一种波长转换装置、光源系统以及投影装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种波长转换装置、光源系统以及投影装置。该波长转换装置包括具有荧光粉材料的第一子波长转换装置、具有量子点材料的第二子波长转换装置和驱动装置。光源系统包括激发光源和上述波长转换装置，激发光光源用于产生一激发光；第一子波长转换装置将激发光转换为荧光，该荧光激发第二子波长转换装置上的量子点材料转换成波长稍长的荧光，而且量子点材料的发光半峰宽窄，色纯度高。通过上述方式，本实用新型的波长转换装置、光源系统以及投影装置利用波长稍短的荧光激发量子点材料转换成波长稍长的荧光，大大减少量子点材料直接被蓝光激发而产生的热量，转换效率高，因此兼具高光效和高色纯度的优点。
【专利说明】
一种波长转换装置、光源系统以及投影装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及光学技术领域，特别是涉及一种波长转换装置、光源系统以及投影装置。
【背景技术】
[0002]随着显示技术的发展，人们对于显示画质的要求越来越高，光源的颜色色域越大，显示画面可显示的颜色越多，越接近物体自然的颜色。目前的投影光源，经常采用荧光色轮来提供彩色光序列。其中，将荧光色轮的不同色段轮流且周期性设置于激发光的传播路径上，进而利用激发光来激发荧光色轮的不同色段上的荧光材料，以产生不用颜色的荧光。然而，由于荧光材料所产生的光谱范围较宽，使得部分荧光的色纯度不足，进而导致光源的色域不够大。在这种情况下，一般需要通过滤光片来对荧光进行过滤，以提高荧光的色纯度，这样光效损失很大。
[0003]因此，需要提供一种波长转换装置、光源系统以及投影装置，兼顾高光效的同时，提尚色纯度。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型主要解决的技术问题是提供一种波长转换装置、光源系统以及投影装置，可以在兼顾高光效的同时，提高色纯度。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是:提供一种波长转换装置，包括:第一子波长转换装置，所述第一子波长转换装置上至少包括设置有荧光粉材料的第一波长转换区；第二子波长转换装置，所述第二子波长转换装置上至少包括与所述第一波长转换区相对应设置的具有量子点材料的第一峰宽修饰区;所述荧光粉材料发光的峰值波长小于所述量子点材料发光的峰值波长;驱动装置，所述第一子波长转换装置与所述第二子波长转换装置相对固定，所述驱动装置驱动所述第一子波长转换装置与所述第二子波长转换装置同步周期性运动。
[0006]优选地，所述第一子波长转换装置包括设置有黄色荧光粉材料的第一波长转换区、设置有反射粒子的第一反射区、设置有反射粒子的第二反射区;所述第二子波长转换装置包括与所述第一波长转换区、第一反射区及第二反射区相对应设置的具有红光量子点材料的第一峰宽修饰区、具有绿光量子点材料的第二峰宽修饰区、透光区。
[0007]优选地，所述第一子波长转换装置包括设置有黄色荧光粉材料的第一波长转换区、第一透光区、第二透光区；所述第二子波长转换装置包括与所述第一波长转换区、第一透光区及第二透光区相对应设置的具有红光量子点材料的第一峰宽修饰区、具有绿光量子点材料的第二峰宽修饰区、透光区。
[0008]进一步地，所述第一子波长转换装置还包括设置有绿色荧光粉材料的第二波长转换区；所述第二子波长转换装置还包括设置有黄光量子点材料的第三峰宽修饰区，所述第二波长转换区与所述第三峰宽修饰区相对应设置。
[0009]优选地，所述黄色荧光粉材料是YAG: Ce3M2S14: Eu2+ (M=Ca，Sr，Ba)荧光粉中的至少一种;所述绿色荧光粉材料是 LuAG: Ce3+，β-Sialon: Eu2M2S14: Eu2+(M = Ca，Sr，Ba)荧光粉中的至少一种;所述反射粒子为Ti02，Al203中的至少一种;所述量子点材料为含CM类量子点CdSe/ZnS、CdSe/CdZnS中的一种，或者为无Cd类量子点CuInS2/ZnS。通过选择不同粒径的量子点可以得到所需要的红光、黄光和绿光。
