CN106444241A - 一种激光光源和激光投影显示装置 - Google Patents

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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，用于保持激光光源的密封装置内部气压稳定，该激光光源包括：光源外壳、固定于光源外壳内壁上的密封装置以及设置在密封装置内部的激光器件；密封装置包括：密封壳体和气压调节结构；密封壳体固定于光源外壳的内壁上，气压调节结构设置于密封壳体的一侧，密封壳体与气压调节结构连通，气压调节结构用于调节密封装置的容积。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
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。现有技术中为避免环境的中灰尘对激光光源的性能和使用寿命造成影响，采用一种整体密封的方案，即将激光光源作为整体通过一个密封装置密封起来，与外界隔离，从而避免灰尘进入激光光源内部。但是，激光光源在工作过程中会发热，在完全密封的情况下，温度升高会使密封装置内部的气压上升，对密封装置产生很大压力，降低了密封装置的可靠性。例如：密封装置内部气压过大，使密封装置出现泄露，进而在反复的开机升温气压升高，关机降温气压降低过程中，密封壳体内部与外部会反复进行气体交换，外部气体中的灰尘在气流交换的过程会进入密封装置内部，造成密封装置内部污染。所以，如何保持激光光源的密封装置内部气压稳定是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
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,用于保持激光光源的密封装置内部气压稳定。
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：光源外壳、固定于所述光源外壳内壁上的密封装置以及设置在所述密封装置内部的激光器件；
所述密封装置包括：密封壳体和气压调节结构；所述密封壳体固定于所述光源外壳的内壁上，所述气压调节结构设置于所述密封壳体的一侧，所述密封壳体与所述气压调节结构连通，所述气压调节结构用于调节所述密封装置的容积。
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：光源外壳、固定于光源外壳内壁上的密封装置以及设置在密封装置内部的激光器件，即密封装置将激光光源的激光器件作为一个整体密封于密封装置内部，而密封装置由密封壳体和气压调节结构组成，且气压调节结构能够调节所述密封装置的容积，所以本发明的实施例能够在密封装置内部气压变化时，通过调节密封装置的容积保持激光光源的密封装置内部气压稳定，从而减少了密封壳体内外的气体交换，达到防尘效果。
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装置的示意性结构图；
图3为本发明的实施例提供的一种气压调节结构示意性结构图；
图4为本发明的实施例提供的活塞向气室第二端移动的示意性结构图；
图5为本发明的实施例提供的活塞向气室第一端移动的示意性结构图；
图6为本发明的实施例提供的另一种气压调节结构示意性结构图；
图7为本发明的实施例提供的弹性薄膜向气室第二端扩张的示意性结构图；
图8为本发明的实施例提供的弹性薄膜向气室第一端扩张的示意性结构图：
图9为本发明的实施例提供的一种密封壳体和气压调节结构的示意性结构图：
图10为本发明的实施例提供的另一种密封壳体和气压调节结构的示意性结构图。
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；密封装置-20；
激光阵列外侧的密封壳体-110
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；
密封壳体-21；气压调节结构-22；气室-220；
气室第一端-221；气室第二端-222；活塞-30；
活塞与气室形成的第一腔体-31；活塞与气室形成的第二腔体-32；
弹性薄膜-60；弹性薄膜与气室形成的第一腔体-61；
弹性薄膜与气室形成的第二腔体-62；通孔-90；
第一通孔-91；第二通孔-92；管道93。
