CN211625179U - 一种具有散热结构的荧光轮 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有散热结构的荧光轮，散热结构用胶水制成，可通过常规的胶水直接施加在基板或轮毂上固化成形，或者通过将胶水固化成形后再粘结到基板或轮毂上，固化成形后还可以方便的对胶块进行切割，胶水的施加与固化成形是非常成熟简单的技术，技术难度很小，而且材料与工艺成本都非常低，可以很方便的调整散热结构的长宽高等结构参数，形状自由度高。

Description

一种具有散热结构的荧光轮

技术领域

本实用新型涉及照明及显示用的光源技术领域，具体涉及一种具有散热结构的荧光轮。

背景技术

荧光轮通常包括基板、轮毂和波长转换结构，基板通过轮毂与驱动结构连接，由驱动结构带动荧光轮高速旋转，常用于照明及显示用的光源模组中，例如数字光源处理技术投影系统(DLP)的光源模组中，当激发光源发射的激光照射到荧光轮上时，荧光轮上的波长转换材料(例如荧光粉)会吸收激发光并产生波长不同的受激发光束，同时荧光轮高速旋转，使激发光照射到荧光轮不同区域的荧光粉上发出不同颜色的受激光束，这些不同颜色的光束经由其它光机元件合成并投射出全彩影像。

荧光轮上的波长转换材料在将激发光源发射的激光转换成受激发光束时会产生大量的热量，如果热量不能及时散发会影响波长转换材料的光转换效率，严重的会损坏荧光轮。

为了提高荧光轮的散热效率，现有技术中一般是在基板或轮毂的正面或者背面上设置成环形阵列分布的多个散热片，以增大荧光轮的散热面积和提高荧光轮表面的空气流速，从而提高荧光轮的散热效率，所述的散热片一般为金属或塑料等材质，可以先加工好后再通过焊接、卡接或胶接等方式连接在基板或者轮毂上，也可以与基板或者轮毂通过车削或冲压等方式一体成型。另外，CN104819445A公开了一种发光轮，包括发光材料和冷却盘，该冷却盘设置成冷却发光材料，冷却盘包括质心，该质心与冷却盘的旋转中心不同，因此在旋转时将振动引入发光论，振动能够产生在冷却盘处和发光材料处的表面湍流，以便消除一个或多个热边界层，从而提高了散热效率。

为了防止荧光轮吸附空气中的灰尘，荧光轮一般设置在密闭的壳体内，而且在荧光轮的两侧附近还需要设置例如透镜等光学元件，因此密闭壳体中的空间非常狭小，需要尽可能的减小散热片的厚度(散热片在垂直于基板表面方向上的长度)，例如如图6所示的一种现有技术中的荧光轮1′(图中只示出了部分结构)，荧光轮1′设置在密闭的光机壳体2′内，荧光轮包括电机3′、轮毂4′、基板5′和波长转换层6′，在基板5′的两侧分别设置有透镜7′和8′，透镜7′距离基板的距离为0.8mm，透镜8′距离基板的距离为1mm，若在基板上设置散热片，为了不使各个部件相互影响，散热片的厚度应设置在0.5mm以下为佳。而现有的散热片的厚度一般在几毫米到十几毫米，形状一般为弧形或螺旋形，如果想要进一步降低散热片的厚度，工艺复杂度和制造成本会成倍的提高，因此急需开发一种制作工艺简单、成本小、形状自由度高、厚度薄的荧光轮的散热结构。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型提供了一种具有散热结构的荧光轮，其制作工艺简单、技术难度低、成本小，散热结构的形状自由度高、厚度可以更薄。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供的一个技术方案如下：一种具有散热结构的荧光轮，其包括基板、轮毂、波长转换结构、驱动结构和散热结构，所述轮毂设置在基板的中心区域，所述驱动结构与轮毂相连，所述散热结构设置在基板或轮毂上，所述散热结构包括一个或多个散热块，所述一个或多个散热块是用胶水制成的。所述散热结构通过胶水固化制成，可通过将胶水直接施加在基板或轮毂上固化形成，或者通过将胶水固化后再粘结到基板或轮毂上形成。所述荧光轮的散热结构可通过常规的胶水直接施加在基板或轮毂上固化成形，也可以将胶水固化成形后再粘结到基板或轮毂上，固化成形后还可以方便的对胶块进行切割，胶水的施加与固化成形是非常成熟简单的技术，技术难度很小，而且材料与工艺成本都非常低，可以很方便的调整散热结构的长宽高等结构参数，形状自由度高，厚度最低可控制在微米甚至纳米数量级。

