TWI718707B

TWI718707B - 波長轉換裝置

Info

Publication number: TWI718707B
Application number: TW108137076A
Authority: TW
Inventors: 李日琪
Original assignee: 台達電子工業股份有限公司
Priority date: 2019-10-15
Filing date: 2019-10-15
Publication date: 2021-02-11
Also published as: TW202117437A

Abstract

本案提供一種波長轉換裝置，包括第一導熱板、波長轉換層以及第二導熱板。第一導熱板具有一第一面以及一第二面，其中第一面與第二面彼此相對。波長轉換層設置於第一導熱板之第一面，組配進行一波長轉換。第二導熱板設置於第一導熱板之第二面，其中第二導熱板之熱導係數大於第一導熱板之熱導係數，且第一導熱板與第二導熱板組配傳導波長轉換層於波長轉換產生之熱量。由於至少兩個導熱板之熱導係數沿散熱途徑遞增，有利於最小化散熱途徑的熱阻，俾使波長轉換層在波長轉換時產生之熱量，可沿散熱途徑逸散，提昇散熱效率。

Description

波長轉換裝置

一種波長轉換裝置，尤指一種具有異質複合基板之波長轉換裝置。

波長轉換裝置係利用例如雷射光源激發螢光體以獲得預定的色光，現已廣泛應用于照明光源、投影顯示等領域。以投影顯示為例，利用雷射光源入射至螢光色輪上，即可產生所需顯示色彩。

而於投影顯示應用中，波長轉換裝置可區分為反射式與穿透式。以反射式波長轉換裝置為例，其結構主要包括基板、反射層以及螢光層，反射層設置於基板與螢光層之間，螢光層受光源激發後，即可產生預定的單色或多色光，同時透過反射層反射。然而，螢光層受光源激發時會伴隨熱量產生，當激發光源的激發功率逐漸增大時，產生的熱量也隨之增加。然而習知反射式波長轉換裝置僅透過單一基板直接連接散熱裝置，但受限於單一基板與散熱裝置之間的熱阻的生成，於高功率激發光的條件下，無法及時逸散螢光層受激發光源激發而產生之熱量，使螢光層持續於高溫下運作而劣化，進而造成反射式波長轉換裝置的出光率銳減。另外，穿透式波長轉換裝置的結構則包括有透光基板以及螢光層，同樣受限於透光基板與散熱裝置之間的高熱阻，於高功率激發光的條件下，同樣無法及時逸散螢光層受激發光源激發而產生之熱量，易使螢光層持續於高溫下運作而劣化。

有鑑於此，實有必要提供一種波長轉換裝置，提昇導熱效率，以解決習知技藝所面對之問題。

本案之目的在於提供一種波長轉換裝置。波長轉換裝置包括至少一具低熱導係數之第一導熱板以及一具高熱導係數之第二導熱板，形成異質複合基板。藉由將波長轉換層設置於具低熱導係數之第一導熱板的第一面，具高熱導係數的第二導熱板連接至第一導熱板的第二面。由於至少兩個導熱板之熱導係數沿散熱途徑遞增，有利於最小化散熱途徑的熱阻，俾使波長轉換層在波長轉換時產生之熱量，可沿散熱途徑逸散，提昇散熱效率。

本案之另一目的在於提供一種波長轉換裝置。波長轉換裝置可例如應用於反射式波長轉換裝置或穿透式波長轉換裝置。其中於反射式波長轉換裝置，波長轉換層設置於第一導熱板的反射面上，在相反於反射面的第一導熱板的第二面則依序設置有第二導熱板以及第三導熱板。其中至少三個導熱板之熱導係數自反射面沿散熱途徑遞增，有利於最小化散熱途徑的熱阻，俾使波長轉換層在波長轉換時產生之熱量，可沿散熱途徑逸散，提昇散熱效率。

本案之再一目的在於提供一種波長轉換裝置。其中波長轉換裝置例如應用於一投影機之螢光色輪，波長轉換層直接提供至少一轉換區例如呈環狀設置。於反射式波長轉換應用時，波長轉換層設置於複數個導熱板架構的反射面上，複數個導熱板自反射面沿散熱途徑遞增熱導係數，有利於最小化散熱途徑的熱阻。此外，複數個導熱板之間可透過黏合層連接，其中黏合層包含至少兩個黏合區，於空間上對應於轉換區的黏合區，其熱導係數不小於另一黏合區，以確保散熱途徑的最佳化，俾使轉換區於波長轉換時產生之熱量，可有效率的沿散熱途徑逸散，提昇散熱效率，避免轉換效能劣化。

為達前述目的，本案遂提供一種波長轉換裝置，包括第一導熱板、波長轉換層以及第二導熱板。第一導熱板具有一第一面以及一第二面，其中第一面與第二面彼此相反。波長轉換層設置於第一導熱板之第一面，組配進行一波長轉換。第二導熱板設置於第一導熱板之第二面，其中第二導熱板之熱導係數大於第一導熱板之熱導係數，且第一導熱板與第二導熱板組配傳導波長轉換層於波長轉換產生之熱量。

