CN204730123U - 波长转换装置、光源系统和投影系统 - Google Patents

波长转换装置、光源系统和投影系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型提供了一种波长转换装置、光源系统和投影系统，所述波长转换装置包括波长转换片，所述波长转换片包括反射层以及位于所述反射层一侧表面的发光层；所述发光层包括至少两个发光区，不同的发光区具有不同的波长转换材料；其中，与至少一个所述发光区对应的所述反射层的厚度小于与其他所述发光区对应的所述反射层的厚度。由于不同波长转换材料的热效应不同，因此，可以将产生热量较多的发光区对应的反射层设置的较薄，将产生热量较少的发光区对应的反射层设置的较厚，这样在满足荧光粉层散热和稳定性的同时，还能提高反射层的反射率，提高波长转换装置的光效。

Description

波长转换装置、光源系统和投影系统
技术领域
本实用新型涉及投影仪技术领域，更具体地说，涉及一种波长转换装置、光源系统和投影系统。
背景技术
随着半导体技术的发展，采用固态光源如LD(Laser Diode，激光二极管)代替卤素灯泡作为投影机的光源，已经成为一个重要的技术发展方向。在采用激光二极管作为光源的投影系统中，激光二极管发出的激光随着波长转换装置的转动照射在波长转换装置的不同区域上，由于波长转换装置的不同区域具有不同颜色的荧光粉层，因此，能够产生不同颜色的受激光，这些不同颜色的受激光合成一束光后，进行投影图像的显示。
现有的一种波长转换装置，包括漫反射层和粘结于漫反射层表面的荧光粉层，其中漫反射层由散射颗粒和玻璃体组成。该漫反射层越厚，反射率越高，但热阻也会越大，因此，现有技术中通常通过减薄漫反射层来减少热阻，提高荧光粉层的散热性和波长转换装置的稳定性，但是，这样会导致漫反射层的反射率较低，进而导致波长转换装置的光效不高。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供了一种波长转换装置、光源系统和投影系统，以解决现有的波长转换装置发光效率低的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种波长转换装置，所述波长转换装置包括波长转换片，所述波长转换片包括反射层以及位于所述反射层一侧表面的发光层；
所述发光层包括至少两个发光区，不同的发光区具有不同的波长转换材料；其中，与至少一个所述发光区对应的所述反射层的厚度小于与其他所述发光区对应的所述反射层的厚度。
优选的，所述发光层包括第一发光区和第二发光区；所述反射层包括第一反射区和第二反射区，所述第一反射区与所述第一发光区对应设置，所述第二反射区与所述第二发光区对应设置，所述第一反射区的厚度小于所述第二反射区的厚度。
优选的，所述第一发光区的波长转换材料为红色荧光粉；所述第二发光区的波长转换材料为黄色荧光粉或绿色荧光粉。
优选的，所述发光层还包括第三发光区；所述反射层还包括第三反射区，所述第三反射区与所述第三发光区对应设置，且所述第一反射区的厚度小于所述第三反射区的厚度。
优选的，所述第一发光区具有的波长转换材料为红色荧光粉；所述第二发光区具有的波长转换材料为蓝色荧光粉；所述第三发光区具有的波长转换材料为绿色荧光粉。
优选的，所述发光层还包括反光区，所述反射层还包括第三反射区，所述第三反射区与所述反光区对应设置，所述反光区由透明材料或反射材料构成。优选的，所述反射层为漫反射层，所述漫反射层背离所述发光层的一侧表面具有散热层；或者，所述反射层为反射陶瓷，所述反射陶瓷为氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷、氧化硼陶瓷或氧化锆掺杂氧化铝的复合陶瓷。
优选的，所述与至少一个所述发光区对应的所述反射层的厚度与其他所述发光区对应的所述反射层的厚度差为0.02mm～0.06mm。
优选的，与至少一个所述发光区对应的反射层为反射陶瓷，与其他所述发光区对应的反射层为漫反射层，所述漫反射层背离所述发光层的一侧表面具有散热层，所述反射陶瓷为氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷、氧化硼陶瓷或氧化锆掺杂氧化铝的复合陶瓷。