[0010]所述波长转换区和反射区可以采用硅胶荧光粉膜片、发光玻璃或者发光陶瓷;所述峰宽修饰区可以采用硅胶与量子点混合热固化形成。
[0011]优选地，所述第一透光区、第二透光区以及第二子波长转换装置中的透光区均具有扩散光的作用，可以采用散射硅胶粉片。
[0012]所述散射硅胶粉片是将白色漫反射粒子和硅胶混合均匀后固化形成。
[0013]优选地，所述第一峰宽修饰区的量子点材料表面设置有第一滤光膜，所述第一滤光膜允许小于预定角度的第一波长转换区的出射光透射，大于预定角度的第一波长转换区的出射光反射，并反射与第一波长转换区出射光波长不同的其他色光。
[0014]优选地，所述第二子波长转换装置上的红光量子点材料、绿光量子点材料、黄光量子点材料以及透光区的表面分别设置有第一滤光膜、第二滤光膜、第三滤光膜、第四滤光膜；
[0015]所述第一滤光膜(后面简称“0°yellowpass”)允许小于预定角度的黄光透射，大于预定角度的黄光反射，并反射其他色光；
[0016]所述第二滤光膜(后面简称“0°bluepaSS”)和所述第四滤光膜(后面简称“0°bluepass”)允许小于预定角度的蓝光透射，大于预定角度的蓝光反射，并反射其他色光；
[0017]所述第三滤光膜(后面简称“0°greenpass”)允许小于预定角度的绿光透射，大于预定角度的绿光反射，并反射其他色光。
[0018]其中，以第一滤光膜为例，说明使用上述滤光膜的好处。经过第一子波长转换装置转换的黄光透过第一滤光膜再激发红光量子点材料发射红光，其中未被利用的黄光在红光量子点材料界面反射回到第一滤光膜，大角度的黄光被第一滤光膜再次反射回红光量子点材料界面激发量子点发射红光，以提高黄光利用率;另一方面，一部分红光未透射出射，而是被红光量子点材料界面反射到第一滤光膜，该部分红光经第一滤光膜反射后从第二子波长转换装置透射出射，从而增加了红光的出光效率。其他的滤光膜也具有与第一滤光膜类似的作用，从而提高波长转换装置中各色光的出光效率。
[0019]优选地，所述第一子波长转换装置与所述第二子波长转换装置为同轴固定的两个环状结构。
[0020]进一步地，所述驱动装置为具有一转动轴的转动装置，所述两个环状结构同轴固定于所述转动轴上。
[0021]优选地，所述第一子波长转换装置中的各个区域与其所对应设置的所述第二子波长转换装置中的各个区域相对所述两个环状结构的中心呈O度或180度设置。
[0022]优选地，所述第一子波长转换装置为一筒状结构，所述第二子波长转换装置为一环状结构，并与所述筒状结构同轴固定;所述第一子波长转换装置的各个区域设置于所述筒状结构的外侧壁，所述第二子波长转换装置的各个区域设置于所述环状结构上，且位于所述筒状结构的外侧。
[0023]优选地，所述第一子波长转换装置与所述第二子波长转换装置为首尾相接的两个带状结构，所述第一子波长转换装置的各个区域和第二子波长转换装置的各个区域并排设置于所述两个带状结构上。
[0024]为解决上述问题，本实用新型采用的一个技术方案是:提供一种光源系统，包括:激发光光源，用于产生一激发光;如上所述的波长转换装置;所述波长转换装置在驱动装置驱动下，使所述第一子波长转换装置与所述第二子波长转换装置同步周期性运动，并且所述第一子波长转换装置设置于所述激发光的传播路径上，进而将所述激发光转换为交替产生的第一输出光所形成的第一输出光序列；引导元件，位于所述第一输出光的传播路径上，用于将第一输出光引导入射于所述第二子波长转换装置，使所述第二子波长转换装置产生第二输出光;所述第一子波长转换装置与所述第二子波长转换装置的同步周期性运动过程中，所述光源系统周期性输出由第二输出光所形成的第二输出光序列;任意时刻，所述第一输出光的波长都小于所述第二输出光的波长。
[0025]优选地，所述第一子波长转换装置与所述第二子波长转换装置为同轴固定的两个环状结构。
[0026]进一步地，所述驱动装置为具有一转动轴的转动装置，所述两个环状结构同轴固定于所述转动轴上。
[0027]优选地，所述第一子波长转换装置中的各个区域与其所对应设置的所述第二子波长转换装置中的各个区域相对所述两个环状结构的中心呈特定角度设置，所述引导元件设置成使得所述激发光在所述第一子波长转换装置上形成的光斑与所述第一输出光在所述第二子波长转换装置上形成的光斑相对所述两个环状结构的中心也呈所述特定角度设置。
