專利名稱：光源組件、光源系統及投影裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及照明和顯示用的光源技術領域，特別是涉及ー種光源組件、光源系統及投影裝置。
背景技術：
目前，許多應用場合需要用到高亮度的彩色光源，如舞臺燈光、投影顯示器以及RGB背光等。其中氣體放電燈(例如，超高壓汞燈)是ー種應用于特殊照明及顯示領域的傳統高亮度光源。然而，由于汞容易造成環境污染，因此業界正在尋求ー種環保型光源來代替超高壓汞燈。請參見圖1，圖I是ー種現有技術的光源系統的結構示意圖。如圖I所示，該光源系統包括固態光源101、透鏡103、色輪104和驅動裝置106。固態光源101用于產生一激發光102。透鏡103用于將該激發光102聚光到色輪104上。色輪104的不同區段設置有不同的熒光粉。因此，在色輪104在驅動裝置106的驅動下繞旋轉軸107進行轉動的過程中，激發光102依次激發這些熒光粉，進而產生彩色光序列105。例如，熒光粉可以包括紅光熒光粉、綠光熒光粉和黃光熒光粉。當色輪104的紅光熒光粉區轉動到激發光102的傳播路徑上時，紅光熒光粉受到激發光102的激發而產生高亮度的紅光。綠光和黃光的產生過程與紅光的產生過程相同。然而，在現有的熒光粉中，部分熒光粉的價格遠高于其他熒光粉或工作性能遠低于其他突光粉，例如目前紅光突光粉的價格遠高于其他突光粉，因此導致光源系統的成本增加。此外，紅光熒光粉相對于其他熒光粉具有較大的斯托克斯頻移損失(Stokes shiftloss)，容易導致紅光熒光粉的溫度升高，進而降低激發光的光轉換效率和系統的可靠性。綜上，需要提供ー種光源組件、光源系統及投影裝置，以解決現有技術的光源系統普遍存在的上述技術問題。
發明內容
本發明主要解決的技術問題是提供ー種光源組件、光源系統及投影裝置，以降低光源系統的成本或提高光源系統的光轉換效率。為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是提供ー種光源組件，包括激發光光源、色輪以及濾光片。激發光光源用于產生ー激發光，色輪上設置有第一波長轉換材料，第一波長轉換材料將激發光轉換成第一顔色光。濾光片設置有第一濾光區，第一濾光區對第一顔色光進行過濾，以產生第二顔色光，其中第一顔色光與第二顔色光的主波長之差大于等于3nm。其中，第一顏色光的主波長為520nm且小于590nm，第二顏色光的主波長大于590nmo
其中，第一顏色光為綠光或黃光，第二顏色光為紅光。其中，第一顏色光的主波長大于570nm且小于590nm，第二顏色光的主波長小于570nmo其中，第一顏色光為黃光，第二顏色光為綠光或青光。其中，第一波長轉換材料的光轉換效率大于15%。其中，第一顏色光與第二顏色光的主波長之差大于等于10nm。其中，光源組件進一歩包括驅動裝置，驅動裝置驅動色輪，以使激發光在色輪上產生的光斑沿預定路徑作用于第一波長轉換材料。其中，色輪與濾光片相對固定，并在驅動裝置的驅動下同步運動。其中，色輪和濾光片為同軸固定于驅動裝置的轉動軸上的兩個環狀結構。其中，光源組件包括ー驅動裝置，色輪包括至少兩個區段，第一波長轉換材料設置于該至少兩個區段中的第一區段，該至少兩個區段中的第二區段上設置有第二波長轉換材料或設置成透射或過濾激發光，驅動裝置驅動色輪，以使得激發光依次作用于第一區段和第二區段。其中，色輪與濾光片相對固定，并在驅動裝置的驅動下同步運動，濾光片進ー步設置有第二濾光區或透光區，激發光經第一區段上的第一波長轉換材料轉換產生的第一顔色光經第一濾光區進行過濾，激發光經第二區段上的第二波長轉換材料轉換產生的第三顔色光或由第二區段透射或過濾的激發光經第二濾光區或透光區進行過濾或透射。其中，色輪設置成透射或反射第一顔色光。其中，色輪設置成反射第一顔色光，光源組件進一歩包括內部設置有反射面的圓弧形反射裝置，圓弧形反射裝置將色輪反射的第一顔色光反射到濾光片。