CN109298585A - 一种光波长转换设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光波长转换设备及方法，其中光波长转换设备包括：波长转换单元，接收由入射透镜组输入的入射光，基于波长转换单元中的波长转换材料将入射光转换为多种颜色的出射光；光学收集单元，对波长转换单元所输出的多种颜色的出射光中的初级出射光进行直接收集，以及对经由第一反射围坝和第二反射围坝输出的多种颜色的出射光中的次级出射光进行二次收集；围坝单元，包括设置于在波长转换单元的波长转换材料外侧的第一反射围坝和设置于在波长转换单元的波长转换材料内侧的第二反射围坝，第一反射围坝和第二反射围坝用于将无法被光学收集单元直接收集的出射光进行光路变换，以使得经过光路变换的出射光能够被光学收集单元进行二次收集。
Description
技术领域
本发明涉及光学领域，并且更具体地，涉及一种光波长转换设备及方法。
背景技术
由于投影机所显示的色彩与光源有着密不可分的关系，因此使用灯泡或者新光源系统的投影机希望提升色彩的色域时，必须在光源上进行处理。在投影机领域，激光成为提升显示色彩表现的关键。在投影机所使用的激光光源系统领域，RGB三基色激光光源方式是业内认可的色彩表现的最好方式。这种方式具有更大的色域以及更高的色饱和度。
目前，激光激发荧光粉方案使用透镜组将激光器所发出的激光进行收集并整形成所需要的光斑形状，然后将该光斑投射到荧光转换装置上。荧光转换装置受激后产生红、绿、黄、蓝等各个颜色的光，并且将各个颜色的光经过透镜组聚焦到光机系统。荧光转换装置包括在特定基体上涂覆荧光粉，或者将荧光粉直接做成基体。
荧光粉受激发所发出的光为全角度光，即荧光粉受激发符合朗伯光源特点。目前，投影机领域基本都是采用透镜组或者反射杯(反射碗)的形式将荧光转换装置所发出的光进行收集。然而，不管是采用透镜组还是反射杯进行光的收集，均无法将荧光转换装置所发出的光全部收集或以较高的收集比率进行收集。因此，现有技术的光收集方案导致荧光转换装置所发出的光(未被收集透镜组覆盖的光)无法完全被收集或以较高的收集比率被收集。这部分光将在光源系统内部转换成热量，随着热量的累积从而使光源系统内部温度升高，并且进而导致荧光转换装置的光转换效率降低。
为此，现有技术中缺少能够全部收集或以较高的收集比率进行光收集，从而防止未被收集的光在光源系统内部转换成热量以导致荧光转换装置的光转换效率降低的方案。
发明内容
为解决现有收光效率低的问题，本发明提出在荧光转换装置上进行结构设计，即在荧光转换装置上的光斑周围建立一圈反射围坝结构，将荧光转换装置发出的未被透镜组或反射杯收集的光反射进入透镜组或反射杯内，从而加以利用。
根据本发明的一个方面，提供一种光波长转换设备，所述光波长转换设备包括：
波长转换单元，接收由入射透镜组输入的入射光，基于所述波长转换单元中的波长转换材料将所述入射光转换为多种颜色的出射光；
光学收集单元，对所述波长转换单元所输出的所述多种颜色的出射光中的初级出射光进行直接收集，以及对经由第一反射围坝和第二反射围坝输出的所述多种颜色的出射光中的次级出射光进行二次收集；
围坝单元，包括设置于在所述波长转换单元的波长转换材料外侧的第一反射围坝和设置于在所述波长转换单元的波长转换材料内侧的第二反射围坝，所述第一反射围坝和第二反射围坝用于将无法被光学收集单元直接收集的出射光进行光路变换，以使得经过光路变换的出射光能够被光学收集单元进行二次收集。
优选地，所述光学收集单元为透镜组或反射杯。
优选地，所述第一反射围坝和第二反射围坝的反射面为漫反射结构，能够将无法被所述光学收集单元直接收集的大角度出射光转换成能够被光学收集单元收集的小角度出射光。
