专利名称：波长转换装置及发光装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及照明与显示用的光源技术领域，特别是涉及一种波长转换装置及发光装置。
背景技术：
专利US7547114公开了一种高亮度光源的结构，该结构包括被激发光源的激发光激发的旋转的荧光粉色轮。其中，荧光粉色轮的结构请参阅图Ia与图lb，图Ia与图Ib分别是该色轮的主视图与侧视图。如图Ia与图Ib所示，荧光粉色轮包括基板10、荧光材料20与驱动装置30 ;荧光材料20涂覆在基板10上，该基板10固定于驱动装置30的转动轴 31上。由于荧光材料20的转化效率往往不高于80%，而且很多时候在50%左右，因此荧光材料20在发光的同时会产生大量的热，进而为荧光材料乃至整个色轮加温，并最终达到热平衡。随着激发光的光强和光功率的增大，色轮达到热平衡时的温度会越来越高。例如，当激发光的光功率达到30W时，荧光材料20的温度将高于120度，而荧光材料的热量会同时传递到基板10以及驱动装置30上，并导致基板10与驱动装置30的温度升高。然而，驱动装置30的长期工作温度存在上限值，一般来说，这个上限值在85度左右，超过该上限值，驱动装置30的使用寿命会大幅下降，从而严重影响色轮以及整个光源的使用寿命。
实用新型内容本实用新型主要解决的技术问题是提供一种波长转换装置及发光装置，能够使驱动装置的长期工作温度较低，使用寿命较高。本实用新型实施例提供一种波长转换装置，包括用于吸收激发光并产生受激光的波长转换层；用于驱动该波长转换层使波长转换层周期性运动的驱动装置；介于波长转换层与驱动装置之间的隔热层，波长转换层通过该隔热层固定连接于该驱动装置上，该驱动装置的与该隔热层固定连接的表面为驱动装置的驱动面；以驱动装置的驱动面为底面、以隔热层的厚度为高的柱形内的各部分的导热系数以各部分的体积为权重的加权平均值小于IOW/(m k)。本实用新型实施例还提供一种发光装置，包括上述的波长转换装置；以及用于发出上述激发光的激发光源。与现有技术相比，本实用新型包括如下有益效果通过在波长转换层与驱动装置之间设置隔热层，并且以驱动装置的驱动面为底面、以隔热层的厚度为高的柱形内的各部分的导热系数以各部分的体积为权重的加权平均值小于IOW/(m k)，从而能够阻止波长转换层产生的热量传递到驱动装置上，使驱动装置的长期工作温度较低及使用寿命较高，因而色轮及整个光源的使用寿命也较高。
图Ia与图Ib分别是现有技术中一种色轮的主视图与侧视图；图2是本实用新型实施例中波长转换装置的一个实施例的侧视图；图3是本实用新型实施例中波长转换装置的另一实施例中的隔热层的立体图；图4是图3所示实施例中隔热层的与驱动装置固定连接的表面的示意图；图5a是本实用新型实施例中波长转换装置的另一实施例中的隔热层的立体图；图5b是图5a所示实施例中隔热层A-A位置的放大剖视图；图6是图5b所示实施例的一替换实施例中的隔热层的剖视图； 图7是本实用新型实施例中波长转换装置的另一实施例的侧视图、以及隔热层的主视图；图8是本实用新型实施例中波长转换装置的另一实施例的侧视图、以及隔热层的主视图；图9是本实用新型实施例中波长转换装置的另一实施例的侧视图、以及隔热层的主视图。
具体实施方式
以下结合附图和实施方式对本实用新型实施例进行详细说明。专业术语解释导热系数在稳定传热条件下，Im厚的材料，两侧表面的温差为I度(K)，在I秒内通过I平方米面积传递的热量，单位为瓦/ (米 度)，即W/ (m · k)。实施例一请参阅图2，图2是本实用新型实施例中波长转换装置的一个实施例的侧视图。波长转换装置2包括用于吸收激发光并产生受激光的波长转换层100 ;用于驱动该波长转换层100使波长转换层100周期性转动的驱动装置200 ;以及介于波长转换层100与驱动装置200之间的隔热层300，波长转换层100通过该隔热层300固定连接于驱动装置200 上。