波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置及相關(guān)光源系統(tǒng)、投影系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了一種波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置及相關(guān)光源系統(tǒng)、投影系統(tǒng)，包括：層疊設(shè)置的第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層和第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層。第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層包括背向第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層的入光面，第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層用于接收從入光面入射的激發(fā)光并將該激發(fā)光部分轉(zhuǎn)換為受激光，并將部分激發(fā)光透射至第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層。第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的密度大于第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的密度。本發(fā)明實(shí)施例提供了一種可以提高對(duì)激發(fā)光轉(zhuǎn)換效率的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置及相關(guān)光源系統(tǒng)、投影系統(tǒng)。
【專利說(shuō)明】波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置及相關(guān)光源系統(tǒng)、投影系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及照明及顯示【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置及相關(guān)光源系統(tǒng)、投影系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料在照明和顯示領(lǐng)域有很廣泛的應(yīng)用。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料是指能夠吸收一種波長(zhǎng)的激發(fā)光產(chǎn)生不同波長(zhǎng)的光的材料。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料可以是磷光性材料、熒光材料、量子點(diǎn)以及包括至少一種上述材料的混合物。
[0003]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的一種發(fā)光裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，發(fā)光裝置包括激發(fā)光源102和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層101，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層101可以吸收從激發(fā)光源102出射的激發(fā)光104，并出射不同波長(zhǎng)的受激光103。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的轉(zhuǎn)換效率可以被定義為受激光103的光通量與激發(fā)光104的光功率的比值。一般來(lái)說(shuō)，激發(fā)光會(huì)被聚焦到波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的表面形成一個(gè)光斑。光斑的尺寸和光斑出射光的光通量將會(huì)決定整個(gè)發(fā)光裝置出射光的亮度，一般來(lái)說(shuō)，光斑處的激發(fā)光的光功率密度越高，光斑就會(huì)出射更多受激光。假設(shè)受激光103的發(fā)散角度保持不變，在大多數(shù)情況下，受激光103的亮度會(huì)隨激發(fā)光104的光功率密度的增大而增大。但是，很多波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的轉(zhuǎn)換效率會(huì)隨著激發(fā)光的光功率密度的增大而減小，這種現(xiàn)象叫做飽和效應(yīng)。圖2a為受激光的強(qiáng)度與激發(fā)光的光功率密度之間的關(guān)系曲線，從圖2a上可以看出，隨著激發(fā)光的光功率密度的增大，受激光的強(qiáng)度逐漸增大，但是增大的趨勢(shì)越來(lái)越緩慢。圖2b為波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的轉(zhuǎn)換效率與激發(fā)光的光功率密度之間的關(guān)系曲線。很明顯地，激發(fā)光的光功率密度越高，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的轉(zhuǎn)換效率越低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種可以提高對(duì)激發(fā)光轉(zhuǎn)換效率的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置及相關(guān)光源系統(tǒng)、投影系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種發(fā)光裝置，其特征在于，包括:
[0006]層疊設(shè)置的第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層和第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層；
[0007]第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層包括背向第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層的入光面，第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層用于接收從入光面入射的激發(fā)光并將該激發(fā)光部分轉(zhuǎn)換為受激光，并將部分激發(fā)光透射至第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層；
[0008]第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的密度大于第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的密度。
[0009]本發(fā)明還提供了一種光源系統(tǒng)，該光源系統(tǒng)包括上述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置。
[0010]本發(fā)明還提供了 一種投影系統(tǒng)，該投影系統(tǒng)包括上述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例具有如下有益效果:
[0012]本實(shí)施例中，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料密度小于第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層，由于第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層的密度變小，第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層吸收的激發(fā)光的減少了，更多的激發(fā)光進(jìn)入第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層。因此低轉(zhuǎn)換效率的第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層產(chǎn)生的受激光的減少了，第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層產(chǎn)生的受激光的數(shù)量增加了，并且第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層增加的受激光的數(shù)量要多于第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層減少的受激光，從而使得波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的整體效率提聞了。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的一種發(fā)光裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2a為受激光的強(qiáng)度與激發(fā)光的光功率密度之間的關(guān)系曲線；
[0015]圖2b為波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的轉(zhuǎn)換效率與激發(fā)光的光功率密度之間的關(guān)系曲線；
[0016]圖3為本發(fā)明實(shí)施例中波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖4a為一種波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料密度均勻分布的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖4b為均勻密度的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層中激發(fā)光的入射深度與激發(fā)光的光功率密度之間的關(guān)系曲線；
[0019]圖5為本發(fā)明中波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置的另一實(shí)施例的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的密度分布示意圖；
[0020]圖6為激發(fā)光的相對(duì)光功率密度隨波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的相對(duì)深度的增加的變化曲線；
[0021]圖7為現(xiàn)有技術(shù)中與圖3所示實(shí)施例中的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖8a_8d為本發(fā)明的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置的另一實(shí)施例中的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的密度分布曲線.[0023]圖9為波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的密度分布的設(shè)計(jì)曲線與實(shí)際曲線的對(duì)比示意圖；
[0024]圖10為本發(fā)明的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置的另一實(shí)施例中的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖11為本發(fā)明的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置的另一實(shí)施例中的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料密度分布曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0027]實(shí)施例一
