CN211956096U - 波长转换模块及投影机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种波长转换模块及包含此波长转换模块的投影机。波长转换模块包括散热结构及至少一个波长转换层。散热结构具有彼此相对的反射面及散热面。波长转换层配置于反射面上且位于激发光束的传递路径上。波长转换层用于转换激发光束的波长,散热结构用于透过散热面对波长转换层散热。此波长转换模块可降低制造成本、具有良好的散热效果且可降低投影机工作时的噪音。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种光学模块及光学装置,且特别涉及一种波长转换模块及投影机。
背景技术
近年来以发光二极管(light-emitting diode,LED)和激光二极管(laser diode)等固态光源为主的投影装置渐渐在市场上占有一席之地。由于激光二极管相较于发光二极管具有高于约20%的发光效率,为了突破发光二极管的光源限制,因此渐渐发展了以激光光源激发荧光粉而产生投影机所需用的纯色光源。此外,激光投影装置使用激光二极管所提供的激光光束激发荧光粉发光,作为投影机照明光源,以达到投影机具有各种不同亮度的需求。
在目前的雷射投影机中,一般是将荧光粉胶层涂布于高反射率的金属基板上来构成荧光粉轮(phosphor wheel),再通过激光光源装置所发出的激光光束激发荧光粉轮的金属基板上的荧光粉层,以产生不同颜色的光束(如绿光及黄光),且亦可经由金属基板上的镂空开槽或金属基板上配置透光板而使激光光束(如蓝光)直接通过荧光轮,藉以产生各种色光。为了避免同一位置的荧光粉层被激光光束持续照射而温度过高,一般利用马达驱动荧光粉轮转动以使激光光束随着荧光粉轮的转动而依序照射于不同位置的荧光粉层,并利用荧光粉轮转动时产生的气流达到散热效果,或进一步利用散热风扇对荧光粉层进行散热。然而,此种设计方式需在金属基板上配置大面积的荧光粉层并设置所述马达而大幅增加了制造成本,且荧光粉轮转动时会因震动而产生噪音。
“背景技术”段落只是用来帮助了解本实用新型内容,因此在“背景技术”段落所揭露的内容可能包含一些没有构成所属技术领域普通技术人员所知道的常规技术。在“背景技术”段落所揭露的内容,不代表该内容或者本实用新型一个或多个实施例所要解决的问题,在本实用新型申请前已被所属技术领域普通技术人员所知晓或认知。
实用新型内容
本实用新型提供一种波长转换模块及投影机,可降低制造成本、具有良好的散热效果且可降低投影机工作时的噪音。
本实用新型的其他目的和优点可以从本实用新型所揭露的技术特征中得到进一步的了解。
为达成上述之一或部分或全部目的或是其他目的,本实用新型的一实施例提出一种波长转换模块,包括散热结构及至少一个波长转换层。散热结构具有彼此相对的反射面及散热面。波长转换层配置于反射面上且位于激发光束的传递路径上。波长转换层用于转换激发光束的波长,散热结构用于透过散热面对波长转换层散热。
为达成上述之一或部分或全部目的或是其他目的,本实用新型的一实施例提出一种投影机,包括光源、波长转换模块、光阀以及投影镜头。光源用于提供激发光束。波长转换模块包括散热结构及至少一波长转换层。散热结构具有彼此相对的反射面及散热面。波长转换层配置于反射面上且位于激发光束的传递路径上。波长转换层用于转换激发光束的波长以形成转换光束,散热结构用于透过散热面对波长转换层散热。光阀用于将转换光束转换为影像光束。投影镜头用于投射影像光束。
基于上述,本实用新型的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。本实用新型将波长转换层配置于散热结构的反射面上,使波长转换层被激发光束照射而激发出的转换光束被散热结构的反射面反射后往光阀传递,并使波长转换层被激发光束照射时产生的热直接传递至散热结构的散热面而在散热面进行散热。亦即,本实用新型将散热结构与波长转换层相结合而同时满足了波长转换以及散热的需求。藉此,不需如同常规设计方式般为了满足散热需求而将大面积的荧光粉层配置于金属基板上构成荧光粉轮并利用马达驱动荧光粉轮转动,从而可降低制造成本且可降低投影机工作时的噪音。
