TWI498661B - 一體成型之玻璃螢光體色輪及其製造之方法 - Google Patents

Description

一體成型之玻璃螢光體色輪及其製造之方法

本發明係關於一種用於投影機之色輪；特別是指將玻璃材質以及螢光粉以直接熔接、燒結或貼合方式結合而成之色輪者。

現今一般之投影機大多係採用微鏡片反射技術(Digital Micromirror Device，DMD)，並採用色輪(Color Wheel)來完成對色彩之分離和處理，色輪主要係由紅、綠、藍、及另外加入的其他顏色之彩色濾光片所組合而成。在應用DMD投影系統之投影機中，投影機之光源所發出的白光藉由透鏡聚焦於色輪上，且色輪係受投影機之高速馬達驅使而轉動，藉此將光源所發出之白光進行分色，並將具有顏色之光束發射到DMD表面上，DMD再將光束反射後經過透鏡投射出投影機。

值得注意的是，習知之投影機之色輪係採用矽膠等高分子膠體與螢光粉混合後而製成螢光膠，其中，高分子膠體之熱穩定性差，隨著激發光源的功率增加，會造成螢光膠的劣化，例如矽膠僅可耐約150℃之溫度，及約2000流明 之亮度，當溫度高於150℃時，矽膠將會老化及黃化，造成色輪結構損壞，因此無法應用於高溫度或高流明數的光學系統。

有鑑於此，本發明人潛心構思並更深入研究，終於發明出一種一體成型之玻璃螢光體色輪及其製造之方法。

本發明為一體成型之玻璃螢光體色輪及其製造之方法，其主要目的是提供一種能耐較高溫度之投影機之色輪，以使色輪可應用於高溫度或高流明數的光學系統，並提高色輪之使用壽命。

為達前述目的，本發明提供一種玻璃螢光體色輪，包括：一外環部；一內環部，與該外環部同心地設於該外環部內；以及一輪體，固設於該外環部及該內環部之間，該輪體具有至少一色塊，該色塊係由玻璃螢光體所製成，該玻璃螢光體包括一玻璃材質及散佈於該玻璃材質內之複數螢光粉。

為達前述目的，本發明另提供一種玻璃螢光體色輪之製造方法，該方法係包含下列步驟：模具製作步驟(a)：將一外環管及一內環管同心地套設，該外環管與該內環管間圍設有至少一容置空間；入料步驟(b)：將一玻璃螢光體原料置入該至少一容置空間內，該玻璃螢光體原料包含玻璃材質以及複數螢光粉；以及成型步驟(c)：使該玻璃螢光體原料於該至少一容置空間內形成一輪體。

本發明利用所提供的一體成型之玻璃螢光體色輪及其製造之方法，可以獲得的功效在於：本發明係採用可耐較高溫度之玻璃螢光體做為投影機之色輪之材料，使得本發明之色輪可耐高溫，以使色輪可應用於高溫度或高流明數的光學系統，並提高色輪之使用壽命，此外，以本發明之方法所製成之玻璃螢光體色輪，其具有高良率且製作成本低之優點。

