CN203259763U - 波长转换装置及发光装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了波长转换装置及发光装置。所述波长转换装置，包括：具有转动轴的驱动装置；固定在转动轴上的反射基底，包括相对的第一面和第二面，其中第二面为反射面；波长转换层，设于反射基底的第二面上，且环绕该反射基底的中心；扇叶组，位于反射基底的第一面的一侧并与反射基底相互固定，转动轴用于驱动至少该反射基底和该扇叶组环绕该转动轴的中心轴同步转动，该扇叶组包括多个离心扇叶，其中任意相邻的两个扇叶之间设有间隙；反射基底上波长转换层所环绕的区域，与扇叶组中的各间隙之间设有第一通孔，使得在转动轴转动的过程中，空气能够从反射基底的第二面上穿过该第一通孔到达所述间隙上。所述发光装置，包括上述波长转换装置。

Description

波长转换装置及发光装置

技术领域

本实用新型涉及照明及显示技术领域，特别是涉及一种波长转换装置及发光装置。

背景技术

现有技术中的照明系统或者投影系统的发光装置中，常采用激发光对波长转换层中的波长转换材料进行激发以产生受激光。但由于每个波长转换材料颗粒在受激发的过程中的波长转换效率不可能是100%，其中所损失的能量都转化为热量，这就造成了波长转换材料颗粒的热量的累积和温度的快速上升，直接影响了波长转换材料的发光效率和使用寿命。

在发光装置中较常采用的是反射式色轮，即入射光方向与出射光方向相反的色轮。如图1所示，图1为现有技术中常用的一种发光装置的结构示意图。在该发光装置中，波长转换层3呈环状设置在反射基底2（例如反射镜或者镀有反射膜的基底）上。该反射基底2设置在马达的转动轴1上，并在马达的驱动下旋转，使得波长转换层3上的不同位置周期性地位于激发光的光路上并被激发光激发。反射基底2一般为导热材料，这样，波长转换层3产生的热量大部分传到反射基底2。

但是，随着照明系统和投影系统对出射光的光功率的要求越来越高，激发光的光功率也随之提高，进而对色轮的散热要求也随之提高。一种解决方案为，在反射基底2背向波长转换层3的一面上设置扇叶组（图未示），以在色轮转动时将反射基底2背面的热空气甩出去，进而加快热量的散发。但实验发现，该种方案中色轮的温度还是较高。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种提高散热效果的波长转换装置。

本实用新型实施例提供一种波长转换装置，包括：

具有转动轴的驱动装置；

固定在所述转动轴上的反射基底，包括相对的第一面和第二面，其中第二面为反射面；

波长转换层，设于所述反射基底的第二面上，且环绕该反射基底的中心；

扇叶组，位于所述反射基底的第一面的一侧并与所述反射基底相互固定，所述转动轴用于驱动至少该反射基底和该扇叶组环绕该转动轴的中心轴同步转动，该扇叶组包括多个离心扇叶，其中任意相邻的两个扇叶之间设有间隙；

所述反射基底上波长转换层所环绕的区域，与所述扇叶组中的各间隙之间设有第一通孔，使得在所述转动轴转动的过程中，空气能够从所述反射基底的第二面上穿过该第一通孔到达所述间隙上。