一种光源系统，包括激发光源和如上任一项所述的波长转换装置。
一种投影系统，包括如上所述的光源系统。
与现有技术相比，本实用新型所提供的技术方案具有以下优点：
本实用新型所提供的波长转换装置、光源系统和投影系统，由于不同波长转换材料的热效应不同，因此，可以将产生热量较多的发光区对应的反射层设置的较薄，将产生热量较少的发光区对应的反射层设置的较厚，最大限度的满足荧光粉层的散热和反射性能，提高波长转换装置的光效。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本实用新型的一个实施例提供的波长转换装置的剖面图；
图2为本实用新型的一种具体实施例方式提供的波长转换片的剖面图；
图3为本实用新型的一种具体实施例方式提供的波长转换片的俯视图；
图4为本实用新型的另一种具体实施例方式提供的波长转换片的剖面图；
图5为本实用新型的另一种具体实施例方式提供的波长转换片的俯视图；
图6为本实用新型的一个实施例提供的一种反射层的剖面结构示意图。
具体实施方式
正如背景技术所述，现有的波长转换装置通常通过减薄漫反射层来减少热阻，提高荧光粉层的散热性和波长转换装置的稳定性，但是，这样会导致漫反射层的反射率较低，进而导致波长转换装置的光效不高。
实用新型人研究发现，不同波长转换材料的热效应是不同的，例如蓝色荧光粉和绿色荧光粉的热效应较小，红色荧光粉的热效应较大，因此，可以将蓝色荧光粉和绿色荧光粉对应的反射层设置的较厚，将红色荧光粉对应的反射层设置的较薄，这样在满足了红色荧光粉对应的反射层的反射率足够高的前提下，既不会对蓝色荧光粉和绿色荧光粉的散热产生明显影响，又能够提高蓝色荧光粉和绿色荧光粉对应的漫反射层的反射率和波长转换装置的光效。
基于此，本实用新型提供了一种波长转换装置，以克服现有技术存在的上述问题，所述波长转换装置包括波长转换片，所述波长转换片包括反射层以及烧结于所述反射层一侧的发光层；所述发光层至少包括两个发光区，不同的发光区具有不同的波长转换材料；其中，与至少一个所述发光区对应的所述反射层的厚度小于与其他所述发光区对应的所述反射层的厚度。
本实用新型还提供了一种光源系统，包括激发光源和如上所述的波长转换装置。
本实用新型还提供了一种投影系统，包括如上所述的光源系统。
本实用新型所提供的波长转换装置、光源系统和投影系统，由于不同波长转换材料的热效应不同，因此，可以将产生热量较多的发光区对应的反射层设置的较薄，将产生热量较少的发光区对应的反射层设置的较厚，这样在满足荧光粉层散热和稳定性的同时，还能提高部分发光区的反射率，提高波长转换装置的光效。
以上是本实用新型的核心思想，为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，本实用新型结合示意图进行详细描述，在详述本实用新型实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本实用新型保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
下面通过实施例来对本实用新型进行详细描述。
本实用新型的一个实施例提供了一种波长转换装置，如图1所示，波长转换装置包括波长转换片1和驱动波长转换片1转动的驱动装置2，该波长转换片1优选为圆形的片状结构，驱动装置2为设置在波长转换片1圆心的转轴以及马达等装置，用于驱使波长转换片1绕圆的中心轴转动。
本实施例中，参考图2和图4，波长转换片1包括反射层11和烧结于反射层11一侧的发光层12。参考图3和图5，发光层12包括至少两个发光区，如发光区120和121，不同的发光区具有不同的波长转换材料，并且，与至少一个发光区对应的反射层的厚度小于与其他发光区对应的反射层的厚度。由于蓝色荧光粉和绿色荧光粉的热效应较小，因此，蓝光发光区和绿光发光区对应的反射层可以设置的较厚，其他的发光区的反射层可以设置的较薄，当然，本实用新型并不仅限于此，反射层的具体厚度可以根据发光区波长转换材料即荧光粉的热效应大小而设定。
