專利名稱：一種發(fā)光裝置及投影系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于照明/顯示光源技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種發(fā)光裝置及投影系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
LED光源用于照明和顯示領(lǐng)域，具有壽命長(zhǎng)、色彩鮮明等優(yōu)點(diǎn)。照明和顯示都需要用到白光，此時(shí)可用紅光LED、綠光LED和藍(lán)光LED進(jìn)行合成，參照?qǐng)D1，其中RLED、GLED, BLED分別表示紅光LED、綠光LED、藍(lán)光LED，M1、M2、M3為濾光片，L2為聚焦透鏡，在此方式中，需要的綠光輻射通量最多，紅光和藍(lán)光較少。但目前藍(lán)光LED的輻射亮度和光電轉(zhuǎn)換效率都較高，紅光LED的輻射亮度和電光轉(zhuǎn)換效率其次，相反綠光LED的輻射亮度和光電轉(zhuǎn)換效率最低。而紅光LED由于材料的限制，其發(fā)光效率又受溫度影響較大。在需要高亮度的照明和顯示領(lǐng)域，比如投影應(yīng)用，綠光和紅光的亮度相比藍(lán)光顯得不足。為了達(dá)到顯示所需的亮度，綠光LED和紅光LED被過流驅(qū)動(dòng)并且被給予更多占空比，但是過流驅(qū)動(dòng)和更多的占空比會(huì)降低綠光、紅光的光電轉(zhuǎn)換效率、壽命和可靠性，同時(shí)還面臨一個(gè)問題，即使過流驅(qū)動(dòng)并且給予綠光LED和紅光LED更多占空比，現(xiàn)在LED的技術(shù)水平尚不能滿足主流投影顯示的需求。紅綠藍(lán)激光也可以用于照明和顯示領(lǐng)域。但是目前紅光激光二極管受材料限制， 單管發(fā)光功率較小，受溫度影響大，價(jià)格也高；綠光激光二極管尚不成熟，價(jià)格昂貴，倍頻方案的綠光對(duì)溫度非常敏感，需要半導(dǎo)體制冷器精確控溫，且價(jià)格高；唯有藍(lán)光激光二極管穩(wěn)定可靠，受溫度影響不大，價(jià)格相對(duì)較低。所以主流投影顯示用紅綠藍(lán)激光方案，面臨成本高，溫控復(fù)雜等問題?？傊F(xiàn)有的高亮度的合成式白光光源成本較高，并且其中的綠光LED和紅光LED 亮度不足，溫控復(fù)雜。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于提供一種發(fā)光裝置，旨在以較低的成本實(shí)現(xiàn)投影所需的高亮度的紅光基色和綠光基色。本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種發(fā)光裝置，包括用于產(chǎn)生紅光的紅光光源；用于產(chǎn)生綠光的綠光光源；用于產(chǎn)生藍(lán)光的藍(lán)光光源；將所述紅光光源、綠光光源和藍(lán)光光源產(chǎn)生的光進(jìn)行光路合并輸出合并光的光路合并單元；所述紅光光源包括用于產(chǎn)生第一激發(fā)光的第一激發(fā)光源、將所述第一激發(fā)光轉(zhuǎn)換為至少包括紅光的第一受激光的紅光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置；所述綠光光源包括用于產(chǎn)生第二激發(fā)光的第二激發(fā)光源、將所述第二激發(fā)光轉(zhuǎn)換為至少包括綠光的第二受激光的綠光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置。[0013]進(jìn)一步地，所述紅光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置為一涂覆有用于將所述第一激發(fā)光轉(zhuǎn)換為至少包括紅光的第一受激光的紅光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的第一色輪。進(jìn)一步地，所述發(fā)光裝置還包括一還包括第一驅(qū)動(dòng)單元，所述第一驅(qū)動(dòng)單元用于驅(qū)動(dòng)所述第一色輪轉(zhuǎn)動(dòng)，以使所述第一激發(fā)光在所述第一色輪上形成光斑沿預(yù)定路徑作用于所述紅光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料。進(jìn)一步地，所述第一色輪為透射式色輪，所述光源系統(tǒng)進(jìn)一步包括設(shè)置于所述第一激發(fā)光源與所述第一色輪之間的分光濾光片，所述分光濾光片用于透射所述第一激發(fā)光到所述第一色輪且至少反射從所述第一色輪反向輸出的第一受激光中的所述紅光。進(jìn)一步地，所述綠光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置為一涂覆有用于將所述第二激發(fā)光轉(zhuǎn)換為至少包括綠光的第二受激光的綠光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的第二色輪。進(jìn)一步地，所述發(fā)光裝置還包括一還包括第二驅(qū)動(dòng)單元，所述第二驅(qū)動(dòng)單元用于驅(qū)動(dòng)所述第二色輪，以使第二激發(fā)光在所述色輪上形成光斑沿預(yù)定路徑作用于所述綠光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料。進(jìn)一步地，所述第二色輪為透射式色輪，所述光源系統(tǒng)進(jìn)一步包括設(shè)置于所述第一激發(fā)光源與所述第二色輪之間的分光濾光片，所述分光濾光片用于透射第二激發(fā)光到所述第二色輪且至少反射從所述第二色輪反向輸出的第二受激光中的所述綠光。