CN112731747A - 一种波长转换装置、光源系统及投影装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种波长转换装置、光源系统及投影装置，该波长转换装置包括：导热基板；受激光反射层，受激光反射层设置于基体的第一表面的至少部分区域内或设置在基体的第二表面的至少部分区域内；第一波长转换材料层和第二波长转换材料层第一波长转换材料层和第二波长转换材料层沿激发光的入射方向依次层叠设置于受激光反射层上，或者，第一波长转换材料层和第二波长转换材料层沿激发光的入射方向依次层叠设置于基体的第一表面并与受激光反射层相对，第一波长转换材料层用于吸收激发光并产生第一受激光，第二波长转换材料层用于吸收激发光并产生第二受激光，第一受激光的波长小于第二受激光的波长，或者，第一受激光的波长大于第二受激光的波长。

Description

一种波长转换装置、光源系统及投影装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一种波长转换装置、光源系统及投影装置。

背景技术

激光荧光光源技术因其成本较三基色激光光源技术成本低，使用寿命较传统灯泡光源技术长，亮度较LED光源技术高的特点，在投影光源技术中得到迅速的推广使用。但激光荧光光源的红光色彩因波长转换材料的效率和耐温性的原因，较三基色激光光源和LED光源要逊色。红光波长转换材料在被蓝光LED激发下，可以获得较好的红光色彩，其在LED领域得到较大的推广使用，但其在大功率激发光(也即激光荧光光源激发光功率密度大)激发下难以获得LED芯片激发下的优异色彩和效率，故在激光荧光光源中采用激发光激发黄光波长转换材料或者橙色波长转换材料获得黄色受激光，然后利用红色滤波片从黄色受激光中滤出所需要的红光，这种方法获得红光色彩可以满足教育商显市场对红色色彩的需求，而为了要求更高的家用市场，需要将红色滤波元件的波长往长波偏移，这样往往会牺牲红光亮度。而如果滤出的红光色彩偏短波，则会导致显示色彩不纯正，因此当需要色彩要求越高时，为了获得好的红光，通常牺牲的亮度越大。

因此，鉴于上述问题的存在，本发明提出一种新的波长转换装置、光源系统及投影装置。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明一方面提供一种波长转换装置，所述波长转换装置包括：

导热基板，所述导热基板包括第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；

受激光反射层，所述受激光反射层设置于所述基体的第一表面的至少部分区域内或设置在所述基体的第二表面的至少部分区域内；

第一波长转换材料层和第二波长转换材料层，当所述受激光反射层设置于第一表面时，所述第一波长转换材料层和所述第二波长转换材料层沿激发光的入射方向依次层叠设置于所述受激光反射层上，当所述受激光反射层设置于第二表面时，所述第一波长转换材料层和所述第二波长转换材料层沿激发光的入射方向依次层叠设置于所述基体的第一表面并与所述受激光反射层相对，所述第一波长转换材料层用于吸收激发光并产生第一受激光，所述第二波长转换材料层用于吸收激发光并产生第二受激光，其中，所述受激光反射层用于反射所述第一受激光和所述第二受激光，所述第一受激光的波长小于所述第二受激光的波长，或者，所述第一受激光的波长大于所述第二受激光的波长。

在一个示例中，所述第一波长转换材料层还用于对部分激发光进行散射后入射至所述第二波长转换材料层。

在一个示例中，当所述第一受激光的波长小于所述第二受激光的波长时，

所述第一受激光为绿光，所述第二受激光为黄光，且位于黄光时序内；

或者，所述第一受激光为黄光或橙光，所述第二受激光为红光，且位于红光时序内。

在一个示例中，当所述第一受激光的波长大于所述第二受激光的波长时，当所述第一受激光的波长大于所述第二受激光的波长时，所述第一受激光为红光，所述第二受激光为橙光或红光。

在一个示例中，所述波长转换装置还包括滤色膜，所述滤色膜设置于所述第一波长转换材料层或第二波长转换材料层上，用于滤出受激光中的至少部分偏长波的红光。

在一个示例中，当所述第一受激光为黄光，所述第二受激光为红光时，所述第二波长转换材料层邻近所述导热基板，所述第一波长转换材料层位于所述第二波长转换材料层上。

在一个示例中，所述波长转换装置还包括驱动装置，所述驱动装置用于驱动所述导热基板按照预定的周期旋转；

所受激光反射层用于反射所述第一受激光和所述第二受激光并透射激发光；所述波长转换装置的导热基板上还设置有透光区域，所述透光区域用于使激发光透过以合光，其中，所述透光区域为设置在导热基板上的缺口，所述缺口位于所述第一波长转换材料的外侧。

