一种激光光源系统的制作方法

本发明涉及激光投影显示领域，特别涉及一种激光光源系统。

背景技术：

激光显示装置利用荧光粉色轮结合半导体激光光源作为显示光源，在高功率激光光源照射下，通过透镜聚焦将输出的蓝光激光打在荧光轮不同颜色荧光粉上，产生红绿黄三色光。随着激光光功率的增大，荧光轮上的粉层光转换效率亦增大。目前激光显示产品的荧光轮是将不同颜色的荧光粉分别形成于轮状基板上的不同区域，如图1所示，例如红色荧光粉区R、黄色荧光粉区Y、绿色荧光粉区G与透射式蓝光光路区B。依次产生红、黄、绿、蓝四色光，再经过合光系统形成特定色温的白光输出。

应用该方法，以激光作为激励光源，可以制作出高亮度的投影光源，而该方案的问题是，由于激光的功率密度极高，当激发荧光粉时荧光粉本身会发生饱和效应和热淬灭效应，严重的降低了发光效率。这主要是因为，当前商业化的荧光粉的研发设计都是根据LED发光特性定制的，而LED的光功率密度比激光的功率密度低很多，因此将荧光粉应用于激光光源上亟需解决的问题即为光猝灭问题，尤其是在消费者对亮度的需求不断提高的情况下，激励光的光功率也越来越大，因此波长转换装置上发出的热量也越来越大，进而波长转换材料的温度越来越高，这直接导致波长转换材料的效率的下降，甚至影响了波长转换材料的长期使用的可靠性。如何解决激光光源功率不断提升的同时大幅提高荧光粉的发光效率。

因此，需要提供一种荧光粉色轮及激光驱动装置以解决现有技术中激发光的高功率所存在的以上技术问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：提供一种激光光源系统，够在指定荧光轮基板尺寸的前提下，减小荧光粉色轮的热效应。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：一种激光光源系统，包括驱动装置、光源模块、分光器、光学聚光镜片、荧光轮组件、滤光器和混光器；所述荧光轮组件包括荧光粉色轮以及用于驱动荧光粉色轮周期性转动的驱动马达；所述荧光粉色轮包括：涂有黄色荧光粉的黄色荧光粉区域、涂有绿色荧光粉的绿色荧光粉区域和蓝光镂空区域；

所述驱动装置用于向所述光源模块输出驱动电流，激励光源模块发出激光；光源模块发出的激光经分光器反射后，由所述聚光镜片聚焦照射到荧光粉色轮上；所述驱动装置根据激光照射在荧光粉色轮的区域，向光源模组输出该区域的对应的电流值。

进一步的，当激光照射至荧光粉色轮的某个区域时，所述驱动装置向光源模组输出的电流值小于等于该区域对应的标准电流。其中，等于所述标准电流可以获得荧光粉最佳光效，小于所述标准电流可以进一步减少荧光粉发热。

进一步的，所述黄色荧光粉区域、绿色荧光粉区域包括荧光粉层和反射性基板，镂空区域包括透射性基板。

进一步的，反射性基板的双面镀有金属反射膜，如金膜、银膜、铝膜等。

具体的，所述驱动装置输出的电流为直流或脉冲驱动。

本发明的有益效果是：本发明中，当激光照射至不同区域的荧光粉色轮时，采用小于等于该区域的对应的标准电流，实现最大光效输出光通量时最优电流值，从而可以有效提高了三基色光最大输出光通量同时有效减小激光束照射在荧光粉色轮温度，因而可以在不增加荧光粉色轮的板尺寸的前提下减小荧光粉色轮的热效应，延长荧光粉的使用寿命，降低荧光粉色轮的生产成本。

附图说明

图1是现有技术荧光粉色轮的结构示意图；

图2是实施例中荧光粉色轮周期性运动时，黄色及绿色荧光粉在不同光功率密度的激发光源照射下的归一化亮度曲线图；

图3是实施例的光路示意图。

图中编号：101为驱动装置，102为激光光源模块，103为分光器，104为光学聚光镜片，105为荧光粉色轮，106为驱动马达，107为滤光器，108为混光器。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例就本发明的技术方案做进一步说明。

如图3所示，本发明包括驱动装置101、激光光源模块102、分光器103、光学聚光镜片104、荧光粉色轮105、驱动马达106、滤光器107及混光器108。所述滤光器107用于对分光器103透射出来的的光进行滤光调整；所述混光器108用于将滤光调整后的光混合成白光；所述驱动装置101通过电流激励激光光源模组102发出激光，激光经过分光器103反射特定波长蓝光，特定波长蓝光经光学聚光镜片104聚焦照射在荧光粉色轮105上，在荧光粉色轮105上形成固定大小的光斑；驱动马达106用于驱动荧光粉色轮105周期性地转动；荧光粉色轮105包括：涂有黄色荧光粉的黄色荧光粉区域、涂有绿色荧光粉的绿色荧光粉区域和蓝光镂空区域。