本实用新型对胶水的种类没有特别的限制，市面上常见的胶水均可用来成形所述散热结构，胶水可以是热塑性或热固性胶水，可列举的胶水如硅胶、UV胶、玻璃胶、亚克力胶、聚氨酯胶、环氧树脂胶或橡胶等，但并不仅限于此。根据胶水种类的不同，可通过紫外光UV固化、热固化、室温固化等。还可以在胶水中添加掺杂散热粒子，如二氧化硅、二氧化钛或YAG等散热粒子，以提高散热结构的散热效率。优选的，所述胶水的纵横比为0.3-0.5，将胶水直接涂覆在基板或轮毂上固化成形散热结构时选用此类胶水，可以使胶水更好的保持设定的高度，不会出现坍塌。

所述的一个或多个散热块的形状可为条状、片状、弧形状、圆环状、多边形状、字母状、数字状和不规则形状中的一种或多种，本实用新型通过胶水可方便的在基板或轮毂上直接成形出各种形状的散热结构和散热块，如具有产品标号、艺术字体或公司logo的散热结构和散热块，可增强产品的美感和宣传效果，为了增强扰流效果以提高散热效率，所述多个散热块以基板或轮毂的中心成环状阵列分布。

综合考虑散热效果、噪音、体积等因素，所述散热块的厚度优选为0.1-1.5mm，更为优选的为0.2-0.4mm，所述的厚度是指散热块在垂直于基板正/反面方向上的长度，通常的散热块的厚度在几毫米到几十毫米之间，设置在基板或轮毂上会增大荧光轮的体积、重量和旋转时的噪音，增加驱动电机的能耗。本实用新型中通过胶水成形散热结构可很容易的将基板或轮毂上的散热块的厚度控制在1.5mm以下，优选的0.4mm以下，这样的厚度足以消除基板或轮毂表面的热边界层，在满足散热需求的同时还可减小荧光轮的体积、重量、噪音以及能耗。为了使散热结构具有良好的散热效果，所述散热块的厚度优选的大于等于0.1mm。所述散热块的厚度优选的可为0.1mm、0.3mm、0.5mm、0.7mm或1.0mm。当然了，在不需要考虑体积和噪音等因素下，散热块的厚度可为几毫米，甚至是几厘米。

优选的，所述散热结构还可起到调整平衡，降低振动的作用，即所述散热结构为减振结构。根据荧光轮旋转时的平衡需求，所述的减振结构可改变至少一个散热块的重量或排布位置，即所述的减振结构中至少一个散热块的重量或排布位置与其它散热块的不同，排布位置不同是指散热块离旋转中心的距离或散热块之间的排布密度等位置参数不同。所述减振结构通过以下一种或多种方式获得：

1)改变所述散热结构的至少一个散热块的重量；

2)改变所述散热结构的至少一个散热块的排布位置。

由于荧光轮的质量分布不均，导致荧光轮的质心偏离旋转中心，在荧光轮高速旋转时会因为不平衡而引发振动问题，通过改变散热块的重量或排布位置可使荧光轮质量分布均匀从而解决不平衡和振动问题，由于所述散热结构是通过胶水成型的，所以可以很方便的通过改变胶水的用量、固化后胶块的重量以及施胶的位置来改变散热块的重量和排布位置，例如可通过调节涂胶或点胶的速度或出胶量来改变胶水的用量，可对固化成形后的散热胶块进行切割以减少散热块的重量，可通过改变所述模具的贯穿槽的尺寸来改变成形的散热块的尺寸重量，还可以在散热块上再施加胶水或者粘贴胶块。所述的改变散热块的重量包括改变散热块的厚度、宽度、长度等，所述的改变散热块的排布位置包括改变散热块的分布密度以及离旋转中心的距离等。

进一步的，在所述散热块上粘结有作为减振结构的金属或玻璃薄片，因为金属或玻璃的密度比胶块的大，通过调整金属或玻璃薄片粘结的位置和数量能够更容易的调整荧光轮的质心以解决振动问题。优选的，所述金属或玻璃薄片与散热块的总厚度(指垂直于基板正/反面方向上的长度)小于等于1.5mm，厚度可以小于宽度，因为金属或玻璃的热传导率比胶块的更高，而且薄片具有大的表面积，因此还可以提高散热结构的散热效率。当散热块上粘结有金属或玻璃薄片时，散热块的厚度可以设置的更薄，也能够满足散热需要，因为有金属或玻璃薄片辅助散热。

