CN111399241B - 一种发光装置 - Google Patents

一种发光装置 Download PDF

Info

Publication number
CN111399241B
CN111399241B CN202010178821.XA CN202010178821A CN111399241B CN 111399241 B CN111399241 B CN 111399241B CN 202010178821 A CN202010178821 A CN 202010178821A CN 111399241 B CN111399241 B CN 111399241B
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
wavelength
color
beam splitter
laser
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010178821.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN111399241A (zh
Inventor
赫尔曼·友瀚·范·贝赫库姆
郑华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
He ErmanYouhanFanBeihekumu
Original Assignee
He ErmanYouhanFanBeihekumu
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by He ErmanYouhanFanBeihekumu filed Critical He ErmanYouhanFanBeihekumu
Publication of CN111399241A publication Critical patent/CN111399241A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111399241B publication Critical patent/CN111399241B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
    • G02B27/283—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising used for beam splitting or combining
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/60—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction
    • F21K9/61—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction using light guides
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/60—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction
    • F21K9/64—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction using wavelength conversion means distinct or spaced from the light-generating element, e.g. a remote phosphor layer
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/60—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction
    • F21K9/69—Details of refractors forming part of the light source
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S2/00—Systems of lighting devices, not provided for in main groups F21S4/00 - F21S10/00 or F21S19/00, e.g. of modular construction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V5/00—Refractors for light sources
    • F21V5/04—Refractors for light sources of lens shape
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V9/00—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
    • F21V9/30—Elements containing photoluminescent material distinct from or spaced from the light source
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0938—Using specific optical elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G02B27/1006—Beam splitting or combining systems for splitting or combining different wavelengths
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
    • G02B27/286—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising for controlling or changing the state of polarisation, e.g. transforming one polarisation state into another
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V2200/00—Use of light guides, e.g. fibre optic devices, in lighting devices or systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Abstract

本发明提供了一种发光装置，其特征在于，包括第一激光光源、偏振分光器、第一波片、第一聚光元件、散射装置、第二聚光元件、第一波长转换装置、二向色镜、第三色光线发生部、聚光零件。本发明提供的一种发光装置，具有亮度高、光学扩展量小、显色指数高、光斑均匀、工作寿命长、效率高等特点。本发明可适用于需要高光照强度和小光学扩展量的系统中，比如娱乐照明系统、投影系统、汽车照明系统、医疗照明系统、探照照明系统、野外作业照明系统、航海照明系统、便携式照明系统等。

