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CN104516178B - 光机模块 - Google Patents

光机模块 Download PDF

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CN104516178B CN201310454807.8A CN201310454807A CN104516178B CN 104516178 B CN104516178 B CN 104516178B CN 201310454807 A CN201310454807 A CN 201310454807A CN 104516178 B CN104516178 B CN 104516178B
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Abstract

一种光机模块，包括一第一壳体、一光源、一荧光轮、一散热风扇及一散热模块。第一壳体具有一第一密闭空间。光源配置于第一壳体。荧光轮配置于第一密闭空间内，其中光源用以发出一光束通过荧光轮。散热风扇配置于第一密闭空间内且具有一出风口，其中沿散热风扇的出风方向出风口与荧光轮至少部分地重叠。散热模块包括一第一散热件、一导热件及一第二散热件，其中第一散热件配置于第一密闭空间内，第二散热件配置于第一密闭空间外，导热件连接于第一散热件与第二散热件之间，荧光轮位于出风口与第一散热件之间，且沿出风方向荧光轮与第一散热件至少部分地重叠。

Description

光机模块
技术领域
本发明是有关于一种光学装置，且特别是有关于一种具有散热效果的光机模块。
背景技术
数字光源处理（digital light processing，简称DLP）投影装置的工作原理是将光源所发出来的照明光束，经过高速旋转的色轮（color wheel）将光束过滤成红、绿、蓝（R,G,B）三种颜色后传递到数字微镜组件（digitalmicro-mirror device，DMD）以转换成影像光束，再藉由投影镜头将影像光束投影在屏幕上形成画面。通过数字微镜组件上的微镜片不断地变化角度，并配合高速旋转的色轮，利用人眼的视觉暂留效应，一个图素（pixel）就可以展现出不同的色彩变化。此外，利用激光光源发出蓝色光束，且此蓝色光束可激发荧光轮上的荧光粉后，产生红色或绿色光束。
为了避免外界的灰尘堆积在色轮上而影响投影装置的投影质量或造成投影装置无法正常运作，在一些设计中将色轮配置于壳体所构成的密闭空间内以隔绝外界的灰尘。然而，色轮的马达运作时所产生的热量难以从密闭空间被排出，且高能量光束将导致色轮上的荧光粉温度过高而影响其光学转换效率。
美国专利第2012013854号揭露一种光学组件的防尘结构，利用风扇产生的气流对色轮、马达及光通道等构件进行散热。美国专利第6755554号揭露一种色轮结构，其色轮盖体及色轮本体具有散热鳍片，且散热鳍片可由冷却风扇进行散热。中国专利第201562114U号揭露一种投影机，利用外壳封闭色轮，其中外壳具有通光口及用以封闭通光口的透明基板。美国专利第7926953号揭露一种具有密闭光学组件的投影装置，利用冷却装置吸收密闭空间内的热量并将热量释放密闭空间外。
发明内容
本发明提供一种光机模块，具有良好的散热效率。
本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。
为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提供一种光机模块，包括一第一壳体、一光源、一荧光轮(Phosphor Wheel)、一散热风扇及一散热模块。第一壳体具有一第一密闭空间。光源配置于第一壳体。荧光轮配置于第一密闭空间内，其中光源发出一光束通过荧光轮。散热风扇配置于第一密闭空间内且具有一出风口，其中沿散热风扇的出风方向出风口与荧光轮至少部分地重叠。散热模块包括一第一散热件、一导热件及一第二散热件，其中第一散热件配置于第一密闭空间内，第二散热件配置于第一密闭空间外，导热件连接于第一散热件与第二散热件之间，荧光轮位于出风口与第一散热件之间，且沿出风方向荧光轮与第一散热件至少部分地重叠。
基于上述，本发明的实施例至少具有以下其中一个优点，在本发明的上述实施例中，第一壳体的第一密闭空间内具有第一散热件，且第一散热件透过导热件而连接于第一密闭空间外的第二散热件。藉此，第一密闭空间内的荧光轮运作时产生的热量到达第一散热件后可经由导热件被传递至第一密闭空间外的第二散热件，以确实地对荧光轮进行散热。此外，荧光轮位于散热风扇的出风口与第一散热件之间，且出风口、沿散热风扇的出风方向荧光轮及第一散热件至少部分地重叠，使散热风扇产生的散热气流有效率地将荧光轮的热量导引至第一散热件，以进一步提升光机模块的散热效率。
附图说明
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举多个实施例，并配合附图，作详细说明如下。
