CN115248527A - 光源装置及投影设备 - Google Patents

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陈怡学
尹蕾
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Abstract

本发明公开了一种光源装置及投影设备，该光源装置包括发射第一激发光的第一激发光源、波长转换元件、反射元件和聚焦元件；所述第一激发光不经过所述反射元件照射到所述波长转换元件上，产生受激发光；所述受激发光通过所述聚焦元件后经所述反射元件反射出射。本发明实施例提供的光源装置及投影设备，整个光源装置中不包含分光滤光装置，仅采用反射元件，成本低，结构简单，且能满足投影设备的高亮度要求。

Description

光源装置及投影设备
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种光源装置及投影设备。
背景技术
高亮度是投影设备输出光束的重要指标之一，基于光波长转换装置来产生受激发光的方法以其亮度高、成本低、效率高的优势，在投影设备系统中被广泛应用。
以波长转换材料为例，传统的方法是在一个反射空腔内表面添加激发光光源，并将波长转换材料放置其中，激发光源照射到波长转换材料上产生受激发光，受激发光在腔体内进行不断的反射，从而提高受激发光的能量密度。这种方法的缺点是随着波长转换材料激发功率的不断升高，腔体内的温度也会不断升高，波长转换材料的萃取效率会在很大程度上下降，从而受激发光的能量密度亦会随之下降。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种光源装置及投影设备，成本低，结构简单。
第一方面，本发明实施例提供一种光源装置，包括发射第一激发光的第一激发光源、波长转换元件、反射元件和第一聚焦元件；所述第一激发光不经过所述反射元件照射到所述波长转换元件上，产生受激发光；所述受激发光通过所述第一聚焦元件后经所述反射元件反射出射。整个光源装置中不包含分光滤光装置，仅采用反射元件，成本低，结构简单。
在一种可能的实现方式中，所述第一激发光源与所述反射元件位于所述波长转换元件的同侧。将第一激发光源与反射元件置于波长转换元件的同侧，结构更加紧凑，占用空间更小。
在一种可能的实现方式中，还包括散热装置，所述散热装置与所述反射元件分别位于所述波长转换元件的两侧，且所述波长转换元件紧贴于所述散热装置上。利用散热装置为波长转换元件散热，避免因温度过高导致效率下降。
在一种可能的实现方式中，还包括反射子装置，所述波长转换元件厚度方向的受激发光经所述反射子装置引导至所述第一聚焦元件，通过所述第一聚焦元件后经所述反射元件反射出射。利用反射子装置将波长转换元件厚度方向的侧发光反射到光路中，提高受激发光的利用率。
在一种可能的实现方式中，所述反射子装置为设置在围绕所述波长转换元件周围的反射层或反光镜。
在一种可能的实现方式中，所述反射层为涂在所述波长转换元件上的白胶层，或为镀在所述波长转换元件上的反射膜层。将反射子装置直接设置在波长转换元件上，使光源装置的结构更加紧凑。
在一种可能的实现方式中，还包括位于所述波长转换元件周围的散热装置，所述反射层为位于所述波长转换元件周围的散热装置上涂覆的白胶层，或为镀在所述波长转换元件周围的散热装置上的反射膜层。当散热装置包括围绕波长转换元件周围的部分时，将反射子装置直接设置在位于波长转换元件周围的散热装置上，光源装置的结构更加紧凑，且操作简单。
在一种可能的实现方式中，所述反光镜表面所在面与所述波长转换元件侧边夹角为0-80度，使波长转换元件厚度方向的侧发光能被引导至第一聚焦元件。
在一种可能的实现方式中，所述第一激发光源与所述反射元件的中轴之间距离为3mm-100mm，保证第一激发光能照射到波长转换元件上，且光源装置的体积及亮度能满足要求。
在一种可能的实现方式中，所述反射元件的面积在2.5平方毫米与通过所述第一聚焦元件后的光斑面积的
Figure BDA0003039990830000021
倍之内。反射元件应尽可能多的反射受激发光，同时不要遮挡第一激发光源，若反射元件的面积太大，会遮挡第一激发光源，使第一激发光源无法照射到波长转换元件。
在一种可能的实现方式中，所述反射元件相对所述波长转换元件成45度角设置。
在一种可能的实现方式中，所述反射元件与所述波长转换元件共轴设置。将反射元件与波长转换元件共轴设置，提高光效。