优选地，所述反射基底上波长转换层所环绕的区域上设有第一通孔，该第一通孔覆盖所述扇叶组中每一扇叶的部分以及任意相邻两个扇叶之间的间隙的部分。

优选地，第一通孔的位置与所述反射基底上对应所述转动轴的区域相接。

优选地，所述扇叶组中，每一扇叶对应第一通孔的部分扇叶的宽度小于其余部分扇叶的宽度。

优选地，所述扇叶组中任意相邻的两个扇叶各自靠近中心的一端之间设有第二通孔；

所述反射基底上至少覆盖各扇叶靠近中心的一端所围的区域上设有第三通孔；且各第二通孔和第三通孔之间无障碍物，使得第三通孔和各第二通孔组合成第一通孔。

优选地，第三通孔还覆盖所述扇叶组中每一扇叶的部分以及任意相邻两个扇叶之间的间隙的部分。

优选地，所述波长转换装置还包括挡板，设于所述扇叶组背向所述反射基底的一侧，且该挡板覆盖所述扇叶组。

优选地，所述挡板与所述扇叶组之间的距离小于所述反射基底的口径。

优选地，所述挡板盖在所述扇叶组上，与各扇叶相接。

优选地，所述挡板为滤光片，该滤光片与所述反射基底同轴间隔设置，所述转动轴还用于驱动该反射基底与该滤光片同步转动。

本实用新型实施例还提供一种发光装置，包括：

激发光源，用于产生激发光；

上述波长转换装置，该波长转换装置中的波长转换层吸收来自所述激发光源的激发光并产生受激光。

与现有技术相比，本实用新型包括如下有益效果：

本实用新型中，在驱动轴用于驱动反射基底和扇叶组同步转动时，由于扇叶组中的空气被甩出，导致反射基底的第一面和第二面两侧产生压差；由于反射基底上波长转换层所环绕的区域与扇叶组中的各间隙之间设有第一通孔，使得反射基底的第二面上的空气在该压差下从第二面上穿过第一通孔到达各间隙上，然后被扇叶组甩出；由于波长转换层产生的热量传到反射基底上后主要的热量集中在反射基底的第一面一侧，而反射基底第二面上的空气的温度相对第一面上的空气温度要低，因此反射基底的第二面上的冷空气在压差的作用下流到反射基底的第一面上并被甩出，以降低反射基底的第二面上的温度，进而到达提高波长转换装置的散热效果。

附图说明

图1为现有技术中常用的一种发光装置的结构示意图；

图2A为本实用新型的波长转换装置的一个实施例的结构示意图；

图2B为图2A所示波长转换装置的反射基底和扇叶组的一个视角上的立体图；

图2C为图2B所示的波长转换装置的反射基底和扇叶组的另一个视角上的立体图；

图3A为本实用新型的波长转换装置的反射基底和扇叶组的又一实施例的一个视角上的立体图；

图3B为图3A所示的波长转换装置的反射基底和扇叶组的另一个视角上的立体图；

图3C为本实用新型的波长转换装置的又一个实施例的结构示意图

图4A为本实用新型的波长转换装置的反射基底和扇叶组的又一实施例的一个视角上的立体图；

图4B为图4A所示的波长转换装置的散热基底和扇叶组的另一个视角上的立体图；

图5A为本实用新型的波长转换装置的反射基底和扇叶组的又一实施例的一个视角上的立体图；

图5B为图5A所示的波长转换装置的散热基底和扇叶组的另一个视角上的立体图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本实用新型实施例进行详细说明。

实施例一

请参阅图2A，图2A为本实用新型的波长转换装置的一个实施例的结构示意图。波长转换装置包括具有转动轴1的驱动装置、反射基底2、波长转换层3和扇叶组4。

如图2B和图2C所示，图2B为图2A所示波长转换装置的反射基底和扇叶组的一个视角上的立体图，图2C为图2B所示的波长转换装置的反射基底和扇叶组的另一个视角上的立体图。本实施中，反射基底2可以是反射镜，或者是在基底表面附着有反射膜，例如直接溅射到基底表面上的介质反射层或蒸发到基底表面上的金属反射层，或者粘贴在基底表面上的反射薄膜。该反射基底2中的基底的制成材料优选为具有较高的导热率的材料，以更好地对波长转换层3进行散热。所使用的材料可以是金属，例如铜和铝，也可以是陶瓷导热材料，例如氮化铝或氧化铝陶瓷。这只是对于基底材料的选取的举例，并不限制其它材料的使用。本实施例中，反射基底2具体为镀有高反射银膜的铝板。反射基底2包括相对的第一面21和第二面22，其中第二面22为反射基底2的反射面。

波长转换层3包括波长转换材料，用于吸收一种颜色的激发光并产生另一种颜色的受激光。在实际运用中，波长转换材料可以是荧光粉、量子点或荧光染料等具有波长转换能力的材料。

波长转换层3设于反射基底的第二面22上，且环绕该反射基底2的中心。反射基底2用于承载波长转换层3，并将波长转换层3从面向该反射基底2的一侧出射的受激光反射至另一侧出射，使得波长转换层3出射的受激光和接收的激发光的光路位于其同一侧。具体地，反射基底2呈圆盘状，波长转换层3呈与该圆盘同心的环状。

本实施例中，转动轴1的一端的端面通过与反射基底2的第二面22的中心区域相接触固定，且反射基底2的圆心位于转动轴1的中心轴上。扇叶组4设置在反射基底2的第一面21上并与反射基底2相互固定。扇叶组4包括多个离心扇叶41，其中各扇叶41的设置均从反射基底2对应转动轴1的端面的中心区域开始向四周辐射，其中每个扇叶41的方向为过反射基底2的中心的一个径向，且任意相邻的两个扇叶41之间设有间隙。转动轴1用于驱动反射基底2、波长转换层3和扇叶组4环绕该转动轴的中心轴同步转动。

