CN110376728B - 色轮组件及光源系统及投影设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种色轮组件及激发光源及投影设备，其中色轮组件的红荧光区对应处一侧设置有氮化硼涂层，另一侧设置有玻璃粉，非红荧光区的两面均设置有玻璃粉涂层。通过在红荧光区对应位置设置氮化硼材料，相较于玻璃粉，氮化硼材料的导热性更好，且氮化硼的晶体结构为层状结构，可以有效起到光线阻挡的效果，从而使得入射至红荧光粉处的激发光可以进一步减少，可以有效避免红荧光在较强激发光直接照射下而产生的衰减，因此无需专门针对红荧光粉进行激发光线强度的调节，保持同样的激发光电路即可以同时满足不同荧光粉的激发，有效解决了红荧光粉的热淬灭问题，使得系统效果更好，延长了使用寿命，并有效降低生产成本。

Description

色轮组件及光源系统及投影设备

技术领域

本发明涉及光学领域，尤其是涉及一种色轮组件以及使用该色轮组件的光源系统及投影设备。

背景技术

目前，投影设备的技术发展迅速，得到了广泛的应用。在投影设备中，激发光源和波长转换装置作为最关键的部件，通常，波长转换装置为色轮，其上设置有时序经过激发光照射的不同荧光粉，经激发光照射后产生不同的受激光。

由于红荧光粉在过高强度的激发光的激发下，容易产生光饱和现象，即：随着激发光强度的升高，红荧光粉出射红荧光的出光量并不是一直升高；而是当激发光强度上升到一定程度时，红荧光粉出射红荧光的出光量不会上升，反而下降。而黄/绿荧光粉则可以在相对较高强度的激发光下被激发，并且出光效率不会下降。因此，为了保证受激光的稳定性，需要不断调节激发光强度，使得当红荧光粉段位于激发光路时激发光的强度低于黄/绿荧光位于激发光路时激发光的强度。

然而，在色轮高速旋转的状态下，对应调节激发光的电流，会产生同步困难的问题，即激发光的调节步调与色轮的红荧光粉段和黄/绿荧光粉段位于激发光路上的步调有可能不一致，从而导致色轮上的红荧光粉亮度衰减的问题。

因此，有必要提供一种新的色轮组件及光源系统及投影设备以解决上述问题。

发明内容

本发明提供一种色轮组件及光源系统和投影设备，可以解决红荧光粉的热淬灭问题，而无需实时调整激发光的电流。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种色轮组件，包括用于发出激发光的激发光源和色轮组件，所述色轮组件上设置有用于接收激发光并发出受激光的荧光层，所述荧光层包括时序经过所述激发光的光路的具有红荧光粉的红荧光区和至少一个非红荧光区，所述红荧光区的一面设置有氮化硼涂层、一面设置有玻璃粉涂层，所述非红荧光区的两面均设置有玻璃粉涂层。

优选的，所述色轮组件包括设置在所述荧光层两侧的基板层和滤光层，所述氮化硼涂层设置在所述基板层与所述荧光层之间，所述玻璃粉涂层设置在所述滤光层与所述荧光层之间。

优选的，所述氮化硼涂层为在所述荧光区靠近所述光源的一侧表面喷涂氮化硼形成。

优选的，所述氮化硼的喷涂厚度为0.01～0.030um。

优选的，所述氮化硼涂层为在所述基板表面喷涂氮化硼形成。

优选的，所述氮化硼的喷涂厚度为0.01～0.050um。

优选的，对应所述红荧光区的所述玻璃粉涂层为在所述荧光层远离所述激发光一侧表面喷涂玻璃粉形成，所述玻璃粉的喷涂厚度为0.005～0.020mm。

优选的，对应所述红荧光区的所述玻璃粉涂层为在所述基板表面喷涂玻璃粉形成，所述玻璃粉的喷涂厚度为0.005～0.030mm。

优选的，所述第二空隙层为在所述荧光层远离所述激发光一侧表面喷涂玻璃粉形成。

优选的，所述基板层为蓝宝石制成的透蓝反黄层。

优选的，所述非红荧光区为绿荧光区、黄荧光区或蓝荧光区中的任意一种。

优选的，所述滤光层为分别贴设在所述红荧光区和所述非红荧光区的滤光片。

优选的，所述荧光层为环状结构，所述基板层的中心设置有固定胶体，所述荧光层环绕所述固定胶体设置，所述滤光片粘接在所述固定胶体远离所述基板层的一侧。

优选的，还包括位于所述激发光源和所述色轮组件之间的中继透镜。

优选的，还包括驱动所色轮组件旋转的驱动马达及马达连接装置。

为解决上述技术问题，本发明还提供一个技术方案是：提供一种光源系统，包括激发光源和如上所述的色轮组件。

为解决上述技术问题，本发明还提供一个技术方案是：提供一种投影设备，包括如上所述的光源系统。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明色轮组件的红荧光区对应处一侧设置有氮化硼涂层，另一侧设置有玻璃粉，非红荧光区的两面均设置有玻璃粉涂层。通过在红荧光区对应位置设置氮化硼材料，相较于玻璃粉，氮化硼材料的导热性更好，且氮化硼的晶体结构为层状结构，可以有效起到光线阻挡的效果，从而使得入射至红荧光粉处的激发光可以进一步减少，可以有效避免红荧光在较强激发光直接照射下而产生的衰减，因此无需专门针对红荧光粉进行激发光线强度的调节，保持同样的激发光电路即可以同时满足不同荧光粉的激发，有效解决了红荧光粉的热淬灭问题，使得系统效果更好，延长了使用寿命，并有效降低生产成本。