於一實施例中，波長轉換裝置更包括一第三導熱板，連接第二導熱板，第三導熱板之熱導係數大於第二導熱板之熱導係數，其中第一導熱板之第一面包括一反射面，波長轉換層之至少一轉換區於空間上對應於反射面。

於一實施例中，波長轉換裝置更包括一第一黏合層，設置於第一導熱板與第二導熱板之間，且包括至少一第一黏合區以及至少一第二黏合區，其中至少一第一黏合區於空間上對應於至少一轉換區，且第一黏合區之熱導係數不小於第二黏合區之熱導係數。

於一實施例中，波長轉換層於第一導熱板之垂直投影區域與第一黏合區於第一導熱板之垂直投影區域至少部份重疊。

於一實施例中，波長轉換裝置更包括一第二黏合層，設置於第二導熱板與第三導熱板之間，且包括至少一第三黏合區以及至少一第四黏合區，其中至少一第三黏合區於空間上對應於第一黏合區，且第三黏合區之熱導係數不小於第四黏合區之熱導係數。

於一實施例中，第一黏合區於第二導熱板之垂直投影區域與第三黏合區於第二導熱板之垂直投影區域至少部份重疊。

於一實施例中，第一黏合區與第三黏合區係由一導熱材料所構成，導熱材料選自由銀、銅、鑽石粉以及石墨烯混合黏合膠所構成之群組中至少一者。

於一實施例中，第二黏合區與第四黏合區係由一黏合膠所構成。

於一實施例中，波長轉換裝置為一螢光色輪，波長轉換層呈一環狀。

為達前述目的，本案另提供一種波長轉換裝置，包括第一導熱板、波長轉換層、至少一二導熱板以及至少一第一黏合層。第一導熱板具有一第一面以及一第二面，其中第一面與第二面彼此相反。波長轉換層設置於第一導熱板之第一面，具有至少一轉換區，組配進行一波長轉換。至少一第二導熱板設置於第一導熱板之第二面，其中第二導熱板之熱導係數大於第一導熱板之熱導係數，且第一導熱板與第二導熱板組配傳導波長轉換層於波長轉換產生之熱量。至少一第一黏合層設置於第一導熱板與第二導熱板之間，且包括至少一第一黏合區以及至少一第二黏合區，其中至少一第一黏合區於空間上對應於至少一轉換區，且第一黏合區之熱導係數不小於第二黏合區之熱導係數。

於一實施例中，波長轉換層於第一導熱板之垂直投影區域與第一黏合區於第一導熱板之垂直投影區域至少部份重疊，且第一黏合區於第二導熱板之垂直投影區域與第三黏合區於第二導熱板之垂直投影區域至少部份重疊。

於一實施例中，第一黏合區與第三黏合區由一導熱材料所構成，導熱材料選自由銀、銅、鑽石粉以及石墨烯混和黏合膠所構成之群組中至少一者。

於一實施例中，第一黏合區與第二黏合區分別形成一外環圈以及一內環圈。

為達前述目的，本案再提供一種波長轉換裝置，包括第一導熱板、波長轉換層、第二導熱板以及第三導熱板。第一導熱板，具有一第一面以及一第二面，其中第一面與第二面彼此相反，且第一面為一反射面。波長轉換層設置於第一導熱板之第一面，組配進行一波長轉換。第二導熱板設置於第一導熱板之第二面，其中第二導熱板之熱導係數大於第一導熱板之熱導係數。第三導熱板連接至第二導熱板，其中第三導熱板之熱導係數大於第二導熱板之熱導係數，且第一導熱板、第二導熱板與第三導熱板組配傳導波長轉換層於波長轉換產生之熱量。

於一實施例中，波長轉換裝置更包括一驅動元件，連接至第一導熱板、第二導熱板以及第三導熱板中之一者，組配驅動波長轉換裝置環繞一中心轉軸轉動。

於一實施例中，波長轉換層呈一環狀，中心轉軸貫穿環狀的中心。

於一實施例中，波長轉換裝置更包括第一黏合層以及第二黏合層。第一黏合層設置於第一導熱板與第二導熱板之間，且包括至少一第一黏合區以及至少一第二黏合區，其中至少一第一黏合區於空間上對應於至少一轉換區，且第一黏合區之熱導係數不小於第二黏合區之熱導係數。第二黏合層設置於第二導熱板與第三導熱板之間，且包括至少一第三黏合區以及至少一第四黏合區，其中至少一第三黏合區於空間上對應於第一黏合區，且第三黏合區之熱導係數不小於第四黏合區之熱導係數。

於一實施例中，第一黏合區與第三黏合區由一導熱材料所構成，導熱材料選自由銀、銅、鑽石粉以及石墨烯混和黏合膠所構成之群組中至少一者，其中第二黏合區與第四黏合區係由一黏合膠所構成。