本实施例中，波长转换材料是指可以将入射于波长转换材料的光转换成不同波长的光的材料，包括荧光粉、纳米发光材料和量子点等熟知的材料。
在本实用新型的一种具体实施方式中，参考图2和图3，发光层12可以包括第一发光区120和第二发光区121，反射层11可以包括第一反射区110和第二反射区111，其中，第一反射区110和第一发光区120对应设置，第二反射区111和第二发光区121对应设置，即在垂直于波长转换片1的方向上，第一反射区110的投影和第一发光区120的投影重叠，第二反射区111的投影和第二发光区121的投影重叠，并且，第一反射区110的厚度小于第二反射区111的厚度。优选的，第一反射区110和第二反射区111的厚度差D的范围为0.02mm～0.06mm。
具体地，第一发光区120的波长转换材料可以为红色荧光粉，第二发光区121的波长转换材料可以为黄色荧光粉或绿色荧光粉，当然，本实用新型并不仅限于此，只要第二发光区121的波长转换材料的热效应小于第一发光区120的波长转换材料即可。
本实用新型的另一种具体实施方式中，参考图4和图5，发光层12可以包括第一发光区120、第二发光区121和第三发光区122，反射层11可以包括第一反射区110、第二反射区111和第三反射区112，其中，第一反射区110和第一发光区120对应设置，第二反射区111和第二发光区121对应设置，第三反射区112和第三发光区122对应设置，即在垂直于波长转换片1的方向上，第一反射区110的投影和第一发光区120的投影重叠，第二反射区111的投影和第二发光区121的投影重叠，第三反射区112的投影和第三发光区122的投影重叠。
并且，第一反射区110的厚度小于第二反射区111的厚度，第一反射区110的厚度小于第三反射区112的厚度。优选的，第一反射区110和第二反射区111的厚度差的范围为0.02mm～0.06mm，第一反射区110和第三反射区112的厚度差的范围为0.02mm～0.06mm。此外，第二反射区111和第三反射区112的厚度可以相同，也可以不相同，具体厚度值可根据对应发光区的波长转换材料以及实际需求进行设定。
具体地，第一发光区120具有的波长转换材料可以为红色荧光粉；第二发光区121具有的波长转换材料可以为蓝色荧光粉；第三发光区122具有的波长转换材料可以为绿色荧光粉，当然，本实用新型并不仅限于此。
在本实用新型的又一种实施方式中，在激发光源为蓝光的情况下，第一发光区120具有的波长转换材料可以为红色荧光粉；第二发光区121具有的波长转换材料可以为绿色荧光粉；第三发光区122可以为反光区，该反光区由透明材料或反射材料构成，用于反射激发光蓝光，以便反射后的蓝光能够与红光和绿光合成白光，其中该反射材料可以与反射层的材料相同，也可以是其他本领域熟知的反射材料。同样，第一反射区110的厚度可以小于第二反射区111的厚度，第一反射区110的厚度可以小于第三反射区112的厚度。第一反射区110和第二反射区111的厚度差的范围以及第一反射区110和第三反射区112的厚度差的范围均为0.02mm～0.06mm。
此外，发光层12还可以包括四个甚至更多的发光区，如发光层12可以包括红色荧光粉区、绿色荧光粉区、蓝色荧光粉区和黄色荧光粉区，本实用新型也并不对此进行限定，相应地反射层的厚度可根据具体发光区的波长转换材料进行设定。
此外，发光层12也不仅仅限于可见光发光区，其也可以包括红外光荧光粉区，用于红外成像。
进一步地，本实施例中的反射层11可以包括漫反射层113和位于所述漫反射层113背离发光层12一侧的散热层114，参考图6；反射层11也可以为陶瓷反射层，优选的，反射陶瓷的厚度范围为0.1mm～1.5mm。
此外，反射层11也可以一部分发光区对应的反射层为反射陶瓷，一部分发光区对应的反射层为漫反射层和散热层，即至少一个发光区对应的反射层为反射陶瓷，其他发光区对应的反射层为漫反射层和散热层，参考图2，具有蓝色荧光粉或绿色荧光粉的发光区121对应的反射层可以为反射陶瓷，其他发光区如120对应的反射层为漫反射层和散热层。
