CN103424837A - 荧光剂色轮及其所适用的光源系统 - Google Patents

Abstract

本发明系关于一种荧光剂色轮及其所适用的光源系统，该荧光剂色轮至少包括玻璃、第一荧光剂以及第一滤光片。其中玻璃具有第一区段，第一荧光剂系涂布于第一区段，且构造为将第一波段光转换为第二波段光，以及第一滤光片邻设于玻璃的第一区段，用以过滤部分第一波段光以及第二波段光的第一光束，以使第二波段光的第二光束穿透第一滤光片而射出，第二波段光为黄光，第一荧光剂为黄色荧光剂，且第一滤光片为红光滤光片,以达到有效降低制造成本、提升红光亮度并使红光亮度随驱动电流增加而增加，进而提高光源系统整体亮度并改善影像质量等功效。

Description

荧光剂色轮及其所适用的光源系统

技术领域

本发明涉及一种色轮，尤指一种荧光剂色轮及其所适用的光源系统。

背景技术

近年来，各式各样的投影机(Projector)已被广泛地应用于家庭、学校或者各种商务场合中，以用于将一影像信号源所提供的影像信号放大显示于屏幕。为节省电力消耗以及缩小装置体积，目前的投影机的光源系统(Illumination System)已使用固态发光元件，例如发光二极管或激光元件，来取代传统的高密度气体放电灯(HID Lamp)或高压汞灯。

投影机的光源系统需能发出红光、绿光、蓝光(R、G、B)等三原色光，然而固态发光元件的发光效率一般而言为蓝光固态发光元件的发光效率最佳，因此目前的作法大多采用蓝光固态发光元件配合荧光剂色轮(PhosphorWheel)来激发出各种颜色的光，藉此取代红光固态发光元件或绿光固态发光元件直接发出红光或绿光的方式，以提升光源系统整体的发光效率。

举例而言，目前光源系统所使用的荧光剂色轮，大多是透过红色荧光剂及红光滤光片而将蓝光固态发光元件所发出的蓝光激光转换为红光，请参阅图1，其为传统荧光剂色轮的红色荧光剂区段示意图，传统光源系统采用的荧光剂色轮1具有红色荧光剂区段11，包括玻璃111、红色荧光剂112以及红光滤光片113。其中，当光源系统以蓝光固态发光元件发出蓝光2时，穿透荧光剂色轮1的红色荧光剂区段11的玻璃111并投射于涂布于玻璃111的红色荧光剂112，使得红色荧光剂112发出红光3，并与残余的蓝光一同发射至红光滤光片113。此时，由于红光滤光片113的特性使然，可过滤残余的蓝光2而仅使红光3穿透并射出。然而，由于红色荧光剂的转换效率不佳，往往造成光源系统输出的红光亮度较低，于一些传统的光源系统中，虽可以透过于荧光剂色轮上设计较大的红色荧光剂区段，以增加投影机整体的颜色表现，但却会造成输出的白光整体亮度过低，同时，因红色荧光剂价格较为昂贵，亦连带造成投影机的制造成本提高。

此外，前述光源系统于蓝光激光的驱动电流较大时，会产生红光照度及亮度衰减的问题，请参阅图2，其为传统光源系统的蓝光激光驱动电流-红光照度对应图，如图2所示，当蓝光激光的驱动电流较大，例如大于1.3安培(A)时，随着驱动电流不断提升，红光的照度反而不断减弱。换言之，当红光照度到达一极值(Peak Value)后，无论如何增加驱动电流，都无法使红光照度再行提升，故会造成光源系统的红光照度及亮度过低，而使得整体光线明暗度无法有效整合，进而影响色彩鲜明度、对比度等。

因此，如何发展一种可改善上述现有技术缺陷，并达到降低制造成本、提升红光亮度及白光整体亮度，且提高颜色表现与影像质量等功效的荧光剂色轮及其所适用的光源系统，实为目前尚待解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的为提供一种荧光剂色轮及其所适用的光源系统，以解决现有光源系统由于红色荧光剂转换效率不佳以及价格昂贵，而造成制造成本提高、红光亮度或整体白光亮度过低，以及红光照度于蓝光激光驱动电流较大时产生亮度衰减现象，连带影响颜色表现与影像质量不佳等缺点。

本发明的另一目的为提供一种荧光剂色轮及其所适用的光源系统，通过采用黄色荧光剂及红光滤光片取代传统红色荧光剂及红光滤光片，可达到有效降低制造成本、提升红光亮度并使红光照度随蓝光激光驱动电流增加而增加，进而提高光源系统整体亮度并改善影像质量等功效。