本实施例中，在反射基底2上波长转换层3和转动轴1之间的环形区域上设置有一个环形通孔23，称为第一通孔23。容易理解的是，该第一通孔23覆盖扇叶组4中每个扇叶的部分以及任意两个扇叶之间的间隙的部分。

在驱动轴1用于驱动反射基底2和扇叶组4同步转动时，由于各离心扇叶的作用，位于扇叶组4内的空气在离心力作用下被甩出，导致反射基底的第一面和第二面两侧产生压差。由于反射基底上波长转换层所环绕的区域与扇叶组中的各间隙之间设有第一通孔，反射基底的第二面上的空气在该压差下从第二面上穿过第一通孔到达各间隙上，然后被扇叶组甩出。而波长转换层3产生的热量传到反射基底2上后主要的热量集中在反射基底2的第一面21一侧，因此反射基底第二面22上的空气的温度相对第一面21上的空气温度要低。这样，反射基底的第二面22上的冷空气在该压差的作用下从该反射基底2的第二面上穿过反射基底2的第一通孔23并到达扇叶组4然后被扇叶甩出，以降低反射基底的第二面上的温度，进而到达提高波长转换装置的散热效果。

本实施例中，为减小气流从反射基底2的第二面穿过第一通孔23时的阻力，第一通孔23优选尽量大。因此，优选地，在反射基底2上波长转换层3和转动轴1之间的环形区域上全部设为第一通孔。然而，在实际运用中，在将波长转换层3设置到反射基底2的第二面22上时，为方便加工以及使波长转换层3设置到第二面22上时更加平整，反射基底2上波长转换层3和转动轴1之间的环形区域上在靠近波长转换层3附近还需留下一定面积的平面，而不是全部设为第一通孔。优选地，第一通孔的位置与反射基底2上对应转动轴1的区域相接，以增大第二面22上的冷空气被扇叶组4甩出去时所经过的扇叶的路程，进而提高散热效果。

在波长转换装置工作中，波长转换层3和转动轴1会产生较多的热量，因此扇叶组4中的各扇叶优选采用耐高温材料。优选的，各扇叶采用和反射基底2一样的材料，以有利于散热。这样，在加工时可将扇叶组与反射基底2一体成型。

本实施例中，由于空气从第一通孔23穿过后就在离心力的作用下被甩出，因此对应第一通孔23所环绕的区域（即转动轴1的端面所对应的区域）内的各部分扇叶的作用很小，因此，可将各扇叶对应该区域的部分去掉，而设置为一个环圈，各扇叶均从该环圈延伸出来。如图3A和图3B所示，图3A为本实用新型的波长转换装置的反射基底和扇叶组的又一实施例的一个视角上的立体图，图3B为图3A所示的波长转换装置的反射基底和扇叶组的另一个视角上的立体图。

与图2B和图2C所示实施例中不同的是：

本实施例中，扇叶组4还包括一个环圈42，该扇叶组上的各扇叶41均从该环圈42延伸出去，且每个扇叶不是沿着反射基底2的径向呈直线状，而是带有一定弧状。相比实施例一，本实施例中的扇叶的形状更有利于提高气流的速度。

本实施例中，反射基底2的第一通孔所环绕的区域均设为通孔，以方便加工，且可以让转动轴穿过该通孔。转动轴穿过反射基底2的中心区域的通孔以及扇叶组4中的环圈42，并与该环圈42相互固定。当然，实际运用中，转动轴可以位于扇叶组4背向反射基底2的一侧，且该转动轴靠近扇叶组4的一端的端面设置在环圈42上。本实施例中能够更加方便转动轴与反射基底以及扇叶组的相互固定。

本实施例中，为增大第一通孔23，优选地，每个扇叶41被第一通孔23所覆盖的部分扇叶41a的宽度小于其余部分扇叶41b的宽度。

本实施例中，波长转换装置优选还包括挡板。挡板固定在扇叶组4背向反射基底2的一侧，且和反射基底2平行，其中挡板5能够覆盖扇叶组4。这样，可以减少经扇叶组4甩出的热空气在压差的作用下回流到扇叶组4内，以使扇叶组4中心的空气主要由反射基底2的第二面一侧的冷空气进行补充，以更好地提高散热效果。

为使得扇叶组中的空气尽量多地由反射基底2的第二面22上的冷空气来提供，挡板与扇叶组4之间的距离优选小于反射基底2的口径。更优地，挡板盖在扇叶组4上并与扇叶组4的各扇叶41相接，以最大程度地减小回流到扇叶组4内的热空气。