Description

一种发光装置
技术领域
本发明属于照明领域，尤其属于固态光源照明领域。本发明提供的一种发光装置可适用于需要高光照强度和小光学扩展量的系统中，比如娱乐照明系统、投影系统、汽车照明系统、医疗照明系统、探照照明系统、野外作业照明系统、航海照明系统、便携式照明系统等。
背景技术
激光作为理想的点光源，具有光学扩展量小、寿命长且不含汞等优点。由它作为光源，激发荧光粉可以产生彩光或者白光，同时配合使用光学元件，可以得到理想的具有较小光学扩展量的发光装置。图1是现有技术中的一种发光装置的结构示意图。如图1所示，现有的发光装置包括激光光源10、二向色镜20、第一准直透镜组30、黄色荧光粉片40、第二准直透镜组50、朗伯型散射装置60和聚焦透镜70。激光光源10向二向色镜20发出蓝色激光光线，二向色镜20可以反射部分蓝光、透射黄光，激光光源10发出蓝色光线，其中一部分蓝光经二向色镜20反射至第一准直透镜组30，然后经第一准直透镜组30汇聚于黄色荧光粉片40，黄色荧光粉片40吸收蓝光而产生黄光，随后黄光被黄色荧光粉片40底部的反射基板反射回第一准直透镜组30，然后经准直透镜组30准直后射向二向色镜20，由于二向色镜20可以透射黄光，因此黄光得以射出。激光光源10射出的另一部分蓝光透射过二向色镜20，然后经第二准直透镜组50汇聚于朗伯型散射装置60，朗伯型散射装置60可以反射蓝光并且反射的蓝光满足朗伯分布，这些蓝光经第二准直透镜组50准直后射向二向色镜20，其中部分蓝光被二向色镜20反射，与从二向色镜20透射而出的黄光合成白光，最后白光经聚焦透镜70聚焦后射出。
在图1所示方案中，由朗伯型散射装置60发射的蓝光在经过二向色镜20时会有部分蓝光透射过二向色镜20而无法与黄光汇合合成白光，因此在整个光路中，会有部分的蓝光的损失，从而使得发光装置的发光效率不高且通常会有蓝光不足的问题。同时由于黄色荧光材料通常无法提供足够的红光，从而会导致发光装置输出的红光不足且输出光的显色指数一般都比较低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：现有发光装置的发光效率不高且通常蓝光不足，同时现有发光装置输出的红光不足且输出光的显色指数一般都比较低。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种发光装置，其特征在于，包括第一激光光源、偏振分光器、第一波片、第一聚光元件、散射装置、第二聚光元件、第一波长转换装置、二向色镜、第三色光线发生部、聚光零件。
第一激光光源射出的激光光线同时包含有相对于偏振分光器的入射面为S偏振光和P偏振光的第一色光线，第一色光线由第一激光光源内部的一个或多个第一激光器产生。所有这些第一激光器可以随机放置或放置成阵列。这些第一激光器发出中心波长在λ1～λ2之间的光线，它能够激发第一波长转换装置。
将偏振分光器与散射装置之间的光路定义为第一光路，将偏振分光器与第一波长转换装置之间的光路定义为第二光路，其中：
偏振分光器使波长在λ1～λ2之间且相对于其入射面为S偏振光的光线反射、使波长在λ1～λ2之间且相对于其入射面为P偏振光的光线透射、使波长长于λ2的可见光光线透射或反射。偏振分光器可以是立方体型或者是平板型的，它会根据入射光线的波长和偏振方向，使其发生反射或透射。第一激光光源发出的同时包含有相对于偏振分光器的入射面为S偏振光和P偏振光的第一色光线射入偏振分光器，偏振分光器可以反射在某波长范围内的S偏振光、透射在某波长范围内的P偏振光，并且在两个不同的出光面射出，在这两个出光面的光路上分别设有散射装置和第一波长转换装置。这里的两个出光面指的是偏振分光器反射和透射第一激光光源所发出的入射光线的出光面。
具体而言，当偏振分光器使波长长于λ2的可见光光线透射时：
第一激光光源发出包含有相对于偏振分光器的入射面为S偏振光和P偏振光的第一色光线，第一色光线的中心波长在λ1～λ2之间，且它能够激发第一波长转换装置，第一激光光源发出的第一色光线射入偏振分光器。
偏振分光器将相对于其入射面为P偏振光且波长在λ1～λ2之间的第一色光线透射入第一光路、将相对于其入射面为S偏振光且波长在λ1～λ2之间的第一色光线反射入第二光路。
自散射装置沿第一光路到达偏振分光器的第一色光线经偏振分光器反射与自第一波长转换装置沿第二光路到达偏振分光器的光线经偏振分光器透射后合为一路光线，然后射向二向色镜。
第一聚光元件位于第一光路上，用于将自偏振分光器透射入第一光路的第一色光线汇聚至散射装置，同时用于将自散射装置反射入第一光路的散射的第一色光线进行准直后沿第一光路射向偏振分光器。
散射装置是反射式的，用于接收自偏振分光器透射入第一光路的第一色光线，形成反射入第一光路的散射的第一色光线。
第一波片位于第一光路上，用于使得自散射装置沿第一光路到达偏振分光器的第一色光线的偏振方向不同于自偏振分光器透射入第一光路的第一色光线的偏振方向，当第一色光线入射到第一波片时，第一色光线的偏振面与第一波片的快轴或慢轴的夹角为θ且θ≠0。
第二聚光元件位于第二光路上，用于将自偏振分光器反射入第二光路的第一色光线汇聚至第一波长转换装置，同时用于将自第一波长转换装置反射入第二光路的光线进行准直后沿第二光路射向偏振分光器。
第一波长转换装置是反射式的，吸收自偏振分光器反射入第二光路的第一色光线后，受激产生第二色光线且该第二色光线的中心波长长于第一色光线的中心波长，第二色光线被第一波长转换装置反射回第二光路。这里包含两种情况：第一色光线被第一波长转换装置全部转换为第二色光线，第二色光线被第一波长转换装置反射回第二聚光元件；或者仅有部分第一色光线被第一波长转换装置转换为第二色光线，第二色光线与剩余未被转换的第一色光线一起被第一波长转换装置反射回第二聚光元件。
第三色光线发生部用于发出经过准直的第三色光线，第三色光线中至少有部分光线的波长长于或等于λ3且λ3>λ2，这些第三色光线射向二向色镜。
二向色镜可以反射波长长于或等于λ3的光线、透射波长短于λ3的光线或透射波长长于或等于λ3的光线、反射波长短于λ3的光线。
当二向色镜反射波长长于或等于λ3的光线、透射波长短于λ3的光线时，自偏振分光器射向二向色镜的至少部分光线经二向色镜透射和自第三色光线发生部射向二向色镜的至少部分第三色光线经二向色镜反射后合为一路光线，光线经聚光零件收敛后从发光装置射出。
当二向色镜透射波长长于或等于λ3的光线、反射波长短于λ3的光线时，自偏振分光器射向二向色镜的至少部分光线经二向色镜反射和自第三色光线发生部射向二向色镜的至少部分第三色光线经二向色镜透射后合为一路光线，光线经聚光零件收敛后从发光装置射出。
当偏振分光器使波长长于λ2的可见光光线反射时：
第一激光光源发出包含有相对于偏振分光器的入射面为S偏振光和P偏振光的第一色光线，第一色光线的中心波长在λ1～λ2之间，且它能够激发第一波长转换装置，第一激光光源发出的第一色光线射入偏振分光器。
偏振分光器将相对于其入射面为S偏振光且波长在λ1～λ2之间的第一色光线反射入第一光路、将相对于其入射面为P偏振光且波长在λ1～λ2之间的第一色光线透射入第二光路。
自散射装置沿第一光路到达偏振分光器的第一色光线经偏振分光器透射与自第一波长转换装置沿第二光路到达偏振分光器的光线经偏振分光器反射后合为一路光线，然后射向二向色镜。
第一聚光元件位于第一光路上，用于将自偏振分光器反射入第一光路的第一色光线汇聚至散射装置，同时用于将自散射装置反射入第一光路的散射的第一色光线进行准直后沿第一光路射向偏振分光器。
散射装置，用于接收自偏振分光器反射入第一光路的第一色光线，形成反射入第一光路的散射的第一色光线。
第一波片位于第一光路上，用于使得自散射装置沿第一光路到达偏振分光器的第一色光线的偏振方向不同于自偏振分光器反射入第一光路的第一色光线的偏振方向，当第一色光线入射到第一波片时，第一色光线的偏振面与第一波片的快轴或慢轴的夹角为θ且θ≠0。
第二聚光元件位于第二光路上，用于将自偏振分光器透射入第二光路的第一色光线汇聚至第一波长转换装置，同时用于将自第一波长转换装置反射入第二光路的光线进行准直后沿第二光路射向偏振分光器。
第一波长转换装置是反射式的，吸收自偏振分光器透射入第二光路的第一色光线后，受激产生第二色光线且该第二色光线的中心波长长于第一色光线的中心波长，第二色光线被第一波长转换装置反射回第二光路。这里包含两种情况：第一色光线被第一波长转换装置全部转换为第二色光线，第二色光线被第一波长转换装置反射回第二聚光元件；或者仅有部分第一色光线被第一波长转换装置转换为第二色光线，第二色光线与剩余未被转换的第一色光线一起被第一波长转换装置反射回第二聚光元件。
第三色光线发生部用于发出经过准直的第三色光线，第三色光线中至少有部分光线的波长长于或等于λ3且λ3>λ2，这些第三色光线射向二向色镜。
二向色镜可以反射波长长于或等于λ3的光线、透射波长短于λ3的光线或透射波长长于或等于λ3的光线、反射波长短于λ3的光线。
当二向色镜反射波长长于或等于λ3的光线、透射波长短于λ3的光线时，自偏振分光器射向二向色镜的光线经二向色镜透射和自第三色光线发生部射向二向色镜的第三色光线经二向色镜反射后合为一路光线，光线经聚光零件收敛后从发光装置射出。
当二向色镜透射波长长于或等于λ3的光线、反射波长短于λ3的光线时，自偏振分光器射向二向色镜的至少部分光线经二向色镜反射和自第三色光线发生部射向二向色镜的至少部分第三色光线经二向色镜透射后合为一路光线，光线经聚光零件收敛后从发光装置射出。
上文中的第一波长转换装置的一种常规结构包括反射衬底和设置在反射衬底上的波长转换材料。本发明中，第一波长转换装置可以是静态的，也可以是动态的(比如：荧光轮)。
优选地，所述第一激光光源内包含第一激光器及第一准直元件：
第一激光器发出的光线为线偏振光；
第一准直元件可以集成于第一激光器内部，当所采用的第一激光器内部未集成第一准直元件时，也可以在第一激光器外增设第一准直元件(例如：准直透镜)，第一准直元件用于准直光线；
所有第一激光器的出光方向和初始偏振方向相同，以第一激光器的出光方向为轴，轴向旋转所述第一激光光源内部分第一激光器，改变这部分第一激光器发出的第一色光线的偏振方向，使得所述第一激光光源发出包含有相对于所述偏振分光器的入射面为S偏振光和P偏振光的第一色光线；
或者，所有第一激光器的出光方向和偏振方向相同，以第一激光器的出光方向为轴，轴向旋转所述第一激光光源，使得所述第一激光光源发出包含有相对于所述偏振分光器的入射面为S偏振光和P偏振光的第一色光线；
或者，所有第一激光器的出光方向相同，在所述第一激光光源内设置波片，通过波片改变所述第一激光光源内部分第一激光器发出的第一色光线的偏振方向或偏振状态，使得所述第一激光光源发出包含有相对于所述偏振分光器的入射面为S偏振光和P偏振光的第一色光线；
或者，所有第一激光器的出光方向相同，在所述第一激光光源内设置波片，通过波片改变第一激光光源内第一激光器发出的第一色光线的偏振状态，使得所述第一激光光源发出包含有相对于所述偏振分光器的入射面为S偏振光和P偏振光的第一色光线；
或者还包括偏振滤光片，所述第一激光光源内的至少一个第一激光器用于产生相对于偏振滤光片的入射面为S偏振光的第一色光线一，所述第一激光光源内剩余的第一激光器用于产生相对于偏振滤光片的入射面为P偏振光的第一色光线二，由偏振滤光片将第一色光线一及第一色光线二合并为一路光线后射出，使得所述第一激光光源发出包含有相对于所述偏振分光器的入射面为S偏振光和P偏振光的第一色光线。
优选地，所述第一激光光源内还包含第一透镜组，用来缩小光束，所有由所述第一激光器产生的光线射入第一透镜组，自第一透镜组透射出的第一色光线为所述第一激光光源发出的第一色光线。
