TWI540377B - 光波長轉換器及其適用之光源系統 - Google Patents

光波長轉換器及其適用之光源系統 Download PDF

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TWI540377B
TWI540377B TW103103661A TW103103661A TWI540377B TW I540377 B TWI540377 B TW I540377B TW 103103661 A TW103103661 A TW 103103661A TW 103103661 A TW103103661 A TW 103103661A TW I540377 B TWI540377 B TW I540377B
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劉孟翰
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Description

光波長轉換器及其適用之光源系統
本案係關於一種光波長轉換器,尤指一種提供穩定且高品質光源之光波長轉換器及其適用之光源系統。
光波長轉換器係為一種光學換能元件,主要用於將一種以上之光波長轉換產生特定之可見光波長以作為光源,通常應用於特殊照明,例如聚光燈、車頭燈、顯示器光源或投影機顯像等。
一般而言,傳統光波長轉換器以螢光粉色輪為大宗,旨在配合雷射光源並將雷射光轉換成具有不同波長之色光,並透過馬達帶動螢光粉色輪以使各色光源以一時序差分時投射。在高功率操作下,螢光粉色輪之光波長轉換效率可大幅提升投影機之光電轉換及流明輸出,近年來已成為新世代投影技術之重要光源。
請參閱第1A圖,其係顯示傳統光波長轉換器之結構示意圖。如第1A圖所示,傳統光波長轉換器1係與馬達2連動,並於基板3之部分區域30塗佈螢光粉4。舉例而言,較為常見之傳統光波長轉換器主要可根據基板種類區分為穿透式及反射式等二類別,請參閱第1B圖及第1C圖,其係分別顯示穿透式之傳統光波長轉換器及其光路徑示意圖以及反射式之傳統光波長轉換器及其光路徑示意圖 。如第1B圖所示,穿透式之傳統光波長轉換器1之基板3主要係採用分光玻璃,以使入射光I1直接穿透基板3並受螢光粉4激發而產生並輸出受激發光O1,其中入射光I1及受激發光O1之行進方向係為相同。另如第1C圖所示,反射式之傳統光波長轉換器1之基板3主要係採用鏡面玻璃或亮面鋁等高反射基板,以於入射光I2經螢光粉4激發而產生受激發光O2後,使受激發光O2經基板3之反射輸出,其中入射光I2之入射方向係與受激發光O2之輸出方向相反。
有鑑於高流明投影機之需求,雷射配合螢光粉之高光功率往往使得穿透式之傳統光波長轉換器之基板過熱,導致螢光粉之波長轉換效率降低,進而影響整體出光,因此目前市場主流係以反射式之傳統光波長轉換器為大宗。
目前市面上常見之投影機主要係以藍光雷射配合反射式之傳統光波長轉換器,請參閱第2圖,其係顯示具有缺口之傳統光波長轉換器之示意圖。如第2圖所示,為使光源系統直接以藍光雷射光源作為藍光光源,多半係於傳統光波長轉換器1之基板3上設計一缺口31,以控制藍光雷射穿透缺口31,並藉由缺口31的大小而可調整藍光雷射反射量的比例,然因傳統光波長轉換器1係為轉動動件,在高轉速下難以精準控制馬達2之擺動量,且當基板3之半徑較大時,更常伴隨藍色光斑與缺口31配比之誤差問題以及傳統光波長轉換器1之轉動平衡問題,導致藍光出光強度及色度皆不穩定,嚴重影響出光品質。
因此,實有必要發展一種提供穩定且高品質光源之光波長轉換器及其適用之光源系統,以改善前文提及之各項缺點及問題,進而增進其產業上之實用性。
本案之主要目的為提供一種光波長轉換器及其適用之光源系統,俾解決傳統光波長轉換器於高轉速下無法精準控制擺動量,且於基板半徑較大時易發生藍色光斑配比誤差問題及轉動平衡問題,導致藍光出光強度及色度不穩定所造成之出光品質不佳等缺點。
本案之另一目的為提供一種光波長轉換器及其適用之光源系統,藉由第二基板之設置,雷射光斑可均勻且穩定地穿透光波長轉換器,不僅可有效且精準地控制光波長轉換器,更可避免光斑之配比誤差,進而使出光強度及色度穩定,並達到提升出光品質之功效。
本案之另一目的為提供一種光波長轉換器及其適用之光源系統,透過第一基板之第一區段與第二基板之第二區段交錯設置,可使轉動平衡最佳化,進而避免光波長轉換器偏擺或震動,以提供完整穩定的光源輸出。
為達上述目的,本案之一較佳實施態樣為提供一種光波長轉換器,適用於轉換一第一波段光,包括:一第一基板,具有至少一第一區段;一第一波長轉換材料,設置於該第一區段,用以將該第一波段光轉換為一第二波段光,且該第一區段係反射該第二波段光;一第二基板,鄰設於該第一基板且具有至少一第二區段,其中該第二區段係與該第一區段交錯設置,俾使該第一波段光穿透。
