專利名稱：波長轉換裝置及發(fā)光裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及照明與顯示用的光源技術領域，特別是涉及一種波長轉換裝置及發(fā)光裝置。
背景技術：
專利US7547114公開了一種高亮度光源的結構，該結構包括被激發(fā)光源的激發(fā)光激發(fā)的旋轉的熒光粉色輪。其中，熒光粉色輪的結構請參閱圖Ia與圖lb，圖Ia與圖Ib分別是該色輪的主視圖與側視圖。如圖Ia與圖Ib所示，熒光粉色輪包括基板10、熒光材料20與驅動裝置30 ;熒光材料20涂覆在基板10上，該基板10固定于驅動裝置30的轉動軸 31上。由于熒光材料20的轉化效率往往不高于80%，而且很多時候在50%左右，因此熒光材料20在發(fā)光的同時會產生大量的熱，進而為熒光材料乃至整個色輪加溫，并最終達到熱平衡。隨著激發(fā)光的光強和光功率的增大，色輪達到熱平衡時的溫度會越來越高。例如，當激發(fā)光的光功率達到30W時，熒光材料20的溫度將高于120度，而熒光材料的熱量會同時傳遞到基板10以及驅動裝置30上，并導致基板10與驅動裝置30的溫度升高。然而，驅動裝置30的長期工作溫度存在上限值，一般來說，這個上限值在85度左右，超過該上限值，驅動裝置30的使用壽命會大幅下降，從而嚴重影響色輪以及整個光源的使用壽命。

實用新型內容本實用新型主要解決的技術問題是提供一種波長轉換裝置及發(fā)光裝置，能夠使驅動裝置的長期工作溫度較低，使用壽命較高。本實用新型實施例提供一種波長轉換裝置，包括用于吸收激發(fā)光并產生受激光的波長轉換層；用于驅動該波長轉換層使波長轉換層周期性運動的驅動裝置；介于波長轉換層與驅動裝置之間的隔熱層，波長轉換層通過該隔熱層固定連接于該驅動裝置上，該驅動裝置的與該隔熱層固定連接的表面為驅動裝置的驅動面；以驅動裝置的驅動面為底面、以隔熱層的厚度為高的柱形內的各部分的導熱系數(shù)以各部分的體積為權重的加權平均值小于IOW/(m k)。本實用新型實施例還提供一種發(fā)光裝置，包括上述的波長轉換裝置；以及用于發(fā)出上述激發(fā)光的激發(fā)光源。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型包括如下有益效果通過在波長轉換層與驅動裝置之間設置隔熱層，并且以驅動裝置的驅動面為底面、以隔熱層的厚度為高的柱形內的各部分的導熱系數(shù)以各部分的體積為權重的加權平均值小于IOW/(m k)，從而能夠阻止波長轉換層產生的熱量傳遞到驅動裝置上，使驅動裝置的長期工作溫度較低及使用壽命較高，因而色輪及整個光源的使用壽命也較高。
圖Ia與圖Ib分別是現(xiàn)有技術中一種色輪的主視圖與側視圖；圖2是本實用新型實施例中波長轉換裝置的一個實施例的側視圖；圖3是本實用新型實施例中波長轉換裝置的另一實施例中的隔熱層的立體圖；圖4是圖3所示實施例中隔熱層的與驅動裝置固定連接的表面的示意圖；圖5a是本實用新型實施例中波長轉換裝置的另一實施例中的隔熱層的立體圖；圖5b是圖5a所示實施例中隔熱層A-A位置的放大剖視圖；圖6是圖5b所示實施例的一替換實施例中的隔熱層的剖視圖； 圖7是本實用新型實施例中波長轉換裝置的另一實施例的側視圖、以及隔熱層的主視圖；圖8是本實用新型實施例中波長轉換裝置的另一實施例的側視圖、以及隔熱層的主視圖；圖9是本實用新型實施例中波長轉換裝置的另一實施例的側視圖、以及隔熱層的主視圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施方式對本實用新型實施例進行詳細說明。