为让本实用新型的上述特征和优点能更明显易懂,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是本实用新型一实施例的投影机的示意图。
图2是图1的波长转换模块的侧视示意图。
图3A及图3B是图2的波长转换模块的部分构件前视示意图。
图4是本实用新型另一实施例的波长转换模块的侧视示意图。
图5是本实用新型另一实施例的波长转换模块的侧视示意图。
图6是本实用新型另一实施例的波长转换模块的侧视示意图。
图7是本实用新型另一实施例的波长转换模块的侧视示意图。
图8是本实用新型另一实施例的波长转换模块的侧视示意图。
图9是本实用新型另一实施例的波长转换模块的侧视示意图。
附图标记说明
100:投影机
110:光源
120、120A、120B、120C、120D、120E、120F:波长转换模块
122、122A:散热结构
122a:反射面
122a1:凹槽
122b:散热面
1221:导热座体
1221A:座体
1221B:热虹吸装置
1221C:均温板
1222、1222B、1222C:散热鳍片组
1222A:热管
124:波长转换层
124A:第一波长转换层
124B:第二波长转换层
126:透镜
130:光阀
140:投影镜头
G:重力方向
L1:激发光束
L:照明光束
L1a、L1b、L1c:转换光束
L2:影像光束
N:法线方向
W:工作液体。
具体实施方式
有关本实用新型之前述及其他技术内容、特点与功效,在以下配合附图的优选实施例的详细说明中,将可清楚的呈现。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实用新型。
图1是本实用新型一实施例的投影机的示意图。图2是图1的波长转换模块的侧视示意图。请参考图1,本实施例的投影机100包括光源110、波长转换模块120、光阀130以及投影镜头140。光源110例如是发光二极管或激光二极管等固态光源。在本实施例中,光源110用于提供激发光束L1例如是激光(laser)光束,其例如为蓝色光束。波长转换模块120位于激发光束L1的传递路径上且用于转换激发光束L1的波长,以产生具有不同波长的转换光束L1a。在一实施例中,光源110发出部分的激发光束L1经由其他光学元件(例如透镜或分光镜等)的传递且不经过波长转换模块120,部分的激发光束L1与转换光束L1a形成照明光束L,照明光束L可包含激发光束L1以及转换光束L1a。在另一实施例,照明光束L可为转换光束L1a。
光阀130位于照明光束L传递路径上且用于将照明光束L转变成影像光束L2。投影镜头140位于影像光束L2的传递路径上且用于将影像光束L2投射出投影机100。
请参考图2,波长转换模块120包括散热结构122及波长转换层124。散热结构122具有彼此相对的反射面122a及散热面122b。反射面122a上例如具有反射镀膜或是对反射面122a进行抛光处理,使反射面122a用于反射光束。波长转换层124例如是荧光粉层,其配置于反射面122a上且位于激发光束L1的传递路径上。波长转换层124用于转换激发光束L1的波长而使其转换为转换光束L1a,且散热结构122用于透过散热面122b对波长转换层124散热。
在上述配置方式之下,波长转换层124被激发光束L1照射而激发出的转换光束L1a,并且转换光束L1a被散热结构122的反射面122a反射后往光阀130传递,并使波长转换层124被激发光束L1照射时产生的热直接传递至散热结构122的散热面122b而在散热面122b进行散热。亦即,散热结构122与波长转换层124相结合而同时满足了波长转换以及散热的需求。藉此,不需如同常规设计方式般为了满足散热需求而将大面积的荧光粉层配置于金属基板上构成荧光粉轮并利用马达驱动荧光粉轮转动,换言之,波长转换模块120可为固定式装置,即,波长转换模块120可无外加驱动装置,从而可降低制造成本且可降低投影机100工作时的噪音。
