本申請涉及色輪裝置，尤其是涉及一種大功率熒光色輪裝置。

背景技術(shù)：

色輪裝置在激光光源照明、投影、光學(xué)照排以及光存儲等領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。例如，在3DLP(Digital Light Procession)激光投影裝置中，使用激光光源產(chǎn)生的激光激發(fā)熒光色輪來生成白光。隨著光源輸出光功率的提高，熒光色輪上的熱功耗也隨之上升。熒光粉受激發(fā)光的效率隨溫度升高而下降，當(dāng)溫度超過某臨界點時，效率則快速下降。因此若色輪散熱問題不能很好的解決，會影響投影裝置的正常使用。

常見的3DLP激光投影裝置的熒光色輪的散熱裝置如圖1所示：該散熱裝置包括多個結(jié)構(gòu)件組裝而成的密封腔體101，密封腔體內(nèi)形成有內(nèi)風(fēng)道，風(fēng)向如106箭頭所示或者相反亦可。色輪103安裝在馬達102上，馬達102固定在腔體101內(nèi)壁面。馬達102驅(qū)動軸A1旋轉(zhuǎn)，從而帶動色輪103旋轉(zhuǎn)，使得色輪腔體107內(nèi)空氣產(chǎn)生流動，從而與外界進行熱交換。被加熱的空氣在風(fēng)扇104的驅(qū)動下進入換熱器腔體108，在換熱器105內(nèi)被冷卻后沿風(fēng)道返回色輪腔體107，完成一個吸熱、放熱循環(huán)。因此，常見的3DLP激光投影裝置的熒光色輪的散熱用的循環(huán)風(fēng)道的風(fēng)阻較大，必須使用大風(fēng)量、高背壓的風(fēng)扇來驅(qū)動氣流循環(huán)，且風(fēng)扇設(shè)置在色輪腔體的外部，不能夠及時的帶走色輪工作時產(chǎn)生的熱量，影響色輪的工作效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本申請?zhí)峁┮环N改進的色輪裝置。

根據(jù)本申請的第一方面，本申請?zhí)峁┮环N色輪裝置，其包括：

波長轉(zhuǎn)換層，用于經(jīng)激發(fā)光照射并產(chǎn)生受激光；

密封殼體，所述密封殼體內(nèi)形成有用于容納所述波長轉(zhuǎn)換層的色輪腔體，所述色輪腔體包括進風(fēng)口和出風(fēng)口，所述進風(fēng)口位于色輪腔體的第一位置，所述第一位置與所述波長轉(zhuǎn)換層相對，所述出風(fēng)口位于色輪腔體的第二位置，所述第二位置與所述進風(fēng)口的進風(fēng)方向平行；

換熱器，設(shè)置在所述密封殼體內(nèi)并位于所述色輪腔體外，所述換熱器包括 熱交換進口和熱交換出口；

色輪模塊，設(shè)置在所述色輪腔體內(nèi)并承載所述波長轉(zhuǎn)換層，用于提供氣流從色輪腔體的進風(fēng)口進入并從出風(fēng)口排出的動力，從而形成氣流從色輪腔體的進風(fēng)口經(jīng)出風(fēng)口、熱交換進口和熱交換出口，再到進風(fēng)口的循環(huán)風(fēng)道。

本發(fā)明的色輪裝置中，所述色輪模塊包括：

散熱板，所述波長轉(zhuǎn)換層設(shè)置于所述散熱板的受光面的端面上；

多個扇葉，設(shè)置于所述散熱板背離受光面的端面上；

驅(qū)動裝置，固定在所述密封殼體上，所述驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)軸與所述散熱板相連并帶動所述散熱板及多個扇葉同步旋轉(zhuǎn)。

本發(fā)明的色輪裝置中，所述波長轉(zhuǎn)換層與所述散熱板之間還設(shè)置有基板，所述基板背離受光面的端面與所述散熱板粘接或焊接，所述波長轉(zhuǎn)換層設(shè)置于所述基板的受光面的端面上。

