TWM530969U - 波長轉換裝置、光源系統和投影系統 - Google Patents

Description

波長轉換裝置、光源系統和投影系統

本創作係關於投影儀技術領域，更具體而言，係關於一種波長轉換裝置、光源系統和投影系統。

隨著半導體技術的發展，採用固態光源如LD(Laser Diode；雷射二極體)代替鹵素燈泡作為投影機之光源，已經成為一個重要的技術發展方向。在採用雷射二極體作為光源之投影系統中，雷射二極體發出之雷射隨著波長轉換裝置之轉動照射在波長轉換裝置的不同區域上，由於波長轉換裝置之不同區域具有不同色彩之螢光粉層，因此，能夠產生不同色彩之受雷射，此等不同色彩之受雷射合成一束光後，進行投影圖像之顯示。

為了確保波長轉換裝置之出光效率，需要在螢光粉層的背面設置反射層，同時由於螢光粉之熱導率及耐溫性較差，因此，為了確保螢光粉之發光效率，需要對螢光粉層進行散熱。

現有的一種採用鏡面金屬基板之波長轉換裝置中，雖然鏡面金屬基板能夠同時起到反射及散熱的作用，但是，由於金屬基板之穩定性較差，容易出現氧化或硫化的問題，因此，會導致波長轉換裝置之可靠性較差。

現有的另一種採用漫反射層之波長轉換裝置，漫反射層由散射顆粒及玻璃粉組成，雖然漫反射層之反射率的熱穩定性遠高於鏡面金屬基板，但是，在散射顆粒越多，漫反射層之反射率越高時，漫反射 層的散熱性能亦會越差，因此，在達到足夠反射率的情況下，較厚的漫反射層又會影響螢光粉層之散熱，導致螢光粉層之可靠性及發光效率較低。

有鑒於此，本創作提供一種波長轉換裝置、光源系統和投影系統，以解決現有的波長轉換裝置可靠性差以及發光效率低的問題。

為實現上述目的，本創作提供如下技術方案：一種波長轉換裝置，該波長轉換裝置包含波長轉換片，該波長轉換片包含：反射層，該反射層包含相對的第一表面及第二表面；位於該反射層第一表面之發光層；貼敷於該反射層第二表面之第一散熱膜，該第一散熱膜為石墨散熱膜。

較佳地，該發光層具有一種波長轉換材料；或者，該發光層包含複數個發光區域，不同的發光區域具有不同的波長轉換材料。

較佳地，該反射層為金屬反射層；或者該反射層為反射陶瓷；該反射陶瓷為氧化鋁陶瓷、氧化鋯陶瓷、氮化硼陶瓷或氧化鋯摻雜氧化鋁的複合陶瓷。

較佳地，該反射陶瓷之厚度範圍為0.1mm至3mm。

較佳地，該波長轉換片為圓形的片狀結構；該發光層位於圓形的該反射層第一表面之外圓環面部分，該發光層內側之該反射層表面貼敷有圓環狀的第二散熱膜，該第二散熱膜為石墨散熱膜。

較佳地，該石墨散熱膜由石墨片及丙烯酸雙面膠帶貼合而成。

較佳地，該石墨片之厚度範圍為10μm至100μm。

較佳地，該雙面膠帶之厚度範圍為6μm至30μm。

一種光源系統，包含光源及如上任一項之波長轉換裝置。

一種投影系統，包含如上所述的光源系統。

與現有技術相比，本創作所提供之技術方案具有以下優點：本創作所提供之波長轉換裝置、光源系統和投影系統，包含反射層、位於反射層第一表面之發光層以及貼敷於反射層第二表面之第一散熱膜。由於第一散熱膜為石墨散熱膜，因此，波長轉換裝置具有高反射性及高熱穩定性，能夠在大功率發光的情況下保持高效穩定的出光。

1‧‧‧波長轉換片

2‧‧‧驅動裝置

11‧‧‧發光層

12‧‧‧反射層

13‧‧‧第一散熱膜

14‧‧‧第二散熱膜

120‧‧‧第一表面

121‧‧‧第二表面

為了更清楚地說明本創作實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用之附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中之附圖僅為本創作之實施例，對於一般技術者而言，在不付出創造性勞動的前提下，亦可根據提供之附圖獲得其他的附圖。

圖1為本創作之一項實施例提供之波長轉換裝置的結構示意圖；圖2為圖1所示之波長轉換裝置的局部放大圖；圖3為圖1所示之波長轉換裝置的俯視圖。

正如背景技術所述，現有的一種採用鏡面金屬基板之波長轉換裝置，由於金屬基板之穩定性較差，容易出現氧化或硫化的問題，因此，會導致波長轉換裝置之可靠性較差。現有的另一種採用漫反射層之波長轉換裝置，在達到足夠反射率的情況下，較厚的漫反射層又會影響螢光粉層之散熱，導致螢光粉層的可靠性及發光效率較低。

基於此，本創作提供一種波長轉換裝置，以克服現有技術存在的上述問題，該波長轉換裝置包含波長轉換片，該波長轉換片包含： 反射層，該反射層包含相對的第一表面及第二表面；位於該反射層第一表面之發光層；貼敷於該反射層第二表面之第一散熱膜，該 第一散熱膜為石墨散熱膜。