專業(yè)術語解釋導熱系數(shù)在穩(wěn)定傳熱條件下，Im厚的材料，兩側表面的溫差為I度(K)，在I秒內通過I平方米面積傳遞的熱量，單位為瓦/ (米 度)，即W/ (m · k)。實施例一請參閱圖2，圖2是本實用新型實施例中波長轉換裝置的一個實施例的側視圖。波長轉換裝置2包括用于吸收激發(fā)光并產生受激光的波長轉換層100 ;用于驅動該波長轉換層100使波長轉換層100周期性轉動的驅動裝置200 ;以及介于波長轉換層100與驅動裝置200之間的隔熱層300，波長轉換層100通過該隔熱層300固定連接于驅動裝置200 上。波長轉換層100包括基板110與設于基板110上的波長轉換材料片120，隔熱層300介于該基板110與驅動裝置200之間，固定連接該基板與驅動裝置。波長轉換材料可以是熒光粉、量子點材料或能夠將激發(fā)光轉換成適當顏色的受激光的其他材料?？梢詫⒉ㄩL轉換材料制成片狀結構并粘接在基板110上，也可以將波長轉換材料涂覆在基板110上形成波長轉換材料片120。基板110可以采用透明材料制成，也可以為反射鏡。在另一實施例中，波長轉換層100也可以為內部設有波長轉換材料的透明玻璃，此時，可無需基板，該透明玻璃直接與隔熱層300固定連接。驅動裝置200包括一驅動面，該驅動面為驅動裝置200的與隔熱層300固定連接的表面。本實施例中，驅動裝置200具體為馬達200，該馬達具有一轉軸210，波長轉換層100的基板110通過隔熱層300固定連接于該轉軸210上，轉軸210的與隔熱層固定連接的端面即為馬達的驅動面，因此本實施例中的驅動面為一圓形?；?10優(yōu)選為圓盤狀，沿周向設置有至少兩個區(qū)域，各區(qū)域設有不同的波長轉換材料片，以將激發(fā)光轉換為不同的受激光。當馬達通過轉軸210帶動波長轉換層轉動時，基板110的各區(qū)域依次設置于激發(fā)光的照射路徑上，從而色輪依序出射不同的受激光。上述至少兩個區(qū)域也可以至少一個設有波長轉換材料片的區(qū)域、以及至少一個無波長轉換材料片的透明區(qū)域。當然，基板110也可以沿周向只有一個區(qū)域。通過在基板110和驅動裝置200中間設置隔熱層300，以避免基板110和驅動裝置200的直接接觸，有效阻止了波長轉換層100的熱量傳遞到驅動裝置200上，避免了驅動裝置因長期工作溫度較高而使用壽命下降的問題。本實用新型中，以驅動裝置200的驅動面為底面、以隔熱層300的厚度(即驅動面至波 長轉換層的距離)為高的圓柱形內的各部分的導熱系數(shù)以各部分的體積為權重的加權平均值小于IOW/(m*k)時，即可達到隔熱的目的。容易理解的是，只要上述圓柱形內，沿平行于驅動面的方向上導熱系數(shù)改變，而沿垂直于驅動面的方向上導熱系數(shù)不變，則上述圓柱形的各部分均為以隔熱層300的厚度為高的柱形，此時上述加權平均值即該以圓柱形內的各部分的底面面積為權重的加權平均值。本實施例中，隔熱層300為覆蓋驅動裝置200的驅動面(即轉軸210的端面)的隔熱板300。隔熱板300為實心板，且采用導熱性能較差的材料制成，例如導熱系數(shù)小于IOW/(m k)的材料，因而以驅動裝置200的驅動面為底面、以隔熱板300的厚度(即驅動面至波長轉換層的距離)為高的圓柱形內的各部分的導熱系數(shù)以各部分的體積為權重的加權平均值小于IOW/(m k)，從而能夠有效地阻止波長轉換層100產生的熱量傳遞到驅動裝置200上，使驅動裝置200的長期工作溫度較低。