CN209624966U - 波长转换装置及投影机 - Google Patents

Abstract

一种波长转换装置，包括基板、波长转换层及多个凸出结构。基板具有相对的第一面及第二面。波长转换层配置于基板的第一面上，且位于基板的第一区域内。这些凸出结构凸出于第一面与第二面的至少一者，且位于基板的第二区域内，其中这些凸出结构的材质异于基板的材质。本公开内容还提供一种投影机，该投影机包括激发光源装置、上述波长转换装置、光阀及投影镜头。利用本公开内容的波长转换装置及投影机，可达成良好的散热效果。

Description

波长转换装置及投影机

技术领域

本公开内容是有关于一种波长转换装置及投影机，且特别是有关于一种具有良好散热效果的波长转换装置及投影机。

背景技术

激光投影机的波长转换轮可借由在波长转换轮的铝基板的表面上制作凸点来辅助散热。当波长转换轮旋转时，凸点可有助于将波长转换轮产生的热传至空气中。然而，受限于传统冲压制程限制，铝基板上的凸点凸出于表面高度仅有1毫米(mm)至2毫米，对散热的辅助作用有限，且凸点的造型也有诸多限制，因此而难以制造出足够的强对流气流，造成传统波长转换轮的散热效率难以突破。另一方面，若以冲压制程冲切出高度更大的扰流结构，则必须在基板上冲切出开口并折弯，但基板上的开口会使得波长转换轮在运作时产生极大的噪音。

若以铸造制程制作波长转换轮，同时制作基板及其扰流结构较为复杂且制作成本高，故以铸造制程所制作出的铝基板商业竞争力相较冲压制程仍然较为弱势。此外，以铸造制程所制作出的铝基板与其上的金属扰流结构会使得铝基板的整体重量明显增加，从而使得惯性矩增加，造成马达负担。因此，铸造制程较适用于小尺寸的波长转换轮。

实用新型内容

本公开内容提供一种波长转换装置，其可具有高散热效率、重量轻且不受尺寸限制。

本公开内容提供一种投影机，其可具有上述的波长转换装置。

本公开内容提供一种波长转换装置的制造方法，其可制造出上述的波长转换装置。

本公开内容的其他目的和至少一个优点可以从本公开内容所公开的技术特征中得到进一步的了解。

为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本公开内容的一实施例提供一种波长转换装置，包括基板、波长转换层及多个凸出结构。基板具有相对的第一面及第二面。波长转换层配置于基板的第一面上，且位于基板的第一区域内。这些凸出结构凸出于第一面与第二面的至少一者，且位于基板的第二区域内，其中这些凸出结构的材质异于基板的材质。

本公开内容的一实施例提供一种投影机，包括激发光源装置、波长转换装置、光阀及投影镜头。激发光源装置用于提供激发光束。波长转换装置，配置于激发光束的光路上，波长转换装置用以将激发光束转换为转换光束，其中波长转换装置包括基板、波长转换层及多个凸出结构。基板具有相对的第一面及第二面。波长转换层配置于基板的第一面上，且位于基板的第一区域内。这些凸出结构凸出于第一面与第二面的至少一者，且位于基板的第二区域内，其中这些凸出结构的材质异于基板的材质。光阀配置于转换光束的光路上且将转换光束转换为影像光束。投影镜头配置于影像光束的光路上且将影像光束转换为投影光束。

基于上述，本公开内容的波长转换装置将材料相异于基板的凸出结构设置成自基板的相对两面的至少一者凸出，且不覆盖波长转换层。因此，这些凸出结构可不影响波长转换装置的波长转换效果，且在波长转换装置转动时能够扰动气体而制造出对流或/且紊流，从而改善波长转换装置的散热效果。本公开内容的波长转换装置可制作成各种尺寸，且不会产生明显的噪音。

为让本公开内容的上述特征和至少一个优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1是依照本公开内容的一实施例的一种投影机的示意图。