本發(fā)明的色輪裝置中，所述多個扇葉沿所述散熱板的徑向延伸，所述多個扇葉呈環(huán)形均布。

本發(fā)明的色輪裝置中，所述多個扇葉與所述散熱板一體成型。

本發(fā)明的色輪裝置中，所述散熱板采用金屬材質(zhì)。

本發(fā)明的色輪裝置中，所述散熱板采用陶瓷材質(zhì)制備，所述波長轉(zhuǎn)換層通過燒結(jié)固定設(shè)置于所述散熱板表面。

本發(fā)明的色輪裝置中，所述色輪模塊還包括蓋體，所述蓋體中部具有第一開口，邊緣具有一個或多個第二開口，所述蓋體位于所述波長轉(zhuǎn)換層與所述換熱器之間，并和密封殼體一起形成色輪腔體，所述第一開口對向所述散熱板的中心軸部位，形成進風(fēng)口，第二開口形成出風(fēng)口。

本發(fā)明的色輪裝置中，所述換熱器表面還設(shè)有散熱鰭片，所述散熱鰭片延伸穿過所述密封殼體向外側(cè)延伸。

本發(fā)明的色輪裝置中，所述第一開口為圓形，所述散熱板為圓形，所述第一開口直徑小于所述散熱板直徑。

本發(fā)明的色輪裝置中，所述換熱器固定在密封殼體的內(nèi)壁上或蓋體上，所述換熱器的熱交換出口和熱交換進口分別設(shè)置在所述換熱器正對的兩個外側(cè)面上，且熱交換出口緊臨所述進風(fēng)口。

本發(fā)明的色輪裝置中，所述熱交換進口和所述熱交換出口限定的方向沿所述散熱板的軸向一致，且所述熱交換出口緊貼所述進風(fēng)口。

本發(fā)明的色輪裝置中，所述換熱器有兩個，兩個換熱器相互隔離地分別設(shè)置在所述進風(fēng)口的兩側(cè)，且兩個換熱器的熱交換進口相對設(shè)置。

本申請的有益效果是：氣流從進風(fēng)口處被吸入色輪腔體內(nèi)，在色輪腔體內(nèi)充分吸熱后從出風(fēng)口處甩出，甩出的氣流至換熱器中進行充分冷卻后再次被吸入色輪腔體，即該色輪裝置中形成了一個完整的散熱用的循環(huán)風(fēng)道，且該循環(huán)風(fēng)道的驅(qū)動力是直接通過色輪腔體內(nèi)的色輪模塊來實現(xiàn)的，使得該色輪裝置中的色輪模塊能夠與循環(huán)風(fēng)道中的氣流進行充分的熱交換，從而能夠及時的帶走色輪模塊工作時產(chǎn)生的熱量，提高了色輪模塊的工作效率，延長了色輪裝置的使用壽命。

附圖說明

圖1為常見的3DLP激光投影裝置的熒光色輪的散熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本申請一種實施例中的色輪裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖2中的色輪模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4A為圖1中的色輪腔體的組裝示意圖；

圖4B為圖1中的色輪腔體的分解示意圖；

圖5為本申請另一種實施例中的色輪裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為圖5中的色輪腔體的組裝示意圖；

圖7為本申請又一種實施例中的色輪裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為圖7中的換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，20、波長轉(zhuǎn)換層；

21、密封殼體；

22、色輪腔體；221、進風(fēng)口；222、出風(fēng)口；

23、循環(huán)風(fēng)道；231、第一風(fēng)道；232、第二風(fēng)道；

24、色輪模塊；241、散熱板；242、扇葉；243、驅(qū)動裝置；244、基板；245、蓋體；

25、換熱器；251、熱交換進口；252、熱交換出口。

具體實施方式

下面通過具體實施方式結(jié)合附圖對本申請作進一步詳細說明。

圖1至圖8示出了本發(fā)明中的一種色輪裝置，該色輪裝置主要用于3DLP激光投影裝置中，可以理解地，該色輪裝置還可以用于其他常見的照明系統(tǒng)或者投影系統(tǒng)的發(fā)光裝置中。

實施例一：

請參閱圖2和圖3，該色輪裝置包括波長轉(zhuǎn)換層20、密封殼體21、色輪模塊24和換熱器25。

該波長轉(zhuǎn)換層20主要用于吸收激發(fā)光并產(chǎn)生受激光，波長轉(zhuǎn)換層20包括波長轉(zhuǎn)換材料。最常用的波長轉(zhuǎn)換材料是熒光粉，例如釔鋁石榴石(YAG)熒光粉，它可以吸收藍光并受激產(chǎn)生黃色的受激光。波長轉(zhuǎn)換材料還可能是量子點、熒光染料等具有波長轉(zhuǎn)換能力的材料，并不限于熒光粉。在很多情況下，波長轉(zhuǎn)換材料往往是粉末狀或顆粒狀的，難以直接形成波長轉(zhuǎn)換材料層，此時就需要使用一種粘接劑把各個波長轉(zhuǎn)換材料顆粒固定在一起，并形成特定的形狀，如片層狀。