本发明的另一目的为提供一种荧光剂色轮及其所适用的光源系统，通过采用黄色荧光剂及红光滤光片取代传统红色荧光剂及红光滤光片，可于使用相对较小角度红色区段的情况下得到较高亮度的红光，故可达到设计较大角度的蓝色区段、绿色区段以及黄色区段，进而应用于主动式三维影像(3D)投影技术的功效。

为达上述目的，本发明的一较佳实施形式为提供一种荧光剂色轮，至少包括：一玻璃，具有一第一区段；一第一荧光剂，涂布于该第一区段，且构造为将一第一波段光转换为一第二波段光；以及一第一滤光片，邻设于该玻璃的该第一区段，用以过滤部分的该第一波段光以及该第二波段光的一第一光束，以使该第二波段光的一第二光束穿透该第一滤光片而射出；其中，该第二波段光为黄光，该第一荧光剂为黄色荧光剂，且该第一滤光片为红光滤光片。

为达上述目的，本发明的另一较佳实施形式为提供一种光源系统，至少包括：一固态发光元件，构造为发出一第一波段光至一光路径；以及一荧光剂色轮，设置于该光路径上，且至少包括：一玻璃，具有一第一区段；一荧光剂，涂布于该第一区段，且构造为将一第一波段光转换为一第二波段光；以及一滤光片，邻设于该玻璃的该第一区段，用以过滤部分的该第一波段光以及该第二波段光的一第一光束，以使该第二波段光的一第二光束穿透该滤光片而射出；其中，该第二波段光为黄光，该第一荧光剂为黄色荧光剂，且该第一滤光片为红光滤光片。

附图说明

图1为传统荧光剂色轮的红色荧光剂区段示意图。

图2为传统光源系统的蓝光激光驱动电流-红光照度对应图。

图3为本发明较佳实施例的光源系统示意图。

图4为本发明较佳实施例的荧光剂色轮部分结构示意图。

图5为本发明荧光剂色轮另一部分的结构示意图。

图6为本发明荧光剂色轮又一部分的结构示意图。

图7为本发明荧光剂色轮再一部分的结构示意图。

图8为本发明荧光剂色轮整体结构示意图。

图9为本发明光源系统的蓝光激光驱动电流-红光照度对应图。

其中，附图标记说明如下：

1：荧光剂色轮

11：红色荧光剂区段

111：玻璃

112：红色荧光剂

113：红光滤光片

2：蓝光

3：红光

4：固态发光元件

5：第一中继模块

6：荧光剂色轮

61：玻璃

611：第一区段

612：第二区段

613：第三区段

614：第四区段

621、623：第一荧光剂

622：第二荧光剂

631：第一滤光片

632：第二滤光片

633：第三滤光片

64：散光器

7：第二中继模块

8：照明光路

91：第一波段光

92：第二波段光

922：第二光束

93：第三波段光

10：光源系统

具体实施方式

体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的形式上具有各种的变化，然其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图式在本质上系当作说明，而非用以限制本发明。

请参阅图3以及图4，其分别为本发明较佳实施例的光源系统示意图以及本发明较佳实施例的荧光剂色轮部分结构示意图。如图3及图4所示，本发明的光源系统10包括固态发光元件4、第一中继模块5、荧光剂色轮6、第二中继模块7以及照明光路8。其中，固态发光元件4，例如但不限于蓝光激光元件或蓝光发光二极管，构造为发出第一波段光91至一光路径，该光路径先经过第一中继模块5后，聚焦于荧光剂色轮6，并发出经荧光剂色轮6转换且较为发散的光线，经第二中继模块7收光后，聚焦于光源系统10的照明光路8，以进行影像投射动作。

于此实施例中，荧光剂色轮6至少包括玻璃61、第一荧光剂621以及第一滤光片631。其中，玻璃61具有第一区段611，第一荧光剂621可为但不限于一黄色荧光剂，其涂布于第一区段611，且构造为将第一波段光91转换为第二波段光，例如将蓝光转换为黄光，但不以此为限。第一滤光片631可为但不限于红光滤光片，其邻设于玻璃61的第一区段611，用以过滤残余的部分第一波段光91以及第二波段光的第一光束，例如但不限于过滤残余的部分蓝光以及黄光中的绿光，以使第二波段光的第二光束922穿透第一滤光片631而射出，例如使黄光中的红光穿透第一滤光片631而射出，然而并不以此为限，通过采用黄色荧光剂及红光滤光片取代传统的红色荧光剂及红光滤光片，可达到有效降低制造成本、提升红光亮度并使红光亮度随蓝光激光驱动电流增加而增加，进而提高光源系统整体亮度并改善影像质量等功效。