图2至图4是依照本公开内容的一实施例的一种波长转换装置的制造方法的示意图。

图5是图4的波长转换装置的沿线AA的剖面示意图。

图6是图4的凸出结构的示意图。

图7至图9是依照本公开内容的另一实施例的一种波长转换装置的制造方法的示意图。

图10是本实用新型的一实施例的波长转换装置的制作方法。

附图标记说明

θ：夹角

AA：线

H1、H2：高度

S1～S3：步骤

10：投影机

100、100a：波长转换装置

110、110a：基板

112：第一面

114：第二面

116：转轴孔

117：透光窗

118、118a：贯孔

120、122：波长转换层

130、130a：凸出结构

132、132a：凸出部

134、134a：固定部

136、136a：连接部

140：马达转轴

150：透光件

160：盖体

200：激发光源装置

300：光阀

500：投影镜头。

具体实施方式

有关本公开内容的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的一优选实施例的详细说明中，将可清楚地呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本公开内容。在下列各实施例中，相同或相似的元件将采用相同或相似的标号。

图1是依照本公开内容的一实施例的一种投影机的示意图。请参阅图1，本实施例的投影机10包括激发光源装置200、波长转换装置100、光阀300及投影镜头500。激发光源装置200可提供激发光束I1。在本实施例中，激发光源装置200例如是激光光源，但在其他实施例中，激发光源装置200也可以是发光二极管或者其他光源。激发光源装置200所发出的光例如是蓝光，但也可以是其他颜色的光束，本公开内容在此不加以限制。举例而言，激发光源装置200例如可包括多个激光元件(图未示)，这些激光元件例如呈阵列排列，激光元件例如是激光二极管(laser diode,LD)。在其他实施例，激发光源装置200也可以为多个。在其他实施例中，光源可为例如发光二极管(light emitting diode)的固态发光源(solid-state illumination source)。

由激发光源装置200所发出的激发光束I1照射在配置于激发光束I1的光路上的波长转换装置100，波长转换装置100可转换激发光束I1，以产生具有不同波长的转换光束I2，其中，波长转换装置100例如可为荧光粉轮(phosphor wheel)。举例而言，波长转换装置100可将蓝色的激发光束I1转换成其他颜色的转换光束I2，本公开内容不以此为限。

从波长转换装置100出射的转换光束I2可进而照射至光阀300，光阀300可将转换光束I2转换为影像光束I3，投影镜头500位于影像光束I3的传递路径上且可将影像光束I3转换为投影光束I4并将投影光束I4投射出投影机10外，以在荧幕、墙面、或其他投影目标上显示画面。

在本实施例中，光阀300用于将来自波长转换装置100的转换光束I2转换为影像光束I3。举例而言，光阀300例如是数字微镜元件(Digital Micro-mirror Device,DMD)或液晶覆硅板(Liquid Crystal On Silicon panel，LCoS panel)等反射式光调变器。在一些实施例中，光阀300例如可为穿透式液晶面板(Liquid Crystal Display Panel)，电光调变器(Electro-Optical Modulator)、磁光调变器(Maganeto-Optic modulator)、声光调变器(Acousto-Optic Modulator，AOM)等穿透式光调变器。本公开内容对光阀300的型态及种类不加以限制。在一些实施例中，光阀300将转换光束I2转换为影像光束I3的方法的详细步骤及实施方式可由所属技术领域的公知常识获致足够的教示、建议与实施说明，因此不再赘述。

在本实施例中，投影镜头500例如包括具有屈光度的一个或多个非平面光学镜片的组合，例如包括双凹透镜、双凸透镜、凹凸透镜、凸凹透镜、平凸透镜以及平凹透镜等非平面镜片的各种组合。在一实施例中，投影镜头500也可以包括平面光学镜片，以反射或穿透方式将来自光阀300的影像光束I3投射出投影机10外。本公开内容对投影镜头500的型态及其种类并不加以限制。

在本实施例的投影机10中，波长转换装置100可具有良好的散热效果，除了可提升波长转换装置100自身的散热效率外，亦可为投影机中的其他元件带来强的风流，而使整体具有良好的散热性。下面举例说明波长转换装置100的制造方式与结构。

图2至图4是依照本公开内容的一实施例的一种波长转换装置的制造方法的示意图。在本实施例中，波长转换装置100的制作方法包括下列步骤：首先，如图2所示，提供基板110，其中基板110具有相对的第一面112、第二面114及贯穿第一面112与第二面114的多个贯孔118、两透光窗117与位于中心的转轴孔116。在本实施例中，基板110可由金属制成，例如铝，但不以此为限制。