本实施例中，挡板可以由呈环状的滤光片充当。如图3C所示，图3C为本实用新型的波长转换装置的又一个实施例的结构示意图。与以上实施例不同的是，本实施例中，挡板5为由至少两种滤光子片首尾拼接而成的滤光片。当然，在实际运用中，该滤光片也可以是一整片呈环状的一种滤光片。反射基底2和滤光片5均固定在转动轴1上且间隔设置，其中滤光片5位于扇叶组4背向反射基底2的一侧，滤光片的外径大于反射基底2的直径。转动轴1用于驱动反射基底2和滤光片5同步转动。

这样，在实际运用中，可以在反射基底2设有波长转换层3的一侧设有一个反射收集装置7，用于将该波长转换层出射的受激光收集并反射匀光棒6内，经匀光棒6匀光的光束再出射至滤光片上。

当然，实际运用中挡板也可以不是滤光片。例如，为防尘和降低噪音，会将波长转换装置密封在一个盒子内。为使结构紧凑，会将反射基底2设有扇叶组4的一侧设置得尽量靠近该盒子的一个内壁。在这种场合中，该内壁也可以充当挡板。

在以上实施例中，扇叶组4均设置在反射基底2上。实际运用中，也可以将扇叶组4和反射基底2相互分离，只要扇叶组和反射基底相互固定，使得转动轴能够同时驱动该反射基底和扇叶组环绕该转动轴的中心轴同步转动即可。例如，可将扇叶组和反射基底同轴间隔设置。为使得扇叶组中的空气尽量多地由反射基底的第二面上的冷空气来提供。反射基底4优选均尽量靠近扇叶组4或与扇叶组4相接。

以上实施例中，扇叶组中的各离心扇叶的形状只为举例，并不做限制，只要各离心扇叶在转动的过程中能将空气甩出去即可。

实施例二

请参阅图4A和图4B，图4A为本实用新型的波长转换装置的反射基底和扇叶组的又一实施例的一个视角上的立体图，图4B为图4A所示的波长转换装置的散热基底和扇叶组的另一个视角上的立体图。

本实施例与图3A和图3B所示实施例的区别在于：

本实施例中，扇叶组4包括具有一定厚度的环圈42，该扇叶组上的各扇叶41均从该环圈42延伸出去。在该环圈42内，设有一个垂直于该环圈42侧壁的平面43，该平面43不是位于各扇叶41所在平面上，而是位于各扇叶41所在平面背向反射基底2的一侧。这样，平面43和环圈42形成了一个面向反射基底4的凹槽44和一个背向反射基底4的凹槽45，其中平面43为凹槽44和凹槽45的底面，环圈42被平面43分割成两个环面42a和42b，其中环面42a为凹槽44的内侧面，环面42b为凹槽45的内侧面。本实施例中，平面43的中心区域上设有通孔43a。当然，实际运用中，也可以不设有通孔43a。

在凹槽44内，凹槽44的内侧面42a上对应扇叶组4中任意相邻的两个扇叶的间隙处设有第二通孔44a。第二通孔44a优选尽量大，以使得气流穿过该第二通孔44a时的阻力尽量小。优选地，第二通孔44a覆盖两个扇叶之间的全部间隙。

转动轴位于扇叶组4背向反射基底2的一侧，且该转动轴的一端的端面通过设置在凹槽45内来和反射基底2以及扇叶组4相互固定。

在反射基底2对应扇叶组4中的各扇叶以及任意两个扇叶之间的间隙的区域上未设有通孔，而是在反射基底2覆盖各扇叶靠近中心的一端所围的区域（也即环圈42所围的区域）上设有第三通孔2a。则本实施例中，反射基底2上的第三通孔2a和凹槽44上的各第二通孔44a组合为第一通孔。这样，在波长转换装置转动时，反射基底2的第二面22上的空气穿过第一通孔到达各扇叶之间然后被甩出。

本实施例中，扇叶组4中的各扇叶41也可以不是通过凹槽44的内侧面42a来固定在环圈42上，还可以将凹槽44的内侧面42a完全去掉，同时增大平面43的口径，而各扇叶41的一端设在平面43上来与环圈42相互固定。

因此，从来以上描述可总结出，只要任意相邻的两个扇叶各自靠近中心的一端之间设有第二通孔，且反射基底上覆盖各扇叶靠近中心的一端所围的区域上设有第三通孔；且各第二通孔和第三通孔之间无障碍物，使得第三通孔和各第二通孔组合成第一通孔；这样，反射基底的第二面上的空气能穿过该第一通孔到达各扇叶组上的各间隙即可。