请参阅图5，其为本发明荧光剂色轮另一部分的结构示意图。如图5所示，本发明的荧光剂色轮6还可包括第二荧光剂622以及第二滤光片632。其中，第二荧光剂622可为但不限为绿色荧光剂，其涂布于玻璃61的第二区段612，且构造为将第一波段光91转换为第三波段光93，例如将蓝光转换为绿光，但不以此为限。第二滤光片632可为但不限于绿光滤光片，其邻设于玻璃61的第二区段612，用以过滤残余的部份第一波段光91，以使第三波段光93穿透第二滤光片632而射出，例如过滤残余的部份蓝光，并使绿光穿透第二滤光片632而射出。

请参阅图6，其为本发明荧光剂色轮又一部分的结构示意图。如图6所示，本发明的荧光剂色轮6还可包括散光器64(Diffuser)，其邻设于玻璃61的第三区段613，用以使第一波段光91穿透玻璃61后散光而射出，例如使蓝光激光穿透玻璃61以及散光器64而射出，然而并不以此为限。

请参阅图7，其为本发明荧光剂色轮再一部分的结构示意图。如图7所示，本发明的荧光剂色轮6还包括第三滤光片633，例如但不限于黄光滤光片，邻设于玻璃61的第四区段614，其中，第一荧光剂623为黄色荧光剂，涂布于第四区段614，并构造为将第一波段光91转换为第二波段光92，例如将蓝光转换为黄光，且第三滤光片633用以过滤残余的部份第一波段光91，以使第二波段光92穿透第三滤光片633而射出，例如过滤残余的部份蓝光，并使黄光穿透第三滤光片633而射出，然皆不以此为限。

请参阅图8，其为本发明荧光剂色轮整体结构示意图。如图8所示，本发明荧光剂色轮6的玻璃61的第一区段611、第二区段612、第三区段613以及第四区段614的弧的角度总和为360度，换言之，第一区段611、第二区段612、第三区段613以及第四区段614所对应的圆心角角度总和为360度，以构成完整一圆周的荧光剂色轮6。

于一些实施例中，第一区段611的弧的角度大于第二区段612的弧的角度，亦即第一区段611所对应的圆心角角度大于第二区段612所对应的圆心角角度。此外，第二区段612的弧的角度大于第三区段613的弧的角度的两倍，亦即第二区段612所对应的圆心角角度大于第三区段613所对应的圆心角角度的两倍。于另一些实施例中，第三区段613的弧的角度小于第四区段614的弧的角度，亦即第三区段613所对应的圆心角角度小于第四区段614所对应的圆心角角度。

根据本发明的构想，本发明荧光剂色轮6的玻璃61的第四区段614的弧的角度以大于或等于87度为较佳。易言之，第四区段614所对应的圆心角角度大于或等于87度，由于发出黄光的第四区段614角度大于或等于87度的特性，符合主动式三维影像投影技术的需求，故本发明的荧光剂色轮6可适用于具有主动式三维影像投影技术的投影机的光源系统，通过采用黄色荧光剂及红光滤光片取代传统红色荧光剂及红光滤光片，可于使用相对较小角度红色区段的情况下得到较高亮度的红光，故可达到设计较大角度的蓝色区段、绿色区段以及黄色区段，进而应用于主动式三维影像(3D)投影技术的功效。

请参阅图9，其为本发明光源系统的蓝光激光驱动电流-红光照度对应图。如图9所示，通过本发明光源系统10的荧光剂色轮6以黄色荧光剂及红光滤光片取代传统红色荧光剂及红光滤光片而发出红光的方式，可有效避免红光照度于驱动电流较大时衰减的现象，例如当蓝光激光的驱动电流大于1.3安培(A)时，随着驱动电流不断提升，红光的照度亦随之持续增加，且蓝光激光驱动电流与红光的照度(单位为流明)成正向线性相关的关系，约略接近线性的正比关系，且相较于现有的荧光剂色轮(如图2所示)，于同样的驱动电流下，例如1.2安培(A)时，通过本发明光源系统的荧光剂色轮所产生的红光照度约为72流明，而使用习知荧光剂色轮的传统光源系统仅有约55流明，可见本发明的光源系统及荧光剂色轮可使红光的照度提升至少30%，且由于黄色荧光剂的价格远低于红色荧光剂，亦同时降低了整体的制造成本。