接着，如图3所示，设置凸出结构130，使得一个或一个以上的凸出结构130分别穿设于这些贯孔118中，且凸出于基板110的第一面112与第二面114的至少一者。在本实施例中，这些凸出结构130包括多个扇叶，利用扇叶形式的凸出结构130在垂直于旋转方向的截面积大于凸出结构130在平行于旋转方向的截面积，可产生直接推挤气流的作用，故能够产生较强的气流，从而提升波长转换装置100自身的散热效率。当然，凸出结构130的形式不以此为限制。在其他实施例中，凸出结构130的形式也可以是凸柱或是其他形状。

在本实施例中，这些凸出结构130系借由埋入射出(insert molding)的方式而穿设于基板110的这些贯孔118中。当然，凸出结构130固定于基板110上的方式不以此为限制。在其他实施例中，凸出结构130可以透过粘合、卡固、螺接、铆接等方式固定于基板110。

在本实施例中，这些凸出结构130的材质包括工程塑胶，例如是半结晶性耐高温热塑性塑胶(例如为PPS、PEEK、PEKK、PPA、TPI、HTN等)、非结晶性耐高温热塑性塑胶(例如是PES、PEI、PSU等)、热致液晶聚合物(例如是LCP等)或上述至少两者的组合。

以常见的PEEK为例，其长时间工作温度可达250℃，密度仅为1.05(克/立方厘米(cm))，相较于铝的密度2.7(克/立方厘米)，PEEK的密度低于铝的一半。另一种材料TPI(Extem)的长时间工作温度可达260～280℃，密度为1.33(克/立方厘米)。在本实施例中，这些凸出结构130的耐温范围可达250℃以上，甚至到260℃以上，密度大多只有铝的一半左右，而可在高温环境下工作且重量小。当然，凸出结构130的材质不以此为限制。

此外，为了增加凸出结构130的热传导效果，在本实施例中，这些凸出结构130的材质可选择地还包括金属粉末、玻璃纤维、碳纤维、矿物粉末或上述至少两者的组合，以强化凸出结构130的热传导系数，其强化后的热传导系数可达2(W/m*K)以上。当然，凸出结构130的材质不以此为限制。

最后，如图4所示，配置波长转换层120、122于基板110的第一面112上。额外地或可选地，安装透光件150在透光窗117中，配置马达转轴140与盖体160，而完成波长转换装置100的制作。在本实施例中，波长转换层120、122例如是磷光粉层或是荧光粉层，但波长转换层120、122的种类不以此为限制。此外，在本实施例中，这些凸出结构130与波长转换层120、122分别位于基板110的不同区域处，举例而言，波长转换层120、122可配置于基板110的第一面112上的第一区域内。在本实施例中，马达转轴140位于基板110的中心，基板110的第一面112上的第一区域与部分的透光窗117位于相同的半径位置上。

凸出结构130位于基板110的第二区域内。基板110的第二区域包含从转轴孔116延伸至波长转换层120、122的区域、以及从波长转换层120、122延伸至基板110边缘的区域。在本实施例中，这些凸出结构130配置在从转轴孔116延伸至波长转换层120、122的区域内。

由于波长转换装置100的凸出结构130不会覆盖波长转换层120、122。因此，这些凸出结构130可在不影响到波长转换装置100波长转换效果的前提下，在波长转换装置100转动时能够扰动气体而制造出对流或/且紊流，以提升波长转换装置100的散热效果。

图5是图4的波长转换装置的剖面示意图。图6是图4的凸出结构的示意图。在图6中可见，在本实施例中，凸出结构130包括连接部136、位于连接部136的相对两侧的两固定部134以及凸出于两固定部134的两凸出部132。如图5所示，在本实施例中，凸出结构130的连接部136贯穿基板110的贯孔118，两固定部134的宽度大于贯孔118的宽度而分别位于基板110的第一面112与第二面114上，凸出结构130的两凸出部132分别凸出于基板110的第一面112与第二面114。当然，在其他实施例中，凸出结构130也可以只凸出于基板110的第一面112，或者，凸出结构130也可以只凸出于基板110的第二面114。凸出结构130的形式不以此为限制。

此外，在图5中可见，马达转轴140穿设于基板110的转轴孔116且被盖体160固定。在本实施例中，凸出结构130凸出于基板110的第一面112的高度接近于盖体160的高度，但不以此为限制。在本实施例中，凸出结构130凸出于基板110的第一面112与第二面114的高度H1、H2约在1毫米(mm)至15毫米之间。另外，在本实施例中，凸出结构130凸出于基板110的第一面112与第二面114的高度H1、H2相同，但凸出结构130凸出于基板110的第一面112与第二面114的高度H1、H2也可以不同，且凸出结构130凸出于基板110的高度H1、H2并不以此为限制。