图1是本发明一实施例的光机模块的示意图。
图2是图1的光机模块沿视角V的部分构件示意图。
图3是本发明另一实施例的光机模块的部分构件示意图。
图4是本发明一实施例的投影装置的示意图。
具体实施方式
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的多个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、前、后、左、右等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明，而非用来限制本发明。
图1是本发明一实施例的光机模块的示意图。请参考图1，本实施例的光机模块100适用于投影装置且包括一第一壳体110、一第二壳体120、一光源模块130、一荧光轮140及一光阀150。第一壳体110具有一第一密闭空间110a，光源模块130例如为激光光源并配置于第一壳体110，荧光轮140配置于第一密闭空间110a内，且第一密闭空间110a内设有合光组件112及多个导光组件(例如：透镜)114。藉由将荧光轮140配置于第一密闭空间110a内，可避免外界的灰尘附着于荧光轮140上。
第二壳体120连接于第一壳体110且具有一第二密闭空间120a，第二密闭空间120a内设有反射组件122及多个导光组件124。光阀150例如为数字微镜组件（digital micro-mirror device，DMD）并配置于第二密闭空间120a内。藉由将光阀150配置于第二密闭空间120a内，可避免外界的灰尘附着于光阀150上。光源模块130适于发出光束L，在本实施例中光源模块130为蓝光激光，产生蓝光的激光束，光束L通过合光组件112及多个导光组件114而到达荧光轮140，荧光轮140包含一光通过区及至少一波长转换区，光通过区可使蓝光激光束通过；波长转换区用于将蓝光激光束转换成红色或绿色光束后朝向光源模块130的方向反射，在本实施例中波长转换区可为荧光粉，但不限于此。经过荧光轮的波长转换区或光通过区后的红绿蓝（RGB）三种颜色的光束往光阀150传递，光束L藉由光阀150被转换为一影像光束。
图2是图1的光机模块沿视角V的部分构件示意图。为使图式较为清楚，图2中的散热风扇170、散热模块180、马达190a、光传感器190b、第一散热鳍片组116及第二散热鳍片组118未示于图1中。请参考图2，本实施例的光机模块100还包括一散热风扇170及一散热模块180。散热风扇170配置于第一壳体110的第一密闭空间110a内且具有一出风口170a。散热模块180包括一第一散热件182、一导热件184及一第二散热件186，其中第一散热件182例如为散热鳍片组且配置于第一密闭空间110a内，第二散热件186例如为散热鳍片组且配置于第一密闭空间110a外，导热件184连接于第一散热件182与第二散热件186之间。荧光轮140位于出风口170a与第一散热件182之间，出风口170a与荧光轮140沿散热风扇170的出风方向D至少部分地重叠，且荧光轮140与第一散热件182沿出风方向D至少部分地重叠。
在上述配置方式之下，第一密闭空间110a内的荧光轮140运作时，产生的热量随着散热气流F到达第一散热件182后可经由导热件184被传递至第一密闭空间110a外的第二散热件186，以确实地对将荧光轮140所产生的热量带出第一密闭空间110a外。此外，由于荧光轮140位于散热风扇170的出风口170a与第一散热件182之间，且出风口170a、荧光轮140及第一散热件182沿散热风扇170的出风方向D至少部分地重叠，因此散热风扇170产生的散热气流F可有效率地将荧光轮140的热量导引至第一散热件182。在本实施例中，散热模块180实际应用于投影系统的测试结果，如表一所示，由表一得知使用散热模块可降低第一密闭空间内的空气温度约20℃，而荧光轮上的荧光粉温度可降低约30℃，并使投影系统画面亮度提升5％而荧光轮上的光传感器及马达温度可降低约15℃，故使用散热模块180可进一步提升光机模块100的散热效率。
表一:测试结果
使用散热模块 无散热模块
第一密闭空间内空气温度 57℃ 77℃
请参考图2，详细而言，本实施例的荧光轮140具有相对的一正面140a及一背面140b。正面140a例如涂布荧光粉，用以被来自光源模块130的光束L(示出于图1)激发而产生不同颜色的光束。背面140b的材质例如为金属且背面140b设有马达190a及光传感器190b，马达190a用以驱动荧光轮140作动，而光传感器190b用以感测荧光轮140的转动位置。荧光轮140的正面140a及背面140b分别朝向第一散热件182及出风口170a，以使散热风扇170产生的散热气流F能够直接吹向马达190a及荧光轮的背面140b的金属部分，以有效地对马达190a进行散热并藉由所述金属部分的高导热效率而快速地带走荧光轮140的热量。在本实施例中，荧光轮140可为穿透式荧光轮或反射式荧光轮，在现有技术中所谓穿透式荧光轮为荧光粉涂布于透明基材上，让荧光粉被激发后产生的色光与激发光束相同的传递方向；而反射式荧光轮则是荧光粉涂布于会反射光束的基材上，让荧光粉被激发后产生的色光与激发光束相反的传递方向。