在本实施例中,波长转换层124例如可将激发光束L1转换为黄色的转换光束L1a,黄色的转换光束L1a可通过滤光元件(未显示)而成为红色光束及绿色光束,并与光源110所提供的蓝色光束(激发光束L1)一起被传递至光阀130。在其他实施例中,波长转换层124可将激发光束L1转换为其他颜色的转换光束L1a,本实用新型不对此加以限制。
如图2所示,本实施例的散热结构122的材质可为金属、陶瓷、高导热塑料等高导热材料,且散热结构122包括导热座体1221及散热鳍片组1222,反射面122a形成于导热座体1221的一侧,散热面122b形成于导热座体1221的另一侧。散热鳍片组1222连接或形成于导热座体1221的散热面122b,藉以增加导热座体1221在散热面122b的散热面积。在一实施例中,散热结构122可为均质散热器,且热传导系数大于或等于5瓦特/米·绝对温度(W/mK)。
本实施例的波长转换模块120还可包括透镜126,透镜126位于激发光束L1的传递路径上。激发光束L1用于在通过透镜126后到达波长转换层124而被转换成转换光束L1a,并被反射面122a反射,且用于在被反射面122a反射后再通过透镜126而往光阀130传递。
图3A及图3B是图2的波长转换模块的部分构件前视示意图。波长转换层124在散热结构122的反射面122a上的分布区域可如图3A所示为矩形、如图3B所示为圆形,本实用新型不对此加以限制,波长转换层124在散热结构122的反射面122a上可以为其他适当形状。此外,散热结构122的反射面122a的面积例如至少为波长转换层124的分布区域的面积的1.33倍以上,且照射至波长转换层124的激发光束L1的能量例如小于或等于100瓦特,此定义的能量是指在单位时间内照射在波长转换层124上的辐射通量,然本实用新型不局限于此。
图4是本实用新型另一实施例的波长转换模块的侧视示意图。图4所示波长转换模块120A与图2所示波长转换模块120的不同处在于,波长转换模块120A的散热结构122在反射面122a具有凹槽122a1,凹槽122a1例如由凹弧面所构成,波长转换层124配置于凹槽122a1内而位于所述凹弧面上。藉此,可增加波长转换层124与散热结构122的接触面积,以提升散热效率。
图5是本实用新型另一实施例的波长转换模块的侧视示意图。图5所示波长转换模块120B与图2所示波长转换模块120的不同处在于,图5的波长转换模块120B包括第一波长转换层124A及第二波长转换层124B。第一波长转换层124A及第二波长转换层124B分别配置于反射面122a上的不同区域,透镜126的数量相应地为两个,两个透镜126分别对应于第一波长转换层124A及第二波长转换层124B。第一波长转换层124A及第二波长转换层124B分别将激发光束L1转换为第一转换光束L1b以及第二转换光束L1c,第一转换光束L1b的波长不同于第二转换光束L1c的波长。在本实施例中,第一转换光束L1b例如为红色光束,第二转换光束L1c例如为绿色光束,其与光源110所提供的蓝色的激发光束一起被传递至光阀130。
详细而言,第一转换光束L1b的主波长不同于第二转换光束L1c的主波长,第一转换光束L1b的波长范围为红光的波长范围,第二转换光束L1c的波长范围为绿光的波长范围。在一实施例中,第一转换光束L1b的波长范围与第二转换光束L1c的波长范围可部分重叠。
图6是本实用新型另一实施例的波长转换模块的侧视示意图。图6所示波长转换模块120C与图2所示波长转换模块120的不同处在于,散热结构122A包括座体1221A及多个热管1222A,反射面122a形成于座体1221A远离多个热管1222A的一侧。热管1222A连接或形成于座体1221A,且在反射面122a投影区域中的法线方向N上,至少部分的热管1222A重叠于波长转换层124,以有效地对波长转换层124进行散热。
图7是本实用新型另一实施例的波长转换模块的侧视示意图。图7所示波长转换模块120D与图2所示波长转换模块120的不同处在于,散热结构122B包括热虹吸装置1221B及散热鳍片组1222B,反射面122a形成于热虹吸装置1221B的一侧,散热鳍片组1222B连接于热虹吸装置1221B。热虹吸装置1221B用于容纳工作液体W,工作液体W的液面(工作液体W在静止的状态下)在重力方向G上位于波长转换层124的上方,以及在重力方向G上,散热鳍片组1222B设置于波长转换层124的上方。上述的设置关系可有效地利用热虹吸原理对波长转换层124进行散热。即,工作液体W接收波长转换层124的热而汽化并往上移至散热鳍片组1222B处进行热交换,且在散热鳍片组1222B处进行热交换后凝结为液体并回流。换言之,散热结构122B可为非均质两相流散热器,本发明不局限于此。