在本实施例的波长转换装置100中，基板110在冲压成型时已预留后续供凸出结构130成型的贯孔118，待基板110冲压成型后，将凸出结构130成型或组装于基板110上，以利凸出结构130成型后稳定地随基板110一起运转。之后配置波长转换层120、122，最后依照传统组装流程将马达、盖体160等元件组装完成。由于波长转换装置100不需采用铸造的方式开模制作，具有制程及成本优势，且可在不更改传统组装制程的前提下提升波长转换装置100的散热效率，并间接提升波长转换装置100的发光效率。另外，波长转换装置100所产生的强力风流，除了可提升波长转换装置100自身的散热效率外，亦可为光机模块(投影机10)中的其他元件带来更强的风流，若设计得当的话可同时加强其他元件的散热效率。

下面介绍另一形式的波长转换装置100a。要说明的是，在下面的实施例中，与前一实施例相同或是相似的元件以相同或是相似的符号表示，不再多加赘述。下面仅说明主要差异之处。

图7至图9是依照本公开内容的另一实施例的一种波长转换装置的制造方法的示意图。请先参阅图7，在本实施例中，基板110a的贯孔118a配置在基板110a的外缘处。接着，请参阅图7与图8，凸出结构130a配置在位于基板110a的外缘的贯孔118a(图7)上，且形成于基板110a的外缘处。凸出结构130a的材质相异于基板110a的材质。

具体地说，在本实施例中，凸出结构130a的连接部136a(标示于图9)位于基板110a的贯孔118a内，固定部134a可以整圈的形式环绕基板110a的外缘。也就是说，在本实施例中，凸出结构130a除了利用连接部136a穿过贯孔118a来固定于基板110a，还透过固定部134a环绕且贴附于基板110a的外缘(也就是基板110a的环形外壁面、第一面112靠近外缘的区域与第二面114靠近外缘的区域)，而使凸出结构130a紧密地形成于基板110a的外缘。此外，在本实施例中，凸出结构130的凸出部132分别凸出于基板110a的第一面112(图7)与第二面114(图7)。在本实施例中，凸出结构130a的形状为扇叶形，且扇叶的延伸方向与基板110a的径向(也就是以转轴孔116为圆心的放射方向)之间具有夹角θ(如图8所示)，夹角θ约在15度至75度之间，但凸出结构130a的形状与角度不以此为限制。

最后，请参阅图9，配置波长转换层120、122于基板110a上，将透光件150安装在透光窗117中，配置马达转轴140与盖体160，而完成波长转换装置100a的制作。由图9可见，这些凸出结构130a配置在从波长转换层120、122延伸至基板110a的边缘的区域内，而不覆盖波长转换层120、122。因此，这些凸出结构130a在不影响到波长转换装置100a的波长转换效果的前提下，能随波长转换装置100a转动时扰动气体，以提升波长转换装置100a的散热效果。

图10是本实用新型的一实施例的波长转换装置的制作方法。首先，请参阅图2与图10，步骤S1，提供基板100，基板100具有相对的第一面112、第二面114及贯穿第一面112与第二面114的多个贯孔118。接着，请参阅图3与图10，步骤S2，借由埋入射出的方式，使多个凸出结构130分别穿设于多个贯孔118中且凸出于基板110的第一面112与第二面114的至少一者。再来，请参阅图4与图10，步骤S3，配置波长转换层120于基板110的第一面112上，且多个凸出结构130与波长转换层120分别位于基板110的不同区域处。

综上所述，本公开内容的波长转换装置将材料相异于基板的凸出结构设置在基板的相对两面的至少一者上，且不覆盖波长转换层。因此，这些凸出结构在不影响到波长转换装置的波长转换效果的前提下，在波长转换装置转动时能够扰动气体而制造出对流或/且紊流，以提升波长转换装置的散热效果，且可使波长转换装置不至于过重、不受尺寸限制，且不会产生大的噪音。

