TWI480665B - 雷射投影系統之螢光轉輪散熱模組 - Google Patents

Description

雷射投影系統之螢光轉輪散熱模組

本案係關於一種螢光轉輪散熱模組，尤指一種適用於雷射投影系統中，且可有效降低螢光轉輪之局部溫度之螢光轉輪散熱模組。

於現今的雷射投影系統中，主要以雷射(laser)光源激發螢光劑(phosphor)而產生不同波長的色光，然而於此領域的技術應用中，由於雷射光的能量極高，且集中性亦高，故在短時間內即可達到上千度之溫度，而易使螢光劑燒毀。故現行的習知做法是將一螢光劑塗佈在一金屬轉盤(phosphor wheel)的外圈上，並利用一馬達帶動此金屬轉盤高速旋轉，以使得螢光劑於單位時間內接受到的能量降低，並達到散熱的目的。然而，隨著光學產品的亮度需求不斷升高，雷射光源的能量也必須隨之提高，為了達到亮度上的需求，原有的金屬轉盤只能不斷加大面積，以進一步增加螢光劑照射路徑，方能維持螢光劑單位時間內接受到的所需的特定能量。

然而，此傳統之加大金屬轉盤之作法將會帶來以下幾個問題，其一是當金屬轉盤加大後，則其整體之雷射投影系統空間易必須隨之加大，會導致整體雷射投影系統之體積增大之問題；第二則為 當金屬轉盤加大後，意謂其高轉速馬達亦必須隨之升級，以維持其高速之轉速，然而當金屬轉盤的面積增大時，該金屬轉盤的平衡性則不易達到，且目前市面上亦難以找到相符合的高規格馬達，故如需搭配此面積增大的金屬轉盤之高規格馬達，則需再進一步開發相關馬達產品，除此之外，當馬達轉速提升時，隨之伴隨而來的還有噪音之問題。再者，若無法解決前述之問題，而使雷射投影系統受限於該金屬轉盤之大小以及馬達等限制，則傳統之雷射投影系統將無法使用更高能量的雷射光源以增加亮度，換言之，若金屬轉盤之面積無法增大、馬達之轉速無法提升，則雷射投影系統之亮度將會因此受限。

更甚者，即便帶動金屬轉盤之馬達轉速可獲得改善，然而，傳統之金屬轉盤僅為一圓盤型結構，其於轉動時不易帶動周邊空氣形成高低壓差，故無法有效帶動氣流而達到散熱效果。

因此，如何發展一種可解決前述問題，可在不增大金屬轉盤之面積尺寸下，而可對金屬轉盤進行有效之散熱作業，以提升其散熱效能、並達到可減小雷射投影系統之整體體積、提升總亮度之雷射投影系統之螢光轉輪散熱模組，實為目前迫切需要解決之課題。

本案之一目的為提供一種適用於雷射投影系統之螢光轉輪散熱模組，其係透過複數個導風孔穿越螢光轉輪之第一表面及第二表面而設置，並由設置於第二表面上之扇葉導引氣流，進而使一部分氣流可側向流出該扇葉，而一部份氣流則經由該複數個導風孔穿越流入該第一表面，俾對螢光轉輪及其螢光外圈進行散熱。

本案之另一目的為提供一種適用於雷射投影系統之螢光轉輪散熱模組，其係透過複數個導風孔穿越螢光轉輪之第一表面及第二表面而設置，並由設置於第二表面上之扇葉導引氣流，進而使一部分氣流可側向流出該扇葉，而一部份氣流則經由該複數個導風孔穿越流入該第一表面，且設置於該第一表面上之導風罩更可進一步導引該穿越氣流，俾可直接對該螢光外圈進行散熱，更可進一步對雷射光源所照射之定點處進行局部導風及散熱。

為達上述目的，本案之一較佳實施態樣為提供一種螢光轉輪散熱模組，適用於雷射投影系統，包括：螢光轉輪，具有第一表面及與第一表面相對之第二表面，於第一表面之周緣處設有螢光外圈；複數個導風孔，其係穿越螢光轉輪之第一表面及第二表面而設置；以及扇葉，設置於螢光轉輪之第二表面，且扇葉具有入風口及第一出風口；其中，雷射投影系統之雷射光源係投射於螢光外圈之定點處，當螢光轉輪高速轉動時，扇葉係導引氣流自扇葉之入風口進入，一部分氣流由扇葉之第一出風口側向流出，一部分氣流則經由複數個導風孔穿越螢光轉輪之第二表面而流至第一表面，俾對螢光轉輪及接受雷射光源照射之螢光外圈進行散熱。