本創作亦提供一種光源系統，包含光源及如上所述的波長轉換裝置。

本創作亦提供一種投影系統，包含如上所述的光源系統。

本創作所提供之波長轉換裝置、光源系統和投影系統，包含反射層、位於反射層第一表面之發光層以及貼敷於反射層第二表面之第一散熱膜。由於第一散熱膜為石墨散熱膜，因此，波長轉換裝置具有高反射性及高熱穩定性，能夠在大功率發光的情況下保持高效穩定的出光。

以上係本創作的核心思想，為使本創作之上述目的、特徵及優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本創作之具體實施方式做詳細的說明。

在下面的描述中闡述很多具體細節以便於充分理解本創作，但是本創作亦可採用其他不同於在此描述的其他方式來實施，此項技術者可在不違背本創作內涵的情況下做類似推廣，因此本創作不受下面揭示之具體實施例的限制。

其次，本創作結合示意圖進行詳細描述，在詳述本創作實施例時，為便於說明，表示器件結構之剖面圖會不依一般比例作局部放大，而且該示意圖僅是示例，其在此不應限制本創作保護的範圍。此外，在實際製作中應包括長度、寬度及深度的三維空間尺寸。

下面通過實施例來對本創作進行詳細描述。

本創作提供一種波長轉換裝置，如圖1所示，包含波長轉換片1及驅動波長轉換片1轉動之驅動裝置2，該波長轉換片1較佳為圓形的片狀結構，驅動裝置2為設置在波長轉換片1圓心的轉軸以及馬達等裝置，用於驅使波長轉換片1繞圓的中心軸轉動。

本實施例中，圖2為波長轉換裝置之局部放大圖，如圖2所示， 波長轉換片1包含反射層12，反射層12包含相對的第一表面120及第二表面121；位於反射層12第一表面120之發光層11以及貼敷於反射層12第二表面121之第一散熱膜13，其中，第一散熱膜13為石墨散熱膜。

其中，發光層11可僅具有一種波長轉換材料，即，螢光粉，如紅色螢光粉、綠色螢光粉或藍色螢光粉，該發光層11在激發光的照射下可出射紅光、綠光或藍光。發光層11亦可具有複數個發光區域，不同的發光區域具有不同的波長轉換材料，例如，發光層11具有兩個發光區域，其中一個發光區域具有藍色螢光粉，另一個發光區域具有黃色螢光粉，如此當激發光照射到旋轉的波長轉換片1之其中一個發射區域時，會激發該區域之藍色螢光粉出射藍光，當激發光照射到另一個發光區域時，該區域之黃色螢光粉會出射與藍光合成白光的黃光；當然，在其他實施例中，發光層11可具有三個發光區域，第一個發光區域具有藍色螢光粉，第二個發光區域具有紅色螢光粉，第三個發光區域具有綠色螢光粉，並通過三原色原理合成白光。本實施例中，除了螢光粉外，波長轉換材料亦可指能夠將入射於波長轉換材料之光轉換成不同波長之光的材料，例如奈米發光材料及量子點等公眾熟知的材料。

本實施例中，反射層12可為金屬反射層，如鋁反射層、銅反射層或鋁合金反射層，此外，反射層12亦可為白色反射陶瓷，該反射陶瓷可為氧化鋁陶瓷、氧化鋯陶瓷、氮化硼陶瓷或氧化鋯摻雜氧化鋁的複合陶瓷。對於白色反射陶瓷而言，其厚度值越大，反射率越高，熱阻亦隨之增加；相反，厚度值越小，熱阻降低，但反射率亦越低，因此，考慮到反射率與熱阻的平衡關係，反射陶瓷之厚度範圍較佳為0.1mm至3mm。此外，反射層12亦可為其他常見的應用於波長轉換裝置之反射層，如玻璃與反射顆粒之複合層。

雖然反射陶瓷之反射率較高，但是其熱導率偏低。如此發光層 在高功率雷射光源的激發下產生的熱量，就會由於反射陶瓷局部高熱而不能及時傳導出去，進而導致發光層之溫度過高，發光效率及穩定性下降。同時，由於反射陶瓷之抗熱震性較差，因此，當反射陶瓷具有較大的溫差時，容易導致反射陶瓷發生炸裂。基於此，本實施例提供之波長轉換裝置在反射層12之底面(即，第二表面121)貼敷第一散熱膜13。

其中，第一散熱膜13為石墨散熱膜，該石墨散熱膜由石墨片及丙烯酸雙面膠帶貼合組成。換言之，雙面膠帶之一面貼合石墨片，另一面貼敷於反射層12之底面(即，第二表面121)，以便將石墨散熱膜與反射層12貼合在一起。其中，石墨片水平方向之熱導率為700W/(m‧K)至1950W/(m‧K)。由於較薄的石墨片難以製備成型，較厚的石墨片的熱阻又較高，因此，本實施例中的石墨片之厚度範圍較佳為10μm至100μm。並且，較薄的雙面膠帶黏接力較低，較厚的雙面膠帶熱阻較高，因此，丙烯酸雙面膠帶之厚度範圍較佳為6μm至30μm。