以上所述，仅为本公开内容的优选实施例而已，当不能以此限定本公开内容实施的范围，即所有依本公开内容权利要求书及实用新型说明内容所作的简单的等效变化与修改，皆仍属本公开内容专利覆盖的范围内。另外本公开内容的任一实施例或权利要求不须达成本公开内容所公开的全部或至少一个目的或优点或特点。此外，摘要部分和实用新型名称仅是用来辅助专利文件检索之用，并非用来限制本公开内容的权利范围。

Claims (19)

1.一种波长转换装置，其特征在于，包括基板、波长转换层及多个凸出结构，其中：

所述基板具有相对的第一面及第二面；

所述波长转换层配置于所述基板的所述第一面上，且位于所述基板的第一区域内；以及

所述多个凸出结构凸出于所述第一面与所述第二面的至少一者，且位于所述基板的第二区域内，其中所述多个凸出结构的材质异于所述基板的材质。

2.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述基板的所述第二区域包括贯穿所述第一面与所述第二面的多个贯孔，所述多个凸出结构分别穿设于所述多个贯孔中。

3.根据权利要求2所述的波长转换装置，其特征在于，所述多个凸出结构系借由埋入射出的方式而穿设于所述基板的所述多个贯孔中，以形成所述波长转换装置。

4.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述基板具有位于中心的转轴孔，所述基板的所述第二区域包含从所述转轴孔延伸至所述波长转换层的区域以及/或从所述波长转换层延伸至所述基板的边缘的区域。

5.根据权利要求4所述的波长转换装置，其特征在于，所述多个凸出结构配置在从所述转轴孔延伸至所述波长转换层的区域内。

6.根据权利要求4所述的波长转换装置，其特征在于，所述多个凸出结构配置在从所述波长转换层延伸至所述基板的边缘的区域内。

7.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述多个凸出结构配置在所述基板的外缘。

8.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述多个凸出结构包括多个扇叶或多个凸柱。

9.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述多个凸出结构凸出于所述第一面与所述第二面的至少一者的高度在1毫米至15毫米之间。

10.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述多个凸出结构在垂直于旋转方向的截面积大于所述多个凸出结构在平行于旋转方向的截面积。

11.一种投影机，其特征在于，包括激发光源装置、波长转换装置、光阀及投影镜头，其中：

所述激发光源装置用于提供激发光束；

所述波长转换装置配置于所述激发光束的光路上，所述波长转换装置用以将所述激发光束转换为转换光束，其中所述波长转换装置包含基板、波长转换层及多个凸出结构，其中：

所述基板具有相对的第一面及第二面；

所述波长转换层配置于所述基板的所述第一面上，且位于所述基板的第一区域内；以及

所述多个凸出结构凸出于所述第一面与所述第二面的至少一者，且位于所述基板的第二区域内，其中所述第二区域不同于所述第一区域，且所述多个凸出结构的材质异于所述基板的材质；所述光阀配置于所述转换光束的光路上且将所述转换光束转换为影像光束；以及

所述投影镜头配置于所述影像光束的光路上且将所述影像光束转换为投影光束。

12.根据权利要求11所述的投影机，其特征在于，所述基板的所述第二区域包括贯穿所述第一面与所述第二面的多个贯孔，所述多个凸出结构分别穿设于所述多个贯孔中。

13.根据权利要求12所述的投影机，其特征在于，所述多个凸出结构系借由埋入射出的方式而穿设于所述基板的所述多个贯孔中，以形成所述波长转换装置。

14.根据权利要求11所述的投影机，其特征在于，所述基板具有位于中心的转轴孔，所述基板的所述第二区域包含从所述转轴孔延伸至所述波长转换层的区域、以及/或从所述波长转换层延伸至所述基板的边缘的区域。

15.根据权利要求14所述的投影机，其特征在于，所述多个凸出结构配置在从所述转轴孔延伸至所述波长转换层的区域内。

16.根据权利要求14所述的投影机，其特征在于，所述多个凸出结构配置在从所述波长转换层延伸至所述基板的边缘的区域内。

17.根据权利要求11所述的投影机，其特征在于，所述多个凸出结构包括多个扇叶或多个凸柱。

18.根据权利要求11所述的投影机，其特征在于，所述多个凸出结构凸出于所述第一面与所述第二面的至少一者的高度在1毫米至15毫米之间。

19.根据权利要求11所述的投影机，其特征在于，所述多个凸出结构在垂直于旋转方向的截面积大于所述多个凸出结构在平行于旋转方向的截面积。