附图说明

图1是本发明光源系统的结构示意图；

图2是本发明色轮组件的结构示意图；

图3是红色荧光经氮化硼后的效果示意图。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明提供一种可以有效改善红荧光粉热淬灭问题的光源系统以及使用该光源系统的投影设备，下面结合具体实施例进行说明：

实施例一

请参阅图1，本发明的光源系统包括激发光源1、中继透镜2、驱动装置3和色轮组件4。

激发光源1用于发出激发光，该激发光通过中继透镜2的调整照射到色轮组件4上实现波长的转换。驱动装置3包括驱动马达31和马达连接装置32，色轮组件4在驱动装置3的带动下高速地旋转。

色轮组件3包括沿激发光的照射方向依次设置的基板层41、第一空隙层42、荧光层43、第二空隙层44和滤光层45。

其中基板层41为蓝宝石材料制成的，具有反射蓝光透过黄光作用的反蓝透黄层。

参照图2所示，荧光层43包括时序经过激发光的光路的具有红荧光粉的红荧光区301和至少一个非红荧光区。在本实施方式中，非红荧光区包括为绿荧光区302、黄荧光区303和蓝荧光区304。在工作状态下，色轮旋转，不同荧光区时序经过激发光的光路上，经过激发光的照射分别发出相应种类的受激光。

第一空隙层42和第二空隙层44内设置有玻璃粉，激发光通过第一空隙层42入射到荧光区激发荧光粉发出受激光，并经过第二空隙层43出射，荧光粉被激发光激发时产生的热会通过空隙层这层介质导热，来释放荧光层上荧光粉处所积累的热。

本发明的红荧光区301对应的第一空隙层42内设置有氮化硼材料。具体在本实施方式中，第一空隙层42为在红荧光区的下表面喷涂氮化硼形成的氮化硼涂层，优选的，该涂层的厚度为0.01～0.030um，由于喷涂后的粉末状态都为干粉蜂窝状分布，可以使得入射光在经过氮化硼涂层时，被一定程度地削弱，从而导致入射到红荧光区的入射光强度减少，避免了红荧光粉热淬灭而导致的衰减现象，参照图3所示，在改善前，在强电流，即强激发光的状态下产生了红荧光的热淬灭，即入射光强度上升，红荧光亮度反而下降的现象；而喷涂过氮化硼涂层后的光学系统在强电流，即强激发光的状态下没有产生红荧光的热淬灭，在高强度的激发光电流下，仍然保证了红荧光亮度的上升。因氮化硼是片状的，导热性能好且光遮蔽性强，而由于红荧粉相对于绿/黄荧粉而言，发光效率要求没那么高(色轮产品设计需求在白光中占比5％～25％)，不需要那么高强度的激发光，从而氮化硼遮蔽一部分光也不影响其红光占比，那其他颜色段可以采用高透过的玻璃粉做空隙层较为理想。

因而本发明的光源系统无需在红荧光区接收照射时专程降低激发光的电流。根据实验验证，本发明的色轮组件采用氮化硼喷涂后在长时间点亮运行中，衰减比例会很小，具体的，色轮点亮老化1000h，衰减3％以内，红荧光衰减少，色轮颜色老化前后一次性会比较平稳，同样光源亮度等参数也很稳定，解决色轮本身散热，色轮寿命也会延长。

非红荧光区处的玻璃粉也通过喷涂形成在荧光区的表面，即在本实施方式中，所述非红荧光区处的第一空隙层为喷涂形成的玻璃粉涂层，玻璃粉的喷涂厚度为0.005～0.020mm。喷涂玻璃粉主要是为了降低色轮组件由于激发荧光粉产生的热度，由于氮化硼也具有良好的导热性，因此红荧光区可以不涂覆玻璃粉，只喷涂氮化硼即可，当然，也可以即喷涂氮化硼同时涂覆玻璃粉，即第一空隙层由氮化硼和玻璃粉的混合涂层构成，也是可以实施的。

氮化硼的晶体结构为类似于石墨的层状结构，相较于玻璃粉及一般的陶瓷材料，氮化硼材料的导热性更好，因而由于晶体结构的特性，可以有效起到光线阻挡的效果。红荧光区的红色荧光粉会吸收较高的激光光子，会在释放出能量较低的荧光光子的同时产生大量的热，相较于非红荧光区，红荧光区产生的热量更大，氮化硼的吸热性能远高于非红荧光区的玻璃粉的吸热性能，无需另外设置散热或吸热层，即可以保证产品激发光的稳定性。