有關本發明為達成上述目的，所採用之技術、手段及其他之功效，茲舉一較佳可行實施例並配合圖式詳細說明如后。

〔本發明〕

20‧‧‧輪體

21‧‧‧色塊

22‧‧‧玻璃螢光體

221‧‧‧玻璃材質

222‧‧‧螢光粉

23‧‧‧區隔部

25‧‧‧玻璃螢光體原料

31‧‧‧外環部

32‧‧‧內環部

33‧‧‧外環管

34‧‧‧內環管

35‧‧‧容置空間

第1圖係本發明實施例之示意圖。

第2圖係本發明實施例之立體圖。

第3圖係本發明實施例之外環管以及內環管組裝前之示意圖。

第4圖係本發明實施例之玻璃螢光體原料置入容置空間內之示意圖。

第5圖係本發明之玻璃螢光體原料於容置空間內加熱時之示意圖。

第6圖係本發明實施例切割以形成色輪之示意圖。

第7圖係本發明實施例之方塊圖。

在本發明被詳細描述之前，要注意的是在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

為使 貴審查委員對本發明之目的、特徵及功效能夠有更進一步之瞭解與認識，以下茲請配合【圖式簡單說明】詳述如后：

本發明玻璃螢光體色輪的較佳實施例如第1圖及第2圖所示，包含：一外環部31、一內環部32以及一輪體20，其中：該內環部32與該外環部31同心地設於該外環部31內，該外環部31及該內環部32係均為由氧化鋁之材質所製成；以及該輪體20固設於該外環部31及該內環部32之間，該輪體20具有至少一色塊21，該色塊21係由玻璃螢光體22所製成，該玻璃螢光體22包括一玻璃材質221及散佈於該玻璃材質221內之複數螢光粉222，該玻璃材質221熔接包覆各該螢光粉222，且各該螢光粉222係均勻地分佈於該玻璃材質221中，該輪體20並熔接該外環部31及該內環部32。此外，在本實施例中於該外環部31及該內環部32之間更包含有複數區隔部23，以使該輪體20大致區分為複數色塊21，各該區隔部23係為不同之螢光粉222與玻璃材質221燒結後，所形成各色塊21之約略的邊界者，各該區隔部23係為直線、不規則之線段或區塊，且該色塊21之數量可依實際使 用需求而有所不同；於此實施例中，該區隔部23之數量為三，使得各該區隔部23將該輪體區分為三色塊21，此外，各該色塊21之顏色可為相同或相異，例如為紅(R)、綠(G)或藍(B)，亦可依實際需求而配置其他任何相同或相異之顏色；除此之外，該輪體20之玻璃材質221與該外環部31及該內環部32之接合處係熔接而成為一體，同理，以使該玻璃材質221、該外環部31以及該內環部32結合而提高結構之強度。除此之外，若該輪體20僅具有單一之顏色，則該區隔部23理所當然地不存在。

以上所述為本發明實施例主要構件及其組態說明。至於本發明實施例之製造方法，請參閱第3圖至第7圖所示，其係包含下列步驟：模具製作步驟(a)：請參閱第3圖所示，將一外環管33及一內環管34同心地套設，該外環管33及該內環管34係均為長筒狀，且均為氧化鋁材質，該外環管33與該內環管34間圍設有至少一容置空間35；入料步驟(b)：請參閱第4圖所示，將一玻璃螢光體原料25置入該至少一容置空間35內，該玻璃螢光體原料25包含玻璃材質221以及複數螢光粉222，該玻璃材質221及該螢光粉222係均勻地分佈於該至少一容置空間35內；較佳地，該玻璃材質221係採用玻璃顆粒，如此可較易與該螢光粉222均勻混合，且在後續加熱步驟中較易受熱而熔融， 可提昇製造效率；以及成型步驟(c)：請參閱第4圖配合第5圖所示，使玻璃螢光體原料於該至少一容置空間35內形成一輪體20，於此實施例中，該成型步驟(c)更包含下列二步驟：加熱步驟(c1)，使該玻璃材質221熔接包覆各該螢光粉222以形成玻璃螢光體22，並熔接於該外環管33及該內環管34，更明確地說，該玻璃材質221係加熱至一預定溫度後熔融，而該螢光粉222在該預定溫度下仍未熔融，如此該玻璃材質221即可熔接包覆該螢光粉222，同時該玻璃材質221並熔接該外環管33及該內環管34。一般而言，該玻璃材質221之熔點約為650℃，而該螢光粉222之熔點係高於650℃，因此加熱時之預定溫度可採用大於650℃但小於該螢光粉222熔點之溫度。並進行一冷卻步驟(c2)，使該玻璃螢光體22凝固，以使該輪體20成型並與該外環管33以及該內環部34緊固結合。其中，由於該外環管33及該內環部34係可為氧化鋁材質，或甚至可為石英材質而與該玻璃材質221具有極佳之結合，藉此提高結構之強度性，甚至可相互熔接為一體。至此即完成輪體20之製造。

除此之外，請參閱第6圖所示，可沿圖中之虛線進行一裁切步驟(d)，以形成大小適當之色輪。然，若在先前步驟中已採用適當厚度之外環管33及內環管34時，則該裁切步驟(d)可省略。

請復參閱第1圖所示，最後，則進行一拋光步驟(e)，將經切割後之輪體20之表面平整化，使該輪體20具有較均一之厚度，藉此使該輪體20具有較佳之光學特性，可理解的是，如經裁切後之該輪體20，其表面之平整程度係於可使用之範圍內，該拋光步驟(e)亦可選擇不進行。