進(jìn)一步地，所述光路合并單元包括平行設(shè)置或垂直設(shè)置的第一濾光片和第二濾光片；進(jìn)一步地，所述紅光經(jīng)所述第一濾光片反射至所述合并光的輸出方向；所述綠光經(jīng)所述第二濾光片反射后再經(jīng)所述第一濾光片透射至所述合并光的輸出方向；所述藍(lán)光經(jīng)所述第二濾光片透射后再經(jīng)所述第一濾光片透射至所述合并光的輸出方向。進(jìn)一步地，所述紅光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置為一涂覆有用于將所述第一激發(fā)光轉(zhuǎn)換為至少包括紅光的第一受激光的紅光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的第一色輪；所述第一激發(fā)光經(jīng)所述第一濾光片透射至所述第一色輪，所述紅光經(jīng)所述第一色輪反射至所述第一濾光片；所述綠光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置為一涂覆有用于將所述第二激發(fā)光轉(zhuǎn)換為至少包括綠光的第二受激光的綠光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的第二色輪；所述第二激發(fā)光經(jīng)所述第二濾光片透射至所述第二色輪，所述綠光經(jīng)所述第二色輪反射至所述第二濾光片。進(jìn)一步地，所述紅光經(jīng)所述第一濾光片反射至所述合并光的輸出方向；所述綠光經(jīng)所述第二濾光片透射后再經(jīng)所述第一濾光片透射至所述合并光的輸出方向；所述藍(lán)光經(jīng)所述第二濾光片反射后再經(jīng)所述第一濾光片透射至所述合并光的輸出方向。進(jìn)一步地，所述紅光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置為一涂覆有用于將所述第一激發(fā)光轉(zhuǎn)換為至少包括紅光的第一受激光的紅光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的第一色輪；所述第一激發(fā)光經(jīng)所述第一濾光片透射至所述第一色輪，所述紅光經(jīng)所述第一色輪反射至所述第一濾光片；所述綠光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置為一涂覆有用于將所述第二激發(fā)光轉(zhuǎn)換為至少包括綠光的第二受激光的綠光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的第二色輪；所述第二激發(fā)光經(jīng)所述第二濾光片反射至所述第二色輪，所述綠光經(jīng)所述第二色輪反射至所述第二濾光片。進(jìn)一步地，該發(fā)光裝置還包括復(fù)眼透鏡對(duì)，用于對(duì)光路合并單元合并的光束進(jìn)行勻光；所述復(fù)眼透鏡對(duì)包括兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的復(fù)眼透鏡，每個(gè)復(fù)眼透鏡包括緊密聯(lián)結(jié)在一起的復(fù)數(shù)個(gè)透鏡單元，各個(gè)透鏡單元的縱向截面呈正六邊形。[0027]本實(shí)用新型還提供了一種投影系統(tǒng)，其包括如上所述的發(fā)光裝置。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過使用一組或兩組高亮度的激發(fā)光源激發(fā)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置得到綠光和紅光，而藍(lán)光則采用藍(lán)光光源比如藍(lán)光LED或者藍(lán)光激光來得到，相對(duì)傳統(tǒng)的紅、綠光LED而言，本實(shí)用新型提高的光源亮度能提高數(shù)倍。其中，上述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置可采用涂有黃色熒光粉、紅光熒光粉/綠光熒光粉的色輪實(shí)現(xiàn)，綠光、紅光熒光粉被激發(fā)后得到的光的顏色與顯示領(lǐng)域所需的顏色非常接近，從而解決了 LED綠光、紅光不足的問題，并且不隨激光驅(qū)動(dòng)電流的變化而改變顏色，在一定程度上提高了紅光或綠光轉(zhuǎn)換效率、 壽命、可靠性，同時(shí)也不存在紅光激光二極管和綠光激光二極管溫控復(fù)雜的缺陷，并且所需的激發(fā)光源和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置價(jià)格相對(duì)較低，成本耗費(fèi)有限。

圖1是現(xiàn)有的RGB LED投影光源的光學(xué)原理圖；圖2是本實(shí)用新型提供的發(fā)光裝置的光學(xué)原理圖；圖3是本實(shí)用新型提供的紅光熒光粉和綠光熒光粉的光譜和主波長(zhǎng)示意圖；圖4是本實(shí)用新型提供的透射式色輪的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是采用本實(shí)用新型發(fā)光裝置的第一實(shí)施例的光學(xué)結(jié)構(gòu)圖；圖6是本實(shí)用新型提供的激發(fā)出的黃光的光譜圖；圖7、圖8分別是圖5所示光學(xué)結(jié)構(gòu)中的兩個(gè)濾光片的濾光曲線圖；圖9是采用本實(shí)用新型發(fā)光裝置的第二實(shí)施例的光學(xué)結(jié)構(gòu)圖；圖10是圖9所示光學(xué)結(jié)構(gòu)圖中一濾光片的光譜圖；圖11是采用本實(shí)用新型發(fā)光裝置的第三實(shí)施例的光學(xué)結(jié)構(gòu)圖；圖12、圖13分別是圖9所示光學(xué)結(jié)構(gòu)圖中的兩個(gè)濾光片的光譜圖；圖14是采用本實(shí)用新型發(fā)光裝置的第四實(shí)施例的光學(xué)結(jié)構(gòu)圖；圖15是采用本實(shí)用新型發(fā)光裝置的第五實(shí)施例的光學(xué)結(jié)構(gòu)圖；圖16A和圖16B分別是本實(shí)用新型提供的透射式和反射式色輪的濾光片的結(jié)構(gòu)圖；圖17為圖16A所示濾光片為干涉濾光片時(shí)的光譜圖；圖18A、圖18B、圖18C是本實(shí)用新型提供的光源中的藍(lán)光光源的光學(xué)原理圖；圖19是本實(shí)用新型提供的一種藍(lán)光激光消相干光源的光路圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。