TWI461821B - 色輪、其組裝方法及應用該色輪的光源 - Google Patents

Description

色輪、其組裝方法及應用該色輪的光源

本發明係關於一種照明與顯示用的光源技術領域，特別地，關於一種色輪、其組裝方法及應用該色輪的光源。

目前，投影儀廣泛地應用於電影播放、會議以及宣傳等各種場合。眾所周知，在投影儀的光源中，經常採用色輪以提供彩色光序列。其中，將色輪的不同色段輪流且週期性配設於激發光的傳播路徑上，進而利用激發光以激發色輪的不同色段上的光波長轉換材料，用以產生不同顏色的受激發光。

「第1圖」所示為一種習知技術之色輪元件，包含一色輪2’以及驅動色輪2’之旋轉的一馬達1’，色輪2’包含接收且透射激發光源提供的激發光的一第一濾光片23’、接收激發光且將激發光轉換為受激發光的一光波長轉換材料層22’以及透射受激發光的一第二濾光片21’，第一濾光片23’與第二濾光片21’夾持光波長轉換材料層22’，習知技術的色輪通常為直接使用膠水或膠帶將光波長轉換材料層22’之兩側面分別黏合至第一濾光片23’及第二濾光片21’。上述結構的色輪組裝過程中，由於透過施加於第一濾光片與第二濾光片之間的壓力以控制第一濾光片與第二濾光片之間不同位置的間距，因此可能出現因為組裝過程中使用壓力不均導致第一、二濾光片的不同位置之間的間距不均勻，無法夾住光波長轉 換材料層22’而使得光波長轉換材料層22’容易移動，從而使得色輪的出光效率不穩定。

鑒於此問題，有必要提供一種色輪、其組裝方法及應用該色輪的光源。

因此，鑒於上述問題，本發明之目的在於提供一種色輪、其組裝方法及應用該色輪的光源，同一色輪的第一基層與第二基層的不同位置之間的間距相等。

為了實現本發明之目的，本發明採用以下技術方案：提供一種色輪，包含一第一基層、一光波長轉換層以及一第二基層，其中，此色輪進一步包含位於第一基層與第二基層之間與光波長轉換層同層排佈且厚度不小於光波長轉換層的間隔片。

為了實現本發明之目的，本發明還採用以下技術方案：一種色輪，包含一第一基層、一光波長轉換層、一第二基層、厚度不小於光波長轉換層的一間隔片；組裝步驟包含：a)將間隔片的一側面與第一基層黏接；b)將光波長轉換層與第二基層黏接；c)將間隔片的另一側面與第二基層黏接，間隔片與光波長轉換層同層配設。

與習知技術相比，本發明透過設置厚度不小於光波長轉換層的間隔片，此間隔片的兩側面分別頂著第一基層與第二基層，由於間隔片的兩側面相互平行，因此第一基層與第二基層也相互平行，從而同一色輪的第一基層與第二基層之間各位置的間距相 等，使得第一基層與第二基層能夠較為穩定地夾持光波長轉換層，從而保證色輪工作過程中具有較穩定的出光效率。

下面，將結合附圖所示之具體實施例進一步闡述本發明。

請參見「第2圖」及「第3圖」，「第2圖」係為本發明的色輪組件之第一實施例之剖視圖，該色輪組件包含一色輪2以及驅動色輪2轉動的一馬達1。色輪2包含層疊配設的一第一基層23以及一第二基層21，以及夾持於第一基層23與第二基層21之間的一光波長轉換層22以及一間隔片。

光波長轉換層22整體地呈圓環狀，包含至少一個區段(圖未示)，每一區段上配設可激發不同於其他區段之顏色的受激發光的光波長轉換材料。該光波長轉換材料包含螢光粉、螢光染料、奈米材料等。光波長轉換層22還可包含至少一個無波長轉換材料的激發光透射區段。

色輪一般包含透射式色輪及反射式色輪。當選用透射式色輪時，配設於激發光傳播路徑上的第一基層23可選用透射激發光且反射受激發光的一第一濾光片；第二基層21可選用透射對應與色輪上不同波長轉換區段的不同顏色的受激發光或對應無波長轉換材料的激發光透射區的激發光的一第二濾光片。