请参考图2，在本实施例中，光机模块100还包括多个第一散热鳍片组116及多个第二散热鳍片组118。第一散热鳍片组116连接于第一壳体110且位于第一密闭空间110a内，第二散热鳍片组118连接于第一壳体110且位于第一密闭空间110a外。第一密闭空间110a内的热量可透过第一散热鳍片组116及第一壳体110被传递至第一密闭空间110a外的第二散热鳍片组118以进行散热。
请参考图1，本实施例的光机模块100还包括一透光组件115及多个光学组件，所述光学组件例如为滤光轮126(color filter wheel)及光积分柱128。透光组件115配置于第一壳体110与第二壳体120之间而分隔第一密闭空间110a及第二密闭空间120a。滤光轮126及光积分柱128配置于第二壳体120的第二密闭空间120a内。经过荧光轮140所产生颜色光束适于透过透光组件115从第一密闭空间110a到达第二密闭空间120a，且适于依序通过滤光轮126及光积分柱128而到达光阀150。
藉由将滤光轮126及光积分柱128配置于第二密闭空间120a内，可避免外界的灰尘附着于滤光轮126及光积分柱128，造成光学效率降低、影响投影系统亮度。此外，光机模块100藉由第一壳体110、第二壳体120及透光组件115形成了彼此不连通的第一密闭空间110a及第二密闭空间120a，如此可避免光机模块100的组件皆位于单一密闭空间而使热量过于集中，藉以提升光机模块100的散热效率。
在本实施例中，第一壳体110的材质例如为铝，而导热件184例如为热管，或者制冷芯片(TEC)。藉由热管的高导热效率可使第一密闭空间110a内的热量快速地经由导热件184被传递至外界。在其它实施例中，导热件184可为石墨片或其它具有高导热效率的构件，本发明不对此加以限制。
图3是本发明另一实施例的光机模块的局部示意图。在图3的光机模块200中，第一壳体210、荧光轮240、散热风扇270、第一散热件282、第二散热件286、马达290a及光传感器290b的配置方式类似于图2的第一壳体110、荧光轮140、散热风扇170、第一散热件182、第二散热件186、马达190a及光传感器190b的配置方式，于此不再赘述。光机模块200与光机模块100的不同处在于，散热模块280的导热件284为回路式热管，以增加热交换效率。
图4是本发明的一实施例的投影装置的示意图。参考图4所示，本发明的投影装置为图1的光机模块100还包括一投影镜头160，该投影镜头160用于将图1中的光机模块100中的光阀150所转换的影像光束投射至一屏幕(未示出)上。
综上所述，本发明的实施例至少具有以下其中一个优点，在本发明的上述实施例中，第一壳体的第一密闭空间内具有第一散热件，且第一散热件透过导热件而连接于第一密闭空间外的第二散热件。藉此，第一密闭空间内的荧光轮运作时产生的热量到达第一散热件后可经由导热件被传递至第一密闭空间外的第二散热件，使第一密闭空间内空气温度降低，进而让荧光轮上的荧光粉温度降低。加上荧光轮及光传感器置于第一密闭空间内亦可达到防尘的目的。此外，荧光轮位于散热风扇的出风口与第一散热件之间，且沿散热风扇的出风方向出风口、荧光轮及第一散热件至少部分地重叠，使散热风扇产生的散热气流有效率地将荧光轮的热量导引至第一散热件，故可有效地冷却荧光轮、马达以及光传感器。另外，光机模块藉由第一壳体、第二壳体及透光组件形成了彼此不连通的第一密闭空间及第二密闭空间，如此可避免光机模块的构件皆位于单一密闭空间而使热量过于集中，以进一步提升光机模块的散热效率。
以上所述者仅为本发明的较佳实施例而已，不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。另外，本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻之用，并非用来限制本发明的权利范围。本说明书中提及的”第一..”、”第二..”仅用以表示组件名称，并非用来限制组件数量上的上限或下限。
符号说明
100、200：光机模块
110、210：第一壳体
110a：第一密闭空间
112：合光组件
114、124：导光组件
115：透光组件
116：第一散热鳍片组
118：第二散热鳍片组
120：第二壳体
120a：第二密闭空间
122：反射组件
126：滤光轮
128：光积分柱
130：光源模块
140、240：荧光轮
140a：正面
140b：背面
150：光阀
160：投影镜头
170、270：散热风扇
170a：出风口
180、280：散热模块
182、282：第一散热件
184、284：导热件
186、286：第二散热件
190a、290a：马达
190b、290b：光传感器
D：出风方向
F：散热气流
L：光束
V：视角