除上文指出的第一激光器、波片、偏振滤光片、第一透镜组、第一准直元件外，第一激光光源内部也可以包含其它光学元件(比如反射镜)，这些光学元件可以用来收集从第一激光器发射出的光线，使其射向偏振分光器。
优选地，所述第一聚光元件由至少一个具有准直特性的光学元件构成，比如透镜或复合抛物面聚光器或锥形导光柱构成，或由上述提到的光学元件之间的任意组合构成；
所述第二聚光元件由至少一个具有准直特性的光学元件构成，比如透镜或复合抛物面聚光器或锥形导光柱构成，或由上述提到的光学元件之间的任意组合构成。
优选地，所述第二光路上还设有第二波片。将所述第一波长转换装置反射的自偏振分光器反射或透射入第二光路的未被其吸收的第一色光线定义为剩余第一色光线，则通过第二波片使得沿第二光路射入偏振分光器的剩余第一色光线的偏振方向不同于自偏振分光器反射或透射入第二光路的第一色光线的偏振方向，当第一色光线入射到第二波片时，第一色光线的偏振面与第二波片的快轴或慢轴的夹角为θ且θ≠0。
优选地，所述聚光零件由至少一个透镜构成，用来使原本平行或发散的光线收敛后射出。
优选地，所述第三色光线发生部包括固态光源及第二准直元件，其中：
固态光源发出第三色光线，第三色光线中至少有部分光线的波长长于或等于λ3且λ3>λ2，这些第三色光线射入第二准直元件；
第二准直元件用于将自固态光源发出的第三色光线准直后射向所述二向色镜。
优选地，所述固态光源为LED或者激光。
优选地，所述第二准直元件由至少一个具有准直特性的光学元件构成，比如透镜或复合抛物面聚光器或锥形导光柱构成，或由上述提到的光学元件之间的任意组合构成。
优选地，所述第一激光光源与所述偏振分光器之间设有第一匀光装置，用于均匀从所述第一激光光源射出的第一色光线。第一匀光装置可以是扩散片、复眼透镜组、导光柱或其它具有匀光功能的光学元件，它可以使得汇聚于第一波长转换装置上的激光光斑均匀化，从而使得波长转换材料不易被激光光线烧坏并且可以提高波长转换材料的效率。
优选地，所述第二聚光元件与所述第一波长转换装置之间设有第二导光柱，用于均匀由所述偏振分光器射向所述第一波长转换装置的第一色光线。
优选地，所述第一聚光元件与所述散射装置之间设有第一导光柱，用于均匀由所述偏振分光器射向所述散射装置的第一色光线。
优选地，所述第三色光线发生部包括第二激光光源、第三聚光元件、第二波长转换装置，将所述二向色镜与第二波长转换装置之间的光路定义为第三光路，则有：
第二激光光源发出中心波长短于λ3的光线，且它能够激发第二波长转换装置，第二激光光源发出的光线射向所述二向色镜，并经由二向色镜透射或反射后进入第三光路；
第三聚光元件位于第三光路上，用于将自所述二向色镜透射或反射后进入第三光路的光线汇聚至第二波长转换装置，同时用于将自第二波长转换装置反射入第三光路的光线进行准直后沿第三光路射向所述二向色镜；
第二波长转换装置吸收自所述二向色镜透射或反射入第三光路的中心波长短于λ3的光线后，受激产生第三色光线，第三色光线中至少有部分光线的波长长于或等于λ3且λ3>λ2，这些第三色光线被第二波长转换装置反射回第三光路。第二波长转换装置的一种常规结构包括反射衬底和设置在反射衬底上的波长转换材料。本发明中，第二波长转换装置可以是静态的，也可以是动态的(比如：荧光轮)。
优选地，所述第二激光光源内包含第二激光器及第三准直元件。第三准直元件可以集成于第二激光器内部，当所采用的第二激光器内部未集成第三准直元件时，也可以在第二激光器外增设第三准直元件(例如：准直透镜)，第三准直元件用于准直光线。
优选地，所述第二激光光源内还包含第二透镜组，用来缩小光束，所有由所述第二激光器产生的光线射入第二透镜组，自第二透镜组透射出的光线为所述第二激光光源发出的光线。
优选地，所述第一激光光源与所述偏振分光器之间设有第一匀光装置，用于均匀从所述第一激光光源射出的第一色光线。
优选地，所述第二激光光源与所述二向色镜之间设有第二匀光装置，用于均匀从所述第二激光光源射出的光线。第二匀光装置可以是扩散片、复眼透镜组、导光柱或其它具有匀光功能的光学元件，它可以使得汇聚于第二波长转换装置上的激光光斑均匀化，从而使得波长转换材料不易被激光光线烧坏并且可以提高波长转换材料的效率。
优选地，所述第三聚光元件与所述第二波长转换装置之间设有第三导光柱，用于均匀由所述二向色镜射向所述第二波长转换装置的光线。
优选地，所述第二聚光元件与所述第一波长转换装置之间设有第二导光柱，用于均匀由所述偏振分光器射向所述第一波长转换装置的第一色光线。
优选地，所述第一聚光元件与所述散射装置之间设有第一导光柱，用于均匀由所述偏振分光器射向所述散射装置的第一色光线。
优选地，所述第三聚光元件与所述第二波长转换装置之间设有第三导光柱，用于均匀由所述二向色镜射向所述第二波长转换装置的光线。
优选地，所述第二激光光源与所述二向色镜之间设有第二匀光装置，用于均匀从所述第二激光光源射出的光线。
优选地，所述第三聚光元件由至少一个具有准直特性的光学元件构成，比如透镜或复合抛物面聚光器或锥形导光柱构成，或由上述提到的光学元件之间的任意组合构成。
为了引用和清楚起见，对本发明中使用的技术名词说明如下：
波长转换材料：波长转换材料可以采用磷光材料或荧光材料。比如磷光粉、荧光粉、荧光陶瓷、发光晶体、闪烁晶体等等。
激发光：能够激发波长转换材料，使得波长转换材料产生波长更长的光。
受激光：波长转换材料受激发光激发而产生的光。
基于上述对技术名词的说明，本发明的工作原理及工作过程为：
本发明通过使用偏振分光器，把第一激光光源发出的同时包含有相对于偏振分光器的入射面为S偏振光和P偏振光的光线通过反射和透射的方式使其射入第一光路或第二光路，但不会进入同一光路。偏振分光器会反射在某波长范围内的S偏振光、透射在某波长范围内的P偏振光。第一光路中，光线经第一聚光元件汇聚于散射装置，被散射装置散射后反射，再经第一聚光元件准直后返回偏振分光器，第一光路中设有第一波片，在此过程中，光线两次通过第一波片，因此其偏振方向发生改变。在第二光路中，激发光激发第一波长转换装置上的波长转换材料，从而发出受激光并且被反射衬底反射，并经第二聚光元件准直之后返回偏振分光器。第一光路和第二光路的光线由偏振分光器通过反射和透射的方式合为一路光线，然后射向二向色镜。二向色镜可以反射波长长于或等于其设计的截止波长的光线、透射波长短于其设计的截止波长的光线或透射波长长于或等于其设计的起始波长的光线、反射波长短于其设计的起始波长的光线。随后，根据第三色光线发生部的具体实现结构的不同，分为以下两种情况：
第一种情况)
上文合为一路的光线透射或反射通过二向色镜并与由二向色镜反射或透射的由固态光源发出的光线合为一路光线，最后所有光线由聚光零件收敛后射出。
第二种情况)
第二激光光源发出的光线经二向色镜透射或反射后进入第三光路。在第三光路中，激发光激发第二波长转换装置上的波长转换材料，从而发出受激光并且被反射衬底反射，并经第三聚光元件准直之后返回二向色镜。最后自偏振分光器射向二向色镜的光线经二向色镜透射或反射和自第三聚光元件射向二向色镜的光线经二向色镜反射或透射后合为一路光线，经聚光零件收敛后从发光装置射出。
需要说明的是，无论是反射还是透射都不是100％的，按照实际元器件的规格，一般可以达到80％以上的反射或透射都在可接受范围内。
第一激光光源内第一激光器所发出的光线可以激发第一波长转换装置上的波长转换材料，使其发出受激光，换句话说，它可以被波长转换材料吸收从而使其发出受激光。由于第一激光光源内部设有第一激光器且第一激光器所发射出的光线为线偏振光，因此只需在部分第一激光器前设置半波片，就可以得到可发出同时包含有相对于偏振分光器的入射面为S偏振光和P偏振光的光线的光源，因为半波片可以改变光的偏振方向(比如：使S偏振光变为P偏振光，或者使P偏振光变为S偏振光)，也可以在所有第一激光器前设置一个波片，使波片的光轴与入射偏振光的偏振方向成一定角度，就可以得到可发出同时包含有相对于偏振分光器的入射面为S偏振光和P偏振光的光线的光源，也可以以第一激光器出光方向为轴，轴向旋转部分第一激光器90度，使这些第一激光器所发出的偏振光的偏振方向发生改变(比如由S偏振光变为P偏振光，或者由P偏振光变为S偏振光)，这样也可以得到可发出同时包含有相对于偏振分光器的入射面为S偏振光和P偏振光的光线的光源。还可以通过一些其它方式来得到可发出同时包含有相对于偏振分光器的入射面为S偏振光和P偏振光的光线的光源，此处就不一一列举了。
同时因为第一激光光源内部的光学元件可以准直光线(这里所用到的光学元件可以是准直透镜)，这样就可以得到一个可发射出近平行的光线的第一激光光源。
第一激光光源发出的光线射入到偏振分光器。偏振分光器可以对在某波长范围内的入射光线按其偏振方向进行分离，具体来说，它会反射S偏振光、透射P偏振光。而对于波长长于该波长范围的最长波长的可见光光线，偏振分光器会使其反射或者透射。比如，当使用某一窄带偏振分光器时，它可以分离同时包含有波长在440-470nm之间的S偏振蓝光和P偏振蓝光的入射光，具体来说它会反射S偏振蓝光、透射P偏振蓝光，而对于波长长于470nm的可见光光线，它会使其透射。又比如，当使用另一窄带偏振分光器时，它可以分离同时包含有波长在440-470nm之间的S偏振蓝光和P偏振蓝光的入射光，具体来说它会反射S偏振蓝光、透射P偏振蓝光，而对于波长长于470nm的可见光光线，它会使其反射。这两种窄带偏振分光器在后面的实施例中都有具体的应用。
偏振分光器可以在某波长范围内，使入射光线分离成S偏振光和P偏振光。具体来说，它会反射S偏振光、透射P偏振光。第一激光光源发出的光线射入偏振分光器后，其中在该波长范围内的S偏振光和P偏振光会射入第一光路或第二光路，但不会进入同一光路。
第一光路：第一激光光源所发射出的S偏振光或P偏振光射入第一光路，然后由第一波片使其偏振状态发生改变，具体来说由原来的S偏振或者P偏振光变为圆偏振光。第一波片放置的方式满足以下条件：当线偏振光入射到第一波片时，其偏振面与第一波片的快轴或慢轴的夹角为θ且θ≠0。这样通过使用第一波片，这些线偏振光线的偏振状态就会发生改变。比如，使用四分之一波片，入射的线偏振光线的偏振面与四分之一波片的快轴或慢轴的夹角为45°，这样线偏振光通过四分之一波片后就变成了圆偏振光。光线经第一聚光元件汇聚到散射装置上。散射装置是反射式的，它可以将光线散射为散射光(比如，满足朗伯分布)，并将其反射。当这些光线第二次经过第一波片后，就会由圆偏振光变为P偏振光或者S偏振光。
第一聚光元件把从散射装置反射回的光线进行准直，使其成为近平行光线。在第一光路中，S偏振光或P偏振光线两次通过第一波片，其偏振方向发生改变，具体来说，可以由原来的S偏振光变为P偏振光或者由原来的P偏振光变为S偏振光。
第二光路：第一激光光源所发射出的S偏振光或P偏振光射入第二光路，然后由第二聚光元件汇聚到第一波长转换装置上。第一波长转换装置是反射式的，包括反射衬底和设置在反射衬底上的波长转换材料。激发光中至少有部分被第一波长转换装置上的波长转换材料吸收后，波长转换材料会发出波长更长的受激光。然后受激光会被第一波长转换装置的反射衬底反射。
一种优选的实施方式是，当波长转换材料吸收部分激发光而不是全部激发光时，可以在第二光路上使用第二波片，第二波片放置的方式满足以下条件：当线偏振光入射到第二波片时，其偏振面与第二波片的快轴或慢轴的夹角为θ且θ≠0。这样通过使用第二波片，这些线偏振光线的偏振状态就会发生改变。比如，使用四分之一波片，入射的线偏振光线的偏振面与四分之一波片的快轴或慢轴的夹角为45°，这样线偏振光通过四分之一波片后就变成了圆偏振光。光线透射过第二波片并由第二聚光元件汇聚到第一波长转换装置上。第一波长转换装置是反射式的，包括反射衬底和设置在反射衬底上的波长转换材料。激发光被第一波长转换装置上的波长转换材料吸收后，波长转换材料会发出波长更长的受激光。然后受激光和剩余的未被波长转换材料吸收的激发光线会一起被反射衬底反射。当圆偏振光线经过第一波片后，就会由圆偏振光变为P偏振光或者S偏振光。在整个过程中，S偏振光或P偏振光线两次通过第二波片，其偏振方向发生改变，具体来说，可以由原来的S偏振光变为P偏振光或者由原来的P偏振光变为S偏振光。