本實(shí)用新型使用兩組高亮度的紫外、近紫外或者藍(lán)光光源等激發(fā)光源激發(fā)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置得到綠光和紅光，而藍(lán)光則采用藍(lán)光光源比如藍(lán)光LED或者藍(lán)光激光來得到，即可提供投影顯示等領(lǐng)域所需的高亮度紅光、綠光和藍(lán)光等基色。圖2示出了本實(shí)用新型提供的發(fā)光裝置的光學(xué)原理結(jié)構(gòu)，為了便于描述，僅示出了與本實(shí)用新型相關(guān)的部分。[0049]參照?qǐng)D2，該發(fā)光裝置至少包括用于產(chǎn)生紅光的紅光光源1、用于產(chǎn)生綠光的綠光光源2、用于產(chǎn)生藍(lán)光的藍(lán)光光源3、光路合并單元4，光路合并單元4用于將紅光光源1、 綠光光源2和藍(lán)光光源3產(chǎn)生的光進(jìn)行光路合并然后輸出合并光。進(jìn)一步地，發(fā)光裝置還可包括聚焦透鏡5和勻光組件6，聚焦透鏡5用于將光路合并單元4輸出的合并光聚焦，勻光組件6位于聚焦透鏡5的出光側(cè)的焦點(diǎn)位置，對(duì)合并光進(jìn)行勻光處理。勻光組件6具體可采用勻光棒或復(fù)眼透鏡對(duì)實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選地，復(fù)眼透鏡對(duì)包括兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的復(fù)眼透鏡，每個(gè)復(fù)眼透鏡包括緊密聯(lián)結(jié)在一起的復(fù)數(shù)個(gè)透鏡單元，各個(gè)透鏡單元的縱向截面呈正六邊形， 以提高復(fù)眼透鏡對(duì)的出光效率。本實(shí)用新型中，紅光光源1包括用于產(chǎn)生第一激發(fā)光的第一激發(fā)光源和紅光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置，紅光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置將第一激發(fā)光源產(chǎn)生的第一激發(fā)光轉(zhuǎn)換為至少包括紅光的第一受激光；相應(yīng)地，綠光光源2包括用于產(chǎn)生第二激發(fā)光的第二激發(fā)光源和綠光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置，綠光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置將第二激發(fā)光源的產(chǎn)生的第二激發(fā)光轉(zhuǎn)換為至少包括綠光的第二受激光。本實(shí)施例中，上述紅光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置為一涂覆有紅光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的第一色輪， 其位于第一激發(fā)光源的下游光路上，該紅光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料用于將第一激發(fā)光轉(zhuǎn)換為至少包括紅光的第一受激光。同理，綠光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置為一涂覆有綠光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的第二色輪， 其位于所第二激發(fā)光源的下游光路上，該綠光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料用于將第二激發(fā)光轉(zhuǎn)換為至少包括綠光的第二受激光。上述紅光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料受激發(fā)后產(chǎn)生的第一受激光的光譜覆蓋紅光波長(zhǎng)區(qū)域，以保證第一受激光中包含紅光成分，上述綠光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料受激發(fā)后產(chǎn)生的第二受激光的光譜覆蓋綠光波長(zhǎng)區(qū)域，以保證第二受激光中包含綠光成分。例如，第一色輪上所涂的熒光粉為單色的紅光熒光粉，其受激光的光譜范圍覆蓋紅光波長(zhǎng)區(qū)域，紅光波長(zhǎng)區(qū)域定義為580 630nm，且第一受激光的主波長(zhǎng)在580nm 650nm之間。第二色輪上所涂的熒光粉為單色的綠光熒光粉，其光譜范圍覆蓋綠光波長(zhǎng)區(qū)域，后者定義為520nm 560nm,且第二受激光的主波長(zhǎng)在530nm 570nm之間。兩種熒光粉的光譜如圖3所示。上述激發(fā)產(chǎn)生的紅光和綠光也可以使用其它熒光粉實(shí)現(xiàn)，只要該熒光粉的受激光的光譜范圍覆蓋紅光波長(zhǎng)區(qū)域或綠光波長(zhǎng)區(qū)域即可，例如在第一色輪上涂受激光光譜覆蓋紅光波長(zhǎng)區(qū)域的寬譜熒光粉，在第二色輪上涂受激光光譜覆蓋綠光波長(zhǎng)區(qū)域的寬譜熒光粉。