优选地，所述第一反射围坝和第二反射围坝由导热率高并且热交换率高的材料制成，从而使得所述波长转换单元的热量能够快速传递给第一反射围坝和第二反射围坝，所述第一反射围坝和第二反射围坝通过与周围环境进行热交换来降低所述波长转换单元的温度。
优选地，还包括驱动单元，用于驱动所述波长转换单元进行转动。
优选地，所述第一反射围坝和第二反射围坝由高反射性材料制成，并且所述第一反射围坝和第二反射围坝均为环状结构，其中所述第一反射围坝的反射面和所述第二反射围坝的反射面相对。
优选地，所述高反射性材料由以下内容中的任意一种构成：铝、铜、氧化物、陶瓷以及盐类。
优选地，所述氧化物是氧化铝或氧化钛，用硅胶或树脂将氧化铝或氧化混合后以印刷或点胶方式成型，从而形成第一反射围坝和第二反射围坝。
优选地，在第一反射围坝和第二反射围坝的反射面设置陶瓷反射层或玻璃反射层。
优选地，所述第一反射围坝和第二反射围坝的断面形状是矩形、U形、开口朝上抛物线形、开口朝上梯形或半椭圆形。
根据本发明的另一方面，提供一种光波长转换方法，所述光波长转换方法包括：
接收由入射透镜组输入的入射光，基于波长转换单元的波长转换材料将所述入射光转换为多种颜色的出射光；
所述多种颜色的出射光中的初级出射光进行直接收集；
利用在所述波长转换单元的波长转换材料外侧设置的第一反射围坝和在所述波长转换单元的波长转换材料内侧设置的第二反射围坝，将无法被光学收集单元直接收集的出射光进行光路变换，以使得经过光路变换的出射光能够被光学收集单元进行二次收集。
优选地，利用光学收集单元对初级出射光进行直接收集以及对经由第一反射围坝和第二反射围坝输出的所述多种颜色的出射光中的次级出射光进行二次收集，所述光学收集单元为透镜组或反射杯。
优选地，所述第一反射围坝和第二反射围坝的反射面为漫反射结构，能够将无法被所述光学收集单元直接收集的大角度出射光转换成能够被光学收集单元收集的小角度出射光。
优选地，所述第一反射围坝和第二反射围坝由导热率高并且热交换率高的材料制成，从而使得所述波长转换单元的热量能够快速传递给第一反射围坝和第二反射围坝，所述第一反射围坝和第二反射围坝通过与周围环境进行热交换来降低所述波长转换单元的温度。
优选地，还包括驱动所述波长转换单元进行转动。
优选地，所述第一反射围坝和第二反射围坝由高反射性材料制成，并且所述第一反射围坝和第二反射围坝均为环状结构，其中所述第一反射围坝的反射面和所述第二反射围坝的反射面相对。
优选地，所述高反射性材料由以下内容中的任意一种构成：铝、铜、氧化物、陶瓷以及盐类。
优选地，所述氧化物是氧化铝或氧化钛，用硅胶或树脂将氧化铝或氧化混合后以印刷或点胶方式成型，从而形成第一反射围坝和第二反射围坝。
优选地，还包括在第一反射围坝和第二反射围坝的反射面设置陶瓷反射层或玻璃反射层。
优选地，所述第一反射围坝和第二反射围坝的断面形状是矩形、U形、开口朝上抛物线形、开口朝上梯形或半椭圆形。
本申请能够将荧光转换材料发出的大角度受激发光转换成小角度的反射光，并针对小角度的反射光以及后续的二次反射光进行收集以增加光学系统的效率。本申请采用反射围坝对光学系统进行优化，以减小收光装置的尺寸从而降低投影系统尺寸。此外，本申请通过反射围坝来加快荧光转换设备处光斑能量的散热，以减少荧光转换材料的温度而提升荧光转换效率。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为现有技术中的荧光转换设备的结构示意图；
图2为根据本发明优选实施方式的荧光转换设备的结构示意图；
图3A-3E为根据本发明优选实施方式的反射围坝的结构示意图；
图4为根据本发明优选实施方式的光波长转换设备的结构示意图；以及
