用于冷卻發光材料的設備和套件的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明一般地涉及投影系統，尤其涉及用于冷卻發光材料的設備和套件。
【背景技術】
[0002]發光材料，例如磷光體、量子點等等，通常具有較弱的熱傳導性。因此，存在對光功率(即，用于激發)的限制，其可在發光材料在光轉換時效率降低和/或失效之前被應用于發光材料，例如磷光體輪(等等)的激光照明。這種失效模式可包括:發光材料，例如磷光體，在變熱時效率降低；發光材料的效率被永久性地破壞；以及發光材料從冷卻片和/或熱沉和/或背板上剝離。盡管通過導入板中、并對流入空氣中和/或其他流體中，背板/冷卻片能移除一些由發光材料產生的熱量，對于用于投影儀中的高功率/高亮度系統，這種系統的效率尚不夠高。
【發明內容】
[0003]概括地講，本文旨在提供一種設備，用于將熱通過熱傳導導出發光材料，例如發光輪上的磷光體、量子點等等。這種發光輪(例如磷光體輪)可被高功率激光，和/或多個低功率激光照明，然而磷光體被激光的激發、以及對激光的吸收/損耗，會產生比冷卻片能通過磷光體和冷卻片之間的界面熱移除的熱量多的熱量。這導致了磷光體和冷卻片的溫度的升高；由于發光材料，例如磷光體，的熱膨脹系數(CTE)與用于冷卻片的材料，例如鋁，的CTE相比往往較小，兩種材料以不同的速率膨脹，導致發光材料-冷卻片界面的熱機械故障。光轉換效率和/或發光材料失效降低發光材料的溫度升高附加的可能的故障模式。這些故障目前已經通過在設備中增加導熱光學窗口得到了解決，該窗口將熱從發光材料熱傳導至保持器，保持器接著將熱導入背板；也增加了對流冷卻。在一些實施例中，保持器可被用于倚靠著發光材料保持窗口，和/或協助將熱從窗口導向背板。
[0004]在本說明書中，元件可被描述為“配置以”執行一個或多個功能或“配置用于”這種功能。通常，配置以執行或配置用于執行一功能的元件使得執行該功能，或適合于執行該功能，或適應于執行該功能，或可操作地執行該功能，或能夠執行該功能。
[0005]應當理解，為本說明書的目的，“X，Y和Z的至少一個”和“X，Y和Z的一個或多個”的語言可被解釋為僅X、僅Y、僅Ζ，或兩項或更多項X、Y和Z的任意組合(例如，XYZ, XYY,
ΥΖ，ΖΖ等)。相似的邏輯可應用于“至少一個......”和“一個或多個......”語言中的兩項或更多項。
[0006]本說明書提供了一設備，包括:發光材料；冷卻片，被配置以冷卻發光材料；窗口，發光材料被夾在窗口和冷卻片之間，窗口被配置以:透過用于激發發光材料的激發光；透過從發光材料發出的光；和，將熱從發光材料導出至冷卻片。
[0007]該設備還能包括下面中的一個:在冷卻片中的凹陷，發光材料位于凹陷中，從而冷卻片和發光材料的相應表面彼此齊平，且該窗口同時和發光材料以及冷卻片接觸；和，窗口中的另一個凹陷，發光材料位于冷卻片的表面上且位于窗口的該另一個凹陷中。
[0008]窗口可與冷卻片接觸，從而熱直接從窗口被導向冷卻片。
[0009]該設備還可在窗口和冷卻片之間包括環氧樹脂和粘接劑中的至少一個，該環氧樹脂和粘接劑中的至少一個被配置以將窗口結合到冷卻片上，從而使熱從窗口流向冷卻片。
[0010]該設備還可包括一保持器，該保持器被配置以實現下面的一個或多個功能:保持窗口倚靠著發光材料；保持窗口與冷卻片接觸；和，將窗口熱連接至冷卻片，從而熱從窗口通過保持器流向冷卻片。該保持器被配置以倚靠著發光材料夾持窗口。該保持器可包括用于沿著窗口的兩個或更多的側邊倚靠著發光材料保持窗口的框架。該保持器可包括一個或多個夾具，用于沿著窗口的兩個或更多的側邊倚靠著發光材料夾持窗口。該設備還可包括一個或多個緊固件，被配置以將保持器緊固到冷卻片上。
[0011]該冷卻片可被配置以從冷卻片和發光材料之間的界面進一步冷卻發光材料。
[0012]該冷卻片可包括用于向著窗口反射發射光的反射鏡、反射表面和拋光表面中的一個或多個。
[0013]該冷卻片可包括塊狀物、輪狀物、環狀物和水箱中的一個或多個。