本申请再一方面提供一种光源系统，所述光源系统包括：

光发射装置，用于发射激发光；

前述波长转换装置。

在一个示例中，所述光源系统还包括：

缩束透镜，所述缩束透镜设置于所述光发射装置和波长转换装置的导热基板的第二表面之间，用于对所述激发光进行缩束，经缩束后的激发光入射至所述波长转换装置；

缩束透镜、分光元件、会聚透镜，所述缩束透镜设置于所述光发射装置和所述分光元件之间，所述会聚透镜设置于所述分光元件和所述波长转换装置之间，其中，

经所述缩束透镜缩束后的激发光自所述分光元件透射后，再经所述会聚透镜会聚后入射至所述波长转换装置，所述波长转换装置吸收所述激发光产生的受激光被所述分光元件反射，或者

经所述缩束透镜缩束后的激发光自所述分光元件反射后，再经所述会聚透镜会聚后入射至所述波长转换装置，所述波长转换装置吸收所述激发光产生的受激光被所述分光元件透射；

反射组件，所述反射组件用于将自所述波长转换装置透过的激发光经过一次或多次反射后入射至所述分光元件，并经所述分光元件反射后和受激光进行合光。

本申请再一方面还提供一种投影装置，其特征在于，所述投影装置包括前述的光源系统。

综上所述，本申请的波长转换装置，通过将用于产生不同波长的受激光的第一波长转换材料层和第二波长转换材料层层叠的设置于基板上，当第一波长转换材料层用于产生的第一受激光的波长小于所述第二波长转换材料层用于产生的第二受激光的波长时，部分激发光首先入射至第一波长转换材料层并被吸收后产生第一受激光，而未被吸收的激发光则被第一波长转换材料层散射后再入射至第二波长转换材料层产生第二受激光，由于激发光被散射，因此入射至第二波长转换材料层上的激发光更加分散，能量密度低，从而保证了第二波长转换材料层在大功率下的转换效率和热衰。

而当第一波长转换材料层用于产生的第一受激光的波长大于所述第二波长转换材料层用于产生的第二受激光的波长时，通过这样的组合可以在激发产生波长较长的第一受激光而提供较好的色彩的同时，还可以利用部分激发光产生波长较短的第二受激光，从而提升亮度。

附图说明

通过结合附图对本发明实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。

附图中：

图1示出了黄光波长转换材料与功率曲线图；

图2示出了绿光波长转换材料与功率曲线图；

图3A示出了本发明的一实施例中的波长转换装置的局部剖面示意图；

图3B示出了本发明的另一实施例中的波长转换装置的局部剖面示意图；

图3C示出了本发明的再一实施例中的波长转换装置的局部剖面示意图；

图4示出了本发明的一实施例中的光源系统的示意图；

图5示出了本发明的另一实施例中的光源系统的示意图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

为了彻底理解本发明，将在下面提供详细的描述，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

常规的红光波长转换材料一般采用黄光波长转换材料进行被激发获得黄光，然后利用滤波片从黄光中滤出所需的红光。所用黄光波长转换材料通常为YAG材料体系。YAG材料体系的波长转换材料如果波长超过552nm，其耐受功率随着波长变大而降低，YAG材料体系的波长转换材料其红光成分一般偏低，尤其当红光色坐标要求越高时，红光成分偏低的特点越明显，如图1所示。目前常规的方式是在波长转换层中采用混合粉，即在YAG黄光波长转换材料中，添加少量的红光波长转换材料(通常红光波长转换材料在大功率激光光源中，其效率极低，且色彩较差)，将红光波长转换材料先与粘合剂均匀混合，然后再添加黄色的YAG材料体系的波长转换材料并混合，所选的红光波长转换材料其波长位于590-630nm之间，利用其波峰和大多数能量在590-630nm，来补偿黄光波长转换材料的长波红光方向能量低的问题，使得两者被激发后获得的混合光，长波方向的红光占比提升，红光波长转换材料的作用是拉升长波方向红光的能量，而红光的主要亮度仍然由黄光波长转换材料被激发后获得。因红光波长转换材料占比低，故其消耗的激发光能量低，因其效率低而产生的热量不足以提高黄光波长转换材料的转换效率，并且波长转换材料的转换效率随着温度升高而降低。

目前适合激光光源使用的波长转换材料中，在耐受功率方面，如图2所示，绿光波长转换材料较佳，其次黄光波长转换材料，最差红色和蓝色波长转换材料。在例如投影装置的装置中，主要提供亮度的为黄光和绿光，在大功率投影装置上黄光波长转换材料的转换效率基本上低于绿色转换材料，往往会先于绿光波长转换材料而达到效率饱和。

