TWM448705U - 光波長轉換輪組件 - Google Patents

Description

光波長轉換輪組件

本創作係關於一種用來控制光的顏色或方向的色輪元件，尤指一種光波長轉換輪組件。

為提供高功率高亮度的投射光，現有投影機已經轉向使用基於光波長轉換原理的光源。在此類光源中，採用光波長轉換輪組件將有利於延長光源的壽命及提高光轉換效率。

現有光波長轉換輪組件一般包括馬達及光波長轉換輪。根據光在光波長轉換輪上的傳輸方向來區分，光波長轉換輪組件大致可分為兩類：第一類是採用透射式光波長轉換輪。如第一圖所示，光波長轉換輪組件包括馬達1’，光波長轉換輪2’具有緊密結合在一起的多層結構：透光反射片22’、光波長轉換材料層21’和濾光片23’。其中，為節省材料起見，光波長轉換材料層21’上的光波長轉換材料211’往往呈環狀分佈，環內側212’或外側因不屬於激發光的投射範圍可以不設置光波長轉換材料。該類光波長轉換輪的工作方式如第二圖所示：激發光4’經透光反射片22’透射入光波長轉換材料層21’；在光波長轉換材料中產生的受激發光射往各方向，往濾光片23’方向投射的受激發光將透過濾光片23’提供為光源的出射光51’，往透光反射片22’方向投射的受激發光50’將部分被反射面221’反射回光波長轉換材料層21’，部分(如圖示受激發光52’)穿透透光反射片22’而損耗。

第二類是採用反射式光波長轉換輪。如第三圖所示，光波長轉換輪組件包括馬達1’，光波長轉換輪2’具有緊密結合在一起的多層結構：反光片24’(例如但不限於金屬反光片)和光波長轉換材料層21’。該類光波長轉換輪的工作方式是：激發光投射往光波長轉換材料層21’，未被光波長轉換材料吸收利用的激發光將被反光片24’反射回光波長轉換材料層21’；在光波長轉換材料中產生的受激發光射往各方向，往反光片24’方向投射的受激發光將大部分被反射回光波長轉換材料層21’，小部分被反光片24’所吸收而造成損耗。

上述現有技術的不足之處在於：不管採用透射式或反射式光波長轉換輪，總會有部分受激發光損耗，從而不利光源的出射光亮度提高。尤其對透射式方案而言，因光波長轉換材料層21’與濾光片23’的直接接觸，大角度出射的出射光51’將導致光源出射光斑變大。

因此，本案之創作人有鑑於上述現有技術仍具有不足之處，故極力加以研究創作，終於研發完成本創作之一種光波長轉換輪組件。

本創作之主要目的，在於提供一種光波長轉換輪組件，係包括馬達和光波長轉換輪，且至少一間隔層係被設置於該光波長轉換輪之光波長轉換材料層和功能層之間，其中，所述間隔層係填充有低折射率介質，藉由該低折射率介質造成的全反射現象，可有效減低光損耗。

因此，為了達成本創作之主要目的，本案之創作人提出一種具有光波長轉換輪組件，係包括：一馬達；以及一光波長轉換輪，係包括：一光波長轉換材料層，係具有一光波長轉換材料；一功能層，係連接於該光波長轉換材料層；以及一間隔層，係介於光波長轉換材料層和該功能層之間，使得該光波長轉換材料該功能層相隔一特定厚度；其中，該特定厚度不超過該光波長轉換材料分佈的徑向寬度的10%的空隙。

為了能夠更清楚地描述本創作所提出之一種光波長轉換輪組件，以下將配合圖式，詳盡說明本創作之較佳實施例。

以第四圖或第七圖為代表的本創作之一種光波長轉換輪組件，如圖所示，本創作之光波長轉換輪組件包括馬達1和光波長轉換輪2。其中光波長轉換輪2包括光波長轉換材料層21及相鄰該光波長轉換材料層21的至少一層功能層。