图8是本实用新型另一实施例的波长转换模块的侧视示意图。图8所示波长转换模块120E与图2所示波长转换模块120的不同处在于,波长转换模块120E以均温板1221C取代图2的散热基座1221。散热结构122C包括均温板1221C及散热鳍片组1222C,反射面122a形成于均温板1221C的一侧,散热鳍片组1222C连接于均温板1221C的另一侧。
图9是本实用新型另一实施例的波长转换模块的侧视示意图。图9所示波长转换模块120F与图5所示波长转换模块120B的不同处在于,波长转换模块120F以均温板1221C取代图5的散热基座1221。散热结构122C包括均温板1221C及散热鳍片组1222C,反射面122a形成于均温板1221C的一侧,散热鳍片组1222C连接于均温板1221C的另一侧。
请特别留意,图5所示波长转换模块120B以及图9所示波长转换模块120F在其他实施例中可具有凹槽(图未示),以将第一波长转换层124A及第二波长转换层124B配置于凹槽内。在一实施例中,图5所示波长转换模块120B以及图9所示波长转换模块120F可具有多个凹槽(图未示),以分别将第一波长转换层124A及第二波长转换层124B配置于不同凹槽内。凹槽内的凹弧面可增加波长转换层124与散热结构122的接触面积,以提升散热效率。另一方面,凹槽内的凹弧面可以提供汇聚转换光束L1a的功效。
综上所述,本实用新型的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。本实用新型将波长转换层配置于散热结构的反射面上,使波长转换层被激发光束照射而激发出的转换光束被散热结构的反射面反射后往光阀传递,并使波长转换层被激发光束照射时产生的热直接传递至散热结构的散热面而在散热面进行散热。亦即,本实用新型将散热结构与波长转换层相结合而同时满足了波长转换以及散热的需求。藉此,不需如同常规设计方式般为了满足散热需求而将大面积的荧光粉层配置于金属基板上构成荧光粉轮并利用马达驱动荧光粉轮转动,从而可降低制造成本且可降低投影机工作时的噪音。
以上所述仅为本实用新型之优选实施例而已,当不能以此限定本实用新型实施之范围,即所有依本实用新型的权利要求书和说明书内容所作之简单的等效变化与修饰,皆仍属本实用新型专利涵盖之范围内。另外本实用新型的任一实施例或权利要求的方案不须达成本实用新型所揭露之全部目的或优点或特点。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,并非用来限制本实用新型之权利范围。此外,本说明书或权利要求书中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围,而并非用来限制元件数量上的上限或下限。
Claims (20)
1.一种波长转换模块,其特征在于,所述波长转换模块包括散热结构及至少一个波长转换层,其中:
所述散热结构具有彼此相对的反射面及散热面;
所述至少一个波长转换层配置于所述反射面上且位于激发光束的传递路径上,其中所述至少一个波长转换层用于转换所述激发光束的波长,所述散热结构用于透过所述散热面对所述至少一个波长转换层散热。
2.根据权利要求1所述的波长转换模块,其特征在于,所述至少一个波长转换层包括第一波长转换层及第二波长转换层,所述第一波长转换层及所述第二波长转换层分别配置于所述反射面上的不同区域,且分别将所述激发光束转换为第一转换光束以及第二转换光束,其中所述第一转换光束的波长不同于所述第二转换光束的波长。
3.根据权利要求1所述的波长转换模块,其特征在于,所述散热结构在所述反射面具有凹槽,所述至少一个波长转换层配置于所述凹槽内。
4.根据权利要求3所述的波长转换模块,其特征在于,所述凹槽包括凹弧面,所述至少一个波长转换层配置于所述凹弧面上。
