波长转换元件及投影装置的制作方法

1.本实用新型有关一种波长转换元件，尤其是一种具有导流结构固定环的波长转换元件，以及具有此波长转换元件的投影装置。


背景技术：

2.投影装置所使用的光源种类随着市场对投影装置亮度、色彩饱和度、使用寿命、无毒环保等等要求，光源从超高压汞灯(uhp lamp)、发光二极管(light emitting diode，led)进化到激光二极管(laser diode，ld)。
3.一般来说，配置激光二极管的投影装置会使用荧光色轮将激光二极管所提供的激发光束转换成转换光束。现有的荧光色轮主要包含基板、荧光层、马达、固定环以及配重胶，其中固定环将基板压抵于马达上，而荧光层配置于基板上，配重胶则设置于固定环上。当投影装置运作时，荧光层的温度会因持续受激发光束照射而上升。因此，为了对荧光层进行散热，基板通常是由导热性较佳的材料制成。
4.然而，由于基板的散热能力有限，因此现有的荧光色轮仍有散热效率不佳的问题。当荧光色轮的散热效率不好，配重胶便容易因高温而裂化、脱落，因而影响投影装置的耐用度。
5.本「背景技术」段落只是用来帮助了解本

技术实现要素：
，因此在「背景技术」中所公开的内容可能包含一些没有构成本领域技术人员所知道的现有技术。此外，在「背景技术」中所公开的内容并不代表该内容或者本实用新型一个或多个实施例所要解决的问题，也不代表在本实用新型申请前已被本领域技术人员所知晓或认知。
实用新型内容
6.本实用新型提供一种波长转换元件，以改善散热效率。
7.本实用新型提供一种投影装置，以具有良好的耐用度。
8.本实用新型的其他目的和优点可以从本实用新型所公开的技术特征中得到进一步的了解。
9.为达到上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本实用新型所提供的波长转换元件包括基板、波长转换层以及固定环。波长转换层设置于基板上。固定环设置于基板上。固定环具有第一表面、第二表面与多个导流结构，第一表面与第二表面相对，且第二表面朝向基板。第二表面具有相邻的第一区域与第二区域。第一区域固定于基板。第二区域与基板相隔开以形成导流空间，其中导流结构位于第一表面上，且每一导流结构形成有第一导流孔。第一导流孔从第一表面延伸至第二表面的第二区域。导流结构分别具有扰流面，扰流面立于第一表面并具有第二导流孔，其中每一导流结构的第二导流孔与第一导流孔面向不同方向。
10.为达到上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本实用新型所提供的投影装置包括照明系统、光阀以及投影镜头。照明系统用以提供照明光束，光阀配置于照明光束的传
递路径上，以将照明光束转换成影像光束，而投影镜头配置于影像光束的传递路径上以投射影像光束。照明系统包括激发光源与上述的波长转换元件。激发光源用以提供激发光束。
11.本实用新型的波长转换元件采用具有多个导流结构的固定环，且各导流结构具有第一导流孔与扰流面。因为扰流面是立于基板并具有第二导流孔，所以当波长转换元件转动时，气流会经由第二导流孔及第一导流孔而流经位于基板与固定环之间的导流空间，以带走累积在导流空间周围的固定环及基板的热能，进而提升波长转换元件的散热效率。本实用新型的投影装置因采用上述的波长转换元件，所以能具有良好的耐用度。
12.为让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下。
附图说明
13.图1是本实用新型一实施例的波长转换元件的俯视示意图。
14.图2是图1的波长转换元件的剖视示意图。
15.图3是图1的导流结构的立体示意图。
16.图4是图2的导流结构的放大示意图。
17.图5是本实用新型另一实施例的波长转换元件的俯视示意图。
18.图6是本实用新型另一实施例的波长转换元件的剖视示意图。
19.图7是本实用新型另一实施例的波长转换元件的剖视示意图。
20.图8是本实用新型一实施例的投影装置的方块示意图。
21.附图标记列表
22.100、100a、100b、100c:波长转换元件
23.110:基板
24.111:承载面
25.112:散热结构
26.113:背面
27.114:波长维持区
28.120:波长转换层
29.121、122:波长转换区块
30.130、130a:固定环
31.131、131a、161b:导流结构
32.132:导流壁
33.133:环形侧壁
34.140:马达
35.141:转轴
36.150:配重件
37.200:投影装置
38.210:照明系统
39.211:激发光源
40.220:光阀
41.230:投影镜头
42.1310:扰流面
43.1311a:第一导流结构
44.1312a:第二导流结构