为使得气流在从反射基底2的第二面上穿过第一通孔到达各扇叶之间时的阻力尽量小，第一通孔优选尽量大。因此，优选地，可在结合实施例一中所描述的第一通孔位置和图4A与图4B所示的实施例中的第一通孔位置来设置第一通孔。如图5A和图5B所示，图5A为本实用新型的波长转换装置的反射基底和扇叶组的又一实施例的一个视角上的立体图，图5B为图5A所示的波长转换装置的散热基底和扇叶组的另一个视角上的立体图。

与图4A和图4B所示实施例不同的是，本实施例中，反射基底2的中心区域上的第三通孔2a同时覆盖环圈42、各扇叶41的部分以及任意两个扇叶之间的间隙的部分，即相比图4A和图4B中所示的第三通孔的口径大。这样，相比以上各实施例，本实施例中第一通孔更大，气流从反射基底2的第二面22上穿过第一通孔到达各扇叶之间的通道中阻力更小。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本实用新型实施例还提供一种发光装置，包括激发光源，用于产生激发光；还包括波长转换装置，该波长转换装置可以具有上述各实施例中的结构与功能，且该波长转换装置中的波长转换层吸收来自激发光源的激发光并产生受激光。

本实用新型实施例还提供一种投影系统，包括上述发光装置。该投影系统可以采用各种投影技术，例如液晶显示器（LCD，Liquid CrystalDisplay）投影技术、数码光路处理器（DLP，Digital Light Processor）投影技术。此外，上述发光装置也可以应用于照明系统，例如舞台灯照明。

以上所述仅为本实用新型的实施方式，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (11)

1.一种波长转换装置，其特征在于，包括：

具有转动轴的驱动装置；

固定在所述转动轴上的反射基底，包括相对的第一面和第二面，其中第二面为反射面；

波长转换层，设于所述反射基底的第二面上，且环绕该反射基底的中心；

扇叶组，位于所述反射基底的第一面的一侧并与所述反射基底相互固定，所述转动轴用于驱动至少该反射基底和该扇叶组环绕该转动轴的中心轴同步转动，该扇叶组包括多个离心扇叶，其中任意相邻的两个扇叶之间设有间隙；

所述反射基底上波长转换层所环绕的区域，与所述扇叶组中的各间隙之间设有第一通孔，使得在所述转动轴转动的过程中，空气能够从所述反射基底的第二面上穿过该第一通孔到达所述间隙上。

2.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述反射基底上波长转换层所环绕的区域上设有第一通孔，该第一通孔覆盖所述扇叶组中每一扇叶的部分以及任意相邻两个扇叶之间的间隙的部分。

3.根据权利要求2所述的波长转换装置，其特征在于，第一通孔的位置与所述反射基底上对应所述转动轴的区域相接。

4.根据权利要求2所述的波长转换装置，其特征在于，所述扇叶组中，每一扇叶对应第一通孔的部分扇叶的宽度小于其余部分扇叶的宽度。

5.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述扇叶组中任意相邻的两个扇叶各自靠近中心的一端之间设有第二通孔；

所述反射基底上至少覆盖各扇叶靠近中心的一端所围的区域上设有第三通孔；且各第二通孔和第三通孔之间无障碍物，使得第三通孔和各第二通孔组合成第一通孔。

6.根据权利要求5所述的波长转换装置，其特征在于，第三通孔还覆盖所述扇叶组中每一扇叶的部分以及任意相邻两个扇叶之间的间隙的部分。

7.根据权利要求1至6任一项所述的波长转换装置，其特征在于，所述波长转换装置还包括挡板，设于所述扇叶组背向所述反射基底的一侧，且该挡板覆盖所述扇叶组。

8.根据权利要求7所述的波长转换装置，其特征在于，所述挡板与所述扇叶组之间的距离小于所述反射基底的口径。

9.根据权利要求8所述的波长转换装置，其特征在于，所述挡板盖在所述扇叶组上，与各扇叶相接。

10.根据权利要求7所述的波长转换装置，其特征在于，所述挡板为滤光片，该滤光片与所述反射基底同轴间隔设置，所述转动轴还用于驱动该反射基底与该滤光片同步转动。

11.一种发光装置，其特征在于，包括：

激发光源，用于产生激发光；

如权利要求1至10任一项所述的波长转换装置，该波长转换装置中的波长转换层吸收来自所述激发光源的激发光并产生受激光。

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