為達上述目的，本案之又一較佳實施態樣為提供一種螢光轉輪散熱模組，適用於雷射投影系統，包括：螢光轉輪，具有第一表面及與第一表面相對之第二表面，於第一表面之周緣處設有螢光外圈；複數個導風孔，其係穿越螢光轉輪之第一表面及第二表面而設置；扇葉，設置於螢光轉輪之第二表面，且扇葉具有入風口及第一出風口；以及導風罩，對應設置於螢光轉輪之第一表面上，且具有至少一第二出風口；其中，雷射投影系統之雷射光源係投 射於螢光外圈之定點處，當螢光轉輪高速轉動時，扇葉係導引氣流自扇葉之入風口進入，一部分氣流由扇葉之第一出風口側向流出，一部分氣流則經由複數個導風孔穿越螢光轉輪之第二表面而流至第一表面，藉由導風罩將進入第一表面之穿越氣流進行導引，俾對螢光轉輪之第一表面及螢光外圈進行散熱，並自第二出風口流出。

1‧‧‧螢光轉輪

10‧‧‧第一表面

100‧‧‧螢光外圈

11‧‧‧第二表面

110‧‧‧導風孔

12‧‧‧轉軸

2‧‧‧扇葉

20‧‧‧入風口

21‧‧‧第一出風口

3‧‧‧螢光轉輪散熱模組

4‧‧‧導風罩

40‧‧‧空間

30‧‧‧第二出風口

A1‧‧‧側向氣流

A2‧‧‧穿越氣流

X‧‧‧定點

L‧‧‧雷射光源

第1A圖：係為本案第一較佳實施例之螢光轉輪散熱模組之第一表面之結構示意圖。

第1B圖：係為本案第一較佳實施例之螢光轉輪散熱模組之側視結構示意圖。

第1C圖：係為本案第一較佳實施例之螢光轉輪散熱模組之第二表面之結構示意圖。

第2圖：係為本案第二較佳實施例之螢光轉輪散熱模組之側視結構示意圖。

體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，然其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖式在本質上係當作說明之用，而非用以限制本案。

請同時參閱第1A、1B圖，第1A圖係為本案第一較佳實施例之螢光轉輪散熱模組之第一表面之結構示意圖，第1B圖係為本案第一較佳實施例之螢光轉輪散熱模組之側視結構示意圖。如第1A、1B圖所示，本案之螢光轉輪散熱模組3係適用於一雷射投影系統(未圖 示)，且其係由螢光轉輪1、複數個導風孔110以及扇葉2所構成，其中，螢光轉輪1係可為但不限為一金屬圓盤結構，且其係具有第一表面10以及與第一表面10相對應之第二表面11，第一表面10上可具有轉軸12，但不以此為限，主要藉由該轉軸12與一馬達(未圖示)相連結，透過該馬達之作動，以使轉軸12帶動螢光轉輪1進行高速轉動。以及，在螢光轉輪1之第一表面10的周緣處係設有一螢光外圈100，其主要係由一螢光劑(未圖示)塗佈於該周緣區域所形成，用以供一雷射光源L投射於其上進行螢光激發。

如第1A圖所示，在螢光轉輪1上更具有複數個導風孔110，且該複數個導風孔110係穿越螢光轉輪1之第一表面10及第二表面11而鏤空設置，於本實施例中，該複數個導風孔110係為圓形之孔洞結構，但不以此為限，於另一些實施例中，該複數個導風孔110亦可為水滴狀之鏤空孔洞結構、或是三角形之鏤空孔洞結構，其形態係可依照實際施作情形而任施變化。以及，以本實施例為例，該複數個導風孔110係為圍繞轉軸12而設置之環狀排列方式進行設置，當然，其設置之方式及數量亦不以此為限，凡可穿越該螢光轉輪1之第一表面10及第二表面11而設置，並可達到導引氣流自第二表面11流至第一表面10之導風孔110均在本案之保護範圍內。

請續參閱第1B圖及第1C圖，其中第1C圖係為本案第一較佳實施例之螢光轉輪散熱模組之第二表面之結構示意圖，如第1B圖及第1C圖所示，螢光轉輪散熱模組3更包括一扇葉2，且扇葉2係設置於螢光轉輪1之第二表面11上，於本實施例中，扇葉2係為一離心扇葉結構，但不以此為限，於另一些實施例中，扇葉2亦可為軸流 式扇葉結構。且扇葉2係可以鎖閂、貼附或是以其他扣具等方式附加設置於螢光轉輪1之第二表面11上，其連接設置之方式係可依照實際情形而任施變化。以下係以本實施例之所採用之離心扇葉為例進行說明，其中扇葉2係貼附設置於螢光轉輪1之第二表面11上，且扇葉2係具有入風口20及第一出風口21，入風口20係設置於扇葉2之中心處，用以供氣流導引流入扇葉2中，且第一出風口21係設置於扇葉2之側邊，如此一來，當螢光轉輪1透過馬達之帶動而以高速轉動時，則設置於螢光轉輪1之第二表面11上之扇葉2亦隨之轉動，進而帶動氣流自其入風口20流入扇葉2及螢光轉輪1之第二表面11處，其後，一部分之側向氣流A1係自扇葉2之第一出風口21而流出，該側向氣流A1係以側向之方式逸散，藉由此方式以增加空氣與該螢光轉輪1之整體熱交換之面積，並可將螢光轉輪1的第二表面11上的熱能帶走。

