发光装置、投影显示装置和灯具的制作方法
【专利说明】发光装置、投影显示装置和灯具
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技术领域
[0002]本发明涉及光源领域，特别是涉及发光装置和使用该发光装置的灯具和投影显示
目-O
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【背景技术】
[0004]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的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。
[0005]
【发明内容】
[0006]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，包括激光源和光学系统，光学系统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系统封闭在其内部；该第一外壳包括激光出射口，用于引导激光出射到第一外壳外面；该第一外壳外表面还包括第一散热区。还包括波长转换转盘，用于接收从第一外壳的激光出射口射出的激光，并将其至少部分的转换为受激光。还包括第二外壳，该第二外壳由至少两个第二外壳组件拼装而成，用于将第一外壳和波长转换转盘封闭在其内部；其中，第二外壳内表面包括与第一散热区位置对应的第二散热区，第一散热区与第二散热区热连接。
[0007]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。
[0008]本发明还提出一种灯具，包括上述的发光装置作为光源。
[0009]在本发明的发光装置中，激光源和光学系统经过了第一外壳和第二外壳两次的封闭，相对于一次封闭来说，灰尘穿过两次封闭进入到激光光路中的概率要低几个数量级。同时第一散热区与第二散热区热连接，可以保证把激光源和光路产生的热量传导到第二外壳上并经过第二外壳传导出去。
[0010]
【附图说明】
[0011]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3A是本发明的发光装置的另一个实施例的结构示意图；
图3B是图3A实施例中波长转换转盘的正视图； 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的正视图；
图5是本发明的发光装置的另一个实施例的结构示意图。
[0012]
【具体实施方式】
[0013]如【背景技术】中所述的，现有激光光源的使用寿命都不过数千小时。虽然市场上很多产品的规格指标上标的使用寿命达到两万小时甚至更长，但是从实测数据可以看到关于使用寿命存在大量虚假宣传的情况。当然这种市场化的宣传手段不需要在此讨论。
[0014]实际上，为了延长激光光源产品的使用寿命，产业界已经花了大量的时间、人力物力来研究，并且也取得了一些研究成果。研究发现，在激光光路上，由于激光的作用光学元件表面容易沉积灰尘，灰尘的不断堆积造成了亮度不断降低，最终下降到初始亮度值的一半时，根据标准认为使用寿命终了。为了防止灰尘堆积，有人提出对光源进行“密封”以防止外界的灰尘进入光源内部，并制作了外壳将光源“密封”在其内部，实验下来寿命有所提升，但提升不显著。也有人依照同样道理提出对光源进行“气密”封装，但实验下来寿命仍然只提升到数千小时。
[0015]经过发明人长达一年时间的不断实验，这个问题终于有了答案。由于光源内部光路是发热的一一热量可能由波长转换装置发出，也可能由光学元件或光源壳体吸收光产生一一光源内部的温度比环境温度高20至40度。温度差产生了压力差，使得光源内部和外部有空气流动的动力。而在实际生产中，无论是“密封”还是“气密”，例如使用橡胶圈填充接缝等，由于外壳接缝很多而且形状不规则，很难做到密封到完全阻止空气流动的程度；这样随着光源内部和外部空气的微弱流动灰尘还是会逐渐进入到光路中，从而造成光源亮度衰减。