Claims (15)

1.一种光机模块，包括：
一第一壳体，具有一框体与位于所述框体内的一第一密闭空间；
一光源模块，配置于所述第一壳体；
一荧光轮，配置于所述第一密闭空间内，其中所述光源模块用以发出一光束照射该荧光轮；
一散热风扇，配置于所述第一密闭空间内且具有一出风口，所述出风口产生的散热气流吹向所述荧光轮，且所述出风口位于所述第一密闭空间内但不位于所述框体上，其中沿所述散热风扇的出风方向，所述出风口与所述荧光轮至少部分地重叠；以及
一散热模块，包括一第一散热件、一导热件及一第二散热件，其中所述第一散热件配置于所述第一密闭空间内，所述第二散热件配置于所述第一密闭空间外，所述导热件连接于所述第一散热件与所述第二散热件之间，所述荧光轮位于所述出风口与所述第一散热件之间，且沿所述出风方向，所述荧光轮与所述第一散热件至少部分地重叠。
2.如权利要求1所述的光机模块，其特征在于，所述荧光轮为穿透式或反射式。
3.如权利要求2所述的光机模块，其特征在于，所述荧光轮具有相对的一正面及一背面，所述正面及所述背面分别朝向所述第一散热件及所述出风口。
4.如权利要求3所述的光机模块，其特征在于，所述荧光轮在所述背面的材质包括金属。
5.如权利要求3所述的光机模块，其特征在于，还包括一马达，其中所述马达配置于所述背面。
6.如权利要求1所述的光机模块，其特征在于，还包括至少一第一散热鳍片组，其中所述第一散热鳍片组连接于所述第一壳体且位于所述第一密闭空间内。
7.如权利要求1所述的光机模块，其特征在于，还包括至少一第二散热鳍片组，其中所述第二散热鳍片组连接于所述第一壳体且位于所述第一密闭空间外。
8.如权利要求1所述的光机模块，其特征在于，还包括：
一第二壳体，连接于所述第一壳体且具有一第二密闭空间；
多个光学组件，配置于所述第二密闭空间内；以及
一光阀，配置于所述第二密闭空间内。
9.如权利要求8所述的光机模块，其特征在于，该些光学组件包括一滤光轮及一光积分柱，设置于所述光束的传递路径上。
10.如权利要求8所述的光机模块，其特征在于，还包括一透光组件，配置于所述第一壳体与所述第二壳体之间而分隔所述第一密闭空间及所述第二密闭空间，所述光束适于透过所述透光组件从所述第一密闭空间到达所述第二密闭空间。
11.如权利要求1所述的光机模块，其特征在于，所述导热件为热管。
12.如权利要求1所述的光机模块，其特征在于，所述导热件为回路式热管。
13.如权利要求1所述的光机模块，其特征在于，所述导热件为制冷芯片。
14.如权利要求1所述的光机模块，其特征在于，所述光源模块为激光光源。
15.一种投影装置，包括：
一第一壳体，具有一框体与位于所述框体内的一第一密闭空间；
一光源模块，配置于所述第一壳体；
一荧光轮，配置于所述第一密闭空间内，其中所述光源模块用于发出一光束通过所述荧光轮；
一散热风扇，配置于所述第一密闭空间内且具有一出风口，所述出风口产生的散热气流吹向所述荧光轮，且所述出风口位于所述第一密闭空间内但不位于所述框体上，其中沿所述散热风扇的出风方向，所述出风口与所述荧光轮至少部分地重叠；以及
一散热模块，包括一第一散热件、一导热件及一第二散热件，其中所述第一散热件配置于所述第一密闭空间内，所述第二散热件配置于所述第一密闭空间外，所述导热件连接于所述第一散热件与所述第二散热件之间，所述荧光轮位于所述出风口与所述第一散热件之间，且沿所述散热风扇的出风方向，所述荧光轮与所述第一散热件至少部分地重叠；以及
一第二壳体，连接于所述第一壳体且具有一第二密闭空间；
多个光学组件，配置于所述第二密闭空间内；以及
一光阀，配置于所述第二密闭空间内；以及
一投影镜头，配置于所述第二壳体，用于投射所述光阀所转换的一影像光束。
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