為達上述目的,本案之另一較佳實施態樣為提供一種光源系統,包括:一固態發光元件,架構於發出一第一波段光;一光波長轉 換器,包括:一第一基板,具有至少一第一區段;一第一波長轉換材料,設置於該第一區段,用以將該第一波段光轉換為一第二波段光,且該第一區段係反射該第二波段光至一第一光路徑;一第二基板,鄰設於該第一基板且具有至少一第二區段,其中該第二區段係與該第一區段交錯設置,俾使該第一波段光穿透該第二區段並輸出至一第二光路徑。
1‧‧‧傳統光波長轉換器
2‧‧‧馬達
3‧‧‧基板
30‧‧‧部分區域
31‧‧‧缺口
4‧‧‧螢光粉
5‧‧‧光波長轉換器
51‧‧‧第一基板
511‧‧‧第一區段
512‧‧‧第一承接部
52‧‧‧第二基板
521‧‧‧第二區段
522‧‧‧第二承接部
53‧‧‧第一波長轉換材料
54‧‧‧固定元件
55‧‧‧第二波長轉換材料
56‧‧‧第三波長轉換材料
6‧‧‧光源系統
61‧‧‧固態發光元件
62‧‧‧第一分光鏡
63‧‧‧第二分光鏡
64‧‧‧第一反射鏡
65‧‧‧第二反射鏡
7‧‧‧光機
F1、F2、F3、F1'‧‧‧頻譜
G‧‧‧綠光
I1、I2‧‧‧入射光
L1‧‧‧第一波段光
L2‧‧‧第二波段光
L3‧‧‧第三波段光
L3’‧‧‧部分第三波段光
L4‧‧‧第四波段光
O1、O2‧‧‧受激發光
P1‧‧‧第一光路徑
P2‧‧‧第二光路徑
P3‧‧‧第三光路徑
R‧‧‧紅光
S1‧‧‧第一表面
S2‧‧‧第二表面
Y‧‧‧黃光
第1A圖係顯示傳統光波長轉換器之結構示意圖。
第1B圖係顯示穿透式之傳統光波長轉換器及其光路徑示意圖。
第1C圖係顯示反射式之傳統光波長轉換器及其光路徑示意圖。
第2圖係顯示具有缺口之傳統光波長轉換器之示意圖。
第3A圖係顯示本案較佳實施例之光波長轉換器之結構示意圖。
第3B圖係顯示本案較佳實施例之光源系統架構圖。
第4圖係顯示本案光波長轉換器之第二基板以及光源系統第一光路徑上之分光鏡穿透頻譜示意圖。
第5A圖係顯示本案另一較佳實施例之光波長轉換器之結構示意圖。
第5B圖係顯示本案另一較佳實施例之光源系統架構圖。
第6A圖係顯示本案再一較佳實施例之光波長轉換器之結構示意圖。
第6B圖係顯示本案再一較佳實施例之光源系統架構圖。
第7A圖係顯示本案又一較佳實施例之光波長轉換器之結構示意圖。
第7B圖係顯示本案又一較佳實施例之光源系統架構圖。
體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化,其皆不脫離本案的範圍,且其中的說明及圖示在本質上係當作說明之用,而非架構於限制本案。
請參閱第3A圖及第3B圖,其中第3A圖係顯示本案較佳實施例之光波長轉換器之結構示意圖,以及第3B圖係顯示本案較佳實施例之光源系統架構圖。如第3A圖及第3B圖所示,本案之光波長轉換器5係適用於光源系統6,並架構於轉換光源系統6之固態發光元件61發出之第一波段光L1,光波長轉換器5係可為例如但不限於一螢光劑色輪或一螢光粉色輪,且包括第一基板51、第二基板52及第一波長轉換材料53。第一基板51具有至少一第一區段511,第一波長轉換材料53係設置於第一區段511,用以將第一波段光L1轉換為第二波段光L2,且該第一區段511係反射第二波段光L2至第一光路徑P1。第二基板52係鄰設於第一基板51且具有至少一第二區段521,其中第二區段521係與第一區段511交錯設置,俾使第一波段光L1穿透第二區段521並輸出至第二光路徑P2。簡言之,本案之光源系統6係於光波長轉換器5之轉動過程中,連續地使第一波段光L1穿透第二區段521並輸出至第二光路徑P2,或使第一波段光L1被轉換為第二波段光L2並受第一區段511之反射輸出至第一光路徑P1,俾不間斷地進行第一波段光L1及第二波段光L2 之分時投射。故此,本案藉由第二基板52之設置,雷射光斑可均勻且穩定地穿透光波長轉換器5,不僅可有效且精準地控制光波長轉換器5,更可避免光斑之配比誤差,進而使出光強度及色度穩定,並達到提升出光品質之功效。
於一些實施例中,每一第一區段511係設置於相鄰之第二區段521之間,或每一第二區段521係設置於相鄰之第一區段511之間,且第一基板51及第二基板52係以相異之材料,例如第一基板51為鋁基板且第二基板52為玻璃基板,製成並彼此拼接構成一輪型本體。換言之,第一基板51及第二基板52對應之圓心角總和為360度。於另一些實施例中,第一基板51係具有第一承接部512,第二基板52係具有第二承接部522,且第一承接部512及第二承接部522較佳係分別形成於第一基板51及第二基板52之質心,然不以此為限。其中,本案之光波長轉換器5更包括固定元件54,固定元件54係與第一承接部512及第二承接部522相連接,用以固定第一承接部512及第二承接部522,且其固定方法可為例如夾固或黏著等方式為之,且於固定完成後架構於進行同軸旋轉。