更優(yōu)選地，上述加權平均值小于IW/(m k)。隔熱板300優(yōu)選采用導熱性能較差的高分子聚合材料制成，例如硬質塑料、有機玻璃。此外，隔熱層的材料優(yōu)選有較高的強度，以承受馬達轉動時隔熱層兩側的固定物帶給它的應力。例如硬質塑料，由于其導熱系數(shù)低(往往小于IW/(m *k))，機械強度良好和易于加工的特點，成為本實施例隔熱板300的優(yōu)選材料。此外，由于波長轉換材料的發(fā)光效率與溫度成反比例關系，即波長轉換材料的溫度越低，波長轉換材料的發(fā)光效率就越高。降低波長轉換材料溫度的最直接有效的方法是，使用導熱良好的材料來制作承載波長轉換材料片的基板。這樣波長轉換材料受激所產生的熱量，會有相當一部分被基板導走并擴散開來，進而波長轉換材料的溫度得以降低。因此，基板110優(yōu)選采用導熱系數(shù)大于40W/(m*k)的材料制成。更優(yōu)選地，基板110與波長轉換材料片120緊密貼合，并采用導熱系數(shù)大于40W/(m k)的金屬制成，例如鋁、銅或鐵。與現(xiàn)有技術相比，本實施例中，通過在波長轉換層與驅動裝置之間設置隔熱板，并且以驅動裝置的驅動面為底面、以隔熱板的厚度為高的圓柱形內的各部分的導熱系數(shù)以各部分的體積為權重的加權平均值小于low/(m k)，從而能夠阻止波長轉換層產生的熱量傳遞到驅動裝置上，使驅動裝置的長期工作溫度較低及使用壽命較高，因而色輪及整個光源的使用壽命也較高。并且，本實施例中的波長轉換材料由于設置于導熱性能較好的基板上，因而波長轉換材料具有溫度較低、發(fā)光效率較高的優(yōu)點，并由于溫度較低而具有使用壽命較長的優(yōu)點。實施例二請參閱圖3-圖4，圖3是本實用新型實施例中波長轉換裝置的另一實施例中的隔熱層的立體圖，圖4是圖3所示實施例中隔熱層的與驅動裝置固定連接的表面的示意圖。如圖3所示，隔熱板300包括相對的第一表面DEIH與第二表面CBFG，第一表面DEIH與基板110固定連接，第二表面CBFG與馬達200的驅動面(轉軸210的端面)固定連接。如圖4所示，轉軸210的端面S落在隔熱板300的與驅動裝置固定連接的表面CBFG的范圍內。本實施例與圖2所示實施例的區(qū)別之處在于圖2所示實施例的隔熱板采用一種材料制成，而本實施例的隔熱板300在端面S內按所采用材料的導熱系數(shù)的不同分為兩個區(qū)域，例如兩個嵌套的圓形區(qū)域SI與環(huán)形區(qū)域S2。假設圓形區(qū)域SI與環(huán)形區(qū)域S2內所采用材料的導熱系數(shù)分別為入1與λ 2，那么以馬達200的驅動面為底面、以隔熱板300的厚度為高的圓柱形內的各部分的導熱系數(shù)以各部分的底面面積為權重的加權平均值為(SI* λ 1+S2*A 2)/(Sl+S2)。實施例三 請參閱圖5a_圖5b，圖5a是本實用新型實施例中波長轉換裝置的另一實施例中的隔熱層的立體圖，圖5b是圖5a所示實施例中隔熱層A-A位置的放大剖視圖。如圖5a所示，隔熱板300包括相對的第一表面DEIH與第二表面CBFG，第一表面DEIH與基板110固定連接，第二表面CBFG與馬達200的驅動面固定連接。如圖5a和圖5b所示，本實施例與圖2所示實施例的區(qū)別之處在于波長轉換裝置3的隔熱板300為包括多個孔洞310的多孔結構，各孔洞310中填充有惰性氣體或空氣。由于孔洞310內的氣體的導熱系數(shù)很低，從而使得以馬達200的驅動面(轉軸210的端面)為底面、以隔熱板300的厚度(即從驅動面至基板110的距離)為高的圓柱形內的各部分的導熱系數(shù)以各部分的體積為權重的加權平均值降低?？