波长转换层100包括基板110与设于基板110上的波长转换材料片120，隔热层300介于该基板110与驱动装置200之间，固定连接该基板与驱动装置。波长转换材料可以是荧光粉、量子点材料或能够将激发光转换成适当颜色的受激光的其他材料。可以将波长转换材料制成片状结构并粘接在基板110上，也可以将波长转换材料涂覆在基板110上形成波长转换材料片120。基板110可以采用透明材料制成，也可以为反射镜。在另一实施例中，波长转换层100也可以为内部设有波长转换材料的透明玻璃，此时，可无需基板，该透明玻璃直接与隔热层300固定连接。驱动装置200包括一驱动面，该驱动面为驱动装置200的与隔热层300固定连接的表面。本实施例中，驱动装置200具体为马达200，该马达具有一转轴210，波长转换层100的基板110通过隔热层300固定连接于该转轴210上，转轴210的与隔热层固定连接的端面即为马达的驱动面，因此本实施例中的驱动面为一圆形。基板110优选为圆盘状，沿周向设置有至少两个区域，各区域设有不同的波长转换材料片，以将激发光转换为不同的受激光。当马达通过转轴210带动波长转换层转动时，基板110的各区域依次设置于激发光的照射路径上，从而色轮依序出射不同的受激光。上述至少两个区域也可以至少一个设有波长转换材料片的区域、以及至少一个无波长转换材料片的透明区域。当然，基板110也可以沿周向只有一个区域。通过在基板110和驱动装置200中间设置隔热层300，以避免基板110和驱动装置200的直接接触，有效阻止了波长转换层100的热量传递到驱动装置200上，避免了驱动装置因长期工作温度较高而使用寿命下降的问题。本实用新型中，以驱动装置200的驱动面为底面、以隔热层300的厚度(即驱动面至波 长转换层的距离)为高的圆柱形内的各部分的导热系数以各部分的体积为权重的加权平均值小于IOW/(m*k)时，即可达到隔热的目的。容易理解的是，只要上述圆柱形内，沿平行于驱动面的方向上导热系数改变，而沿垂直于驱动面的方向上导热系数不变，则上述圆柱形的各部分均为以隔热层300的厚度为高的柱形，此时上述加权平均值即该以圆柱形内的各部分的底面面积为权重的加权平均值。本实施例中，隔热层300为覆盖驱动装置200的驱动面(即转轴210的端面)的隔热板300。隔热板300为实心板，且采用导热性能较差的材料制成，例如导热系数小于IOW/(m k)的材料，因而以驱动装置200的驱动面为底面、以隔热板300的厚度(即驱动面至波长转换层的距离)为高的圆柱形内的各部分的导热系数以各部分的体积为权重的加权平均值小于IOW/(m k)，从而能够有效地阻止波长转换层100产生的热量传递到驱动装置200上，使驱动装置200的长期工作温度较低。更优选地，上述加权平均值小于IW/(m k)。隔热板300优选采用导热性能较差的高分子聚合材料制成，例如硬质塑料、有机玻璃。此外，隔热层的材料优选有较高的强度，以承受马达转动时隔热层两侧的固定物带给它的应力。例如硬质塑料，由于其导热系数低(往往小于IW/(m *k))，机械强度良好和易于加工的特点，成为本实施例隔热板300的优选材料。此外，由于波长转换材料的发光效率与温度成反比例关系，即波长转换材料的温度越低，波长转换材料的发光效率就越高。降低波长转换材料温度的最直接有效的方法是，使用导热良好的材料来制作承载波长转换材料片的基板。这样波长转换材料受激所产生的热量，会有相当一部分被基板导走并扩散开来，进而波长转换材料的温度得以降低。因此，基板110优选采用导热系数大于40W/(m*k)的材料制成。更优选地，基板110与波长转换材料片120紧密贴合，并采用导热系数大于40W/(m k)的金属制成，例如铝、铜或铁。与现有技术相比，本实施例中，通过在波长转换层与驱动装置之间设置隔热板，并且以驱动装置的驱动面为底面、以隔热板的厚度为高的圆柱形内的各部分的导热系数以各部分的体积为权重的加权平均值小于low/(m k)，从而能够阻止波长转换层产生的热量传递到驱动装置上，使驱动装置的长期工作温度较低及使用寿命较高，因而色轮及整个光源的使用寿命也较高。