根據本案之構想,第一基板51及第二基板52之厚度係為相同或相異,且每一第一基板51或每一第二基板52之厚度值係大於等於0.1毫米並小於等於2毫米,亦即第一基板51及第二基板52之厚度值可為相異,然皆係介於0.1毫米及2毫米之間,但不以此為限,其主要取決於該等基板於旋轉時的配重,較佳地應使旋轉能達到穩定。
請再參閱第3A圖及第3B圖。本案之光源系統6係包括固態發光元件61及前述之光波長轉換器5。其中固態發光元件61係架構於發 出第一波段光L1,光波長轉換器5係架構於以設置於第一基板51之第一區段511之第一波長轉換材料53將第一波段光L1轉換為第二波段光L2,並透過第一區段511將第二波段光L2反射至第一光路徑P1,並以例如玻璃基板之第二基板52使第一波段光L1穿透第二基板52之第二區段521並輸出至第二光路徑P2。其中,第一基板51及其第一區段511係為亮面金屬板或霧面金屬板,第一基板51之表面擴散半角係大於等於0度角並小於等於80度角,且第一基板51對波長大於等於400奈米並小於等於700奈米之光線之反射率較佳係大於85%;另外,第二基板52及其第二區段521係為玻璃基板或擴散玻璃基板,第二基板52之表面擴散半角係大於等於0度角並小於等於80度角,以對第一波段光L1均勻化,應當理解並說明的是以上各基板之實施態樣仍可依實際需求變換之。
於此實施例中,第一波段光L1係為藍光,第一波長轉換材料53係包括至少一螢光粉,亦即可為一種以上之螢光粉組成具不同區段之第一波長轉換材料53,以分別將第一波段光L1轉換為紅光R及綠光G,亦可為單一種類之螢光劑,架構於將第一波段光L1轉換為包含紅光R及綠光G波段之黃光Y。一言以蔽之,於本案較佳實施例中,第一波段光L1係以藍光為佳,且第二波段光L2係以紅光R及綠光G或黃光Y為佳。此外,本案光源系統6之第一光路徑P1及第二光路徑P2係透過光路設計轉折後會合於第三光路徑P3,並送往光機7以供後端應用,故此可以三原色光(藍光、紅光及綠光)進行投射,亦可為三原色光加上黃光進行投射,且以分時投射為較佳,其皆屬本案之教示範圍。
請參閱第4圖並配合第3A圖及第3B圖,其中第4圖係顯示本案光波 長轉換器之第二基板以及光源系統第一光路徑上之分光鏡穿透頻譜示意圖。於另一些實施例中,如第3A圖、第3B圖及第4圖所示,本案之光源系統6於第一光路徑P1上係設置有第一分光鏡62及第二分光鏡63,其中第一分光鏡62係設置於固態發光元件61及光波長轉換器5之間,且第一分光鏡62之穿透頻譜係如第4圖所示之頻譜F1所示。頻譜F1示出第一分光鏡62係使波長大於460奈米之光線反射並使波長小於等於460奈米之光線穿透,以架構於使第一波段光L1穿透並反射第二波段光L2。第二分光鏡63係設置於第一分光鏡62及光機7之間,亦即設置於第一光路徑P1與第三光路徑P3之間且設置於第二光路徑P2與第三光路徑P3之間,以將第一光路徑P1及第二光路徑P2整合並輸出至第三光路徑P3。第二分光鏡63之穿透頻譜係如第4圖所示之頻譜F2所示,亦即第二分光鏡63係使波長大於460奈米之光線穿透並使波長小於等於460奈米之光線反射,主要用以反射第一波段光L1並使第二波段光L2穿透,且於此實施例中第一波段光L1為藍光,第二波段光L2為波長大於460奈米之其他可見光。
於另一些實施例中,本案光波長轉換器5之第二基板52係可選用具有光學功能性或光學性質之材料,例如光衰片或濾光片,以應用於選用例如光波長為445奈米之固態發光元件61發出第一波段光L1時,搭配對應之光源系統架構,可對顯色為藍紫色之第一波段光L1進行光色調整至標準Rec.709藍光顯色座標(0.15,0.06)。當然,於另一些實施例中,第二基板52亦可選用光吸收密度(Optical Density,OD)值大於等於1並小於等於2之光衰片,然皆不以此為限。
惟於此實施例中,固態發光元件61係以發出之光波長約為445奈米之雷射元件為較佳,且架構於發出藍色且略帶紫色之色光。光波長轉換器5係更包括第二波長轉換材料55,且第二波長轉換材料55係設置於該第二基板52之第二區段521,用以將部分第一波段光L1轉換為第三波段光L3,其中第三波段光L3係以波長大於等於460奈米並小於等於520奈米,且主要峰值為490奈米之青色色光為較佳,但不以此為限。
請參閱第4圖、第5A圖及第5B圖,其中第5A圖係顯示本實施例之光波長轉換器之結構示意圖,以及第5B圖係顯示本實施例之光源系統架構圖。於本實施例中,第二基板52係選用光衰片或濾光片,並使固態發光元件61產生波長約為445奈米之第一波段光L1,而後激發發光峰值在490奈米之青色螢光粉產生第三波段光L3,其應用作以光色調整。由於第二基板52係為透光之材質如光衰片或濾光片等,故作為光色調整用之第三波段光L3係於轉換後可被設計輸出至第一光路徑P1或第二光路徑P2,配合該路徑所對應之光源系統架構,可藉由第二分光鏡63合光輸出至光機7。
