CN208834086U - 一种波长转换装置及激光光源装置和激光投影机 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例涉一种波长转换装置、激光光源装置及激光投影机，波长转换装置包括基体和散热元件，所述基体与所述散热元件导热连接；所述基体为开放的中空体，具有中空部，所述基体上设置有具有在激发光的激发下产生受激光的波长转换材料的波长转换层；所述散热元件包括散热基部和散热体，所述散热体设置于所述散热基部的表面上，所述散热元件设置于所述基体的中空部。该波长转换装置的散热结构面积大，散热效果好，能够提高波长转换材料的转换效率，提高波长转换装置的使用寿命。

Description

一种波长转换装置及激光光源装置和激光投影机

技术领域

本实用新型属于激光设备技术领域，具体涉及一种波长转换装置及激光光源装置和激光投影机。

背景技术

激光光源具有亮度高，寿命长，成本低的特点，而被广泛应用。在激光设备技术领域，例如激光显示设备中，常利用蓝色激光激发波长转换材料来获得黄光、绿光、红光等，将获得的黄光、绿光、红光与蓝色激光混合，经光学整形后进入光机系统，实现高亮度投影画面。激光器发出的激发光激发波长转换材料时，会产生大量的热量，导致波长转换材料温度升高。波长转换材料的转换效率与被激发波长转换材料的温度成反比，一般波长转换材料最高工作温度为200℃，超过200℃后转换效率快速下降，并且，混合波长转换材料的粘合剂也会因长时间高温而快速老化，影响使用寿命。

现有技术中的，激光设备通常采用风扇加速空气流通的手段，达到使波长转换装置降温的目的，或者，在圆盘状波长转换装置的背部设计散热结构。两种方式中，前者风扇降温的效果较差；后者则是将波长转换材料沿圆周方向设置在圆盘状波长转换装置W的一个表面上，波长转换装置W立式设置(参照图1)，由于这种结构原因，波长转换装置W与集光元件C距离较近，散热结构的面积受到限制，因此，散热结构的散热效果较差且设计难度大。进一步，由于现有技术中的激光设备散热效果较差，导致波长转换材料的转换效率低，使用寿命受到影响。

实用新型内容

为了解决上述激光设备散热效果差的技术问题，本实用新型实施例提出了一种波长转换装置，包括基体和散热元件，所述基体与所述散热元件导热连接；所述基体为开放的中空体，具有中空部，所述基体上设置有具有在激发光的激发下产生受激光的波长转换材料的波长转换层；所述散热元件包括散热基部和散热体，所述散热体设置于所述散热基部的表面上，所述散热元件设置于所述基体的中空部。

进一步，所述基体大致呈圆筒状，所述散热基部大致呈圆盘状。

进一步，所述基体还具有非波长转换区域，所述非波长转换区域不具有波长转换材料。

进一步，所述散热体包括向所述散热基部的表面以外突出的多个散热鳍片或多个散热柱。

进一步，所述散热鳍片包括在所述散热基部的表面上以旋转轴为中心，沿圆周分布的向散热基部的表面以外突出的多个扇环体，多个扇环体分布在与旋转轴距离不等的圆周上；或者，所述散热鳍片包括在所述散热基部的表面上自旋转中心区域向所述散热基部的边缘延伸的多个相互间隔的突起，自俯视所述散热基部的表面的角度观察，所述突起呈弧形。

进一步，所述基体的内表面承靠在所述散热元件的侧壁的表面上。

进一步，所述散热元件与所述基体一体成型，或者，分体成型后固定连接。

本实用新型实施例还提出另一种波长转换装置，包括基体和散热元件，所述基体与所述散热元件导热连接；所述基体为开放的中空体，具有中空部，基体上设置有具有在激发光的激发下产生受激光的波长转换材料的波长转换层；所述散热元件包括一片或多片圆盘状散热片，所述散热元件设置于所述基体的中空部。

