CN207164450U - 色轮、光源系统及投影系统 - Google Patents

色轮、光源系统及投影系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种色轮。所述色轮包括波长转换层、散热器、滤光片和驱动装置，所述波长转换层设置于所述散热器的顶部表面，所述散热器靠近所述驱动装置的径向方向的一端与所述滤光片连接，所述滤光片的外边缘与所述散热器连接且所述滤光片的中部与所述驱动装置连接，所述驱动装置与所述滤光片的中部连接并且驱动所述滤光片转动。本实用新型提供的色轮具有厚度薄、重量轻和组装工艺简单等优点。本实用新型还提供一种光源系统和投影系统。

Description

色轮、光源系统及投影系统
技术领域
本实用新型涉及投影显示技术领域，特别涉及一种色轮、光源系统及投影系统。
背景技术
目前，在显示(如投影领域)以及照明领域都开始越来越广泛的应用激光光源，由于具有能量密度高，光学扩展量小的优势，在高亮度光源领域，激光光源已经逐渐取代灯泡和LED光源。而在这其中，采用第一光源激发荧光粉产生所需光线(如蓝光激光激发黄色荧光粉产生白光)的光源系统，以其光效高、稳定性好、成本低等优点成为应用的主流。然而，如何进一步降低光源系统的体积是业界致力解决的重要课题之一，特别对用于微投领域的光源系统来说，体积较小的光源系统更有助于终端实现小型化，也增加了微投领域电池化驱动的可能性。
目前相关技术的光源系统中的色轮主要通过强制风流来进行散热，即通过色轮旋转所产生的空气的流动对色轮进行散热，因此光源系统的散热效果不佳。尤其对于实现产生受激光和滤光功能的一体色轮，目前尚没有很好的散热技术方案，因此限制了色轮的微型化及光源系统的微型化。
实用新型内容
有鉴于此，有必要提供一种散热良好、体积较小的色轮，也有必要提供一种采用上述色轮的光源系统和采用所述光源系统的投影系统。
一种色轮，包括波长转换层、散热器、滤光片和驱动装置，所述波长转换层设置于所述散热器的顶部表面，所述散热器靠近所述驱动 装置的一端与所述滤光片连接，所述滤光片的外边缘与所述散热器连接且所述滤光片的中部与所述驱动装置连接，所述驱动装置与所述滤光片的中部连接并且驱动所述滤光片转动。
一种光源系统，所述光源系统采用如上所述的色轮。
一种投影系统，所述投影系统采用如上所述的光源系统。
本实用新型提供的色轮具有厚度薄、重量轻和组装工艺简单等优点。并且所述驱动装置的载重量减轻还可以提高所述驱动装置的使用寿命，从而提高所述光源系统的使用寿命。另外，具有所述色轮的光源系统的能够相应的缩小，并且具有散热良好、亮度高和颜色好等优点，其能够使具有所述光源系统的终端产品的体积制作的更小。
附图说明
图1为本实用新型提供的一种实施例的结构示意图。
图2为图1中所示的色轮的结构示意图。
图3为图2中所示的色轮的俯视结构示意图。
图4为图1中所示的色轮结构另一种实施方式的结构示意图。
图5为图4中所示的色轮的俯视结构示意图。
主要元件符号说明
光源系统 100
激发光源 10
滤光装置 20
收集透镜 30
色轮 40、40a
波长转换层 41、41a
散热装置 342、42a
主体部 421、421a
台阶结构 34211、4211a
顶部表面 34212
底部表面 34212a
侧部表面 34213、4231a
散热部 422、422a
滤光片 43、43a
驱动装置 44、44a
反射装置 50
聚光装置 60
匀光棒 70
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本实用新型。
具体实施方式
请同时参阅图1至图3，图1为本实用新型提供的一种实施例光源系统100的结构示意图；图2为图1中所示的色轮的结构示意图；图3为图2中所示的色轮的俯视结构示意图。所述光源系统100包括激发光源10、滤光装置20、收集透镜30、色轮40、反射装置50、聚光装置60和匀光棒70。所述激发光源10用于产生激发光，所述激发光依次穿过所述滤光装置20、收集透镜30后入射至所述色轮40，所述色轮40受激发光照射产生受激光。所述受激光经过所述收集透镜30收集后入射至滤光装置20，然后由所述滤光装置20将所述受激光反射所述反射装置50。所述反射装置50将所述受激光反射至所述色轮40。所述受激光经过所述色轮40后入射至所述匀光棒70，并由所述匀光棒70匀光处理后透射出光。