并且，本实施例中的波长转换材料由于设置于导热性能较好的基板上，因而波长转换材料具有温度较低、发光效率较高的优点，并由于温度较低而具有使用寿命较长的优点。实施例二请参阅图3-图4，图3是本实用新型实施例中波长转换装置的另一实施例中的隔热层的立体图，图4是图3所示实施例中隔热层的与驱动装置固定连接的表面的示意图。如图3所示，隔热板300包括相对的第一表面DEIH与第二表面CBFG，第一表面DEIH与基板110固定连接，第二表面CBFG与马达200的驱动面(转轴210的端面)固定连接。如图4所示，转轴210的端面S落在隔热板300的与驱动装置固定连接的表面CBFG的范围内。本实施例与图2所示实施例的区别之处在于图2所示实施例的隔热板采用一种材料制成，而本实施例的隔热板300在端面S内按所采用材料的导热系数的不同分为两个区域，例如两个嵌套的圆形区域SI与环形区域S2。假设圆形区域SI与环形区域S2内所采用材料的导热系数分别为入1与λ 2，那么以马达200的驱动面为底面、以隔热板300的厚度为高的圆柱形内的各部分的导热系数以各部分的底面面积为权重的加权平均值为(SI* λ 1+S2*A 2)/(Sl+S2)。实施例三 请参阅图5a_图5b，图5a是本实用新型实施例中波长转换装置的另一实施例中的隔热层的立体图，图5b是图5a所示实施例中隔热层A-A位置的放大剖视图。如图5a所示，隔热板300包括相对的第一表面DEIH与第二表面CBFG，第一表面DEIH与基板110固定连接，第二表面CBFG与马达200的驱动面固定连接。如图5a和图5b所示，本实施例与图2所示实施例的区别之处在于波长转换装置3的隔热板300为包括多个孔洞310的多孔结构，各孔洞310中填充有惰性气体或空气。由于孔洞310内的气体的导热系数很低，从而使得以马达200的驱动面(转轴210的端面)为底面、以隔热板300的厚度(即从驱动面至基板110的距离)为高的圆柱形内的各部分的导热系数以各部分的体积为权重的加权平均值降低。孔洞310越多，孔洞310所占的比例越大，则上述加权平均值越低，隔热的效果就越好，上述加权平均值优选为低于low/(m · k);但孔洞所占的比例过大会影响隔热板的强度，使隔热板不能承受马达200转动时的拉力。在实际应用中，可以通过实验不同孔洞占比的材料，来选择一种既可以保证强度，又可以起到最佳隔热效果的材料。容易理解的是，对于多孔结构的隔热板来说，由于孔洞的存在，隔热板的除了孔洞之外的制成材料可以选择金属材料，从而使得隔热板能够具有较大的强度。此时，虽然金属材料导热性能良好，但由于孔洞的存在，使得上述加权平均值处于金属材料的导热系数和孔洞中气体的导热系数之间。因此，只要上述加权平均值小于IOW/(m*k)，就可以达到隔热和保护马达的效果。实施例四请参阅图6，图6是图5b所示实施例的一替换实施例中的隔热层的剖视图。如图6所示，本实施例与图5b所示实施例的区别之处在于隔热板300的孔洞310是层状的，即在材料中形成多个气体片层，同样可以起到降低以马达200的驱动面(转轴210的端面)为底面，以隔热板的厚度(即从驱动面至基板110的距离)为高的圆柱形内的各部分的导热系数以各部分的体积为权重的加权平均值。此外,在另一实施例中，隔热板300还可以为真空隔热板(VIP, Vacuum InsulationPanel)，它由填充芯材和真空保护表层复合而成，能够有效地避免空气对流引起的热传递，因此平均导热系数可大幅度降低，具有比多孔结构更好的隔热效果。实施例五请参阅图7，图7是本实用新型实施例中波长转换装置的另一实施例的侧视图、以及隔热层的主视图。图7的左边示出的为波长转换装置7的侧视图，右边示出的为隔热层300的主视图，本实施例与图2所示实施例的区别之处在于波长转换装置7的隔热层300的截面呈与转动轴底面同心的一环形320与一圆形330的组合，该环形320的外径与转动轴的半径相等，该圆形330位于该环形320的内部，且在环形320与圆形330之间存在一空腔，使得隔热层300与转动轴210的驱动面的接触面积小于该驱动面在基板110 (即波长转换层100)上的投影面积。