CN210605335U - 一种波长转换装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及照明及投影显示领域，提供一种波长转换装置，包括驱动装置、聚光结构组件；所述波长转换组件为固定状态；所述驱动装置驱动聚光结构组件旋转于波长转换组件的腔体内；所述聚光结构组件用于传输激光到波长转换组件腔体内壁进行波长转换，经过波长转换后的激光经聚光结构组件原路返回。本实用新型能够有效地降低波长转换装置上的温度。通过设置波长转换装置为静止装置、对聚光结构进行合理布置和设计，加以设置散热部件及对光路的合理排布，有效地降低波长转换装置上的温度。

Description

一种波长转换装置

技术领域

本实用新型涉及照明及投影显示领域，更具体地，涉及一种波长转换装置。

背景技术

目前在传统的照明和投影显示领域，主要采用的是传统的灯泡和LED光源模组。然而，随着市场需求的不断变化，人们对于对照明和投影显示设备的亮度要求越来越高。特别是在一些特殊照明和投影显示领域，在对亮度要求越来越高的同时，对光源发光角度、照射和投影显示距离的要求也越来越高，即要求光源发光角度更小，照射和投影显示距离更远。传统的灯泡和LED光源因光源本身发光角度很大，无法满足特殊照明和投影显示领域对高亮度、小角度、远距离光源的需求。

激光因其本身具有光功率高、发光角度小、方向性好等先天的优势，正好可以满足人们的需求。目前，激光获得白光的方式有两种方式：第一种，采用的是红、绿、蓝三基色激光混合获得白光；第二种，采用蓝色激光激发用稀土材料制作而成的波长转换装置获得白光。然而，第一种获得白光的方式，由于红或绿激光技术还不成熟，成本高等缺点，还未得到广泛的应用；第二种获得白光的方式中，蓝色激光和稀土发光材料技术相对成熟，相对第一种获得白光的方式成本更低，更易获得。但是，在激光激发用稀土发光材料制作而成的波长转换装置获得白光时，波长转换装置单位面积上接收到的蓝光功率极大，光能量极高。稀土材料在吸收部分蓝光发出白光的同时，未被吸收的大部分蓝光全部转化为热能。随着热能的累积，波长转换装置的温度升高，从而导致稀土发光材料的发光效率随着温度的升高而降低，甚至出现稀土发光材料热淬灭、烧毁等问题。

实用新型内容

本实用新型旨在克服上述现有技术因为激光光束的能量越来越强，温度累积升高，导致稀土发光材料的发光效率降低，甚至出现热淬灭、烧毁等问题，提出了一种波长转换装置，用于有效降低波长装换装置上的温度。

本实用新型采取的技术方案是，提供一种波长转换装置，包括驱动装置、具有腔体且腔体内壁有稀土发光材料的波长转换组件、聚光结构组件；所述波长转换组件为固定状态；所述驱动装置驱动聚光结构组件旋转于波长转换组件的腔体内；所述聚光结构组件用于传输激光到波长转换组件腔体内壁进行波长转换，经过波长转换后的激光经聚光结构组件原路返回。

驱动装置用于驱动聚光结构组件运转，是聚光结构组件的动力源。波长转换组件用于改变激光的波长。波长转换组件具有腔体，腔体用于安装聚光结构组件，同时确保波长转换能够进行。腔体内壁涂覆有稀土发光材料，腔体内壁是波长转换发生的位置。稀土发光材料用于转换光波。波长转换组件设计为固定状态，一方面，可以不用受到马达最大负重和旋转状态的限制，可以增大散热结构体积和散热面；另外一方面，可防止自身做功产生热量，而导致的波长转换组件温度累积升高，降低稀土材料的发光效率。聚光结构组件旋转于波长转换组件的腔体内，可避免光线聚集，避免波长转换组件局部温度过高。

工作时，接通动力源，聚光结构组件旋转。聚光结构组件将激光传输到波长转换组件腔体内壁上，激光在腔体内壁进行波长转换，经过波长转换后的激光经聚光结构组件原路返回。

优选地，驱动装置为内转子型的直流无刷马达，聚光结构组件联接于直流无刷马达的内转子。内转子型直流无刷马达，高效、节能，且工作转动部分设计在内部，静止部分设计在外部。聚光结构组件联接于直流无刷马达的内转子，可直接由内转子带动聚光结构组件在波长转换组件的腔体内运转。工作时，接通动力源，内转子型的直流无刷马达开始运转，聚光结构组件旋转。聚光结构组件将激光传递到波长转换组件腔体内壁上，激光在腔体内壁进行波长转换，经过波长转换后的激光经聚光结构组件原路返回。