又如第1B圖所示，該雷射投影系統之一雷射光源L係投射於螢光外圈100上的一定點X處，以使雷射光源L激發該螢光外圈100上的螢光劑，而產生不同波長的色光(未圖示)，故當該螢光轉輪1轉動時，設置於其第二表面11上的扇葉2係導引氣流自扇葉2的入風口20進入，一部分側向氣流A1係如前所述，會由扇葉2側向的第一出風口21處流出，且由於螢光轉輪1通常為金屬材質所製成，例如：鋁盤，故此側向氣流A1之流動可對金屬材質的螢光轉輪1進行大面積的散熱作業，另一方面，一部分的穿越氣流A2則會透過該複數個導風孔110之導引，穿越螢光轉輪1的第二表面而流至螢光轉輪1的第一表面10處，俾可對接受雷射光源L照射的螢光外圈100進行散熱。

請參閱第2圖，其係為本案第二較佳實施例之螢光轉輪散熱模組之側視結構示意圖。如圖所示，本實施例之螢光轉輪散熱模組3係由螢光轉輪1、導風孔110、設置於螢光轉輪1之第二表面11上扇葉2以及設置於螢光轉輪1之第一表面10上的導風罩4所構成，於本實施例中，螢光轉輪1、導風孔110及扇葉2之材質、結構與設置方式係與前述實施例相仿，故不再贅述。惟於本實施例中，為使其散熱效能更為明顯，故於螢光轉輪1之第一表面10上更可套設一導風罩4，但不以此為限，該導風罩4係大致覆蓋於螢光轉輪1之第一表面10上，惟露出部分之螢光外圈100，故不會影響雷射光源L照射於螢光轉輪1之螢光外圈100之定點X處。且該導風罩4係可以多樣之方式連接、或是扣設於螢光轉輪1之第一表面10上，其連接設置之方式不於此贅述，至於導風罩4之材質亦不限制，期可為塑料材質或是金屬材質均可。

如第2圖所示，該導風罩4之內部具有一空間40，以供穿越氣流A2於其中流動，且導風罩4與第一表面10之間更具有一第二出風口30，用以供該穿越氣流A2流出。如此一來，當雷射光源L照射於該螢光外圈100之定點X處，而導致該螢光轉輪1蓄積大量之熱能時，透過螢光轉輪1之高速轉動，進而使設置於螢光轉輪1之第二表面11上的扇葉2隨之轉動，而將氣流自其入風口20導入扇葉2中，並使其一部份之側向氣流A1由扇葉2側向的第一出風口21流出，以大面積地帶走蓄積於螢光轉輪1上的熱能，另一方面，透過導風孔110而使一部份的穿越氣流A2穿越螢光轉輪1的第二表面11而流至第一表面10處，且藉由導風罩4之氣流導引，使該穿越氣流A2於導風罩4內部之空間40中循環，進而更可直接地對其第一 表面10上的螢光外圈100進行散熱，並使攜熱後的穿越氣流A2可由導風罩4的第二出風口30逸出，且此穿越氣流A2自第二出風口30逸出後，則可對雷射光源L所照射的該螢光外圈100之定點X進行局部導風及散熱，以將該定點X所蓄積的熱能迅速帶走。藉此，則可透過原本之螢光轉輪1之高速轉動之帶動，而大幅提升其散熱效果，且由於此螢光轉輪散熱模組3可降低螢光外圈100的局部環境溫度，使得溫度更趨平均，故如欲提升雷射光源L的能量時，則無須加大螢光轉輪1之鋁盤面積，換言之，若採用與習知相同的雷射光源時，則透過本案之螢光轉輪散熱模組3可達到減小螢光轉輪1之體積空間，進而可減小雷射投影系統之整體體積之功效；此外，由於螢光轉輪1之散熱效能增加了，故其相同大小的螢光轉輪1可承受更高能量的雷射光源L，故其亦具有可提升總亮度之功效。

綜上所述，本案提供一種雷射投影系統之螢光轉輪散熱模組，其係透過設置於螢光轉輪之第二表面之扇葉，以及設置於螢光轉輪之第一表面之導風罩，以於螢光轉輪高速轉動時，可將氣流自扇葉之入風口導入，並使一部份側向氣流自扇葉側面之第一出風口流出，而一部份穿越氣流則藉由導風孔之導引，穿越第二表面而流至第一表面處，再由導風罩之導引，使該穿越氣流可直接對螢光轉輪之螢光外圈進行散熱，藉此，則可於螢光轉輪既定之轉動行程下，藉由該散熱模組而大幅提升其散熱效能，而可降低其局部環境溫度，同時可在相同的螢光轉輪面積下承受更高能量的雷射光源，進而可提升總亮度，以及無須增加螢光轉輪之面積，故亦可達到節省其整體雷射投影系統之體積空間之優點。