該密封殼體21的主要作用是為波長轉(zhuǎn)換層20及色輪模塊24和換熱器25等散熱設(shè)備提供一個與外界隔離的密封腔，即密封殼體內(nèi)形成有色輪腔體22，該色輪腔體22包括進風(fēng)口221和出風(fēng)口222，進風(fēng)口221一般位于色輪腔體22的第一位置，該第一位置與波長轉(zhuǎn)換層20相對，出風(fēng)口222一般位于色輪腔體22的第二位置，該第二位置與進風(fēng)口221的進風(fēng)方向平行。如圖2所示，本實施例中的進風(fēng)口221可位于色輪腔體的中部，出風(fēng)口222可位于色輪腔體的邊緣。本發(fā)明實施例中，波長轉(zhuǎn)換層20和色輪模塊24容納在色輪腔體22中，換熱器25設(shè)置在色輪腔體22外部。該密封殼體21可以是由多個結(jié)構(gòu)件拼接而成，也可以是采用注塑的工藝一體成型。

該色輪模塊24設(shè)置在上述色輪腔體22內(nèi)，該色輪模塊24主要用于使該色輪腔體22外的氣體從進風(fēng)口221進入上述色輪腔體22內(nèi)，再從出風(fēng)口222排至上述色輪腔體22外，從而形成氣流從色輪腔體22的進風(fēng)口221經(jīng)出風(fēng)口222、熱交換進口251和熱交換出口252，再到進風(fēng)口221的循環(huán)風(fēng)道23。

具體地，參考圖3，色輪模塊24可包括散熱板241、多個扇葉242和驅(qū)動裝置243。驅(qū)動裝置243一般可采用常見的微型馬達或微型電機等。該多個扇葉242優(yōu)選的與該散熱板241一體成型。上述波長轉(zhuǎn)換層20就設(shè)置于該散熱板241的受光面上，而多個扇葉242設(shè)置于該散熱板241背離受光面的端面上，驅(qū)動裝置243固定在密封殼體21上，驅(qū)動裝置243的轉(zhuǎn)軸與散熱板241相連并帶動該散熱板241及多個扇葉242同步旋轉(zhuǎn)。散熱板241與扇葉242都采用高導(dǎo)熱率的材料，例如鋁或銅等，還可以采用陶瓷材質(zhì)，比如氮化鋁，碳化硅，氧化鋁等陶瓷等，工藝上可以采用散熱板241與葉片242直接一體成型。將波長轉(zhuǎn)換層20是直接涂敷燒結(jié)在散熱板241上的。并且，激光輻照波長轉(zhuǎn)換層20所產(chǎn)生的熱量通過熱傳導(dǎo)傳到散熱板241及扇葉242上，從而極大地增加對流散熱的換熱面積。

當(dāng)驅(qū)動裝置243高速旋轉(zhuǎn)時，色輪模塊24相當(dāng)于一個離心風(fēng)扇，氣體從進風(fēng)口221被吸入色輪腔體22內(nèi)，在色輪模塊24的作用下加速加壓，氣體在色 輪腔體22內(nèi)與散熱板241及扇葉242進行熱交換被加熱，再在色輪模塊24的作用下從出風(fēng)口222處被甩出色輪腔體22，從而帶走色輪腔體22內(nèi)激光輻照波長轉(zhuǎn)換層20所產(chǎn)生的熱量。

進一步地，上述波長轉(zhuǎn)換層20與該散熱板241之間還可以設(shè)置有基板244，該基板244背離受光面的端面與該散熱板241粘接或焊接，該波長轉(zhuǎn)換層20設(shè)置于該基板244的受光面上。該基板244主要用于承載上述波長轉(zhuǎn)換層20并對產(chǎn)生的受激光進行反射。事實上，若在工藝可行的情況下，散熱板241如能達到反射要求，將上述波長轉(zhuǎn)換層20直接涂敷燒結(jié)在散熱板241上為本實施例的優(yōu)選的實施方案。即在散熱板241反射率能夠滿足要求的前提下最好無需另設(shè)用于承載波長轉(zhuǎn)換層20的基板244。