为了提高色彩和转换效率中的至少一个，本申请提供一种波长转换装置，所述波长转换装置包括：基板，所述基板包括第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；受激光反射层，所述受激光反射层设置于所述基体的第一表面的至少部分区域内或设置在所述基体的第二表面的至少部分区域内；第一波长转换材料层和第二波长转换材料层，当所述受激光反射层设置于第一表面时，所述第一波长转换材料层和所述第二波长转换材料层沿激发光的入射方向依次层叠设置于所述受激光反射层上，当所述受激光反射层设置于第二表面时，所述第一波长转换材料层和所述第二波长转换材料层沿激发光的入射方向依次层叠设置于所述基体的第一表面并与所述受激光反射层相对，所述第一波长转换材料层用于吸收激发光并产生第一受激光，所述第二波长转换材料层用于吸收激发光并产生第二受激光，其中，所述受激光反射层用于反射所述第一受激光和所述第二受激光并透射所述激发光，所述第一受激光的波长小于所述第二受激光的波长，或者，所述第一受激光的波长大于所述第二受激光的波长。

本申请的波长转换装置，通过将用于产生不同波长的受激光的第一波长转换材料层和第二波长转换材料层层叠的设置于基板上，当第一波长转换材料层用于产生的第一受激光的波长小于所述第二波长转换材料层用于产生的第二受激光的波长时，部分激发光首先入射至第一波长转换材料层并被吸收后产生第一受激光，而未被吸收的激发光则被第一波长转换材料层散射后再入射至第二波长转换材料层产生第二受激光，由于激发光被散射，因此入射至第二波长转换材料层上的激发光更加分散，能量密度低，从而保证了第二波长转换材料层在大功率下的转换效率和热衰。

而当第一波长转换材料层用于产生的第一受激光的波长大于所述第二波长转换材料层用于产生的第二受激光的波长时，通过这样的组合可以在激发产生波长较长的第一受激光而提供较好的色彩的同时，还可以利用部分激发光产生波长较短的第二受激光，从而提升亮度。

下面，参考附图对本申请的波长转换装置、光源系统和投影装置的结构进行描述，其中，图3A示出了本发明的一实施例中的波长转换装置的局部剖面示意图；图3B示出了本发明的另一实施例中的波长转换装置的局部剖面示意图；图3C示出了本发明的再一实施例中的波长转换装置的局部剖面示意图；图4示出了本发明的一实施例中的光源系统的示意图；图5示出了本发明的另一实施例中的光源系统的示意图。

首先，如图3A所示，所述波长转换装置100包括导热基板104，所述导热基板104包括第一表面和与所述第一表面相对的第二表面。

所述导热基板104可以为圆形基体，波长转换材料在导热基板104的周向上设置，在导热基板104上形成扇环形、半环形等，对于不同转换波长的波长转换材料还可以在导热基板104的外周缘附近在周向上排列设置。

导热基板104可以为本领域常用的具有良好导热性的基板，可以是金属、陶瓷等，包括但不限于铝合金、纯铜、氮化铝陶瓷、碳化硅陶瓷和氧化铝陶瓷等，其用作本申请的波长转换装置100的基座。

进一步，如图3A所示，波长转换装置100还包括受激光反射层103，所述受激光反射层103设置于所述基体的第一表面的至少部分区域内，或者，如图3C所示，受激光反射层103设置在所述基体的第二表面的至少部分区域内。

受激光反射层103可以包含有在经过抛光处理的上述导热基板104上镀制的反射功能层，并且该反射功能层可以为高反射铝膜、银膜等，其作用是对受激光(例如第一受激光、第二受激光)进行反射。在一个示例中，受激光反射层103用于反射所述第一受激光和所述第二受激光并透射所述激发光。在其他示例中，受激光反射层103还可以用于反射任意的光包括但不限于受激光、激发光。

在一个示例中，所述波长转换装置100包括第一波长转换材料层101和第二波长转换材料层102，所述第一波长转换材料层101用于吸收激发光并产生第一受激光，所述第二波长转换材料层102用于吸收激发光并产生第二受激光，如图3A和图3B所示，当所述受激光反射层103设置于第一表面时，所述第一波长转换材料层101和所述第二波长转换材料层102沿激发光的入射方向依次层叠设置于所述受激光反射层103上。

在一个示例中，如图3C所示，当所述受激光反射层103设置于第二表面时，所述第一波长转换材料层101和所述第二波长转换材料层102沿激发光的入射方向依次层叠设置于所述基体的第一表面并与所述受激光反射层103相对。