第二聚光元件把从第一波长转换装置反射回的光线进行准直，使其成为近平行光线。
第一光路的光线和第二光路的光线经偏振分光器反射或透射后合为一路光线，然后射向二向色镜。
二向色镜可以反射波长长于或等于其设计的截止波长的光线、透射波长短于其设计的截止波长的光线或透射波长长于或等于其设计的起始波长的光线、反射波长其设计的起始波长的光线。
对于上文所述第一种情况，则有：
固态光源发出的光线经第二准直元件准时后射向二向色镜，且固态光源发出的第三色光线中至少有部分光线的波长长于或等于二向色镜的设计的截止波长或起始波长，同时第一色光线和第二色光线中至少有部分光线的波长短于二向色镜的设计的截止波长或起始波长。二向色镜可以反射波长长于或等于其设计的截止波长的光线、透射波长短于其设计的截止波长的光线或透射波长长于或等于其设计的起始波长的光线、反射波长短于其设计的起始波长的光线。
当使用的二向色镜为反射波长长于或等于其设计的截止波长的光线、透射波长短于其设计的截止波长的光线时，通过选用具有适合截止波长的二向透镜，就可以使自偏振分光器射向二向色镜的光线中的至少大部分光线透射通过二向色镜、使自第二准直元件射向二向色镜的第三色光线中的至少大部分光线被二向色镜反射，最后这些光线合为一路光线，经聚光零件收敛后从发光装置射出。
当使用的二向色镜为透射波长长于或等于其设计的起始波长的光线、反射波长短于其设计的起始波长的光线时，通过选择具有适合起始波长的二向透镜，就可以使自偏振分光器射向二向色镜的光线中的至少大部分光线被二向色镜反射、使自第二准直元件射向二向色镜的第三色光线中的至少大部分光线透射通过二向色镜，最后这些光线合为一路光线，经聚光零件收敛后从发光装置射出。
对于上文所述第二种情况，则有：
第二激光光源发出中心波长短于二向色镜的设计的截止波长或起始波长的光线，这些光线中的至少大部分光线经二向色镜透射或反射后进入第三光路。
第三光路：第二激光光源所发射出的光线射入第三光路，然后由第三聚光元件汇聚到第二波长转换装置上。第二波长转换装置是反射式的，包括反射衬底和设置在反射衬底上的波长转换材料。激发光被第二波长转换装置上的波长转换材料吸收后，波长转换材料会发出波长更长的受激光，且该受激光中至少有部分光线的波长长于或等于二向色镜的设计的截止波长或起始波长。然后受激光会被第二波长转换装置的反射衬底反射。
第三聚光元件把从第二波长转换装置反射回的光线进行准直，使其成为近平行光线。
二向色镜可以反射波长长于或等于其设计的截止波长的光线、透射波长短于其设计的截止波长的光线或透射波长长于或等于其设计的起始波长的光线、反射波长短于其设计的起始波长的光线。
当使用的二向色镜为反射波长长于或等于其设计的截止波长的光线、透射波长短于其设计的截止波长的光线时，通过选用具有适合截止波长的二向透镜，就可以使自偏振分光器射向二向色镜的光线中的至少大部分光线透射通过二向色镜、使自第三聚光元件射向二向色镜的光线中的至少大部分光线被二向色镜反射，最后这些光线合为一路光线，经聚光零件收敛后从发光装置射出。
当使用的二向色镜为透射波长长于或等于其设计的起始波长的光线、反射波长短于其设计的起始波长的光线时，通过选择具有适合起始波长的二向透镜，就可以使自偏振分光器射向二向色镜的光线中的至少大部分光线被二向色镜反射、使自第三聚光元件射向二向色镜的第三色光线中的至少大部分光线透射通过二向色镜，最后这些光线合为一路光线，经聚光零件收敛后从发光装置射出。
本发明提供的一种发光装置，具有亮度高、光学扩展量小、显色指数高、光斑均匀、工作寿命长、效率高等特点。本发明可适用于需要高光照强度和小光学扩展量的系统中，比如娱乐照明系统、投影系统、汽车照明系统、医疗照明系统、探照照明系统、野外作业照明系统、航海照明系统、便携式照明系统等。
附图说明
图1是现有技术中的一种发光装置的结构示意图；
图2是所有实施例公开的发光装置中第一激光光源可选用的第一种结构形式的结构示意图；
图3是所有实施例公开的发光装置中第一激光光源可选用的第二种结构形式的结构示意图；
图4是所有实施例公开的发光装置中第一激光光源可选用的第三种结构形式的结构示意图；
图5及图6是所有实施例公开的发光装置中第一激光光源可选用的第四种结构形式的结构示意图；
图7是所有实施例公开的发光装置中第一激光光源可选用的第五种结构形式的结构示意图；
图8是所有实施例公开的发光装置中第一激光光源可选用的第六种结构形式的结构示意图；
图9是所有实施例公开的发光装置中第一激光光源可选用的第七种结构形式的结构示意图；
图10为实施例1公开的发光装置的结构示意图；
图11为实施例2公开的发光装置的结构示意图；
图12为实施例3公开的发光装置的结构示意图；
图13为实施例4公开的发光装置的结构示意图；
图14为实施例5公开的发光装置的结构示意图；
图15为实施例6公开的发光装置的结构示意图；
图16为实施例7公开的发光装置的结构示意图；
图17为实施例8公开的发光装置的结构示意图；
图18为实施例9公开的发光装置的结构示意图；
图19为实施例10公开的发光装置的结构示意图；
图20为实施例11公开的发光装置的结构示意图；
图21为实施例12公开的发光装置的结构示意图；
图22为实施例13公开的发光装置的结构示意图；
图23为实施例14公开的发光装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
以下所有实施例中公开的任意一种发光装置均可以采用如图2、3、4、5、6、7、8或9所示的第一激光光源。
图2为第一种方案的第一激光光源的结构示意图。如图2所示，该第一激光光源内包含N个出光方向相同的第一激光器1011，N≥2。在M个第一激光器1011前设置一个或多个半波片1012(例如：M个第一激光器1011共用一个半波片1012，或者在M个第一激光器1011的每个第一激光器1011前均设置一个半波片1012，或者M个第一激光器1011中的任意m个第一激光器1011共用一个半波片1012，1<m<M)，1≤M<N，就可以改变M个第一激光器所发出光线的偏振方向。应当注意的是，此处并不限于使用半波片1012，本领域技术人员在阅读了本申请后，可以使用其它类型的波片来代替半波片1012，只要确保自波片透射出的由M个第一激光器1011产生的光线的偏振方向与由剩余(N-M)个第一激光器1011产生的光线的偏振方向相差90度即可。在N个第一激光器1011前放置第一准直元件1013，M个第一激光器1011发出的光线先经过第一准直元件1013准直后再射入半波片1012。应当注意的是：图2至图9所示第一激光器1011内部未集成第一准直元件，因此在外部另外增设第一准直元件1013。本领域技术人员可以用集成有第一准直元件的第一激光器来代替图2至图9中的第一激光器1011，此时无需再额外布置图2至图9中的第一准直元件1013。由于波片可以改变光的偏振方向(比如：使S偏振光变为P偏振光，或者使P偏振光变为S偏振光)，因此采用图2所示结构就可以得到同时包含有相对于以下所有实施例中任一发光装置的偏振分光器的入射面为S偏振光和P偏振光的光线的光源。
图3为第二种方案的第一激光光源的结构示意图。如图3所示，该第一激光光源内包含N个出光方向相同的第一激光器1011，N≥1。在所有第一激光器1011前设置一个波片1017，使波片1017的光轴与入射偏振光的偏振方向成一定角度，就可以改变偏振光的偏振状态，使光线相对于偏振分光器的入射面包含有S偏振分量和P偏振分量，这样就可以得到同时包含有相对于偏振分光器的入射面为S偏振光和P偏振光的光线的光源。因此采用图3所示结构就可以得到同时包含有相对于下列所有实施例中任一发光装置的偏振分光器的入射面为S偏振光和P偏振光的光线的光源。在N个第一激光器1011前放置第一准直元件1013，N个第一激光器1011发出的光线先经过第一准直元件1013准直后再射入波片1017(与图2所示方案相类似的是，第一准直元件1013可以集成在第一激光器1011内部，此处不再赘述)。
图4为第三种方案的第一激光光源的结构示意图。如图4所示，该第一激光光源内包含N个出光方向和初始偏振方向相同的第一激光器1011，N≥2。以第一激光器1011的出光方向为轴，轴向旋转N个第一激光器1011中M个第一激光器1011，1≤M<N，旋转角度为90度，以改变M个第一激光器1011发出的光线的偏振方向(比如由S偏振光变为P偏振光，或者由P偏振光变为S偏振光)，得到同时包含有相对于下列所有实施例中任一激光发光装置的偏振分光器的入射面为S偏振光和P偏振光的光线的光源。在N个第一激光器1011前放置第一准直元件1013，N个第一激光器1011发出的光线经过第一准直元件1013准直后再射出(与图2所示方案相类似的是，第一准直元件1013可以集成在第一激光器1011内部，此处不再赘述)。
图5及图6为第四种方案的第一激光光源的结构示意图。如图5所示，该第一激光光源内包含N个出光方向和偏振方向相同的第一激光器1011，N≥1。以第一激光器1011的出光方向为轴，轴向旋转第一激光光源101一定角度α，就可以使第一激光光源101发出的光线相对于下列所有实施例中任一激光发光装置的偏振分光器的入射面包含有S偏振分量和P偏振分量，这样就可以得到同时包含有相对于偏振分光器的入射面为S偏振光和P偏振光的光线的光源。在N个第一激光器1011前放置第一准直元件1013，N个第一激光器1011发出的光线经过第一准直元件1013准直后再射出(与图2所示方案相类似的是，第一准直元件1013可以集成在第一激光器1011内部，此处不再赘述)。
图7为第五种方案的第一激光光源的结构示意图。如图7所示，该第一激光光源内包含偏振滤光片1014、J个发出相对于偏振滤光片1014的入射面为P偏振光的光线的第一激光器1011P以及K个发出相对于偏振滤光片1014的入射面为S偏振光的光线的第一激光器1011S，J≥1，K≥1。由于第一激光器可发出线偏振光，所以：放置J个第一激光器1011P时，可以使其发出的光线射入偏振滤光片1014的一侧且该光线相对于该入射面为P偏振光；放置K个第一激光器1011S时，可以使其发出的光线射入偏振滤光片1014的另一侧且该光线相对于该入射面为S偏振光。偏振滤光片1014可以反射S偏振光透射P偏振光，最终J个第一激光器1011P发出的一路光线与K个第一激光器1011S发出的另一路光线合为一路光线且该光线内同时包含相对于下列所有实施例中任一激光发光装置的偏振分光器的入射面为S偏振光和P偏振光。在J个第一激光器1011P前以及在K个第一激光器1011S前均放置第一准直元件1013(与图2所示方案相类似的是，第一准直元件1013可以集成在第一激光器1011P、1011S内部，此处不再赘述)。J个第一激光器1011P及K个第一激光器1011S发出的光线先经过相应的第一准直元件1013准直后再射入偏振滤光片1014。