體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖式在本質上係當作說明之用，而非用於限制本案。

第1圖係揭示本案第一較佳實施例之波長轉換裝置之立體結構圖。第2圖係揭示第1圖之波長轉換裝置之側視圖。於本實施例中，波長轉換裝置1包括第一導熱板10、波長轉換層20以及第二導熱板30。第一導熱板10具有一第一面11以及一第二面12，其中第一面11相反於第二面12，且彼此間隔距離為第一導熱板10的厚度。波長轉換層20設置於第一導熱板10之第一面11，具有至少一轉換區21，組配於接受例如一雷射光L激發時進行一波長轉換。第二導熱板30設置於第一導熱10板之第二面12，其中第二導熱板30之熱導係數大於第一導熱板10之熱導係數。於本實施例中，波長轉換層20之熱導係數範圍介於0.3W/mK至30W/mK，第一導熱板10之熱導係數範圍介於30 W/mK至240 W/mK，第二導熱板30之熱導係數範圍介於170W/mK至5300W/mK。且波長轉換層20、第一導熱板10與第二導熱板30於xy平面上的垂直投影區域至少部份重疊。於至少一轉換區21受雷射光L激發時，波長轉換產生之熱量可自第一面11沿例如垂直方向(z軸)，依序透過第一導熱板10以及第二導熱板30的散熱途徑傳遞。由於第二導熱板30之熱導係數大於第一導熱板10之熱導係數，有利於最小化散熱途徑的熱阻，俾使波長轉換層20的至少一轉換區21在波長轉換時產生之熱量，可沿散熱途徑逸散，提昇散熱效率。於本實施例中，第一導熱板10以及第二導熱板30可分別例如是氧化鋁材料以及氮化鋁材料所構成。波長轉換層20則可例如是由釔鋁石榴石(yttrium aluminum garnet，簡稱YAG)材料所構成。本案並不以此為限。

第3圖係揭示本案第二較佳實施例之波長轉換裝置之側視圖。於本實施例中，波長轉換裝置1a與第1圖以及第2圖所示波長轉換裝置1相似，且相同的元件標號代表相同的元件、結構與功能，於此不再贅述。於本實施例中，波長轉換裝置1a包括第一導熱板10、波長轉換層20、第二導熱板30以及第三導熱板40。第一導熱板10具有一第一面11以及一第二面12，其中第一面11相反於第二面12，且彼此間隔距離為第一導熱板10的厚度。波長轉換層20設置於第一導熱板10之第一面11，具有至少一轉換區21，組配於接受例如一雷射光L激發時進行一波長轉換。第二導熱板30設置於第一導熱10板之第二面12，其中第二導熱板30之熱導係數大於第一導熱板10之熱導係數。第三導熱板40連接第二導熱板30，且第三導熱板40之熱導係數大於第二導熱板30之熱導係數。第一導熱板10、第二導熱板30以及第三導熱板40組配傳導波長轉換層20於波長轉換產生之熱量。

於本實施例中，波長轉換裝置1a可例如應用於反射式波長轉換裝置或穿透式波長轉換裝置。以波長轉換裝置1a應用於反射式波長轉換裝置為例，第一導熱板10之第一面11為一反射面，波長轉換層20設置於第一導熱板10的第一面11上，並由第一面11將光線進行反射。第一導熱板10的第二面12則依序設置有第二導熱板30以及第三導熱板40。波長轉換層20的至少一轉換區21、第一導熱板10、第二導熱板30以及第三導熱板40於xy平面上之垂直投影區域至少部份重疊。其中第一導熱板10、第二導熱板30以及第三導熱板40之熱導係數自第一面11沿例如垂直方向(z軸)的散熱途徑遞增，有利於最小化散熱途徑的熱阻，俾使波長轉換層20的至少一轉換區21在波長轉換時產生之熱量，可沿散熱途徑逸散，提昇散熱效率。另一方面，若以波長轉換裝置1a應用於穿透式波長轉換裝置為例，其中第一導熱板10、第二導熱板30以及第三導熱板40具透光性，且第一導熱板10、第二導熱板30以及第三導熱板40之熱導係數自第一面11沿例如垂直方向(z軸)的散熱途徑遞增，有利於最小化散熱途徑的熱阻，俾使波長轉換層20的至少一轉換區21在波長轉換時產生之熱量，可沿散熱途徑逸散，提昇散熱效率。於其他實施例中，第一導熱板10、第二導熱板30以及第三導熱板40中之一者更可省略。本案不受限於此。

第4圖係揭示本案第三較佳實施例之波長轉換裝置之之側視圖。於本實施例中，波長轉換裝置1b與第3圖所示波長轉換裝置1a相似，且相同的元件標號代表相同的元件、結構與功能，於此不再贅述。於本實施例中，波長轉換裝置1b例如應用於反射式波長轉換裝置，第一導熱板10例如是由例如由二氧化鈦(TiO ₂)與矽氧聚合物(Silicone)構成於第二導熱板30上，俾使第一面11形成一反射面。於其他實施例中，第一導熱板10可例如由二氧化鈦混合玻璃粉或二氧化鈦混合氧化鋁粉經高溫燒結所構成，第二導熱板30則可使用陶瓷基板如氮化鋁陶瓷基板，本案並不以此為限。於本實施例中，波長轉換裝置1b更包括第一黏合層50。第一黏合層50設置於第二導熱板30與第三導熱板40之間，且第一黏合層50包括至少一第一黏合區51以及至少一第二黏合區52。其中至少一第一黏合區51於空間上對應於波長轉換層20之至少一轉換區21，且第一黏合區51之熱導係數不小於第二黏合區52之熱導係數。於本實施例中，波長轉換層20的至少一轉換區21於第一導熱板10之垂直投影區域與第一黏合區51於第一導熱板10或第二導熱板30之垂直投影區域至少部份重疊。其中第一黏合區51係由一導熱材料所構成，導熱材料選自由銀、銅、鑽石粉以及石墨烯混和黏結膠所構成之群組中至少一者。第二黏合區52係由例如是矽膠、環氧樹脂或其他黏合膠所構成，或是與第一黏合區51為相同之導熱材料。本案並不以此為限。