所述激发光源10用于发出激发光，其可以为半导体二极管或者半导体二极管阵列，如激光二极管(LD)或者发光二极管(LED)等。所述激发光可以为蓝色光、紫色光或者紫外光等，但并不以上述为限。
所述滤光装置20位于所述激发光源10发出的激发光所在的光路上。具体地，所述滤光装置20允许来自所述激发光源10发出的激发光透射，并且能够反射由所述激发光激发所述色轮产生的受激光。
在本实施方式中，所述激发光源10发出的为蓝色激发光，所述 受激为黄色受激光，所述滤光装置20为透蓝反黄滤光片102，即所述滤光装置20允许蓝色的激发光透过，另外能够反射黄色的受激光。所述滤光装置20的设置位置为能够将所述受激光发射至所述反射装置50的位置。本实施方式中，所述滤光装置20与所述激发光的出射方向之间大致呈45度角设置。
所述收集透镜30位于所述滤光装置20透射的激发光所在的光路上，其可以同时收集受激光，并将所述受激光透射至所述色轮40。其中所述受激光由所述色轮40受到所述激发光激发产生，
所述色轮40位于所述收集透镜30发出的激发光所在的光路上，其能够接收所述收集透镜30发出的激发光，并将所述激发光转换为波长不同的受激光。所述色轮40包括波长转换层41、散热器42、滤光片43和驱动装置44。其中所述波长转换层41设置于所述散热器42表面。所述滤光片43的两端分别与所述散热器42和所述驱动装置44连接。所述驱动装置44与所述滤光片43连接并驱动所述滤光片43转动。
其中所述波长转换层41设置于所述散热器42表面，并且所述波长转换层41的厚度均匀设置。所述波长转换层41整体呈圆环状。所述波长转换层41用于接收所述激发光，并能够在所述激发光的激发下产生受激光。所述波长转换层41包括波长转换材料，用于吸收激发光并产生波长不同的受激光。所述波长转换材料可以为磷光性材料，比如磷光体，或者纳米材料，如量子点，或者为荧光粉。所述波长转换层41包括至少两个波长转换区段，并且每个所述波长转换区段设置有不同的荧光材料。每个所述波长转换区段受到所述激发光照射时产生的受激光的颜色不同。此外，所述波长转换层41还包括至少一个用于反射所述激发光的反射区段。
在本实施方式中，所述波长转换层41的转换材料为荧光粉，并且所述波长转换层41为荧光粉层。所述荧光粉层接收所述激发光，并且由所述激发光激发产生受激光。
所述散热装置42整体呈圆环形状。所述散热装置42的顶面设置 有波长转换层41，并且与所述滤光片43连接。所述散热装置42包括主体部421和散热部422。所述主体部421与所述主体部连接。在本实施方式中，所述散热部422设置于所述主体部421底部。当然，在其他的实施方式中，所述散热部422还可以设置于所述主体部421的侧部或者同时设置于所述主体部421的底部和侧部，即所述散热部422同时与所述底部和侧部连接。
所述主体部421的顶面与所述波长转换层41连接，其靠近所述驱动装置44的径向方向的一端与所述滤光片43连接。所述主体部421能够传导热量，所述主体部421能够将所述波长转换层41产生的热量传导至所述散热部422。具体地，所述主体部421底部靠近所述驱动装置44的一端设置有台阶结构4211。所述台阶结构4211包括顶部表面4212和侧部表面4213。在本实施方式中，所述顶部表面4212与所述滤光片43连接。所述侧部表面4213与所述滤光片43之前具有间隙，并且所述侧部表面4213的高度和所述滤光片43的厚度相同。当然，在其它的实施方式中，所述侧部表面4213也可以与所述滤光片43的侧面抵接设置，并且所述侧部表面4213的高度与所述滤光片43的厚度也可以不相同，本实用新型对此不做限定。
所述散热部422设置于所述主体部421底部，并且本实施方式中，所述散热部422整体呈圆环状。所述散热部422用于接收来自所述主体部421的热量，并将来自所述主体部421的热量散发出去。所述散热部422能够加快所述主体部421的散热，从而降低所述主体部421的温度，并最终降低所述波长转换层41的温度。所述散热部422可以为沿所述主体部421的底部分布的圆环、柱状凸起或者片状凸起等。在本实施方式中，所述散热部422为呈片状凸起的散热叶片。当然，在其他的实施方式中，所述散热部422还可以为其它形状，本实用新型对此不做限定。