黃光熒光粉即可覆蓋紅光波長(zhǎng)區(qū)域，因此可以通過濾光片的使用把黃色發(fā)光光譜中的紅光以外的光過濾掉而僅將紅光提取出來，也就是說，可采用一可將激發(fā)光中的紅光成分提取出來的第一濾光片實(shí)現(xiàn)；同時(shí)黃光熒光粉也覆蓋綠光波長(zhǎng)區(qū)域，可采用一可將激發(fā)光中的綠光成分提取出來的第二濾光片實(shí)現(xiàn)，以將綠光以外的光過濾掉而僅提取綠光出來。 因此，黃光熒光粉可同時(shí)用于綠光和紅光的生成，由于黃光熒光粉具有較高的光轉(zhuǎn)換效率， 因此利用黃光熒光粉及濾光片得到綠光和紅光具有光轉(zhuǎn)換效率較高的優(yōu)點(diǎn)。值得注意的是，用于生成紅光和綠光的黃光熒光粉不一定是同一種黃色熒光粉(當(dāng)然也可能是同一種)，例如生成紅光的黃光熒光粉可以在長(zhǎng)波長(zhǎng)稍多一點(diǎn)(偏紅)，生成綠光的黃光熒光粉可以在短波長(zhǎng)稍多(偏綠)。上述紅光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料或綠光波長(zhǎng)材料相對(duì)傳統(tǒng)的紅、綠光LED而言，本實(shí)用新型提供的光源亮度能提高數(shù)倍。上述第一激發(fā)光源和第二激發(fā)光源可以為藍(lán)光激光管、近紫外光激光管或紫外光激光管，當(dāng)然，第一激發(fā)光源和第二激發(fā)光源也可以采用其他藍(lán)光LED等非激光光源實(shí)現(xiàn)，但是考慮到激光的光斑更小、光功率密度更高，激發(fā)熒光粉后得到的光亮度更高，本實(shí)用新型優(yōu)先選用激光光源實(shí)現(xiàn)。進(jìn)一步地，為防止第一 /第二激發(fā)光源的激發(fā)光由于固定照射第一 /第二色輪的某一位置而導(dǎo)致局部散熱不好，并影響激發(fā)效果，因此本實(shí)用新型還包括第一驅(qū)動(dòng)單元和第二驅(qū)動(dòng)單元，該第一驅(qū)動(dòng)裝置和第二驅(qū)動(dòng)裝置分別用于驅(qū)動(dòng)紅光、綠光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置，以使第一受激光和第二受激光分別在紅光、綠光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置上形成的光斑分別沿預(yù)定路徑作用于紅光、綠光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料，從而避免出現(xiàn)局部溫度過高的現(xiàn)象。上述紅光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置和綠光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置均可以為反射式和透射式兩種，以色輪為例，反射式色輪是將波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料附著在輪子上，色輪的表面為高反射表面，例如反射鏡或鍍銀的金屬反射板，激發(fā)光照射在波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料上激發(fā)出的受激光的傳播方向與激發(fā)光照射的方向相反。透射式色輪的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料附著在透明材料基底的色輪上，激發(fā)光源的光線由色輪的一面照射在波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料上，激發(fā)出的受激光的傳播方向與激發(fā)光傳播方向相同。在透射式色輪上，由于受激光的發(fā)光方向?yàn)楦飨蛲缘?，所以有部分受激光沿激發(fā)光的傳播方向傳播，同時(shí)其他部分受激光沿激發(fā)光的傳播方向的反方向傳播。一個(gè)優(yōu)選的方案是，在第一/第二激發(fā)光源與涂有波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的透射式第一/第二色輪之間，設(shè)置一分光濾光片，如圖4所示，分光濾光片6透射激發(fā)光，同時(shí)反射色輪7產(chǎn)生的受激光a。這樣，沿激發(fā)光的傳播方向的反方向傳播的受激光中的紅光/綠光會(huì)入射到分光濾光片6上并被反射而從沿激發(fā)光的傳播方向得以出射為受激光b，若色輪7為透射色輪，其產(chǎn)生的受激光c可直接透射出去。最終受激光的絕大部分能量都得以沿激發(fā)光的傳播方向發(fā)射出來并被收集。該分光濾光片6可以作為色輪的一部分而一起轉(zhuǎn)動(dòng)，也可以獨(dú)立于色輪之外靜止不動(dòng)。應(yīng)當(dāng)理解，上述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置不僅可基于可轉(zhuǎn)動(dòng)的色輪實(shí)現(xiàn)，還可基于可快速反復(fù)移動(dòng)的涂有波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的平板以及靜止的散熱性能良好的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置實(shí)現(xiàn)。針對(duì)上述第一色輪和第二色輪的具體選取情況，可以有反射式、透射式、反透混合式的光收集方式，詳述如下。實(shí)施例一反射式參照?qǐng)D5，該光源的紅光光源部分包括第一激發(fā)光源Al、第一濾光片Ml、第一色輪 A2，其中，第一色輪A2可轉(zhuǎn)動(dòng)，第一色輪A2上的熒光粉被第一激發(fā)光源Al激發(fā)而產(chǎn)生的光中包含紅光成分，此紅光成分最終被第一濾光片Ml輸出，本實(shí)施例中，此第一濾光片Ml對(duì)紅光反射且對(duì)綠光和藍(lán)光透射。