其中，激發光經圓弧形反射裝置的頂部開ロ入射到色輪。其中，色輪設置成反射第一顔色光，濾光片為設置于色輪與激發光光源之間的ニ向色鏡，ニ向色鏡透射激發光，同時反射第二顏色光且透射第一顏色光的剩余光譜分量，或者ニ向色鏡反射激發光，同時透射第二顔色光且反射第一顔色光的剩余光譜分量。其中，光源組件進一歩包括設置于色輪與濾光片之間的光收集裝置，光收集裝置減小第一顔色光入射到濾光片時的發散角度。其中，光收集裝置為透鏡或楔形導光體。為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是提供ー種光源系統，包括上述第一光源組件。其中，光源系統進一歩包括第二光源組件以及光路合并裝置，光路合并裝置將第一光源組件產生的第二顔色光與第二光源組件產生的光進行光路合井。為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是提供ー種投影裝置，包括上述光源組件。本發明的有益效果是區別于現有技術的情況，通過上述方式，本發明的光源組件、光源系統及投影裝置利用能夠將激發光轉換成第一顔色光的第一波長轉換材料與濾光片配合來產生第二顔色光，以避免使用價格相對較高或性能較差的直接吸收激發光產生第ニ顔色光的波長轉換材料，降低了光源系統的成本，提高了光源系統的光轉換效率。
圖I是現有技術ー種光源系統的結構示意圖；、
圖2是本發明的光源組件的第一實施例的結構示意圖；圖3是圖2所示的光源組件的色輪的主視圖4是用于說明圖2所示的光源組件的濾光前后的主波長變化的色品圖；圖5是用于說明圖2所示的光源組件的技術效果的光譜示意圖；圖6是本發明光源組件的第二實施例的結構示意圖；圖7是本發明光源組件的第三實施例的結構示意圖；圖8是本發明光源組件的第四實施例的結構示意圖；圖9是圖8所示的光源組件的色輪及濾光片的主視圖；圖10是本發明光源組件的第五實施例的結構示意圖；圖11是本發明的光源系統的第一實施例的結構示意圖。
具體實施例方式請參見圖2-3，圖2是本發明光源組件的第一實施例的結構示意圖，圖3是圖2所示的光源組件的色輪的主視圖。如圖2所示，本實施例的光源組件主要包括激發光光源201、色輪203、驅動裝置204、光收集裝置206和濾光片207。激發光光源201產生ー激發光202，并入射到色輪203上。色輪203上設置有第一波長轉換材料2031，用于將激發光202轉換成第一顏色光205，并經色輪203透射。色輪203透射的第一顏色光205經光收集裝置206中繼到濾光片207上。濾光片207設置有第一濾光區(未圖不)，第一濾光區對第一顏色光205進行過濾,進而產生第二顏色光208。在本實施例中，第一顏色不同于第二顔色。如圖3所示，在本實施例中，第一波長轉換材料2031在色輪203上呈環形設置，驅動裝置204為具有一轉動軸的轉動裝置，進而驅動色輪203繞其轉動軸轉動，以使激發光202在色輪203上產生的光斑2011沿圓形路徑作用于第一波長轉換材料2031，由此避免激發光202長時間作用于第一波長轉換材料2031的同一位置而導致的溫度升高。在其他實施例中，色輪203也可以設計成帯狀或筒狀，而驅動裝置204也可以采用線性平移裝置或其他適當的驅動裝置，以使得激發光202在色輪203上產生的光斑沿預定路徑作用于第一波長轉換材料。此外，在其他實施例中，色輪203上可以設置至少兩個區段(未圖示)，第一波長轉換材料2031設置于該至少兩個區段中的第一區段，該至少兩個區段中的第二區段上設置有第二波長轉換材料(未圖示)或設置成透射或過濾激發光。此時，驅動裝置204驅動色輪203，以使得激發光依次作用于第一區段和第二區段，進而使得第一區段通過波長轉換輸出第一顔色光，第二區段通過波長轉換輸出第三顔色光或通過透射輸出激發光。第一顔色光經濾光片207過濾成第二顏色光,而第三顏色光或激發光則經濾光片207透射或反射,進而與第二顔色光一同用于后續顯示。本實施例中，激發光光源201優選藍光、紫外光或近紫外光光源，以產生藍光、紫外光或近紫外光作為激發光202。第一波長轉換材料優選黃光熒光粉，例如摻鈰釔鋁石榴石熒光粉(YAG = Ce)，以將激發光202轉換成黃光作為第一顏色光205。第一顏色光205的主波長為570nm且小于590nm。濾光片207對入射的第一顏色光205進行過濾，并輸出紅光作為第二顏色光208。第二顏色光208的主波長大于590nm。
