技术领

本发明涉及照明及显示技术领域， 特別是涉及一种发光装置及其相关 投影系统。 背景技术

现有技术中通常采用的波长转换装置的结构如 图 1 所示。 波长转换装 置 100中， 荧光粉层 103用于吸收激发光以产生受激光。 荧光粉层 103的 激发光入射侧设置有第一滤光片 101， 用于透射激发光的同时反射受激光， 使^ "绝大部分受激光 荧光粉层 103的背向第一滤光片 101 的一側出射。 但是， 荧光粉的发光颜色往往不能很好地满足显示的 要求。 为解决这个问 题， 在现有技术中， 在荧光粉层 〗03 的背向第一滤光片的一側与荧光粉层 103相邻设置有第二滤光片 105， 用于反射部分波长范围的受激光， 使得经 第二滤光片 105透射的受激光的颜色满足显示的要求。 由于被第二滤光片 105反射的部分波长范围的受激光同样会被第一 滤光片 101反射，这样这部 分波长范围的受激光会被夹在第一滤光片 101和第二滤光片 105之间无法 出射而被反复地被荧光粉层 103 ·歡射，直至最终这部分能量被荧光粉层 103 吸收并转化为热能。 这部分热能使荧光粉层 103 的温度升高， 进而降低荧 光粉层 103的光转换效率。 发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种能有效 修饰受激光的颜色的同 时并阻止波长转换装置温度升高的发光装置。

本发明实施例提供一种发光装置， 其特征在于， 包括： 波长转换装置， 包括波长转换层， 该波长转换层包括第一波长转换材 料，周于吸收所述激发光以产生受激光，该波 长转换装置出射所述受激光， 或该受激光与未被吸收的所述激发光的混合光 ； 第一滤光装置， 设置于所述波长转换装置的激发光入射侧， 该第一滤 光装置包括第一滤光区， 用于反射所述第一波长转换材料产生的受激光 的 第一部分波长范围光， 并透射所述激发光和所述第一波长转换材料产 生的 受激光的其余部分波长范围光„

本发明实施例还提^ (共一种投影系统， 包括上述发光装置。

与现有技术相比， 本发明包括如下有益效果： 使设置于波长转换装置 的激发光入射側的第一滤光装置在透射激发光 的同时透射受激光中的部分 波长范围的光并反射受激光中的另一部分波长 范围的光， 这样， 相比只在 波长转换装置的激发光入射侧放置透射激发光 并反射全部受激光的第一滤 光装置时， 在波长转换装置的背向第一滤光装置的一侧出 射的受激光中有 效部分的光， 即第一滤光装置所反.射的第一部分波长范围� �受激光的亮度 不变， 由于波长转换装置出射的受激光是各向同性的 ， 则无效部分光， 即 第一滤光装置所透射的部分波长范围的受激光 的亮度大约减少一半， 这使 得出射光的颜色更接近于使用要求； 同时， 避免了现有技术中的无效部分 的受激光在分别位于波长转换装置两侧的滤光 片中无法出射而反复被波长 转换层散射， 最后转换为热能， 使^"波长转换装置的温度升高。

»a说明

图 1是现有支术中的一个波长转换装置的结构示� �图；

图 2是本发明的发光装置的一个实施例的示意图� �

图 3是本发明的发光装置的另一实施例中的第一� �光装置的滤光曲线； 图 4是本发明的发光装置的另一实施例的示意图� �

图 5是本发明的发光装置的另一实施例的示意图� �

图 6的左侧图和右侧图分别是图 5所示的发光装置中的第一滤光装置 和波长转换装置的主视图；

图 7是本发明的光源系统的另一实施例的示意图� �

图 8的左侧图是图 7所示的发光装置中的第一滤光装置从迎向激� �光 入射于该第一滤光装置的方向看过去的主视图 ， 右侧图是图 7所示的发光 装置中的波长转换装置的主视图。 具体实施方式 下面结合附图和实施方式对本发明实施例进行 详细说明。

实施例一

请参阅图 2, 图 2是本发明的发光装置的一个实施例的示意图� � 如图 2 所示， 发光装置 200主要包括光源 201、 波长转换装置 203、 第一滤光装置 205。