於本實施例中，第二導熱板30以及第三導熱板40之間更透過第一黏合層50連接，形成兼具良好附著和熱傳導的異質複合基板。其中第一黏合層50的第一黏合區51，具有高熱導係數，且於空間上對應於至少一轉換區21。由於波長轉換層20的至少一轉換區21、第一導熱板10、第二導熱板30、第一黏合區51、第三導熱板40於xy平面上之垂直投影區域至少部份重疊，可確保例如沿z軸方向的散熱途徑達最佳化，俾使轉換區21於波長轉換時產生之熱量，可有效率的沿散熱途徑逸散，提昇散熱效率。另一方面，第一黏合層50的第二黏合區52，具有高黏合力，可確保第二導熱板30以及第三導熱板40之間的連接，同時避免於散熱途徑上形成熱阻。藉此，波長轉換層20的至少一轉換區21在波長轉換時產生之熱量，可自第一面11沿例如垂直方向(z軸)，經由第一導熱板10、第二導熱板30以及第三導熱板40而排出，有效提昇散熱效率。

第5圖係揭示本案第四較佳實施例之波長轉換裝置之側視圖。於本實施例中，波長轉換裝置1c第4圖所示波長轉換裝置1b相似，且相同的元件標號代表相同的元件、結構與功能，於此不再贅述。於本實施例中，波長轉換裝置1c更包括第四導熱板60以及第二黏合層70。第二黏合層70設置於第三導熱板40與第四導熱板60之間，且包括至少一第三黏合區71以及至少一第四黏合區72，其中至少一第三黏合區71於空間上對應於第一黏合區51，且第三黏合區71之熱導係數不小於第四黏合區72之熱導係數。於本實施例中，波長轉換層20的至少一轉換區21於第二導熱板30之垂直投影區域與第一黏合區51於第二導熱板30之垂直投影區域至少部份重疊。且第一黏合區51於第三導熱板40之垂直投影區域與第三黏合區71於第三導熱板40之垂直投影區域至少部份重疊。其中第一黏合區51與第三黏合區71係由一導熱材料所構成，導熱材料選自由銀、銅、鑽石粉以及石墨烯混和黏結膠所構成之群組中至少一者。第二黏合區52與第四黏合區72則係由例如是矽膠、環氧樹脂或其他黏合膠所構成。本案並不以此為限。

於本實施例中，第二導熱板30、第三導熱板40以及第四導熱板60之間更分別透過第一黏合層50以及第二黏合層70連接。其中第一黏合層50的第一黏合區51以及第二黏合層70的第三黏合區71，具有高熱導係數，且於空間上對應於至少一轉換區21，可確保散熱途徑的最佳化，俾使轉換區21於波長轉換時產生之熱量，可有效率的沿散熱途徑逸散，提昇散熱效率。另一方面，第一黏合層50的第二黏合區52以及第二黏合層70的第四黏合區72，具有高黏合力，可確保第二導熱板30與第三導熱板40之間的連接以及第三導熱板40與第四導熱板60之間的連接，同時避免於散熱途徑上形成熱阻。藉此，波長轉換層20的至少一轉換區21在波長轉換時產生之熱量，可自第一面11沿例如垂直方向(z軸)，經由第一導熱板10、第二導熱板30、第三導熱板40以及第四導熱板60而排出，有效提昇散熱效率。要補充說明的是，雷射光L通常會以匯聚為一光斑的形式激發波長轉換層20之轉換區21，而上述光斑的照射面積即為主要熱量的產生區域，而通常光斑之照射面積會小於轉換區21的面積，因此上述的熱量傳遞路徑除了自熱量產生區域沿垂直方向(z軸)以外，在各導熱板及各黏合層上也會沿平面方向(x軸-y軸)進行傳遞，因此達到良好的散熱。