[0028]优选地，所述特定角度为O度或180度。
[0029]优选地，所述引导元件包括至少一反射装置，所述反射装置对所述第一输出光序列进行反射，以改变所述第一输出光序列的传播方向，所述反射装置为平面反射装置或者为呈半椭球状或呈半球状且光反射面朝内的反射装置。
[0030]进一步地，所述平面反射装置包括二向色镜或反射镜。
[0031 ]进一步地，所述呈半椭球状或呈半球状且光反射面朝内的反射装置上设置有入光口，所述激发光经所述入光口入射到所述波长转换装置。
[0032]优选地，所述第一子波长转换装置为一筒状结构，所述第二子波长转换装置为一环状结构，并与所述筒状结构同轴固定;所述第一子波长转换装置的各个区域设置于所述筒状结构的外侧壁，所述第二子波长转换装置的各个区域设置于所述环状结构上，且位于所述筒状结构的外侧。
[0033]优选地，所述第一子波长转换装置与所述第二子波长转换装置为首尾相接的两个带状结构，所述第一子波长转换装置的各个区域和第二子波长转换装置的各个区域并排设置于所述两个带状结构上。
[0034]优选地，所述激发光光源产生蓝光。
[0035]更优选地，所述激发光光源为蓝色激光器、蓝色激光二极管或蓝色激光二极管阵列。
[0036]为解决上述问题，本实用新型采用的一个技术方案是:提供一种包括上述光源系统的投影装置。
[0037]本实用新型提供的波长转换装置、光源系统以及投影装置较现有技术具有以下有益效果:
[0038]1、该波长转换装置中荧光粉材料和量子点材料协同作用，利用荧光粉材料吸收蓝光转换成较长波长荧光，再经过量子点材料转换成更长波长荧光;其中荧光粉层吸收大部分蓝光，由于荧光粉热稳定性一般较高，能够承受较高光功率密度的辐照，而量子点层只吸收比其发射波长稍短的荧光，而且激发量子点层的光斑直径较激发荧光粉层光斑稍大，所以该波长转换装置的结构可以大大减少热效应。
[0039]2、量子点材料能够吸收绝大部分荧光层发出的荧光，转化效率高；而且量子点材料的发射峰很窄，可以代替修饰片使用，在保证高光效的基础上，提高色纯度。
[0040]3、量子点材料的余辉时间一般在几个纳秒，而目前荧光粉的余辉时间在几十至几百个纳秒，量子点材料相比于荧光粉更不容易出现发光饱和，因而能够实现高亮度的荧光发射。
【附图说明】
[0041 ]图1是本实用新型光源系统的第一实施例的结构示意图；
[0042]图2是图1所示的光源系统中的波长转换装置的主视图；
[0043]图3是本实用新型光源系统的第二实施例的结构示意图；
[0044]图4是图3所示的光源系统中的波长转换装置的主视图；
[0045]图5是本实用新型光源系统的第三实施例的结构示意图；
[0046]图6是本实用新型光源系统的第四实施例的结构示意图；
[0047]图7是本实用新型光源系统的第五实施例的结构示意图；
[0048]图8是本实用新型光源系统的第六实施例的结构示意图；
[0049]图9是图8所示的光源系统中的波长转换装置的主视图。
【具体实施方式】
[0050]请参见图1和图2，图1是本实用新型光源系统的第一实施例的结构示意图，图2是图1所示的光源系统中的波长转换装置的主视图。如图1所示，本实施例的光源系统100主要包括激发光光源101、二向色镜(dichroic mirror) 102和反射镜104、透镜103和105、波长转换装置以及匀光装置109;其中波长转换装置包括第一子波长转换装置106、第二子波长转换装置107及驱动装置108。
[0051]激发光光源101用于产生一激发光。在本实施例中，激发光光源101为一蓝色激光器或者蓝色发光二极管，以产生蓝光激发光。
[0052]如图2所示，第一子波长转换装置106为一环状结构，至少包括第一波长转换区。在本实施例中，第一子波长转换装置106包括绕其环状结构的周向分段设置的具有黄色荧光粉的第一波长转换区、具有反射粒子的第一反射区、具有绿色荧光粉的第二波长转换区以及具有反射粒子的第二反射区。上述荧光粉材料能够将入射到其上的蓝色激发光波长转换成相应颜色的受激光。具体来说，黄色荧光粉将入射到其上的蓝色激发光转换成黄色受激光，绿色荧光粉将入射到其上的蓝色激发光转换成绿色受激光。在本实施例中，在上述波长转换材料下方进一步设置反射衬底，进而反射上述波长转换材料所转换的受激光，使得受激光从上述波长转换区的出射方向与激发光相对上述波长转换区的入射方向相反；同时，第一子波长转换装置还包括设置有反射粒子的第一反射区和第二反射区，蓝色激发光从上述第一反射区和第二反射区的出射方向与激发光相对上述反射区的入射方向相反。