更進一步地，該多個扇葉242沿該散熱板241的徑向延伸，該多個扇葉242呈環(huán)形均布。通過扇葉2427可有效地增大散熱板241的換熱面積，將傳遞到散熱板241上的熱量更快地發(fā)散到色輪腔體22的內(nèi)部的空氣中，從而提高色輪腔體22的內(nèi)部的熱交換效率，提高散熱效果，進而降低了上述波長轉(zhuǎn)換層20的溫度，提高色輪模塊24的可靠性，延長了使用壽命。

其中，扇葉242可沿散熱板241的徑向呈直線延伸，但這樣設(shè)置會使得散熱板241在旋轉(zhuǎn)時風(fēng)阻增大，從而使得驅(qū)動散熱板241的驅(qū)動裝置243需要具有更大的驅(qū)動力。

為了降低風(fēng)阻，優(yōu)選的扇葉2427沿基板2443的徑向里弧形延伸，進而有效地降低用于驅(qū)動基板2443旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動力。

該換熱器25設(shè)置在上述密封殼體21內(nèi)并位于上述色輪腔體22外，該換熱器25包括熱交換進口251和熱交換出口252，該熱交換進口251與上述出風(fēng)口222相連通，該熱交換出口252與上述進風(fēng)口221相連通。則從色輪腔體22的出風(fēng)口處被甩出的熱氣流會經(jīng)過熱交換進口251后進入換熱器25內(nèi)，并與換熱器25中的冷媒進行熱交換。冷卻后的氣流再次通過熱交換出口252和進風(fēng)口221被吸入色輪腔體22內(nèi)。

需要說明的是，氣流被色輪模塊吸入色輪腔體冷卻波長轉(zhuǎn)換層之后被甩出色輪腔體22，換熱器周向緊靠密封殼體和擋板，因此氣流是經(jīng)過出風(fēng)口222和熱交換進口251進入換熱器25內(nèi)進行換熱，且換熱后的氣流也只能通過熱交換出口252和進風(fēng)口221被吸入色輪腔體22內(nèi)。

參閱圖4A和4B，該色輪模塊24還包括蓋體245，蓋體245位于波長轉(zhuǎn)換層20與換熱器25之間，其外緣與密封殼體21固定連接。將色輪模塊24與換熱器25分隔開來，并與密封殼體一同形成色輪腔體22。蓋體245中部具有第一 開口，邊緣具有一個或多個第二開口，該第一開口對向該散熱板241的中心軸部位，形成進風(fēng)口，第二開口形成出風(fēng)口。即色輪腔體22的進風(fēng)口221與散熱板241的中心位置相對應(yīng)，而色輪腔體22的出風(fēng)口222僅設(shè)置有一個，并沿著波長轉(zhuǎn)換層的徑向設(shè)置，可以理解地，本實施例中的出風(fēng)口222優(yōu)選的垂直于散熱板241所在平面設(shè)置。這樣設(shè)計可以使得葉片242沿其徑向甩出的氣流直接徑直的通過出風(fēng)口222流向換熱器25，使得色輪腔體22的出風(fēng)口222處的風(fēng)壓高，形成較高的流速。

較佳的，蓋體245中心處的第一開口優(yōu)選的為圓形，即色輪腔體22的進風(fēng)口221為圓形，并且進風(fēng)口221的圓心在散熱板241旋轉(zhuǎn)軸線上。進風(fēng)口221小于散熱板241的直徑。扇葉242甩出的高速氣流在散熱板241的邊緣處會有少部分受散熱板241的阻擋，向散熱板241的軸向運動，形成擾流。該部分?jǐn)_流受到散熱板241邊緣處軸向上設(shè)置的蓋體245的阻擋，被大部分沿散熱板241徑向運動的氣流裹挾由色輪腔體22的出風(fēng)口222排除。這樣就達到了消除擾流的效果，防止未經(jīng)換熱的擾流逆向流回?fù)Q熱器25，或?qū)Q熱器25的熱交換出口252流出的氣流起到干擾作用，導(dǎo)致整個循環(huán)風(fēng)道不穩(wěn)定的問題。