需說明的是，於反射式波長轉換裝置的應用中，除了提供反射面的第一導熱板10之外，波長轉換裝置1b至少包括有第二導熱板30以及第三導熱板40。於一第一示範例中，如波長轉換裝置1b之第二導熱板30例如是一氮化鋁板，厚度0.5mm。第一導熱板10例如由一二氧化鈦(TiO ₂)混合玻璃粉、纖維素以及單丁醚，經塗佈、脫泡、乾燥及高溫燒結後，可形成於第二導熱板30的表面。波長轉換層20例如由釔鋁石榴石(yttrium aluminium garnet，簡稱YAG)混合玻璃粉、纖維素以及單丁醚，經塗佈、脫泡、乾燥及高溫燒結後，即可形成第一導熱板10的第一面11上。第三導熱板40例如是鋁板，厚度0.7mm，以第一黏合層50貼合至第二導熱板30。其中第一黏合區51可例如是一銀膏，第二黏合區52則例如是一矽膠。於一第二示範例中，如波長轉換裝置1c之第四導熱板60為一銅板，厚度0.7mm，以第二黏合層70貼合至第一示範例中第三導熱板40。其中第三黏合區71可例如是一銀膏，第四黏合區72則例如是一矽膠。

第6圖係比較本案第一示範例與第二示範例相較於比較例之輸出照度關係圖。其中比較例未設置第三導熱板40、第一黏合層50、第四導熱板60、以及第二黏合層70。相較於比較例，由於第一示範例以及第二示範例中之波長轉換層20的至少一轉換區21在波長轉換時產生之熱量，可自第一面11沿例如垂直方向(z軸)，經由第一導熱板10、第二導熱板30以及第三導熱板40排出，或再經第四導熱板60而排出，具有較佳之散熱效果，可避免轉換效能劣化。

值得注意的是，於反射式波長轉換裝置的應用中，第一導熱板10提供反射面，承載第一導熱板10的第二導熱板30可視實際應用選用構成材料。於一實施例中，當第一導熱板10需透過燒結形成時，第二導熱板30可例如是氧化鋁基板或氮化鋁基板，第三導熱板40及第四導熱板60可例如是鋁板及銅板，藉以最佳化散熱途徑。又於另一實施例中，為形成高反射率之第一導熱板10，第一導熱板10可例如是一高反射率的鋁板，第二導熱板30則可例如是銅板。由於第二導熱板30之熱導係數大於第一導熱板10之熱導係數，有利於最小化散熱途徑的熱阻，俾使波長轉換層20的至少一轉換區21在波長轉換時產生之熱量，可沿散熱途徑逸散，提昇散熱效率。

第7圖係揭示本案第五較佳實施例之波長轉換裝置之剖面結構圖。第8圖係揭示第7圖中P1區域之截面圖。於本實施例中，波長轉換裝置1d與第3圖所示波長轉換裝置1a相似，且相同的元件標號代表相同的元件、結構與功能，於此不再贅述。於本實施例中，波長轉換裝置1d可例如但不限於應用於一投影機的螢光色輪。波長轉換裝置1d架構為一圓盤體，且更包括一驅動元件80，例如連接至第一導熱板10、第二導熱板30以及第三導熱板40中之一者，組配驅動波長轉換裝置1d環繞一中心轉軸C轉動。需說明的是，本案波長轉換裝置1d於實際應用時並不受限於靜態使用或動態使用。於本實施中，第一導熱板10、第二導熱板30以及第三導熱板40中之一者可透過例如一黏結膠或一栓鎖元件接至例如馬達轉軸之驅動元件80。波長轉換裝置1d可受例如馬達之驅動元件80驅動產生運動，例如環繞一中心轉軸C轉動。於其他實施中，驅動元件80更可省略，於後不再贅述。於本實施例中，波長轉換層20呈一環狀，中心轉軸C貫穿環狀的中心。其中第一導熱板10、第二導熱板30以及第三導熱板40之熱導係數自第一面11沿例如垂直方向(z軸)的散熱途徑遞增，有利於最小化散熱途徑的熱阻，俾使波長轉換層20的至少一轉換區21在波長轉換時產生之熱量，可沿例如z軸方向的散熱途徑逸散，提昇散熱效率。另一方面，若以波長轉換裝置1d應用於穿透式波長轉換裝置為例，其中第一導熱板10、第二導熱板30以及第三導熱板40具透光性，且第一導熱板10、第二導熱板30以及第三導熱板40之熱導係數自第一面11沿例如垂直方向(z軸)的散熱途徑遞增，有利於最小化散熱途徑的熱阻，俾使波長轉換層20的至少一轉換區21在波長轉換時產生之熱量，可沿散熱途徑逸散，提昇散熱效率。於其他實施例中，第一導熱板10、第二導熱板30以及第三導熱板40中之一者更可省略。本案不受限於此。