[0053]其中，上述黄色荧光粉是YAG: Ce3+,M2Si04:Eu2+(M = Ca，Sr ,Ba)荧光粉中的至少一种;上述绿色荧光粉是 LuAG: Ce3+，β-Sialon: Eu2M2S14: Eu2+(M = Ca，Sr，Ba)荧光粉中的至少一种;上述反射粒子为Ti02，Al2O3中的至少一种;上述波长转换区和反射区可以采用硅胶荧光粉膜片、发光玻璃或者发光陶瓷。
[0054]如图2所示，第二子波长转换装置107为一环状结构，其与第一子波长转换装置106同轴固定，且具体设置于第一子波长转换装置106的环外侧。在其他实施例中，第二子波长转换装置107也可以设置于第一子波长转换装置106的环内侧。第二子波长转换装置107至少包括第一峰宽修饰区。在本实施例中，第二子波长转换装置107包括绕其环状结构的周向分段设置的具有红光量子点的第一峰宽修饰区、具有绿光量子点的第二峰宽修饰区、具有黄光量子点的第三峰宽修饰区以及透光区。上述各个区域与第一子波长转换装置106上的各颜色的波长转换区对应设置。在本实施例中，第一子波长转换装置106上的各个区域与第二子波长转换装置107对应设置的各个区域相对环状结构的中心成180度设置，具体的，第一波长转换区域与第一峰宽修饰区、第一反射区与第二峰宽修饰区、第二波长转换区域与第三峰宽修饰区、第二反射区与透光区相对环状结构的中心成180度设置。本实用新型中关于各个区域的设置方式以此类推。
[0055]其中，上述量子点材料可以选自含Cd类量子点CdSe/ZnS、CdSe/CdZnS中的一种，或者选自无Cd类量子点CuInS2/ZnS。通过选择不同粒径的量子点可以得到所需要的红光、黄光和绿光。所述峰宽修饰区可以采用硅胶与量子点材料混合热固化形成。所述透光区均具有扩散光的作用，可以采用散射硅胶粉片。本实用新型中的所有透光区都优选具有光扩散的作用。
[0056]所述散射硅胶粉片是将白色漫反射粒子和硅胶混合均匀后固化形成。所述白色漫反射粒子用于对入射光进行散射，一般为盐类或者氧化物类粉末，例如硫酸钡粉末、氧化铝粉末、氧化钛粉末、氧化锆粉末等。
[0057]上述峰宽修饰区采用而量子点材料，是因为量子点的发光半峰宽约为20?30nm，色纯度较高;相较于荧光粉，虽然荧光粉的稳定性很高，但是荧光粉的半峰宽很高，氮化物红色荧光粉的半峰宽大约是80?90nm。所以使用量子点材料可以提高色纯度，但是量子点的热稳定性相对较低，阻碍了其在高功率密度光源上的应用，本实施例的光源系统利用荧光粉材料吸收蓝光转换成较长波长荧光，再经过量子点材料转换成更长波长荧光，其中，量子点层只吸收比其发射波长稍短的荧光，能量密度较低，而且激发量子点层的光斑直径较激发荧光粉层光斑稍大，且外环直径较大也相应增加了散热面积，所以这种应用方式可以大大减少热效应，提高色纯度。
[0058]当然，第一子波长转换装置106上的各个区域与第二子波长转换装置107对应设置的各个区域也可以相对环状结构的中心成其他角度设置。
[0059]如图1所示，驱动装置108为具有一转动轴1081的转动装置，例如转动马达。第一子波长转换装置106与第二子波长转换装置107同轴固定于转动轴1081上，并在转动轴1081的驱动下同步转动。
[0060]在图1所示的光源系统100的工作过程中，激发光光源101所产生的蓝色激发光经二向色镜102透射，经透镜103进行聚光后入射到第一子波长转换装置106上，并在第一子波长转换装置106上形成如图2所示的光斑101A。第一子波长转换装置106和第二子波长转换装置107在驱动装置108的驱动下同步转动，进而使得第一子波长转换装置106上的各个区域与第二子波长转换装置107上的各个区域同步转动。在第一子波长转换装置106和第二子波长转换装置107的转动过程中，第一子波长转换装置106上的各个波长转换区及反射区依次且周期性设置于激发光光源101所产生的蓝色激发光的传播路径上，使得蓝色激发光在各波长转换区的作用下依次转换成不同颜色的受激光。不同颜色的受激光进一步被上述各波长转换区反射，蓝色激发光被各个反射区反射，并经透镜103和105以及二向色镜102和反射镜104所组成的引导元件导引后入射到第二子波长转换装置107，形成如图2所示的光斑1lB0