优选地，所述聚光结构组件包括光学反射组件和聚光透镜组，所述光学反射组件用于接收激光并将激光传递到聚光透镜组；所述聚光透镜组用于接收来自光学反射组件的激光并将激光传递到波长转换组件腔体内壁；经过波长转换后的激光依次经聚光透镜组、光学反射组件原路返回。工作时，接通动力源，聚光结构组件旋转。聚光结构组件的光学反射组件接收激光并将激光传递到聚光透镜组，再由聚光透镜组将来自光学反射组件的激光传递到波长转换组件腔体内壁，激光在腔体内壁进行波长转换，经过波长转换的激光经过聚光透镜组反射到光学反射组件，再由光学反射组件反射到波长转换装置外部。

优选地，光学反射组件位于驱动装置的旋转中心线B上且位于驱动装置上方。内转子旋转位置不变，光学反射组件位于驱动装置内转子的旋转中心B上方可保证光学反射组件能够接受到激光，并将激光反射到聚光透镜组。

优选地，所述光学反射组件具有反射面，所述反射面与驱动装置的水平面夹角呈45°。光学反射组件的位于旋转中心上方，旋转位置不变，反射面与驱动装置内转子的水平面夹角呈45°，可确保光线的入射线和反射线之间的夹角为直角。直角的设计为聚光透镜组和光学反射组件相对位置的设计提供基础标准。

优选地，所述聚光透镜组的光轴与驱动装置的旋转中心线B相交，交点位于光学反射组件的反射面上。光学反射组件的位于旋转中心上，旋转位置不变，且聚光透镜组的光轴与驱动装置旋转中心线B的交点位于光学反射组件的反射面上，可确保激光能够汇聚到聚光透镜组，防止出现由于部件相对位置的设计不准确而存在部分激光无法进入聚光透镜组的情况。

优选地，所述聚光结构组件设有安装结构，所述安装结构为一体化结构且呈“凹”字形，光学反射组件和聚光透镜组分别安装于“凹”字形安装结构的相对面上。安装结构为一体化的设计可避免在聚光结构组件旋转时产生部件脱落的情况，也减少由于安装结构为组装部件而产生的所需要调整的问题，同时也避免了调整误差。“凹”字形的安装结构，可便于聚光透镜组和光学反射组件安装到相对的位置上，联系紧密，结构简单，符合简约设计的理念。

优选地，波长转换组件设有散热部件。在前述设置波长转换组件为静止装置而减少波长转换组件自身做功导致热量累积的基础上，波长转换组件再设置散热部件，这样进一步地实现减少热量累积的目的，二者结合更有效地降低热量累积。

优选地，一种波长转换装置还包括分光滤片、光源入射装置；所述光源入射装置用于将激光传输到分光滤片；所述分光滤片用于接收来自光源入射装置的激光并将激光传输到聚光结构组件；经过波长转换的激光依次经聚光结构组件、分光滤片传递到外界。光源入射装置还用于提供光源。分光滤片可改变光线传输路径，让一小部分激光，如蓝光能够透射过分光滤片，一部分激光反射到外界，同时利用透射过去的激光，如蓝光，蓝光加稀土发光材料激发出的光合成白光的原理，来获得照明所需要不同色温的白光。

优选地，所述光源入射装置包括光源发生装置和准直透镜；所述光源发生装置用于将光源传输到准直透镜；所述准直透镜用于接收来自光源发生装置的激光，并将激光传输到分光滤片。由前述可知，激光从光源发生装置出发，依次经过准直透镜、分光滤片进入到聚光结构组件中。

优选地，一种波长转换装置，还包括光源反射装置，所述光源反射装置用于将部分来自分光滤片的激光反射回分光滤片，并由分光滤片将激光反射到外界。激光被分光滤片反射时，可能会有出现多个反射光路。采用光源反射装置这样的安排，可确保激光能够被有效利用。

优选地，所述光源反射装置包括反射板和透镜组；透镜组用于接收来自分光滤片的激光并将激光传递到反射板；反射板用于接收来自透镜组的激光并将激光依次反射回透镜组、分光滤片。透镜组可汇聚来自分光滤片的激光并将激光传递给反射板，同时将反射板反射的激光传输到分光滤片。这样可使得光线集中，提供光利用率。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：本装置能够有效地降低波长转换装置上的温度。通过设置波长转换装置为静止装置、对聚光结构进行合理布置和设计，加以设置散热部件及对光路的合理排布，有效地降低波长转换装置上的温度。