第9圖係揭示本案第六較佳實施例之波長轉換裝置之剖面結構圖。第10圖係揭示第9圖中P2區域之截面圖。於本實施例中，波長轉換裝置1e與第7圖以及第8圖所示波長轉換裝置1d相似，且相同的元件標號代表相同的元件、結構與功能，於此不再贅述。於本實施例中，波長轉換裝置1e同樣架構為一圓盤體，且更例如是應用於反射式波長轉換裝置。第一導熱板10例如是由例如由二氧化鈦(TiO ₂)與矽氧聚合物(Silicone)構成於第二導熱板30上，俾使例如環狀的第一面11形成一反射面。於其他實施例中，第一導熱板10可例如由二氧化鈦混合玻璃粉或二氧化鈦混合氧化鋁粉經燒結後構成，第二導熱板30則為氮化鋁陶瓷基板，本案並不以此為限。於本實施例中，波長轉換裝置1e更包括第一黏合層50。第一黏合層50設置於第二導熱板30與第三導熱板40之間，且第一黏合層50包括至少一第一黏合區51以及至少一第二黏合區52。其中至少一第一黏合區51於空間上對應於波長轉換層20之至少一轉換區21，且第一黏合區51之熱導係數不小於第二黏合區52之熱導係數。於本實施例中，第一黏合區51與第二黏合區52分別形成一外環圈以及一內環圈。換言之，波長轉換層20的至少一轉換區21於第一導熱板10之垂直投影區域與第一黏合區51於第一導熱板10或第二導熱板30之垂直投影區域至少部份重疊。其中第一黏合區51係由一導熱材料所構成，導熱材料選自由銀、銅、鑽石粉以及石墨烯混合黏合膠所構成之群組中至少一者。第二黏合區52係由例如是矽膠、環氧樹脂或其他黏合膠所構成。本案並不以此為限。

於本實施例中，第二導熱板30以及第三導熱板40之間更透過第一黏合層50連接。其中第一黏合層50的第一黏合區51，具有高熱導係數，且於空間上對應於至少一轉換區21，鄰設外周緣，可確保散熱途徑的最佳化，俾使轉換區21於波長轉換時產生之熱量，可有效率的沿散熱途徑逸散，提昇散熱效率。另一方面，第一黏合層50的第二黏合區52，具有高黏合力，鄰設中心轉軸C，可確保第二導熱板30以及第三導熱板40之間的連接，同時避免於散熱途徑上形成熱阻。鄰設於中心轉軸Ｃ之第二黏合區52更可一併整合驅動元件80連接至第二導熱板30以及第三導熱板40。藉此，波長轉換層20的至少一轉換區21在波長轉換時產生之熱量，可自第一面11沿例如垂直方向(z軸)，經由第一導熱板10、第二導熱板30以及第三導熱板40架構的外環圈結構而排出，有效提昇散熱效率。

第11圖係揭示本案第七較佳實施例之波長轉換裝置之剖面結構圖。第12圖係揭示第11圖中P3區域之截面圖。於本實施例中，波長轉換裝置1f與第9圖以及第10圖所示波長轉換裝置1e相似，且相同的元件標號代表相同的元件、結構與功能，於此不再贅述。於本實施例中，於本實施例中，波長轉換裝置1f同樣架構為一圓盤體，且更包括第四導熱板60以及第二黏合層70。第二黏合層70設置於第三導熱板40與第四導熱板60之間，且包括至少一第三黏合區71以及至少一第四黏合區72，其中至少一第三黏合區71於空間上對應於第一黏合區51，且第三黏合區71之熱導係數不小於第四黏合區72之熱導係數。於本實施例中，第三黏合區71於空間上對應於第一黏合區51，且形成一外環圈。第四黏合區72於空間上則對應於與第二黏合區52，且形成一內環圈。波長轉換層20的至少一轉換區21於第二導熱板30之垂直投影區域與第一黏合區51於第二導熱板30之垂直投影區域至少部份重疊。且第一黏合區51於第三導熱板40之垂直投影區域與第三黏合區71於第三導熱板40之垂直投影區域至少部份重疊。其中第一黏合區51與第三黏合區71係由一導熱材料所構成，導熱材料選自由銀、銅、鑽石粉以及石墨烯混合黏合膠所構成之群組中至少一者。第二黏合區52與第四黏合區72則係由例如是矽膠、環氧樹脂或其他黏合膠所構成。本案並不以此為限。

於本實施例中，第二導熱板30、第三導熱板40以及第四導熱板60之間更分別透過第一黏合層50以及第二黏合層70連接。其中第一黏合層50的第一黏合區51以及第二黏合層70的第三黏合區71具有高熱導係數，且於空間上對應於至少一轉換區21，鄰設外周緣，可確保散熱途徑的最佳化，俾使轉換區21於波長轉換時產生之熱量，可有效率的沿散熱途徑逸散，提昇散熱效率。另一方面，第一黏合層50的第二黏合區52以及第二黏合層70的第四黏合區72，具有高黏合力，鄰設中心轉軸C，可確保第二導熱板30與第三導熱板40之間的連接以及第三導熱板40與第四導熱板60之間的連接，同時有助於整合驅動元件80連接至第二導熱板30、第三導熱板40以及第四導熱板60。藉此，波長轉換層20的至少一轉換區21在波長轉換時產生之熱量，可自第一面11沿例如垂直方向(z軸)，經由第一導熱板10、第二導熱板30、第三導熱板40以及第四導熱板60架構的外環圈結構而排出，有效提昇散熱效率。