本實施例說明當第三波段光L3於轉換後被輸出往第一光路徑P1之實施態樣。本實施例中,第二基板52係架構於僅供波長小於460奈米之色光穿透。如第5A圖及第5B圖所示,本案之光波長轉換器5係適用於光源系統6,並架構於轉換光源系統6之固態發光元件61發出之第一波段光L1,光波長轉換器5係可為例如但不限於一螢光劑色輪或一螢光粉色輪,且包括第一基板51、第二基板52及第一波長轉換材料53。其中光源系統更包括第一反射鏡64及第二反射鏡65,且第一反射鏡64及第二反射鏡65係依序設置於第二光 路徑P2上且於第二光路徑P2上位於光波長轉換器5及第二分光鏡63之間,以架構於反射第一波段光L1(例如藍光)且使其他色光穿透。光波長轉換器5之第一基板51及第一波長轉換材料53係與前述實施例相同,於此不再贅述。
於本實施例中,第二基板52係為濾光片,且第二基板52之穿透頻譜係如第4圖所示之頻譜F1所示,亦即第二基板52對波長小於460奈米之光線之穿透率至少係大於85%,且第二基板52對波長大於等於460奈米之光線之穿透率係至少小於1%。被激發產生之第三波段光L3,係經第一光路徑P1由第一分光鏡62反射至第二分光鏡63後穿透。第一分光鏡62採第4圖之F1穿透頻譜,係架構於使波長小於460奈米之色光穿透;第二分光鏡63採第4圖之F2穿透頻譜,係架構於使波長大於460奈米之色光穿透。
由於第二基板52係為透光之濾光片,故剩餘部分之第一波段光L1係被輸出至第二光路徑P2,經由第一反射鏡64及第二反射鏡65後最終反射至第二分光鏡63,而後波長小於460奈米之第一波段光L1被反射往第三光路徑P3,最後上述第一波段光L1更與穿透第二分光鏡63之第三波段光L3合光並進入光機7,藉由上述合光係可調整為Rec.709標準之藍光。
請參閱第6A圖及第6B圖,其中第6A圖係顯示本案再一較佳實施例之光波長轉換器之結構示意圖,第6B圖係顯示本案再一較佳實施例之光源系統架構圖。如第6A圖及第6B圖所示,本發明之另一實施例係示出第三波段光L3於轉換後被輸出至第二光路徑P2之實施態樣,於此實施例中,本案光波長轉換器5之第一基板51、第二基板52及第一波長轉換材料53,以及光源系統6之固態發光元件 61、第一分光鏡62、第二分光鏡63、第一反射鏡64及第二反射鏡65皆與前述之實施例相仿,於此不再贅述,惟不同之處在於第二基板52係架構於僅供波長小於500奈米之色光穿透。於此實施例中,第二基板52係為濾光片,且第二基板52之穿透頻譜係如第4圖所示之頻譜F1’所示,亦即第二基板52對波長小於等於500奈米之光線之穿透率至少係大於85%,且第二基板52對波長大於等於500奈米之光線之穿透率係至少小於1%。被激發產生之第三波段光L3與剩餘之第一波段光L1,係穿透第二基板52並合光成第四波段光L4至第二光路徑P2至第二分光鏡63後反射至光機7。第二分光鏡63採第4圖之F3穿透頻譜,係架構於使波長小於500奈米之色光反射。
由於第二基板52係為透光之材質如光衰片或濾光片等,因此受轉換之第三波段光L3亦有部分(500nm以上)被輸出至第一光路徑P1至第一分光鏡62,所以第一分光鏡62可採第4圖之F1’穿透頻譜,係架構於使波長小於等於500奈米之第一波段光L1與第三波段光L3色光穿透,使得部分第三波段光L3’(500nm以上)並未經第一光路徑P1與第一波段光L1進行混光。
本實施例主要係以設置於第二基板52之第二區段521之第二波長轉換材料55將部分第一波段光L1轉換為第三波段光L3並輸出至第一光路徑P1及第二光路徑P2,再於第三光路徑P3上使第一波段光L1及第三波段光L3整合,以調整第一波段光L1之色調,並以將藍色且略帶紫色之第一波段光L1與青色之第三波段光L3整合以使第一波段光L1之藍色更接近純色為較佳,但不以此為限。此外,由於第二基板52之光學特性係可使第三波段光L3直接穿透,故第二 波長轉換材料55係可設置於第二基板52之第二區段521之第一表面S1,亦可設置於第二基板52之第二區段521之第二表面S2,所述第二表面S2例如螢光粉色輪或螢光劑色輪之背面,然不以此為限。
請參閱第7A圖及第7B圖,其中第7A圖係顯示本案又一較佳實施例之光波長轉換器之結構示意圖,以及第7B圖係顯示本案又一較佳實施例之光源系統架構圖。於此實施例中與前述之實施例相仿之處不再贅述。不同之處在於本實施例之光波長轉換器5係包括第三波長轉換材料56,且第三波長轉換材料56係設置於第二基板52之第二區段521之第二表面S2,用以將第一波段光L1轉換為第四波段光L4,其中第四波段光L4係以波長大於等於470奈米並小於等於530奈米之綠色色光為較佳,但不以此為限。