所述滤光片43整体呈圆板状结构。所述滤光片43可以为一个一体的圆板状形状的滤光片,也可以为由多个具有不同镀膜的扇形或扇环形状的滤光片拼接形成，其中，当多个具有不同镀膜的滤光片是扇 环形状时，由该多个具有不同镀膜的扇环形状拼接成的滤光片的中部形成一通孔。在本实施方式中，所述滤光片43中部具有圆形通孔。当然，可以理解，此时所述滤光片43为一个一体的圆板状形状的滤光片或者为由多个不同镀膜的扇形形状的滤光片拼接形成的完整的圆板状结构的滤光片。在其它的实施方式中，所述滤光片43中部也可以不包括圆形通孔，即所述滤光片43可以为一个中部具有通孔的一体的圆板状形状的滤光片，也可以为由多个具有不同镀膜的扇形形状的滤光片拼接形成中部具有通孔的滤光片。本实用新型对此不做限定。所述滤光片43的外边缘与所述主体部421连接，并且所述滤光片43的中部与所述驱动装置44连接，并由所述驱动装置44驱动转动。所述滤光片43用于对所述受激光进行过滤，并且对其中的某些波长的光进行吸收，最后得到所需要的波长的受激光。在本实施方式中，所述滤光片43还包括用于对所述色轮反射的激发光进行过滤的滤光区；可以理解，所述滤光区为用于对蓝色激发光进行滤光的蓝色滤光区，并且所述滤光区具有用于对激发光进行散射的散射材料。
所述驱动装置44与所述滤光片43的中部连接，并驱动所述滤光片43转动。可以理解，当所述滤光片43的中部为不具有圆形通孔的圆板状结构时,此时所述驱动装置44与所述滤光片43的中部连接，具体地，所述驱动装置与所述滤光片43的正中部连接。此时所述滤光片43可以为一个一体的圆板状形状的滤光片，也可以由多个具有不同镀膜的扇环形状的滤光片拼接形成的完整的圆板状结构。当所述滤光片43的中部为具有圆形通孔的圆板状结构时，此时所述驱动装置44同样与所述滤光片43的中部连接，具体地，所述驱动装置44与靠近所述滤光片43的圆形通孔边缘的部分连接。同样的，此时所述滤光片43可以为一个中部具有通孔的一体的圆板状形状的滤光片，也可以为由多个具有不同镀膜的扇环形状的滤光片拼接形成中部具有通孔的滤光片。另外，可以理解的是，对于一体的圆板状形状的滤光片或由多个具有不同镀膜的扇环形状的滤光片拼接形成的滤光片，它们中部均是不具有通孔的且为封闭的，则驱动装置可以通过其驱动自由端分别 与两种滤光片的中部采用粘结或卡接的方式来实现相互的连接。所述滤光片43转动的同时会同样带动所述波长转换层41和散热装置42转动。在本实施方式中,所述驱动装置为马达。
请同时结合参阅图4和图5，在本实用新型的另一实施方式中，色轮40a的结构与所述色轮40的结构基本相同，其同样包括波长转换层41a、散热器42a、滤光片43a和驱动装置44a。所述色轮40与所述色轮40a的不同之处在于所述散热器42的结构不同。
具体地，所述散热器42a同样包括主体部421a与散热部422a，并且所述散热器42a的主体部421a与所述散热器42的主体部421的结构不同。
所述主体部421a顶部靠近所述驱动装置44a的一端设置有台阶结构4211a。所述台阶结构包括底部表面4212a和侧部表面4213a。在本实施方式中，所述底部表面4212a与所述滤光片43a连接。所述侧部表面4213a与所述滤光片43之前具有间隙，并且所述侧部表面4213a的高度和所述滤光片43的厚度相同。当然，在其它的实施方式中，所述侧部表面4213a也可以与所述滤光片43a的侧面抵接设置，并且所述侧部表面4213a的高度与所述滤光片43a的厚度也可以不相同，本实用新型对此不做限定。此时所述主体部421a的底部具有较大的面积，相应所述主体部421a的底部具有更大的面积用来设置的散热部422a，从而进一步提升所述色轮40a的散热能力。
所述反射装置50用于接收来自所述滤光装置20反射的受激光，并且对所述受激光再次进行反射并反射至所述聚光装置60。所述反射装置50为全谱反射镜，其对不同波长的光均能够进行反射。
所述聚光装置60设置于所述滤光片43的顶部，并且与所述滤光片43间隔一定的距离。所述聚光装置60设置于所述反射装置50反射的受激光的光路上，并且能够对所述受激光进行会聚。