45.160b:背面固定环
46.a:夹角
47.d:距离
48.e1:内侧缘
49.e2:外侧缘
50.f:气流
51.h1:高度
52.h2:高度
53.l1:照明光束
54.l2:影像光束
55.le:激发光束
56.lp:转换光束
57.lr:光束
58.o1:第一导流孔
59.o2、o3、o4:第二导流孔
60.p:板体
61.r1、r3:第一区域
62.r2:第二区域
63.s:导流空间
64.s1:第一表面
65.s2:第二表面
66.t:厚度
67.z:开孔。
具体实施方式
68.有关本实用新型的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的一优选实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本实用新型。
69.图1是本实用新型一实施例的波长转换元件的俯视示意图。图2是图1的波长转换元件的剖视示意图。图3是图1的导流结构的立体示意图。请参考图1至图3，波长转换元件100包括基板110、波长转换层120以及固定环130。波长转换层120设置于基板110上，用于接受激发光束le(如图8)。固定环130设置于基板110上。固定环130具有第一表面s1、第二表面s2与多个导流结构131，第一表面s1与第二表面s2相对，且第二表面s2朝向基板110。第二表面s2具有相邻的第一区域r1与第二区域r2。第一区域r1固定于基板110。第二区域r2与基板
110相隔开以形成导流空间s(绘于图2)。导流结构131位于第一表面s1上，且每一导流结构131形成有第一导流孔o1。第一导流孔o1从第一表面s1延伸至第二表面s2的第二区域r2。导流结构131分别具有扰流面1310，扰流面1310立于第一表面s1并具有第二导流孔o2，其中每一导流结构131的第二导流孔o2与第一导流孔o1面向不同方向。
70.基板110可具有供波长转换层120设置的承载面111。基板110的材料可包括金属(例如铝、铜、银)或是其他耐高温且导热系数较高的材料(例如陶瓷)，但不局限于此。此外，基板110还可具有多个散热结构112，以进一步加强基板110的散热效率。详言之，本实施例散热结构112例如是围绕固定环130，但不限于此。散热结构112可由冲压形成(stamping)或者是由涂布胶体所形成的凸台，但不限于此。较佳地，散热结构112与转盘中心的径向距离大于导流结构131与转盘中心的径向距离。另外，本实施例的散热结构112例如是凸出于承载面111，但其他实施例的散热结构112也可凹陷于承载面111。本实用新型不对散热结构112的形状、数量与具体位置等细部特征多做限制。
71.波长转换层120用以转换激发光束的波长。详言之，请继续参考图1，本实施例的波长转换层120可包括两个波长转换区块121及122，其中波长转换区块121例如可在受激发光束照射后发出绿光，波长转换区块122则例如可在受激发光束照射后发出黄光，但不限于此。例如，在一实施例中，上述波长转换区块的数量可为三个，且上述三个波长转换区块可在受激发光束照射后分别发出绿光、黄光和红光。在另一实施例中，上述波长转换区块的数量可为一个，并可在受激发光束照射后发出黄光。能理解的是，在其他实施例中，波长转换区块的数量也可以超过三个。在本实施例中，波长转换层120可包括波长转换材料，而所述的波长转换材料例如包括荧光材料、磷光性材料(例如为磷光体)或是纳米材料(例如为量子点)，但不限于此。
72.附带一提，基板110还可具有波长维持区114。波长维持区114例如为基板110的开孔z并设有板体p。板体p的形状可与波长维持区114相对，例如可嵌入波长维持区114中。本实施例的板体p例如为透光板，以供激发光束通过，且所述透光板上可设置光扩散层或光扩散微结构，以消除激发光束所形成的激光光斑(laser speckle)。另外，因为波长维持区114本身即为开孔z，所以也能在不设置板体p或其他光学元件的情形下，供激发光束直接穿透。在一实施例中，板体p可为反射板，以反射激发光束。在另一实施例中，波长维持区114也可为部分的承载面111或是设置于承载面111上的反射层，以反射激发光束。
73.请再参考图2，本实施例的固定环130例如是设置于基板110的承载面111上。在本实施例中，波长转换元件100例如是波长转换轮(wavelength converting wheel)，因此波长转换元件100还可包括马达140，马达140则可包括转轴141。详言之，马达140可设置于固定环130相对于基板110的另一侧。例如，基板110还可具有和承载面111相对的背面113，其中马达140可设置于背面113，固定环130则可设置于承载面111并可套设于转轴141。如此，固定环130便能与马达140夹持基板110，使基板110能稳固于马达140上转动。请一并参考图1与图2，基板110的形状可为圆形，以用于转动。为改善波长转换元件100的起始不平衡量(initial amount of unbalance)，本实施例的波长转换元件100还可包括配重件150。配重件150可设置在固定环130上。在本实施例中，配重件150的材料可包括uv胶，但其他实施例不限于此。能理解的是，其他实施例的波长转换元件100也可不设置配重件150。