[0061]在引导元件中，透镜103和105分别用于对受激光和反射的蓝色激发光进行收集和聚光，以减小受激光的发散角。二向色镜102和反射镜104则用于反射受激光，以改变受激光和经反射区反射的蓝色激发光的传播方向。在本实施例中，二向色镜102和反射镜104相互呈90度设置，且相对受激光的入射方向呈45度设置。在本实施例中，在二向色镜102和反射镜104的反射作用下，受激光的传播方向被平移预定距离且反转180度，且光斑1lA与光斑1lB相对第一子波长转换装置106和第二子波长转换装置107的环状结构的中心呈180度设置。
[0062]此时，由于第一子波长转换装置106与第二子波长转换装置107相对固定，并且第一子波长转换装置106与第二子波长转换装置107上对应设置的各个区域同样相对第一子波长转换装置106与第二子波长转换装置107的环状结构的中心呈180度设置且同步转动，因此可以确保由第一子波长转换装置106的各个区域作用的出射光经二向色镜102和反射镜104作用后入射到第二子波长转换装置107上相应设置的区域上，进而得到高色纯度的输出光。经第二子波长转换装置107作用得到的输出光进一步入射到匀光装置109，以进行匀光处理。
[0063]在本实施例的光源系统100中，第一子波长转换装置106和第二子波长转换装置107相对固定并由同一驱动装置同步驱动，同时利用引导元件将两个子波长转换装置中对应设置的各个区域进行同步，具有结构简单、易于实现以及同步性高等优点。此外，引导元件的各元件相对激发光光源保持静止，避免了随第一子波长转换装置106和第二子波长转换装置107转动，因此其光学稳定性更高。
[0064]在本实施例中，为了减少红光量子点材料界面的反射，红光量子点材料段可以采用0°yel1wpass+红光量子点材料结构，其中经过第一子波长转换装置转换的黄光透过0°yel lowpass再激发红光量子点材料发射红光，在红光量子点材料界面反射的黄光和红光在(Tyellowpass界面继续反射回去，提高黄光利用率，增加红光出光效率。同样，在黄光量子点材料段可以使用0°greenpass+黄光量子点材料，绿光量子点材料段使用0°bluepass+绿光量子点材料，而第二子波长转换装置的透光区则直接使用(Tbluepass+散射硅胶粉片。通过这样的结构，可以实现将量子点材料应用于大功率蓝光光源上，并同时兼顾高色纯度和高光效。
[0065]在本实施例中，二向色镜102和反射镜104可以由其他形式的平面反射装置代替，而透镜103和105则可以由其他形式的光学装置所代替。例如，透镜105可以是实心或者空心的锥形导光棒、透镜或者透镜组、空心或者实心的复合型聚光器或者曲面反射镜等各种形式的聚光装置。
[0066]此外，在本实施例中，第一子波长转换装置106上的波长转换区可以是具有黄色荧光粉的第一波长转换区、具有绿色荧光粉的第二波长转换区中的一个或两个的任意组合，反射区可以设置一个或者两个。或者，本领域技术人员可以根据需要设置其他颜色的波长转换区以及所需数量的反射区。此时，第二子波长转换装置107上的区域设置则根据第一子波长转换装置106上的各个区域所产生的受激光的波长进行相应配置，本实用新型对此并不作限制。
[0067]请参见图3，图3是本实用新型光源系统的第二实施例的结构示意图。本实施例的光源系统200与图1和图2所示的光源系统100不同之处在于，第一子波长转换装置206在将激发光光源201产生的激发光波长转换成受激光后透射该受激光，反射区替换为透光区。经第一子波长转换装置206透射的受激光或激发光经透镜203和205以及反射镜202以及204所组成的引导元件导引后入射到第二子波长转换装置207相对应的各个区域，并经各个区域作用后入射到匀光装置209。
