CN105301881A - 发光装置和投影显示装置 - Google Patents

Abstract

提出一种发光装置和投影显示装置，包括激光源和光学***，光学***由至少一个光学元件组成，用于引导激光源发出的激光；还包括第一外壳，该第一外壳由至少两个第一外壳组件拼装而成，用于将激光源和光学***封闭在其内部；还包括第二外壳，它与部分第一外壳共同围成封闭空间，将第一外壳组件间的接缝封闭在其内部。激光源和光学***被第一外壳封闭，而第一外壳上的接缝又被第二外壳封闭，这就相当于光学***被封闭了两次，那么灰尘从外界进入光学***的概率就呈几个数量级的下降。实验也证明，这样制造的光源，其亮度衰减非常慢，使用寿命大大延长。

Description

发光装置和投影显示装置

技术领域

本发明涉及激光光源领域，特别是涉及发光装置和使用该发光装置的投影显示装置。

背景技术

目前，激光激发转动的荧光粉转盘产生分时的荧光，这种方法已经被比较广泛的应用于投影显示产业中。这种方案由于使用全固态发光材料因此理论上使用寿命很高，可以达到数万小时。然而实际的情况是，这种方法制造的光源亮度衰减很快，实际使用寿命仅为数千小时，真正长寿命的光源产品方案始终没有出现。

发明内容

为了解决上述激光光源的使用寿命问题，本发明提出一种发光装置，包括激光源和光学***，光学***由至少一个光学元件组成，用于引导激光源发出的激光；还包括第一外壳，该第一外壳由至少两个第一外壳组件拼装而成，用于将激光源和光学***封闭在其内部；还包括第二外壳，它与部分第一外壳共同围成封闭空间，将第一外壳组件间的接缝封闭在其内部。

本发明还提出一种投影显示装置，包括上述的发光装置作为光源。

激光源和光学***被第一外壳封闭，而第一外壳上的接缝又被第二外壳封闭，这就相当于光学***被封闭了两次，那么灰尘从外界进入光学***的概率就呈几个数量级的下降。实验也证明，这样制造的光源，其亮度衰减非常慢，使用寿命大大延长。

附图说明

图1是本发明的发光装置的第一实施例的结构示意图；

图2是本发明的发光装置的另一个实施例的结构示意图；

图3是本发明的发光装置的另一个实施例的结构示意图；

图4A是本发明的发光装置的另一个实施例的结构示意图；

图4B是图4A实施例中波长转换转盘和鳍片的正式图；

图5是本发明的发光装置的另一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

经过发明人反复研究，激光光源亮度衰减快的主要原因是灰尘进入了光源内部光路中，在强激光的作用下吸附于光学元件表面造成亮度衰减。随着灰尘不断进入并吸附于光学元件表面，亮度会不断衰减。

为了解决这个问题，发明人尝试将光源的外壳密封起来，但是效果微弱，原因是光源的外壳有多个部件拼接而成，相互之间很难做到气密，因此很难阻挡小颗粒的灰尘进入光源的光路内部。而且，多个部件之间为了增加气密性而使用胶条、胶带等材料，在售后维修时会造成比较大的损耗率，无形中增加了成本。

最终，发明人找到了解决方案，如下所述。

本发明提出一种发光装置，其第一实施例的结构示意图如图1所示。该发光装置包括激光源105和光学***，光学***由分光滤光片107和聚焦透镜101组成，用于引导激光源105发出的激光131。发光装置还包括第一外壳103，该第一外壳103由至少两个第一外壳组件1031和1032拼装而成，用于将激光源和光学***封闭在其内部。值得说明的是，在其它实施例中，如果没有特别画出第一外壳组件，并不说明没有第一外壳组件，而是在说明中没有必要特别指出。另外在图1中，两个第一外壳组件1031和1032之间有明显的空隙，这是为了图中表示方便做的特殊处理，在实际中两者是紧密拼装的。