進一步地，本實施例中，該換熱器25固定在密封殼體21的內(nèi)壁上或蓋體上，該換熱器25的熱交換出口252和熱交換進口251分別設(shè)置在該換熱器25正對的兩個外側(cè)面上，且熱交換出口252靠近該進風(fēng)口221。該熱交換進口251和該熱交換出口252限定的方向沿該散熱板241的軸向一致，且該熱交換出口252緊臨該進風(fēng)口221。相應(yīng)地，循環(huán)風(fēng)道23還包括沿該密封殼體21的寬度方向延伸的第一風(fēng)道231，以及沿該密封殼體21的高度方向延伸的第二風(fēng)道232。

本實施例中，換熱器25主要為空氣-液體型換熱器，在本申請其他實施例中，還可以采用空氣-空氣型換熱器。即在換熱器25的表面設(shè)置散熱鰭片，散熱鰭片端部穿過密封殼體21向外部伸展，再通過外部的強制對流設(shè)備將散熱鰭片表面的熱量帶走，從而起到降溫的效果。

實施例二：

請參閱圖5和圖6，本實施例中提供的色輪裝置，其與實施例一提供的色輪裝置相比，其大體結(jié)構(gòu)和基本功能相同或類似，在此不再贅述。下面僅以二者的不同之處加以描述。

本實施例中，色輪腔體22的進風(fēng)口221同樣的與散熱板241的中心位置相正對，而色輪腔體22的出風(fēng)口222設(shè)置有多個，一般情況下，本實施例中的出風(fēng)口222可沿該散熱板241的外圓周方向均勻分布。這樣設(shè)計的好處在于色輪腔體22的出風(fēng)口222處的面積大，風(fēng)量較大。

進一步地，本實施例中，換熱器25的熱交換進口251同樣設(shè)置在該換熱器25遠離進風(fēng)口221的外側(cè)面上，換熱器25的熱交換出口252同樣設(shè)置在該換熱器25靠近進風(fēng)口221的外側(cè)面上。相應(yīng)地，循環(huán)風(fēng)道23包括沿該密封殼體21的寬度方向延伸的第一風(fēng)道231，以及沿該密封殼體21的高度方向延伸的第二風(fēng)道232。但實施例一中，循環(huán)風(fēng)道23包括至少一條第一風(fēng)道231，而本實施例中，循環(huán)風(fēng)道23包括至少兩條第一風(fēng)道231。

實施例三：

請參閱圖7和圖8，本實施例中提供的色輪裝置，其與實施例二提供的色輪裝置相比，其大體結(jié)構(gòu)和基本功能相同或類似，在此不再贅述。下面僅以二者的不同之處加以描述。

本實施例中，換熱器25的結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，該換熱器25可以是中空矩形，也可以是如圖8所示環(huán)狀換熱器25。即換熱器25的中部可設(shè)置有環(huán)形開口，則換熱器25的熱交換進口251和熱交換出口252的設(shè)置就發(fā)生了變化，具體如下：

換熱器25的熱交換出口252設(shè)置在環(huán)形開口靠近進風(fēng)口221的外側(cè)面上。如環(huán)形開口的設(shè)置在該換熱器25的中部，則換熱器25的熱交換出口252的設(shè)置位置可與實施例二中的熱交換出口252的設(shè)置位置保持一致。即該熱交換出口252與該環(huán)形開口軸向相對應(yīng)，該熱交換出口252設(shè)置在該換熱器25靠近該進風(fēng)口221的外側(cè)面上。而換熱器25的熱交換進口251可設(shè)置有多個，一般情況下，該熱交換進口251可沿該環(huán)形開口的外圓周方向均勻分布。當(dāng)換熱器25為環(huán)狀換熱器25時，該熱交換進口251可沿該環(huán)狀換熱器25的外圓周方向均勻分布。

另外，因該熱交換進口251沿該環(huán)狀換熱器25的外圓周方向均勻分布，則該換熱器25的一端可與密封殼體21的內(nèi)側(cè)壁貼合，使得循環(huán)風(fēng)道23只包括沿該密封殼體21的寬度方向延伸的第一風(fēng)道231。這樣設(shè)計的好處在于使得該色輪裝置寬度方向的尺寸更小，從而本實施例中的色輪裝置的整體尺寸變小。

進一步地，該換熱器25可有兩個，兩個換熱器25相互隔離地分別設(shè)置在該進風(fēng)口221的兩側(cè)，且兩個換熱器25的熱交換進口251相對設(shè)置。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實施方式對本申請所作的進一步詳細說明，不能認(rèn)定本申請的具體實施只局限于這些說明。對于本申請所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本申請發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換。