[0068]此外，在第一子波长转换装置206还可以只设置一个透光区，该透光区周期性设置于激发光光源201产生的激发光的传播路径上，并透射该激发光。经该透光区透射的激发光经透镜203和205以及反射镜202以及204所组成的引导元件沿着与受激光相同的光路导引到第二子波长转换装置207上的透光区，进行透射;而第二子波长转换装置中不再设置具有黄光量子点的区域，通过该波长转换装置得到的输出光是只含有红、绿、蓝三基色的输出光序列。
[0069]请参见图5，图5是本实用新型光源系统的第三实施例的结构示意图。本实施例的光源系统300与图1和图2所示的光源系统100不同之处在于，本实施例的激发光光源301产生的激发光由复眼透镜303和304以及聚焦透镜305进行聚光后经反射装置302的入光口入射到波长转换装置306。经第一子波长转换装置306反射的受激光或激发光经呈半椭球状或者呈半球状且光反射面朝内的反射装置302反射到第二子波长转换装置307。经第二子波长转换装置307作用的受激光进一步入射到锥形导光棒309。其中，当反射装置302呈半椭球状时，反射装置302能够将来自反射装置302的一个焦点附近的受激光或激发光反射到反射装置302的另一个焦点附近。当反射装置302呈半球状时，在临近球心的位置设置关于该球心对称的两对称点，反射装置302大致也可以把其中一对称点的受激光或激发光反射到另一对称点。此外，在其他实施例中，反射装置302可以不设置入光口，此时激发光光源301与反射装置302分别设置于第一子波长转换装置306的两侧。激发光光源301产生的激发光可照射到第一子波长转换装置306后所产生的受激光进一步透射到反射装置302上。
[0070]值得注意的是，在反射装置302的反射作用下，激光光光源301所产生的激发光在第一子波长转换装置306上产生的光斑与受激光或激发光在第二子波长转换装置307上产生的光斑相对于第一子波长转换装置306和第二子波长转换装置307的环状结构的中心呈O度设置，因此在第一子波长转换装置306和第二子波长转换装置307上相对应设置的各个区域也需要相对于第一子波长转换装置306和第二子波长转换装置307的环状结构的中心呈O度设置。
[0071]当然，在其他实施例中，通过适当的光学机构，可以调整激发光在第一子波长转换装置306上产生的光斑与受激光在第二子波长转换装置307上产生的光斑相对第一子波长转换装置306和第二子波长转换装置307的环状结构的中心呈任意角度设置，因此使得第一子波长转换装置306和第二子波长转换装置307上的相对应设置的各个区域相对于第一子波长转换装置306和第二子波长转换装置307的环状结构的中心呈任意角度设置。
[0072]请参见图6，图6是本实用新型光源系统的第四实施例的结构示意图。本实施例的光源系统400与图5所示的光源系统300不同之处在于，第一子波长转换装置406与第二子波长转换装置407由支架408同轴固定，且沿轴向间隔设置。在第一子波长转换装置406与第二子波长转换装置407之间设置一锥形导光棒409。激发光光源401产生的激发光由复眼透镜403和404以及聚焦透镜405进行聚光后经反射装置402的入光口入射到第一子波长转换装置406。经第一子波长转换装置406反射的受激光或激发光入射到反射装置402并进行反射。经反射装置402反射的受激光或激发光首先进入导光棒409，导光棒409对受激光及激发光进行收集，以减小受激光及激发光的发散角。经导光棒409导光后的受激光或激发光入射到第二子波长转换装置407上，使得受激光或激发光在第二子波长转换装置407上的入射角度较小，提高了转换效率。在本实施例中，导光棒409也可以由其他能够实现上述功能的光学装置代替。此外，在本实施例中，第一子波长转换装置406如果是透射型，反射装置402可以省略，此时受激光或激发光直接经第一子波长转换装置406透射到导光棒409。
[0073]请参见图7，图7是本实用新型光源系统的第五实施例的结构示意图。本实施例的光源系统500与图1和图2所示的光源系统100不同之处在于，本实施例的第一子波长转换装置506呈筒状结构，波长转换区和反射区设置于该筒状结构的外侧壁上。本实施例的第二子波长转换装置507为环状结构且与该筒状结构同轴固定。第一子波长转换装置506和第二子波长转换装置507进一步同轴固定于驱动装置508的转动轴上，并在驱动装置508的驱动下同轴且同步转动。