本实用新型的荧光轮，散热结构用胶水制成，可通过常规的胶水直接施加在基板或轮毂上固化成形，或者通过将胶水固化成形后再粘结到基板或轮毂上，固化成形后还可以方便的对胶块进行切割，胶水的施加与固化成形是非常成熟简单的技术，技术难度很小，而且材料与工艺成本都非常低，可以很方便的调整散热结构的长宽高等结构参数，形状自由度高。

附图说明

图1是本实用新型实施例一和二的荧光轮的结构示意图；

图2是本实用新型实施例三的荧光轮的结构示意图；

图3是本实用新型实施例四和五的荧光轮的结构示意图；

图4是本实用新型实施例六的荧光轮的结构示意图；

图5是本实用新型实施例七的荧光轮的结构示意图；

图6是现有技术中的一种荧光轮装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步的详细描述，以下实施例仅用于解释说明本实用新型，不能用来限制本实用新型的保护范围。

实施例一

参考图1所示，一种具有散热结构的荧光轮1，包括基板2、轮毂3、波长转换结构4和散热结构5，基板2和轮毂3为圆形，轮毂3设置在基板2的中心部，轮毂3的中心轴线与基板2的对齐，轮毂3用于连接到电动机等驱动装置(图中未显示)的转轴上，波长转换结构4设置在基板2的正面的外周部，波长转换结构4为环形的荧光片层，环形的中心与基板2的中心重合。散热结构5包括多个由胶水制成的散热块51，散热块51为片状，厚度为0.2mm，多个散热块51均匀间隔的设置在波长转换结构4和轮毂3之间的基板2的正面上，多个散热块51围绕基板2的中心成环状阵列分布。所述荧光轮1的制备方法如下：

根据事先设计的尺寸，加工出基板2和轮毂3，将轮毂3焊接到基板2的中心区域，将荧光粉和硅胶混合并涂布在基板2的外周区域上制成波长转换结构4，根据事先设定的散热块的个数、形状、尺寸和位置等参数信息，在点胶机上设置好点胶编程，利用点胶编程控制点胶机将硅胶直接涂于基板2的正面上，形成多个围绕基板中心成环状阵列分布的片状的胶水，加热固化后形成多个胶片，即为散热结构5。在另外的实施例中，还可以将固化后的胶片切除一部分以形成设定形状的散热块51；或者可以形成一整片的圆环形的胶片，然后切掉多余的部分以形成多个环形分布的散热块51。

实施例二

参考图1所示，一种具有散热结构的荧光轮1，其结构与实施例一中的荧光轮相同，荧光轮1的制备方法如下：

根据事先设计的尺寸，加工出基板2和轮毂3，根据事先设定的散热块的个数、形状、尺寸和位置等参数信息，加工出具有多个贯穿槽的模具，所述的贯穿槽具有散热块51的形状，且围绕模具的中心成环形阵列排布，将模具与基板2的正面贴合，将亚克力胶灌注到所述的贯穿槽中，撤去模具，加热使胶水固化成形为多个围绕基板中心成环状阵列分布的胶片，即为散热结构5，将轮毂3胶接到基板2的中心区域，将荧光粉和硅胶混合并涂布在基板2的外周区域上制成波长转换结构4。在另外的实施例中，还可以先加热使胶水固化后再撤去模具。

实施例三

参考图2所示，一种具有散热结构的荧光轮1，包括基板2、轮毂3、波长转换结构和散热结构，基板2和轮毂3为圆形，轮毂3设置在基板2的中心部，轮毂3的中心轴线与基板2的对齐，轮毂3用于连接到电动机等驱动装置(图中未显示)的转轴上，波长转换结构设置在基板2的正面，散热结构包括多个由胶水制成的散热块51，散热块51为条状，厚度为1.0mm，多个散热块51均匀间隔的设置在基板2的背面上，多个散热块51围绕基板2的中心成环状阵列分布。所述荧光轮1的制备方法如下：

根据事先设计的尺寸，加工出包含基板2、波长转换结构和轮毂3的荧光轮1，根据事先设定的散热块的个数、形状、尺寸和位置等参数信息，将UV胶注入具有大的扁平模腔的模具中，利用UV光引发胶水固化成形为具有设定厚度的大块胶片，然后将胶片裁切成具有设定的宽度和长度的多个胶条，即为散热块51，将多个胶条通过胶水粘在基板2的背面上形成以基板为中心的环状阵列，即为散热结构。在另外的实施例中，还可以将UV胶注入具有多个的模腔的模具中，所述模腔具有散热块51的形状，利用UV光引发胶水固化成形为多个胶条散热块51；或者可以将大块胶片通过胶水粘在基板2的背面上再切割掉多余部分形成多个环状阵列分布的胶条散热块51。