本實施例中，濾光片207可以采用吸收型濾光片或ニ向色濾光片(dichroicfilter)。由于ニ向色濾光片的濾光譜線隨入射光的入射角度的變化而發生漂移。因此，在本實施例中，在色輪203和濾光片207之間設置光收集裝置206，用于減小第一顏色光205入射到濾光片207時的發散角度。在本實施例中，光收集裝置206為透鏡。在其他實施例中，光收集裝置206也可以是楔形導光體或其他類似的光學元件。當然，當濾光片207采用吸收型濾光片或第一顔色光205的發散角度不影響濾光片207的濾光效果時，光收集裝置206也可以省略。如圖4所不，圖4為國際發光照明委員會(CIE, International Commission onIllumination) 1931色品圖。圖中曲線124被稱為光譜軌跡，光譜軌跡124上的點代表一定波長的単色光的色坐標，光譜軌跡124上標注的點對應的単色光波長以nm為單位。點121為某ー標準白色對應的色坐標，比如點(1/3，1/3)。對于有一定寬度的光譜，比如某一黃光光譜，其色坐標在圖中122位置處，這一光譜的主波長定義為標準白點121與其色坐標122連線的延長線與光譜軌跡交點132對應的単色光的波長。當這ー顏色的光譜被改變，比如經過ー個濾光片，其色坐標發生改變，如移動到點123處，標準白點121與點123的連線與光譜軌跡124交于點133，這樣改變后的顏色對應的主波長隨之改變為點133對應的単色光 的波長。請參見圖5，圖5是用于說明圖2所示的光源組件的技術效果的光譜示意圖。圖5中顯示了典型的紅光熒光粉、綠光熒光粉以及黃光熒光粉的熒光光譜圖。如圖5所示，紅光熒光粉的峰值光譜輻射度明顯低于其他兩種熒光粉的峰值光譜輻射度，并且紅光熒光粉的福射功率遠小于其他兩種突光粉的福射功率。進ー步，紅光突光粉的光譜與黃光突光粉的光譜大致相交于629nm，同時與綠光熒光粉的光譜相交于609nm。假如利用理想濾光片濾掉波長小于590nm波段的光譜分量，只透過波長大于590nm波段的光譜分量，則這三種熒光粉的剩余光譜分量的輻射功率如表I所示表I
權利要求
1.ー種光源組件，其特征在于，所述光源組件包括 激發光光源，用于產生一激發光； 色輪，所述色輪上設置有第一波長轉換材料，所述第一波長轉換材料將所述激發光轉換成第一顏色光； 濾光片，所述濾光片設置有第一濾光區，所述第一濾光區對所述第一顔色光進行過濾，以產生第二顔色光，其中所述第一顔色光與所述第二顔色光的主波長之差大于等于3納米nm0
2.根據權利要求I所述的光源組件，其特征在于，所述第一顔色光的主波長為大于520nm且小于590nm,所述第二顏色光的主波長大于590nm。
3.根據權利要求2所述的光源組件，其特征在于，所述第一顔色光為綠光或黃光，所述第二顏色光為紅光。
4.根據權利要求I所述的光源組件，其特征在于，所述第一顔色光的主波長大于570nm且小于590nm,所述第二顏色光的主波長小于570nm。
5.根據權利要求4所述的光源組件，其特征在于，所述第一顔色光為黃光，所述第二顏色光為綠光或青光。
6.根據權利要求I所述的光源組件，其特征在于，所述第一波長轉換材料的光轉換效率大于15%。
7.根據權利要求I所述的光源組件，其特征在于，所述第一顔色光與所述第二顔色光的主波長之差大于等于10nm。