图5为根据本发明优选实施方式的光波长转换方法的流程图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1为现有技术中的荧光转换设备100的结构示意图。如图1所示，荧光转换设备100包括：荧光转换基板101、荧光转换材料102以及驱动支撑件103。通常，荧光转换基板101为圆形的盘体并且在上侧表面具有圆环状的区域。在这个圆环状的区域上涂布荧光转换材料102，从而使得当激发光入射到圆环状的区域内时能够进行光波长转换。图1示出的是沿荧光转换设备100的圆形盘体的直径为轴向的横截面示意图。
此外，荧光转换基板101的圆心固定在驱动支撑件103。驱动支撑件103可以旋转并且通过旋转来使荧光转换设备100沿圆心进行旋转。这种旋转能够使得激发光的入射点能够落在圆环状区域的不同位置上。为此，当激发光照射到圆环状区域中的荧光转换材料102上时，产生的受激发光波长与激发光的波长不一样，并且受激发光反射出荧光转换设备100。此外，通过在光路上设置光学器件，可以将受激发光进行收集以供利用。
光源系统采用透镜组或者反射杯(反射碗)的形式将荧光转换设备100所发出的光进行收集。然而，不管是采用透镜组还是反射杯进行光的收集，均无法将荧光转换设备所发出的光全部收集或以较高的收集比率进行收集。因此，经过荧光转换设备100进行波长转换的光(未被收集透镜组覆盖的光)无法完全被收集或以较高的收集比率被收集。这部分光将在光源系统内部转换成热量，随着热量的累积从而使光源系统内部温度升高，并且进而导致荧光转换装置的光转换效率降低。
由此可知，采用现有透镜或透镜组对光进行收集的方案存在如下问题：1、为了较高的收光效率，需要将透镜的尺寸做的比较大以可获得较好的收光效率。这种方式会增加透镜成本，并且因此难以将投影光学系统做的更灵巧及小体积。以及2、现有的荧光转换设备的光斑处温度较高会导致荧光转换效率较低。
图2为根据本发明优选实施方式的荧光转换设备200的结构示意图。如图2所示，荧光转换设备200包括：荧光转换基板201、荧光转换材料202、第一反射围坝203、第二反射围坝204以及驱动支撑件205。优选地，本申请荧光转换基板201为圆形的盘体并且在上侧表面具有圆环状的区域。在这个圆环状的区域上涂布荧光转换材料202，从而使得当激发光入射到圆环状的区域内时能够进行光波长转换。图2示出的是沿荧光转换设备200的圆形盘体的直径为轴向的横截面示意图。由此可知，第一反射围坝203和第二反射围坝204均为环状结构，并且第一反射围坝203和第二反射围坝204内壁用于对未被透镜组或反射杯收集的光进行二次反射，通过二次反射使未被透镜组或反射杯收集的光进入透镜组或反射杯内。
荧光转换基板201的圆心固定在驱动支撑件203。驱动支撑件203可以旋转并且通过旋转来使荧光转换设备200沿圆心进行旋转。这种旋转能够使得激发光的入射点能够落在圆环状区域的不同位置上。为此，当激发光照射到圆环状区域中的荧光转换材料202上时，产生的受激发光波长与激发光的波长不一样，并且受激发光反射出荧光转换设备200。此外，通过在光路上设置光学器件，可以将受激发光进行收集以供利用。
本申请采用反射围坝的方式，将荧光转换设备200所发出的未被透镜组或反射杯收集的光进行二次反射，通过二次反射使未被透镜组或反射杯收集的光进入透镜组或反射杯内。为此，在结构上，荧光转换设备200不再需要为了获得更高的收集效率而把透镜组或者反射杯做的尺寸更大且曲率做的更大，从而对成本及透镜组的工艺难度都有所降低，且可以将光源系统结构做的更小巧化。由此可知，本申请可以在同等尺寸的透镜组中提高荧光转换设备所发出的光的收集效率。
