發(fā)光裝置和投影裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種發(fā)光裝置和投影裝置，包括激光光源和放置于激光光源發(fā)光方向上的反射裝置，還包括分光濾光裝置和波長轉換裝置，激光光束經過反射裝置的反射而偏轉90度，然后透射分光濾光裝置后入射于波長轉換裝置，波長轉換裝置吸收激光并面向分光濾光裝置發(fā)射受激光，該受激光被分光濾光裝置反射形成第一出射光；還包括發(fā)光二極管光源，該發(fā)光二極管光源面向分光濾光裝置發(fā)出的光透射分光濾光裝置而形成第二出射光；還包括散熱背板，發(fā)光二極管光源的底面與激光光源的底面分別固定于該散熱背板的散熱面上。第一出射光沿著背向激光光源的方向出射，從而發(fā)光二極管光源可以和激光光源共用同一個散熱背板，這使得散熱設計大大的簡化。
【專利說明】發(fā)光裝置和投影裝置
[0001]
【技術領域】
[0002]本發(fā)明涉及顯示【技術領域】，特別是涉及一種發(fā)光裝置及使用該發(fā)光裝置的投影裝置。
[0003]
【背景技術】
[0004]投影技術已經廣泛應用于我們的生活工作中，如投影機。目前，投影技術中的光源依然以高壓汞燈為主流。然而，高壓汞燈的壽命只有幾千小時，長時間使用燈泡會變暗而影響顯示效果。高壓汞燈的替代方案包括LED光源和激光光源兩種，這兩種方案都具有長壽命的優(yōu)點，而不同的是LED光源發(fā)光亮度不足但價格便宜，激光光源亮度高但比較昂貴。
[0005]從技術發(fā)展的角度來看，激光光源取代高壓汞燈是必然的趨勢。然而目前，激光光源結構復雜，體積較大，在應用中存在系統設計不夠緊湊的困難。
[0006]
【發(fā)明內容】
[0007]本發(fā)明提出一種發(fā)光裝置，包括激光光源，用于發(fā)射激光光束；包括放置于激光光源發(fā)光方向上的反射裝置，還包括分光濾光裝置和波長轉換裝置，激光光束經過反射裝置的反射而偏轉90度，然后透射分光濾光裝置后入射于波長轉換裝置，波長轉換裝置吸收激光并面向分光濾光裝置發(fā)射受激光，該受激光被分光濾光裝置反射形成第一出射光；其中，分光濾光裝置的分光作用面垂直于反射裝置的反射作用面；還包括發(fā)光二極管光源，該發(fā)光二極管光源面向分光濾光裝置發(fā)出的光透射分光濾光裝置而形成第二出射光，該第二出射光與第一出射光合為一束；還包括散熱背板，發(fā)光二極管光源的底面與激光光源的底面分別固定于該散熱背板的散熱面上。
[0008]本發(fā)明還提出一種投影裝置，包括上述的發(fā)光裝置。
[0009]由于分光濾光裝置的分光作用面垂直于反射裝置的反射作用面，第一出射光必然沿著背向激光光源的方向出射，從而在分光濾光裝置的靠近激光光源的一側可以有空間放置發(fā)光二極管光源，這樣發(fā)光二極管光源可以和激光光源共用同一個散熱背板，這使得散熱設計大大的簡化，系統體積大幅度縮小。
[0010]
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1A是本發(fā)明發(fā)光裝置的第一實施例的結構示意圖；
圖1B是圖1A實施例中的波長轉換裝置的結構示意圖；
圖2A是本發(fā)明發(fā)光裝置的另一個實施例的結構示意圖； 圖2B是圖2A實施例中的波長轉換片的正視圖；
圖3是本發(fā)明發(fā)光裝置的另一個實施例的結構示意圖；
圖4是本發(fā)明發(fā)光裝置的另一個實施例中的反射裝置的工作原理圖。
[0012]
【具體實施方式】