光源 201用于产生激发光。 光源 201优选为激光光源， 也可以为 LED 或者其他固态光源。

波长转换装置 205 包括波长转换层， 该波长转换层包括第一波长转换 材料， 第一波长转换材料用于吸收光源 201产生的激发光 20ia以产生受激 光。 波长转换装置 205设置于光源 201产生的激发光的传播路径上， 用于 出射第一波长转换材料产生的受激光， 或者该受激光与未被吸收的激发光 的混合光。 犹选地， 波长转换装置 205上的第一波长转换材料为荧光粉。 第一波长转换材料还可能是量子点、 荧光染料等具有波长转换能力的材料， 并不限于荧光粉。 由于波长转换装置 205 出射的受激光为各向同性的， 一 部分受激光 205a从波长转换装置 205面向光源 201的方向出射， 一部分受 激光 2()5b从波长 换装置 205背向光源 201的方向出射。

为能在波长转换装置 205背向光源 201 的一側收集到更多受激光， 在 光源 201与波长转换装置 205之间激发光 201a的光路上设置第一滤光装置 203。 第一滤光装置 203包括滤光区。 在本实施例中， 第一滤光区 203为滤 光片。 第一滤光装置 203用于反射第一波长转换材料产生的受激光 205a的 第一部分波长范围光，并透射激发光 201a和受激光 205a的其余部分波长范 围光。 经第一滤光装置 203反射的受激光 205a的第一部分波长范围光穿过 波长转换装置 203, 与受激光 205b合成一束受激光出射。 优选地， 滤光片 203的滤光镀膜面面向波长转换装置 205。 滤光片 203由在透明基底的其中 一面上镀有滤光膜而形成， 当滤光片 203 的滤光镀膜面背向波长转换装置 205时， 波长转换装置 205出射的受激光 205a进入该滤光片， 其第一部分 波长范围光被滤光镀膜面反射前后均经过透明 基底， 由于该第一部分波长 范围光的部分光在该透明基底里反复反射与散 射， 造成一部分的第一部分 波长范围光损失； 因此， 滤光片的镀膜面面向波长转换装置能减少受激 光 但是， 在实际运用中， 波长转换装置 205 出射的受激光的颜色往往不 能很好地满足显示的要求。 在受激光的光谱中， 受激光分为有效部分波长 范围光和无效部分波长范围光， 其中无效部分波长范围光比例越小， 受激 光的颜色越接近所需显示的颜色要求。 因此， 将第一滤光装置 203设置成 透射受激光 205a的无效部分波长范围光 203a， 并反射受激光 205a的有效 部分波长范围的光 203b, 即第一部分波长范围光。 有效部分波长范围和无 效部分波长范围对不同颜色光并非是固定的， 对同一颜色光也并非是固定 的， 需根据实际运用要求来定。

由于波长转换装置 205面向第一滤光装置 203出射的受激光 205a占其 出射的全部受激光的约一半， 而第一滤光装置 203将这约一半的受激光中 205a的无效部分波长范围光透射掉， 则在波长转换装置 205背向第一滤光 装置 203 —侧收集的受激光中， 相比第一滤光装置透射激发光并反射全部 受激光时， 总的无效部分波长范围光的亮度减少约一半； 同时， 第一滤光 装置 203反.射受激光 205a的有效部分波长范围光， 使该部分光穿过波长转 换装置 205，与波长转换装置 205背向第一滤光装置 203出射的受激光一起 被收集， 因此相比第一滤光装置透射激发光并反射全部 受激光时， 被收集 的受激光中总的有效部分波长范围光的亮度不 变， 这使得发光装置 200的 出射光的颜色更接近于使用要求。 同时， 相比现有技术中的在波长转换装 置的激发光入射侧放置反射全部受激光的滤光 片， 另一侧放置反射受激光 的无效部分波长范围光的滤光片而导致的无效 部分波长范围光在该两个滤 光片中无法出射而反复被波长转换层散射， 最后转换为热能， 进而使得波 长转换装置的温度升高的问题， 本实施例让在波长转换装置的激发光入射 侧放置的第一滤光装置出射掉无效部分波长范 围光， 避免现有技术中该无 效部分波长范围光无法出射而转换成热能致使 波长转换装置温度升高的问 题'，

具体举例来说， 光源 201产生蓝色激光 20ia, 波长转换装置 205包括 YAG荧光粉。 如图 3所示， 蓝色激光 20ia激发. YAG荧光粉时产生的受激 光的波长范围约为 480rim至 700nm。 当实际显示需要绿光时， 则波长转换 装置 205出射的受激光中波长大于 61 Onm的部分光为无效部分波长范围光， 波长范围为 480ηηι至 610nm的部分光为有效部分波长范围光。 为 ^吏发光装 置 200出射的光符合实际显示需要， 使第一滤光装置 203透射激发光 201a 和受激光 205a的波长大于 610ηηι的部分光 203a， 并反射受激光 205a的波 长小于 610nm的部分光 203b。第一滤光装置 203的滤光曲线如图 3中的 305。 以上数据均为举例说明而用， 并非限制第一滤光装置 203的滤光曲线。