習知以矽膠等高分子膠體膠黏後製成之色輪，由於高分子膠體之熱穩定性差，例如矽膠僅可耐約150℃之溫度，及約2000流明之亮度，無法應用於高溫度或高流明數的光學系統。而本發明經由上述步驟，所製造之色輪完全無膠且較耐高溫，更詳細地說，該色輪因直接採用玻璃材質221以及螢光粉222直接成型製成而未使用膠黏，且該玻璃螢光體22之玻璃轉化溫度係高於650℃，因此可適用於高功率之投影機等光學系統，且不易變質以及劣化。

申請人特別說明的是，本發明係具有高良率之玻璃螢光體色輪。蓋因本發明係藉由一體成型方式直接製成玻璃螢光體色輪；而非採用預先成型複數玻璃螢光體色塊後，再將各玻璃螢光體色塊疊合、黏合或膠合等加工方式，多次加工後形成之玻璃螢光體色輪。因玻璃螢光體色塊在加熱及冷卻成型之過程中，易有玻璃材質及螢光粉混合不均之問題而使得成品之玻璃螢光體色塊中，有小部份為非良品，而若再將成品之複數玻璃螢光體色塊隨機加工成為玻璃螢光體色輪，則會導致玻璃螢光體色輪之良率更為降低。而以一體成 型方式直接製成之玻璃螢光體色輪者，由於僅有一次加熱及冷卻之步驟即直接完成玻璃螢光體色輪之成型，故可避免良率在玻璃螢光體色塊隨機加工成為玻璃螢光體色輪之過程中降低，因此可謂為一種良率高之玻璃螢光體色輪之成型方法。

由上述得知本發明確實符合「具有產業可利用性」、「新穎性」、「進步性」，爰依法提出發明專利申請，祈請惠予審查並早日賜准專利，實感德便。

20‧‧‧輪體

21‧‧‧色塊

22‧‧‧玻璃螢光體

221‧‧‧玻璃材質

222‧‧‧螢光粉

23‧‧‧區隔部

31‧‧‧外環部

32‧‧‧內環部

Claims (9)

1. 一種一體成型玻璃螢光體色輪之方法，係包含下列步驟：模具製作步驟(a)：將一外環管及一內環管同心地套設，該外環管與該內環管間圍設有至少一容置空間；入料步驟(b)：將一玻璃螢光體原料置入該至少一容置空間內，該玻璃螢光體原料包含玻璃材質以及複數螢光粉；以及成型步驟(c)：使該玻璃螢光體原料於該至少一容置空間內形成一輪體。
2. 如申請專利範圍第1項所述之一體成型玻璃螢光體色輪之方法，其中，該成型步驟(c)更包含下列步驟：加熱步驟(c1)，使該玻璃材質熔接包覆各該螢光粉以形成玻璃螢光體，並熔接於該外環管及該內環管；以及冷卻步驟(c2)，使該玻璃螢光體凝固。
3. 如申請專利範圍第1項所述之一體成型玻璃螢光體色輪之方法，其中該成型步驟(c)後更包括一切割該輪體以形成色輪之裁切步驟(d)。
4. 如申請專利範圍第3項所述之一體成型玻璃螢光體色輪之方法，其中於該裁切步驟(d)之後更包括一拋光該色輪表面之拋光步驟(e)。
5. 一種如請求項1之一體成型之玻璃螢光體色輪，包括：一外環部；一內環部，與該外環部同心地設於該外環部內；以及一輪體，固設於該外環部及該內環部之間，該輪體具有至 少一色塊，該色塊係由玻璃螢光體所製成，該玻璃螢光體包括一玻璃材質及散佈於該玻璃材質內之複數螢光粉。
6. 如申請專利範圍第5項所述之一體成型之玻璃螢光體色輪，其中，該外環部及該內環部係均由氧化鋁之材質所製成。
7. 如申請專利範圍第5項所述之一體成型之玻璃螢光體色輪，其中，該輪體之玻璃材質係該外環部以及該內環部熔接為一體。
8. 如申請專利範圍第5項所述之一體成型之玻璃螢光體色輪，其中，該玻璃螢光體輪體更包括複數區隔部，各該區隔部係將該輪體區分為各該色塊。
9. 如申請專利範圍第8項所述之一體成型之玻璃螢光體色輪，其中，各該色塊之顏色係相異。