优选地，如果第一反射围坝203和第二反射围坝204采用漫反射结构，可以将一大部分大角度光转换成小角度光，以便更高效率地将受激发光被收集以进入后端的光机系统的光导管中。第一反射围坝203和第二反射围坝204可以采用导热率、热交换率高的材料所制成。由于第一反射围坝203和第二反射围坝204的高热导率和高热交换率，荧光转换材料上的热量可以快速地传递到反射围坝上。进而，第一反射围坝203和第二反射围坝204快速地与周围环境进行热交换从而降低荧光转换材料的温度，如此可以提高荧光转换材料的光转换效率和散热效果。
优选地，第一反射围坝203和第二反射围坝204可以是铝、铜、氧化物、陶瓷、玻璃、盐类等具有高反射性质的材料。其中透镜或透镜组也可以是反射杯、反射碗等具有收光作用的光学元件。本申请中的铝、铜等材料，其朝向荧光转换材料202的表面需具有高镜面反射率。当荧光转换材料202受激发而发出的超过透镜组、反射杯等收集范围的光入射到第一反射围坝203或第二反射围坝204上时，第一反射围坝203或第二反射围坝204的高反射率会将经过一次、两次或多次反射进入透镜组、反射杯等光收集光学元件内。
本发明中的氧化物、盐类等可以是氧化铝、氧化钛、硫酸钡等材料，将其用硅胶、树脂混合后以印刷或点胶等方式成型。陶瓷可以是由氧化铝、氧化钛、硫酸钡等材料烧制而成的。本申请也可是其他材料的陶瓷，并且在其表面镀一层高反射率材料。例如，在玻璃表面镀反射膜层即可形成第一反射围坝203或第二反射围坝204。
本发明中采用高导热率、高热交换率的材料做成的第一反射围坝203或第二反射围坝204，荧光转换时所产生的热量经由荧光转换基板201传递到第一反射围坝203和第二反射围坝204上。第一反射围坝203和第二反射围坝204因其具有的高导热率和高热交换率，可与外界进行快速的热交换，从而达到降低荧光转换材料温度的目的，如此可以提高荧光转换材料的光转换效率和散热效率。
由此可知，反射围坝的材料需要具有高反射率、漫反射率或镜面反射率。反射围坝进行镜面反射时，需要具备高导热率和高热交换率。此外，反射围坝的结构形状为沿着荧光转换材料周围形成的“两堵环形围墙”，围坝断面形状可以是矩形、U型、开口朝上抛物线形、开口朝上梯形、半椭圆形等。此外，本申请中反射围坝可以与荧光转换设备的荧光转换基板为一体成型，也可以是两个单独个体合成的。如果反射围坝采用高漫反射材料制成，则也可以是才点胶、印刷、喷涂等工艺来制成反射围坝。
图3A-3E为根据本发明优选实施方式的反射围坝的结构示意图。反射围坝单元300-、310、320、330和340将荧光转换设备所发出的未被透镜组或反射杯收集的光进行二次反射，通过二次反射使未被透镜组或反射杯收集的光进入透镜组或反射杯内。
在反射围坝单元300中，围坝断面形状是矩形。即，荧光转换材料301、第一反射围坝302和第二反射围坝303组成的结构的断面形状是矩形。从空间结构上看，反射围坝单元300的结构形状为沿着荧光转换材料周围形成的“两堵环形围墙”。第一反射围坝302和第二反射围坝303采用漫反射结构，可以将一大部分大角度光转换成小角度光，以便更高效率地将受激发光被收集以进入后端的光机系统的光导管中。第一反射围坝302和第二反射围坝303可以采用导热率、热交换率高的材料所制成，由此快速地与周围环境进行热交换从而降低荧光转换材料的温度，如此可以提高荧光转换材料的光转换效率和散热效果。
优选地，第一反射围坝302和第二反射围坝303可以是铝、铜、氧化物、陶瓷、玻璃、盐类等具有高反射性质的材料。其中透镜或透镜组也可以是反射杯、反射碗等具有收光作用的光学元件。
在反射围坝单元310中，围坝断面形状是矩形。即，荧光转换材料311、第一反射围坝312和第二反射围坝313组成的结构的断面形状是U形。从空间结构上看，反射围坝单元310的结构形状为沿着荧光转换材料周围形成的“两堵环形围墙”。第一反射围坝312和第二反射围坝313采用漫反射结构，可以将一大部分大角度光转换成小角度光，以便更高效率地将受激发光被收集以进入后端的光机系统的光导管中。第一反射围坝312和第二反射围坝313可以采用导热率、热交换率高的材料所制成，由此快速地与周围环境进行热交换从而降低荧光转换材料的温度，如此可以提高荧光转换材料的光转换效率和散热效果。