图8为第六种方案的第一激光光源的结构示意图。如图8所示，该第一激光光源内包含偏振滤光片1014、反射镜1015、J个发出相对于偏振滤光片1014的入射面为P偏振光的光线的第一激光器1011P以及K个发出相对于偏振滤光片1014的入射面为S偏振光的光线的第一激光器1011S，J≥1，K≥1。由于第一激光器可发出线偏振光，所以：放置J个第一激光器1011P时，可以使其发出的光线经反射镜1015反射后射入偏振滤光片1014的一侧且该光线相对于该入射面为P偏振光；放置K个第一激光器1011S时，可以使其发出的光线射入偏振滤光片1014的另一侧且该光线相对于该入射面为S偏振光。偏振滤光片1014可以反射S偏振光透射P偏振光，最终J个第一激光器1011P发出的一路光线与K个第一激光器1011S发出的另一路光线合为一路光线且该光线内同时包含相对于以下所有实施例中任一发光装置的偏振分光器的入射面为S偏振光和P偏振光。在J个第一激光器1011P前以及在K个第一激光器1011S前均放置第一准直元件1013(与图2所示方案相类似的是，第一准直元件1013可以集成在第一激光器1011P、1011S内部，此处不再赘述)。J个第一激光器1011P发出的光线先经过相应的第一准直元件1013准直后再射入反射镜1015；K个第一激光器1011S发出的光线先经过相应的第一准直元件1013准直后再射入偏振滤光片1014。
图9为第七种方案的第一激光光源的结构示意图。如图9所示，该第一激光光源与图2所示第一激光光源的区别在于，增设了第一透镜组1016。第一透镜组1016可以用来缩小光束，这样就能使得整个装置更小巧、紧凑。在图2、3、4、5、7或8所示的第一激光光源中同样可以增设第一透镜组1016，此处就不一一列举了。
实施例1
如图10所示，第一激光光源101内设有蓝光(中心波长为460nm)激光器和准直透镜，其中部分激光器前设有半波片，因此第一激光光源101可发射出近平行的蓝光(中心波长为460nm)并射向偏振分光器102，且这些光线中包含有相对于偏振分光器102的入射面为S偏振光和P偏振光的光线。这里偏振分光器102选用的是窄带(440-470nm)偏振立方体分光器，对于蓝光(中心波长为460nm)，偏振分光器102可以使S偏振光反射而使P偏振光透射，对于波长长于470nm的可见光光线(比如绿光)，偏振分光器102可以使其透射。偏振分光器102使入射光线中的P偏振光透射至第一光路，使入射光线中的S偏振光反射至第二光路。
第一光路中，偏振分光器102使P偏振蓝光(中心波长为460nm)透射至第一波片103，这里第一波片103选用四分之一波片，对于蓝光(中心波长为460nm)，它可以改变其偏振状态。P偏振蓝光入射到四分之一波片时，使其偏振面与四分之一波片的快轴或慢轴的夹角为45°，这样P偏振蓝光通过四分之一波片后，其偏振状态就发生了改变，变成了圆偏振蓝光。这些透射过四分之一波片的圆偏振蓝光到达第一聚光元件104，这里第一聚光元件104选用准直透镜组，它可以使圆偏振蓝光汇聚于散射装置105。这里散射装置105选用反射式朗伯型散射装置，它可以接收由第一聚光元件104收集来的圆偏振蓝光，然后将光线散射为成朗伯分布的散射光，并将其反射回第一聚光元件104。圆偏振蓝光经第一聚光元件104准直后射向第一波片103，由于第一波片103为四分之一波片，对于蓝光(中心波长为460nm)，它可以改变其偏振状态。具体来说，圆偏振蓝光透射过四分之一波片后，它会由原来的圆偏振蓝光变成S偏振蓝光，最终从第一波片103射出的光线为S偏振蓝光。随后这些S偏振蓝光到达偏振分光器102，由于这里偏振分光器102选用的是窄带偏振立方体分光器，对于蓝光(中心波长为460nm)，偏振分光器102可以使S偏振光反射而使P偏振光透射，最终这些S偏振蓝光会被偏振分光器102反射。
第二光路中，偏振分光器102把S偏振蓝光(中心波长为460nm)反射至第二聚光元件106，这里选用的第二聚光元件106为准直透镜组，第二聚光元件106把S偏振蓝光(中心波长为460nm)汇聚于第一波长转换装置107。第一波长转换装置107是反射式的，包括反射衬底和设置在反射衬底上的波长转换材料(比如绿色荧光片)。S偏振蓝光被绿色荧光片全部吸收并将其转换成绿光(中心波长为545nm)，由反射衬底将绿光反射回第二聚光元件106。自第一波长转换装置107反射出的绿光成朗伯分布，然后经第二聚光元件106准直后射向偏振分光器102。对于绿光，偏振分光器102可以使其透射，然后与第一光路中被偏振分光器102反射的S偏振蓝光合为一路，形成混合光，这些光线射向二向色镜108。
固态光源109为红色LED光源，它发出中心波长为625nm的红光，这些红光经第二准直元件110准直后射向二向色镜108。二向色镜108为短波通二向色镜，它可以反射波长长于或等于610nm的光线、透射波长短于610nm的光线。因此，由偏振分光器102射向二向色镜108的光线中的至少大部分光线可以透射通过二向色镜108，由第二准直元件110射向二向色镜108的光线中的至少大部分光线可以被二向色镜108反射，最后这些光线合为一路光线，经聚光零件111收敛后从本实施例公开的发光装置射出。
实施例2
如图11所示，本实施例与实施例1的区别在于：本实施例选用的偏振分光器102为平板型而非立方体型，它比立方体型的偏振分光器重量更轻，这样就可以使得整个装置的重量更轻。本实施例的其它结构及工作方式同实施例1。
实施例3
如图12所示，本实施例与实施例2的区别在于：在第二光路中使用了第二波片112，其原因是在本实施例中，第二光路中的蓝光没有完全被第一波长转换装置107上的波长转换材料所吸收，其中剩余的蓝光和绿光一起被第一波长转换装置107的反射衬底反射回第二聚光元件106。第二波片112为四分之一波片，对于蓝光(中心波长为460nm)，它可以改变其偏振状态。这些蓝光先后两次通过第二波片112，其偏振方向发生改变，从原来的S偏振光变成P偏振光。具体来说，蓝光第一次通过第二波片112后，其由原来的S偏振光变为圆偏振光，然后部分蓝光被第一波长转换装置107上的波长转换材料所吸收并转换成绿光，剩余的蓝光和绿光一起被第一波长转换装置107的反射衬底反射。当这些被反射衬底反射的圆偏振蓝光通过第二波片112后，其偏振状态由原来的圆偏振光变为了P偏振光，最终从第二波片112射出的混合光内包含有绿光和P偏振蓝光。随后这些混合光到达偏振分光器102，由于这里偏振分光器102选用的是窄带偏振分光器，对于蓝光(中心波长为460nm)，偏振分光器102可以使S偏振光反射而使P偏振光透射，对于绿光，偏振分光器102可以使其透射。因此混合光中的绿光和P偏振蓝光都可以透射通过偏振分光器102，然后与第一光路中被偏振分光器102反射的蓝光合为一路射向二向色镜108。
本实施例的其它结构及工作方式同实施例2。
实施例4
如图13所示，本实施例与实施例2的区别在于选用的偏振分光器102不同。这里偏振分光器102选用的是窄带(440-470nm)偏振分光器，对于蓝光(中心波长为460nm)，偏振分光器102可以使S偏振光反射而使P偏振光透射，对于波长长于470nm的可见光光线(比如绿光)，偏振分光器102可以使其反射。偏振分光器102使入射光线中的S偏振光反射至第一光路，使入射光线中的P偏振光透射至第二光路。
第一光路中，偏振分光器102把S偏振蓝光(中心波长为460nm)反射至第一波片103，这里选用四分之一波片，对于蓝光(中心波长为460nm)，它可以改变其偏振状态。S偏振蓝光入射到四分之一波片时，使其偏振面与四分之一波片的快轴或慢轴的夹角为45°，这样S偏振蓝光通过四分之一波片后，其偏振状态就发生了改变，变成了圆偏振蓝光。这些透射过四分之一波片的圆偏振蓝光到达第一聚光元件104。这里第一聚光元件104选用准直透镜组，它可以使圆偏振蓝光汇聚于散射装置105。这里散射装置105选用朗伯型散射装置，它可以接收由第一聚光元件104收集来的圆偏振蓝光，然后将光线散射为成朗伯分布的散射光，并将其反射回第一聚光元件104。圆偏振蓝光经第一聚光元件104准直后射向第一波片103，由于第一波片103为四分之一波片，对于蓝光(中心波长为460nm)，它可以改变其偏振状态。具体来说，圆偏振蓝光透射过四分之一波片后，它会由原来的圆偏振蓝光变成P偏振蓝光，最终从第一波片103射出的光线为P偏振蓝光。随后这些P偏振蓝光到达偏振分光器102，由于这里选用的是窄带偏振分光器，对于蓝光(中心波长为460nm)，偏振分光器102可以使S偏振光反射而使P偏振光透射，最终这些P偏振蓝光透射通过偏振分光器102。
第二光路中，偏振分光器102使P偏振蓝光(中心波长为460nm)透射至第二聚光元件106，第二聚光元件106把P偏振蓝光(中心波长为460nm)汇聚于第一波长转换装置107。这里选用的第二聚光元件106为准直透镜组，第一波长转换装置107是反射式的，包括反射衬底和设置在反射衬底上的波长转换材料(比如绿色荧光片)。P偏振蓝光被绿色荧光片全部吸收并将其转换成绿光，由反射衬底将绿光反射回第二聚光元件106。由第一波长转换装置107反射出的绿光成朗伯分布，然后经第二聚光元件106准直后射向偏振分光器102。对于绿光，偏振分光器102可以使其反射，然后与第一光路中透射过偏振分光器102的P偏振蓝光合为一路，形成混合光。这些光线射向二向色镜108。
固态光源109为红色LED光源，它发出中心波长为625nm的红光，这些红光经第二准直元件110准直后射向二向色镜108。二向色镜108为短波通二向色镜，它可以反射波长长于或等于610nm的光线、透射波长短于610nm的光线。因此，由偏振分光器102射向二向色镜108的光线中的至少大部分光线可以透射通过二向色镜108，由第二准直元件110射向二向色镜108的光线中的至少大部分光线可以被二向色镜108反射，最后这些光线合为一路光线，经聚光零件111收敛后从本实施例公开的发光装置射出。
实施例5
如图14所示，本实施例与实施例2的区别在于：使用的二向色镜108为长波通二向色镜而非短波通二向色镜，它可以透射波长长于或等于610nm的光线、反射波长短于610nm的光线。因此，由偏振分光器102射向二向色镜108的光线中的至少大部分光线可以被二向色镜108反射，由第二准直元件110射向二向色镜108的光线中的至少大部分光线可以透射通过二向色镜108，最后这些光线合为一路光线，经聚光零件111收敛后从本实施例公开的发光装置射出。
实施例6
如图15所示，本实施例与实施例2的区别在于：在激光光源101和偏振分光器102之间设有第一匀光装置118。这里选用的第一匀光装置118为扩散片，它可以用来均匀从第一激光光源101射出的光线，使汇聚于第一波长转换装置107上的激光光斑均匀化，从而使得波长转换材料不易被激光光线烧坏并且可以提高波长转换材料的效率。
实施例7
如图16所示，本实施例与实施例2的区别在于：在第一聚光元件104和散射装置105之间设有第一导光柱113，它可以用来均匀由偏振分光器102射向散射装置105的光线，使汇聚于散射装置105上的激光光斑均匀化，从而使得散射装置105不易被激光光线烧坏。在第二聚光元件106和第一波长转换装置107之间设有第二导光柱114，它可以用来均匀由偏振分光器102射向第一波长转换装置107的光线，使汇聚于第一波长转换装置107上的激光光斑均匀化，从而使得波长转换材料不易被激光光线烧坏并且可以提高波长转换材料的效率。
实施例8
如图17所示，第一激光光源101内设有蓝光(中心波长为460nm)第一激光器和准直透镜，其中部分第一激光器前设有半波片，因此第一激光光源101可发射出近平行的蓝光(中心波长为460nm)并射向偏振分光器102，且这些光线中包含有相对于偏振分光器102的入射面为S偏振光和P偏振光的光线。这里偏振分光器102选用的是窄带(440-470nm)偏振立方体分光器，对于蓝光(中心波长为460nm)，偏振分光器102可以使S偏振光反射而使P偏振光透射，对于波长长于470nm的可见光光线(比如绿光)，偏振分光器102可以使其透射。偏振分光器102使入射光线中的P偏振光透射至第一光路，使入射光线中的S偏振光反射至第二光路。