[0074]在本实施例的光源系统500的工作过程中，激发光光源501所产生的激发光经二向色镜502透射，并经透镜503进行聚光后入射到第一子波长转换装置506的外侧壁上。第一子波长转换装置506的外侧壁上的波长转换区将激发光转换成受激光，并反射该受激光;反射区反射激发光。经第一子波长转换装置506反射的受激光或激发光经透镜503和504以及二向色镜502所组成的引导元件导引后入射到第二子波长转换装置507。第二子波长转换装置507上的峰宽修饰区和透光区设置于第一子波长转换装置506的筒状结构的外侧，进而可以接收到受激光或激发光并对受激光或激发光作用后提高色纯度。经第二子波长转换装置507作用后得到的输出光序列进一步入射到匀光装置509，以进行匀光处理。在其他实施例中，第一子波长转换装置506也可以将受激光透射到第二子波长转换装置507上。
[0075]请参见图8和图9，图9是本实用新型光源系统的第六实施例的结构示意图，图9是图8所示的光源系统中的波长转换装置的主视图。本实施例的光源系统600与图3和图4所示的光源系统200不同之处在于，本实施例的第一子波长转换装置606和第二子波长转换装置607为首尾相连的两个带状结构，各个区域并排设置于该两个带状结构上。在本实施例中，第一子波长转换装置606进一步包括并排且从上到下依序设置的具有黄色荧光粉的第一波长转换区、第一反射区、具有绿色荧光粉的第二波长转换区以及第二反射区，第二子波长转换装置607则包括并排且从上到下依序设置的具有红光量子点的第一峰宽修饰区、具有绿光量子点的第二峰宽修饰区、具有黄光量子点的第三峰宽修饰区以及透光区。
[0076]在第一子波长转换装置606和第二子波长转换装置607在适当的驱动装置(例如，线形马达)的驱动下进行往复的线性平移，以使得第一子波长转换装置606上的第一波长转换区、第一反射区、第二波长转换区以及第二反射区周期性设置于激发光光源601所产生的蓝光激发光的传播路径上。其中，各波长转换区将入射到其上的蓝光激发光转换成对应颜色的受激光并进行反射，而第一反射区和第二反射区则反射入射到其上的蓝光激发光。经第一子波长转换装置606反射后的受激光或激发光经透镜603和605、二向色镜602以及反射镜604所组成的引导元件导引后入射到第二子波长转换装置607上的相应区域，经各峰宽修饰区和透光区作用后出射，并共同入射到匀光装置609，以进行匀光处理。本实施例的第一子波长转换装置606和第二子波长转换装置607的结构同样可以应用于上文描述的其他实施例中，在此不再赘述。
[0077]本实用新型进一步提供一种由上述光源系统中的第一子波长转换装置和第二子波长转换装置形成的波长转换装置以及使用上述光源系统的投影装置。
[0078]综上所述，本实用新型的波长转换装置及光源系统使用波长稍短的荧光激发量子点材料转换成波长稍长的荧光，从而大大减少量子点材料直接被蓝光激发而产生的热量，转换效率高；同时量子点材料发光半峰宽窄，色纯度较高，兼具高光效和高色纯度的优点。
[0079]以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
【主权项】
1.一种波长转换装置，其特征在于，包括: 第一子波长转换装置，所述第一子波长转换装置上至少包括设置有荧光粉材料的第一波长转换区； 第二子波长转换装置，所述第二子波长转换装置上至少包括与所述第一波长转换区相对应设置的具有量子点材料的第一峰宽修饰区； 所述荧光粉材料发光的峰值波长小于所述量子点材料发光的峰值波长； 驱动装置，所述第一子波长转换装置与所述第二子波长转换装置相对固定，所述驱动装置驱动所述第一子波长转换装置与所述第二子波长转换装置同步周期性运动。2.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述第一子波长转换装置包括设置有黄色荧光粉材料的第一波长转换区、设置有反射粒子的第一反射区、设置有反射粒子的第二反射区；所述第二子波长转换装置包括与所述第一波长转换区、第一反射区及第二反射区相对应设置的具有红光量子点材料的第一峰宽修饰区、具有绿光量子点材料的第二峰宽修饰区、透光区。