综上所述，本发明提供一种荧光剂色轮及其所适用的光源系统，通过采用黄色荧光剂及红光滤光片取代传统红色荧光剂及红光滤光片，可达到有效降低制造成本、提升红光亮度并使红光照度随蓝光激光驱动电流增加而增加，进而提高光源系统整体亮度并改善影像质量等功效。同时，可于使用相对较小角度红色区段的情况下得到较高亮度的红光，故可达到设计较大角度的蓝色区段、绿色区段以及黄色区段，进而应用于主动式三维影像(3D)投影技术的功效。

纵使本发明已由上述的实施例详细叙述而可由熟悉本技艺的人士进行任意修改，皆不脱所附权利要求书所欲保护的范围。

Claims (17)

1.一种荧光剂色轮，至少包括：

一玻璃，具有一第一区段；

一第一荧光剂，涂布于该第一区段，且构造为将一第一波段光转换为一第二波段光；以及

一第一滤光片，邻设于该玻璃的该第一区段，用以过滤部分的该第一波段光以及该第二波段光的一第一光束，以使该第二波段光的一第二光束穿透该第一滤光片而射出；

其中，该第二波段光为黄光，该第一荧光剂为黄色荧光剂，且该第一滤光片为红光滤光片。

2.如权利要求1所述的荧光剂色轮，其中该第一波段光为蓝光。

3.如权利要求1所述的荧光剂色轮，其中该第二波段光的该第一光束为绿光，且该第二光束为红光。

4.如权利要求1所述的荧光剂色轮，其中该荧光剂色轮还包括：

一第二荧光剂，涂布于该玻璃的一第二区段，且构造为该第一波段光转换为一第三波段光；以及

一第二滤光片，邻设于该玻璃的该第二区段，用以过滤部分的该第一波段光，以使该第三波段光穿透该第二滤光片而射出。

5.如权利要求4所述的荧光剂色轮，其中该荧光剂色轮还包括一散光器，该散光器邻设于该玻璃的一第三区段，用以使该第一波段光穿透该玻璃后散光而射出。

6.如权利要求4所述的荧光剂色轮，其中该第二荧光剂为绿色荧光剂。

7.如权利要求5所述的荧光剂色轮，其中该荧光剂色轮还包括一第三滤光片，邻设于该玻璃的一第四区段，其中该第一荧光剂涂布于该第四区段，并构造为将该第一波段光转换为该第二波段光，且该第三滤光片用以过滤部分的该第一波段光，以使该第二波段光穿透该第三滤光片而射出。

8.如权利要求7所述的荧光剂色轮，其中该第一波段光为蓝光，且该第三波段光为绿光。

9.如权利要求7所述的荧光剂色轮，其中该第二滤光片为绿光滤光片，且该第三滤光片为黄光滤光片。

10.如权利要求7所述的荧光剂色轮，其中该玻璃的该第一区段、该第二区段、该第三区段以及该第四区段对应的圆心角角度的总和为360度。

11.如权利要求10所述的荧光剂色轮，其中该第一区段所对应的圆心角角度大于该第二区段所对应的圆心角角度。

12.如权利要求10所述的荧光剂色轮，其中该第二区段所对应的圆心角角度大于该第三区段所对应的圆心角角度的两倍。

13.如权利要求10所述的荧光剂色轮，其中该第三区段所对应的圆心角角度小于该第四区段所对应的圆心角角度。

14.如权利要求10所述的荧光剂色轮，其中该第四区段所对应的圆心角角度大于或等于87度。

15.如权利要求14所述的荧光剂色轮，其中该荧光剂色轮适用于具有主动式三维影像投影技术的一投影机的一光源系统。

16.一种光源系统，至少包括：

一固态发光元件，构造为发出一第一波段光至一光路径；以及

一荧光剂色轮，设置于该光路径上，且至少包括：

一玻璃，具有一第一区段；

一荧光剂，涂布于该第一区段，且构造为将一第一波段光转换为一

第二波段光；以及

一滤光片，邻设于该玻璃的该第一区段，用以过滤部分的该第一波段光以及该第二波段光的一第一光束，以使该第二波段光的一第二光束穿透该滤光片而射出；

其中，该第二波段光为黄光，该第一荧光剂为黄色荧光剂，且该第一滤光片为红光滤光片。

17.如权利要求16所述的光源系统，其中该固态发光元件为一蓝光激光元件。

Images