锥?10越多，孔洞310所占的比例越大，則上述加權平均值越低，隔熱的效果就越好，上述加權平均值優(yōu)選為低于low/(m · k);但孔洞所占的比例過大會影響隔熱板的強度，使隔熱板不能承受馬達200轉動時的拉力。在實際應用中，可以通過實驗不同孔洞占比的材料，來選擇一種既可以保證強度，又可以起到最佳隔熱效果的材料。容易理解的是，對于多孔結構的隔熱板來說，由于孔洞的存在，隔熱板的除了孔洞之外的制成材料可以選擇金屬材料，從而使得隔熱板能夠具有較大的強度。此時，雖然金屬材料導熱性能良好，但由于孔洞的存在，使得上述加權平均值處于金屬材料的導熱系數(shù)和孔洞中氣體的導熱系數(shù)之間。因此，只要上述加權平均值小于IOW/(m*k)，就可以達到隔熱和保護馬達的效果。實施例四請參閱圖6，圖6是圖5b所示實施例的一替換實施例中的隔熱層的剖視圖。如圖6所示，本實施例與圖5b所示實施例的區(qū)別之處在于隔熱板300的孔洞310是層狀的，即在材料中形成多個氣體片層，同樣可以起到降低以馬達200的驅動面(轉軸210的端面)為底面，以隔熱板的厚度(即從驅動面至基板110的距離)為高的圓柱形內的各部分的導熱系數(shù)以各部分的體積為權重的加權平均值。此外,在另一實施例中，隔熱板300還可以為真空隔熱板(VIP, Vacuum InsulationPanel)，它由填充芯材和真空保護表層復合而成，能夠有效地避免空氣對流引起的熱傳遞，因此平均導熱系數(shù)可大幅度降低，具有比多孔結構更好的隔熱效果。實施例五請參閱圖7，圖7是本實用新型實施例中波長轉換裝置的另一實施例的側視圖、以及隔熱層的主視圖。圖7的左邊示出的為波長轉換裝置7的側視圖，右邊示出的為隔熱層300的主視圖，本實施例與圖2所示實施例的區(qū)別之處在于波長轉換裝置7的隔熱層300的截面呈與轉動軸底面同心的一環(huán)形320與一圓形330的組合，該環(huán)形320的外徑與轉動軸的半徑相等，該圓形330位于該環(huán)形320的內部，且在環(huán)形320與圓形330之間存在一空腔，使得隔熱層300與轉動軸210的驅動面的接觸面積小于該驅動面在基板110 (即波長轉換層100)上的投影面積。由于空腔的導熱系數(shù)很低，因而使得以馬達200的驅動面(轉軸210的端面)為底面，以隔熱層的厚度(即從驅動面至基板110的距離)為高的圓柱形內的各部分的導熱系數(shù)以各部分的體積為權重(即以各部分的底面面積為權重)的加權平均值較低。假設隔熱層300的環(huán)形320區(qū)域與圓形330區(qū)域采用同樣的材料制成，且導熱系數(shù)為入3，兩區(qū)域的面積分別為S3與S4，而環(huán)形320區(qū)域與圓形330區(qū)域之間的空腔的導熱系數(shù)為X 4，面積為S5，則以馬達200的驅動面為底面，以隔熱層的厚度為高的圓柱形內的各部分的導熱系數(shù)以各部分的底面面積為權重的加權平均值為((S3+S4)*X 3+S5*X 4)/ (S3+S4+S5)。由于空腔內空氣的導熱系數(shù)\ 4可以忽略不計，因而本實施例中的加權平均值可以約等于((S3+S4)*X3)/(S3+S4+S5)。由此可見，隔熱層300與驅動裝置的驅動面的接觸面積(S3+S4)越小，則本實施例中的加權平均值越低。本實施例中，可以通過選擇X 3與接觸面積(S3+S4)的大小，使得加權平均值低于IOW/(m*k)，以達到隔熱和保護馬達的效果。