3.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述第一子波长转换装置包括设置有黄色荧光粉材料的第一波长转换区、第一透光区、第二透光区;所述第二子波长转换装置包括与所述第一波长转换区、第一透光区及第二透光区相对应设置的具有红光量子点材料的第一峰宽修饰区、具有绿光量子点材料的第二峰宽修饰区、透光区。4.根据权利要求2或3所述的波长转换装置，其特征在于，所述第一子波长转换装置还包括设置有绿色荧光粉材料的第二波长转换区;所述第二子波长转换装置进一步包括设置有黄光量子点材料的第三峰宽修饰区，所述第二波长转换区与所述第三峰宽修饰区相对应设置。5.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述第一峰宽修饰区的量子点材料表面设置有第一滤光膜，所述第一滤光膜允许小于预定角度的第一波长转换区的出射光透射，大于预定角度的第一波长转换区的出射光反射，并反射与第一波长转换区出射光波长不同的其他色光。6.根据权利要求4所述的波长转换装置，其特征在于，所述第二子波长转换装置上的红光量子点材料、绿光量子点材料、黄光量子点材料以及透光区的表面分别设置有第一滤光膜、第二滤光膜、第三滤光膜、第四滤光膜； 所述第一滤光膜允许小于预定角度的黄光透射，大于预定角度的黄光反射，并反射其他色光； 所述第二滤光膜和所述第四滤光膜允许小于预定角度的蓝光透射，大于预定角度的蓝光反射，并反射其他色光； 所述第三滤光膜允许小于预定角度的绿光透射，大于预定角度的绿光反射，并反射其他色光。7.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述第一子波长转换装置与所述第二子波长转换装置为同轴固定的两个环状结构。8.根据权利要求7所述的波长转换装置，其特征在于，所述第一子波长转换装置中的各个区域与其所对应设置的所述第二子波长转换装置中的各个区域相对所述两个环状结构的中心呈O度或180度设置。9.一种光源系统，其特征在于，所述光源系统包括: 激发光光源，用于产生一激发光； 权利要求1-6中任一项所述的波长转换装置； 所述波长转换装置在驱动装置驱动下，使所述第一子波长转换装置与所述第二子波长转换装置同步周期性运动，并且所述第一子波长转换装置设置于所述激发光的传播路径上，进而将所述激发光转换为交替产生的第一输出光所形成的第一输出光序列； 引导元件，位于所述第一输出光的传播路径上，用于将第一输出光引导入射于所述第二子波长转换装置，使所述第二子波长转换装置产生第二输出光； 所述第一子波长转换装置与所述第二子波长转换装置的同步周期性运动过程中，所述光源系统周期性输出由第二输出光所形成的第二输出光序列； 任意时刻，所述第一输出光的波长都小于所述第二输出光的波长。10.根据权利要求9所述的光源系统，其特征在于，所述第一子波长转换装置与所述第二子波长转换装置为同轴固定的两个环状结构。11.根据权利要求10所述的光源系统，其特征在于，所述第一子波长转换装置中的各个区域与其所对应设置的所述第二子波长转换装置中的各个区域相对所述两个环状结构的中心呈特定角度设置，所述引导元件设置成使得所述激发光在所述第一子波长转换装置上形成的光斑与所述第一输出光在所述第二子波长转换装置上形成的光斑相对所述两个环状结构的中心也呈所述特定角度设置;所述特定角度为O度或180度。12.根据权利要求9-11中任一项所述的光源系统，其特征在于，所述引导元件包括至少一反射装置，所述反射装置对所述第一输出光序列进行反射，以改变所述第一输出光序列的传播方向，所述反射装置为平面反射装置或者为呈半椭球状或呈半球状且光反射面朝内的反射装置。13.根据权利要求9所述的光源系统，其特征在于，所述激发光光源产生蓝光。14.一种投影装置，其特征在于，所述投影装置包括权利要求9-13任意一项所述的光源系统。
【文档编号】F21V9/10GK205539893SQ201620034758
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年1月14日
【发明人】田梓峰, 郑鹏, 许颜正
【申请人】深圳市光峰光电技术有限公司