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。
需要说明的是，需要说明的是，本申请中的“第一”、“第二”等字样仅仅是为了对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分，“第一”、“第二”等字样并不是在对数量和执行次序进行限定。
实施例一
本发明实施例提供一种激光光源，该激光光源包括：光源外壳、固定于所述光源外壳内壁上的密封装置以及设置在所述密封装置内部的激光器件。
具体的，参照图1所示，激光器件10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。需要说明的是，图1中以激光器件10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为例进行说明，但是图1所示的激光器件10结构并不能作为对本发明实施例的限定。本领域技术人员可以根据实际需求设定激光器件结构，例如：激光器件10只包括激光阵列11和荧光转换模组13。
进一步的，参照图2所示，密封装置20包括：密封壳体21和气压调节结构22；密封壳体21与气压调节结构22连通，气压调节结构22用于调节密封装置20的容积。
具体的，对应于图1所示的激光器件，激光器件外部的密封壳体可以由激光阵列11外侧的密封壳体110、光束整形模组12外侧的密封壳体120以及荧光转换模组13和滤色输出模组14外侧的密封壳体130滤色三部分组成。其中，密封壳体20可以一体成型，也可以首先分别制作密封壳体的各个部分，然后通过焊接、黏接以及使用密封垫(例如：橡胶圈)连接密封壳体的各个部分。激光器件边缘为光学镜片时，可以通过点胶的方式将光学镜片与密封壳体连接，实现密封壳体内部的完全密封。优选的，激光阵列11外侧的密封壳体110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120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130与荧光转换模组13和滤色输出模组14的大小相适应，密封壳体与内部激光器件的大小相适应能够减小激光光源的体积。
其中，所述密封壳体固定于所述光源外壳的内壁上可以分别通过以下两种方式实现：
第一种实现方式：密封壳体本身即为一个密闭的壳体，将密封壳体的任意个面通过焊接、黏接、螺钉等方式固定于光源外壳的内壁上。
第二种实现方式：密封壳体本身并非完全密封，密封壳体的至少一个面内通过焊接、黏接、螺钉等方式固定于光源外壳的内壁上后，配合光源外壳的内壁才形成一个密闭壳体，例如：将密封壳体的下表面固定于光源外壳的内壁形成一个密闭壳体。再例如：将密封壳体的下表面和右表面均固定于光源外壳的内壁形成一个密闭壳体。通过第二种实现方式能够减小密封壳体所占光源外壳内部的空间，有利于减小激光光源的体积和重量。
本发明的实施例提供的激光光源包括：光源外壳、固定于光源外壳内壁上的密封装置以及设置在密封装置内部的激光器件，即密封装置将激光阵列、荧光转换模组等激光器件作为一个整体密封于密封装置内部，而密封装置由密封壳体和气压调节结构组成，且气压调节结构能够调节所述密封装置的容积，所以本发明的实施例能够在密封装置内部气压变化时，通过调节密封装置的容积保持激光光源的密封装置内部气压稳定，从而减少了密封壳体内外的气体交换，达到防尘效果。
实施例二
示例性的，参照图3所示，所述气压调节结构22包括：气室220和活塞30；
所述活塞30沿所述气室220的内壁设置于所述气室220的第一端221和第二端222之间,所述活塞30与所述气室的第一端221形成第一腔体31，所述活塞30与所述气室的第二端222形成第二腔体32，所述第一腔体31与所述密封壳体21连通，第二腔体32与大气连通，活塞30可在气室的第一端221和第二端222之间滑动。
进一步的，参照图4、5所示，其中，图4为密封壳体内部气压增大时气压调节装置的示意性结构图；图5为密封壳体内部气压减小时气压调节装置的示意性结构图；当密封壳体内部气压增大时，活塞30向气室220的第二端222滑动，第一腔体31变大，所以密封装置的容积增大，因此可以降低密封装置内部的气压；当密封壳体内部气压减小时，活塞30向气室220的第一端221滑动，第一腔体31变小，所以密封装置的容积减小，因此和可以增大密封装置内部的气压。又因为第二腔体32与大气连通，所以可以保持第一腔体和第二腔体内的气压相等，即保持密封壳体内部气压与大气压相同。