由于空腔的导热系数很低，因而使得以马达200的驱动面(转轴210的端面)为底面，以隔热层的厚度(即从驱动面至基板110的距离)为高的圆柱形内的各部分的导热系数以各部分的体积为权重(即以各部分的底面面积为权重)的加权平均值较低。假设隔热层300的环形320区域与圆形330区域采用同样的材料制成，且导热系数为入3，两区域的面积分别为S3与S4，而环形320区域与圆形330区域之间的空腔的导热系数为X 4，面积为S5，则以马达200的驱动面为底面，以隔热层的厚度为高的圆柱形内的各部分的导热系数以各部分的底面面积为权重的加权平均值为((S3+S4)*X 3+S5*X 4)/ (S3+S4+S5)。由于空腔内空气的导热系数\ 4可以忽略不计，因而本实施例中的加权平均值可以约等于((S3+S4)*X3)/(S3+S4+S5)。由此可见，隔热层300与驱动装置的驱动面的接触面积(S3+S4)越小，则本实施例中的加权平均值越低。本实施例中，可以通过选择X 3与接触面积(S3+S4)的大小，使得加权平均值低于IOW/(m*k)，以达到隔热和保护马达的效果。容易理解的是，只要接触面积(S3+S4)占驱动面的面积(S3+S4+S5)足够小，则可以选择较大的X 3，即选用导热系数较高的材料制成隔热层300，例如强度较高的金属材料，从而隔热层在起到隔热的同时，还能良好地承受马达转动时隔热层两侧的固定物带给它的应力。此时，隔热层优选与驱动装置的转轴或波长转换层的基板合为一体成型结构，以便制作较为简易，降低成本。实施例六请参阅图8，图8是本实用新型实施例中波长转换装置的另一实施例的侧视图、以及隔热层的主视图。本实施例与图7所示实施例的区别之处在于波长转换装置8的隔热层300的截面与图7所示的圆形330相同，此时以马达200的驱动面为底面，以隔热层的厚度为高的圆柱形内的各部分的导热系数以各部分底面面积为权重的加权平均值为(S4* A 3+ (S3+S5) * A 4) / (S3+S4+S5) 0由于空腔内空气的导热系数入4可以忽略不计，因而本实施例的加权平均值可以约等于(S4*X 3)/(S3+S4+S5)。由此可见，本实施例中的加权平均值比图7所示实施例低，具有更好的隔热效果。实施例七请参阅图9，图9是本实用新型实施例中波长转换装置的另一实施例的侧视图、以及隔热层的主视图。本实施例与图7所示实施例的区别之处在于波长转换装置9的隔热层300的截面与图7所示的环形320相同，此时以马达200的驱动面为底面，以隔热层300的厚度为高的圆柱形内的各部分的导热系数以各部分的底面面积为权重的加权平均值为(S3* A 3+ (S4+S5) * A 4) / (S3+S4+S5) 0由于空腔内空气的导热系数入4可以忽略不计，因而本实施例的加权平均值可以约等于(S3*X 3)/(S3+S4+S5)。由此可见，本实施例中的加权平均值比图7所示实施例低，具有更好的隔热效果。在实施例一至实施例四中，隔热层为覆盖驱动装置的驱动面的隔热板，即隔热层的各个平行于驱动面的截面均覆盖驱动面，这种情况下，驱动装置在通过隔热层对波长转换层驱动时，波长转换层具有较好的动平衡。而在实施例五至实施例七中，由于隔热层与驱动装置的驱动面的接触面积小于该驱动面在波长转换层上的投影面积，因而能够使用导热系数较高且强度较高的材料制成隔热层，例如金属材料，从而隔热层具有较大的强度。以上各实施例均以驱动装置的驱动面为圆形为例进行说明，但并不以此限定本实用新型。驱动装置的驱动面也可以为三角形、方形、五边形等各种规则或不规则图形。以上各实施例均以驱动装置驱动圆盘状的波长转换层周期性转动为例进行说明，但并不以此限定本实用新型。在其他实施例中，波长转换层也可以设置成在驱动装置的驱动下周期性转动的筒状结构；或者，驱动装置也可以驱动波长转换层周期性往返移动，此时波长转换层可以是在驱动装置驱动下周期性平移的带状结构。 