第一光路中，偏振分光器102使P偏振蓝光(中心波长为460nm)透射至第一波片103，这里第一波片103选用四分之一波片，对于蓝光(中心波长为460nm)，它可以改变其偏振状态。P偏振蓝光入射到四分之一波片时，使其偏振面与四分之一波片的快轴或慢轴的夹角为45°，这样P偏振蓝光通过四分之一波片后，其偏振状态就发生了改变，变成了圆偏振蓝光。这些透射过四分之一波片的圆偏振蓝光到达第一聚光元件104，这里第一聚光元件104选用准直透镜组，它可以使圆偏振蓝光汇聚于散射装置105。这里散射装置105选用反射式朗伯型散射装置，它可以接收由第一聚光元件104收集来的圆偏振蓝光，然后将光线散射为成朗伯分布的散射光，并将其反射回第一聚光元件104。圆偏振蓝光经第一聚光元件104准直后射向第一波片103，由于第一波片103为四分之一波片，对于蓝光(中心波长为460nm)，它可以改变其偏振状态。具体来说，圆偏振蓝光透射过四分之一波片后，它会由原来的圆偏振蓝光变成S偏振蓝光，最终从第一波片103射出的光线为S偏振蓝光。随后这些S偏振蓝光到达偏振分光器102，由于这里偏振分光器102选用的是窄带偏振立方体分光器，对于蓝光(中心波长为460nm)，偏振分光器102可以使S偏振光反射而使P偏振光透射，最终这些S偏振蓝光会被偏振分光器102反射。
第二光路中，偏振分光器102把S偏振蓝光(中心波长为460nm)反射至第二聚光元件106，这里选用的第二聚光元件106为准直透镜组，第二聚光元件106把S偏振蓝光(中心波长为460nm)汇聚于第一波长转换装置107。第一波长转换装置107是反射式的，包括反射衬底和设置在反射衬底上的波长转换材料(比如绿色荧光片)。S偏振蓝光被绿色荧光片全部吸收并将其转换成绿光(中心波长为545nm)，由反射衬底将绿光反射回第二聚光元件106。自第一波长转换装置107反射出的绿光成朗伯分布，然后经第二聚光元件106准直后射向偏振分光器102。对于绿光，偏振分光器102可以使其透射，然后与第一光路中被偏振分光器102反射的S偏振蓝光合为一路，形成混合光，这些光线射向二向色镜108。
第二激光光源115内设有蓝光(中心波长为460nm)第二激光器和准直透镜，可发射出近平行的蓝光(中心波长为460nm)并射向二向色镜108。二向色镜108为短波通二向色镜，它可以反射波长长于或等于610nm的光线、透射波长短于610nm的光线。因此，二向色镜108可以使第二激光光源115发出的蓝光(中心波长为460nm)透射入第三光路。
第三光路中，二向色镜108可使第二激光光源115发出的蓝光(中心波长为460nm)透射至第三聚光元件116，这里选用的第三聚光元件116为准直透镜组，第三聚光元件116把蓝光(中心波长为460nm)汇聚于第二波长转换装置117。第二波长转换装置117是反射式的，包括反射衬底和设置在反射衬底上的波长转换材料(比如红色荧光片)。蓝光被红色荧光片全部吸收并将其转换成红光(中心波长为625nm)，由反射衬底将红光反射回第三聚光元件116。自第二波长转换装置117反射出的红光成朗伯分布，然后经第三聚光元件116准直后射向二向色镜108。
二向色镜108为短波通二向色镜，它可以反射波长长于或等于610nm的光线、透射波长短于610nm的光线。因此，由偏振分光器102射向二向色镜108的光线中的至少大部分光线可以透射通过二向色镜108，由第三聚光元件116射向二向色镜108的光线中的至少大部分光线可以被二向色镜108反射，最后这些光线合为一路光线，经聚光零件111收敛后从本实施例公开的发光装置射出。
实施例9
如图18所示，本实施例与实施例8的区别在于：本实施例选用的偏振分光器102为平板型而非立方体型，它比立方体型的偏振分光器重量更轻，这样就可以使得整个装置的重量更轻。本实施例的其它结构及工作方式同实施例8。
实施例10
如图19所示，本实施例与实施例9的区别在于：在第二光路中使用了第二波片112，其原因是在本实施例中，第二光路中的蓝光没有完全被第一波长转换装置107上的波长转换材料所吸收，其中剩余的蓝光和绿光一起被第一波长转换装置107的反射衬底反射回第二聚光元件106。第二波片112为四分之一波片，对于蓝光(中心波长为460nm)，它可以改变其偏振状态。这些蓝光先后两次通过第二波片112，其偏振方向发生改变，从原来的S偏振光变成P偏振光。具体来说，蓝光第一次通过第二波片112后，其由原来的S偏振光变为圆偏振光，然后部分蓝光被第一波长转换装置107上的波长转换材料所吸收并转换成绿光，剩余的蓝光和绿光一起被第一波长转换装置107的反射衬底反射。当这些被反射衬底反射的圆偏振蓝光通过第二波片112后，其偏振状态由原来的圆偏振光变为了P偏振光，最终从第二波片112射出的混合光内包含有绿光和P偏振蓝光。随后这些混合光到达偏振分光器102，由于这里偏振分光器102选用的是窄带偏振分光器，对于蓝光(中心波长为460nm)，偏振分光器102可以使S偏振光反射而使P偏振光透射，对于绿光，偏振分光器102可以使其透射。因此混合光中的绿光和P偏振蓝光都可以透射通过偏振分光器102，然后与第一光路中被偏振分光器102反射的蓝光合为一路射向二向色镜108。
本实施例的其它结构及工作方式同实施例9。
实施例11
如图20所示，本实施例与实施例9的区别在于选用的偏振分光器102不同。这里偏振分光器102选用的是窄带(440-470nm)偏振分光器，对于蓝光(中心波长为460nm)，偏振分光器102可以使S偏振光反射而使P偏振光透射，对于波长长于470nm的可见光光线(比如绿光)，偏振分光器102可以使其反射。偏振分光器102使入射光线中的S偏振光反射至第一光路，使入射光线中的P偏振光透射至第二光路。
第一光路中，偏振分光器102把S偏振蓝光(中心波长为460nm)反射至第一波片103，这里选用四分之一波片，对于蓝光(中心波长为460nm)，它可以改变其偏振状态。S偏振蓝光入射到四分之一波片时，使其偏振面与四分之一波片的快轴或慢轴的夹角为45°，这样S偏振蓝光通过四分之一波片后，其偏振状态就发生了改变，变成了圆偏振蓝光。这些透射过四分之一波片的圆偏振蓝光到达第一聚光元件104。这里第一聚光元件104选用准直透镜组，它可以使圆偏振蓝光汇聚于散射装置105。这里散射装置105选用朗伯型散射装置，它可以接收由第一聚光元件104收集来的圆偏振蓝光，然后将光线散射为成朗伯分布的散射光，并将其反射回第一聚光元件104。圆偏振蓝光经第一聚光元件104准直后射向第一波片103，由于第一波片103为四分之一波片，对于蓝光(中心波长为460nm)，它可以改变其偏振状态。具体来说，圆偏振蓝光透射过四分之一波片后，它会由原来的圆偏振蓝光变成P偏振蓝光，最终从第一波片103射出的光线为P偏振蓝光。随后这些P偏振蓝光到达偏振分光器102，由于这里选用的是窄带偏振分光器，对于蓝光(中心波长为460nm)，偏振分光器102可以使S偏振光反射而使P偏振光透射，最终这些P偏振蓝光透射通过偏振分光器102。
第二光路中，偏振分光器102使P偏振蓝光(中心波长为460nm)透射至第二聚光元件106，第二聚光元件106把P偏振蓝光(中心波长为460nm)汇聚于第一波长转换装置107。这里选用的第二聚光元件106为准直透镜组，第一波长转换装置107是反射式的，包括反射衬底和设置在反射衬底上的波长转换材料(比如绿色荧光片)。P偏振蓝光被绿色荧光片全部吸收并将其转换成绿光，由反射衬底将绿光反射回第二聚光元件106。由第一波长转换装置107反射出的绿光成朗伯分布，然后经第二聚光元件106准直后射向偏振分光器102。对于绿光，偏振分光器102可以使其反射，然后与第一光路中透射过偏振分光器102的P偏振蓝光合为一路，形成混合光。这些光线射向二向色镜。
第二激光光源115内设有蓝光(中心波长为460nm)第二激光器和准直透镜，可发射出近平行的蓝光(中心波长为460nm)并射向二向色镜108。二向色镜108为短波通二向色镜，它可以反射波长长于或等于610nm的光线、透射波长短于610nm的光线。因此，二向色镜108可以使第二激光光源115发出的蓝光(中心波长为460nm)透射入第三光路。
第三光路中，二向色镜108可使第二激光光源115发出的蓝光(中心波长为460nm)透射至第三聚光元件116，这里选用的第三聚光元件116为准直透镜组，第三聚光元件116把蓝光(中心波长为460nm)汇聚于第二波长转换装置117。第二波长转换装置117是反射式的，包括反射衬底和设置在反射衬底上的波长转换材料(比如红色荧光片)。蓝光被红色荧光片全部吸收并将其转换成红光(中心波长为625nm)，由反射衬底将红光反射回第三聚光元件116。自第二波长转换装置117反射出的红光成朗伯分布，然后经第三聚光元件116准直后射向二向色镜108。
二向色镜108为短波通二向色镜，它可以反射波长长于或等于610nm的光线、透射波长短于610nm的光线。因此，由偏振分光器102射向二向色镜108的光线中的至少大部分光线可以透射通过二向色镜108，由第三聚光元件116射向二向色镜108的光线中的至少大部分光线可以被二向色镜108反射，最后这些光线合为一路光线，经聚光零件111收敛后从本实施例公开的发光装置射出。
实施例12
如图21所示，本实施例与实施例9的区别在于：使用的二向色镜108为长波通二向色镜而非短波通二向色镜，它可以透射波长长于或等于610nm的光线、反射波长短于610nm的光线。因此，由第二激光光源115发出的蓝光(中心波长为460nm)可以被二向色镜108反射，然后进入第三光路。同时由于使用的二向色镜108为长波通二向色镜，它可以透射波长长于或等于610nm的光线、反射波长短于610nm的光线，因此，由偏振分光器102射向二向色镜108的光线中的至少大部分光线可以被二向色镜108反射，由第三聚光元件116射向二向色镜108的光线中的至少大部分光线可以透射通过二向色镜108，最后这些光线合为一路光线，经聚光零件111收敛后从本实施例公开的发光装置射出。
实施例13
如图22所示，本实施例与实施例9的区别在于：在第一激光光源101和偏振分光器102之间设有第一匀光装置118。这里选用的第一匀光装置118为扩散片，它可以用来均匀从第一激光光源101射出的光线，使汇聚于第一波长转换装置107上的激光光斑均匀化，从而使得波长转换材料不易被激光光线烧坏并且可以提高波长转换材料的效率。在第二激光光源115和二向色镜108之间设有第二匀光装置119。这里选用的第二匀光装置119为扩散片，它可以用来均匀从第二激光光源115射出的光线，使汇聚于第二波长转换装置117上的激光光斑均匀化，从而使得波长转换材料不易被激光光线烧坏并且可以提高波长转换材料的效率。
实施例14
如图23所示，本实施例与实施例9的区别在于：在第一聚光元件104和散射装置105之间设有第一导光柱113，它可以用来均匀由偏振分光器102射向散射装置105的光线，使汇聚于散射装置105上的激光光斑均匀化，从而使得散射装置105不易被激光光线烧坏。在第二聚光元件106和第一波长转换装置107之间设有第二导光柱114，它可以用来均匀由偏振分光器102射向第一波长转换装置107的光线，使汇聚于第一波长转换装置107上的激光光斑均匀化，从而使得波长转换材料不易被激光光线烧坏并且可以提高波长转换材料的效率。在第三聚光元件116和第二波长转换装置117之间设有第三导光柱120，它可以用来均匀由二向色镜108射向第二波长转换装置117的光线，使汇聚于第二波长转换装置117上的激光光斑均匀化，从而使得波长转换材料不易被激光光线烧坏并且可以提高波长转换材料的效率。