实施例四

参考图3所示，一种具有散热结构的荧光轮1，包括基板2、轮毂3、波长转换结构4和散热结构，基板2和轮毂3为圆形，轮毂3设置在基板2的中心部，轮毂3的中心轴线与基板2的对齐，轮毂3用于连接到电动机等驱动装置(图中未显示)的转轴上，波长转换结构4设置在基板2的正面的外周部，波长转换结构4为环形的荧光片层，环形的中心与基板2的中心重合。散热结构包括多个由胶水制成的散热块51，散热块51可为片状、字母状、数字状、折线状或弧线状等，厚度为0.4mm，多个散热块51设置在波长转换结构4和轮毂3之间的基板2的正面上。所述荧光轮1的制备方法如下：

根据事先设计的尺寸，加工出基板2和轮毂3，将荧光粉和硅胶混合并涂布在基板2的外周区域上制成波长转换结构4，根据事先设定的散热块的个数、形状、尺寸和位置等参数信息，在点胶机上设置好点胶编程，利用点胶编程控制点胶机将环氧树脂胶直接涂于基板2的正面上，形成多个具有不同形状的胶水，加热固化后形成多个具有片状、字母状、数字状、折线状或弧线状的胶片散热块51，即为散热结构，再将轮毂3焊接到基板2的中心区域。

实施例五

参考图3所示，一种具有散热结构的荧光轮1，其结构与实施例四的荧光轮相同，荧光轮1的制备方法如下：

根据事先设计的尺寸，加工出基板2和轮毂3，根据事先设定的散热块的个数、形状、尺寸和位置等参数信息，在点胶机上设置好点胶编程，利用点胶编程控制点胶机在基板2的正面上将围坝胶围成设定形状的外周区域，再将聚氨酯胶填入外周区域内，加热固化后形成多个具有片状、字母状、数字状、折线状或弧线状的胶片散热块51，即为散热结构，将荧光粉和硅胶混合并涂布在基板2的外周区域上制成波长转换结构4，再将轮毂3焊接到基板2的中心区域。

实施例六

参考图4所示，一种具有散热结构的荧光轮1，包括基板2、轮毂3、波长转换结构和散热结构，基板2和轮毂3为圆形，轮毂3设置在基板2的中心部，轮毂3的中心轴线与基板2的对齐，轮毂3用于连接到电动机等驱动装置(图中未显示)的转轴上，波长转换结构设置在基板2的正面的外周部，波长转换结构为环形的荧光片层，环形的中心与基板2的中心重合，荧光片层包括密度不同的三段41、42和43，其中41段的荧光片层的密度最小。散热结构包括多个由胶水制成的散热块51，多个散热块51均为片状，尺寸相同，厚度为0.8mm，间隔的设置在波长转换结构和轮毂3之间的基板2的正面上，其中位于41段荧光片层的径向内侧的多个散热块51到基板2的圆心的距离大于其它散热块51到圆心的距离，通常情况下多个散热块51是均匀设置的，多个散热块51到基板2的圆心的距离相等，本实施例中相对于通常的情况使位于41段荧光片层的径向内侧的多个散热块沿基板2的径向向外围位移，散热块到基板圆心的距离增大，从而补偿由于不同段的荧光片层的密度不同引起的荧光轮质心偏移，使荧光轮的质心重新回到基板的圆心。所述荧光轮1的制备方法如下：

根据事先设计的尺寸，加工出一体成型的基板2和轮毂3，将不同颜色的荧光粉和硅胶混合并分别涂布在基板2的外周区域上制成三段荧光片层，根据事先设定的散热块的个数、形状、尺寸和位置等参数信息，在点胶机上设置好点胶编程，利用点胶编程控制点胶机将聚氨酯胶直接涂于基板2的正面上，形成多个分布在荧光片层和轮毂之间的片状的胶水，加热固化后形成多个胶片散热块51，即为散热和减振结构。在另外的实施例中，还可以在位于41段荧光片层的径向内侧的多个散热块上粘结金属薄片，以补偿由于不同段的荧光片层的密度不同引起的荧光轮质心偏移，使荧光轮的质心重新回到基板的圆心。