在一种可能的实现方式中，所述反射元件为反射镜。
在一种可能的实现方式中，所述第一聚焦元件包括第一镜片和第二镜片，所述受激发光依次通过所述第一镜片和所述第二镜片，所述第一镜片为球面镜片，所述第二镜片为非球面镜片。
在一种可能的实现方式中，所述第一镜片与所述波长转换元件之间的距离大于等于0.1mm，且小于等于100mm。第一镜片与波长转换元件的距离越近，收光效率越高。
在一种可能的实现方式中，还包括设置在所述第一激发光源与所述波长转换元件之间的第二聚焦元件，所述第一激发光经所述第二聚焦元件后照射到所述波长转换元件上。第二聚焦元件可对第一激发光源进行汇聚，提升效率，同时受激发光可能照射到第一激发光源时，该聚焦元件可将光线反射到各处，防止损伤第一激发光源。
在一种可能的实现方式中，还包括发射第二激发光的第二激发光源，所述第一激发光源与所述第二激发光源分别位于所述波长转换元件的两侧，且所述波长转换元件紧贴于所述第二激发光源上，所述第二激发光照射到所述波长转换元件上产生受激发光。
在一种可能的实现方式中，还包括散热装置，所述第二激发光源紧贴于所述散热装置上，且所述第二激发光源位于所述波长转换元件与所述散热装置之间。
在一种可能的实现方式中，所述散热装置靠近所述波长转换元件的一侧上设置有反射层。散热装置上的反射层会将受激发光反射至第一聚焦元件，提高受激发光的利用率。
在一种可能的实现方式中，所述波长转换元件远离所述反射元件的一侧上设置有膜层，所述膜层反射所述受激发光。波长转换元件上的反射层会将受激发光反射至第一聚焦元件，提高受激发光的利用率。
第二方面，本发明实施例提供一种投影设备，所述投影设备包括第一方面及第一方面可能的实现方式中所述的光源装置。
本发明实施例提供的光源装置及投影设备，整个光源装置中不包含分光滤光装置，仅采用反射元件，成本低，结构简单，且能满足投影设备的高亮度要求。
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。其中：
图1为本发明实施例提供的一种光源装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的另一种光源装置的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的又一种光源装置的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的又一种光源装置的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的又一种光源装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。此外，虽然本发明中公开内容按照示范性一个或几个实例来介绍，但应理解，可以就这些公开内容的各个方面也可以单独构成一个完整技术方案。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明实施例中，“示例地”、“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本发明中被描述为“示例”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用示例的一词旨在以具体方式呈现概念。
除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而是仅用于区分描述。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。术语“和/或”包括一个或多个相关联的所列项目的任何和所有组合。
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。
图1为本发明实施例提供的一种光源装置的结构示意图。如图1所示，本发明实施例所述的光源装置包括第一激发光源1、波长转换元件2、反射元件3和聚焦元件4；第一激发光源1用于发射第一激发光，第一激发光不经过反射元件3照射到波长转换元件2上，产生受激发光；受激发光通过聚焦元件4后经反射元件3反射出射。优选地，反射元件3为反射镜。本发明实施例中，光源装置不需要分光滤光装置，第一激发光不经反射元件3照射到波长转换元件2上，产生受激发光，受激发光经聚焦元件4后成为类准直光线，成本低，结构简单。