通過將高導熱石墨散熱膜貼敷於反射陶瓷底面，利用石墨片水平方向的超高熱導率可使得反射陶瓷之局部高熱迅速傳導出去，使得溫度快速均化，既可降低發光層之溫度，提高發光層之發光效率及穩定性，又可降低反射陶瓷炸裂的隱患，提高波長轉換裝置之可靠性。進一步地，由於石墨導熱片之熱輻射率遠高於反射陶瓷，因此，可提高整個波長轉換裝置之熱輻射效率，進一步提高散熱性能，從而提高波長轉換裝置之可靠性。

更進一步地，本實施例提供的波長轉換片反射層12之第一表面120亦具有石墨散熱膜，如圖3所示，反射層12為圓形的片狀結構；發光層11位於反射層12第一表面120之外圓環面部分，即，發光層11為位於反射層12第一表面120之外圓環面的圓環，並且，發光層11內側 之反射層12表面貼敷有第二散熱膜14，較佳地，第二散熱膜14為石墨散熱膜，當然，本創作並不僅限於此，在其他實施例中，第二散熱膜14可為與第一散熱膜13不同的散熱膜。

本實施例提供之波長轉換裝置，將高反射率的反射陶瓷作為反射層，將高熱導率的石墨散熱膜作為反射層之散熱膜，以此來提高波長轉換裝置的反射性及熱穩定性，從而能夠在大功率發光的情況下保持高效穩定的出光。

本創作的另一實施例亦提供一種光源系統，該光源系統包含雷射光源及如上任一實施例提供之波長轉換裝置，雷射光源發射之激發光照射至波長轉換裝置之發光層上後，若發光層具有至少兩種螢光粉，則會激發出至少兩種不同色彩的受雷射，此等不同色彩的受雷射經由反射層反射後進入後續的會聚透鏡等進行會聚準直，以合成投影圖像所用的一束白光。

本創作之又一實施例亦提供一種投影系統，該投影系統包含如上所述的光源系統，除此之外亦包含分光合光系統及對光線進行調變的光調變系統等。

本實施例提供之光源系統和投影系統，將高反射率的反射陶瓷作為反射層，將高熱導率的石墨散熱膜作為反射層之散熱膜，以此來提高波長轉換裝置的反射性及熱穩定性，從而能夠在大功率發光的情況下保持高效穩定的出光。

本說明書中各項實施例採用遞進的方式描述，每項實施例重點說明的皆為與其他實施例的不同之處，各項實施例之間相同相似部分互相參見即可。對所揭示之實施例的上述說明，使此項專業技術者能夠實現或使用本創作。對此等實施例的多種修改對此項專業技術者而言將為顯而易見的，本文中所定義之一般原理可在不脫離本創作之精神或範疇的情況下，在其他實施例中實現。因此，本創作將不會被限 制於本文所示之此等實施例，而是要符合與本文所揭示之原理及新穎特點相一致的最寬的範疇。

1‧‧‧波長轉換片

2‧‧‧驅動裝置

11‧‧‧發光層

12‧‧‧反射層

13‧‧‧第一散熱膜

14‧‧‧第二散熱膜

Claims (10)

1. 一種波長轉換裝置，其中該波長轉換裝置包含一波長轉換片，該波長轉換片包含：一反射層，該反射層包含相對的一第一表面及一第二表面；位於該反射層第一表面之發光層；貼敷於該反射層第二表面之第一散熱膜，該第一散熱膜為石墨散熱膜。
2. 如請求項1之波長轉換裝置，其中該發光層具有一種波長轉換材料；或者，該發光層包含複數個發光區域，不同的發光區域具有不同的波長轉換材料。
3. 如請求項1之波長轉換裝置，其中該反射層為一金屬反射層；或者該反射層為一反射陶瓷，該反射陶瓷為氧化鋁陶瓷、氧化鋯陶瓷、氮化硼陶瓷或氧化鋯摻雜氧化鋁的複合陶瓷。
4. 如請求項3之波長轉換裝置，其中該反射陶瓷之厚度範圍為0.1mm至3mm。
5. 如請求項1之波長轉換裝置，其中該波長轉換片為圓形的片狀結構；該發光層位於圓形的該反射層第一表面之外圓環面部分，該發光層內側之該反射層表面貼敷有圓環狀的一第二散熱膜，該第二散熱膜為一石墨散熱膜。
6. 如請求項1或5之波長轉換裝置，其中該石墨散熱膜由石墨片及丙烯酸雙面膠帶貼合而成。
7. 如請求項6之波長轉換裝置，其中該石墨片之厚度範圍為10μm至100μm。
8. 如請求項6之波長轉換裝置，其中該雙面膠帶之厚度範圍為6μm至30μm。
9. 一種光源系統，其中包含光源及如請求項1至8中任一項之波長轉換裝置。
10. 一種投影系統，其中包含如請求項9之光源系統。