所述功能層根據光波長轉換輪2的不同工作方式而有所區別：如第七圖所示的反射式光波長轉換輪2的結構中，所述功能層包括在光波長轉換材料層21的一側用來反射受激發光和未被光波長轉換材料吸收激發光的反光片24，例如但不限於金屬反射片或塗覆有反射膜的玻璃片；來自光源的激發光與提供作為光源出射光的受激發光均在光波長轉換材料層21的另一側。

並且，如第四圖所示的透射式光波長轉換輪2之結構中，所述功能層包括用來透射激發光及反射受激發光的透光反射片22，激發光從光波長轉換材料的一側射入，受激發光從另一側射出。為了調整輸出光的顏色或出射角度，所述功能層還可以進一步包括用來選擇出射光的波長或出射角度的濾光片23，該濾光片23與透光反射片22分置於光波長轉換材料層21的兩側。

在現有技術的基礎上，本創作的光波長轉換輪2還包括至少一層間隔層26(26’)，係介於所述光波長轉換材料層21和所述功能層之間，使該光波長轉換材料層21上光波長轉換材料211所在處與所述功能層相隔一厚度不超過該光波長轉換材料分佈的徑向寬度的10%的空隙。其中，第四圖所示之光波長轉換輪2具有二層間隔層26、26’，第七圖所示之光波長轉換輪2僅具有一層間隔層26、26’。

對於本創作之光波長轉換輪2而言，間隔層26(26’)所形成的空隙的厚度越小越好。考慮到輪相對于激發光源照射光斑的轉動，為節省材料，光波長轉換材料211最好分佈在所述光波長轉換材料層21的一環形區域212內，使所述間隔層26(26’)具有與該環形區域212位置相對應的空心區261，相應地，該間隔層26(26’)的厚度不超過環形區域212環寬的10%。以但不限於投影儀光源為例，光源出射光一般要包括紅、綠、藍三基色，在該場合使用的本創作輪組件應包括至少兩種光波長轉換材料，因此可以將所述環形區域212劃為兩個或兩個以上的分段，來分別承載不同的光波長轉換材料211；與之相應，為安裝定位方便，間隔層26(26’)最好為鏤空的且帶有至少兩條加強筋264來連接裏外環的剛性圓片，該鏤空部分為所述空心區261。

試驗證明，採用本創作之光波長轉換輪2的光源比採用習知技術之光波長轉換輪組件的光源的出射光亮度可提高20%以上，下面以第五圖和第六圖為例進行分析：

第五圖係以具有一間隔層的本創作輪組件為例：當在所述空隙(如被間隔層26(26’)的外環262和內環263所圍合的空心區261)中填充低折射率介質(例如但不限於空氣或惰性氣體等)時，基於光從光密物質進入光疏物質時在二者介面所存在的全反射現象，大角度受激發光50在從光波長轉換材料211射往透光反射片22時將百分之百被反射回光波長轉換材料211，從而與現有技術相比減少了部分光損耗。

此外，如第六圖所示，在光波長轉換材料層21與濾光片23之間也存在一間隔層的話，從光波長轉換材料211射往濾光片23的光中，較大角度的光線將因全反射而被反射回光波長轉換材料211，較小角度的光則得以射出，如光51。被反射回光波長轉換材料211的光有可能在光波長轉換材料顆粒的散射下改變傳播方向而以較小的角度重新射出往濾光片23。因此，該間隔層有助於縮小光受激發光的出射光斑，進而提高光的出射亮度。

為牢固起見，本創作之光波長轉換輪2的外緣最好還具有將各層狀結構緊箍在一起的緊箍裝置，因其非本創作重點，該緊箍裝置未被示意於圖中。此外，上述各實施例中，所述光波長轉換材料包括螢光粉、納米材料或發光染料，可以通過一種或一種以上的透明材料來結合在一起並置入光波長轉換材料層21中，以便光源具有穩定的出光特性。以但不限於螢光粉為例，透明材料可以是透明膠體或透明玻璃材料，與螢光粉混合或溶合成型；也可以是透明塑膠薄膜材料，將螢光粉熱壓在該透明塑膠薄膜材料上。

如此，上述係已藉由立體分解圖完整地揭露並說明了本創作之光波長轉換輪的較佳實施例，然而，必須加以強調的是，上述之詳細說明係針對本創作可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本創作之專利範圍，凡未脫離本創作技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。