可选地，第一受激光的波长小于所述第二受激光的波长，或者，第一受激光的波长大于第二受激光的波长。

在一个具体示例中，当所述第一受激光的波长小于所述第二受激光的波长时，所述第一受激光为绿光，所述第二受激光为黄光，且位于黄光时序内，也即第一波长转换材料层101为绿光波长转换材料层，第二波长转换材料层102为黄光波长转换材料层。由于部分激发光首先入射至第一波长转换材料层101并被吸收后产生第一受激光例如绿光，而未被吸收的激发光则被第一波长转换材料层101散射后再入射至第二波长转换材料层102产生第二受激光例如黄光，由于激发光被散射，因此入射至第二波长转换材料层102上的激发光更加分散，能量密度低，从而保证了第二波长转换材料层102在大功率下的转换效率和热衰，同时也会避免由于单纯用绿光波长转换材料代替黄光波长转换材料而使得黄光的缺失而暖色画面偏青，而影响画面显示效果的问题。

在另一个示例中，如图3A、图3B和图3C所示，当所述第一受激光的波长小于所述第二受激光的波长时，所述第一受激光为黄光或橙光，所述第二受激光为红光(且位于红光时序内)，也即沿着激发光的入射方向，依次为黄光或橙光波长转换材料层和红光波长转换材料层，部分激发光被黄光波长转换材料层激发后变成黄光出射至光源光路中，部分激发光被黄光波长转换材料层中波长转换材料散射后再入射至红光波长转换材料上激发产生红光，红光从黄光波长转换材料层中穿过入射至光源光路中。通常波长越长对应波长转换材料的耐温和耐功率性就会越差，而本申请中通过沿着激发光的入射方向先黄光波长转换材料层、再设置红光波长转换材料层，可以使得黄光波长转换材料层先分担一部分激发光的能量，并部分激发光经黄光波长转换材料层散射后透射入射至红光波长转换材料层，经过散射激发光的能量密度降低，从而保证了红光波长转换材料层在大功率下的转换效率和热衰。

在一个示例中，如图3A所示，当所述第一受激光为黄光，所述第二受激光为红光时，所述第二波长转换材料层102邻近所述导热基板104，所述第一波长转换材料层101位于所述第二波长转换材料层102上，第二波长转换材料层102也即为红光波长转换材料层，由于其激发效率低，未被激发的激发光则变成了热量，因此，可以通过将第二波长转换材料层102靠近导热基板104设置的方式，使产生的热量快速传递到导热基板104上，提高散热效率。

在本申请中，第一波长转换材料层101可以为第一波长转换材料例如荧光粉和粘结剂的混合物，第二波长转换材料层102可以为第二波长转换材料例如荧光粉和结剂的混合物，其中，绿光波长转换材料、黄光波长转换材料、红光波长转换材料均可以是本领域技术人员熟知的任意适合的转换材料，例如可以为硅酸盐荧光粉、氮化物荧光粉、铝酸盐荧光粉、氧化物荧光粉、氮氧化物荧光粉、氯化物荧光粉、酰氯化物荧光粉、硫化物荧光粉等。粘结剂可以是任意适用的粘结剂，例如可以为硅胶(包括但不限于高导热的硅胶)。

在一个示例中，如图4所示，当所述第一受激光为黄光，所述第二受激光为红光时，所述波长转换装置100还包括滤色膜105，所述滤色膜105设置于所述第一波长转换材料层101或第二波长转换材料层102上，用于滤出受激光中的至少部分偏长波的红光，例如滤色膜105使第一受激光例如黄光中的至少部分红光透过，而使得黄光中的其他波段的光被反射滤除。通过滤色膜105可以获得需要的波段的红光，例如590-630nm的红光。通过红光转换材料层产生的红光，来补偿从第一受激光中滤出的红光能量低的问题，提高长波方向红光的能量。

值得一提的是，滤色膜105的设置位置可以根据需要合理设定，例如沿着经受激光反射层103反射后的受激光的出射方向(例如该出射方向大体和激发光的入射方向相同)依次为第一波长转换材料层101例如黄光波长转换材料层、滤色膜105、第二波长转换材料层102例如红光波长转换材料层，或者，依次为第一波长转换材料层101例如黄光波长转换材料层、第二波长转换材料层102例如红光波长转换材料层、滤色膜105。

