发光装置及其相关投影系统的制作方法
【专利摘要】本发明实施例公开了一种发光装置及其相关投影系统，包括：激发光源，用于产生激发光；微结构层，包括微结构阵列，其中微结构呈通孔状，且微结构的内侧面为反射面；每个微结构的上开口的面积大于下开口的面积；每个微结构的上开口位于所述微结构层的同一侧并面向所述激发光；反射层，位于所述微结构层背向所述激发光的一侧，且与所述微结构层平行并列，或设于所述各微结构的下开口上；波长转换层，位于所述反射层面向所述激发光的一侧，该波长转换层包括背向所述反射层的第一表面，用于吸收来自所述激发光源的激发光并从该第一表面出射受激光，使该受激光经过所述微结构层中的各微结构后出射。本发明能减小发光装置的出射光中大角度光所占的比例。
【专利说明】发光装置及其相关投影系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及照明及显示【技术领域】，特别是涉及一种发光装置及其相关投影系统。【背景技术】
[0002]采用固态光源如激光二极管(LD, Laser Diode)或发光二极管(LED, LightEmitting Diode)发出的激发光以及波长转换材料如荧光粉或量子点的波长转换方法能够产生高亮度的波长不同于激发光波长的光。这种方案具有高效、低成本的优势，已成为现有光源提供白光或者单色光的主流技术。
[0003]请参阅图1，图1是现有技术中发光装置的结构示意图。发光装置100包括用于产生激发光的激发光源11、波长转换装置13和滤光片15。波长转换装置13包括反射基底107和设置在反射基底107上的波长转换层109。波长转换层109包括第一表面109a和第二表面109b，其中第二表面109b设置在反射基底107上，第一表面109a用于接受激发光。波长转换层109受激发后产生受激光，其中一部分受激光从第一表面109a出射，一部分受激光从波长转换层109的第二表面109b出射并被反射基底107反射至从第一表面109a和第一部分受激光一起出射。为区分激发光和受激光的光路，在波长转换层109和激发光源11之间还放置有滤光片15，用于透射激发光并反射受激光。
[0004]由于波长转换材料出射受激光为全角发光，因此在发光装置100中还包括收集透镜17，用于准直受激光并出射。然而收集透镜能够收集光束的角度范围一般为65度角到75度角，这样，波长转换层109在收集透镜17能收集到的角度之外的受激光的损耗较大。
【发明内容】
[0005]本发明主要解决的技术问题是提供一种减小大角度出射光所占比例的发光装置。
[0006]本发明实施例提供一种发光装置，包括:
[0007]激发光源，用于产生激发光；
[0008]微结构层，包括微结构阵列，其中微结构呈通孔状，且微结构的内侧面为反射面；每个微结构的上开口的面积大于下开口的面积；每个微结构的上开口位于所述微结构层的同一侧并面向所述激发光；
[0009]反射层，位于所述微结构层背向所述激发光的一侧，且与所述微结构层平行并列，或者设置于所述各微结构的下开口上；
[0010]波长转换层，位于所述反射层面向所述激发光的一侧，该波长转换层包括背向所述反射层的第一表面，用于吸收来自所述激发光源的激发光并从该第一表面出射受激光，使得该受激光经过所述微结构层中的各微结构后出射。
[0011]本发明实施例还提供一种投影系统，包括上述发光装置。
[0012]与现有技术相比，本发明包括如下有益效果:
[0013]【背景技术】中，由于波长转换层出射受激光为全角发光，发散角度较大；本发明中通过在反射层面向激发光的一侧放置波长转换层，该波长转换层接收经过微结构的激发光并产生受激光，经反射层反射后从背向反射层一侧出射，并经过微结构层的各微结构出射；由于微结构阵列中的各微结构的上开口面积大于下开口面积，且内侧面为反射面，由几何知识可知，波长转换层产生的受激光经过每个微结构的内侧面反射后出射角度变小，因此发光装置的出射光中大角度的出射光所占比例减小。【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是现有技术中发光装置的结构示意图；
[0015]图2A是本发明的发光装置的一个实施例的结构示意图；
[0016]图2B是图2A所示的发光装置中的局部光路结构示意图
[0017]图2C是图2A所示的发光装置中微结构层的俯视图；
[0018]图3是本发明的发光装置的一个实施例的结构示意图；
[0019]图4是本发明的发光装置中一个微结构的下表面所对应的波长转换层的一种结构不意图；；
[0020]图5A是本发明的发光装置中一个微结构的下表面所对应的波长转换层的另一种结构示意图；
[0021]图5B是图5A所示的波长转换层的俯视图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和实施方式对本发明实施例进行详细说明。
[0023]实施例一
[0024]请参阅图2A、图2B和图2C，图2A是本发明的发光装置的一个实施例的结构示意图，图2B是图2A所示的发光装置中的局部光路结构示意图，图2C是图2A所示的发光装置中微结构层的俯视图。。发光装置200包括激发光源21和波长转换装置22，其中该波长转换装置22包括微结构层23、波长转换层25和反射层27。
[0025]微结构层23包括微结构阵列23a。微结构阵列23a中的各微结构203呈通孔状，且每个微结构203的上开口 203a的面积大于下开口 203b的面积，其中每个微结构的上开口 203a均位于微结构层23的同一侧。
[0026]在本实施例中，微结构阵列23a中的各通孔203呈上下开口均为正方形的四棱台状，其中上开口 203a的面积大于下开口 203b的面积。微结构阵列23a中的各微结构的内侧面为反射面，可通过在各微结构的内侧面上镀反射膜来实现。