74.在本实施例的固定环130中，第二区域r2例如围绕第一区域r1，且每一导流结构
131在第二表面s2的正投影位于第二区域r2，使第一导流孔o1和第二导流孔o2能与导流空间s相通。因此，当波长转换元件100在转动时，气流f(标示于图2)能通过第一导流孔o1和第二导流孔o2而流经导流空间s，以带走累积在导流空间s周围的固定环130及基板110的热能，进而提升波长转换元件100的散热效率。
75.进一步说，第一区域r1可朝基板110凸伸并固定于基板110，例如，本实施例的第一区域r1是朝承载面111凸伸并固定于承载面111。导流空间s例如是连续地围绕第一区域r1，亦即在导流空间s内可不设置任何元件以避免分隔导流空间s，如此可增加气流f流动的空间，进而更提升散热效率。另一方面，第一导流孔o1例如邻近于第一区域r1，如此能更增加气流f在导流空间s内的流动范围，以更进一步提升散热效率。此外，因为各第一导流孔o1可邻近于第一区域r1，所以在第一表面s1上与第二区域r2重迭的部分有更多空间供配重件150设置。附带一提，第二导流孔o2的开口方向能依波长转换元件100的转动方向而更改，并不限于图中所示。
76.请再参考图2与图3，固定环130的材料例如包括金属，但不限于此。在本实施例中，导流结构131例如是经由对第二表面s2的第二区域r2冲压成形，但导流结构131的具体形状不限于图中所示。详细来说，各导流结构131还可具有导流壁132，而导流壁132、第一导流孔o1与第二导流孔o2可经由冲压的方式一并形成。此外，导流壁132凸出于第一表面s1并分别遮盖第一导流孔o1，以防止流入第二导流孔o2的气流f朝远离第一表面s1的方向逸散，进而更增加流入导流结构131的气流量。此外，请一并参考图3与图4，固定环130在第一表面s1与第二表面s2的第二区域r2之间可具有厚度t(绘示于图4)。扰流面1310可具有邻近于第二导流孔o2的内侧缘e1及远离第二导流孔o2的外侧缘e2，外侧缘e2与内侧缘e1之间的距离d(标示于图4)例如小于厚度t。如此，便能增加第二导流孔o2的开口截面积，以进一步增加流入导流结构131的气流量。上述冲压成形的加工方式能增加第二导流孔o2的开口截面积，但本实用新型不对具体的加工方式多做限制。此外，为了提升扰流面1310的扰流效果及增加流入导流结构131的气流量，扰流面1310与第一表面s1的夹角a(标示于图3)例如介于85至95度。举例而言，本实施例的夹角a约为90度，但本实用新型不限于此。附带一提，请继续参考图4，固定环130的外侧缘可具有立于第一表面s1的环形侧壁133。环形侧壁133相对于第一表面s1的高度h1是高于每一导流结构131相对于第一表面s1的高度h2，如此能减少导流结构131在波长转换元件100转动时产生的噪音。
77.相较于现有技术，本实施例的波长转换元件100采用具有多个导流结构131的固定环130，且各导流结构131具有第一导流孔o1与扰流面1310。详言之，因为扰流面1310是立于基板110并具有第二导流孔o2，所以扰流面1310不但能产生扰流效果，以加强波长转换元件100的散热效率，且第二导流孔o2能供大量的气流f流入导流结构131。进一步说，因为扰流面1310是立于基板110并具有第二导流孔o2，所以当波长转换元件100转动时，气流f会经由第二导流孔o2及第一导流孔o1而流经位于基板110与固定环130之间的导流空间s，以带走累积在导流空间s周围的固定环130及基板110的热能，进而提升波长转换元件100的散热效率。
78.图5是本实用新型另一实施例的波长转换元件的俯视示意图。本实施例的波长转换元件100a的结构与优点和图1的实施例相似，以下谨说明差异处。请参考图5，本实施例的固定环130a的导流结构131a例如是排列成多圈，举例来说，导流结构131a例如包括多个第
一导流结构1311a与多个第二导流结构1312a。第一导流结构1311a围绕第一区域r3排列，第二导流结构1312a围绕第一导流结构1311a排列，以进一步提升波长转换元件100a的散热效率。能理解的是，第一导流结构1311a与第二导流结构1312a的细部结构可彼此相异。例如，第一导流结构1311a的第二导流孔o3可略大于第二导流结构1312a的第二导流孔o4，使流入第一导流结构1311a与第二导流结构1312a的气流量能大致相同。如此，波长转换元件100a能更均匀地散热。附带一提，在其他实施例中，固定环130a也可包括围绕第二导流结构1312a的第三导流结构，而本实用新型不对导流结构131a的具体排列圈数多做限制。