本实用新型实施例还提出一种激光光源装置，包括如上所述的波长转换装置之一。

本实用新型实施例还提出一种激光投影机，包括如上所述的波长转换装置之一，或者，包括如上所述的激光光源装置。

本实用新型实施例的有益效果：本实用新型实施例提出的波长转换装置，呈开放的中空体，波长转换材料设置于中空体的外表面上，由于其内部空间较大，且散热结构不必朝向光学元件，因此，适合于设置散热结构，散热结构面积较大，散热效果好，能够提高波长转换材料的转换效率，提高波长转换装置的使用寿命。

附图说明

图1是现有技术的波长转换装置安装结构示意图；

图2是本实用新型实施例提出的一种波长转换装置的侧视图；

图3是本实用新型实施例提出的第一种具有散热结构的波长转换装置的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提出的第二种具有散热结构的波长转换装置的结构示意图；

图5是本实用新型实施例提出的第三种具有散热结构的波长转换装置的结构示意图；

图6是本实用新型实施例提出的第四种具有散热结构的波长转换装置的结构示意图；

图7是本实用新型实施例提出的一种波长转换装置的安装结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。但本领域技术人员知晓，本实用新型并不局限于附图和以下实施例。

实施例1波长转换装置

参照图2，本实施例提出了一种波长转换装置10，包括基体11和散热元件12；所述基体11用作波长转换材料的载体，所述散热元件12用于为波长转换材料及基体11散热。

所述基体11为开放的中空体，具有中空部，大致呈圆筒状，基体上沿圆周方向设置有一个或多个波长转换层，所述波长转换层具有波长转换材料，所述波长转换材料能够在激光器发出的激发光的激发下产生受激光。进一步，所述基体11还可以具有非波长转换区域，所述非波长转换区域不具有波长转换材料，例如，该区域可以形成为透射部、反射部或缺口。

所述基体的结构多种多样，示例性的，在一个实施方式中，基体由非透明基底和反射层构成，基底的外表面上设置有反射层，波长转换层设置在反射层上；在另一个实施方式中，基体由透明基底和反射层构成，所述反射层设置在基底的内表面，所述波长转换层设置在基底的外表面，或者，所述反射层设置在基底的外表面，所述波长转换层设置在反射层上；在另一个实施方式中，所述基体由透明基底构成，不具有反射层，所述波长转换层设置在基底的内表面上或外表面上。

所述波长转换材料，例如可以是荧光材料，具体的，例如为红色荧光材料、绿色荧光材料、黄色荧光材料、蓝色荧光材料中的一种或多种。激光器发出的激发光激发不同颜色的波长转换材料，产生受激光，如红色受激光、绿色受激光、黄色受激光、蓝色受激光等。

具体的，波长转换材料，例如，可以为硅酸盐荧光粉、氮化物荧光粉、铝酸盐荧光粉、氧化物荧光粉、氮氧化物荧光粉、氯化物荧光粉、酰氯化物荧光粉、硫化物荧光粉等，本实用新型的波长转换材料并不限于上述种类。

所述散热元件12包括散热基部121和散热体122，所述散热基部121大致呈圆盘状，散热体122设置于散热基部121的表面上；散热元件12设置于圆筒状基体11的内侧，基体11的内表面承靠在散热元件12的侧壁的表面上。如图2所示，示例性的，散热元件12的侧壁包括散热基部121的圆周侧壁和散热体122的外端壁。

散热元件12与基体11可以一体成型，也可以分体成型后固定连接，例如，散热元件12与基体11分别成型后固定连接，连接方式例如可以是过盈配合连接、螺接、粘接、焊接、铆接等。连接部位可以为，散热元件12的侧壁与基体的内表面连接和/或散热元件的散热基部与基体连接(例如，对圆筒状基体而言，圆筒状基体的边缘沿径向向内延伸即可构成连接部，或者，圆筒状基体的轴向端部设置有圆盘状支撑板，则支撑板可以作为连接部)，本实用新型不受上述成型方式、连接方式或连接部位的限定，只要散热元件12与基体11导热连接即可，所述导热连接是指热量能够在散热元件12与基体11间传递。