附图说明

图1为本实用新型的立体图。

图2为本实用新型的俯视图。

图3为本实用新型的侧视图。

图4为聚光结构组件安装结构的示意图。

图5为激光一种传输路径示意图。

图6为激光一种传输路径示意图。

具体实施方式

本实用新型附图仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种波长转换装置，包括驱动装置10、波长转换组件30、聚光结构组件20。驱动装置10可以是内转子型的直流无刷马达。波长转换组件30设有腔体，腔体可以圆柱状的槽，且腔体的内壁302涂覆有稀土发光材料，波长转换组件30可设有散热部件301，散热部件301可以是散热结构或者散热装置。散热部件301为散热结构时，可以直接设置在波长转换组件30的外壁面；当散热部件301为散热装置时，散热装置设有腔体，腔体可以是圆柱状的，散热装置圆柱状的腔体与波长转换组件30的外壁面相契合，可以外接在波长转换组件30的外壁面。散热结构、散热装置均可以设有散热叶片，散热叶片是长条状的，可以是长方体状的。散热叶片设置有多个，散热叶片沿着散热部件301的外围分布，散热叶片之间的间距相同。散热叶片可以由导热材料制成，这种导热材料可以是金属材料，如铁、铜等。散热部件301并不仅限于上述内容，还可以是其它的方式，如散热风扇。波长转换组件30通过固定结构40与内转子型的直流无刷马达的外壳固定连接，固定结构40可以是螺钉，如图2所示，固定结构40可以根据需求设置个数。螺钉从波长转换组件30的腔体底部贯通连接到直流无刷马达的外壳，如图3所示。

如图3所示，直流无刷马达的内转子贯穿波长转换组件30的底部联接到聚光结构组件20。联接方式为固定方式，可以通过螺纹连接。聚光结构组件20包括光学反射组件201、聚光透镜组202以及二者的安装结构。光学反射组件201可以是平面镜，安装于直流无刷马达旋转中心B上且位于直流无刷马达的上方，B为直流无刷马达的旋转中心线B。安装时，可先根据图找到旋转中心线B的位置，即为直流无刷马达内转子上表面的中心位置，再找到平面镜的中心位置，调整平面镜的中心位置对准到旋转中心位置即可。A为聚光透镜组202的光轴，聚光透镜组202光轴A与驱动装置10旋转中心线B的交点位于光学反射组件201的反射面203上。聚光透镜组202可以由多个球面或非球面透镜组成，一般由2-3个多个球面或非球面透镜组成。

如图4所示，聚光结构组件20的安装结构为“凹”字形，光学反射组件201和聚光透镜组202分别安装于“凹”字形安装结构的相对面上。光学反射组件201安装时，可先调整平面镜与直流无刷马达的水平面夹角呈45°，如图3中角a所示，再将平面镜固定连接在安装结构上，连接方式可以是胶合的形式，也可以是螺纹连接的方式。不仅如此，光学反射组件201安装时，还可以先在安装结构上设置45°角的斜面，再直接把平面镜胶合到45°角的斜面上；其中，还可以在45°角的斜面上设置与平面镜形状相契合的凹槽，再把平面镜固定在凹槽里，这样效果可以更加牢固。

工作时，可以通过导线101接通动力源，这种动力源可以是电能。接着，内转子型的直流无刷马达开始运转，聚光结构组件20随之旋转。聚光结构组件20将激光传递到波长转换组件30腔体内壁上，激光在腔体内壁进行波长转换。如图3所示，C所示虚线路径为激光进入到波长转换组件30的路径，D所示实线为激光经过波长转换组件30被激发后的传递路线。

如图5所示，激光的出光路径和入光路径。光源发生装置50、准直透镜60、分光滤片80可以安装在直流无刷马达旋转中心线B上。分光滤片80可以倾斜于水平面安装。分光滤片80一侧设有聚光结构组件20，另一侧设有光源发生装置50和准直透镜60，准直透镜60安装在光源发生装置50与分光滤片80之间。反射板70、透镜组702、分光滤片80安装在同一直线上，且与直流无刷马达旋转中心线B相互垂直。光源发生装置50用于发出激光。准直透镜60用于接收来自光源发生装置50发出的激光并传递到其它装置上。光源发生装置50可以是蓝光手电筒且不限于蓝光手电筒。透镜组702可以由多个球面或非球面透镜组成，一般由2-3个组成。光源发生装置50、准直透镜60、分光滤片80、反射板70、透镜组702的排布并不限于上述内容。

如图6所示，光源发生装置50、准直透镜60、分光滤片80、反射板70、透镜组702的另一种排布方式。光源发生装置50、准直透镜60、分光滤片80、反射板70、透镜组702可以安装在同一直线上，并与直流无刷马达旋转中心线B相互垂直。分光滤片80的一侧依次安装光源发生装置50和准直透镜60，准直透镜60安装在光源发生装置50和分光滤片80之间。分光滤片80的另一侧安装反射板70和透镜组702，透镜组702安装在分光滤片80和反射板70之间。当然，反射板70、透镜组702、分光滤片80的组合或光源发生装置50、准直透镜60、分光滤片80的组合可以不用安装在同一直线上，只要确保光线的顺利传播即可，如分光滤片做得足够大的情况。

E所示点实线为反射板70反射激光的路径。工作时，光源发生装置50发出激光，这种激光可以是蓝光。激光传输到准直透镜60，其次从准直透镜60传输到分光滤片80，再从分光滤片80传输到聚光结构组件20。经由聚光结构组件20转换过的激光传输回分光滤片80，由分光滤片80传输到外界。传输过程中，部分来自光源发生装置50的激光经分光滤片80传输到透镜组702，其次由透镜组702传输到反射板70，再由反射板70传输到分光滤片80上，接着由分光滤片80传输到外界；部分来自聚光结构组件20且被转换过的激光经分光滤片80传输到透镜组702，其次由透镜组702传输到反射板70，再由反射板70传输到分光滤片80上，接着由分光滤片80传输到外界。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型技术方案所作的举例，而并非是对本实用新型的具体实施方式的限定。凡在本实用新型权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种波长转换装置，包括驱动装置(10)、具有腔体且腔体内壁有稀土发光材料的波长转换组件(30)，其特征在于，还包括聚光结构组件(20)；所述波长转换组件(30)为固定状态；所述驱动装置(10)驱动聚光结构组件(20)旋转于波长转换组件(30)的腔体内；所述聚光结构组件(20)用于传输激光到波长转换组件(30)腔体内壁进行波长转换，经过波长转换后的激光经聚光结构组件(20)原路返回。

2.根据权利要求1所述的一种波长转换装置，其特征在于，所述驱动装置(10)为内转子型的直流无刷马达，所述聚光结构组件(20)联接于直流无刷马达的内转子。

3.根据权利要求1所述的一种波长转换装置，其特征在于，所述聚光结构组件(20)包括光学反射组件(201)和聚光透镜组(202)，所述光学反射组件(201)用于接收激光并将激光传递到聚光透镜组(202)；所述聚光透镜组(202)用于接收来自光学反射组件(201)的激光并将激光传递到波长转换组件(30)腔体内壁；经过波长转换后的激光依次经聚光透镜组(202)、光学反射组件(201)原路返回。

4.根据权利要求3所述的一种波长转换装置，其特征在于，所述光学反射组件(201)位于驱动装置(10)的旋转中心线B上且位于驱动装置(10)上方。

5.根据权利要求4所述的一种波长转换装置，其特征在于，所述光学反射组件(201)具有反射面(203)，所述反射面(203)与驱动装置(10)的水平面夹角呈45°。

6.根据权利要求3所述的一种波长转换装置，其特征在于，所述聚光透镜组(202)的光轴与驱动装置(10)的旋转中心线B相交，交点位于光学反射组件(201)的反射面(203)上。

7.根据权利要求3至6任一项所述的一种波长转换装置，其特征在于，所述聚光结构组件(20)设有安装结构，所述安装结构为一体化结构且呈“凹”字形，光学反射组件(201)和聚光透镜组(202)分别安装于“凹”字形安装结构的相对面上。

8.根据权利要求1所述的一种波长转换装置，其特征在于，所述波长转换组件(30)设有散热部件(301)。

9.根据权利要求1所述的一种波长转换装置，其特征在于，还包括分光滤片(80)、光源入射装置；所述光源入射装置用于将激光传输到分光滤片(80)；所述分光滤片(80)用于接收来自光源入射装置的激光并将激光传输到聚光结构组件(20)；经过波长转换的激光依次经聚光结构组件(20)、分光滤片(80)传递到外界。

10.根据权利要求9所述的一种波长转换装置，其特征在于，所述光源入射装置包括光源发生装置(50)和准直透镜(60)；所述光源发生装置(50)用于将光源传输到准直透镜(60)；所述准直透镜(60)用于接收来自光源发生装置(50)的激光，并将激光传输到分光滤片(80)。

11.根据权利要求9或10所述的一种波长转换装置，其特征在于，还包括光源反射装置，所述光源反射装置用于将部分来自分光滤片(80)的激光反射回分光滤片(80)，并由分光滤片(80)将激光反射到外界。

12.根据权利要求11所述的一种波长转换装置，其特征在于，所述光源反射装置包括反射板(70)和透镜组(702)；透镜组(702)用于接收来自分光滤片(80)的激光并将激光传递到反射板(70)；反射板(70)用于接收来自透镜组(702)的激光并将激光依次反射回透镜组(702)、分光滤片(80)。

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