進(jìn)一步地，考慮到第一激發(fā)光源Al激發(fā)第一色輪A2后發(fā)出的光為朗伯光，為保證第一色輪A2上的熒光粉被激發(fā)后發(fā)出的光得到最大限度的利用以及可以被第一濾光片Ml 反射輸出，還可以在第一色輪A2和第一濾光片Ml之間設(shè)置有第一收集透鏡Li，以對(duì)第一激發(fā)光源Al激發(fā)第一色輪A2后發(fā)出的受激光進(jìn)行準(zhǔn)直，第一濾光片Ml位于第一收集透鏡 Ll和第一激發(fā)光源Al之間。光路原理為第一激發(fā)光源Al產(chǎn)生的第一激發(fā)光經(jīng)所述第一濾光片Ml透射至第一色輪A2轉(zhuǎn)換為至少包括紅光的第一受激光，所述紅光經(jīng)第一色輪A2 反射后再由所述第一濾光片Ml反射至所述合并光的輸出方向。下文以熒光粉采用黃光熒光粉、第一激發(fā)光源Al采用藍(lán)光激光管為例來詳細(xì)描述圖2中紅光光源的光學(xué)原理。第一濾光片Ml為透藍(lán)、綠反紅的濾光片，藍(lán)光激光管Al發(fā)出的藍(lán)光透過第一濾光片Ml與第一收集透鏡Ll后打在高速旋轉(zhuǎn)的涂有黃色熒光粉的第一色輪A2上，第一色輪A2上的熒光粉被激發(fā)而進(jìn)行波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換激發(fā)出的光譜較寬的黃光。如圖6所示，被激光激發(fā)出的黃光為朗伯光，該黃光被第一色輪A2反射并被第一收集透鏡Ll 收集后投射在第一濾光片Ml上，第一濾光片Ml的濾光曲線如圖7所示，波長(zhǎng)大于590nm 的光會(huì)被反射，波長(zhǎng)小于590nm的光可以穿透。由于第一濾光片Ml的存在，只有波長(zhǎng)大于 590nm的光才能被反射輸出，即被激發(fā)出來的黃光中只有紅光部分最終可以反射輸出，從而實(shí)現(xiàn)了藍(lán)色激光激發(fā)黃色熒光粉，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)過濾后得到顏色純正的紅光。同理，上述原理也可應(yīng)用于綠光部分。具體地，該光源的綠光光源部分包括第二激發(fā)光源Bi、第二濾光片M2、反射型第二色輪B2，第二濾光片M2對(duì)綠光反射并對(duì)紅光和藍(lán)光透射，其濾光曲線如圖8所示。第二色輪B2可轉(zhuǎn)動(dòng)，第二激發(fā)光源Bl具體與上述第一激發(fā)光源Al相同、熒光粉也如上文所述。光路原理為第二激發(fā)光源Bl產(chǎn)生的激發(fā)光經(jīng)所述第二濾光片M2透射至第二色輪B2轉(zhuǎn)換為至少包括綠光的第二受激光，該綠光經(jīng)第二色輪B2反射后再由所述第二濾光片M2反射至所述合并光輸出方向，或該綠光先經(jīng)第二濾光片M2反射再經(jīng)所述第一濾光片Ml透射至所述合并光輸出方向。同樣地，還可以在第二色輪B2和所述第二濾光片之間設(shè)置有第二收集透鏡L2，所述第二濾光片位于所述第二收集透鏡L2和所述第二激發(fā)光源Bl之間。在本實(shí)施例中，相互平行的第一濾光片Ml和第二濾光片M2屬于光路合并單元3， 且均呈環(huán)形設(shè)置，驅(qū)動(dòng)裝置為具有一轉(zhuǎn)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)色輪繞其轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，以使激發(fā)光在色輪上產(chǎn)生的光斑沿圓形路徑作用于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料，由此避免激發(fā)光長(zhǎng)時(shí)間作用于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的同一位置而導(dǎo)致的溫度升高。在其他實(shí)施例中，色輪也可以設(shè)計(jì)成帶狀或筒狀，而驅(qū)動(dòng)裝置也可以采用線性平移裝置或其他適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)裝置，以使得激發(fā)光在色輪上產(chǎn)生的光斑沿預(yù)定路徑作用于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料。藍(lán)光光源C產(chǎn)生的藍(lán)光依次由所述第二濾光片M2和第一濾光片中Ml透射至所述合并光的輸出方向。實(shí)施例二 反射式如圖9所示，相對(duì)于實(shí)施例一，本實(shí)施例的改進(jìn)之處在于將兩款色輪互換，此實(shí)施例中將Ml命名為第二濾光片，將M2命名為第一濾光片，將Al命名為第二激發(fā)光源，將Bl 命名為第一激發(fā)光源，將A2命名為第一色輪，將B2命名為第二色輪。第二濾光片Ml為透藍(lán)、紅反綠的濾光片，第一濾光片M2為透藍(lán)反紅綠的濾光片，現(xiàn)仍以黃輪子舉例，第二激發(fā)光源Al發(fā)出的光穿過Ml、Ll后激發(fā)黃光熒光粉，得到光譜較寬的黃光朗伯光，光譜如圖3 所示，黃光被Ll準(zhǔn)直后打在第二濾光片Ml上，第二濾光片Ml的濾光曲線如圖10所示，低于490nm與高于590nm的光可以透過濾光片，大于490nm小于590nm的光將在第二濾光片 Ml處發(fā)生反射。因此第二激發(fā)光源Al激發(fā)得到的黃光只有大于490nm小于590nm的部分被Ml反射到聚焦透鏡L3處，被勻光組件D收集。490nm 590nm的光看上去是綠色，因此實(shí)現(xiàn)了藍(lán)光激發(fā)黃色熒光粉得到黃光，后經(jīng)濾光片修色后得到綠光。紅光的濾光片與圖7的相同，藍(lán)光與前面例子相同，在此不做贅述。綠光光路原理為第二激發(fā)光源Al產(chǎn)生的第二激發(fā)光經(jīng)第二濾光片Ml透射至第二色輪B2轉(zhuǎn)換為至少包括綠光的第二受激光，該綠光被第二色輪B2反射后再由第二濾光片Ml反射至合并光的輸出方向；[0068]紅光光路原理為第一激發(fā)光源Bl產(chǎn)生的第一激發(fā)光經(jīng)第一濾光片M2透射至第一色輪A2轉(zhuǎn)換為至少包括紅光的第一受激光，該紅光被第一色輪A2反射后先經(jīng)所述第一濾光片M2反射再經(jīng)所述第二濾光片Ml透射至所述合并光輸出方向；藍(lán)光光路原理為藍(lán)光光源C產(chǎn)生的藍(lán)光依次由所述第一濾光片M2和第二濾光片 Ml透射至所述合并光的輸出方向。