在本实施例的图中以及以下各实施例的图中, 为便于描绘各束光束的 传播方向及其改变， 在各图中第一滤光装置和波长转换装置的间距 描绘的 较大。 但在实际运用中， 第一滤光装置和波长转换装置的间距越小越能 减 少光束的损失。 优选地， 第一滤光装置和波长转换装置之间保留空气隙 ， 以减少该两个装置相贴而造成的光束在该两个 装置相贴的两面上的光损耗。

实拖例二

请参阅图 4， 图 4是本发明的发光装置的另一实施例的示意图� � 与实施 例一不同的是， 在本实施例中的发光装置 400还包括第二滤光装置 407，位 于波长转换装置 405背向第一滤光装置 403的一侧。 第二滤光装置 407包 括滤光区， 用于透射波长转换装置 405 中的第一波长转换材料所出射的受 激光的有效部分波长范围光， 并反.射第一波长转换材料所出射的受激光的 无效部分波长范围光。 在本实施例中， 第二滤光装置 407 的滤光区设置有 滤光片。 优选地， 第二滤光装置 407 的滤光片的镀膜面面向波长转换装置 405。

具体来说， 波长转换装置 405出射的部分受激光 405a的无效部分波长 范围光 4(Ba经第一滤光装置 403透射， 有效部分波长范围光 4(Bb经第一 滤光装置 403反射后依次穿过波长转换装置 405和第二滤光装置 407出射。 波长转换装置 405出射的部分受激光 405b的无效部分波长范围光 407a经 第二滤光装置 407反射， 然后依次穿过波长转换装置 405和第一滤光装置 403出射；光束 405b的有效部分波长范围光 407b经第二滤光装置 407透射， 与光束 403b合成一束光束出射。

由于波长转换装置 405中的波长转换材料的光转换效率不能达到 100%， 因此光源 401产生的激发光 40ia中有部分光未能被波长转换装置 405吸收 而穿过波长转换装置 405。优选地，第二滤光装置 407还反射激发光，这样， 未被波长转换装置 405吸收的剩余激发光被反射回波长转换装置 405并再 次激发波长转换材料， 以提高激发光的利用率。

在本实施例中增添第二滤光装置 407，对波长转换装置 405的输出光束 再次进行过滤， 反.射该输出光束中的无效部分波长范围光， 以进一步对波 长转换装置 405 的输出光束进行修饰。 与现有技术相比， 本实施例除了具 有实施例一的优点之外，还由于在波长转换装 置 405背向第一滤光装置 407 的一侧最终出射的受激光中， 无效部分波长范围光大大减少， 而有效部分 波长范围光不变， 使得最终出射的受激光的颜色更接近实际显示 需要的颜

。

实施例三

请参阅图 5与图 6, 图 5是本发明的发光装置的另一实施例的示意图� � 图 6的左侧图和右侧图分别是图 5所示的发光装置中的第一滤光装置和波 长转换装置的主视图。 与实施例一不同的是， 在本实拖例的发光装置 500 中，波长转换装置 507的波长转换层上包括两个区段。如图 6右侧图所示， 第一区段 605上设置有第一波长转换材料， 第二区段 607上设置有第二波 长转换材料， 该两个区段上的波长转换材料分别用于将激发 光转换成不同 颜色的受激光。发光装置 500还包括驱动装置 503 , 用于驱动波长转换装置 507运动，使得激发光在波长转换层上形成的光 斑按预定路径周期性作用于 波长转换层， 以避免激发光长时间作用于同一位置的波长转 换层导致的该 波长转换层温度升高的问题。 第一区段 605和第二区段 607并列设置在波 长转换层 600b上， 并且随着波长转换层与激发光之间的周期性相 对运动依 次被该激发光照射。 在本实施例中， 驱动装置 503 为转动马达， 使得激发 光按圆形路径周期性作用于波长转换装置 507。