所述散热元件12由导热材料制成，例如，可以是导热系数较高的铝、铜、金、银、石墨、碳等材料或合金材料，还可以是导热系数较高的陶瓷材料，如氧化铝、氮化铝、氮化硅等。

所述散热体122为具有较高散热面积的结构，设置于所述散热基部121的表面上，优选的，散热体122包括向散热基部121的表面以外突出的多个散热鳍片或多个散热柱，所述散热鳍片或散热柱设置于所述散热基部121的表面上。所述散热鳍片或散热柱与所述散热基部121可以一体成型，也可以分体成型后固定连接。

参照图3，在另一个实施方式中，所述散热鳍片包括在散热基部121的表面上以旋转轴为中心沿圆周分布的向散热基部121的表面以外突出的多个扇环体1221，多个扇环体分布在与旋转轴距离不等的圆周上。

参照图4，在另一个实施方式中，所述散热鳍片包括在散热基部121的表面上自旋转中心区域向散热基部121边缘延伸的多个相互间隔的突起1222，自俯视散热基部121的表面的角度观察，所述突起呈弧形。

参照图5，在另一个实施方式中，所述散热柱包括设置在散热基部121的表面上向散热基部121的表面以外突出的柱状体1223，例如圆柱。

本领域技术人员能够理解，所述散热体可以实施为各种不同的结构，其不受上述具体实施方式限制。

本实施例的波长转换装置工作时，激光器发出的激发光激发波长转换材料时产生的热量能够自基体11传递至其承靠的散热元件12，波长转换装置高速旋转带动空气流动，产生对流，由于散热元件12具有较大的散热面积，能够实现快速散热。

本领域技术人员能够理解，尽管上述波长转换装置的基体11被设置为圆筒状，但这并不构成对本实用新型的限制，基体11还可以为其他形状的开放的中空体，具有中空部，基体上设置有一个或多个波长转换层，波长转换装置旋转时，波长转换层受到激发光照射，激发波长转换材料，发出受激光；同理，尽管上述散热基部121呈圆盘状结构，其同样不构成对本实用新型的限制，只要所述散热元件12的周向的外轮廓与基体11的形状相对应，基体11的内表面能够承靠在散热元件12的侧壁的表面上即可。

本领域技术人员能够理解，机械结构的种类繁多，不可能一一列举，本实用新型的本质在于在开放的中空体状基体内设置与基体导热连接的散热元件，由于现有技术中波长转换装置的基板为圆盘状，而非中空体状，因此具有前述种种技术问题，而本实用新型的中空体状基体允许设置散热面积较大的散热元件，前述种种技术问题得以解决。

实施例2波长转换装置

参照图6，本实施例还提出另一种波长转换装置，包括基体11和与基体11导热连接的散热元件12；所述基体11用作波长转换材料的载体，所述散热元件12用于为波长转换材料及基体11散热；所述基体11为开放的中空体，具有中空部，大致呈圆筒状，具有内表面和外表面，其外表面上沿圆周方向设置有一个或多个波长转换层，所述波长转换层具有波长转换材料，所述波长转换材料能够在激光器发出的激发光的激发下产生受激光；所述散热元件12包括一片或多片圆盘状散热片121。当圆盘状散热片为多个时，所述多个圆盘状散热片之间优选导热连接。所述圆盘状散热片还可以具有镂空部，以提高空气流动性，促进散热。

该散热结构大大增加了散热面积，散热效率提高，散热效果好。

实施例3激光光源装置

以下，示例性地提出一种激光光源装置的具体实施方式，本领域技术人员能够理解，在本实用新型公开的内容的基础上，上述波长转换装置10在激光光源装置中的设置方式是本领域技术人员根据其具体特性及系统需求能够灵活设置的，因此，本实用新型的激光光源装置并不受下述具体实施方式的限制。