1．．．馬達

2．．．光波長轉換輪

21．．．光波長轉換材料層

211．．．光波長轉換材料

212．．．環形區域

22．．．透光反射片

23．．．濾光片

24．．．反光片

26．．．間隔層

261．．．空心區

262．．．外環

263．．．內環

264．．．加強筋

50．．．大角度受激發光

51．．．光

52．．．受激發光

1’．．．馬達

2’．．．光波長轉換輪

21’．．．光波長轉換材料層

211’．．．光波長轉換材料

212’．．．環內側

22’．．．透光反射片

221’．．．反射面

23’．．．濾光片

24’．．．反光片

26’．．．間隔層

4’．．．激發光

50’．．．受激發光

51’．．．出射光

52’．．．受激發光

第一圖係以部分爆炸的方式示意了現有透射式光波長轉換輪組件的結構；

第二圖係示意了第一圖之中光波長轉換輪上的光傳輸方式；

第三圖係以部分爆炸的方式示意了現有反射式光波長轉換輪組件的結構；

第四圖係以部分爆炸的方式示意了本創作透射式光波長轉換輪組件的結構；

第五圖係示意了第四圖中所存在一間隔層時的光波長轉換輪上的光傳輸方式；

第六圖係示意了第四圖中所存在兩間隔層時的光波長轉換輪上的光傳輸方式；以及

第七圖係以部分爆炸的方式示意了本創作反射式光波長轉換輪組件的結構。

1．．．馬達

2．．．光波長轉換輪

21．．．光波長轉換材料層

211．．．光波長轉換材料

22．．．透光反射片

23．．．濾光片

26．．．間隔層

26’．．．間隔層

261．．．空心區

262．．．外環

263．．．內環

264．．．加強筋

Claims (10)

1. 一種光波長轉換輪組件，係包括：一馬達；以及一光波長轉換輪，係連接於該馬達，以受到馬達之驅動，該光波長轉換輪係包括：一光波長轉換材料層，係具有一光波長轉換材料；一功能層，係連接於該光波長轉換材料層；以及一間隔層，係介於光波長轉換材料層和該功能層之間，使得該光波長轉換材料該功能層相隔一特定厚度；其中，該特定厚度不超過該光波長轉換材料分佈的徑向寬度的10%的空隙。
2. 如申請專利範圍第1項所述之光波長轉換輪組件，其中，該光波長轉換材料係分佈在該光波長轉換材料層的一環形區域內，且該間隔層具有與該環形區域相對應的一空心區，該間隔層的厚度不超過該環形區域之環寬的10%。
3. 如申請專利範圍第2項所述之光波長轉換輪組件，其中，該環形區域被劃分為至少兩個分段，該些分段係分別承載不同的該光波長轉換材料。
4. 如申請專利範圍第3項所述之光波長轉換輪組件，其中，該間隔層包括至少兩條加強筋，用以連接該空心區之內環與該間隔層之外環。
5. 如申請專利範圍第1項所述之光波長轉換輪組件，其中，該功能層更包括一反光片，用以反射一受激發光和未被光波長轉換材料吸收的一激發光。
6. 如申請專利範圍第1項所述之光波長轉換輪組件，其中，該功能層更包括一透光反射片，用以透射一激發光並反射一受激發光。
7. 如申請專利範圍第6項所述之光波長轉換輪組件，其中，該功能層更包括一濾光片，該濾光片與該透光反射片係分別置於該光波長轉換材料層的兩側，該濾光片係用以選擇一出射光的波長與出射角度。
8. 如申請專利範圍第1項所述之光波長轉換輪組件，其中，該間隔層係填充有一低折射率介質。
9. 如申請專利範圍第8項所述之光波長轉換輪組件，其中，該低折射率介質為空氣。
10. 如申請專利範圍第1項所述之光波長轉換輪組件，其中，該光波長轉換輪外緣設置有一緊箍裝置，用以將該光波長轉換材料層、該功能層與該間隔層緊箍在一起。