值得说明的是，在本发明的各实施例的描述中多次使用“封闭”，它表示使用常规的方法把其它物体包围在其内部，并且与外界之间不能进行通畅的气体或液体的流动。例如使用两个外壳组件拼装成一个完整的外壳把其它物体封闭在其内部，指的是，两个外壳组件在设计上是完全咬合的，拼装后表面没有明显的孔洞或空隙。实际组装中，即使由于加工误差、材料不光滑等因素，使得气体或液体可以通过拼装的接缝渗入或渗出，由于与外界之间不能进行通畅的流通，这个完整的拼装体也是封闭的。

发光装置还包括第二外壳104，它与部分第一外壳103共同围成封闭空间，将第一外壳组件1031和1032间的接缝封闭在其内部。在本实施例中，激光源安装于第一外壳组件1031的内壁上，邻近激光源105安装位置的第一外壳外表面为激光源散热区103a，该激光源散热区紧贴激光源105的背板，散热效果最佳。如图1所示，第二外壳104与第一外壳组件1031的部分外壳紧密贴合（贴合部如图1中激光源105上下两侧的虚线圆圈内所示），将激光源散热区103a暴露在第二外壳之外，而第二外壳104与第一外壳103的其余部分共同围成封闭空间，将第一外壳组件1031和1032间的接缝封闭在其内部。

在本实施例中，还包括位于第一外壳103内部的波长转换装置102，用于接收激光131并发射受激光132。在本实施例中波长转换装置就是波长转换层102。激光131透射分光滤光片107后经过聚光透镜101聚焦，然后入射于波长转换层102上，波长转换层102受激并发射受激光132，受激光132被聚光透镜101收集并准直，经过分光滤光片107反射后，依次透过第一外壳103上的出光口103b和第二外壳上的出光口104b后出射。分光滤光片107可以对不同波长的光分别反射和透射已达到区分激光和受激光光路的目的。

在本实施例中，激光源、光学***和波长转换装置被第一外壳封闭，而第一外壳上的第一外壳组件的接缝又被第二外壳封闭，外界的灰尘不能直接从第一外壳组件间的接缝进入光学***，这就相当于光学***被封闭了两次，那么灰尘从外界进入光学***的概率就呈几个数量级的下降。实验也证明，这样制造的光源，其亮度衰减非常慢，使用寿命大大延长。

另外，第二外壳没有对第一外壳的所有部分封闭，这相对于第二外壳完全将第一外壳封闭在其内部来说节省了材料、降低了成本。而且在本实施例中，激光源散热区103a暴露在第二外壳104与部分第一外壳共同围成的封闭空间之外，这样激光源散热区103a就可以直接与外界的散热装置接触，散热效果较好。

在本实施例中，第一外壳和第二外壳是固定相连的，这样有利于产品组装和热量的散出。优选的，第一外壳和第二外壳在加工中一体成型。这种优选方案当然同样适用于下面的实施例。

在图1所示的实施例中，激光源散热区暴露在第二外壳与部分第一外壳共同围成的封闭空间之外。在实际应用中，还可能有其它选择，即第一外壳的其它部分也可以暴露在第二外壳与部分第一外壳共同围成的封闭空间之外，只要第二外壳与部分第一外壳共同围成封闭空间，将第一外壳组件间的接缝封闭在其内部，就可以达到前述的延长使用寿命的有益效果。例如在图2所示的另一个实施例中就举例说明了另一种情况。

在图2所示的发光装置中，第一外壳203由第一外壳组件2031和2032拼装而成。与图1所示的发光装置不同的是，第二外壳204与第一外壳组件2032的部分外壳紧密贴合（贴合部如图2中波长转换层上下两侧的虚线圆圈内所示）。同样的，第二外壳204与部分第一外壳203共同围成封闭空间，将第一外壳组件间的接缝封闭在其内部，而第一外壳的紧邻波长转换层202的部分外壳（即第一外壳外表面的波长转换装置散热区）暴露在该封闭空间外部，这样的好处在于波长转换层202所产生的热量可以直接通过外部的散热装置散发掉。而在本实施例中，激光源205所对应的激光源散热区203需要与第二外壳紧密接触，从而通过第二外壳的壳体导出到外界。