当蓝光激光照射在荧光粉色轮105的黄色及绿色荧光粉区域上时，荧光粉受激发，辐射出一定带宽的黄光及绿光，经荧光粉色轮105的反射性基板的金属铝材质反射，再次经过分光器103实现透射，经过滤光器107输出红、黄、绿光，最后混光器108出射；同时，当蓝光激光照射在荧光粉色轮105的镂空区域时，蓝光透射经过特定蓝光光路(未标出)传播，分光器103反射，滤光器107透射，最后进入混光器108出射。由此实施例的系统最终通过混光器108输出为红绿黄蓝四色光。

图2所示为荧光粉色轮105周期性运动时，黄色及绿色荧光粉在不同光功率密度的激发光源照射下的归一化亮度曲线图。如图2所示均为钇铝石榴石荧光粉，主要包括不同中心波长YAG黄粉及YAG绿粉，图中所示为荧光粉的亮度和效率随着激发光源的驱动电流的变大而减小，尤其是当激发光源的光功率密度增大到某一个特定阈值时，荧光发光的亮度呈雪崩式的下降。前述光功率密度指激发光入射到荧光粉色轮表面的光斑内部的最大光功率密度。以上现象的产生是由于随着激发光的亮度不断增强，荧光粉的温度逐渐升高，同时伴随着效率不断下降，而效率的下降进一步增大了荧光粉自身发光时产生的热量，形成一个正反馈的恶性循环；当荧光粉温度高到某一个阈值温度的时候，这个恶性循环形成雪崩效应，最终导致荧光发光亮度的剧烈下降。

经过分析图2，我们可以获取YAG黄色荧光粉、YAG绿色荧光粉，在最大光效时激光光源对应光功率密度值，当激光光源模组产生的蓝光的光功率密度值超过这个光功率密度值时，荧光粉光效输出减小。由于激光投射在荧光粉色轮105上的光斑面积大小完全相同，所以不同的激光光功率密度值可通过更改照射在荧光轮上指定大小光斑激励光源功率决定，当恒定电压输出又可进一步通过调节激励光源输出电流调节，即荧光粉色轮105的不同区域对应的激光光源模块102的电流值不同，可实现照射至荧光粉色轮105上不同激光光功率密度值调节。

假设荧光粉色轮的转速为ω，荧光粉色轮有绿、黄加镂空直接透过的蓝光三个区域组成，各区域的角度分别为φ_G、φ_Y、φ_B，则激光束照射在荧光粉层上同一激光点的时间间隔t为可通过如下的公式进行计算：t＝1/ω，则激光束照射在荧光粉层上绿、黄、蓝时激光点的时间分为t_G、t_Y、t_B，有t_G＝(1/ω)*φ_G/360、t_Y＝(1/ω)*φ_Y/360、t_B＝(1/ω)*φ_B/360。则激光光源模块的驱动电流输入值及持续该电流值时间与荧光粉色轮颜色相对应。当激光光源模块发出的激光照射在黄色荧光粉色轮上时，光源模块输入电流为I_Y，该电流持续时间为t_Y＝(1/ω)*φ_Y/360；当光源模块发出的激光照射在绿色荧光粉色轮上时，光源模组输入电流为I_G，该电流持续时间为t_G＝(1/ω)*φ_G/360；当光源模块发出的激光照射在荧光粉色轮镂空区域，激光未与荧光粉相互作用，直接透过荧光轮，通过蓝光光路与荧光轮反射的红绿黄光混合形成画面白光系统。透过荧光粉色轮105镂空区域时，光源模组输入电流为I_B，该电流持续时间为t_B＝(1/ω)*φ_B/360。

综上可知，由于荧光粉色轮105上涂覆有预设宽度及厚度的荧光粉层，且荧光粉色轮105在驱动马达的驱动下将绕荧光粉色轮105的轴心周期旋转，通过调节激光光源模块102驱动电流的电流值，获取黄绿荧光粉最大流明输出，本发明可以在不增加荧光粉色轮105尺寸的前提下实现大功率激光光源模块102作为激励光源激发荧光粉技术，该技术有效减小荧光粉色轮105的热效应，延长荧光粉的使用寿命，降低荧光粉轮的生产成本的同时，可实现该激励光源下的最大流明输出。

以上描述了本发明的基本原理和主要的特征，说明书的描述只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。