[0027]在微结构层23背向其微结构的上开口所在一侧设有反射层27,该反射层27和微结构层平行并列。在反射层27面向微结构层23 —侧，反射层和微结构层23之间设有波长转换层25。波长转换层25为一整体,且包括第一表面25a,该第一表面25a与微结构层23紧密相连，使得微结构阵列23a中各微结构的下开口与该波长转换层25的第一表面25a紧密接触。
[0028]波长转换层25包括波长转换材料，该波长转换材料用于吸收一种波长范围的光并出射另一种波长范围的光。最常用的波长转换材料是荧光粉，例如YAG荧光粉，它可以吸收蓝光并受激发射黄色的受激光。波长转换材料还可能是量子点、荧光染料等具有波长转换能力的材料，并不限于荧光粉。
[0029]在很多情况下，波长转换材料往往是粉末状或颗粒状的，难以直接形成波长转换材料层。这就需要使用一种粘接剂把各个波长转换材料颗粒固定在一起，并形成片层状。波长转换层的做法一般是将波长转换材料与有机透明粘接剂充分混合，使波长转换材料均匀分散于有机透明粘接剂之中形成荧光浆料，然后将该荧光浆料均匀涂覆于一个衬底表面形成荧光浆料涂层，然后在一定温度下使有机透明粘结剂固化形成波长转换材料层。实际上，粘结剂并不限于有机透明粘结剂，也可以是无机粘结剂，例如水玻璃、二氧化硅颗粒、二氧化钛颗粒等。无机粘结剂与波长转换材料充分混合后，可以利用颗粒间的范德华力和分子间的作用力把相邻的波长转换材料颗粒粘接在一起，起到固定和成型的作用。
[0030]激发光源21用于产生激发光LI，以穿过微结构阵列23a中的各微结构203并从波长转换层25的第一表面25a对波长转换层25中的波长转换材料进行激发进而产生受激光。常用的激发光源有LED光源、激光光源或者其他固态发光光源。在本实施例中,激发光源21用于产生蓝色激发光LI。波长转换层25包括黄色荧光粉，用于吸收蓝光并产生黄色受激光L2。
[0031]波长转换层25受激产生的受激光一部分从第一表面25a出射，一部分从波长转换层背向第一表面25a的一侧出射,并被反射层27反射穿过波长转换层后和前一部分受激光一起从第一表面25a出射。由于波长转换层25与微结构层23紧密相连,波长转换层25第一表面25a出射的受激光从各微结构203的上开口 203a穿过微结构并从下开口 203b出射。在该出射的受激光中，小角度出射的受激光L2直接穿过微结构出射，而大角度出射的受激光L3被微结构的侧面反射成小角度光束出射。这样，从微结构层23出射的受激光的出射角度就不是全角而是存在一个最大值。由几何学可知，该最大值决定于微结构203的形状和深度。
[0032]具体来说，微结构的上开口的口径为D1，下开口的口径为D2，深度为H。则从微结构层23出射的具有最大出射角度的受激光L4的出射角度
【权利要求】
1.一种发光装置，其特征在于，包括: 激发光源，用于产生激发光； 微结构层，包括微结构阵列，其中微结构呈通孔状，且微结构的内侧面为反射面；每个微结构的上开口的面积大于下开口的面积；每个微结构的上开口位于所述微结构层的同一侧并面向所述激发光； 反射层，位于所述微结构层背向所述激发光的一侧，且与所述微结构层平行并列，或者设置于所述各微结构的下开口上； 波长转换层，位于所述反射层面向所述激发光的一侧，该波长转换层包括背向所述反射层的第一表面，用于吸收来自所述激发光源的激发光并从该第一表面出射受激光，使得该受激光经过所述微结构层中的`各微结构后出射。
2.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所有所述波长转换层为一整体；所述微结构阵列中的微结构的下开口与该波长转换层的第一表面紧密接触。
3.根据权利要求2所述的发光装置，其特征在于，所述微结构层中各微结构的下开口所在的一面上，除各微结构的下开口的其他区域上设置有反射层。
4.根据权利要求1所述的发光装置，所述微结构层还包括基底，所述微结构阵列中每个微结构的下开口设置在该基底上；所述反射层包括多个子反射层，其中各子反射层分别覆盖各微结构的下开口，所述波长转换层包括多个子波长转换层，其中各子波长转换层覆盖在各微结构中的子反射层上。
5.根据权利要求4所述的发光装置，其特征在于，所述发光装置还包括背板，所述微结构层的基底设置于该背板上。
6.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述微结构层中各微结构的上开口所在的一面上，除各微结构的上开口的其他区域为经粗糙化的面。
7.根据权利要求1至6任一项所述的发光装置，所述任意相邻的两个微结构之间的平均举例小于或者等于所述激发光在所述微结构层上形成的光斑所在的外接圆的直径的1/4，其中该两个微结构之间的平均距离指的是该两个微结构的中心轴之间的距离。
8.根据权利要求1所述的发光装置，所述受激光的最大发散半角Θ为60度，其中
9.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述每个微结构的上开口为长方形，且该长方形的长边和宽边比为4:3或者16:9。
10.一种投影系统，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的发光装置。
【文档编号】G03B21/00GK103838068SQ201210576277
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2012年12月26日 优先权日:2012年11月23日
【发明者】杨毅 申请人:深圳市光峰光电技术有限公司