[0013]本發(fā)明提出一種發(fā)光裝置，其第一個實施例的結構示意圖如圖1A所示。該發(fā)光裝置包括激光光源101，用于發(fā)射激光光束(以光線141為例)；包括放置于激光光源101發(fā)光方向上的反射裝置121，還包括分光濾光裝置124和波長轉換裝置103，激光光束141經過反射裝置121的反射而偏轉90度，然后透射分光濾光裝置124后入射于波長轉換裝置103，波長轉換裝置103吸收激光141并面向分光濾光裝置124發(fā)射受激光142，該受激光142被分光濾光裝置124反射形成第一出射光142 ;其中，分光濾光裝置124的分光作用面垂直于反射裝置121的反射作用面。
[0014]該發(fā)光裝置還包括發(fā)光二極管光源102，該發(fā)光二極管光源102面向分光濾光裝置124發(fā)出的光143透射分光濾光裝置124而形成第二出射光143，該第二出射光與第一出射光合為一束。發(fā)光裝置還包括散熱背板125，發(fā)光二極管光源102的底面與激光光源101的底面分別固定于該散熱背板125的散熱面上。
[0015]由于分光濾光裝置的分光作用面垂直于反射裝置121的反射作用面，因此在圖1A的上下方向上第一出射光142必然沿著背向激光光源101的方向出射，從而在分光濾光裝置124的靠近激光光源101的一側可以有空間放置發(fā)光二極管光源102，這樣發(fā)光二極管光源102可以和激光光源101共用同一個散熱背板125，這使得散熱設計大大的簡化，系統體積大幅度縮小。
[0016]舉例來說，激光光束141為藍色激光，發(fā)光二極管光源102也反射藍光，而波長轉換裝置103可以吸收藍光而受激發(fā)射黃光，分光濾光裝置124透射藍光同時反射黃光。這樣，藍色激光在經過反射裝置121 (在本實施例中為反射鏡121)的反射后透射分光濾光裝置124并最終入射于波長轉換裝置103，波長轉換裝置103受激發(fā)射的黃光被分光濾光裝置124反射而形成第一出射光142。同時，發(fā)光二極管光源102發(fā)射的藍光也透射分光濾光裝置124而形成第二出射光143。這樣，第一出射光的黃光就與第二出射光的藍光合為一束形成白光。
[0017]優(yōu)選的，如圖1B所示，波長轉換裝置103包括反射襯底103a和位于該反射襯底103a表面的波長轉換層103b，激光光束141從波長轉換層103b —側入射。由于一般來說波長轉換層103b受激發(fā)射的受激光是各向同性發(fā)射的，因此有大約一半的光直接面向分光濾光裝置124發(fā)射，其余部分會面向反射襯底103a發(fā)射并被其反射而最終面向分光濾光裝置124發(fā)射。因此，反射襯底103a的存在提高了波長轉換裝置103的發(fā)光效率。
[0018]優(yōu)選的，如圖1A所示，發(fā)光裝置還包括位于反射裝置121和分光濾光裝置124光路之間的透鏡組，該透鏡組沿激光光束傳播方向依次包括一片凸透鏡122和一片凹透鏡123，兩片透鏡相共焦且凹透鏡的焦距小于凸透鏡的焦距，這樣激光光束的口徑將被壓縮，有利于光路后端的分光濾光裝置等光學元件的小型化，并使得結構更加緊湊。
[0019]優(yōu)選的，發(fā)光裝置還包括位于分光濾光裝置124和波長轉換裝置103光路之間的光收集裝置(圖中未畫出)，該光收集裝置用于將激光光束聚焦于波長轉換裝置表面，同時也用于收集波長轉換裝置發(fā)出的受激光，有助于提升光收集效率。光收集裝置可以是透鏡、透鏡組、錐形積分棒，或者是復合收集器(compound collector)。
[0020]本發(fā)明的另一個實施例的結構示意圖如圖2A所示。本實施例與圖1A所示的實施例的不同點在于，波長轉換裝置203包括圓盤狀的波長轉換片203b和馬達203a，馬達203a驅動波長轉換片203b轉動。激光光束241入射于波長轉換片203b上。在如圖2B所示的波長轉換片203b的正視圖中，隨著波長轉換片203b的轉動，波長轉換片203b被激光光束激發(fā)的位置構成一個圓形軌跡203c。