需要说明的是，上述气压调节结构的调节范围由气室220的大小决定，所以气室的大小应当根据激光光源所在的环境温度变化和激光光源工作时密封装置内部温度变化计算设定。例如：激光光源所在环境温度为-5摄氏度(约等于268开氏度)至30摄氏度(约等于303开氏度)，工作时密封装置内部温度为60摄氏度(约等于333开氏度)至70摄氏度(约等于343开氏度)；则密封装置内部温度变化在268开氏度至343开氏度之间。根据理想气体的状态方程：PV/T＝C；其中C为常数，P为压强，单位为Pa；V为体积，单位为立方米；T为温度，单位为开氏度。当温度变化，在不改变密封装内部容积的情况下P1V/343＝P2V/268，P2＝(343/268)P1；其中，P1温度为343开氏度时密封壳体内部的压强，P2温度为268开氏度时密封壳体内部的压强。P2相比于P1增加了大约1.3倍；若要保持密封壳体内部压强不变则需要密封装置的容积增加1.3倍，即气室220的内部容积应大于等于密封壳体内容积的0.3倍。
实施例三
示例性的，参照图6所示，气压调节结构22包括：气室220和弹性薄膜60；
弹性薄膜60的外缘密封于气室220第一端221与第二端222之间的内壁上，弹性薄膜60与气室220的第一端221形成第一腔体61，弹性薄膜60与气室220的第二端222形成第二腔体62，第一腔体61与密封壳体21连通，第二腔体62与大气连通，弹性薄膜60可在气室的第一端和第二端之间扩张和收缩。
图6中以弹性薄膜处于收缩状态为例进行说明，进一步的，参照图7、8所示，图7为弹性薄膜向气室220的第一端221扩张的示意性结构图，图8为弹性薄膜向气室220的第二端222扩张的示意性构图，当密封壳体内部气压增大时，弹性薄膜60向气室220的第二端222扩张，第一腔体61变大，所以密封装置的容积增大，因此可以降低密封装置内部的气压；当密封壳体内部气压减小时，弹性薄膜60向气室220的第二端221扩张，第一腔体61变小，所以密封装置的容积减小，因此和可以增大密封装置内部的气压。又因为第二腔体32与大气连通，所以可以保持第一腔体和第二腔体内的气压相等，即保持密封壳体内部气压与大气压相同。
同理，上述气压调节结构的调节范围由气室220的大小决定，气室的大小应当根据激光光源所在的环境温度变化和激光光源工作时密封装置内部温度变化计算设定，其计算方法与上述实施中计算设定气室大小的方式类似，本文在此不再赘述。
优选的，上述实施例中的气压调节结构安装在温升变化较大的激光器件外侧(例如：激光器阵列外侧的密封壳体)，当激光光源工作时，气压调节结构能快速缓解温升变化较大的激光器件带来的气压变化。此外，还要考虑到激光光源部件外围设计的预留空间，弹性薄膜可以利用不规则的形变填充至激光光源部件外围设计的预留空间中，这样设计能够避免独立设计气室所占用的空间，且使气压调节装置的位置更加灵活。
示例性的，参照图9所示，气压调节结构22固定于密封壳体21上，密封壳体21与气压调节结构22通过通孔90连通。
其中，图9中以气压调节结构22包括活塞30和气室220为例进行说明。将气压调节装置设置于密封壳体上，可以在密封装置的制作过程中通过一次工艺完成密封壳体和气压调节结构的气室的制作，因此，可以简化密封装置的制作工艺。
此外，优选的，当气压调节结构固定于密封壳体上时，气压调节结构固定于密封壳体侧表面上，即气压调节结构不固定于密封壳体的顶面或者底面上，将气压调节结构固定于密封壳体侧表面上有利于激光光源厚度的减小。
示例性的，参照图10所示，密封壳体21上设置有第一通孔91，气压调节结构22上设置有第二通孔92，第一通孔91和第二通孔通92过管道93连通。
其中，图10中以气压调节结构22包括活塞30和气室220为例进行说明。密封壳体21四周可能设置有散热片等结构，将气压调节结构设置在密封壳体周围可能存在空间不足的问题，而上述实施例通过导管连接密封壳体与气压调节结构，则可以将气压调节结构设置于其他位置，避免出现空间不足的问题。
进一步的，密封壳体21与气压调节结构22之间还设置有过滤结构；
过滤结构用于对在密封壳体和气压调节结构间流通的气流进行过滤。