由于第一区段 605和第二区段 607 出射的受激光的颜色不同， 对两种 颜色的修饰时， 分别过滤掉的无效部分波长范围的光也不同。 因此， 在对 两种波长转换材料产生的受激光进行修饰时， 需采用两种具有不同滤光曲 线的滤光装置。 在本实施例中， 第一滤光装置 505 包括第一滤光区和第二 滤光区。 如图 6左侧图所示， 第一滤光装置 600a的两个滤光区上分别设置 有第一滤光片 601和第二滤光片 603。第一滤光片 601与第一区段 605对应， 用于透射激发光和第一区段 605面向光源 501 出射的受激光中的无效部分 波长范围光， 并反射第一区段 605面向光源 501 出射的受激光中的有效部 分波长范围光，使得该有效部分波长范围光穿 过波长转换装置 505， 与第一 区段 605背向光源 501 出射的光合成一束光出射。 第二滤光片 603与第二 区段 607对应， 用于透射激发光和第二区段 607面向光源 501 出射的受激 光中的无效部分波长范围光， 并反射第二区段 607面向光源 501 出射的受 装置 505， 与第二区段 607背向光源 50i出射的光合成一束光出射。

第一滤光装置 505还包括透明基底，第一滤光片 601和第二滤光片 603 粘贴在该透明基底上。 该两个滤光片与该透明基底的粘贴面采用透明 胶水 填充。 优选地， 透明胶水与透明基底的折射率一致， 以提高光透过率。 优 选地， 透明基底背向该粘贴面的另一面镀有增透膜， 以减少激发光在通过 该面时造成的损失。

在其他实施例中， 透明胶水在粘贴面上的点胶位置也可以避开激 发光 在该粘贴面上的作用路径。 透明胶水在光束的长期照射下容易老化变黄， 并对光束的吸收率增大， 而最终成为该光源系统的寿命的瓶颈。 因此， 在 粘贴面进行点胶时避开激发光在粘贴面上的作 用路径。 可在粘贴面的边缘 或者几个角落进行点胶以将透明基底与该两个 滤光片固定， 也可以在粘贴 面的其他位置进行点胶， 只要保证点胶位置没有光路通过即可。 优选地， 透明基底的两面以及该两个滤光片的背向透明 基底的一面均镀有增透膜， 以减少激发光在通过各个面时造成的损失， 其中， 在滤光片的背向透明基 底的一面上， 即滤光片的滤光镀膜面上， 增透膜优选镀在该滤光镀膜上。

在本实施例中， 为利于将不同的滤光片组装到发光装置中而使 该不同 的滤光片形成一个整体。 目前， 由于滤光片的不同光谱特性， 将不同的滤 光片形成一个整体有多种方式， 采用透明基底将不同的滤光片粘贴于其上 形成一个整体只是其中的一种。 在其他实施例中， 将第一滤光装置 505 中 的不同滤光区形成一个整体也可以采用其他方 式。 例如， 在对两个不同的 滤光区进行组装以形成同一整体时， 可以在同一个透明基底上， 先遮住一 部分区域，对该透明基底的剩余区域进行镀膜 ，该剩余区域为第一滤光区； 然后在遮住该第一滤光区， 对该透明基底的剩余区域镀另一种膜， 该剩余 区域为第二滤光区。 但这种组装方法由于需对同一个透明基底两次 镀膜而 导致成本较高。 在其他实施例中， 第一滤光装置中的不同滤光区也可以不 组装成同一个整体。

由于波长转换装置 507在驱动装置 503的驱动下运动， 为使第一滤光 片 601与第一区段 605、第二滤光片 603和第二区段 607始终保持对应关系， 在波长转换装置 507与第一滤光装置 505之间增加一固定连接装置（图未 示）， ^吏得第一滤光装置 505与波长转换装置 507—起.运动， 以^:波长转换 装置 507与第一滤光装置 505始终保持相对静止。 在其他实施例中， 驱动装置 503也可以位于波长转换装置 507背向第 一滤光装置 505的一侧， 用于驱动波长转换装置 507运动， 使得激发光在 波长转换层上形成的光斑按预定路径周期性作 用于波长转换层； 同时， 通 过波长转换装置 507和第一滤光装置 505之间的固定连接装置（图未示） 带动第一滤光装置 505—起运动以使该两个装置始终保持相对静止 。或者， 驱动装置 503也可以位于第一滤光装置 505背向波长转换装置 507的一侧， 用于驱动第一滤光装置 505运动， 使得激发光在第一滤光装置 505上形成 的光斑按预定路径周期性作周于第一滤光装置 505; 同时， 通过波长转换装 置 507与第一滤光装置 505之间的固定连接装置（图未示） 带动波长转换 装置 507—起运动以使该两个装置始终保持相对静止 。