优选地，第一反射围坝312和第二反射围坝313可以是铝、铜、氧化物、陶瓷、玻璃、盐类等具有高反射性质的材料。其中透镜或透镜组也可以是反射杯、反射碗等具有收光作用的光学元件。
在反射围坝单元320中，围坝断面形状是开口朝上抛物线形。即，荧光转换材料321、第一反射围坝322和第二反射围坝323组成的结构的断面形状是开口朝上抛物线形。从空间结构上看，反射围坝单元320的结构形状为沿着荧光转换材料周围形成的“两堵环形围墙”。第一反射围坝322和第二反射围坝323采用漫反射结构，可以将一大部分大角度光转换成小角度光，以便更高效率地将受激发光被收集以进入后端的光机系统的光导管中。第一反射围坝322和第二反射围坝323可以采用导热率、热交换率高的材料所制成，由此快速地与周围环境进行热交换从而降低荧光转换材料的温度，如此可以提高荧光转换材料的光转换效率和散热效果。
优选地，第一反射围坝322和第二反射围坝323可以是铝、铜、氧化物、陶瓷、玻璃、盐类等具有高反射性质的材料。其中透镜或透镜组也可以是反射杯、反射碗等具有收光作用的光学元件。
在反射围坝单元330中，围坝断面形状是开口朝上梯形。即，荧光转换材料331、第一反射围坝332和第二反射围坝333组成的结构的断面形状是开口朝上梯形。从空间结构上看，反射围坝单元330的结构形状为沿着荧光转换材料周围形成的“两堵环形围墙”。第一反射围坝332和第二反射围坝333采用漫反射结构，可以将一大部分大角度光转换成小角度光，以便更高效率地将受激发光被收集以进入后端的光机系统的光导管中。第一反射围坝332和第二反射围坝333可以采用导热率、热交换率高的材料所制成，由此快速地与周围环境进行热交换从而降低荧光转换材料的温度，如此可以提高荧光转换材料的光转换效率和散热效果。
优选地，第一反射围坝332和第二反射围坝333可以是铝、铜、氧化物、陶瓷、玻璃、盐类等具有高反射性质的材料。其中透镜或透镜组也可以是反射杯、反射碗等具有收光作用的光学元件。
在反射围坝单元340中，围坝断面形状是半椭圆形。即，荧光转换材料341、第一反射围坝342和第二反射围坝343组成的结构的断面形状是半椭圆形。从空间结构上看，反射围坝单元340的结构形状为沿着荧光转换材料周围形成的“两堵环形围墙”。第一反射围坝342和第二反射围坝343采用漫反射结构，可以将一大部分大角度光转换成小角度光，以便更高效率地将受激发光被收集以进入后端的光机系统的光导管中。第一反射围坝342和第二反射围坝343可以采用导热率、热交换率高的材料所制成，由此快速地与周围环境进行热交换从而降低荧光转换材料的温度，如此可以提高荧光转换材料的光转换效率和散热效果。
优选地，第一反射围坝342和第二反射围坝343可以是铝、铜、氧化物、陶瓷、玻璃、盐类等具有高反射性质的材料。其中透镜或透镜组也可以是反射杯、反射碗等具有收光作用的光学元件。
图4为根据本发明优选实施方式的光波长转换设备400的结构示意图。光波长转换设备400采用反射围坝的方式，将未被透镜组或反射杯收集的光进行二次反射，通过二次反射使未被透镜组或反射杯收集的光进入透镜组或反射杯内。为此，在结构上，光波长转换设备400不再需要为了获得更高的收集效率而把透镜组或者反射杯做的尺寸更大且曲率做的更大，从而对成本及透镜组的工艺难度都有所降低，且可以将光源系统结构做的更小巧化。由此可知，本申请可以在同等尺寸的透镜组中提高荧光转换设备所发出的光的收集效率。