綜上所述，本案提供一種波長轉換裝置。波長轉換裝置包括至少一具較低熱導係數之第一導熱板以及一具較高熱導係數之第二導熱板，形成異質複合基板。藉由將波長轉換板層設置於具較低熱導係數之第一導熱板的第一面，具較高熱導係數的第二導熱板連接至第一導熱板的第二面。由於至少兩個導熱板之熱導係數沿散熱途徑遞增，有利於最小化散熱途徑的熱阻，俾使波長轉換層在波長轉換時產生之熱量，可沿散熱途徑逸散，提昇散熱效率。另外，波長轉換裝置可例如應用於反射式波長轉換裝置或穿透式波長轉換裝置。其中於反射式波長轉換裝置，波長轉換層設置於第一導熱板的反射面上，在相反於反射面的第一導熱板的第二面則依序設置有第二導熱板以及第三導熱板。其中至少三個導熱板之熱導係數自反射面沿散熱途徑遞增，有利於最小化散熱途徑的熱阻，俾使波長轉換層在波長轉換時產生之熱量，可沿散熱途徑逸散，提昇散熱效率。其中波長轉換裝置例如應用於一投影機之螢光色輪，波長轉換板直接提供至少一轉換區例如呈環狀設置。於反射式波長轉換應用時，波長轉換層設置於複數個導熱板架構的反射面上，複數個導熱板自反射面沿散熱途徑遞增熱導係數，有利於最小化散熱途徑的熱阻。此外，複數個導熱板之間可透過黏合層連接，其中黏合層包含至少兩個黏合區，於空間上對應於轉換區的黏合區，其熱導係數不小於另一黏合區，而且各黏合層的熱導係數不小於各導熱板的熱導係數，以確保散熱途徑的最佳化，並且不因黏合層而產生熱阻抗，俾使轉換區於波長轉換時產生之熱量，可有效率的沿散熱途徑逸散，提昇散熱效率，避免轉換效能劣化。

本案得由熟習此技術之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。

1、1a、1b、1c、1d、1e、1f:波長轉換裝置 10:第一導熱板 11:第一面 12:第二面 20:波長轉換層 21:轉換區 30:第二導熱板 40:第三導熱板 50:第一黏合層 51:第一黏合區 52:第二黏合區 60:第四導熱板 70:第二黏合層 71:第三黏合區 72:第四黏合區 80:驅動元件 C:中心轉軸 L:雷射光 r:徑向 x、y、z:軸

第1圖係揭示本案第一較佳實施例之波長轉換裝置之立體結構圖。第2圖係揭示第1圖之波長轉換裝置之側視圖。第3圖係揭示本案第二較佳實施例之波長轉換裝置之側視圖。第4圖係揭示本案第三較佳實施例之波長轉換裝置之側視圖。第5圖係揭示本案第四較佳實施例之波長轉換裝置之側視圖。第6圖係比較本案第一示範例與第二示範例相較於比較例之輸出照度關係圖。第7圖係揭示本案第五較佳實施例之波長轉換裝置之剖面結構圖。第8圖係揭示第7圖中P1區域之截面圖。第9圖係揭示本案第六較佳實施例之波長轉換裝置之剖面結構圖。第10圖係揭示第9圖中P2區域之截面圖。第11圖係揭示本案第七較佳實施例之波長轉換裝置之剖面結構圖。第12圖係揭示第11圖中P3區域之截面圖。