所述匀光棒70设置于所述滤光片43的底部，并且与所述滤光片43隔开一定的距离。所述匀光棒70接收经过所述滤光片43过滤处理的受激光，并且对所述受激光进行匀光处理，最终将经过匀光处理的 受激光出射。
为了更清楚的理解所述光源系统100的工作原理，下面对所述光源系统100的发光过程进行整体的描述。
首先由所述激发光源10发出激发光，所述激发光依次穿过所述滤光装置20和收集透镜30后照射至所述色轮40的波长转换层41表面。所述波长转换层41受到所述激发光的照射会发出相应的受激光。所述波长转换层41包括多个区段。每个区段中设置有不同的荧光材料，并且每个区段中的荧光材料在受到所述激发光的照射时会发出不同颜色的受激光。此外，所述波长转换装置41还包括用于反射所述激发光的反射区段，所述反射区段专门用于反射所述激发光。
所述受激光入射至所述收集透镜30并由所述收集透镜30转化为平行光。经过所述收集透镜30后的平行光会照射至所述滤光装置20,并由所述滤光装置20反射至所述反射装置50。所述反射装置50将到达其表面的受激光反射至所述聚光装置60。所述聚光装置60对所述受激光进行汇聚后到达所述色轮40的表面。所述色轮40的滤光片43对所述受激光进行过滤，并得到所需要的波长的受激光。特别地，所述滤光片还包括对所述激发光进行过滤的滤光区。所述滤光区用于对所述反射区段反射的所述激发光进行滤光。
所述匀光棒70接收由所述滤光片43处理后出射的受激光，并对所述受激光进行匀光处理后出射。
本实用新型还提供一种投影系统，所述投影系统包括如上所述的光源系统100。
本实用新型提供的色轮具有厚度薄、重量轻和组装工艺简单等优点。并且所述驱动装置的载重量减轻还可以提高所述驱动装置的使用寿命，从而提高所述光源系统的使用寿命。另外，具有所述色轮的光源系统的能够相应的缩小，并且具有散热良好、亮度高和颜色好等优点，其能够使具有所述光源系统的终端产品的体积制作的更小。

Claims (10)

1.一种色轮，其特征在于，包括波长转换层、散热器、滤光片和驱动装置，所述波长转换层设置于所述散热器的顶部表面，所述散热器靠近所述驱动装置的径向方向的一端与所述滤光片连接，所述滤光片的外边缘与所述散热器连接且所述滤光片的中部与所述驱动装置连接，所述驱动装置与所述滤光片的中部连接并且驱动所述滤光片转动。
2.如权利要求1所述的色轮，其特征在于，所述散热器包括主体部和散热部，其中所述散热部设置于所述主体部的底部表面，所述主体部靠近所述驱动装置的径向方向的一端与所述滤光片连接。
3.如权利要求2所述的色轮，其特征在于，所述散热部为散热叶片。
4.如权利要求2所述的色轮，其特征在于，所述主体部底部靠近所述驱动装置的一端设置有台阶结构，所述台阶结构包括顶部表面和侧部表面，所述顶部表面与所述滤光片连接。
5.如权利要求2所述的色轮，其特征在于，所述主体部顶部靠近所述驱动装置的一端设置有台阶结构，所述台阶结构包括底部表面和侧部表面，所述底部表面与所述滤光片连接。
6.如权利要求1所述的色轮，其特征在于，所述波长转换层包括至少两个波长转换区段，并且每个所述波长转换区段设置有不同于其他区段的荧光材料。
7.如权利要求1所述的色轮，其特征在于，所述滤光片中部具有通孔。
8.一种光源系统，其特征在于，所述光源系统采用如权利要求1-7任意一项所述的色轮。
9.如权利要求8所述的光源系统，其特征在于，所述光源系统包括激发光源、滤光装置、收集透镜、反射装置、聚光装置、匀光棒和所述色轮，所述激发光源用于发出激发光，所述激发光依次穿过所述滤光装置和所述收集透镜后入射至所述色轮的波长转换层，所述波长转换层受所述激发光的激发产生受激光，所述受激光经过所述收集透镜收集后入射至所述滤光装置，并且所述受激光依次被所述滤光装置和所述反射装置反射后入射至所述色轮的滤光片，所述滤光片用于对所述受激光进行过滤，经过所述滤光片后的受激光入射至所述匀光棒并经过所述匀光棒匀光处理后透射出光。
10.一种投影系统，其特征在于，所述投影系统采用如权利要求8所述的光源系统。
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