[0021]本實施例的有益效果在于，在波長轉換片上的圓形軌跡203c上的任意一點都被激光光束周期性的短時間的激發(fā)，從而避免了局部過熱而引起的發(fā)光效率下降。
[0022]進一步的，在本實施例中，波長轉換片上的被激發(fā)的圓形軌跡上可能包括至少兩個特征段，這兩個段具有不同的波長轉換屬性。例如包括紅色和綠色兩個特征段，分別受激發(fā)射紅光和綠光。隨著波長轉換片的旋轉，該紅光和綠光周期性的交替出射而構成第一出射光。該第一出射光與藍色的第二出射光合為白光，該白光具有更好的顯色指數。再例如，波長轉換片上的圓形受激發(fā)軌跡上的至少一個特征段為透射段，這在下一個實施例中予以描述。
[0023]圖3顯示了本發(fā)明的另一個實施例的結構示意圖。與圖2A所示實施例的不同之處在于，波長轉換片上的圓形受激發(fā)軌跡上的至少一個特征段為透射段，當該透射段轉動到激光光束的光路上時，激光光束透射該透射段進而透射波長轉換裝置。發(fā)光裝置還包括一系列反射鏡和/或分光濾光片325、326和327，用于引導透射波長轉換裝置的激光光束344而形成第三出射光344，該第三出射光與第一出射光和第二出射光合為一束。
[0024]具體來說，當波長轉換片的透射段轉動到激光光束341的光路上時，激光光束透過波長轉換裝置，并經過反射鏡325、326和分光濾光片327的反射而形成第三出射光344，第三出射光與激光光束341具有相同顏色，例如為藍色。波長轉換片的其它部分為綠色波長轉換層，當這部分轉動到激光光束341的光路上時，綠色受激光出射并被分光濾光裝置反射和分光濾光片327透射而形成第一出射光342。發(fā)光二極管光源為紅色光源，發(fā)射的紅光透射分光濾光裝置和濾光片327而形成第二出射光343。因此，綠色的第一出射光、紅色的第二出射光、藍色的第三出射光合為一束共同構成白光，而且通過控制激光光源和發(fā)光二極管光源的發(fā)射時序可以實現紅、綠、藍色基色的時序發(fā)光。在本舉例中，顯然濾光片327具有透射綠光和紅光同時反射藍光的特性。
[0025]優(yōu)選的，透射段具有光散射特性，這樣激光光束在透射式能夠至少部分的被散射從而提尚出光均勾性。
[0026]在本實施例中，反射鏡325、326和分光濾光片327的放置只是一種光路引導方式，本領域技術人員可以很容易用其思路構造其它光路引導方式，此處不作贅述。
[0027]在上面實施例的舉例說明中，對激光光源、發(fā)光二極管光源以及波長轉換裝置的顏色選擇都只是舉例而不是限制，本領域技術人員容易應用其思路而選擇其它的顏色混合方式，此處不贅述。
[0028]如圖3所示，在本實施例中，優(yōu)選的，在上下方向上馬達位于激光光束和發(fā)光二極管光源之間，這樣可以最大程度的節(jié)約空間而使得系統更緊湊。
[0029]在上述實施例中，反射裝置都是平面反射鏡。這不是最優(yōu)選的方案。在下一個實施例中，將對反射裝置進行優(yōu)化設計。
[0030]圖4是本發(fā)明另一個實施例中的反射裝置的工作原理圖。其中，激光光源401發(fā)出的激光光束由多個平行的子光束組成。反射裝置421的反射作用面為階梯狀，每一個階梯面(階梯面421a和421b是其中的兩個)相互平行，每一個階梯面反射一列子光束(441a和441b各代表一列子光束)，例如階梯面421a反射子光束列441a，階梯面421b反射子光束列441b。可見，由于反射裝置421的反射作用面為階梯狀，相比于平面狀在上下方向上得以壓縮，這樣就使得經過階梯面反射后各列子光束之間的距離d2小于經過階梯面反射前的各子光束之間的距離dl。這樣壓縮了激光光束的口徑，有利于光路后端的光學元件的小型化和緊湊化。