由於第四波段光L4之綠色色光中實質上係包含部分之青色色光,因此第二基板52可採第4圖之F1穿透頻譜及F3穿透頻譜之合併穿透頻譜,亦即第二基板52對波長小於等於460奈米之光線與對波長大於等於500奈米之光線之穿透率至少係大於85%,且第二基板52對波長介於460奈米至500奈米之光線之穿透率係至少小於1%。據此第二基板52之光學特性可反射第四波段光L4內之500~530nm之青色光範圍至第二光路徑P2,另一方面用以調整第一波段光L1色調之第四波段光L4(青色光範圍470~500nm)則可穿透過第二基板52而輸出往第一光路徑P1,再以第一分光鏡62採第4圖之F1穿透頻譜,將波長大於等於460奈米之第四波段光L4(青色光範圍470~500nm)反射至第二分光鏡63,再穿透第二分光鏡63與經由第二光路徑P2來的第一波段光L1合光並往第三光路徑P3。故第三波 長轉換材料56係以設置於第二基板52之第二區段521之第二表面S2為較佳,例如螢光粉色輪或螢光劑色輪之背面,然不以此為限。
詳細而言,第一波段光L1經第三波長轉換材料56轉換為第四波段光L4後,係經過第二基板52濾光,而使第四波段光L4中包含之青色光範圍470~500nm穿透第二基板52輸出至第一光路徑P1,剩餘部分之第四波段光L4,亦即部分470~500nm以及500~520nm範圍的光線則透過第二基板52而輸出第二光路徑P2,而後經第一反射鏡64及第二反射鏡65而往第二分光鏡63,該第二分光鏡63將採用第四圖之F2穿透頻譜,使剩餘第四波段光L4之波長大於等於460奈米之光線穿透,而未進入第三光路徑P3。換言之,本實施例主要係以設置於第二基板52之第二區段521之第二表面S2之第三波長轉換材料56將第一波段光L1轉換為第四波段光L4並輸出波長範圍為470~500nm的光線至第一光路徑P1,再於第三光路徑P3上使第一波段光L1及上述波長範圍為470~500nm的第四波段光L4整合,以調整第一波段光L1之色調,並以將藍色且略帶紫色之第一波段光L1與青色之第四波段光L4整合以使第一波段光L1之藍色更接近純色為較佳,然皆不以此為限。
綜上所述,本案提供一種光波長轉換器及其適用之光源系統,藉由第二基板之設置,雷射光斑可均勻且穩定地穿透光波長轉換器,不僅可有效且精準地控制光波長轉換器,更可避免光斑之配比誤差,進而使出光強度及色度穩定,並達到提升出光品質之功效。此外,透過第一基板之第一區段與第二基板之第二區段交錯設置,可使轉動平衡最佳化,進而避免光波長轉換器偏擺或震動, 以提供完整穩定的光源輸出。同時,透過選用不同於第一波長轉換材料之其他波長轉換材料,並設置於第二基板之第二區段上,以架構於發出用以與第一波段光進行混色或合光之第三波段光,使得本案得以選用非純色之固態發光元件作為光源,以多樣化配合各種光機之實際需求,深富設計彈性。
縱使本發明已由上述之實施例詳細敘述而可由熟悉本技藝之人士任施匠思而為諸般修飾,然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。
5‧‧‧光波長轉換器
51‧‧‧第一基板
511‧‧‧第一區段
512‧‧‧第一承接部
52‧‧‧第二基板
521‧‧‧第二區段
522‧‧‧第二承接部
53‧‧‧第一波長轉換材料
54‧‧‧固定元件

Claims (21)

  1. 一種光波長轉換器,適用於轉換一第一波段光,包括:一第一基板,具有至少一第一區段;一第一波長轉換材料,設置於該第一區段,用以將該第一波段光轉換為一第二波段光,且該第一區段係反射該第二波段光;一第二基板,鄰設於該第一基板且具有至少一第二區段,其中該第二區段係與該第一區段交錯設置,俾使該第一波段光穿透;其中,該第一基板及該第二基板係彼此拼接構成一輪型本體,且該第一基板對波長大於等於400奈米並小於等於700奈米之光線之反射率係大於85%。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之光波長轉換器,其中該第一基板及該第二基板係以相異之材料製成,且該第一區段及該第二區段對應之圓心角總和為360度。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之光波長轉換器,其中該第一基板具有一第一承接部,該第二基板具有一第二承接部,且該第一承接部及該第二承接部係分別形成於該第一基板及該第二基板之質心。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之光波長轉換器,更包括一固定元件,該固定元件係與該第一承接部及該第二承接部相連接,用以固定該第一承接部及該第二承接部。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之光波長轉換器,其中每一該第一區 段係設置於相鄰之該第二區段之間,或每一該第二區段係設置於相鄰之該第一區段之間。