8.根據權利要求I所述的光源組件，其特征在于，所述光源組件進一歩包括驅動裝置，所述驅動裝置驅動所述色輪，以使所述激發光在所述色輪上產生的光斑沿預定路徑作用于所述第一波長轉換材料。
9.根據權利要求8所述的光源組件，其特征在于，所述色輪與所述濾光片相對固定，并在所述驅動裝置的驅動下同步運動。
10.根據權利要求9所述的光源組件，其特征在于，所述色輪和所述濾光片為同軸固定于所述驅動裝置的轉動軸上的兩個環狀結構。
11.根據權利要求I所述的光源組件，其特征在于，所述光源組件包括ー驅動裝置，所述色輪包括至少兩個區段，所述第一波長轉換材料設置于所述至少兩個區段中的第一區段，所述至少兩個區段中的第二區段上設置有第二波長轉換材料或設置成透射或過濾所述激發光，所述驅動裝置驅動所述色輪，以使得所述激發光依次作用于所述第一區段和所述第二區段。
12.根據權利要求11所述的光源組件，其特征在于，所述色輪與所述濾光片相對固定，并在所述驅動裝置的驅動下同步運動，所述濾光片進ー步設置有第二濾光區或透光區，所述激發光經所述第一區段上的所述第一波長轉換材料轉換產生的第一顔色光經所述第一濾光區進行過濾，所述激發光經所述第二區段上的所述第二波長轉換材料轉換產生的第三顔色光或由所述第二區段透射或過濾的所述激發光經所述第二濾光區或所述透光區進行過濾或透射。
13.根據權利要求I所述的光源組件，其特征在于，所述色輪設置成透射或反射所述第ー顏色光。
14.根據權利要求13所述的光源組件，其特征在于，所述色輪設置成反射所述第一顏色光，所述光源組件進一歩包括內部設置有反射面的圓弧形反射裝置，所述圓弧形反射裝置將所述色輪反射的所述第一顔色光反射到所述濾光片。
15.根據權利要求14所述的光源組件，其特征在于，所述激發光經所述圓弧形反射裝置的頂部開ロ入射到所述色輪。
16.根據權利要求13所述的光源組件，其特征在于，所述色輪設置成反射所述第一顏色光，所述濾光片為設置于所述色輪與所述激發光光源之間的ニ向色鏡，所述ニ向色鏡透射所述激發光，同時反射所述第二顔色光且透射所述第一顔色光的剩余光譜分量，或者所述ニ向色鏡反射所述激發光，同時透射所述第二顔色光且反射所述第一顔色光的剩余光譜分量。
17.根據權利要求I所述的光源組件，其特征在于，所述光源組件進一歩包括設置于所述色輪與所述濾光片之間的光收集裝置，所述光收集裝置減小所述第一顔色光入射到所述濾光片時的發散角度。
18.根據權利要求17所述的光源組件，其特征在于，所述光收集裝置為透鏡或楔形導光體。
19.ー種光源系統,其特征在于,所述光源系統包括如權利要求1-18任意一項所述的第一光源組件。
20.根據權利要求19所述的光源系統，其特征在于，所述光源系統進一歩包括第二光源組件以及光路合并裝置，所述光路合并裝置將所述第一光源組件產生的所述第二顔色光與所述第二光源組件產生的光進行光路合井。
21.ー種投影裝置，其特征在于，所述投影裝置包括如權利要求1-18任意一項所述的光源組件。
全文摘要
本發明涉及一種光源組件、光源系統及投影裝置。該光源組件包括激發光光源，用于產生一激發光；色輪，所述色輪上設置有第一波長轉換材料，所述第一波長轉換材料將所述激發光轉換成第一顏色光；濾光片，所述濾光片設置有第一濾光區，所述第一濾光區對所述第一顏色光進行過濾，以產生第二顏色光，其中所述第一顏色光與所述第二顏色光的主波長之差大于等于3nm。通過上述方式，本發明能夠將激發光轉換成第一顏色光的第一波長轉換材料與濾光片配合來產生第二顏色光，以避免使用價格相對較高或性能較差的直接吸收激發光產生第二顏色光的波長轉換材料，降低了光源系統的成本，提高了光源系統的光轉換效率。
文檔編號G03B21/00GK102650812SQ20111034827
公開日2012年8月29日 申請日期2011年11月7日 優先權日2011年11月7日
發明者胡飛 申請人:深圳市光峰光電技術有限公司