[0031]本發(fā)明還提出一種投影裝置，包括上述的發(fā)光裝置。
[0032]以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的【技術領域】，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內。
【權利要求】
1.一種發(fā)光裝置，其特征在于: 包括激光光源，用于發(fā)射激光光束； 包括放置于激光光源發(fā)光方向上的反射裝置，還包括分光濾光裝置和波長轉換裝置，所述激光光束經過反射裝置的反射而偏轉90度，然后透射分光濾光裝置后入射于波長轉換裝置，波長轉換裝置吸收激光并面向分光濾光裝置發(fā)射受激光，該受激光被分光濾光裝置反射形成第一出射光；其中，分光濾光裝置的分光作用面垂直于反射裝置的反射作用面； 還包括發(fā)光二極管光源，該發(fā)光二極管光源面向分光濾光裝置發(fā)出的光透射分光濾光裝置而形成第二出射光，該第二出射光與第一出射光合為一束； 還包括散熱背板，所述發(fā)光二極管光源的底面與激光光源的底面分別固定于該散熱背板的散熱面上。
2.根據權利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于，波長轉換裝置包括反射襯底和位于該反射襯底表面的波長轉換層，所述激光光束從波長轉換層一側入射。
3.根據權利要求1或2所述的發(fā)光裝置，其特征在于，波長轉換裝置包括圓盤狀的波長轉換片和馬達，馬達驅動波長轉換片轉動；所述激光光束入射于波長轉換片上，隨著波長轉換片的轉動，波長轉換片被激光光束激發(fā)的位置構成一個圓形軌跡。
4.根據權利要求3所述的發(fā)光裝置，其特征在于，所述波長轉換片上的被激發(fā)的圓形軌跡上，包括至少兩個特征段，這兩個段具有不同的波長轉換屬性。
5.根據權利要求4所述的發(fā)光裝置，其特征在于: 波長轉換片上至少有一個特征段為透射段，當該透射段轉動到激光光束的光路上時，激光光束透射該透射段進而透射波長轉換裝置； 發(fā)光裝置還包括一系列反射鏡和/或分光濾光片，用于引導透射波長轉換裝置的激光光束而形成第三出射光，該第三出射光與第一出射光和第二出射光合為一束。
6.根據權利要求5所述的發(fā)光裝置，其特征在于，所述透射段具有光散射特性。
7.根據權利要求3所述的發(fā)光裝置，其特征在于，所述馬達位于激光光束和發(fā)光二極管光源之間。
8.根據權利要求1或2所述的發(fā)光裝置，其特征在于，激光光源發(fā)出的激光光束由多個平行的子光束組成；所述反射裝置的反射作用面為階梯狀，每一個階梯面相互平行，每一個階梯面反射一列子光束； 經過階梯面反射后各列子光束之間的距離小于經過階梯面反射前的各子光束之間的距離。
9.根據權利要求1或2所述的發(fā)光裝置，其特征在于，還包括位于反射裝置和分光濾光裝置光路之間的透鏡組，該透鏡組沿激光光束傳播方向依次包括一片凸透鏡和一片凹透鏡，兩片透鏡相共焦且凹透鏡的焦距小于凸透鏡的焦距。
10.一種投影裝置，其特征在于，包括權利要求1至9中任一項所述的發(fā)光裝置。
【文檔編號】G03B21/20GK104460205SQ201410712555
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月28日 優(yōu)先權日:2014年11月28日
【發(fā)明者】楊毅 申請人:楊毅