當選用反射式色輪時，配設於激發光傳播路徑上的第二基層21可選用透射激發光與對應色輪不同區段之不同顏色的受激發光 的一第三濾光片，第一基層23可選用一反射片。

第一基層23與第二基層21也可不具備濾光或反光特性，此時，可根據需要在第一基層或第二基層之外增設一濾光片或一反射片。

間隔片的兩側面相互平行。間隔片應選擇硬度大、不易變形且抗壓力強的材質，例如金屬片等。間隔片與光波長轉換層22係同層配設，並且間隔片的厚度不小於光波長轉換層22的厚度。間隔片兩側面分別緊貼於第一基層23及第二基層21。在本發明之本實施例中，間隔片的兩側面分別透過點膠的方式黏接至第一基層23及第二基層21。請參照「第3圖」，間隔片包含位於光波長轉換層之外圈的一第一間隔片25以及位於光波長轉換層中心的一第二間隔片24。第一間隔片25與第二間隔片24之厚度相同，二者之間形成一空氣間隙26，光波長轉換層22位於空氣間隙26中。第一間隔片25與第二間隔片24之厚度為0.02~0.30毫米。

一般情況下，間隔片的厚度相比較於光波長轉換層22的厚度為大。位於第一基層23與第二基層21之間的光波長轉換層可連接至第一基層23或第二基層21。當間隔片的厚度相比較於光波長轉換層的厚度為大時，若光波長轉換層連接至遠離出射光介面的第一基層23，則在光波長轉換層22與第二基層21之間形成空氣間隙，該空氣間隙的存在既有利於光波長轉換層22之散熱，又能夠使得透過光波長轉換層轉換的入射至空氣間隙中的大角度出射 的受激發光進入至第二基層後，折射成小角度的出射光出射使得受激發光的光學擴展量變小，從而提高受激發光的出射亮度。空氣間隙的大小可透過調整間隔片與光波長轉換層22之間的厚度差以調控。

當間隔片的厚度相比較於光波長轉換層的厚度為大時，若光波長轉換層22連接至第二基層21，則在光波長轉換層22與第一基層23之間形成一空氣間隙。該空氣間隙的存在有利於光波長轉換層22之散熱。

本發明之本實施例所示為光波長轉換層連接至第二基層21的情形，實際應用中根據具體使用需求也可選擇將光波長轉換層連接至第一基層23或不連接至任何基層。當光波長轉換層22不與基層相連接時，可透過在光波長轉換層22之圓環中心塗佈中心膠，將第一基層23、第二基層21以及光波長轉換層之內圈相連接從而保證光波長轉換層22在色輪中不會朝向任一方向竄動；在本發明之本實施例中，因為光波長轉換層22之中心提供有第二間隔片24，因此中心膠塗在第二間隔片的外層。光波長轉換層22與第一基層23或第二基層21的連接可透過點膠的方式將光波長轉換層黏接至第一基層23或第二基層21上。

「第4圖」~「第6圖」、「第10圖」~「第11圖」係為本發明之本實施例中第一間隔片25的具體實施方式。位於光波長轉換層22之外圈的第一間隔片25總體呈圓環狀或類似圓環狀，包含 如「第4圖」所示的整體圓環、由「第6圖」所示的複數個第一碎片拼接而成以及具有開口的不封閉圓環片三種情形。該第一間隔片內部空間大小依實際情況而定，一般情況下，該圓環狀或類似圓環狀的第一間隔片25的內徑與光波長轉換層22的外徑相等。

「第5圖」所示的第一碎片之橫截面係為圓環段，實際應用中，第一碎片的橫截面還可為其他的形狀，例如三角形、梯形、正方形等凸多邊形，星形等凹多邊形，圓形、橢圓形、月牙形等弧線圍成的封閉圖形，以及由直線段與弧線共同構成的封閉圖形等。由第一碎片拼接在一起形成的拼接圓環中的第一碎片的大小、形狀都可不同。由複數個第一碎片組成的第一間隔片包含至少兩個第一碎片；相鄰的第一碎片之間可以互相緊靠或分離。

為了將第一間隔片25組裝至第一、二基層23、21時點膠方便，可在該整體圓環、不封閉圓環或第一碎片上貫穿頂著第一基層23與第二基層21的兩側面開設一第一小孔，整體圓環上開設第一小孔的示例請參考「第4圖」，不封閉圓環上開設第一小孔的示例請參考「第11圖」；該第一小孔的直徑係為1.0~1.5毫米。

「第6圖」~「第8圖」、「第12圖」~「第15圖」為本發明之本實施例得第二間隔片24的具體實施方式。位於光波長轉換層22之內圈的第二間隔片24包含如「第6圖」所示的實心圓片、如「第7圖」所示的空心圓片、「第12圖」所示自圓心開設切口的實心圓片、「第14圖」所示自圓心開設切口的空心圓片以及第二 碎片(圖未示)幾種情形。本發明之本實施例中對第二碎片的形狀沒有限制；當第二間隔片24為第二碎片時，包含由一個第二碎片直接構成第二間隔片24的情形，還包含有兩個以上第二碎片相結合共同構成第二間隔片的情形；當由複數個第二碎片共同組成第二間隔片時，組成在一起的第二間隔片之大小、形狀均可不同。一般情況下，第二間隔片24的尺寸與光波長轉換層22的內徑相匹配；當第二間隔片24為實心圓片或空心圓片時，第二間隔片24的直徑與光波長轉換層22的內徑相等。

為了將第二間隔片24組裝至第一、二基層23、21時點膠方便，可在該空心圓片、實心圓片、自圓心開設切口的實心圓片、自圓心開設切口的空心圓片、第二碎片上貫穿頂著第一基層23、第二基層21之兩側面開設一第二小孔，空心圓片上開設第二小孔的示例請參考「第8圖」，自圓心開設切口的實心圓片的示例請參考「第13圖」，自圓心開設切口的空心圓片的示例請參考「第15圖」；第二小孔的直徑為1.0~1.5毫米。

間隔片與第一、二基層23、21之間的固定除上述提到的點膠黏接外，還可具有其他的固定方式，例如，將固定片機械連接至第一、二基層23、21，或者在第一、二基層23、21的外周增加固定裝置等。

在本發明之本實施例中，透過設置厚度不小於光波長轉換層的間隔片，該間隔片的兩側面分別頂著第一基層23與第二基層 21，由於間隔片的兩側面相互平行，因此第一基層與第二基層也相互平行，從而同一色輪的第一基層與第二基層之間各位置的間距相等，使得第一基層與第二基層能夠較為穩定地夾持光波長轉換層，從而保證色輪工作過程中具有較穩定的出光效率。還可透過調整間隔片厚度調整第一、二基層23、21之間的間距大小。而且，透過內、外兩圈間隔片的設置，使得第一基層與第二基層的各部份得到比較均勻的支撐力，可以有效避免組裝過程中治具壓裂玻璃等較脆材質的第一、二基層23、21。

請參見「第15圖」及「第16圖」，「第15圖」係為本發明的色輪元件之第二實施例之剖視圖，色輪元件包含一色輪2以及驅動色輪2轉動的一馬達1。色輪2包含層疊設置的一第一基層23以及一第二基層21，以及夾持在第一基層23與第二基層21之間的光波長轉換層22及間隔片。光波長轉換層22連接至第二基層21，間隔片之兩側面分別緊貼於第一基層23及第二基層21。

與第一實施例不相同，本發明之本實施例中的光波長轉換層22係為不完整的圓環狀。光波長轉換層22包含至少一個區段(圖未示)，每一區段上設置可激發不同於其他區段的顏色的受激發光的光波長轉換材料。第二基層21上未被光波長轉換層覆蓋的區域可透射激發光的激發光透射區(圖未示)。

請參照「第15圖」及「第16圖」，間隔片包含一第一間隔片25以及一第二間隔片24。一散光片27放置於激發光透射區，散 光片27與光波長轉換層22拼接形成圓環，該圓環位於第一間隔片25與第二間隔片24之間；散光片27的厚度不大於第一、第二間隔片24、25之厚度。

第一間隔片25係位於散光片27與光波長轉換層22拼接的圓環之週邊；第二間隔片24係位於散光片27與光波長轉換層22拼接的圓環之內部。第一間隔片25與第二間隔片24的具體實現手段與本發明色輪組件的第一實施例中一致。

以上兩個實施例列舉的均是做圓周運動的圓形色輪之實例，為了取得更優的使用效果在色輪的第一、二基層之間增加了內、外兩圈間隔片，不僅使得同一色輪的第一、二基層之間不同位置處的間距相等，並且間距尺寸可透過調整間隔片的厚度調整；同時能夠在組裝時避免治具壓裂第一、二基層，提高成品率。所以在實際應用中，為了使得同一色輪的第一、二基層之間不同位置處的間距相等，僅需要使用前述提到的第一、二間隔片中的一個即可。在內、外兩個間隔片中，優選位於外圈的第二間隔片，因為外圈間隔片能夠更好地提供兩基層之間均勻的間距。

同理，間隔片還可應用於線性運動的矩形色輪中。比如，在矩形色輪的周邊增加一大致為矩形框狀的間隔片，將該間隔片夾持於第一、二基層之間波長轉換層的週邊，就能夠達到同一矩形色輪的第一基層與第二基層之間不同位置處的間距相等的要求。

請參照「第17圖」，本發明還提供一種色輪的組裝方法，以 本發明第一實施例的色輪為例來進行說明。

色輪包含一第一基層23、一第二基層21、一光波長轉換層22、以及一間隔片。間隔片包含一第一間隔片24及一第二間隔片25。「第16圖」係為色輪組裝方法第一實施例之流程圖。包含如下步驟：步驟S1，將間隔片的一側面與該第一基層相黏接。

其中，將第一間隔片的一側面黏接於第一基層上的靠近邊緣的位置處，第二間隔片的一側面黏接於第一基層的中心位置處；將第一間隔片的一側面、第二間隔片的一側面分別黏接至第一基層的黏接過程中，控制黏接膠水的厚度不超過0.01毫米。

步驟S2，將該光波長轉換層黏接至該第二基層。

在該步驟中，透過點膠的方式將光波長轉換層黏接至第二基層時。點膠時，控制黏接點的直徑為1.0~1.5毫米。

實際上，步驟S1與步驟S2沒有先後之分，同時進行或更換先後次序均可。

步驟S3，將該間隔片的另一側面與第二基層相黏接，間隔片與光波長轉換層係同層分佈。

該步驟中，將該第一間隔片的另一側面黏接至第二基層上靠近邊緣的位置處，將第二間隔片的另一側面黏接至第二基層的中心位置處；第一間隔片與第二間隔片之間形成一空氣間隙，光波長轉換層位於該空氣間隙中。將第一間隔片的另一側面、第二間 隔片的另一側面分別黏接至第二基層的黏接過程中，控制黏接膠水的厚度不超過0.01毫米。

與習知技術相比，透過上述方法組裝色輪，第一基層23與第二基層21之間的間隙均勻且組裝方法簡單，組裝過程可控，組裝效率較高。

上述色輪組裝方法的第一實施例係將光波長轉換層22連接至第一基層23的情形。將前述色輪組裝方法中的第一基層與第二基層調換，則為光波長轉換層22連接至第二基層的實施例。

本發明還提供一種光源的實施例。

該光源包含激發光源以及如上述實施例所述的色輪。雷射該激發光源可為一雷射光源；還可為一半導體光源，例如發光二極體(Light Emitting Diode，LED)光源。該激發光源發出光線入射至色輪以產生一激發光。

與習知技術相比，本發明透過設置厚度不小於光波長轉換層的間隔片，該間隔片的兩側面分別頂著第一基層與第二基層，由於間隔片的兩側面相互平行，因此第一基層與第二基層也相互平行，從而同一色輪的第一基層與第二基層之間各位置的間距相等，使得第一基層與第二基層能夠較為穩定地夾持光波長轉換層，從而保證色輪工作過程中具有較穩定的出光效率。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均 屬本發明之專利保護範圍之內。關於本發明所界定之保護範圍請參照所附之申請專利範圍。

1‧‧‧馬達

2‧‧‧色輪

21‧‧‧第二基層

22‧‧‧光波長轉換層

23‧‧‧第一基層

24‧‧‧第二間隔片

25‧‧‧第一間隔片

26‧‧‧空氣間隙

27‧‧‧散光片

1’‧‧‧馬達

2’‧‧‧色輪

21’‧‧‧第二濾光片

22’‧‧‧光波長轉換材料層

23’‧‧‧第一濾光片

第1圖係為習知技術之一色輪元件之剖視圖；第2圖係為本發明的色輪組件之第一實施例之剖視圖；第3圖係為第2圖所示色輪的間隔片與光波長轉換層排佈之俯視圖。

第4圖係為第2圖中的第一間隔片之第一實施例之示意圖；第5圖係為第2圖中的第一間隔片之第二實施例之示意圖；第6圖係為第2圖中的第一間隔片之第三實施例之示意圖；第7圖係為第2圖中的第二間隔片之第一實施例之示意圖；第8圖係為第2圖中的第二間隔片之第二實施例之示意圖；第9圖係為第2圖中的第二間隔片之第三實施例之示意圖；第10圖係為第9圖中的第一間隔片之第四實施之示意圖；第11圖係為第9圖中的第一間隔片之第五實施例之示意圖；第12圖係為第9圖中的第二間隔片之第四實施例之示意圖；第13圖係為第9圖中的第二間隔片之第五實施例之示意圖；第14圖係為第9圖中的第二間隔片之第六實施例之示意圖；第15圖係為第9圖中的第二間隔片之第七實施例之示意圖；第16圖係為本發明的色輪元件之第二實施例之剖視圖； 第17圖係為第16圖佈所示色輪的間隔片與光波長轉換層及散光片排佈之俯視圖；以及第18圖係為本發明實施例的色輪組裝方法之流程圖。

1‧‧‧馬達

2‧‧‧色輪

21‧‧‧第二基層

22‧‧‧光波長轉換層

23‧‧‧第一基層

24‧‧‧第二間隔片

25‧‧‧第一間隔片

26‧‧‧空氣間隙

Claims (12)

1. 一種色輪，包含依次層疊配設的一第一基層、一光波長轉換層以及一第二基層，其中該色輪進一步包含位於該第一基層與該第二基層之間與該光波長轉換層同層排佈的一間隔片，該間隔片的厚度不小於該光波長轉換層的厚度，該間隔片的兩側面分別頂著該第一基層與該第二基層。
2. 如請求項第1項所述之色輪，其中該間隔片係為金屬片。
3. 如請求項第1項所述之色輪，其中該間隔片之厚度係為0.02~0.30毫米。
4. 如請求項第1項所述之色輪，其中該間隔片之厚度大於該光波長轉換層的厚度，該光波長轉換層連接至該第一基層或該第二基層，並且在該光波長轉換層與該第二基層或該第一基層之間形成一空氣間隙。
5. 如請求項第1項所述之色輪，其中該間隔片的兩側面分別黏接於該第一基層、該第二基層上。
6. 如請求項第1項所述之色輪，其中該間隔片包含位於該光波長轉換層之週邊的一第一間隔片。
7. 如請求項第6項所述之色輪，其中該光波長轉換層呈環形，該間隔片更包含位於該環形中心的一第二間隔片，該第一間隔片與該第二間隔片之厚度相等。
8. 如請求項第6項或第7項所述之色輪，其中該第一間隔片係為 一圓環片或一具有開口的圓環片或至少兩段第一碎片。
9. 如請求項第8項所述之色輪，其中該圓環片、具有開口的該圓環片或第一碎片上貫穿頂著該第一基層與該第二基層的兩側面配設有一第一小孔。
10. 如請求項第1項所述之色輪，其中該光波長轉換層呈環形，該間隔片包含位於該環形中心的一第二間隔片。
11. 如請求項第7項或第10項所述之色輪，其中該第二間隔片係為一圓片、一自圓心開設切口的圓片、一圓環片、一自圓心開設切口的圓環片或至少兩個第二碎片。
12. 如請求項第1項至第11項中任意一項所述之色輪的組裝方法，係包含以下步驟：a)將該間隔片的一側面與該第一基層黏接；b)將該光波長轉換層與該第二基層黏接；c)將該間隔片的另一側面與該第二基層黏接，該間隔片與該光波長轉換層同層配設。