在一个示例中，当所述第一受激光的波长大于所述第二受激光的波长时，所述第一受激光为红光，所述第二受激光均为红光或橙光，例如第一受激光的波长位于600nm-640nm之间，第二受激光的波长位于580-630nm之间，上述波长范围仅作为示例，其他适合的范围也适用于本申请，在一个具体示例中，第一受激光的波长可以为629nm，第二受激光的波长可以为602nm或622nm，所述第一波长转换材料层101和所述第二波长转换材料层102均为红光波长转换材料层，但两者可以为不同的红光波长转换材料层，用于产生不同波长的红光，或者，所述第一波长转换材料层101为红光波长转换材料层，所述第二波长转换材料层102为橙光波长转换材料层，其中，部分激发光可以先入射至第一波长转换材料层101，从而产生波长较长的红光，以提升显示效果，而部分激发光再从第一波长转换材料层101散射透射至第二波长转换材料层102，产生波长较短的红光，从而提升亮度。通过这样的设置方式，可以在获得较好的红光色彩的同时，还能提升亮度。

表格1中的第一行，对应的为使用常规的单层波长转换材料层时的测试数据，该单层波长转换材料层能够吸收激发光产生例如629nm的红光；当第一波长转换材料层101能够吸收激发光产生例如629nm的红光，第二波长转换材料层102能够吸收激发光产生例如602nm的橙光时，其测试数据对应表格1中的第二行；当第一波长转换材料层101能够吸收激发光产生例如629nm的红光，第二波长转换材料层102能够吸收激发光产生例如622nm的红光时，其测试数据对应表格1中的第三行；从测试数据可以看出，本申请的双层膜层的光通量明显高于常规的单层膜层，而色坐标则和单层膜层产生的受激光的色坐标很接近，基本相同，由此可见，通过本申请的双层波长转换材料层可以显著提高发光亮度，还能获得较好的色彩。

表格1

	光通量/lm	色坐标(X)	色坐标(Y)
				单层	766	0.5893	0.3536
第一双层	792	0.5914	0.3548
				第二双层	871	0.5891	0.3617

值得一提的是，当所述第一受激光和所述第二受激光均为红光，还可以使得第二受激光的波长大于第一受激光，也可以获得红光色彩和亮度。

如图4所示，所述波长转换装置还包括滤色膜105，所述滤色膜105设置于所述第一波长转换材料层101或第二波长转换材料层102上，用于滤出受激光(例如第一受激光和/或第二受激光)中的至少部分偏长波的红光，其中偏长波的红光也即在红光的波长范围内波长较长的红光，例如590nm以上的红光，或者更进一步595nm以上的红光等。其中，较佳地，滤色膜105设置于邻近受激光出射面的第一波长转换材料层101或第二波长转换材料层102上，如图4滤色膜105设置于第二波长转换材料层102上，以能够使得滤色膜105过滤对所有受激光进行过滤，使得发射出的红光颜色更好。

例如，表格2中列出了在如表格1中的方案设置滤色膜时，例如红色膜片时的测试数据，其中，该红色膜片可以使波长大于595nm的受激光透过，从表格2中可以看出，经红色膜片滤出的红光的颜色更加纯正，更加偏长波的红光。

表格2：

所述波长转换装置100为旋转式的波长转换装置100，其绕其旋转轴进行周期性的旋转，可选地，所述波长转换装置100包括轮式波长转换装置100和桶式波长转换装置100中的一种。例如，所述波长转换装置100选用轮式或桶式荧光装置。

进一步，所述波长转换装置还包括驱动装置，用于驱动导热基板按照预定的周期旋转。可选地，所述驱动装置包括电机，其中导热基板紧贴所述电机设置，由所述电机带动所述导热基板转动。例如所述导热基板为桶式转轮，中心部由电机的旋转轴固定且能旋转。作为一种实施方式，在所述导热基板的中心设置有轴孔，在轴孔处设置固定环，旋转电机以转轴穿入该轴孔与固定环紧固，使该旋转电机能以转轴带动导热基板，当激发光打在导热基板的不同分区时进行相应的处理。可选择的，驱动装置带动所述导热基板进行匀速或非匀速的旋转，如此设置可以更加灵活的控制受激光或激发光的输出时序。

在一个示例中，所述波长转换装置的导热基板上还设置有透光区域，所述透光区域用于使激发光透过以合光，其中，所述透光区域为设置在导热基板上的缺口，所述缺口位于所述第一波长转换材料的外侧。该缺口可以选择性的设置，当需要用到激发光时，则可以设置该缺口。

综上所述，本申请的波长转换装置，通过将用于产生不同波长的受激光的第一波长转换材料层和第二波长转换材料层层叠的设置于基板上，当第一波长转换材料层用于产生的第一受激光的波长小于所述第二波长转换材料层用于产生的第二受激光的波长时，部分激发光首先入射至第一波长转换材料层并被吸收后产生第一受激光，而未被吸收的激发光则被第一波长转换材料层散射后再入射至第二波长转换材料层产生第二受激光，由于激发光被散射，因此入射至第二波长转换材料层上的激发光更加分散，能量密度低，从而保证了第二波长转换材料层在大功率下的转换效率和热衰。