[0028]圖3是本發(fā)明實(shí)施例中波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3所示，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置420僅包括波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層，該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層包括層疊設(shè)置的第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層421和第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層422。
[0029]第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層421包括背向第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層422的入光面421a，第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層421接收從入光面421a入射的激發(fā)光并將該激發(fā)光部分轉(zhuǎn)換為受激光，并將部分激發(fā)光透射至第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層422。第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層422的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的密度大于第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層421的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的密度。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料最常見(jiàn)的是熒光粉，也可以是量子點(diǎn)或者熒光染料等具有波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換功能的材料。
[0030]圖4a為一種波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料密度均勻分布的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖4a所示，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層210接收激發(fā)光220，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層210的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料顆粒211均勻分布在波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層內(nèi)。當(dāng)激發(fā)光入射到波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的內(nèi)部，由于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料顆粒211的散射作用和吸收作用，激發(fā)光的光功率密度顯著減小。經(jīng)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)，圖4b為均勻密度的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層中激發(fā)光的入射深度與激發(fā)光的光功率密度之間的關(guān)系曲線，如圖4b所示，在波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的20%深度處，激發(fā)光的光功率密度只有波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層表面的激發(fā)光光功率密度的60%，因此接近波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的入射面處的激發(fā)光能量密度很高且波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料具有很高的飽和度，遠(yuǎn)沒(méi)有完全吸收入射的激發(fā)光，而深層的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料顆粒接收較低的功率密度的激發(fā)光，深層的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料顆粒不會(huì)發(fā)生飽和。因此，對(duì)于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料均勻密度分布的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層，其內(nèi)部的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料接收較低功率密度的激發(fā)光，而遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到轉(zhuǎn)換效率的飽和，導(dǎo)致波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的整體轉(zhuǎn)換效率較低。
[0031]在本實(shí)施例中，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層420的第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層421的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的密度小于第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層422的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的密度，由于第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層421的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的密度變小，第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層421吸收的激發(fā)光的減少了，更多的激發(fā)光進(jìn)入第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層422。因此低轉(zhuǎn)換效率的第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層421產(chǎn)生的受激光的減少了，第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層422產(chǎn)生的受激光的數(shù)量增加了，由于第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層422的轉(zhuǎn)換效率要高于第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層421的轉(zhuǎn)換效率，第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層422增加的受激光的數(shù)量要多于第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層421減少的受激光的數(shù)量，從而使得波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的整體效率提高了。
[0032]實(shí)際上，為了更好地提高轉(zhuǎn)換效率，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層可以包括多個(gè)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層。優(yōu)選地，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層還可以包括第三波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層，第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層、第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層和第三波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層依次層疊設(shè)置，該第三波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的密度大于第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的密度。相對(duì)于兩個(gè)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層的情況，在波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層厚度不變且每個(gè)子層厚度相同的情況下，包括三個(gè)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層會(huì)吸收更少的激發(fā)光，而將其透射至第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層和第三波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層，逐層吸收，效率會(huì)更高。
[0033]容易理解的是，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層還可以設(shè)置三個(gè)以上的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層。例如，本發(fā)明中波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置的另一實(shí)施例的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層可以由多個(gè)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層層疊而成，其波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的密度分布示意圖如圖5所示，每一個(gè)階梯代表了一個(gè)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層的密度分布，多個(gè)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的密度成階梯狀梯度分布，且波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的密度隨深度增加逐漸增大。這種結(jié)構(gòu)的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層也比較容易成型。圖6為激發(fā)光的相對(duì)光功率密度隨波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的相對(duì)深度的增加的變化曲線，其中實(shí)線部分為波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的密度如圖5所示梯度分布時(shí)的變化曲線，虛線部分為波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的密度為均勻分布時(shí)的變化曲線，兩個(gè)曲線的變化趨勢(shì)有著明顯的不同，例如在50 %深度處，均勻密度分布的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的光功率密度降到了表面光功率密度的30%，而梯度分布的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的光功率密度只降到了表面光功率密度56%，可以看出梯度分布的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的深層的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料相對(duì)于均勻分布的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層可以接收到更多的激發(fā)光。