如图4所示，光波长转换设备400包括：波长转换单元401、光学收集单元402、围坝单元403以及驱动单元404。优选地，波长转换单元401接收由入射透镜组输入的入射光，基于所述波长转换单元中的波长转换材料将所述入射光转换为多种颜色的出射光。本申请以圆形盘体为基板实例进行说明，并且在圆形盘体上侧表面设置圆环状的区域。在这个圆环状的区域上涂布荧光转换材料，从而使得当激发光入射到圆环状的区域内时能够进行光波长转换。基板的圆心固定在驱动支撑件并且驱动支撑件可以旋转并且通过旋转来使光波长转换设备400沿圆心进行旋转。这种旋转能够使得激发光的入射点能够落在圆环状区域的不同位置上。为此，当激发光照射到圆环状区域中的荧光转换材料上时，产生的受激发光波长与激发光的波长不一样，并且受激发光反射出光波长转换设备400。此外，通过在光路上设置光学器件，可以将受激发光进行收集以供利用。
优选地，光学收集单元402对所述波长转换单元所输出的所述多种颜色的出射光中的初级出射光进行直接收集，以及对经由第一反射围坝和第二反射围坝输出的所述多种颜色的出射光中的次级出射光进行二次收集。所述光学收集单元402为透镜组或反射杯。
优选地，围坝单元403包括设置于在所述波长转换单元的波长转换材料外侧的第一反射围坝和设置于在所述波长转换单元的波长转换材料内侧的第二反射围坝，所述第一反射围坝和第二反射围坝用于将无法被光学收集单元直接收集的出射光进行光路变换，以使得经过光路变换的出射光能够被光学收集单元进行二次收集。其中第一反射围坝和第二反射围坝的反射面为漫反射结构，能够将无法被所述光学收集单元直接收集的大角度出射光转换成能够被光学收集单元收集的小角度出射光。
优选地，第一反射围坝和第二反射围坝由导热率高并且热交换率高的材料制成，从而使得所述波长转换单元401的热量能够快速传递给第一反射围坝和第二反射围坝，所述第一反射围坝和第二反射围坝通过与周围环境进行热交换来降低所述波长转换单元的温度。优选地，所述第一反射围坝和第二反射围坝由高反射性材料制成，并且所述第一反射围坝和第二反射围坝均为环状结构，其中所述第一反射围坝的反射面和所述第二反射围坝的反射面相对。优选地，高反射性材料由以下内容中的任意一种构成：铝、铜、氧化物、陶瓷以及盐类。优选地，氧化物是氧化铝或氧化钛，用硅胶或树脂将氧化铝或氧化混合后以印刷或点胶方式成型，从而形成第一反射围坝和第二反射围坝。优选地，在第一反射围坝和第二反射围坝的反射面设置陶瓷反射层或玻璃反射层。优选地，所述第一反射围坝和第二反射围坝的断面形状是矩形、U形、开口朝上抛物线形、开口朝上梯形或半椭圆形。
优选地，驱动单元404用于驱动基板进行转动。基板的圆心固定在驱动单元404。驱动单元404可以旋转并且通过旋转来使基板沿圆心进行旋转。这种旋转能够使得激发光的入射点能够落在圆环状区域的不同位置上。为此，当激发光照射到圆环状区域中的荧光转换材料上时，产生的受激发光波长与激发光的波长不一样，并且受激发光反射出光波长转换设备。
图5为根据本发明优选实施方式的光波长转换方法500的流程图。光波长转换方法500采用反射围坝的方式，将未被透镜组或反射杯收集的光进行二次反射，通过二次反射使未被透镜组或反射杯收集的光进入透镜组或反射杯内。为此，在结构上光波长转换方法500不再需要为了获得更高的收集效率而把透镜组或者反射杯做的尺寸更大且曲率做的更大，从而对成本及透镜组的工艺难度都有所降低，且可以将光源系统结构做的更小巧化。由此可知，本申请可以在同等尺寸的透镜组中提高荧光转换设备所发出的光的收集效率。