由上述各实施例可以概括得出，本实用新型实施例中的波长转换装置包括用于吸收激发光并产生受激光的波长转换层；用于驱动该波长转换层使波长转换层周期性运动的驱动装置；介于波长转换层与驱动装置之间的隔热层，波长转换层通过该隔热层固定连接于该驱动装置上，，该驱动装置的与该隔热层固定连接的表面为驱动装置的驱动面；以驱动装置的驱动面为底面、以隔热层的厚度为高的柱形内的各部分的导热系数以各部分的体积为权重的加权平均值小于IOW/(m · k)。与现有技术相比，本实用新型实施例中，通过在波长转换层与驱动装置之间设置隔热层，并且以驱动装置的驱动面为底面、以隔热层的厚度为高的柱形内的各部分的导热系数以各部分的体积为权重的加权平均值小于low/(m · k)，从而能够阻止波长转换层产生的热量传递到驱动装置上，使驱动装置的长期工作温度较低及使用寿命较高，因而色轮及整个光源的使用寿命也较高。本实用新型还提供发光装置，包括用于发出激发光的激发光源、以及波长转换装置；该波长转换装置可以包括上述各实施例中的结构及功能，该波长转换装置的波长转换层用于吸收该激发光源发出的激发光并产生受激光。以上所述仅为本实用新型的实施方式，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
权利要求1.一种波长转换装置，其特征在于，包括 用于吸收激发光并产生受激光的波长转换层； 用于驱动该波长转换层使波长转换层周期性运动的驱动装置； 介于所述波长转换层与驱动装置之间的隔热层，该波长转换层通过该隔热层固定连接于该驱动装置上，该驱动装置的与该隔热层固定连接的表面为驱动装置的驱动面； 以驱动装置的驱动面为底面、以隔热层的厚度为高的柱形内的各部分的导热系数以各部分的体积为权重的加权平均值小于IOW/(m · k)。
2.根据权利要求I所述的波长转换装置，其特征在于，所述波长转换层包括基板与设于基板上的波长转换材料片，所述隔热层介于该基板与所述驱动装置之间。
3.根据权利要求2所述的波长转换装置，其特征在于，所述基板采用导热系数大于40W/ (m · k)的材料制成。
4.根据权利要求I所述的波长转换装置，其特征在于，所述隔热层为覆盖所述驱动装置的驱动面的隔热板。
5.根据权利要求4所述的波长转换装置，其特征在于，所述隔热板为实心板，且采用高分子聚合材料制成。
6.根据权利要求4所述的波长转换装置，其特征在于，所述隔热板包括多个孔洞，各孔洞中填充有惰性气体或空气。
7.根据权利要求4所述的波长转换装置，其特征在于，所述隔热板为真空隔热板。
8.根据权利要求I所述的波长转换装置，其特征在于，所述隔热层与驱动装置的驱动面的接触面积小于该驱动面在所述波长转换层上的投影面积。
9.根据权利要求8所述的波长转换装置，其特征在于，所述隔热层采用金属材料制成。
10.一种发光装置，其特征在于，包括如权利要求I至9中任一项所述的波长转换装置；用于发出所述激发光的激发光源。
专利摘要本实用新型实施例公开了一种波长转换装置及发光装置，波长转换装置包括用于吸收激发光并产生受激光的波长转换层；用于驱动该波长转换层使波长转换层周期性运动的驱动装置；介于波长转换层与驱动装置之间的隔热层，波长转换层通过该隔热层固定连接于该驱动装置上，该驱动装置的与该隔热层固定连接的表面为驱动装置的驱动面；以驱动装置的驱动面为底面、以隔热层的厚度为高的柱形内的各部分的导热系数以各部分的体积为权重的加权平均值小于10W/(m·k)，从而能够阻止波长转换层产生的热量传递到驱动装置上，使驱动装置的长期工作温度较低及使用寿命较高，因而色轮及整个光源的使用寿命也较高。
文档编号F21V9/10GK202546620SQ201220139208
公开日2012年11月21日 申请日期2012年4月5日 优先权日2011年12月30日
发明者李屹, 杨毅 申请人:深圳市光峰光电技术有限公司