79.图6是本实用新型另一实施例的波长转换元件的剖视示意图。请参考图6，波长转换元件100b还可包括背面固定环160b。背面固定环160b与固定环130设置于基板110的相对的两侧，例如，本实施例的固定环130设置于承载面111，背面固定环160b则设置于背面113。另外，背面固定环160b上也可形成有多个导流结构161b，以进一步提升波长转换元件100b的散热效率。背面固定环160b的结构及优点可与上述固定环130或130a相似，故相关特征不在此重复描述。
80.图7是本实用新型另一实施例的波长转换元件的剖视示意图。本实施例的波长转换元件100c的结构与优点和图1的实施例相似，主要差异在于，本实施例的马达140可设置于固定环130相对于基板110的同侧。例如，固定环130可设置于基板110的背面113上。马达140则可设置于与固定环130相同的一侧。
81.图8是本实用新型一实施例的投影装置的方块示意图。请参考图8，投影装置200包括照明系统210、光阀220和投影镜头230。照明系统210能提供照明光束l1。光阀220配置于照明光束l1的传递路径上，以将照明光束l1转换成影像光束l2，而投影镜头230配置于影像光束l2的传递路径上以投射影像光束l2。照明系统210包括激发光源211及波长转换元件100，其中激发光源211能提供激发光束le。在其他实施例中，波长转换元件100亦可替换为波长转换元件100a、100b或100c。
82.在本实施例中，照明系统210可包括激发光源211以及波长转换元件100。激发光源211例如包括发光二极管(light emitting diode，led)或激光二极管(laser diode，ld)，其中所述的发光二极管或激光二极管的数量可以是一个或多个。举例来说，当发光二极管(或激光二极管)的数量是多个时，发光二极管(或激光二极管)可排列成矩阵。波长转换元件100配置于激发光束le的传递路径上，波长转换元件100以时序性地将激发光束le转换成转换光束lp。此外，激发光束le没有被波长转换元件100转换成转换光束lp以光束lr示意。上述的照明光束l1包括光束lr与转换光束lp。由于波长转换元件100的特征已在前文中详细说明，故在此省略相关描述。
83.光阀220例如是数字微型反射镜元件(digital micromirror device，dmd)、硅基液晶(liquid crystal on silicon，lcos)或液晶显示面板(liquid crystal display，lcd)，但不限于此。此外，本实施例并不限定光阀的数量。举例来说，本实施例的投影装置200可采用单片式液晶显示面板或是三片式液晶显示面板的架构，但不限于此。
84.投影镜头230例如包括一个或多个光学镜片，而所述的光学镜片的屈光度可彼此相同或相异。例如，所述的光学镜片可包括双凹透镜、双凸透镜、凹凸透镜、凸凹透镜、平凸透镜以及平凹透镜等各种非平面镜片，或是包括上述各非平面镜片的任意组合。另一方面，投影镜头230也可以包括平面光学镜片。本实用新型不对投影镜头230的具体结构多做限
制。
85.相较于现有技术，本实施例的投影装置200因采用波长转换元件100，而波长转换元件100能提供良好的散热效率，所以本实施例的投影装置200能具有良好的耐用度。
86.综上所述，本实用新型的波长转换元件采用具有多个导流结构的固定环，且各导流结构具有第一导流孔与扰流面。因为扰流面是立于基板并具有第二导流孔，所以当波长转换元件转动时，气流会经由第二导流孔及第一导流孔而流经位于基板与固定环之间的导流空间，以带走累积在导流空间周围的固定环及基板的热能，进而提升波长转换元件的散热效率。本实用新型的投影装置因采用上述的波长转换元件，所以能具有良好的耐用度。
87.以上所述，仅为本实用新型的优选实施例，不能以此限定本实用新型实施的范围，即凡是依照本实用新型权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本实用新型专利涵盖的范围内。另外，本实用新型的任一实施例或权利要求不须达到本实用新型所公开的全部目的或优点或特点。此外，说明书摘要和实用新型名称仅是用来辅助专利文件检索，并非用来限制本实用新型的权利范围。此外，本说明书或权利要求书中提及的「第一」、「第二」等用语仅用以命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。