實(shí)施例三反射式將圖5中的透藍(lán)反紅綠的濾光片更改為反藍(lán)透紅、綠的濾光片，同樣可以通過改變色輪的位置達(dá)到與圖5系統(tǒng)相同的效果，如圖11所示，第一濾光片Ml為透藍(lán)、綠且反紅的濾光片，第二濾光片M2為反藍(lán)透紅、綠的濾光片，現(xiàn)仍以黃輪子舉例，第一激發(fā)光源Al發(fā)出的光穿過Ml、Ll后激發(fā)黃光熒光粉，得到光譜較寬的黃光朗伯光，光譜如圖6所示，黃光被Ll準(zhǔn)直后打在Ml上，第一濾光片Ml的濾光曲線如圖12所示，低于590nm光可以透過濾光片，大于590nm的光將在Ml處發(fā)生反射。因此第一激發(fā)光源Al激發(fā)得到的黃光只有大于590nm的部分被Ml反射到聚焦透鏡L3處，被勻光組件D收集，從而實(shí)現(xiàn)藍(lán)光激發(fā)黃色熒光粉得到黃光，后經(jīng)濾光片修色后得到紅光。第二濾光片M2的濾光曲線如圖13所示，即對(duì)小于490nm的光反射，對(duì)大于490nm 的光透射。第二激發(fā)光源Bl發(fā)出藍(lán)光打在M2上，在第二濾光片M2處發(fā)生反射的光經(jīng)過收集透鏡L2打在黃光色輪上，得到光譜較寬的黃光朗伯光，光譜如圖3所示，黃光被L2準(zhǔn)直后打在M2上，在M2處波長(zhǎng)低于490nm的光被反射，波長(zhǎng)大于490nm的光經(jīng)過M2后打在Ml 上，Ml過濾波長(zhǎng)大于590nm的光，因此第二激發(fā)光源B 1激發(fā)得到的黃光只有大于490nm小于590nm的部分被M2反射到聚焦透鏡L3處，被勻光組件D收集，從而實(shí)現(xiàn)藍(lán)光激發(fā)黃色熒光粉得到黃光，后經(jīng)濾光片修色后得到綠光。藍(lán)光光源C發(fā)出的光在第二濾光片M2處被反射，再經(jīng)第一濾光片Ml處透射后打在聚焦透鏡L3處，最終進(jìn)入勻光組件D。綠光光路原理為第二激發(fā)光源Bl產(chǎn)生的第二激發(fā)光經(jīng)所述第二濾光片M2反射至所述第二色輪B2轉(zhuǎn)換為至少包括綠光的第二受激光，所述綠光經(jīng)第二色輪B2反射后再依次經(jīng)所述第二濾光片M2和所述第一濾光片Ml透射至所述合并光輸出方向；紅光光路原理為第一激發(fā)光源Al產(chǎn)生的第一激發(fā)光經(jīng)所述第一濾光片Ml透射至所述第一色輪A2轉(zhuǎn)換為至少包括紅光的第一受激光，該紅光經(jīng)第一色輪A2反射后再經(jīng)所述第一濾光片Ml反射至所述合并光輸出方向；藍(lán)光光路原理為藍(lán)光光源C產(chǎn)生的藍(lán)光依次由所述第二濾光片M2反射和第一濾光片中Ml透射至所述合并光的輸出方向。實(shí)施例四透射式圖5中第一色輪A2還可以為一透射型色輪，如圖14所示，第一色輪A2和所述第一濾光片Ml之間設(shè)置有第一收集透鏡Ll，此時(shí)要求第一色輪A2位于第一收集透鏡Ll和第一激發(fā)光源Al之間，并改變?cè)す馕恢?，其余與圖5部分相同，具體不再贅述。與第一色輪A2相類似，第二色輪B2也可以為一透射型色輪，第二色輪B2和所述第二濾光片M2之間設(shè)置有第二收集透鏡L2，要求第二色輪B2位于第二收集透鏡L2和第二激發(fā)光源Bl之間，激光位置做相應(yīng)調(diào)整。紅光光路原理為第一激發(fā)光源Al產(chǎn)生的第一激發(fā)光直接入射至第一色輪A2轉(zhuǎn)變?yōu)橹辽侔t光的第一受激光，所述紅光經(jīng)第一色輪A2透射后再由所述第一濾光片Ml 反射至所述合并光輸出方向；綠光光路原理為所述第二激發(fā)光源Bl產(chǎn)生的第二激發(fā)光直接入射至所述第二色輪B2轉(zhuǎn)換為至少包括綠光的第二受激光，所述綠光經(jīng)第二色輪B2透射后先由所述第二濾光片M2反射再經(jīng)所述第一濾光片Ml透射至所述合并光輸出方向；藍(lán)光光路原理為所述藍(lán)光光源C產(chǎn)生的藍(lán)光依次由第二濾光片M2和第一濾光片 Ml透射至合并光的輸出方向。實(shí)施例五混合式具體又可分為紅光部分反射綠光部分透射和綠光部分反射紅光部分透射兩種，對(duì)于前者，第一色輪A2為一反射型色輪，第一色輪A2和第一濾光片Ml之間設(shè)置有第一收集透鏡Li，第一濾光片Ml位于第一收集透鏡Ll和第一激發(fā)光源Al之間；第二色輪B2為一透射型色輪，第二色輪B2和第二濾光片M2之間設(shè)置有第二收集透鏡L2 ；第二色輪B2位于第二收集透鏡L2和第二激發(fā)光源Bl之間。對(duì)于后者，第一色輪A2為一透射型色輪，第一色輪A2和第一濾光片Ml之間設(shè)置有第一收集透鏡Ll ；第一色輪A2位于第一收集透鏡Ll 和第一激發(fā)光源Al之間；第二色輪B2為一反射型色輪，第二色輪B2和第二濾光片M2之間設(shè)置有第二收集透鏡L2，第二濾光片M2位于第二收集透鏡L2和第二激發(fā)光源Bl之間。紅光光路原理為第一激發(fā)光源Al產(chǎn)生的激發(fā)光經(jīng)所述第一濾光片Ml透射至第一色輪A2轉(zhuǎn)換為至少包括紅光的第一受激光，所述紅光經(jīng)第一色輪A2反射后再由所述第一濾光片Ml反射至所述合并光輸出方向；綠光光路原理為所述第二激發(fā)光源A2產(chǎn)生的激發(fā)光直接入射至第二色輪B2轉(zhuǎn)換為至少包括綠光的第二受激光，所述綠光經(jīng)第二色輪B2透射后先依次由第一濾光片Ml 和第二濾光片M2透射至所述合并光輸出方向；藍(lán)光光路原理為所述藍(lán)光光源C產(chǎn)生的藍(lán)光先由所述第二濾光片M2反射再經(jīng)第一濾光片Ml透射至所述合并光的輸出方向?