而当第一波长转换材料层用于产生的第一受激光的波长大于所述第二波长转换材料层用于产生的第二受激光的波长时，通过这样的组合可以在激发产生波长较长的第一受激光而提供较好的色彩的同时，还可以利用部分激发光产生波长较短的第二受激光，从而提升亮度。

例如，对于黄光而言，短波波长转换材料(对应第一波长转换材料层)位于靠近激发光一侧，长波波长转换材料(对应第二波长转换材料层)位于远离激发光侧，如此设置的有益效果为：更耐大功率的短波波长转换材料可以对光斑进行扩散，使得光斑均匀分散，进而使得颜色更正的长波波长转换材料的激发效率获得提升且更耐高功率；对于红光而言，在透射式波长转换装置中，长波波长转换材料位于远离激发光侧，短波波长转换材料位于靠近激发光侧，如此设置的有益效果为：更耐大功率的短波波长转换材料可以对光斑进行扩散，使得光斑均匀分散，进而使得颜色更正的长波波长转换材料的激发效率获得提升且更耐高功率。对于反射式波长转换装置而言，长波波长转换材料位于靠近激发光侧，短波波长转换材料位于远离激发光侧，长波波长转换材料的受激光保证受激光色彩不偏，短波波长转换材料利用长波波长转换材料未吸收且被扩散了的激发光转换成亮度较高的短波受激光，与长波受激光合光成受激光，从而提升受激光的亮度。

下面，参考图4和图5对本申请的光源系统进行解释和说明，值得一提的是，图4和图5的光源系统仅作为示例，并不构成限制，其他的包括前文所述的波长转换装置的光源系统也同样落入本申请的保护范围内。

作为示例，如图4所示和图5，本发明的光源系统包括光发射装置401，用于发射激发光，作为光源系统的激发光。可选地，光源可以为激光光源，用于发射激光光束作为激发光。

光发射装置401的光束可以为蓝色光、红色光、紫色光或者紫外光等，但并不以上述为限。示例性地，所述光发射装置401为激光发射装置401，由特定的激光光源装置发射具有单一偏振特性的激光，目前使用较多的是日本日亚公司的445nm/30W的激光光源，当然也可以使用其他激光光源。其中，在一个示例中，激发光可以为蓝光，例如波长位于440-470nm之间的蓝光，同时该蓝光还可以作为合成白光中的三基色中的一种基色光。

本申请的光源系统还包括前文描述的波长转换装置，为了避免重复，波长转换装置的一些细节描述可以参考前文。

在如4所示的光源系统400还包括缩束透镜402，所述缩束透镜402设置于所述光发射装置401和波长转换装置的导热基板104的第二表面之间，用于对所述激发光进行缩束，经缩束后的激发光入射至所述波长转换装置。

在一个示例中，如图4所示，沿着激发光的入射方向，波长转换装置的基板上依次设置为受激光反射层103、第一波长转换材料层101(例如黄光波长转换材料层)和第二波长转换材料层102(例如红光波长转换材料层)。激发光优先入射在黄光波长转换材料层上，部分激发光被黄光波长转换材料激发后变成黄光再经滤色膜105滤出部分红光后出射至光源光路中，部分激发光被黄光波长转换材料层中波长转换材料散射后再入射至红光波长转换材料上激发成红光，红光从黄光波长转换材料层中穿过入射至光源光路中，从而获得红光。

如图4所示受激光反射层可以用于发射第一受激光和第二受激光并透射激发光。

继续如图4所示，光源系统400还包括准直透镜403和会聚透镜404，从波长转换装置出射的受激光例如红光经准直透镜403准直后入射至会聚透镜404，经会聚透镜404会聚后出射。

在本申请的如图5所示的光源系统500中，所述光源系统500还包括：缩束透镜502、分光元件503、会聚透镜504，所述缩束透镜502设置于所述光发射装置和所述分光元件503之间，所述会聚透镜设置于所述分光元件503和所述波长转换装置之间，其中，经所述缩束透镜502缩束后的激发光自所述分光元件503反射后，再经所述会聚透镜会聚后入射至所述波长转换装置，所述波长转换装置吸收所述激发光产生的受激光被所述分光元件503透射。

分光元件503可以为任意的能够起到分光作用的元件，例如分光元件503可以为二向色镜。所述分光元件503倾斜设置，以使入射至所述分光元件503的光束的光轴(也称光束的中心轴)与入射面之间的夹角为45°，例如，分光元件503相对于水平面倾斜45度设置，这样设置的目的是使经所述波长转换装置改变波长后的受激光经所述分光元件503反射前后相互垂直，以及使经所述分光元件503反射前后的光束相互垂直。