容易理解的是，只要接觸面積(S3+S4)占驅動面的面積(S3+S4+S5)足夠小，則可以選擇較大的X 3，即選用導熱系數(shù)較高的材料制成隔熱層300，例如強度較高的金屬材料，從而隔熱層在起到隔熱的同時，還能良好地承受馬達轉動時隔熱層兩側的固定物帶給它的應力。此時，隔熱層優(yōu)選與驅動裝置的轉軸或波長轉換層的基板合為一體成型結構，以便制作較為簡易，降低成本。實施例六請參閱圖8，圖8是本實用新型實施例中波長轉換裝置的另一實施例的側視圖、以及隔熱層的主視圖。本實施例與圖7所示實施例的區(qū)別之處在于波長轉換裝置8的隔熱層300的截面與圖7所示的圓形330相同，此時以馬達200的驅動面為底面，以隔熱層的厚度為高的圓柱形內的各部分的導熱系數(shù)以各部分底面面積為權重的加權平均值為(S4* A 3+ (S3+S5) * A 4) / (S3+S4+S5) 0由于空腔內空氣的導熱系數(shù)入4可以忽略不計，因而本實施例的加權平均值可以約等于(S4*X 3)/(S3+S4+S5)。由此可見，本實施例中的加權平均值比圖7所示實施例低，具有更好的隔熱效果。實施例七請參閱圖9，圖9是本實用新型實施例中波長轉換裝置的另一實施例的側視圖、以及隔熱層的主視圖。本實施例與圖7所示實施例的區(qū)別之處在于波長轉換裝置9的隔熱層300的截面與圖7所示的環(huán)形320相同，此時以馬達200的驅動面為底面，以隔熱層300的厚度為高的圓柱形內的各部分的導熱系數(shù)以各部分的底面面積為權重的加權平均值為(S3* A 3+ (S4+S5) * A 4) / (S3+S4+S5) 0由于空腔內空氣的導熱系數(shù)入4可以忽略不計，因而本實施例的加權平均值可以約等于(S3*X 3)/(S3+S4+S5)。由此可見，本實施例中的加權平均值比圖7所示實施例低，具有更好的隔熱效果。在實施例一至實施例四中，隔熱層為覆蓋驅動裝置的驅動面的隔熱板，即隔熱層的各個平行于驅動面的截面均覆蓋驅動面，這種情況下，驅動裝置在通過隔熱層對波長轉換層驅動時，波長轉換層具有較好的動平衡。而在實施例五至實施例七中，由于隔熱層與驅動裝置的驅動面的接觸面積小于該驅動面在波長轉換層上的投影面積，因而能夠使用導熱系數(shù)較高且強度較高的材料制成隔熱層，例如金屬材料，從而隔熱層具有較大的強度。以上各實施例均以驅動裝置的驅動面為圓形為例進行說明，但并不以此限定本實用新型。驅動裝置的驅動面也可以為三角形、方形、五邊形等各種規(guī)則或不規(guī)則圖形。以上各實施例均以驅動裝置驅動圓盤狀的波長轉換層周期性轉動為例進行說明，但并不以此限定本實用新型。在其他實施例中，波長轉換層也可以設置成在驅動裝置的驅動下周期性轉動的筒狀結構；或者，驅動裝置也可以驅動波長轉換層周期性往返移動，此時波長轉換層可以是在驅動裝置驅動下周期性平移的帶狀結構。 由上述各實施例可以概括得出，本實用新型實施例中的波長轉換裝置包括用于吸收激發(fā)光并產生受激光的波長轉換層；用于驅動該波長轉換層使波長轉換層周期性運動的驅動裝置；介于波長轉換層與驅動裝置之間的隔熱層，波長轉換層通過該隔熱層固定連接于該驅動裝置上，，該驅動裝置的與該隔熱層固定連接的表面為驅動裝置的驅動面；以驅動裝置的驅動面為底面、以隔熱層的厚度為高的柱形內的各部分的導熱系數(shù)以各部分的體積為權重的加權平均值小于IOW/(m · k)。