Claims (23)

1.一种发光装置，其特征在于，包括第一激光光源、偏振分光器、第一波片、第一聚光元件、散射装置、第二聚光元件、第一波长转换装置、二向色镜、第三色光线发生部、聚光零件，将偏振分光器与散射装置之间的光路定义为第一光路，将偏振分光器与第一波长转换装置之间的光路定义为第二光路，其中：
偏振分光器使波长在λ1～λ2之间且相对于其入射面为S偏振光的光线反射、使波长在λ1～λ2之间且相对于其入射面为P偏振光的光线透射、使波长长于λ2的可见光光线透射或反射；
当偏振分光器使波长长于λ2的可见光光线透射时：
第一激光光源发出包含有相对于偏振分光器的入射面为S偏振光和P偏振光的第一色光线，第一色光线的中心波长在λ1～λ2之间，且它能够激发第一波长转换装置，第一激光光源发出的第一色光线射入偏振分光器；
偏振分光器将相对于其入射面为P偏振光且波长在λ1～λ2之间的第一色光线透射入第一光路、将相对于其入射面为S偏振光且波长在λ1～λ2之间的第一色光线反射入第二光路；
自散射装置沿第一光路到达偏振分光器的第一色光线经偏振分光器反射与自第一波长转换装置沿第二光路到达偏振分光器的光线经偏振分光器透射后合为一路光线，然后射向二向色镜；
第一聚光元件位于第一光路上，用于将自偏振分光器透射入第一光路的第一色光线汇聚至散射装置，同时用于将自散射装置反射入第一光路的散射的第一色光线进行准直后沿第一光路射向偏振分光器；
散射装置，用于接收自偏振分光器透射入第一光路的第一色光线，形成反射入第一光路的散射的第一色光线；
第一波片为四分之一波片，位于第一光路上，用于使得自散射装置沿第一光路到达偏振分光器的第一色光线的偏振方向不同于自偏振分光器透射入第一光路的第一色光线的偏振方向，当第一色光线入射到第一波片时，第一色光线的偏振面与第一波片的快轴或慢轴的夹角为θ且θ≠0；
第二聚光元件位于第二光路上，用于将自偏振分光器反射入第二光路的第一色光线汇聚至第一波长转换装置，同时用于将自第一波长转换装置反射入第二光路的光线进行准直后沿第二光路射向偏振分光器；
第一波长转换装置吸收自偏振分光器反射入第二光路的第一色光线后，受激产生第二色光线且该第二色光线的中心波长长于第一色光线的中心波长，第二色光线被第一波长转换装置反射回第二光路；
第三色光线发生部用于发出经过准直的第三色光线，第三色光线中至少有部分光线的波长长于或等于λ3且λ3>λ2，这些第三色光线射向二向色镜；
二向色镜可以反射波长长于或等于λ3的光线、透射波长短于λ3的光线或透射波长长于或等于λ3的光线、反射波长短于λ3的光线；
当二向色镜反射波长长于或等于λ3的光线、透射波长短于λ3的光线时，自偏振分光器射向二向色镜的至少部分光线经二向色镜透射和自第三色光线发生部射向二向色镜的至少部分第三色光线经二向色镜反射后合为一路光线，光线经聚光零件收敛后从发光装置射出；
当二向色镜透射波长长于或等于λ3的光线、反射波长短于λ3的光线时，自偏振分光器射向二向色镜的至少部分光线经二向色镜反射和自第三色光线发生部射向二向色镜的至少部分第三色光线经二向色镜透射后合为一路光线，光线经聚光零件收敛后从发光装置射出；
当偏振分光器使波长长于λ2的可见光光线反射时：
第一激光光源发出包含有相对于偏振分光器的入射面为S偏振光和P偏振光的第一色光线，第一色光线的中心波长在λ1～λ2之间，且它能够激发第一波长转换装置，第一激光光源发出的第一色光线射入偏振分光器；
偏振分光器将相对于其入射面为S偏振光且波长在λ1～λ2之间的第一色光线反射入第一光路、将相对于其入射面为P偏振光且波长在λ1～λ2之间的第一色光线透射入第二光路；
自散射装置沿第一光路到达偏振分光器的第一色光线经偏振分光器透射与自第一波长转换装置沿第二光路到达偏振分光器的光线经偏振分光器反射后合为一路光线，然后射向二向色镜；
第一聚光元件位于第一光路上，用于将自偏振分光器反射入第一光路的第一色光线汇聚至散射装置，同时用于将自散射装置反射入第一光路的散射的第一色光线进行准直后沿第一光路射向偏振分光器；
散射装置，用于接收自偏振分光器反射入第一光路的第一色光线，形成反射入第一光路的散射的第一色光线；
第一波片为四分之一波片，位于第一光路上，用于使得自散射装置沿第一光路到达偏振分光器的第一色光线的偏振方向不同于自偏振分光器反射入第一光路的第一色光线的偏振方向，当第一色光线入射到第一波片时，第一色光线的偏振面与第一波片的快轴或慢轴的夹角为θ且θ≠0；
第二聚光元件位于第二光路上，用于将自偏振分光器透射入第二光路的第一色光线汇聚至第一波长转换装置，同时用于将自第一波长转换装置反射入第二光路的光线进行准直后沿第二光路射向偏振分光器；
第一波长转换装置吸收自偏振分光器透射入第二光路的第一色光线后，受激产生第二色光线且该第二色光线的中心波长长于第一色光线的中心波长，第二色光线被第一波长转换装置反射回第二光路；
第三色光线发生部用于发出经过准直的第三色光线，第三色光线中至少有部分光线的波长长于或等于λ3且λ3>λ2，这些第三色光线射向二向色镜；
二向色镜可以反射波长长于或等于λ3的光线、透射波长短于λ3的光线或透射波长长于或等于λ3的光线、反射波长短于λ3的光线；
当二向色镜反射波长长于或等于λ3的光线、透射波长短于λ3的光线时，自偏振分光器射向二向色镜的至少部分光线经二向色镜透射和自第三色光线发生部射向二向色镜的至少部分第三色光线经二向色镜反射后合为一路光线，光线经聚光零件收敛后从发光装置射出；
当二向色镜透射波长长于或等于λ3的光线、反射波长短于λ3的光线时，自偏振分光器射向二向色镜的至少部分光线经二向色镜反射和自第三色光线发生部射向二向色镜的至少部分第三色光线经二向色镜透射后合为一路光线，光线经聚光零件收敛后从发光装置射出。
2.如权利要求1所述的一种发光装置，其特征在于，所述第一激光光源内包含第一激光器及第一准直元件：
第一激光器发出的光线为线偏振光；
第一准直元件集成于第一激光器内或设于第一激光器外，用于准直光线；
所有第一激光器的出光方向和初始偏振方向相同，以第一激光器的出光方向为轴，轴向旋转所述第一激光光源内部分第一激光器，改变这部分第一激光器发出的第一色光线的偏振方向，使得所述第一激光光源发出包含有相对于所述偏振分光器的入射面为S偏振光和P偏振光的第一色光线；
或者，所有第一激光器的出光方向和偏振方向相同，以第一激光器的出光方向为轴，轴向旋转所述第一激光光源，使得所述第一激光光源发出包含有相对于所述偏振分光器的入射面为S偏振光和P偏振光的第一色光线；
或者，所有第一激光器的出光方向相同，在所述第一激光光源内设置波片，通过波片改变所述第一激光光源内部分第一激光器发出的第一色光线的偏振方向或偏振状态，使得所述第一激光光源发出包含有相对于所述偏振分光器的入射面为S偏振光和P偏振光的第一色光线；
或者，所有第一激光器的出光方向相同，在所述第一激光光源内设置波片，通过波片改变第一激光光源内第一激光器发出的第一色光线的偏振状态，使得所述第一激光光源发出包含有相对于所述偏振分光器的入射面为S偏振光和P偏振光的第一色光线；
或者还包括偏振滤光片，所述第一激光光源内的至少一个第一激光器用于产生相对于偏振滤光片的入射面为S偏振光的第一色光线一，所述第一激光光源内剩余的第一激光器用于产生相对于偏振滤光片的入射面为P偏振光的第一色光线二，由偏振滤光片将第一色光线一及第一色光线二合并为一路光线后射出，使得所述第一激光光源发出包含有相对于所述偏振分光器的入射面为S偏振光和P偏振光的第一色光线。
3.如权利要求2所述的一种发光装置，其特征在于，所述第一激光光源内还包含第一透镜组，用来缩小光束，所有由所述第一激光器产生的光线射入第一透镜组，自第一透镜组透射出的第一色光线为所述第一激光光源发出的第一色光线。
4.如权利要求1所述的一种发光装置，其特征在于，所述第一聚光元件由至少一个具有准直特性的光学元件构成；所述第二聚光元件由至少一个具有准直特性的光学元件构成。
5.如权利要求1所述的一种发光装置，其特征在于，所述第二光路上还设有第二波片，第二波片为四分之一波片，将所述第一波长转换装置反射的自偏振分光器反射或透射入第二光路的未被其吸收的第一色光线定义为剩余第一色光线，则通过第二波片使得沿第二光路射入偏振分光器的剩余第一色光线的偏振方向不同于自偏振分光器反射或透射入第二光路的第一色光线的偏振方向，当第一色光线入射到第二波片时，第一色光线的偏振面与第二波片的快轴或慢轴的夹角为θ且θ≠0。
6.如权利要求1所述的一种发光装置，其特征在于，所述聚光零件由至少一个透镜构成。
7.如权利要求1所述的一种发光装置，其特征在于，所述第三色光线发生部包括固态光源及第二准直元件，其中：
固态光源发出第三色光线，第三色光线中至少有部分光线的波长长于或等于λ3且λ3>λ2，这些第三色光线射入第二准直元件；
第二准直元件用于将自固态光源发出的第三色光线准直后射向所述二向色镜。
8.如权利要求7所述的一种发光装置，其特征在于，所述固态光源为LED或者激光。
9.如权利要求7所述的一种发光装置，其特征在于，所述第二准直元件由至少一个具有准直特性的光学元件构成。
10.如权利要求7所述的一种发光装置，其特征在于，所述第一激光光源与所述偏振分光器之间设有第一匀光装置，用于均匀从所述第一激光光源射出的第一色光线。
11.如权利要求7所述的一种发光装置，其特征在于，所述第二聚光元件与所述第一波长转换装置之间设有第二导光柱，用于均匀由所述偏振分光器射向所述第一波长转换装置的第一色光线。
12.如权利要求11所述的一种发光装置，其特征在于，所述第一聚光元件与所述散射装置之间设有第一导光柱，用于均匀由所述偏振分光器射向所述散射装置的第一色光线。
13.如权利要求1所述的一种发光装置，其特征在于，所述第三色光线发生部包括第二激光光源、第三聚光元件、第二波长转换装置，将所述二向色镜与第二波长转换装置之间的光路定义为第三光路，则有：
第二激光光源发出中心波长短于λ3的光线，且它能够激发第二波长转换装置，第二激光光源发出的光线射向所述二向色镜，并经由二向色镜透射或反射后进入第三光路；
第三聚光元件位于第三光路上，用于将自所述二向色镜透射或反射后进入第三光路的光线汇聚至第二波长转换装置，同时用于将自第二波长转换装置反射入第三光路的光线进行准直后沿第三光路射向所述二向色镜；
第二波长转换装置吸收自所述二向色镜透射或反射入第三光路的中心波长短于λ3的光线后，受激产生第三色光线，第三色光线中至少有部分光线的波长长于或等于λ3且λ3>λ2，这些第三色光线被第二波长转换装置反射回第三光路。
14.如权利要求13所述的一种发光装置，其特征在于，所述第二激光光源内包含第二激光器及第三准直元件；第三准直元件集成于第二激光器内或设于第二激光器外，用于准直光线。
15.如权利要求14所述的一种发光装置，其特征在于，所述第二激光光源内还包含第二透镜组，用来缩小光束，所有由所述第二激光器产生的光线射入第二透镜组，自第二透镜组透射出的光线为所述第二激光光源发出的光线。
16.如权利要求13所述的一种发光装置，其特征在于，所述第一激光光源与所述偏振分光器之间设有第一匀光装置，用于均匀从所述第一激光光源射出的第一色光线。
17.如权利要求16所述的一种发光装置，其特征在于，所述第二激光光源与所述二向色镜之间设有第二匀光装置，用于均匀从所述第二激光光源射出的光线。
18.如权利要求16所述的一种发光装置，其特征在于，所述第三聚光元件与所述第二波长转换装置之间设有第三导光柱，用于均匀由所述二向色镜射向所述第二波长转换装置的光线。
19.如权利要求13所述的一种发光装置，其特征在于，所述第二聚光元件与所述第一波长转换装置之间设有第二导光柱，用于均匀由所述偏振分光器射向所述第一波长转换装置的第一色光线。
20.如权利要求19所述的一种发光装置，其特征在于，所述第一聚光元件与所述散射装置之间设有第一导光柱，用于均匀由所述偏振分光器射向所述散射装置的第一色光线。
21.如权利要求19或20所述的一种发光装置，其特征在于，所述第三聚光元件与所述第二波长转换装置之间设有第三导光柱，用于均匀由所述二向色镜射向所述第二波长转换装置的光线。
22.如权利要求19或20所述的一种发光装置，其特征在于，所述第二激光光源与所述二向色镜之间设有第二匀光装置，用于均匀从所述第二激光光源射出的光线。
23.如权利要求13所述的一种发光装置，其特征在于，所述第三聚光元件由至少一个具有准直特性的光学元件构成。
CN202010178821.XA 2020-03-07 2020-03-15 一种发光装置 Active CN111399241B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202020276408 2020-03-07
CN2020101544249 2020-03-07
CN2020202764082 2020-03-07
CN202010154424 2020-03-07