其中，漫反射层113由白色散射离子和粘结所述散射粒子的玻璃体构成，散热层114为高散热氮化铝陶瓷。反射陶瓷可以为高反射白色陶瓷，其可以是氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷、氧化硼陶瓷或氧化锆掺杂氧化铝的复合陶瓷。
本实施例提供的波长转换装置，由于不同波长转换材料的热效应不同，因此，可以将产生热量较多的发光区对应的反射层设置的较薄，将产生热量较少的发光区对应的反射层设置的较厚，这样在满足荧光粉层散热和稳定性的同时，还能提高反射层的反射率，提高波长转换装置的光效。
本实用新型的另一个实施例还提供了一种光源系统，该光源系统包括激发光源和如上任一实施例提供的波长转换装置，激光光源发射的激发光照射到波长转换装置的发光层上后，则会激发出至少两种不同颜色的受激光，这些不同颜色的受激光经过反射层反射后进入后续的会聚透镜等进行会聚准直，以合成投影图像所用的一束白光。
本实用新型的又一个实施例还提供了一种投影系统，该投影系统包括如上所述的光源系统，除此之外还包括分光合光系统和对光线进行调制的光调制系统等。
本实施例提供的光源系统和投影系统，由于不同发光区对应的反射层的厚度不同，因此，在满足荧光粉层散热和稳定性的同时，还能提高反射层的反射率，提高波长转换装置的光效。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (11)

1.一种波长转换装置，其特征在于，所述波长转换装置包括波长转换片，所述波长转换片包括反射层以及位于所述反射层一侧表面的发光层；
所述发光层包括至少两个发光区，不同的发光区具有不同的波长转换材料；其中，与至少一个所述发光区对应的所述反射层的厚度小于与其他所述发光区对应的所述反射层的厚度。
2.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述发光层包括第一发光区和第二发光区；
所述反射层包括第一反射区和第二反射区，所述第一反射区与所述第一发光区对应设置，所述第二反射区与所述第二发光区对应设置，所述第一反射区的厚度小于所述第二反射区的厚度。
3.根据权利要求2所述的波长转换装置，其特征在于，所述第一发光区的波长转换材料为红色荧光粉；所述第二发光区的波长转换材料为黄色荧光粉或绿色荧光粉。
4.根据权利要求2所述的波长转换装置，其特征在于，所述发光层还包括第三发光区；所述反射层还包括第三反射区，所述第三反射区与所述第三发光区对应设置，且所述第一反射区的厚度小于所述第三反射区的厚度。
5.根据权利要求4所述的波长转换装置，其特征在于，所述第一发光区具有的波长转换材料为红色荧光粉；所述第二发光区具有的波长转换材料为蓝色荧光粉；所述第三发光区具有的波长转换材料为绿色荧光粉。
6.根据权利要求2所述的波长转换装置，其特征在于，所述发光层还包括反光区，所述反射层还包括第三反射区，所述第三反射区与所述反光区对应设置，所述反光区由透明材料或反射材料构成。
7.根据权利要求1～6任一项所述的波长转换装置，其特征在于，所述反射层为漫反射层，所述漫反射层背离所述发光层的一侧表面具有散热层；或者，所述反射层为反射陶瓷，所述反射陶瓷为氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷、氧化硼陶瓷或氧化锆掺杂氧化铝的复合陶瓷。
8.根据权利要求7所述的波长转换装置，其特征在于，与至少一个所述发光区对应的所述反射层的厚度与其他所述发光区对应的所述反射层的厚度差为0.02mm～0.06mm。
9.根据权利要求1～6任一项所述的波长转换装置，其特征在于，与至少一个所述发光区对应的反射层为反射陶瓷，与其他所述发光区对应的反射层为漫反射层，所述漫反射层背离所述发光层的一侧表面具有散热层，所述反射陶瓷为氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷、氧化硼陶瓷或氧化锆掺杂氧化铝的复合陶瓷。
10.一种光源系统，其特征在于，包括激发光源和权利要求1～9任一项所述的波长转换装置。
11.一种投影系统，其特征在于，包括权利要求10所述的光源系统。
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