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之光波長轉換器,其中該第一基板及該第二基板之厚度係為相同或相異,且每一該第一基板或每一該第二基板之厚度值係大於等於0.1毫米並小於等於2毫米。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之光波長轉換器,其中該第一基板係為一亮面金屬板或一霧面金屬板,該第一基板之表面擴散半角係大於等於0度角並小於等於80度角。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之光波長轉換器,其中該第二基板係為一光衰片,且該第二基板之光吸收密度值係大於等於1並小於等於2。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之光波長轉換器,其中該第二基板係為一濾光片,且該第二基板對波長小於460奈米之光線之穿透率係大於85%,且該第二基板對波長大於等於460奈米之光線之穿透率係小於1%。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之光波長轉換器,其中該第二基板係為一濾光片,且該第二基板對波長小於500奈米之光線之穿透率係大於85%,且該第二基板對波長大於等於500奈米之光線之穿透率係小於1%。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之光波長轉換器,其中該第二基板係為一濾光片,且該第二基板對波長小於等於460奈米以及波長大於等於500奈米之光線之穿透率係大於85%,且該第二基板對波長介於460奈米至500奈米之光線之穿透率係小於1%。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之光波長轉換器,更包括一第二波長轉換材料,且該第二波長轉換材料係設置於該第二基板之該第二 區段,用以將該第一波段光轉換為一第三波段光,其中該第三波段光係為波長大於等於460奈米並小於等於520奈米,且主要峰值為490奈米之青色光。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之光波長轉換器,其中該第二波長轉換材料係設置於該第二區段之一第一表面或一第二表面。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之光波長轉換器,更包括一第三波長轉換材料,且該第三波長轉換材料係設置於該第二基板之該第二區段之一第二表面,用以將該第一波段光轉換為一第四波段光,其中該第四波段光係為波長大於等於470奈米並小於等於530奈米之綠色光。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之光波長轉換器,其中該第四波段光中,波長大於等於470奈米並小於等於500奈米之色光係與該第一波段光整合。
  16. 一種光源系統,包括:一固態發光元件,架構於發出一第一波段光;以及一光波長轉換器,包括:一第一基板,具有至少一第一區段;一第一波長轉換材料,設置於該第一區段,用以將該第一波段光轉換為一第二波段光,且該第一區段係反射該第二波段光至一第一光路徑;以及一第二基板,鄰設於該第一基板且具有至少一第二區段,其中該第二區段係與該第一區段交錯設置,俾使該第一波段光穿透該第二區段並輸出至一第二光路徑;其中,該第一基板及該第二基板係彼此拼接構成一輪型本體,且該第一基板對波長大於等於400奈米並小於等於700奈米 之光線之反射率係大於85%。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之光源系統,更具有一第三光路徑,設置於該第一光路徑及該第二光路徑上,且該第一光路徑及該第二光路徑係會合於該第三光路徑,以將該第一波段光及該第二波段光整合並透過該第三光路徑輸出至一光機。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之光源系統,更包括:一第一分光鏡,設置於該固態發光元件及該光波長轉換器之間,以架構於使該第一波段光穿透並反射該第二波段光;以及一第二分光鏡,設置於該第一分光鏡及該光機之間,以架構於反射該第一波段光並使該第二波段光穿透,俾將該第一光路徑及該第二光路徑整合並輸出至該第三光路徑。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之光源系統,其中該第一分光鏡係使波長大於460奈米之光線反射並使波長小於等於460奈米之光線穿透,該第二分光鏡係使波長大於460奈米之光線穿透並反射波長小於等於460奈米之光線。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之光源系統,其中該第一波段光係為藍光,且該第二波段光係為波長大於460奈米之可見光。