[0034]為了進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)施例的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置的工作原理，這里將現(xiàn)有技術(shù)與本實(shí)施例中的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行對(duì)比。圖7為現(xiàn)有技術(shù)中與圖3所示實(shí)施例中的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖7所示，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置A為現(xiàn)有技術(shù)中的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層，包括第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層a和第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層b，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層B為本實(shí)施例中的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層，包括第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層c和第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層d。這里我們假定第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層a、第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層b、第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層d中波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的密度相同，第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層c的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的密度為第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層a的一半，所有波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層的厚度相同。當(dāng)有200單位的激發(fā)光光子入射第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層a，假設(shè)有100單位光子被吸收，剩余100單位的光子會(huì)由于被散射等原因而均勻入射到第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層b。若在第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層a的入射面的相對(duì)光功率密度為I，根據(jù)圖6可知，在相對(duì)深度0.5處即第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層b的表面處，均勻密度波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的激發(fā)光的相對(duì)光功率密度為0.30。再根據(jù)圖2b可以得到，光功率密度I時(shí)第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層a的相對(duì)轉(zhuǎn)換效率為0.38，光功率密度0.30時(shí)第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層b的相對(duì)轉(zhuǎn)換效率為0.94，因此可以得到波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層A的出射的受激光為:0.38X100+0.94X100=132單位。同理，對(duì)于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層B，當(dāng)有200單位的激發(fā)光光子入射至第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層C，由于第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層c的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料密度為第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層a的一半，會(huì)有50單位光子被吸收，剩余的150單位的光子被散射等原因而均勻入射到第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層d。第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層c的入射面的相對(duì)光功率密度同樣為1，根據(jù)圖6可知，在相對(duì)深度0.5處即第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層d的表面處，梯度分布的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的激發(fā)光的相對(duì)光功率密度為
0.56。再根據(jù)圖2b可以得到，相對(duì)光功率密度為I的第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層c的相對(duì)轉(zhuǎn)換效率為0.38，相對(duì)光功率密度為0.56的第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層d的相對(duì)轉(zhuǎn)換效率為0.88，因此可以得到波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層B的出射的受激光為:0.38X50+0.88X150 = 141單位，從這里可以看出梯度分布的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層相對(duì)于均勻分布的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層，其對(duì)激發(fā)光的整體效率有所提高。
[0035]另外，由于在第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層的轉(zhuǎn)換效率較低，大量的激發(fā)光能量被轉(zhuǎn)換成熱量，導(dǎo)致第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層的溫度較高，會(huì)降低波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的轉(zhuǎn)換效率。梯度分布的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層將更多的激發(fā)光在深度更深的地方進(jìn)行轉(zhuǎn)換，因此第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層的發(fā)熱量減少了，這將提高第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的轉(zhuǎn)換效率，進(jìn)一步提高了波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的整體轉(zhuǎn)換效率。
[0036]由實(shí)驗(yàn)可知，第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層和第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層所吸收的激發(fā)光能量比較接近時(shí)，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的整體效率較高。優(yōu)選地，第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的密度小于第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的密度的70%，經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，此時(shí)整體轉(zhuǎn)換效率會(huì)提升的比較明顯。
[0037]對(duì)于梯度分布的多個(gè)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層組成的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層，其密度分布的趨勢(shì)可以具有多種形式。圖8a_8d為本發(fā)明的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置的另一實(shí)施例中的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的密度分布曲線，如圖8a所示，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的密度可以隨著波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層深度的增加而呈線性增加。如圖8b_8d所示，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的密度也可以隨著波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層深度的增加而呈非線性增加。其中，圖8b所示的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的密度分布曲線為遞增的凸曲線，圖Sc所示的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的密度分布曲線為遞增的凹曲線，圖8d所示的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的密度分布曲線為前半部分為凸曲線，后半部分為凹曲線的遞增曲線，且與圖8a-8d不同的是，圖8d所示的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的表面的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的相對(duì)密度不為零。當(dāng)然，本發(fā)明中，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的表面的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的相對(duì)密度是可以根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)置。