可以理解，我们当然可以把图1和图2所示的实施例结合起来，使得激光源散热区和波长转换装置散热区同时暴露在第二外壳之外，即第二外壳与第一外壳的其余部分共同构成一个封闭空间，将第一外壳组件间的接缝封闭在其内部。这样两个散热区的热量都可以通过外部散热装置直接导走。可以理解，对于第一外壳上任何热量比较高的区域，或者因为某种原因需要暴露在第二外壳之外的区域，只要这些区域不包括外壳组件间的接缝，都可以在设计时将其暴露在第二外壳的封闭范围之外。

在以上实施例中，波长转换装置位于第一外壳的内部，且依附于第一外壳的内壁上，这样波长转换装置所产生的热量可以传递给第一外壳已达到散热的作用。在本发明另一个实施例中，波长转换装置则位于第一外壳之外，第二外壳内部。

如图3所示，本实施例与图1所示的实施例的区别在于，第一外壳303还包括激光出光口303c，激光经聚光透镜聚焦后从激光出光口303c出射。波长转换装置302是波长转换层，它位于第二外壳304的内部，用于接收从激光出光口出射的激光211并发射受激光212。本实施例与图1所示的实施例的工作原理相同，不同的是波长转换层的位置。同样的，在本实施例中，光学***被第一外壳和第二外壳封闭了两次，灰尘进入的几率很低。

本发明的发光装置的另一个实施例的结构示意图如图4A所示。与图3所示的实施例不同的是，波长转换装置402包括波长转换装盘402a和驱动该波长转换转盘转动的驱动装置402c。波长转换转盘402a上包括鳍片402d，用于当波长转换转盘402a转动时产生离心的气流491。波长转换转盘402a上还包括圆周分布的波长转换层402b，波长转换层402b被聚焦的激光激发后发射受激光。由于波长转换转盘402a是转动的，这样波长转换层402b上的每一个点都是被激光周期性的照射激发的，这有利于波长转换层局部热量的扩散。

波长转换转盘和它上的鳍片的正视图如图4B所示。可见，鳍片402d沿圆周方向分布并呈离心发散状延伸，可以理解，如同离心风扇的原理一样当波长转换转盘转动时会在鳍片402d之间产生离心的气流491。该离心的气流会带走波长转换转盘上的热量，达到为波长转换层402b降温的作用。当然为了产生离心的气流，鳍片402d的设计还可以是其它形式，这属于现有技术此处不赘述。

在本实施例中，在气流491所流经的第二外壳404的至少部分内壁上，包括起伏的形状或鳍片409以增大其表面积。这样，气流491上所携带的热量就可以更充分的传递给第二外壳404，这样第二外壳内部的热量就可以传导到第二外壳表面和外部。在本实施例中使用的鳍片409是可以被其它形状起伏代替的，例如条形或点状的凸起或凹陷，都可以达到增大第二外壳这部分内壁表面的作用。当然即使没有鳍片409，气流491上的热量也可以部分的传递给第二外壳。

优选的，在本实施例中，在气流491所流经的区域，还包括多孔材料。多孔材料可以吸附气流中的灰尘，使得进入第二外壳内部的灰尘大多数被吸附在多孔材料上，进入第一外壳内部的光学***的概率被进一步降低。多孔材料可以是金属多孔材料，这样还可以起到传导热量的作用。当然，多孔材料也可以和图4A中的鳍片或起伏的形状409结合使用。