，F(xiàn)以實(shí)施例二為例，將其中一組反射輪更改為透射輪，如圖15所示原提供綠光的反射輪更改為透射輪，第二激發(fā)光源Bl照射涂有黃色熒光粉的透射輪B2上，激發(fā)得到的黃光朗伯光被收集透鏡L2收集，與實(shí)施例二一樣，在M2處波長(zhǎng)低于490nm的光被反射，波長(zhǎng)大于490nm的光經(jīng)過M2后打在Ml上，Ml砍掉波長(zhǎng)大于590nm的光，因此第二激發(fā)光源 Al激發(fā)得到的黃光只有大于490nm小于590nm的部分被Ml反射到聚焦透鏡L3處，被勻光組件D棒收集，從而實(shí)現(xiàn)藍(lán)光激發(fā)黃色熒光粉得到黃光，后經(jīng)濾光片修色后得到綠光。綜合上述五個(gè)實(shí)施例可以看出，本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)中的光路合并單元包括多種組合，但這多種組合中具有相同的原則。即，三種單色光RGB具有不同的光譜范圍，濾光片Ml 和M2利用這種光譜范圍的不同對(duì)這三種單色光進(jìn)行透射和反射，并最終把這三種光合并為一路光輸出。至于對(duì)哪一種光透射，對(duì)哪一種光反射，以及其具體的光學(xué)構(gòu)架，是可以自由組合的，第一濾光片Ml和第二濾光片M2可平行設(shè)置，如上述五個(gè)實(shí)施例中所描述；兩者也可以垂直設(shè)置，具體可以是十字交叉型的垂直設(shè)置，也可以是V型的垂直設(shè)置，例如將圖 14中第一濾光片Ml保持不變，而將第二濾光片M2更改為和第一濾光片Ml呈V型垂直設(shè)置 (該V型開口可以朝向圖中的右邊)，此時(shí)要求第二色輪B2發(fā)出的第二受激光從第二濾光片M2的右邊入射第二濾光片M2。[0090]第一濾光片Ml和第二濾光片M2，在起到組合不同顏色光的作用的同時(shí)，同時(shí)還起到對(duì)入射光顏色的過濾和修飾作用。例如前面的實(shí)施例二中，綠光光通道中使用了黃色熒光粉，發(fā)出的黃光經(jīng)過Ml的反射后過濾成綠光得以出射；紅光光通道中也使用了黃色熒光粉，發(fā)出的黃光經(jīng)過M2的反射和Ml的透射夠過濾成紅光得以出射。此處所說的濾光片對(duì)入射光的過濾，指的是濾光片在指定方向上對(duì)入射光的部分波長(zhǎng)范圍的能量進(jìn)行透射或反射使其在該指定方向上的光的顏色達(dá)到所需要的要求，這部分在指定方向上的光最終將被光收集器件(在實(shí)施例二中表現(xiàn)為聚焦透鏡L3和勻光棒)收集。而在另一個(gè)方向上(通常是與指定方向垂直的方向)對(duì)入射光其余部分波長(zhǎng)范圍的能量進(jìn)行反射或透射，使該部分能量不能被光收集器件收集。例如在實(shí)施例2中，Ml使用反射的方式過濾綠光，并以透射的方式過濾紅光，M2使用反射的方式過濾紅光。對(duì)上述實(shí)施例二，若紅色光通道使用紅色熒光粉，綠色光通道使用綠色熒光粉 (光譜如實(shí)施例一中所示)，則分光濾光片Ml和M2的光的過濾功能被弱化，主要為組合不同顏色光的功能。
權(quán)利要求1.一種發(fā)光裝置，其特征在于，包括用于產(chǎn)生紅光的紅光光源；用于產(chǎn)生綠光的綠光光源；用于產(chǎn)生藍(lán)光的藍(lán)光光源；將所述紅光光源、綠光光源和藍(lán)光光源產(chǎn)生的光進(jìn)行光路合并輸出合并光的光路合并單元；所述紅光光源包括用于產(chǎn)生第一激發(fā)光的第一激發(fā)光源、將所述第一激發(fā)光轉(zhuǎn)換為至少包括紅光的第一受激光的紅光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置；所述綠光光源包括用于產(chǎn)生第二激發(fā)光的第二激發(fā)光源、將所述第二激發(fā)光轉(zhuǎn)換為至少包括綠光的第二受激光的綠光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于，所述紅光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置為一涂覆有用于將所述第一激發(fā)光轉(zhuǎn)換為至少包括紅光的第一受激光的紅光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的第一色輪。
3.如權(quán)利要求2所述的發(fā)光裝置，其特征在于，所述發(fā)光裝置還包括第一驅(qū)動(dòng)單元，所述第一驅(qū)動(dòng)單元用于驅(qū)動(dòng)所述第一色輪轉(zhuǎn)動(dòng)，以使第一激發(fā)光在所述第一色輪上形成光斑沿預(yù)定路徑作用于所述紅光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料。
4.如權(quán)利要求2所述的發(fā)光裝置，其特征在于，所述第一色輪為透射式色輪，所述光源系統(tǒng)進(jìn)一步包括設(shè)置于所述第一激發(fā)光源與所述第一色輪之間的分光濾光片，所述分光濾光片用于透射第一激發(fā)光到所述第一色輪且至少反射從所述第一色輪反向輸出的第一受激光中的所述紅光。
5.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于，所述綠光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置為一涂覆有用于將所述第二激發(fā)光轉(zhuǎn)換為至少包括綠光的第二受激光的綠光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的第二色輪。
6.如權(quán)利要求5所述的發(fā)光裝置，其特征在于，所述發(fā)光裝置還包括第二驅(qū)動(dòng)單元，所述第二驅(qū)動(dòng)單元用于驅(qū)動(dòng)所述第二色輪，以使第二激發(fā)光在所述色輪上形成光斑沿預(yù)定路徑作用于所述綠光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料。