這里所列舉的對(duì)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的密度分布曲線只是對(duì)本發(fā)明的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的密度分布的舉例，并不對(duì)本發(fā)明構(gòu)成限制。實(shí)際上，本發(fā)明的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的密度分布曲線可以有更多的形式，該密度分布曲線可以根據(jù)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層的厚度以及應(yīng)用場(chǎng)合等確定，以使得波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置達(dá)到最優(yōu)的轉(zhuǎn)換效率。[0038]在波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的制備過(guò)程中，由于工藝誤差等因素的存在，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的密度分布曲線不可能是完全按照預(yù)定設(shè)計(jì)的曲線變化，而往往包括多個(gè)起伏。例如，圖9為波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的密度分布的設(shè)計(jì)曲線與實(shí)際曲線的對(duì)比示意圖，如圖9所示，設(shè)計(jì)曲線為線性遞增曲線，而實(shí)際曲線卻是分布在設(shè)計(jì)曲線周圍的具有較多起伏的曲線，但是設(shè)計(jì)曲線和實(shí)際曲線的大體密度變化趨勢(shì)是一致的。另一方面，在實(shí)際的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的制作過(guò)程中，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層往往是由多個(gè)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層組成的，因此波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的密度分布還可能是不連續(xù)的，而成階梯狀的梯度分布。當(dāng)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的各個(gè)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層的厚度較薄的時(shí)候，可以認(rèn)為波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的密度分布近似連續(xù)。
[0039]本實(shí)施例中，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層除了包括波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料還包括粘接劑，例如硅膠，PMMA,透明玻璃等，該粘接劑可以粘接波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料可以均勻地分布在粘接劑中而形成一個(gè)整體。粘接劑可以起到固定波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的作用，并能隔絕空氣以保護(hù)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料。
[0040]本發(fā)明中，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的密度分布曲線不一定在波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的深度方向上一直單調(diào)遞增，也可以是其它形式。圖10為本發(fā)明的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置的另一實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖10所示，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置包括波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層520，本實(shí)施例中的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置與圖3所示的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置的不同點(diǎn)在于:
[0041](I)本實(shí)施例中的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層520除包括第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層521和第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層522以外，還包括第三波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層523與第四波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層524，第三波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層523的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的密度小于第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層522的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的密度，第四波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層524的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的密度大于第三波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層523的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的密度，第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層521、第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層522、第三波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層523和第四波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層524依次層疊設(shè)置。實(shí)際上，本實(shí)施例中的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層相當(dāng)于兩個(gè)圖3所示實(shí)施例中的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的疊加，因此本實(shí)施例中的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層同樣可以提高整體的轉(zhuǎn)換效率。另外，在波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的整體厚度相同的情況下，本實(shí)施例中的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層的厚度更薄，因此更多的激發(fā)光會(huì)透射過(guò)第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層進(jìn)入轉(zhuǎn)換效率更高的第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從而進(jìn)一步提高了轉(zhuǎn)換效率。優(yōu)選地，第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層和第三波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的密度相等，第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層和第四波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的密度相等。這樣的優(yōu)點(diǎn)在于:只需要制備兩種密度的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層，減少工序，節(jié)省成本。
[0042]容易想到的是，在本發(fā)明的其它實(shí)施方式中，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層還可以具有更多的密度大小交替分布的不同波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層。例如，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層可以由多個(gè)不同低密度和高密度的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層交疊而成，其波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料密度分布曲線如圖11所示，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層隨著深度的增大，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層的密度高低交叉分布，這里的不同的低密度波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層與高密度波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層的密度各自相等，在其它實(shí)施方式，不同的低波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層的密度可以不相同，不同的高波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層的密度也可以不相同。
[0043](2)在實(shí)施例中，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置還包括基板510，基板510與波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層520背向入光面521a的表面緊密接觸。相對(duì)于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的密度均勻分布的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層，本發(fā)明中波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置會(huì)在波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的背光面產(chǎn)生更多的熱量，熱量源靠近基板，有利于熱量的傳導(dǎo)。當(dāng)然，在本發(fā)明的其他實(shí)施方式中，在波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層強(qiáng)度足夠的情況下，基板也是可以省略的。另外，本實(shí)施例中的基板可以是透明的，如透明玻璃基板，此時(shí)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置為透射式；基板也可以是具有反光功能或者其表面設(shè)置反射層，如高反鋁片，此時(shí)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置為反射式。