如图5所示，光波长转换方法500从步骤501处开始。在步骤501，接收由入射透镜组输入的入射光，基于波长转换单元的波长转换材料将所述入射光转换为多种颜色的出射光。优选地，由波长转换材料接收由入射透镜组输入的入射光，基于所述波长转换单元中的波长转换材料将所述入射光转换为多种颜色的出射光。本申请以圆形盘体为基板实例进行说明，并且在圆形盘体上侧表面设置圆环状的区域。在这个圆环状的区域上涂布荧光转换材料，从而使得当激发光入射到圆环状的区域内时能够进行光波长转换。基板的圆心固定在驱动支撑件并且驱动支撑件可以旋转并且通过旋转来使光波长转换设备沿圆心进行旋转。这种旋转能够使得激发光的入射点能够落在圆环状区域的不同位置上。为此，当激发光照射到圆环状区域中的荧光转换材料上时，产生的受激发光波长与激发光的波长不一样，并且受激发光反射出光波长转换设备。此外，通过在光路上设置光学器件，可以将受激发光进行收集以供利用。
在步骤502，所述多种颜色的出射光中的初级出射光进行直接收集。本申请可以利用透镜组或反射杯对多种颜色的出射光中的初级出射光进行直接收集。
在步骤503，利用在所述波长转换单元的波长转换材料外侧设置的第一反射围坝和在所述波长转换单元的波长转换材料内侧设置的第二反射围坝，将无法被光学收集单元直接收集的出射光进行光路变换，以使得经过光路变换的出射光能够被光学收集单元进行二次收集。本申请可以利用透镜组或反射杯对经过光路变换的出射光能够被光学收集单元进行二次收集。
优选地，本申请使用设置于在波长转换单元的波长转换材料外侧的第一反射围坝和设置于在所述波长转换单元的波长转换材料内侧的第二反射围坝。第一反射围坝和第二反射围坝用于将无法被光学收集单元直接收集的出射光进行光路变换，以使得经过光路变换的出射光能够被光学收集单元进行二次收集。其中第一反射围坝和第二反射围坝的反射面为漫反射结构，能够将无法被所述光学收集单元直接收集的大角度出射光转换成能够被光学收集单元收集的小角度出射光。
优选地，第一反射围坝和第二反射围坝由导热率高并且热交换率高的材料制成，从而使得所述波长转换单元的热量能够快速传递给第一反射围坝和第二反射围坝，所述第一反射围坝和第二反射围坝通过与周围环境进行热交换来降低所述波长转换单元的温度。优选地，所述第一反射围坝和第二反射围坝由高反射性材料制成，并且所述第一反射围坝和第二反射围坝均为环状结构，其中所述第一反射围坝的反射面和所述第二反射围坝的反射面相对。优选地，高反射性材料由以下内容中的任意一种构成：铝、铜、氧化物、陶瓷以及盐类。优选地，氧化物是氧化铝或氧化钛，用硅胶或树脂将氧化铝或氧化混合后以印刷或点胶方式成型，从而形成第一反射围坝和第二反射围坝。优选地，在第一反射围坝和第二反射围坝的反射面设置陶瓷反射层或玻璃反射层。优选地，所述第一反射围坝和第二反射围坝的断面形状是矩形、U形、开口朝上抛物线形、开口朝上梯形或半椭圆形。
优选地，方法500还包括驱动基板进行转动。基板的圆心固定在驱动单元。驱动单元可以旋转并且通过旋转来使基板沿圆心进行旋转。这种旋转能够使得激发光的入射点能够落在圆环状区域的不同位置上。为此，当激发光照射到圆环状区域中的荧光转换材料上时，产生的受激发光波长与激发光的波长不一样，并且受激发光反射出光波长转换设备。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。
Claims (10)
1.一种光波长转换设备，所述光波长转换设备包括：
波长转换单元，接收由入射透镜组输入的入射光，基于所述波长转换单元中的波长转换材料将所述入射光转换为多种颜色的出射光；
光学收集单元，对所述波长转换单元所输出的所述多种颜色的出射光中的初级出射光进行直接收集，以及对经由第一反射围坝和第二反射围坝输出的所述多种颜色的出射光中的次级出射光进行二次收集；