  21. 如申請專利範圍第18項所述之光源系統,更包括一第一反射鏡及一第二反射鏡,該第一反射鏡及該第二反射鏡係依序設置於該第二光路徑上且於該第二光路徑上位於該光波長轉換器及該第二分光鏡之間,以架構於反射該第一波段光且使其他色光穿透。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI633383B (zh) * 2017-12-27 2018-08-21 中強光電股份有限公司 波長轉換裝置
US10520802B2 (en) 2017-12-18 2019-12-31 Coretronic Corporation Illumination system and projection apparatus
US10948811B2 (en) 2018-06-25 2021-03-16 Coretronic Corporation Illumination system and projection apparatus
US20230022801A1 (en) * 2021-07-26 2023-01-26 Coretronic Corporation Wavelength conversion module and projection device

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI571657B (zh) * 2015-08-10 2017-02-21 崑山科技大學 Blu-ray filter elements
TWI576651B (zh) * 2015-10-08 2017-04-01 Projector composite optical color wheel device
WO2017108463A1 (en) * 2015-12-23 2017-06-29 Lumileds Holding B.V. Light conversion module
CN106200235B (zh) 2016-07-22 2019-01-25 明基智能科技(上海)有限公司 投影机及应用其的投影方法
TWI584047B (zh) * 2016-07-27 2017-05-21 明基電通股份有限公司 投影機及應用其之投影方法
JP6796751B2 (ja) * 2016-09-26 2020-12-09 パナソニックIpマネジメント株式会社 光源装置、及び投写型映像表示装置
US10527916B2 (en) * 2016-12-01 2020-01-07 Coretronic Corporation Light source module and projection device including the same
US20180180251A1 (en) * 2016-12-27 2018-06-28 Hisense Co., Ltd. Laser projection device and laser source thereof
US10983333B2 (en) 2018-09-18 2021-04-20 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Light source device and projection display apparatus
CN114403866B (zh) * 2022-01-28 2022-08-19 广东工业大学 一种基于近红外光波长变换的无创血糖预测装置

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004333553A (ja) 2003-04-30 2004-11-25 Canon Inc 光量調節装置、撮影装置及びフィルタ
DE102006020648B4 (de) * 2006-05-02 2020-06-10 Oerlikon Trading Ag, Trübbach Verfahren zur Herstellung eines Farbrades
US8220931B2 (en) * 2009-07-07 2012-07-17 Eastman Kodak Company Etendue reduced stereo projection using segmented disk
JP5459537B2 (ja) 2009-09-25 2014-04-02 カシオ計算機株式会社 光源装置及び光源装置を備えたプロジェクタ