参照图7，示例性的，本实施例提出一种激光光源装置，包括激光器100、准直元件200、扩散片300、二向色镜400、会聚元件500和上述波长转换装置10。

所述激光器100例如为蓝光激光器，发射蓝光，作为激发光；

所述准直元件200为透镜或透镜组，用于对激光器100发射的激发光进行准直；

所述扩散片300用于对准直元件200出射的准直光进行匀光；

所述二向色镜400能够透射所述扩散片出射的激发光，并反射波长转换装置10反射的受激光；

所述会聚元件500为透镜或透镜组，用于对二向色镜400出射的激发光进行会聚，并收集波长转换装置10反射的受激光；

所述波长转换装置10接收会聚的激发光，激发光激发波长转换材料产生受激光，受激光被波长转换装置10反射。

激光器100发出的激发光入射至准直元件200，准直元件200出射的准直光入射至扩散片300，扩散片300对入射的激发光进行匀光，扩散片300的出射的激发光透射二向色镜400后经会聚元件500会聚后，照射至波长转换装置10上的波长转换材料，激发波长转换材料产生受激光，受激光被波长转换装置10反射，反射的受激光被会聚元件500收集，自会聚元件500出射的受激光再被二向色镜400反射后进入光路。

由于波长转换装置10为中空结构，能够容易地设置散热结构，大大增加了散热面积，散热性能优异，使得其能够使用大功率激光器，因此，激光光源装置的亮度大大提升，并能够保持小型化。

实施例4激光投影机

本实施例提出一种激光投影机，所述激光投影机包括上述波长转换装置之一。

本实施例还提出一种激光投影机，所述激光投影机包括上述激光光源系统。

波长转换装置和激光光源系统在激光投影机中的设置方式是本领域技术人员所熟知的现有技术，本领域技术人员在充分理解本实用新型的基础上，能够容易地实现，不必赘述。

以上，对本实用新型的实施方式进行了说明。但是，本实用新型不限定于上述实施方式。凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种波长转换装置，其特征在于，包括基体和散热元件，所述基体与所述散热元件导热连接；所述基体为开放的中空体，具有中空部，所述基体上设置有具有在激发光的激发下产生受激光的波长转换材料的波长转换层；所述散热元件包括散热基部和散热体，所述散热体设置于所述散热基部的表面上，所述散热元件设置于所述基体的中空部。

2.如权利要求1所述的一种波长转换装置，其特征在于，所述基体大致呈圆筒状，所述散热基部大致呈圆盘状。

3.如权利要求1所述的一种波长转换装置，其特征在于，所述基体还具有非波长转换区域，所述非波长转换区域不具有波长转换材料。

4.如权利要求1所述的一种波长转换装置，其特征在于，所述散热体包括向所述散热基部的表面以外突出的多个散热鳍片或多个散热柱。

5.如权利要求4所述的一种波长转换装置，其特征在于，所述散热鳍片包括在所述散热基部的表面上以旋转轴为中心，沿圆周分布的向散热基部的表面以外突出的多个扇环体，多个扇环体分布在与旋转轴距离不等的圆周上；或者，

所述散热鳍片包括在所述散热基部的表面上自旋转中心区域向所述散热基部的边缘延伸的多个相互间隔的突起，自俯视所述散热基部的表面的角度观察，所述突起呈弧形。

6.如权利要求1所述的一种波长转换装置，其特征在于，所述基体的内表面承靠在所述散热元件的侧壁的表面上。

7.如权利要求1所述的一种波长转换装置，其特征在于，所述散热元件与所述基体一体成型，或者，分体成型后固定连接。

8.一种波长转换装置，其特征在于，包括基体和散热元件，所述基体与所述散热元件导热连接；所述基体为开放的中空体，具有中空部，基体上设置有具有在激发光的激发下产生受激光的波长转换材料的波长转换层；所述散热元件包括一片或多片圆盘状散热片，所述散热元件设置于所述基体的中空部。

9.一种激光光源装置，其特征在于，包括如权利要求1-8之一所述的波长转换装置。

10.一种激光投影机，其特征在于，包括如权利要求1-8之一所述的波长转换装置，或者，包括如权利要求9所述的激光光源装置。