5.根据权利要求1所述的波长转换模块,其特征在于,所述波长转换模块包括至少一个透镜,其中所述至少一个透镜位于所述激发光束的传递路径上,所述激发光束用于在通过所述至少一个透镜后到达所述至少一个波长转换层,而所述激发光束被转换成转换光束并被所述反射面反射,再通过所述至少一个透镜。
6.根据权利要求1所述的波长转换模块,其特征在于,所述反射面的面积至少为所述至少一个波长转换层的面积的1.33倍。
7.根据权利要求1所述的波长转换模块,其特征在于,所述散热结构包括导热座体及散热鳍片组,所述反射面形成于所述导热座体的一侧,所述散热鳍片组连接于所述导热座体的另一侧。
8.根据权利要求1所述的波长转换模块,其特征在于,所述散热结构包括座体及至少一个热管,所述反射面形成于所述座体的一侧,所述热管连接于所述座体且在所述反射面的法线方向上重叠于所述至少一个波长转换层。
9.根据权利要求1所述的波长转换模块,其特征在于,所述散热结构包括热虹吸装置及散热鳍片组,所述反射面形成于所述热虹吸装置的一侧,所述散热鳍片组连接于所述热虹吸装置,所述热虹吸装置用于容纳工作液体,所述工作液体的液面及所述散热鳍片组在重力方向上位于所述至少一个波长转换层的上方。
10.根据权利要求1所述的波长转换模块,其特征在于,所述散热结构包括均温板及散热鳍片组,所述反射面形成于所述均温板的一侧,所述散热鳍片组连接于所述均温板的另一侧。
11.一种投影机,其特征在于,所述投影机包括光源、波长转换模块、光阀以及投影镜头,其中:
所述光源用于提供激发光束;
所述波长转换模块包括散热结构以及至少一个波长转换层,其中所述散热结构具有彼此相对的反射面及散热面,所述至少一个波长转换层配置于所述反射面上且位于所述激发光束的传递路径上,所述至少一个波长转换层用于转换所述激发光束的波长以形成转换光束,所述散热结构用于透过所述散热面对所述至少一个波长转换层散热;
所述光阀用于将所述转换光束转换为影像光束;以及
所述投影镜头用于将所述影像光束投射出。
12.根据权利要求11所述的投影机,其特征在于,所述至少一个波长转换层包括第一波长转换层及第二波长转换层,所述第一波长转换层及所述第二波长转换层分别配置于所述反射面上的不同区域,且分别将所述激发光束转换为第一转换光束以及第二转换光束,其中所述第一转换光束的波长不同于所述第二转换光束的波长。
13.根据权利要求11所述的投影机,其特征在于,散热结构在所述反射面具有凹槽,所述至少一个波长转换层配置于所述凹槽内。
14.根据权利要求13所述的投影机,其特征在于,所述凹槽包括凹弧面,所述至少一个波长转换层配置于所述凹弧面上。
15.根据权利要求11所述的投影机,其特征在于,所述波长转换模块包括至少一个透镜,其中所述至少一个透镜位于所述激发光束的传递路径上,所述激发光束用于在通过所述至少一个透镜后到达所述至少一个波长转换层,而所述激发光束被转换成所述转换光束并被所述反射面反射,再通过所述至少一个透镜。
16.根据权利要求11所述的投影机,其特征在于,所述反射面的面积至少为所述至少一个波长转换层的面积的1.33倍。
17.根据权利要求11所述的投影机,其特征在于,所述散热结构包括导热座体及散热鳍片组,所述反射面形成于所述导热座体的一侧,所述散热鳍片组连接于所述导热座体的另一侧。
18.根据权利要求11所述的投影机,其特征在于,所述散热结构包括座体及至少一个热管,所述反射面形成于所述座体的一侧,所述热管连接于所述座体且在所述反射面的法线方向上重叠于所述至少一个波长转换层。
19.根据权利要求11所述的投影机,其特征在于,所述散热结构包括热虹吸装置及散热鳍片组,所述反射面形成于所述热虹吸装置的一侧,所述散热鳍片组连接于所述热虹吸装置,所述热虹吸装置用于容纳工作液体,所述工作液体的液面及所述散热鳍片组在重力方向上位于所述至少一个波长转换层的上方。
20.根据权利要求11所述的投影机,其特征在于,所述散热结构包括均温板及散热鳍片组,所述反射面形成于所述均温板的一侧,所述散热鳍片组连接于所述均温板的另一侧。
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