缩束透镜502可以为由多个透镜组成的透镜组或者可以仅包括一个透镜例如凸透镜，在此不做具体限定。

会聚透镜504是本领域技术人员熟知的任何能够起到会聚作用的透镜例如凸透镜，也可以为由多个透镜组成的透镜组。其中，会聚透镜504还用于将从波长转换装置出射的受激光准直后出射。

为了优化黄光随激发光功率提升效率下降的问题，沿激发光入射方向，波长转换装置依次设置第一波长转换材料层101例如绿光波长转换材料层、第二波长转换材料层102例如黄光波长转换材料层、受激光反射层和导热基板，激发光经所述会聚透镜会聚后入射至所述波长转换装置，激发光优先入射在绿光波长转换材料层上，部分激发光被绿光波长转换材料激发后变成绿光出射至光源光路中，部分激发光被绿光波长转换材料层中波长转换材料散射后再入射至黄光波长转换材料上激发成黄光，黄光从绿光波长转换材料层中穿过入射至光源光路中，从而在保证黄光在大功率下的效率和热衰，同时也会避免由于单纯用绿光波长转换材料代替黄光波长转换材料而使得黄光的缺失而暖色画面偏青，而影响画面显示效果的问题。并且，当光源系统应用于例如投影装置的显示装置时，由于在激发光激发下获得黄绿光，为使得画面显示时，黄光色彩更鲜艳和饱和，在投影机的光阀调制器调制黄色时，同时调制部分红光用于黄光画面显示。也即由于获得的为黄绿光，因此可以在通过绿光和红光调制黄光时，减少绿光的调制比例。

进一步，如图5所示，所述波长转换装置还包括反射组件，所述反射组件用于将自所述波长转换装置透过的激发光经过一次或多次反射后入射至所述分光元件，并经所述分光元件反射后和受激光进行合光。例如，波长转换装置的导热基板上具有缺口，当波长转换装置周期性的旋转时，激发光例如蓝光可以自缺口处透过而入射至反射组件，从而将激发光和受激光进行合光。

例如反射组件可以包括两个反射镜5051、5052和一个二向色镜5053，二向色镜用于反射激发光。反射镜5051、5052和二向色镜5053可以均面向入射的激发光倾斜设置，例如倾斜45°。在反射镜5051和波长转换装置之间还设置有缩束透镜，经缩束透镜缩束后的激发光入射至反射镜5051，被反射镜5051反射至反射镜5052，再经反射镜5052反射后，入射至准直透镜，经准直透镜准直后入射至二向色镜5053，经二向色镜5053发射后入射至分光元件，再经分光元件反射后和受激光合光。上述反射组件仅作为示例，不意欲构成限制。

值得一提的是，如图5所示的光源系统还可以变形为：经所述缩束透镜缩束后的激发光自所述分光元件透射后，再经所述会聚透镜会聚后入射至所述波长转换装置，所述波长转换装置吸收所述激发光产生的受激光被所述分光元件反射。光源系统的其他组件还可以进行适应性的调整，以使得最终能实现受激光和激发光的合光。

至此完成了对本发明的光源系统的解释和说明，对于完整的光源系统还可以包括其他的元件，在此不做赘述。

本发明的光源系统可以应用于任何需要合成光或单色光的应用场景中，包括但不限于应用于例如激光投影装置的投影装置，激光投影装置例如单片式激光投影机。

综上所述，由于本申请的光源系统具有前文所述的波长转换装置，因此其同样具有前述的波长转换装置的优点，同时当该光源系统应用于投影装置时，能够提高投影装置的投影显示效果，提升用户的使用体验。

另外，本申请还提供一种投影装置，该投影装置包括前述的光源系统，其以前述的光源系统作为照明系统，从光源系统出射的光束作为照明光束。投影装置例如为激光投影装置。

在一个示例中，投影装置还包括投影组件例如光机，用于出射投影光束并进行影像投影显示，例如在幕布等显示界面上显示影像，例如图像或视频等，其还可以是音视频一体化的装置。示例性地，投影装置包括用于执行投影功能的各种元件，例如投影组件、用于对来自外部的视频信号应用进行图像处理(例如A/D转换、同步信号分离、向帧存储器重新写入/从帧存储器读出数据)的图像处理单元、和根据来自图像处理单元的图像数据来驱动显示设备的驱动单元。