1b:波長轉換裝置

10:第一導熱板

11:第一面

12:第二面

20:波長轉換層

21:轉換區

30:第二導熱板

40:第三導熱板

50:第一黏合層

51:第一黏合區

52:第二黏合區

L:雷射光

x、z:軸

Claims

一種波長轉換裝置，包括：一第一導熱板，具有一第一面以及一第二面，其中該第一面與該第二面彼此相反；一波長轉換層，設置於該第一導熱板之該第一面，組配進行一波長轉換；以及一第二導熱板，設置於該第一導熱板之該第二面，其中該第二導熱板之熱導係數大於該第一導熱板之熱導係數，且該第一導熱板與該第二導熱板組配傳導該波長轉換層於該波長轉換產生之熱量。
如請求項1所述之波長轉換裝置，更包括一第三導熱板，連接該第二導熱板，該第三導熱板之熱導係數大於該第二導熱板之熱導係數，其中該第一導熱板之該第一面包括一反射面，該波長轉換層之該至少一轉換區於空間上對應於該反射面。
如請求項2所述之波長轉換裝置，更包括一第一黏合層，設置於該第一導熱板與該第二導熱板之間，且包括至少一第一黏合區以及至少一第二黏合區，其中該至少一第一黏合區於空間上對應於該至少一轉換區，且該第一黏合區之熱導係數不小於該第二黏合區之熱導係數。
如請求項3所述之波長轉換裝置，其中該波長轉換層於該第一導熱板之垂直投影區域與該第一黏合區於該第一導熱板之垂直投影區域至少部份重疊。
如請求項3所述之波長轉換裝置，更包括一第二黏合層，設置於該第二導熱板與該第三導熱板之間，且包括至少一第三黏合區以及至少一第四黏合區，其中該至少一第三黏合區於空間上對應於該第一黏合區，且該第三黏合區之熱導係數不小於該第四黏合區之熱導係數。
如請求項5所述之波長轉換裝置，其中該第一黏合區於該第二導熱板之垂直投影區域與該第三黏合區於該第二導熱板之垂直投影區域至少部份重疊。
如請求項5所述之波長轉換裝置，其中該第一黏合區與該第三黏合區係由一導熱材料所構成，該導熱材料選自由銀、銅、鑽石粉以及石墨烯混合一黏合膠所構成之群組中至少一者。
如請求項5所述之波長轉換裝置，其中該第二黏合區與該第四黏合區係由一黏合膠所構成。
如請求項1所述之波長轉換裝置，其中該波長轉換裝置為一螢光色輪，該波長轉換層呈一環狀。
一種波長轉換裝置，包括：一第一導熱板，具有一第一面以及一第二面，其中該第一面與該第二面彼此相反；一波長轉換層，設置於該第一導熱板之該第一面，具有至少一轉換區，組配進行一波長轉換；至少一第二導熱板，設置於該第一導熱板之該第二面，其中該第二導熱板之熱導係數大於該第一導熱板之熱導係數，且該第一導熱板與該第二導熱板組配傳導該波長轉換層於該波長轉換產生之熱量；以及至少一第一黏合層，設置於該第一導熱板與該第二導熱板之間，且包括至少一第一黏合區以及至少一第二黏合區，其中該至少一第一黏合區於空間上對應於該至少一轉換區，且該第一黏合區之熱導係數不小於該第二黏合區之熱導係數。
如請求項10所述之波長轉換裝置，更包括一第三導熱板，連接該第二導熱板，該第三導熱板之熱導係數大於該第二導熱板之熱導係數，其中該第一導熱板之該第一面包括一反射面，該波長轉換層之該至少一轉換區於空間上對應於該反射面。
如請求項11所述之波長轉換裝置，更包括一第二黏合層，設置於該第二導熱板與該第三導熱板之間，且包括至少一第三黏合區以及至少一第四黏合區，其中該至少一第三黏合區於空間上對應於該第一黏合區，且該第三黏合區之熱導係數不小於該第四黏合區之熱導係數。
如請求項12所述之波長轉換裝置，其中該波長轉換層於該第一導熱板之垂直投影區域與該第一黏合區於該第一導熱板之垂直投影區域至少部份重疊，且該第一黏合區於該第二導熱板之垂直投影區域與該第三黏合區於該第二導熱板之垂直投影區域至少部份重疊。
如請求項12所述之波長轉換裝置，其中該第一黏合區與該第三黏合區由一導熱材料所構成，該導熱材料選自由銀、銅、鑽石粉以及石墨烯混合一黏合膠所構成之群組中至少一者。
如請求項12所述之波長轉換裝置，其中該第二黏合區與該第四黏合區係由一黏合膠所構成。
如請求項10所述之波長轉換裝置，其中該第一黏合區與該第二黏合區分別形成一外環圈以及一內環圈。
一種波長轉換裝置，包括：一第一導熱板，具有一第一面以及一第二面，其中該第一面與該第二面彼此相反，且該第一面為一反射面；一波長轉換層，設置於該第一導熱板之該第一面，組配進行一波長轉換；以及一第二導熱板，設置於該第一導熱板之該第二面，其中該第二導熱板之熱導係數大於該第一導熱板之熱導係數；以及一第三導熱板，連接至該第二導熱板，其中該第三導熱板之熱導係數大於該第二導熱板之熱導係數，且該第一導熱板、該第二導熱板與該第三導熱板組配傳導該波長轉換層於該波長轉換產生之熱量。
如請求項17所述的波長轉換裝置，更包括一驅動元件，連接至該第一導熱板、該第二導熱板以及該第三導熱板中之一者，組配驅動該波長轉換裝置環繞一中心轉軸轉動。
如請求項18所述之波長轉換裝置，其中該波長轉換層呈一環狀，該中心轉軸貫穿該環狀的中心。
如請求項17所述之波長轉換裝置，更包括：一第一黏合層，設置於該第一導熱板與該第二導熱板之間，且包括至少一第一黏合區以及至少一第二黏合區，其中該至少一第一黏合區於空間上對應於該至少一轉換區，且該第一黏合區之熱導係數不小於該第二黏合區之熱導係數；以及一第二黏合層，設置於該第二導熱板與該第三導熱板之間，且包括至少一第三黏合區以及至少一第四黏合區，其中該至少一第三黏合區於空間上對應於該第一黏合區，且該第三黏合區之熱導係數不小於該第四黏合區之熱導係數。
如請求項20所述之波長轉換裝置，其中該波長轉換層於該第一導熱板之垂直投影區域與該第一黏合區於該第一導熱板之垂直投影區域至少部份重疊，且該第一黏合區於該第二導熱板之垂直投影區域與該第三黏合區於該第二導熱板之垂直投影區域至少部份重疊。
如請求項20所述之波長轉換裝置，其中該第一黏合區與該第三黏合區由一導熱材料所構成，該導熱材料選自由銀、銅、鑽石粉以及石墨烯混合一黏合膠所構成之群組中至少一者，其中該第二黏合區與該第四黏合區係由一黏合膠所構成。