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。在密封壳体21与气压调节结构22之间设置过滤结构对在密封壳体和气压调节结构间流通的气流进行过滤可以进一步对密封装置内部除尘。示例性的，过滤结构可以为过滤网，过滤网的材质可以为超低透过率空气过滤材料(英文全称：UltraLow Penetration Air Filter，简称：ULPA)或者膨体聚四氟乙烯(英文全称：expended polytetrafluoroethylene，简称e-PTFE或者expanded PTFE)。
优选的，当气压调节结构包括：气室和活塞时，活塞和气室的材质均为金属。
考虑到在激光光源在工作时密封壳体内部的温度较高，若采用弹性材料(例如：橡胶、硅胶)制作气室和活塞时，气室和活塞时容易在高温环境下发生老化，进而导致活塞与气室内壁密封不严，无法满足激光光源使用寿命的要求，因此优选活塞和气室的材质均为金属。
基于同样的理由，当气压调节结构包括：气室和弹性薄膜时，气室的材质为金属，弹性薄膜的材质为橡胶或者硅胶。
当弹性薄膜老化后应及时对弹性薄膜进行更换，避免因弹性薄膜老化引起密封装置密封不严，进而导致灰尘进入密封装置内部。
基于同样的理由，当密封壳体上设置有第一通孔，气压调节结构上设置有第二通孔，第一通孔和第二通孔通过管道连通，该导管的材质为金属。
实施例四
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：光源外壳、固定于光源外壳内壁上的密封装置以及设置在密封装置内部的激光器件，即密封装置将激光阵列、荧光转换模组等激光器件作为一个整体密封于密封装置内部，而密封装置由密封壳体和气压调节结构组成，且气压调节结构能够调节所述密封装置的容积，所以本发明的实施例能够在密封装置内部气压变化时，通过调节密封装置的容积保持激光光源的密封装置内部气压稳定，从而减少了密封壳体内外的气体交换，达到防尘效果。
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，可轻易想到的变化或替换，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 (10)

1.一种激光光源，其特征在于，包括：光源外壳、固定于所述光源外壳内壁上的密封装置以及设置在所述密封装置内部的激光器件；
所述密封装置包括：密封壳体和气压调节结构；所述密封壳体固定于所述光源外壳的内壁上，所述气压调节结构设置于所述密封壳体的一侧，所述密封壳体与所述气压调节结构连通，所述气压调节结构用于调节所述密封装置的容积。
2.根据权利要求1所述的激光光源，其特征在于，所述气压调节结构包括：气室和活塞；
所述活塞沿所述气室的内壁设置于所述气室的第一端和第二端之间,所述活塞与所述气室的第一端形成第一腔体，所述活塞与所述气室的第二端形成第二腔体，所述第一腔体与所述密封壳体连通，所述第二腔体与大气连通，所述活塞可在所述气室的第一端和第二端之间滑动。
3.根据权利要求1所述的激光光源，其特征在于，所述气压调节结构包括：气室和弹性薄膜；
所述弹性薄膜的外缘密封于所述气室第一端与第二端之间的内壁上，所述弹性薄膜与所述气室的第一端形成第一腔体，所述弹性薄膜与所述气室的第二端形成第二腔体，所述第一腔体与所述密封壳体连通，所述第二腔体与大气连通，所述弹性薄膜可在所述气室的第一端和第二端之间扩张和收缩。
4.根据权利要求1所述的激光光源，其特征在于，所述气压调节结构固定于所述密封壳体上，所述密封壳体与所述气压调节结构通过通孔连通。
5.根据权利要求1所述的激光光源，其特征在于，所述密封壳体上设置有第一通孔，所述气压调节结构上设置有第二通孔，所述第一通孔和所述第二通孔通过管道连通。
6.根据权利要求1所述的激光光源，其特征在于，所述密封壳体与所述气压调节结构之间还设置有过滤结构；
所述过滤结构用于对在密封壳体和气压调节结构间流通的气流进行过滤。
7.根据权利要求2所述的激光光源，其特征在于，所述活塞和所述气室的材质均为金属。
8.根据权利要求3所述的激光光源，其特征在于，所述气室的材质为金属，所述弹性薄膜的材质为橡胶或者硅胶。
9.根据权利要求5所述的激光光源，其特征在于，所述导管的材质为金属。
10.一种激光投影显示装置，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的激光光源。
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