光源系统可以作为投影组件中的一部分，投影组件还可以包括所述投影镜头用于出射由所述照明光束转换成的投影光束。

投影组件还可以包括光机组件，光机组件用于将照明光束转换成影像光束。而投影镜头则用于将影像光束转换成投影光束，并将投影光束透射处以形成画面，例如在幕布上形成画面，以供用户观看。

投影装置还包括数据传输接口，用于自外部接收待投影显示的图像数据信息或视频数据信息，并且将所述待投影显示的图像数据信息或视频数据信息输出至投影组件。

投影装置还包括电力接口，该电力结构用于和外部电源电连接后为投影装置供电，以使投影装置能够正常工作。

对于完整的投影装置的结构在此不做进行一一描述，本领域技术人员可以想到的是，本申请的投影装置还可以包括其他的必要的部件。

综上所述，本申请的投影装置由于具有前述的光源系统，因此具有较好的投影显示效果，提升了用户的使用体验。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。本领域技术人员还可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (10)

1.一种波长转换装置，其特征在于，所述波长转换装置包括：

导热基板，所述导热基板包括第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；

受激光反射层，所述受激光反射层设置于所述基体的第一表面的至少部分区域内或设置在所述基体的第二表面的至少部分区域内；

第一波长转换材料层和第二波长转换材料层，当所述受激光反射层设置于第一表面时，所述第一波长转换材料层和所述第二波长转换材料层沿激发光的入射方向依次层叠设置于所述受激光反射层上，当所述受激光反射层设置于第二表面时，所述第一波长转换材料层和所述第二波长转换材料层沿激发光的入射方向依次层叠设置于所述基体的第一表面并与所述受激光反射层相对，所述第一波长转换材料层用于吸收激发光并产生第一受激光，所述第二波长转换材料层用于吸收激发光并产生第二受激光，其中，所述受激光反射层用于反射所述第一受激光和所述第二受激光，所述第一受激光的波长小于所述第二受激光的波长，或者，所述第一受激光的波长大于所述第二受激光的波长。

2.如权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述第一波长转换材料层还用于对部分激发光进行散射后入射至所述第二波长转换材料层。

3.如权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，当所述第一受激光的波长小于所述第二受激光的波长时，

所述第一受激光为绿光，所述第二受激光为黄光，且位于黄光时序内；

或者，所述第一受激光为黄光或橙光，所述第二受激光为红光，且位于红光时序内。

4.如权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，当所述第一受激光的波长大于所述第二受激光的波长时，所述第一受激光为红光，所述第二受激光为橙光或红光。

5.如权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述波长转换装置还包括滤色膜，所述滤色膜设置于所述第一波长转换材料层或第二波长转换材料层上，用于滤出受激光中的至少部分偏长波的红光。

6.如权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，当所述第一受激光为黄光，所述第二受激光为红光时，所述第二波长转换材料层邻近所述导热基板，所述第一波长转换材料层位于所述第二波长转换材料层上。

7.如权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述波长转换装置还包括驱动装置，所述驱动装置用于驱动所述导热基板按照预定的周期旋转；

所述受激光反射层用于反射所述第一受激光和所述第二受激光并透射激发光；

所述波长转换装置的导热基板上还设置有透光区域，所述透光区域用于使激发光透过以合光，其中，所述透光区域为设置在导热基板上的缺口，所述缺口位于所述第一波长转换材料的外侧。

8.一种光源系统，其特征在于，所述光源系统包括：

光发射装置，用于发射激发光；

如权利要求1至7任一项所述波长转换装置。

9.如权利要求8所述的光源系统，其特征在于，所述光源系统还包括：

缩束透镜，所述缩束透镜设置于所述光发射装置和波长转换装置的导热基板的第二表面之间，用于对所述激发光进行缩束，经缩束后的激发光入射至所述波长转换装置；

所述光源系统还包括：缩束透镜、分光元件、会聚透镜，所述缩束透镜设置于所述光发射装置和所述分光元件之间，所述会聚透镜设置于所述分光元件和所述波长转换装置之间，其中，

经所述缩束透镜缩束后的激发光自所述分光元件透射后，再经所述会聚透镜会聚后入射至所述波长转换装置，所述波长转换装置吸收所述激发光产生的受激光被所述分光元件反射，或者

经所述缩束透镜缩束后的激发光自所述分光元件反射后，再经所述会聚透镜会聚后入射至所述波长转换装置，所述波长转换装置吸收所述激发光产生的受激光被所述分光元件透射；

反射组件，所述反射组件用于将自所述波长转换装置透过的激发光经过一次或多次反射后入射至所述分光元件，并经所述分光元件反射后和受激光进行合光。

10.一种投影装置，其特征在于，所述投影装置包括如权利要求8至9任一项所述的光源系统。

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