实施例七

参考图5所示，一种具有散热结构的荧光轮1，包括基板2、轮毂3、波长转换结构4和散热结构，基板2和轮毂3为圆形，轮毂3设置在基板2的中心部，轮毂3的中心轴线与基板2的对齐，轮毂3用于连接到电动机等驱动装置(图中未显示)的转轴上，波长转换结构4设置在基板2的正面的外周部，波长转换结构4为扇形的荧光片层，扇形的中心与基板2的中心重合，基板2在所述的外周部上还设置有扇形孔口10，扇形孔口10与扇形的荧光片层处于同一圆环内。散热结构包括多个由胶水制成的散热块51，多个散热块51均为片状，尺寸相同，厚度为0.6mm，间隔的设置在波长转换结构和轮毂3之间的基板2的正面上，其中位于扇形孔口10径向内侧的多个散热块51之间的间隔距离小于其它散热块51之间的间隔距离，通常情况下多个散热块51是均匀间隔设置的，间隔距离相等，本实施例中相对于通常的情况增加位于扇形孔口10径向内侧的散热块的个数，使其间隔距离变小，即增大排布密度，从而补偿由于扇形孔口10的存在导致的荧光轮质心偏移，使荧光轮的质心重新回到基板的圆心。在另外的实施例中，还可以增加位于扇形孔口10径向内侧的多个散热块51的厚度、宽度或长度，或者减小其它散热块51的厚度、宽度或长度。所述荧光轮1的制备方法如下：

根据事先设计的尺寸，加工出具有扇形孔口10的基板2和轮毂3，根据事先设定的散热块的个数、形状、尺寸和位置等参数信息，在涂胶机上设置好涂胶编程，利用涂胶编程控制涂胶机将硅胶直接涂于基板2的正面上，形成多个分布在荧光片层和轮毂之间的片状的胶水，加热固化后形成多个胶片散热块51，即为散热和减振结构，将荧光粉和硅胶混合并涂布在基板2的外周区域上制成波长转换结构4，再将轮毂3胶结到基板2的中心区域。

下面对具有不同个数或厚度的散热块的荧光轮1(序号1-21)分别进行温度和噪音值测试，结果示于下表1，所有散热块的长宽均相同，长为10mm，宽为3mm。

温度的测试方法：激光打在粉区中间，在7200rpm转速下，用红外测温仪距离荧光粉面1cm，1min后记录最高点温度。

噪音值的测试方法：在背景噪音为33dBA静音室里，用声级计垂直距离产品正中间4cm，在7200rpm下读取的数值。

表1

由表1可以看出，随着散热块厚度的增加，温度与原片相比下降值增大，即散热效果更好，但是噪音值也会随之增大。如果追求更好的散热效果，当然是散热块厚度越大，散热效果会越好；如果受空间限制，对荧光轮的体积有要求或者是对噪音有要求，则需要选择合适的散热块厚度，牺牲掉部分的散热效果以满足产品对体积和噪音的要求，例如图6中的荧光轮，由于空间的限制，只能使散热块的厚度在0.5mm以下，本实用新型由于散热结构由胶水制成，可以根据产品的实际需求很容易的调整控制散热块的厚度。由表1还可以看出，散热块的数量越多，散热效果越好；设置在基板正面比反面散热效果更好，这里的正面是指基板上设有波长转换结构的一面。

本实用新型并不局限于上述实施例，在本实用新型公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换、变形或组合，这些替换、变形或组合均在本实用新型的保护范围内。

Claims (11)

1.一种具有散热结构的荧光轮，包括基板、轮毂、波长转换结构和驱动结构，所述轮毂设置在基板的中心区域，所述驱动结构与轮毂相连，其特征在于，所述荧光轮还包括散热结构，所述散热结构设置在基板或轮毂上，所述散热结构包括一个或多个散热块，所述一个或多个散热块是用胶水制成的。

2.如权利要求1所述的荧光轮，其特征在于，所述的一个或多个散热块的形状为条状、片状、弧形状、圆环状、多边形状、字母状、数字状、折线状中的一种或多种。

3.如权利要求1所述的荧光轮，其特征在于，所述散热结构为减振结构。

4.如权利要求3所述的荧光轮，其特征在于，所述减振结构中至少一个散热块的重量或排布位置与其它散热块的不同。

5.如权利要求1所述的荧光轮，其特征在于，所述散热块的厚度为0.1-1.5mm。

6.如权利要求1所述的荧光轮，其特征在于，所述散热块的厚度为0.2-0.4mm。

7.如权利要求1所述的荧光轮，其特征在于，所述散热块上粘结有作为减振结构的金属或玻璃薄片。

8.如权利要求7所述的荧光轮，其特征在于，所述金属或玻璃薄片与散热块的总厚度小于等于1.5mm。

9.如权利要求1所述的荧光轮，其特征在于，所述散热块设置在基板的正面。

10.如权利要求1所述的荧光轮，其特征在于，所述散热块的数量为3-11。

11.如权利要求1所述的荧光轮，其特征在于，所述胶水中添加有散热粒子。

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