7.如權(quán)利要求5所述的發(fā)光裝置，其特征在于，所述第二色輪為透射式色輪，所述光源系統(tǒng)進(jìn)一步包括設(shè)置于所述第二激發(fā)光源與所述第二色輪之間的分光濾光片，所述分光濾光片用于透射第二激發(fā)光到所述第二色輪且至少反射從所述第二色輪反向輸出的第二受激光中的所述綠光。
8.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于，所述光路合并單元包括平行設(shè)置或垂直設(shè)置的第一濾光片和第二濾光片。
9.如權(quán)利要求8所述的發(fā)光裝置，其特征在于所述紅光經(jīng)所述第一濾光片反射至所述合并光的輸出方向；所述綠光經(jīng)所述第二濾光片反射后再經(jīng)所述第一濾光片透射至所述合并光的輸出方向；所述藍(lán)光經(jīng)所述第二濾光片透射后再經(jīng)所述第一濾光片透射至所述合并光的輸出方向。
10.如權(quán)利要求9所述的發(fā)光裝置，其特征在于所述紅光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置為一涂覆有用于將所述第一激發(fā)光轉(zhuǎn)換為至少包括紅光的第一受激光的紅光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的第一色輪； 所述第一激發(fā)光經(jīng)所述第一濾光片透射至所述第一色輪，所述紅光經(jīng)所述第一色輪反射至所述第一濾光片；所述綠光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置為一涂覆有用于將所述第二激發(fā)光轉(zhuǎn)換為至少包括綠光的第二受激光的綠光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的第二色輪；所述第二激發(fā)光經(jīng)所述第二濾光片透射至所述第二色輪，所述綠光經(jīng)所述第二色輪反射至所述第二濾光片。
11.如權(quán)利要求8所述的發(fā)光裝置，其特征在于所述紅光經(jīng)所述第一濾光片反射至所述合并光的輸出方向；所述綠光經(jīng)所述第二濾光片透射后再經(jīng)所述第一濾光片透射至所述合并光的輸出方向；所述藍(lán)光經(jīng)所述第二濾光片反射后再經(jīng)所述第一濾光片透射至所述合并光的輸出方向。
12.如權(quán)利要求11所述的發(fā)光裝置，其特征在于所述紅光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置為一涂覆有用于將所述第一激發(fā)光轉(zhuǎn)換為至少包括紅光的第一受激光的紅光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的第一色輪；所述第一激發(fā)光經(jīng)所述第一濾光片透射至所述第一色輪，所述紅光經(jīng)所述第一色輪反射至所述第一濾光片；所述綠光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置為一涂覆有用于將所述第二激發(fā)光轉(zhuǎn)換為至少包括綠光的第二受激光的綠光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的第二色輪；所述第二激發(fā)光經(jīng)所述第二濾光片反射至所述第二色輪，所述綠光經(jīng)所述第二色輪反射至所述第二濾光片。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的發(fā)光裝置，其特征在于，該發(fā)光裝置還包括復(fù)眼透鏡對(duì)，用于對(duì)光路合并單元合并的光束進(jìn)行勻光；所述復(fù)眼透鏡對(duì)包括兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的復(fù)眼透鏡，每個(gè)復(fù)眼透鏡包括緊密聯(lián)結(jié)在一起的復(fù)數(shù)個(gè)透鏡單元，各個(gè)透鏡單元的縱向截面呈正六邊形。
14.一種投影系統(tǒng)，其特征在于，包括如權(quán)利要求1至13任一項(xiàng)所述的發(fā)光裝置。
專利摘要本實(shí)用新型適用于照明/顯示光源技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種發(fā)光裝置，包括紅光光源；綠光光源；藍(lán)光光源；將紅光光源、綠光光源和藍(lán)光光源產(chǎn)生的光進(jìn)行光路合并然后輸出合并光的光路合并單元；紅光光源包括用于產(chǎn)生第一激發(fā)光的第一激發(fā)光源、將第一激發(fā)光轉(zhuǎn)換為紅光的第一受激光的紅光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置；綠光光源包括用于產(chǎn)生第二激發(fā)光的第二激發(fā)光源、將第二激發(fā)光轉(zhuǎn)換為至少包括綠光的第二受激光的綠光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置。本實(shí)用新型通過使用激發(fā)光源激發(fā)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置得到紅光，而藍(lán)光則采用藍(lán)光光源比如藍(lán)光LED或者藍(lán)光激光來得到，相對(duì)傳統(tǒng)的紅光LED而言，本實(shí)用新型提高的光源亮度能提高數(shù)倍。
文檔編號(hào)F21Y101/02GK202330989SQ20112046446
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月21日
發(fā)明者楊佳翼, 胡飛 申請(qǐng)人:深圳市光峰光電技術(shù)有限公司