在以上实施例中，受激光都是沿着激光入射的方向反方向出射的。在本发明的发光装置的另一个实施例中，如图5所示，与图4A所示的实施例不同的是，波长转换装置502包括透明的波长转换转盘502a和其上的波长转换层502b，波长转换层502b被激光激发后所产生的受激光532会沿着激光的方向继续传播。第二外壳504还包括出光口504b，受激光532就可以经过出光口504b出射。出光口504b是一个透镜，在作用于出射光的同时，可以起到封闭第二外壳的作用。在本实施例中，光学***只包括聚焦透镜501，可见光学***至少可以包括一个光学元件。另外，与图4A所示的实施例不同的是，图5中的波长转换转盘502a并没有鳍片，这是因为鳍片并不是必须的，当波长转换层发出的热量不太高时，可以在波长转换转盘转动中散失掉。

由以上多个实施例的说明可以看出，在本发明中，第一外壳和第二外壳的入光口和出光口有多种可能性和组合，本领域技术人员可以根据实际情况自行设计。

在以上多个实施例的说明中，对入光口和出光口没有特殊的说明，在此一并说明一下。在实际应用中，入光口和出光口可以是一个开口，然后采用透明盖板来进行封闭。此时盖板就可以看作是一个用于拼装的外壳组件。另外，例如在图5所示的实施例中，第二外壳就使用了透镜504b作为出光口，这时透镜504b就看作是一个用于拼装的外壳组件，保证外壳的封闭性。还有一种可能，就是第一外壳和/或第二外壳是由透明材料制作的，此时就不需要特别预留或加工的出光口或入光口，也不需要特别的盖板，光透过的地方就是入光口或出光口。因此，在本发明中，入光口或出光口指的是，可以引导光入射或出射，同时并不影响第一外壳和第二外壳封闭性的光通路。

在以上发光装置的多个实施例中，都包括了波长转换装置，这是因为在激光光源中波长转换装置很常用，但这并不代表波长转换装置对于本发明是必须的。即使没有波长转换装置，或者波长转换装置在第二外壳的外部，第一外壳和第二外壳依然可以很好的保护光学***不受外界灰尘的吸附从而保持高效率。

本发明还提出一种投影显示装置，包括上述的发光装置作为光源。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明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，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种发光装置，其特征在于：

包括激光源和光学***，光学***由至少一个光学元件组成，用于引导激光源发出的激光；

还包括第一外壳，该第一外壳由至少两个第一外壳组件拼装而成，用于将激光源和光学***封闭在其内部；

还包括第二外壳，它与部分第一外壳共同围成封闭空间，将第一外壳组件间的接缝封闭在其内部。

2.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述第一外壳外表面包括激光源散热区，该激光源散热区暴露在第二外壳与部分第一外壳共同围成的封闭空间之外。

3.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，还包括位于第一外壳内部的波长转换装置，用于接收激光并发射受激光。

4.根据权利要求3所述的发光装置，其特征在于，所述第一外壳外表面包括波长转换装置散热区，该波长转换装置散热区暴露在第二外壳与部分第一外壳共同围成的封闭空间之外。

5.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述第一外壳还包括激光出光口，激光从激光出光口出射；还包括位于第二外壳内部的波长转换装置，用于接收从第一外壳的激光出光口出射的激光并发射受激光。

6.根据权利要求5所述的发光装置，其特征在于，波长转换装置包括波长转换装盘和驱动该波长转换转盘转动的驱动装置；波长转换转盘上包括鳍片，用于当波长转换转盘转动时产生离心的气流。

7.根据权利要求6所述的发光装置，其特征在于，在所述气流所流经的第二外壳的至少部分内壁上，包括起伏的形状或鳍片以增大其表面积。

8.根据权利要求6或7所述的发光装置，其特征在于，在所述气流所流经的区域，还包括多孔材料。

9.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述第一外壳和第二外壳一体成型。

10.一种投影显示装置，其特征在于，包括根据权利要求1至9中任一项所述的发光装置作为光源。