縱使本發明已由上述之實施例詳細敘述而可由熟悉本技藝之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。

1‧‧‧螢光轉輪

10‧‧‧第一表面

100‧‧‧螢光外圈

11‧‧‧第二表面

110‧‧‧導風孔

2‧‧‧扇葉

20‧‧‧入風口

21‧‧‧第一出風口

3‧‧‧螢光轉輪散熱模組

4‧‧‧導風罩

40‧‧‧空間

41‧‧‧第二出風口

A1‧‧‧側向氣流

A2‧‧‧穿越氣流

X‧‧‧定點

L‧‧‧雷射光源

Claims (10)

1. 一種螢光轉輪散熱模組，適用於一雷射投影系統，包括：一螢光轉輪，具有一第一表面及與該第一表面相對之一第二表面，於該第一表面之周緣處設有一螢光外圈；複數個導風孔，其係穿越該螢光轉輪之該第一表面及該第二表面而設置；以及一扇葉，設置於該螢光轉輪之該第二表面，且該扇葉具有一入風口及一第一出風口；其中，該雷射投影系統之一雷射光源係投射於該螢光外圈之一定點處，當該螢光轉輪轉動時，該扇葉係導引氣流自該扇葉之該入風口進入，一部分氣流由該扇葉之該第一出風口側向流出，一部分氣流則經由該複數個導風孔穿越該螢光轉輪之該第二表面而流至該第一表面，俾對該螢光轉輪及接受該雷射光源照射之該螢光外圈進行散熱。
2. 如申請專利範圍第1項所述之螢光轉輪散熱模組，其中該螢光轉輪係具有一轉軸，該轉軸係與一馬達相連結，以帶動該螢光轉輪轉動。
3. 如申請專利範圍第1項所述之螢光轉輪散熱模組，其中該扇葉係為一離心扇葉結構。
4. 如申請專利範圍第1項所述之螢光轉輪散熱模組，其中該第一出風口係設置於該扇葉之一側邊。
5. 如申請專利範圍第1項所述之螢光轉輪散熱模組，其中該螢 光轉輪散熱模組更包括一導風罩，對應設置於該螢光轉輪之該第一表面上，且具有至少一第二出風口，用以將經該複數個導風孔流入該第一表面之穿越氣流進行導引，以對該螢光轉輪之該第一表面及該螢光外圈進行散熱，並自該第二出風口流出，且於該第二出風口流出後，更可對該雷射光源所照射之該定點處進行局部導風及散熱。
6. 一種螢光轉輪散熱模組，適用於一雷射投影系統，包括：一螢光轉輪，具有一第一表面及與該第一表面相對之一第二表面，於該第一表面之周緣處設有一螢光外圈；複數個導風孔，其係穿越該螢光轉輪之該第一表面及該第二表面而設置；一扇葉，設置於該螢光轉輪之該第二表面，且該扇葉具有一入風口及一第一出風口；以及一導風罩，對應設置於該螢光轉輪之該第一表面上，且具有至少一第二出風口；其中，該雷射投影系統之一雷射光源係投射於該螢光外圈之一定點處，當該螢光轉輪轉動時，該扇葉係導引氣流自該扇葉之該入風口進入，一部分氣流由該扇葉之該第一出風口側向流出，一部分氣流則經由該複數個導風孔穿越該螢光轉輪之該第二表面而流至該第一表面，藉由該導風罩將進入該第一表面之該穿越氣流進行導引，俾對該螢光轉輪之該第一表面及該螢光外圈進行散熱，並自該第二出風口流出。
7. 如申請專利範圍第6項所述之螢光轉輪散熱模組，其中該螢光轉輪係具有一轉軸，該轉軸係與一馬達相連結，以帶動該螢光轉輪轉動。
8. 如申請專利範圍第6項所述之螢光轉輪散熱模組，其中該扇葉係為一離心扇葉結構。
9. 如申請專利範圍第6項所述之螢光轉輪散熱模組，其中該第一出風口係設置於該扇葉之一側邊。
10. 如申請專利範圍第6項所述之螢光轉輪散熱模組，其中該一部分風流透過該複數個導風孔，將流入該第一表面之該穿越氣流進行導引，以對該螢光轉輪之該第一表面及該螢光外圈進行散熱，並自該第二出風口流出，且於該第二出風口流出後，更可對該雷射光源所照射之該定點處進行局部導風及散熱。