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111399241A CN111399241A (zh) 2020-07-10
CN111399241B true CN111399241B (zh) 2022-11-11

Family

ID=71432497

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010178821.XA Active CN111399241B (zh) 2020-03-07 2020-03-15 一种发光装置
CN202020319867.4U Active CN211902749U (zh) 2020-03-07 2020-03-15 发光装置

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202020319867.4U Active CN211902749U (zh) 2020-03-07 2020-03-15 发光装置

Country Status (1)

Country Link
CN (2) CN111399241B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111399241B (zh) * 2020-03-07 2022-11-11 赫尔曼·友瀚·范·贝赫库姆 一种发光装置
CN111578164A (zh) * 2020-05-07 2020-08-25 赫尔曼·友瀚·范·贝赫库姆 一种固态光源发光装置
EP3971643A1 (en) * 2020-09-22 2022-03-23 Signify Holding B.V. Increased red content in high cri high brightness light source
CN213810115U (zh) * 2020-09-30 2021-07-27 赫尔曼·友瀚·范·贝赫库姆 光源装置
CN214501113U (zh) * 2020-12-31 2021-10-26 万民 一种发光设备
WO2022166594A1 (zh) * 2021-02-07 2022-08-11 万民 一种照明装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007233121A (ja) * 2006-03-02 2007-09-13 Seiko Epson Corp 照明装置及びプロジェクタ
EP2631713B1 (en) * 2010-10-19 2017-04-05 Nec Display Solutions, Ltd Lighting device and projection type display device using same
DE102012212436B4 (de) * 2012-07-16 2022-07-14 Coretronic Corporation Lichtmodul für eine Projektionsvorrichtung und Verfahren zur Generierung des Blauanteils in einem Lichtmodul für eine Projektionsvorrichtung
JP6347050B2 (ja) * 2013-01-24 2018-06-27 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 固体光源装置
JP2017116630A (ja) * 2015-12-22 2017-06-29 セイコーエプソン株式会社 波長変換装置、照明装置及びプロジェクター
CN107037031A (zh) * 2017-05-23 2017-08-11 北京理工大学 反射式差动共焦cars显微光谱测试方法及装置
JP7052592B2 (ja) * 2018-06-20 2022-04-12 セイコーエプソン株式会社 光源装置及びプロジェクター
CN109164589A (zh) * 2018-09-18 2019-01-08 无锡视美乐激光显示科技有限公司 一种分光合光装置及光源系统
CN111399241B (zh) * 2020-03-07 2022-11-11 赫尔曼·友瀚·范·贝赫库姆 一种发光装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN211902749U (zh) 2020-11-10
CN111399241A (zh) 2020-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111399241B (zh) 一种发光装置
CN107479311B (zh) 光源系统及投影设备
CN107632487B (zh) 发光装置及相关光源系统
JP6635040B2 (ja) 光源装置及びプロジェクタ
TWI493273B (zh) 利用一或多光源光管增加亮度之光回收系統、方法及投影機
CN111578164A (zh) 一种固态光源发光装置
US20140168614A1 (en) Light source device and projector
US10768518B2 (en) Light source apparatus and image projection apparatus having the same
TWM552112U (zh) 光源裝置及投影系統
CN108427241B (zh) 光源装置以及投影仪
CN109164589A (zh) 一种分光合光装置及光源系统
CN212480896U (zh) 固态光源发光装置
CN110389486B (zh) 光源装置及显示设备
JP2019528482A (ja) 投射型ディスプレイ用のレーザｌｅｄハイブリッド光源
JP2015040892A (ja) 光源装置およびプロジェクター
CN212657601U (zh) 激光发光装置
CN113759648B (zh) 照明装置和投影仪
JP6835059B2 (ja) 光源装置およびプロジェクター
US11347141B2 (en) Light source device and projector
US11709416B2 (en) Light source device, image display device, and projector
CN109254485B (zh) 光源装置及投影系统
JP2019028120A (ja) 照明装置及びプロジェクター
CN112283609A (zh) 一种光源设备
CN219105335U (zh) 发光装置
CN218413196U (zh) 一种光源装置及投影设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant