TWI530751B

TWI530751B - 色輪及投影裝置

Info

Publication number: TWI530751B
Application number: TW103131328A
Authority: TW
Inventors: 蔡德穎; 林宗慶; 吳姵蓉
Original assignee: 中強光電股份有限公司
Priority date: 2014-09-11
Filing date: 2014-09-11
Publication date: 2016-04-21
Also published as: CN106199947B; US20160077325A1; TW201610549A; CN106199947A; US9470887B2

Description

色輪及投影裝置

本發明是有關於一種適用於投影裝置的色輪及採用此色輪的投影裝置。

投影機為一種用以產生大尺寸畫面的顯示裝置。投影機的成像原理是將光源模組所產生的照明光束藉由光閥轉換成影像光束，再將影像光束通過鏡頭投射到螢幕或牆面上以形成影像。隨著投影技術的進步及製造成本的降低，投影機的使用已從商業用途逐漸拓展至家庭用途。

為了產生三原色(紅、藍、綠)的照明光束，投影機具有色輪。依照光源的差異，色輪具有光轉換區(例如濾光區或螢光粉區)。當光轉換區包括多個濾光區時，這些濾光區可將經過的白色照明光束轉換成所需要的有色光束。此外，當光轉換區為多個螢光粉區時，這些螢光粉區可經所照射的藍色的雷射光束轉換成所需的有色光束。

舉例而言，藍色的雷射光除可直接提供藍色光以外，還可藉由藍色的雷射光激發黃色螢光粉及綠色螢光粉，以分別產生紅色光及綠色光。

值得注意的是，由於持續受到光源的照射，色輪的材質通常採用易導熱材質，例如不鏽鋼、鋁或銅等金屬，以降低色輪於運作時的溫度，以避免濾光區或螢光粉區的溫度過高。

與色輪相關的專利包括美國公開專利編號20130169938及20060066817和中國專利公開編號CN101359076。

本發明是指一種色輪，具有良好的散熱能力且不會增加額外的噪音。

本發明是指一種投影裝置，其具有上述色輪，使得投影裝置具有良好的散熱能力且不增加額外的噪音。

本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術特徵中得到進一步的了解。

為達上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發明之一實施例提出一種色輪，其適於配置在一投影裝置的一光源所發出的一照明光束的傳遞路徑上。色輪包括一轉盤。轉盤適於在一軸線上旋轉。轉盤具有一非光轉換區及一光轉換區。轉盤具有一第一基準面及相對於第一基準面的一第二基準面。轉盤具有多個第一擾流部及多個第二擾流部。這些第一擾流部位於第一基準面且位在非光轉換區內。這些第二擾流部位於第二基準面且位在非光轉換區內。這些第一擾流部及這些第二擾流部相對於轉盤是結構連續的。

本發明一實施例中，該轉盤具有多個凹凸結構，該些凹凸結構位在該非光轉換區內，且各該凹凸結構構成該些第一擾流部之一及對應的該第二擾流部。

本發明一實施例中，各該凹凸結構突出於該第一基準面或該第二基準面的高度小於該轉盤的厚度的1.5倍。

本發明一實施例中，部分的該些凹凸結構突出於該第一基準面，其餘的該些凹凸結構凹陷於該第一基準面，且突出於該第一基準面的該些凹凸結構與凹陷於該第一基準面的該些凹凸結構繞著該軸線交替地排列。

本發明一實施例中，該些凹凸結構相對於該軸線呈直線放射狀、圓弧放射狀分布或不規則放射狀。

本發明一實施例中，各該第一擾流部突出於該第一基準面或凹陷於該第一基準面。

本發明一實施例中，各該第一擾流部突出於該第一基準面的高度小於該轉盤的厚度的1.5倍，或者各該第一擾流部凹陷於該第一基準面的深度小於該轉盤的厚度的1.5倍。

本發明一實施例中，各該第二擾流部突出於該第二基準面或凹陷於該第二基準面。

本發明一實施例中，各該第二擾流部突出於該第二基準面的高度小於該轉盤的厚度的1.5倍，或者各該第二擾流部凹陷於該第二基準面的深度小於該轉盤的厚度的1.5倍。

本發明的另一實施例提出一種投影裝置，其包括一光源、一光閥、一投影鏡頭及一色輪。光源適於發出一照明光束。光閥配置於照明光束的傳遞路徑上，以將照明光束轉換為一影像光束。投影鏡頭配置於影像光束的傳遞路徑上，以投射出影像光束。色輪配置於照明光束的傳遞路徑上且設置於光源與光閥之間。色輪包括一轉盤。轉盤適於在一軸線上旋轉。轉盤具有一非光轉換區及一光轉換區。轉盤具有一第一基準面及相對於第一基準面的一第二基準面。轉盤具有多個第一擾流部及多個第二擾流部。這些第一擾流部位於第一基準面且位在非光轉換區內。這些第二擾流部位於第二基準面且位在非光轉換區內。這些第一擾流部及這些第二擾流部相對於轉盤是結構連續的。

基於上述，在本發明的上述實施例中，可在色輪的轉盤的非光轉換區內形成突出於轉盤的基準面的擾流部，除可增加散熱面積外，也可增加擾動氣體的效果且不會增加噪音。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

10‧‧‧投影裝置

12‧‧‧光源

14‧‧‧光閥

16‧‧‧投影鏡頭

100‧‧‧色輪

110‧‧‧轉盤

111‧‧‧第一擾流部

112‧‧‧第二擾流部

113‧‧‧凹凸結構

113a‧‧‧頂面

113b‧‧‧側面

120‧‧‧馬達

A‧‧‧軸線

d1、d2‧‧‧深度

H、h1、h2‧‧‧高度

R1‧‧‧固持區

R2‧‧‧非光轉換區

R3‧‧‧光轉換區

S1‧‧‧第一基準面

S2‧‧‧第二基準面

t‧‧‧距離

T‧‧‧厚度

圖1是依照本發明一實施例的一種投影裝置的方塊圖。

圖2A是圖1之色輪的前視圖。

圖2B是圖1之色輪的剖面圖。

圖3是依照本發明另一實施例的一種色輪的剖面圖。

圖4是依照本發明另一實施例的一種色輪的前視圖。

圖5是依照本發明另一實施例的一種色輪的前視圖。

圖6是依照本發明另一實施例的一種色輪的剖面圖。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。

請參考圖1，在本實施例中，投影裝置10包括一光源12、一色輪100、一光閥14及一投影鏡頭16。光源12適於發出一照明光束。光閥14配置於照明光束的傳遞路徑上，以將照明光束轉換為一影像光束。投影鏡頭16配置於影像光束的傳遞路徑上，以投射出影像光束。色輪100配置於照明光束的傳遞路徑上，以將光源12所發出的照明光束依序轉換成多種不同顏色(例如R、G、B)的照明光束。此外，光閥14可依序將不同顏色的照明光束轉換成不同顏色的影像光束，再藉由投影鏡頭16投射出不同顏色的影像光束，以在屏幕上產生不同顏色的畫面。因此，可藉由人眼的視覺暫留效應讓觀看者感受到彩色畫面。

請參考圖2A及圖2B，在本實施例中，色輪100包括一轉盤110，其組裝至一馬達120，以在一軸線A上旋轉。為了達到散熱的效果，轉盤110的材質可為導熱性良好的金屬。在本實施例中，轉盤110具有一固持區R1、一非光轉換區R2及一光轉換區R3。固持區R1可組裝至馬達120，以受到馬達120所驅動而沿著軸線A來旋轉。在本實施例中，色輪100轉換區R3可包括濾光區、螢光粉區或開口區，用以將照明光束轉換為有色的照明光束(即改變光束的波長)或讓照明光束(例如藍色的照明光束)直接通過。上述的色輪可為此領域熟知的具有螢光粉層轉換色光的螢光粉輪或具有濾光片的色輪。

轉盤110具有一第一基準面S1及相對於第一基準面S1的一第二基準面S2。轉盤110具有多個第一擾流部111及多個第二擾流部112。這些第一擾流部111位於第一基準面S1且位在非光轉換區R2內。這些第二擾流部112位於第二基準面S2且位在非光轉換區R2內。值得注意的是，這些第一擾流部111及這些第二擾流部112相對於轉盤110是結構連續的，意即這些第一擾流部111及這些第二擾流部112並非藉由切斷轉盤110在非光轉換區R2的任何一部分所構成。

在本實施例中，轉盤110具有多個凹凸結構113，這些凹凸結構113位在非光轉換區R2內，且各凹凸結構113構成這些第一擾流部111之一及對應的第二擾流部112。各凹凸結構113突出於第一基準面S1或第二基準面S2的高度H小於轉盤110的厚度T的1.5倍。

在另一實施例中，各凹凸結構113突出於第一基準面S1或第二基準面S2的高度H小於5mm，但不以此為限。

在本實施例中，如圖2B所示，這些凹凸結構113可藉由衝壓方式形成在轉盤110上。依照衝壓模具的差異，各凹凸結構113具有較為平滑的突出輪廓(如圖2B所示)或具有較為銳利的突出輪廓(如圖3所示)。值得注意的是，如圖3所示，凹凸結構113具有較為銳利的突出輪廓，其有助於增加擾動氣流的效果。具體而言，凹凸結構113具有一頂面113a及一側面113b，頂面113a實質上平行於第一基準面S1或第二基準面S2，且側面113b實質上垂直於頂面113a。因此，頂面113a與側面113b之間構成較為銳利的突出輪廓，於本實施例中，頂面113a與側面113b形成角度約90度(但不以此為限)，其有助於增加擾動氣流的效果。

在本實施例中，部分的這些凹凸結構113突出於第一基準面S1，其餘的這些凹凸結構113突出於第二基準面S2。突出於第一基準面S1的這些凹凸結構113與突出於第二基準面S2的這些凹凸結構113繞著軸線A交替地排列。在另一實施例中，如圖4所示，所有的凹凸結構113可突出於第一基準面S1或第二基準面S2，並繞著軸線A排列。也就是說，於第一基準面S1上的凹凸結構113為凸結構而第二基準面S2則為凹結構，或者於第一基準面S1上為凹結構而第二基準面S2則為凸結構，或者第一基準面S1上部份凸結構及部份凹結構且繞著軸線A交錯排列。於第一基準面S1及第二基準面S2上同時為凹結構，或於第一基準面S1 及第二基準面S2上同時為凸結構，但不以此為限。

在本實施例中，如圖2A所示，這些凹凸結構113可相對於軸線A呈圓弧放射狀分布。不過，在另一實施例中，如圖5所示，這些凹凸結構113亦可相對於軸線A呈直線放射狀分布。在其他未繪示的實施例中，除了圓弧狀或這些凹凸結構113以外，這些凹凸結構113亦可為其他形狀，如不規則放射狀。

舉例而言，在開放空間、環境溫度為攝氏60度、10000流明(lm)的照明及光轉換區R3採用螢光粉的條件下，以沒有凹凸結構113的轉盤110、具有如圖5的直線放射狀的凹凸結構113的轉盤110及具有如圖2A的圓弧放射狀的凹凸結構113的轉盤110為實驗對象；可得知沒有凹凸結構113的轉盤110所測得的運作溫度約為攝氏135度。具有如圖5的直線放射狀的凹凸結構113的轉盤110所測得的運作溫度為攝氏112度，與沒有凹凸結構的轉盤相比約有17%的降幅。具有如圖2A的圓弧放射狀的凹凸結構113的轉盤110所測得的運作溫度為攝氏120度，與沒有凹凸結構的轉盤相比約有11%的降幅。因此，在轉盤110上加入凹凸結構113有助於降低運作溫度。

在開放空間、環境溫度為攝氏60度、10000流明(lm)的照明及光轉換區R3採用螢光粉情況下，以具有如圖5的直線放射狀的凹凸結構113的轉盤110為實驗對象。在沒有風扇吹拂的情況下，具有如圖5的直線放射狀的凹凸結構113的轉盤110所測得的運作溫度為攝氏112度。在有風扇吹拂的情況下，具有如圖5的直線放射狀的凹凸結構113的轉盤110所測得的運作溫度為攝氏96度，與沒有風扇吹拂時相比約有14%的降幅。因此，搭配風扇冷卻亦有助於降低運作溫度。

另外，在系統中、環境溫度為攝氏60度、10000流明(lm)的照明及光轉換區R3採用螢光粉的條件下，以沒有凹凸結構113的轉盤110、具有如圖5的直線放射狀的凹凸結構113的轉盤110及具有如圖2A的圓弧放射狀的凹凸結構113的轉盤110為實驗對象。沒有凹凸結構113的轉盤110所測得的噪音約為37.3dB(A)。具有如圖5的直線放射狀的凹凸結構113的轉盤110所測得的噪音約為37.3dB(A)，沒有增加噪音。具有如圖2A的圓弧放射狀的凹凸結構113的轉盤110所測得的噪音約為37.1dB(A)，沒有增加噪音。

請參考圖6，在本實施例中，不同於衝壓方式，這些第一擾流部111及這些第二擾流部112可藉由鑄造、鍛造或銑削(CNC)等方式各自形成轉盤110的第一基準面S1及第二基準面S2。因此，各第一擾流部111可突出於第一基準面S1或凹陷於第一基準面S1。各第二擾流部112突出於第二基準面S2或凹陷於第二基準面S2。各第一擾流部111突出於第一基準面S1的高度h1可小於轉盤110的厚度T的1.5倍，或者各第一擾流部111凹陷於第一基準面S1的深度d1可小於轉盤110的厚度T的1.5倍。各第二擾流部112突出於第二基準面S2的高度h2可小於轉盤110的厚度T的1.5倍，或者各第二擾流部112凹陷於第二基準面S2的深度d2 可小於轉盤110的厚度T的1.5倍；再者，第一擾流部111凹陷於第一基準面S1與第二擾流部112凹陷於第二基準面S2之間的距離為t，而t大於0小於T。

綜上所述，在本發明的上述實施例中，可在色輪的轉盤的非光轉換區內形成突出於轉盤的基準面的擾流部，除可增加散熱面積外，也可增加擾動氣體的效果且噪音不會增加。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。另外本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。此外，本說明書或申請專利範圍中提及的“第一”、“第二”等用語僅用以命名元件的名稱或區別不同實施例或範圍，而並非用來限制元件數量上的上限或下限。