可选地，第一激发光源1与反射元件3位于波长转换元件2的同侧。在该实施例中，第一激发光源1与反射元件3的中轴之间的距离d为3mm-100mm，反射元件3的面积大于等于2.5mm2，且小于等于通过聚焦元件4聚焦后的光斑面积的
Figure BDA0003039990830000051
倍，使反射元件3尽可能多的反射受激发光，同时不遮挡第一激发光源1。
优选地，光源装置还包括散热装置5，散热装置5与反射元件3分别位于波长转换元件2的两侧，且波长转换元件2紧贴于散热装置5上，有效提升波长转换元件2的散热效率。在一些实施例中，散热装置5紧贴波长转换元件2的一侧上或波长转换元件2远离反射元件3的一侧上设置有反射层，该反射层可采用镀反射膜、涂覆漫反射层等方式，提高受激发光的利用效率。
优选地，反射元件3与波长转换元件2共轴设置，即反射元件3的中轴与波长转换元件2的中轴重合，如图1所示。反射元件3可相对波长转换元件2成45度角倾斜设置，但也不限定。在一些实施例中，第一激发光源1发射的第一激发光照射到波长转换元件2的中心，此时，光源装置的光效更高。
可选地，聚焦元件4包括第一镜片和第二镜片，受激发光依次通过第一镜片和第二镜片，通过第一镜片和第二镜片的组合实现对受激发光进行收光，收光角度大于等于150度，其中，第一镜片为平凸或双凸或一凹一凸的球面镜片，第二镜片为非球面镜片。通过聚焦元件4可有效提升对受激发光的收光效率。优选地，第一镜片与波长转换元件2之间的距离大于等于0.1mm，且小于等于100mm，有效避免产生干涉，提高收光效率。
图2为本发明实施例提供的另一种光源装置的结构示意图。如图2所示，本发明实施例所述的光源装置除图1所示的第一激发光源1、波长转换元件2、反射元件3、聚焦元件4和散热装置5外，还包括反射子装置6，波长转换元件2厚度方向的受激发光经反射子装置6反射引导至聚焦元件4，通过聚焦元件4后经反射元件3反射出射。示例地，反射子装置6可为设置在围绕波长转换元件2周围的反射层或反光镜，若反射子装置6为设置在围绕波长转换元件2周围的反射层，则该反射层可为涂在所述波长转换元件上的白胶层，或为镀在所述波长转换元件上的反射膜层(如荧光陶瓷体或玻璃荧光体整体先镀膜再切割)等；若反射子装置6为反光镜，则该反光镜表面所在面与波长转换元件2侧边之间的夹角a为0-80度，反光镜与波长转换元件2之间可不存在间距，也可存在间距，只要能将波长转换元件2在厚度方向的侧面的受激发光反射引导至聚焦元件4即可。在该实施例中，波长转换元件2的厚度优选为1-5mm。
在一些实施例中，光源装置还包括位于波长转换元件2周围的散热装置，位于波长转换元件2周围的散热装置与上述的散热装置5可为独立设置的散热装置，也可为一个整体的散热装置，即散热装置5包括围绕波长转换元件2周围的部分，如图3所示。在该实施例中，反射子装置6可为位于波长转换元件2周围的散热装置上涂覆的白胶层，或为镀在散热装置上的反射膜层。优选地，波长转换元件2周围的散热装置所在面与波长转换元件2侧边之间的夹角为0-80度，以更好地保证波长转换元件2厚度方向的侧发光能被散热装置引导至聚焦元件4。
图4为本发明实施例提供的又一种光源装置的结构示意图。如图4所示，本发明实施例所述的光源装置除图1所示的第一激发光源1、波长转换元件2、反射元件3和聚焦元件4外，还包括第二激发光源7，第一激发光源1与第二激发光源7分别位于波长转换元件2的两侧，且波长转换元件2紧贴于第二激发光源7上，第二激发光源7发射的第二激发光照射到波长转换元件2上产生受激发光。在该实施例中，第一激发光源1和/或第二激发光源7可为激光也可为LED，利用第一激发光源1与第二激发光源7这两个激发光源对波长转换元件2进行照射，波长转换元件2表面产生受激发光，受激发光通过聚焦元件4后经过反射元件3出射。
可选地，光源装置还包括散热装置5，第二激发光源7紧贴于散热装置5上，且第二激发光源7位于波长转换元件2与散热装置5之间。散热装置5可为波长转换元件2和第二激发光源7散热，避免因温度过高导致效率下降。在波长转换元件2紧贴第二激发光源7的一侧上可设置膜层，如进行镀膜，如荧光陶瓷片上镀膜，该膜层透射第二激发光，并反射受激发光；也可在散热装置5靠近第二激发光源7的一侧上设置反射层，反射受激发光，提高受激发光的利用率。
在一些实施例中，第一激发光源1与波长转换元件2之间设置有聚焦元件8，如图5所示。第一激发光经聚焦元件8后照射到波长转换元件2上，聚焦元件8可对第一激发光进行汇聚，提升效率，同时，当受激发光可能照射到第一激发光源1时，该聚焦元件8还可将光线反射到各处，防止损伤第一激发光源1。示例地，聚焦元件8为包括一个平凸或双凸或一凹一凸的球面镜片，或包括一球面镜片和一非球面镜片两个镜片等等形式，本发明对此不做限定。
