光投射图像。