[0044](3)在本實(shí)施例中，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置還包括一驅(qū)動(dòng)裝置530，該驅(qū)動(dòng)裝置530可以驅(qū)動(dòng)基板510和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層520轉(zhuǎn)動(dòng)，以使激發(fā)光在波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層520上形成的光斑沿預(yù)定路徑作用于該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層，以避免激發(fā)光長(zhǎng)時(shí)間作用于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層520的同一位置而導(dǎo)致的該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層溫度升高的問(wèn)題。具體地，本實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)裝置530用于驅(qū)動(dòng)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層520轉(zhuǎn)動(dòng)，以使激發(fā)光在該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層上形成的光斑沿預(yù)定的圓形路徑作用于該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層。優(yōu)選地，基板510呈圓盤狀，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層520呈與該圓盤同心的環(huán)狀，驅(qū)動(dòng)裝置530為呈圓柱形的馬達(dá)，并且驅(qū)動(dòng)裝置530與波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層520同軸固定。在本發(fā)明其它實(shí)施方式中，驅(qū)動(dòng)裝置530也可以驅(qū)動(dòng)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層520以其它方式運(yùn)動(dòng)，例如水平往復(fù)運(yùn)動(dòng)等。在波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層520的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料可以耐受較高溫度的情況下，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置也可以不設(shè)置驅(qū)動(dòng)裝置。
[0045]本說(shuō)明書(shū)中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見(jiàn)即可。
[0046]本發(fā)明實(shí)施例還提供一種發(fā)光裝置，該發(fā)光裝置包括用于出射激發(fā)光的激光光源，該發(fā)光裝置還包括波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置，該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置可以具有上述各實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)與功能。
[0047]本發(fā)明實(shí)施例還提供一種投影系統(tǒng)，包括發(fā)光裝置，該發(fā)光裝置可以具有上述各實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)與功能。該投影系統(tǒng)可以采用各種投影技術(shù)，例如液晶顯示器(LCD，LiquidCrystal Display)投影技術(shù)、數(shù)字光學(xué)處理器(DLP,Digital Light Processor)投影技術(shù)。此外，上述發(fā)光裝置也可以應(yīng)用于照明系統(tǒng)，例如舞臺(tái)燈照明。
[0048]以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施方式，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說(shuō)明書(shū)及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置，包括波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層，其特征在于，所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層包括: 層疊設(shè)置的第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層和第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層； 所述第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層包括背向所述第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層的入光面，所述第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層用于接收從所述入光面入射的激發(fā)光并將該激發(fā)光部分轉(zhuǎn)換為受激光，并將部分激發(fā)光透射至第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層； 所述第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的密度大于所述第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的密度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于:所述第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的密度小于所述第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的密度的70%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于:所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置還包括第三波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層，所述第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層、第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層和第三波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層依次層疊設(shè)置，所述第三波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的密度大于所述第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的密度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于:所述第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層、第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層和第三波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的密度呈線性增加。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于:所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層還包括第三波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層與第四波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層，第三波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的密度小于所述第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的密度，第四波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的密度大于所述第三波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的密度，所述第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層、第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層、第三波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層和第四波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層依次層疊設(shè)置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于:所述第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層和第三波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的密度相等，所述第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層和第四波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換子層的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的密度相等。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于:所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層還包括粘接劑，所述粘接劑用于粘接所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于:所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置還包括基板，該基板與所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的背向所述入光面的表面緊密接觸。
9.一種光源系統(tǒng)，其特征在于，包括如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置。
10.一種投影系統(tǒng)，其特征在于，包括如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置。
【文檔編號(hào)】F21V9/10GK103775976SQ201210410495
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2012年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月24日
【發(fā)明者】胡飛, 李屹, 曹亮亮 申請(qǐng)人:深圳市光峰光電技術(shù)有限公司