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型實施例中，通過在波長轉換層與驅動裝置之間設置隔熱層，并且以驅動裝置的驅動面為底面、以隔熱層的厚度為高的柱形內的各部分的導熱系數(shù)以各部分的體積為權重的加權平均值小于low/(m · k)，從而能夠阻止波長轉換層產生的熱量傳遞到驅動裝置上，使驅動裝置的長期工作溫度較低及使用壽命較高，因而色輪及整個光源的使用壽命也較高。本實用新型還提供發(fā)光裝置，包括用于發(fā)出激發(fā)光的激發(fā)光源、以及波長轉換裝置；該波長轉換裝置可以包括上述各實施例中的結構及功能，該波長轉換裝置的波長轉換層用于吸收該激發(fā)光源發(fā)出的激發(fā)光并產生受激光。以上所述僅為本實用新型的實施方式，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內。
權利要求1.一種波長轉換裝置，其特征在于，包括 用于吸收激發(fā)光并產生受激光的波長轉換層； 用于驅動該波長轉換層使波長轉換層周期性運動的驅動裝置； 介于所述波長轉換層與驅動裝置之間的隔熱層，該波長轉換層通過該隔熱層固定連接于該驅動裝置上，該驅動裝置的與該隔熱層固定連接的表面為驅動裝置的驅動面； 以驅動裝置的驅動面為底面、以隔熱層的厚度為高的柱形內的各部分的導熱系數(shù)以各部分的體積為權重的加權平均值小于IOW/(m · k)。
2.根據(jù)權利要求I所述的波長轉換裝置，其特征在于，所述波長轉換層包括基板與設于基板上的波長轉換材料片，所述隔熱層介于該基板與所述驅動裝置之間。
3.根據(jù)權利要求2所述的波長轉換裝置，其特征在于，所述基板采用導熱系數(shù)大于40W/ (m · k)的材料制成。
4.根據(jù)權利要求I所述的波長轉換裝置，其特征在于，所述隔熱層為覆蓋所述驅動裝置的驅動面的隔熱板。
5.根據(jù)權利要求4所述的波長轉換裝置，其特征在于，所述隔熱板為實心板，且采用高分子聚合材料制成。
6.根據(jù)權利要求4所述的波長轉換裝置，其特征在于，所述隔熱板包括多個孔洞，各孔洞中填充有惰性氣體或空氣。
7.根據(jù)權利要求4所述的波長轉換裝置，其特征在于，所述隔熱板為真空隔熱板。
8.根據(jù)權利要求I所述的波長轉換裝置，其特征在于，所述隔熱層與驅動裝置的驅動面的接觸面積小于該驅動面在所述波長轉換層上的投影面積。
9.根據(jù)權利要求8所述的波長轉換裝置，其特征在于，所述隔熱層采用金屬材料制成。
10.一種發(fā)光裝置，其特征在于，包括如權利要求I至9中任一項所述的波長轉換裝置；用于發(fā)出所述激發(fā)光的激發(fā)光源。
專利摘要本實用新型實施例公開了一種波長轉換裝置及發(fā)光裝置，波長轉換裝置包括用于吸收激發(fā)光并產生受激光的波長轉換層；用于驅動該波長轉換層使波長轉換層周期性運動的驅動裝置；介于波長轉換層與驅動裝置之間的隔熱層，波長轉換層通過該隔熱層固定連接于該驅動裝置上，該驅動裝置的與該隔熱層固定連接的表面為驅動裝置的驅動面；以驅動裝置的驅動面為底面、以隔熱層的厚度為高的柱形內的各部分的導熱系數(shù)以各部分的體積為權重的加權平均值小于10W/(m·k)，從而能夠阻止波長轉換層產生的熱量傳遞到驅動裝置上，使驅動裝置的長期工作溫度較低及使用壽命較高，因而色輪及整個光源的使用壽命也較高。
文檔編號F21V9/10GK202546620SQ201220139208
公開日2012年11月21日 申請日期2012年4月5日 優(yōu)先權日2011年12月30日
發(fā)明者李屹, 楊毅 申請人:深圳市光峰光電技術有限公司