JP5428710B2 (ja) 2009-09-29 2014-02-26 カシオ計算機株式会社 光源装置、投影装置及び投影方法
JP2013178290A (ja) 2010-06-30 2013-09-09 Jvc Kenwood Corp 光源装置及び照明装置
CN102375314B (zh) 2010-08-09 2013-12-04 台达电子工业股份有限公司 光源系统及其适用的投影机
EP3447362B1 (en) 2010-12-08 2020-03-25 Appotronics Corporation Limited Light source
TWI418727B (zh) 2010-12-27 2013-12-11 Delta Electronics Inc 光源系統及包含該光源系統之投影裝置
CN102418905B (zh) 2010-12-30 2014-06-04 深圳市绎立锐光科技开发有限公司 多色发光装置
US20120201030A1 (en) * 2011-02-07 2012-08-09 Intematix Corporation Photoluminescence color wheels
JP5842162B2 (ja) * 2011-03-23 2016-01-13 パナソニックIpマネジメント株式会社 光源装置及びそれを用いた画像表示装置
CN102722034B (zh) 2012-02-11 2015-10-07 深圳市光峰光电技术有限公司 偏振分光装置及相关光源
JP5919476B2 (ja) 2012-05-10 2016-05-18 パナソニックIpマネジメント株式会社 光源装置および映像表示装置
US9664892B2 (en) * 2013-01-14 2017-05-30 Texas Instruments Incorporated Hybrid laser excited phosphor illumination apparatus and method
US9470886B2 (en) * 2013-01-24 2016-10-18 Texas Instruments Incorporated Split phosphor/slit color wheel segment for color generation in solid-state illumination system
TWI494604B (zh) * 2013-10-31 2015-08-01 中強光電股份有限公司 波長轉換濾光模組與光源系統

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10520802B2 (en) 2017-12-18 2019-12-31 Coretronic Corporation Illumination system and projection apparatus
TWI633383B (zh) * 2017-12-27 2018-08-21 中強光電股份有限公司 波長轉換裝置
US10678122B2 (en) 2017-12-27 2020-06-09 Coretronic Corporation Wavelength conversion device
US10948811B2 (en) 2018-06-25 2021-03-16 Coretronic Corporation Illumination system and projection apparatus
US20230022801A1 (en) * 2021-07-26 2023-01-26 Coretronic Corporation Wavelength conversion module and projection device
US11624975B2 (en) * 2021-07-26 2023-04-11 Coretronic Corporation Wavelength conversion module and projection device

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Publication number Publication date
JP2017143061A (ja) 2017-08-17
US10156729B2 (en) 2018-12-18
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JP2015165484A (ja) 2015-09-17
TW201530062A (zh) 2015-08-01

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