[0016]为了提升发光装置的密封性，同时保证可生产性，本发明提出一种发光装置，其结构示意图如图1所示。该发光装置包括激光源101和光学系统，光学系统由至少一个光学元件组成，用于引导激光源101发出的激光141。具体而言在本实施例中光学系统包括分光装置111、透镜112和透镜113。发光装置还包括第一外壳121，该第一外壳121由至少两个第一外壳组件拼装而成，用于将激光源101和光学系统封闭在其内部。第一外壳121由至少两个第一外壳组件拼装而成主要是出于实际组装的需要。该第一外壳121包括激光出射口 122，用于引导激光出射到第一外壳外面。在本实施例中，激光源101发出的激光141依次透射分光装置111、透镜112和透镜113后，从激光出射口 122出射到第一外壳121外部，其中透镜112和113的作用是将激光141汇聚的出射。
[0017]发光装置还包括波长转换转盘114，用于接收从第一外壳121的激光出射口 122射出的激光141，并将其至少部分的转换为受激光142。在本实施例中，波长转换转盘是反射式的，即波长转换转盘包括反射底盘和附着在反射底盘上的波长转换材料层，这样激光141从波长转换层一侧入射并激发，产生的受激光会受到反射底盘的作用沿着激光入射的方向反向的出射。这部分受激光会依次透射透镜113和透镜112，并被分光装置111反射后从第一外壳121的出光口 123出射。对受激光142来说，透镜113和透镜112起到收集并准直的作用，而分光装置111则起到分离激光141和受激光142的作用。出光口 123是第一外壳121的一部分，它可以起到封闭激光源和光学系统的作用，例如出光口就是一个透明玻璃片。
[0018]在本实施例中，发光装置还包括驱动装置115，用于驱动波长转换转盘转动。这样，波长转换转盘上的每个点会周期性的被激发而不是始终处于被激发状态，激发所发出的热量就会比较分散，从而避免波长转换材料的热猝灭效应。另一方面，波长转换转盘上还可以分布有多个区，不同区有不同的波长转换特性；这样随着驱动装置115驱动波长转换转盘转动，受激光142呈现不同的光特性，这在投影显示中有特殊的应用。
[0019]第一外壳121外表面还包括第一散热区121a。发光装置还包括第二外壳151，该第二外壳151由至少两个第二外壳组件拼装而成，用于将第一外壳121和波长转换转盘封闭在其内部。第二外壳151由至少两个第二外壳组件拼装而成主要是出于实际组装的需要。其中，第二外壳151内表面包括与第一散热区121a位置对应的第二散热区，第一散热区121a与第二散热区热连接。
[0020]在本实施例中，第一散热区121a为激光源101的散热区，用于为激光源101散热。当然第一散热区也可以为其它元件散热，或者为第一外壳本身散热，只要第一散热区与第二散热区热连接，就可以保证把热量传导到第二外壳上并经过第二外壳传导出去。
[0021]在本实施例中，第二外壳上还包括出光口 152，用于引导从第一外壳的出光口 123出射的光出射到第二外壳外部。出光口 152是第二外壳的一部分，它可以起到封闭的作用，例如出光口 152就是一个透明玻璃片。
[0022]在本实施例中，激光源和光学系统经过了第一外壳和第二外壳两次的封闭，相对于一次封闭来说，灰尘穿过两次封闭进入到激光光路中的概率要低几个数量级，这样可以大幅度的提升发光装置的使用寿命。实验证明这样的发光装置寿命长达30000小时。同时第一散热区与第二散热区热连接，可以保证把激光源101和光路产生的热量传导到第二外壳上并经过第二外壳传导出去。
[0023]在本实施例中，驱动装置115包括驱动线115a，激光源101也可能包括驱动线(图中未画出)，这些线需要穿出第二外壳151。此时可以在第二外壳151上打孔使这些线穿出，然后再用胶水或橡胶塞将孔封住。
[0024]本发明的发光装置的另一个实施例的结构如图2所示。与图1所示的实施例不同的是，该发光装置中波长转换转盘214是透射式的，即受激光242是沿着激发光241的入射方向同向出射的。具体来说，激光241经过透镜212和213汇聚后从第一外壳的激光出射口出射并入射于波长转换转盘214，受激光242没有返回第一外壳221内部而是经过第二外壳内的收光透镜216收集后从第二外壳251上的出光口 252出射。本实施例与图1所示的实施例有相同的有益效果，只是在光学结构上有所不同。
[0025]在图1所示的实施例中，波长转换转盘114也会发出热量。由于波长转换转盘是转