第二空隙层44为在荧光层43远离激发光一侧表面喷涂玻璃粉形成的玻璃粉涂层，其作用同样是为了降低色轮组件由于激发荧光粉产生的热度。

滤光层45为覆盖荧光层43和第二空隙层44的滤光片，具体的，包括分别贴设在红荧光区301的第一滤光片451和贴设在非红荧光区的第二滤光片452。荧光粉激发产生的受激光经过滤光层45的调整形成出射光，实现光源系统的出射。

具体在本实施方式中，色轮组件4为圆形的三明治结构，其中荧光层43为环状结构，基板层41为圆形结构，基板层41的中心设置有固定胶体46，滤光片45粘接在固定胶体46远离基板层41的一侧，使得色轮组件在固定胶体46的连接下形成三明治结构。

驱动装置3的马达连接装置32与基板层41相连，并在驱动马达的带动下带动色轮组件4高速旋转。

实施例二

本实施方式与第一种实施方式大致相同，区别仅在于，在本实施方式中，第一空隙层42上的氮化硼与玻璃粉喷涂在基板层41的上表面上，其中氮化硼的喷涂厚度为0.01～0.050um，玻璃粉的喷涂厚度为0.01～0.050um。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明光源系统的红荧光区对应处一侧设置有氮化硼涂层，另一侧设置有玻璃粉，非红荧光区的两面均设置有玻璃粉涂层。通过在红荧光区对应位置设置氮化硼材料，相较于玻璃粉，氮化硼材料的导热性更好，且氮化硼的晶体结构为层状结构，可以有效起到光线阻挡的效果，从而使得入射至红荧光粉处的激发光可以进一步减少，可以有效避免红荧光在较强激发光直接照射下而产生的衰减，因此无需专门针对红荧光粉进行激发光线强度的调节，保持同样的激发光电路即可以同时满足不同荧光粉的激发，有效解决了红荧光粉的热淬灭问题，使得系统效果更好，延长了使用寿命，并有效降低生产成本。

本发明还提供一种投影设备，其包括如上的光源系统，其光源稳定，产品的投影图像稳定，可靠性能高且生产成本低。

以上所述仅为本发明的实施例，并非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，或直接或间接运用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。

Claims (16)

1.一种色轮组件，其特征在于，包括用于接收激发光并发出受激光的荧光层，所述激发光由激发光源发出，所述荧光层包括时序经过所述激发光的光路的具有红荧光粉的红荧光区和至少一个非红荧光区，所述红荧光区的一面设置有氮化硼涂层、一面设置有玻璃粉涂层，所述非红荧光区的两面均设置有玻璃粉涂层；所述氮化硼涂层位于所述红荧光区靠近激发光源的一侧。

2.根据权利要求1所述的色轮组件，其特征在于，包括设置在所述荧光层两侧的基板层和滤光层，所述氮化硼涂层设置在所述基板层与所述荧光层之间，所述玻璃粉涂层设置在所述滤光层与所述荧光层之间。

3.根据权利要求2所述的色轮组件，其特征在于，所述氮化硼涂层为在所述荧光区靠近所述光源的一侧表面喷涂氮化硼形成。

4.根据权利要求3所述的色轮组件，其特征在于，所述氮化硼涂层的厚度为0.01~0.030um。

5.根据权利要求2所述的色轮组件，其特征在于，所述氮化硼涂层为在所述基板表面喷涂氮化硼形成。

6.根据权利要求5所述的色轮组件，其特征在于，所述氮化硼的喷涂厚度为0.01~0.050um。

7.根据权利要求1所述的色轮组件，其特征在于，对应所述红荧光区的所述玻璃粉涂层为在所述荧光层远离所述激发光一侧表面喷涂玻璃粉形成，所述玻璃粉的喷涂厚度为0.005~0.020mm。

8.根据权利要求2所述的色轮组件，其特征在于，对应所述红荧光区的所述玻璃粉涂层为在所述基板表面喷涂玻璃粉形成，所述玻璃粉的喷涂厚度为0.005~0.030mm。

9.根据权利要求2所述的色轮组件，其特征在于，所述基板层为蓝宝石制成的透蓝反黄层。

10.根据权利要求1所述的色轮组件，其特征在于，所述非红荧光区为绿荧光区、黄荧光区或蓝荧光区中的任意一种。

11.根据权利要求2所述的色轮组件，其特征在于，所述滤光层为分别贴设在所述红荧光区和所述非红荧光区的滤光片。

12.根据权利要求9所述的色轮组件，其特征在于，所述荧光层为环状结构，所述基板层的中心设置有固定胶体，所述荧光层环绕所述固定胶体设置，所述滤光片粘接在所述固定胶体远离所述基板层的一侧。

13.根据权利要求1所述的色轮组件，其特征在于，还包括位于所述激发光源和所述色轮组件之间的中继透镜。

14.根据权利要求1所述的色轮组件，其特征在于，还包括驱动所述色轮组件旋转的驱动马达及马达连接装置。

15.一种光源系统，其特征在于，包括激发光源和如权利要求1到14任意一项所述的色轮组件。

16.一种投影设备，其特征在于，包括如权利要求15所述的光源系统。

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