在其他实施例中， 第一区段 605 上的第一长转换材料与第二区段 607 上的第二波长转换材料也可以为同一种波长转 换材料， 用于出射同一种颜 色的受激光。 但由于实际需 不同的颜色光， 使第一滤光装置 505 的第一 滤光区和第二滤光区分别透射不同的无效部分 波长范围光并反射不同的有 效部分波长范围光， 使得第一区段 605和第二区段 607最终出射的受激光 符合实际要求。或者，波长转换装置 507的第二区段也可以设置为透光区， 用于直接透射激发光。 相应地， 第一滤光装置 505上的第二滤光区上设置 有透光片， 用于直接透射激发光； 并且第二滤光区上的第二滤光片用于透 射激发光的有效部分波长范围光并反射激发光 的无效部分波长范围光。

容易理解的是， 波长转换装置 507上也可以设置三个或三个以上的区 段， 用于分别设置不同颜色的波长转换材料； 相应地， 第一滤光装置 505 上也设置与波长转换装置 507上区段数量相同的滤光区， 各区段与各滤光 区一一对应， 每个滤光区用于过滤与其对应的波长转换装置 507 的区段出 射的光。 波长转换装置 507上的不同区段也可以是平行相邻设置的带状 区 域或采 $1其他适当设置方式。 此时， 驱动装置 503 为线性平移装置或采取 其他适当设置方式， 使得入射光在波长转换装置 507上产生的光斑沿直线 路径或其他预定路径作周于该波长转换装置。

实施例四

请参阅图 7与图 8， 图 7是本发明的发光装置的另一实施例的示意图� � 图 8的左侧图是图 7所示的发光装置中的第一滤光装置从迎向激� �光入射 于该第一滤光装置的方向看过去的主视图， 右側图是图 7所示的发光装置 中的波长转换装置的主视图。 与实施例三不同的是， 本实施例中的第一滤 光装置 705包括第一滤光片 705a和第二滤光片 705b，其中第一滤光片 705a 包括第一区域和第二区域。 波长转换装置 707包括第一区段 707a和第二区 段 707b。 如图 8右侧图所示， 波长转换装置 807包括第一区段 807a和第二 区段 807b。

如图 8左侧图所示， 第二滤光片 805b叠置于第一滤光片 805a的第一 区域上，并且设置在第一滤光片面向波长转换 装置的一侧。第一滤光片 705a 的第一区域与波长转换装置第一区段 707a对应， 用于过滤第一区段 707a 出射的光， 即透射激发光和第一区段 707a面向光源 701 出射的受激光中的 无效部分波长范围光， 并反射第一区段 707a面向光源 701出射的受激光中 的有效部分波长范围光，使得该有效部分波长 范围光穿过波长转换装置 705， 与第一区段 707a背向光源 701出射的光合成一束光出射。第二滤光片 705b 与第二区段 707b对应， 用于过滤第二区段 707b出射的光， 即透射激发光 和第二区段 707b面向光源 701出射的受激光中的无效部分波长范围光， 并 ϋ射第二区段 707b面向光源 701 出射的受激光中的有效部分波长范围光。 若第二滤光片 7()5b所透射的无效部分波长范围落在第一滤光� �� 705a所透 射的光的波长范围内， 则第二滤光片 705b 透射的无效部分波长范围光穿 过第一滤光片 7()5a后出射。 若第二滤光片 705b所透射的无效部分波长范 围与第一滤光片 705a所反射的光的波长范围有所交叠， 则该交叠的部分无 效部分波长范围的光在经第二滤光片 705b透射后又经第一滤光片 705a反 射， 再次进入第二滤光片 705b。 这部分光虽然不能从第一滤光片 705a迎向 激发光的方向出射， 但相比现有技术， 这部分光会在第二滤光片 705b的内 部反复无散射的传播并且快速地发生橫向扩散 。 虽然这部分光中也会有相 当部分最终转换为热量， 但这部分热量是分散的而不是集中于光斑位置 的， 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述， 每个实拖例重点说明的 都是与其他实施例的不同之处， 各个实拖例之间相同相^部分互相参见即 可。

本发明实施例还提供一种投影系统， 包括发光装置， 该发光装置可以 具有上述各实施例中的结构与功能。 该投影系统可以采用各种投影技术， 例如液晶显示器 （LCD, Liquid Crystal Display )投影技术、 数码光路处理 器（DLP， Digital Light Processor )投影技术。 此外， 上述发光装置也可以 应用于照明系统， 例如舞台灯照明。

以上所述仅为本发明的实施方式， 并^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 间接运周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。