[0014]該設備還可包括發光材料輪、發光材料環和發光材料片中的一個或多個。
[0015]該窗口可包括金剛石、氟化鈣和藍寶石中的一個或多個。
[0016]該窗口可包括熱傳輸表面特征。該熱傳輸表面特征位于發光材料的發光區域之夕卜。該熱傳輸表面特征包括窗口的粗糙表面和窗口中的微通道中的一個或多個。
[0017]本說明書還提供了一套件，包括:窗口，用于將發光材料夾在窗口和冷卻片之間，該窗口被配置以:透過用于激發發光材料的激發光；透過從發光材料發出的光；和，將熱從發光材料導出；和，保持器，被配置以實現下面的一個或多個功能:倚靠著發光材料保持窗口 ；保持窗口與冷卻片接觸；和，將窗口熱連接至冷卻片，從而熱通過保持器從窗口流向冷卻片。
[0018]該套件還可包括一個或多個緊固件，緊固件被配置以將保持器緊固至冷卻片上。該套件還可包括一個或多個變型的設備，用于將冷卻片改造成容納緊固件。
【附圖說明】
[0019]為了更好地理解本文所述的各個實施例，以及為了更加清晰地示出它們是如何生效的，可參考附圖，僅以示例的方式給出，其中:
[0020]圖1描繪了根據非限制性的實施例、被配置以冷卻發光材料的設備的透視圖。
[0021]圖2描繪了根據非限制性的實施例、圖1中的設備的正視圖。
[0022]圖3描繪了根據非限制性的實施例、圖1中的設備沿著圖2中的線A-A的橫截面。
[0023]圖4描繪了根據非限制性的實施例、處于工作狀態下的圖1中的設備。
[0024]圖5描繪了根據非限制性的實施例、被配置以冷卻發光材料的設備的橫截面。
[0025]圖6描繪了根據非限制性的實施例、被配置以冷卻發光材料的設備的橫截面。
[0026]圖7描繪了根據非限制性的實施例、被配置以冷卻發光材料的設備的橫截面。
[0027]圖8描繪了根據非限制性的實施例、用于將發光材料適配在冷卻片上以更高效散熱的套件。
【具體實施方式】
[0028]圖1、2和3繪出了一設備100，該設備被配置以用于冷卻發光材料。具體地:圖1繪出了設備100穿過線A-A的透視圖和橫截面透視圖；圖2繪出了設備100的正視圖；以及圖3繪出了設備100穿過圖1的線A-A的橫截面。設備100包括:發光材料101 ;冷卻片103，被配置以用于冷卻發光材料101 ;窗口 105，發光材料101被夾在窗口 105和冷卻片103之間(最佳示例如圖3所示)，窗口 105被配置以:傳輸用于激發發光材料101的激發光；傳輸從發光材料101發出的光；和，從發光材料101導出熱量；以及，保持器109，用于保持窗口 105抵靠發光材料101，保持器109使窗口 105與冷卻片103熱連接，從而從窗口 105流出的熱通過保持器109導向冷卻片103。
[0029]發光材料101可包括，但不限于，磷光體、陶瓷磷光體、量子點、冷光材料、焚光材料等等中的一個或多個；當然，雖然本實施例就陶瓷磷光體進行描述，但其他發光材料也落入本實施例的范圍。具體地，發光材料101包括當被至少第二波長的光激發時、發射至少第一波長的光的任意材料；一般地，第一波長長于第二波長。
[0030]例如，在一些實施例中，發光材料101可配置為被藍色激光激發，發射波長長于藍色激光的光，包括但不限于，紅光和綠光。進一步地，在一些實施例中，發光材料101包括例如分段地位于冷卻片103上的多于一個發光材料。例如，發光材料101的一個或多個段可發射紅光，而發光材料101的一個或多個其它段可發射綠光。因此，設備100可被配置以一個或多個運動的、和/或轉動和/或平移的，從而藍色激光等與發光材料的不同段相互作用。
[0031]盡管設備100通常被描繪成圓形，在其它實施例中，設備100可以是另一種形狀。設備100可包含發光材料輪、發光材料環、和發光材料片中的一個或多個。當然，盡管被描繪成圓形，設備100并不局限于此，而是可以是任何形狀，包括，但不限于，環形、塊狀等。
[0032]設備100通常可被用于投影系統(未被繪出)，其中，例如，藍色激光激發發光材料101，其發出紅光和/或綠光和/或黃光，藍色激光