本发明实施例还提供一种投影设备，包括上述实施例涉及的光源装置，投影设备中还包括其他组件，如投影镜头等，这些组件的设置可参见相关技术，在此不再赘述。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (21)

1.一种光源装置，其特征在于，包括发射第一激发光的第一激发光源、波长转换元件、反射元件和第一聚焦元件；
所述第一激发光不经过所述反射元件照射到所述波长转换元件上，产生受激发光；
所述受激发光通过所述第一聚焦元件后经所述反射元件反射出射。
2.根据权利要求1所述的一种光源装置，其特征在于，所述第一激发光源与所述反射元件位于所述波长转换元件的同侧。
3.根据权利要求2所述的一种光源装置，其特征在于，还包括散热装置，所述散热装置与所述反射元件分别位于所述波长转换元件的两侧，且所述波长转换元件紧贴于所述散热装置上。
4.根据权利要求1所述的一种光源装置，其特征在于，还包括反射子装置，所述波长转换元件厚度方向的受激发光经所述反射子装置引导至所述第一聚焦元件，通过所述第一聚焦元件后经所述反射元件反射出射。
5.根据权利要求4所述的一种光源装置，其特征在于，所述反射子装置为设置在围绕所述波长转换元件周围的反射层或反光镜。
6.根据权利要求5所述的一种光源装置，其特征在于，所述反射层为涂在所述波长转换元件上的白胶层，或为镀在所述波长转换元件上的反射膜层。
7.根据权利要求5所述的一种光源装置，其特征在于，还包括位于所述波长转换元件周围的散热装置，所述反射层为位于所述波长转换元件周围的散热装置上涂覆的白胶层，或为镀在所述波长转换元件周围的散热装置上的反射膜层。
8.根据权利要求5所述的一种光源装置，其特征在于，所述反光镜表面所在面与所述波长转换元件侧边夹角为0-80度。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的一种光源装置，其特征在于，所述第一激发光源与所述反射元件的中轴之间距离为3mm-100mm。
10.根据权利要求1-8中任一项所述的一种光源装置，其特征在于，所述反射元件的面积在2.5平方毫米与通过所述第一聚焦元件后的光斑面积的
Figure FDA0003039990820000011
倍之内。
11.根据权利要求1-8中任一项所述的一种光源装置，其特征在于，所述反射元件相对所述波长转换元件成45度角设置。
12.根据权利要求1-8中任一项所述的一种光源装置，其特征在于，所述反射元件与所述波长转换元件共轴设置。
13.根据权利要求1-8中任一项所述的一种光源装置，其特征在于，所述反射元件为反射镜。
14.根据权利要求1-8中任一项所述的一种光源装置，其特征在于，所述第一聚焦元件包括第一镜片和第二镜片，所述受激发光依次通过所述第一镜片和所述第二镜片，所述第一镜片为球面镜片，所述第二镜片为非球面镜片。
15.根据权利要求14所述的一种光源装置，其特征在于，所述第一镜片与所述波长转换元件之间的距离大于等于0.1mm，且小于等于100mm。
16.根据权利要求1-8中任一项所述的一种光源装置，其特征在于，还包括设置在所述第一激发光源与所述波长转换元件之间的第二聚焦元件，所述第一激发光经所述第二聚焦元件后照射到所述波长转换元件上。
17.根据权利要求2所述的一种光源装置，其特征在于，还包括发射第二激发光的第二激发光源，所述第一激发光源与所述第二激发光源分别位于所述波长转换元件的两侧，且所述波长转换元件紧贴于所述第二激发光源上，所述第二激发光照射到所述波长转换元件上产生受激发光。
18.根据权利要求17所述的一种光源装置，其特征在于，还包括散热装置，所述第二激发光源紧贴于所述散热装置上，且所述第二激发光源位于所述波长转换元件与所述散热装置之间。
19.根据权利要求3或18所述的一种光源装置，其特征在于，所述散热装置靠近所述波长转换元件的一侧上设置有反射层。
20.根据权利要求2或3或17或18所述的一种光源装置，其特征在于，所述波长转换元件远离所述反射元件的一侧上设置有膜层，所述膜层反射所述受激发光。
21.一种投影设备，其特征在于，所述投影设备包括权利要求1-20中任一项所述的光源装置。
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