围坝单元，包括设置于在所述波长转换单元的波长转换材料外侧的第一反射围坝和设置于在所述波长转换单元的波长转换材料内侧的第二反射围坝，所述第一反射围坝和第二反射围坝用于将无法被光学收集单元直接收集的出射光进行光路变换，以使得经过光路变换的出射光能够被光学收集单元进行二次收集。
2.根据权利要求1所述的光波长转换设备，所述光学收集单元为透镜组或反射杯。
3.根据权利要求1或2所述的光波长转换设备，所述第一反射围坝和第二反射围坝的反射面为漫反射结构，能够将无法被所述光学收集单元直接收集的大角度出射光转换成能够被光学收集单元收集的小角度出射光。
优选地，所述第一反射围坝和第二反射围坝由高反射性材料制成，并且所述第一反射围坝和第二反射围坝均为环状结构，其中所述第一反射围坝的反射面和所述第二反射围坝的反射面相对。
优选地，所述高反射性材料由以下内容中的任意一种构成：铝、铜、氧化物、陶瓷以及盐类。
更优选地，所述氧化物是氧化铝或氧化钛，用硅胶或树脂将氧化铝或氧化混合后以印刷或点胶方式成型，从而形成第一反射围坝和第二反射围坝。
4.根据权利要求1-3任一项所述的光波长转换设备，所述第一反射围坝和第二反射围坝由导热率高并且热交换率高的材料制成，从而使得所述波长转换单元的热量能够快速传递给第一反射围坝和第二反射围坝，所述第一反射围坝和第二反射围坝通过与周围环境进行热交换来降低所述波长转换单元的温度。
5.根据权利要求1所述的光波长转换设备，还包括驱动单元，用于驱动所述波长转换单元进行转动。
6.根据权利要求1-5任一项所述的光波长转换设备，在第一反射围坝和第二反射围坝的反射面设置陶瓷反射层或玻璃反射层。
7.根据权利要求1-6任一项所述的光波长转换设备，所述第一反射围坝和第二反射围坝的断面形状是矩形、U形、开口朝上抛物线形、开口朝上梯形或半椭圆形。
8.一种光波长转换方法，所述光波长转换方法包括：
接收由入射透镜组输入的入射光，基于波长转换单元的波长转换材料将所述入射光转换为多种颜色的出射光；
所述多种颜色的出射光中的初级出射光进行直接收集；
利用在所述波长转换单元的波长转换材料外侧设置的第一反射围坝和在所述波长转换单元的波长转换材料内侧设置的第二反射围坝，将无法被光学收集单元直接收集的出射光进行光路变换，以使得经过光路变换的出射光能够被光学收集单元进行二次收集。
9.根据权利要求8所述的方法，利用光学收集单元对初级出射光进行直接收集以及对经由第一反射围坝和第二反射围坝输出的所述多种颜色的出射光中的次级出射光进行二次收集，所述光学收集单元为透镜组或反射杯。
优选地，所述第一反射围坝和第二反射围坝的反射面为漫反射结构，能够将无法被所述光学收集单元直接收集的大角度出射光转换成能够被光学收集单元收集的小角度出射光。
更优选地，所述第一反射围坝和第二反射围坝由导热率高并且热交换率高的材料制成，从而使得所述波长转换单元的热量能够快速传递给第一反射围坝和第二反射围坝，所述第一反射围坝和第二反射围坝通过与周围环境进行热交换来降低所述波长转换单元的温度。
优选地，所述第一反射围坝和第二反射围坝的断面形状是矩形、U形、开口朝上抛物线形、开口朝上梯形或半椭圆形。
还更优选地，所述第一反射围坝和第二反射围坝由高反射性材料制成，并且所述第一反射围坝和第二反射围坝均为环状结构，其中所述第一反射围坝的反射面和所述第二反射围坝的反射面相对。
更优选地，所述高反射性材料由以下内容中的任意一种构成：铝、铜、氧化物、陶瓷以及盐类。
还更优选地，所述氧化物是氧化铝或氧化钛，用硅胶或树脂将氧化铝或氧化混合后以印刷或点胶方式成型，从而形成第一反射围坝和第二反射围坝。
10.根据权利要求8或9所述的方法，还包括驱动所述波长转换单元进行转动。
优选地，还包括在第一反射围坝和第二反射围坝的反射面设置陶瓷反射层或玻璃反射层。
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