CN102418905A - 多色发光装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多色发光装置，该装置包括作用于波长转换装置的第一光源与第二光源、以及输出端，该波长转换装置包含至少两个分段，不承载有波长转换材料的第一分段和承载有第一波长转换材料的第二分段；在第一时间段，允许起源于第一光源的光线输出到输出端，并阻止起源于第二光源的光线输出到输出端；在第二时间段，允许起源于第二光源的光线输出到输出端，并阻止起源于第一光源的光线输出到输出端；第一时间段为波长转换装置的第二分段暴露在入射光的光路中时的时间段，第二时间段为波长转换装置的第一分段暴露在入射光的光路中时的时间段。

Description

多色发光装置

技术领域

本发明涉及照明装置和系统，特别是涉及采用波长转换来产生高亮度多色光的多色发光装置。

背景技术

采用固态光源如激光二极管(LD，Laser Diode)或发光二极管(LED，Light Emitting 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。传统装置中，激发光射到波长转换材料上，该波长转换材料吸收激发光并产生波长高于激发光波长的光(受激发光)。为了产生不同的颜色，采用不同的波长转换材料。

2009.06.16授权的美国专利7547114描述了一种基于波长转换的多色发光装置，该装置采用了激发光源和具有波长转换材料(如荧光粉)的多段移动盘。激发光源为发出光在紫外和/或蓝光区域的发光二极管或激光二极管。该移动盘的每个分段均包含不同的波长转换材料或不含波长转换材料。盘设为移动以使所述不同分段在不同时间暴露在激发光中。当盘移动时，盘上不同分段的不同波长转换材料在时间上连续产生不同颜色的光。这种多色发光装置可用于图像显示上具有微显示成像器的投影系统。

2010.10.13公开的中国专利申请，公开号CN101858496A，描述了一种基于波长转换的多色发光装置，该装置采用了两个不同颜色的光源。两个光源，一个发出蓝光，另一个发出紫外光，均放置在波长转换材料之前。蓝光和紫外光通过合光装置结合被引导至转动波长转换装置。该波长转换装置包括承载有不同波长转换材料(如红色和绿光荧光粉)的多个分段以及不承载有波长转换材料且能透射蓝光的透明分段。紫外光和蓝光均可用于激发波长转换材料。当透明分段转至入射光的光路中时，紫外光关闭，仅有蓝光透射通过该透明分段以产生蓝色输出光。当承载有波长转换材料的分段转至入射光的光路中时，蓝光和紫外光均打开来激发波长转换材料。采用感应器来感应转动波长转换装置的位置并发出控制紫外光源开关的信号。

典型的多色发光系统需要产生多种基色光，如红绿蓝光来混合产生其他所需求的光。多色发光系统还可能需要产生黄光，与蓝光混合产生白光。为了产生采用波长转换的多色光，一个关键的条件是利用波长转换材料，该波长转换材料可将激发光转换成所需求的光，如红绿蓝黄等(但是蓝光光源经常作为蓝光直接使用而不是波长转换)。但是，不同的波长转换材料常常具有不同的效率。例如，在目前可得到的波长转换材料中，产生红色转换光的荧光粉材料(方便起见用红色荧光粉来表示)的效率和可靠性低于其它荧光粉，如绿色和黄色荧光粉。

因此，需要提供一种多色发光装置，以解决由于现有技术的局限性和缺点导致的上述技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种多色发光装置，该发光装置包括：

第一光源，用于发射第一光线；

第二光源，用于发射第二光线；

波长转换装置，包含至少两个分段，不承载有波长转换材料的第一分段和承载有第一波长转换材料的第二分段，第一波长转换材料吸收第一光线并产生第三光线；

光学装置，用于引导第一和第二光线作为入射光射至波长转换装置，波长转换装置相对于第一和第二光源可移动，以使第一和第二分段依次暴露在入射光的光路中；

输出端，用于接收波长转换装置发出的出射光；

并且，在第一时间段，允许起源于第一光源的光线输出到输出端，并阻止起源于第二光源的光线输出到输出端；在第二时间段，允许起源于第二光源的光线输出到输出端，并阻止起源于第一光源的光线输出到所述输出端；第一时间段为波长转换装置的第二分段暴露在入射光的光路中时的时间段，第二时间段为波长转换装置的第一分段暴露在入射光的光路中时的时间段。

本发明还提供一种多色发光装置，该发光装置包括：

第一光源，用于产生第一光线，第一光线为蓝光或紫外光；

第二光源，用于产生第二光线，第二光线为红光；

波长转换装置，包含至少两个分段，不承载有波长转换材料的第一分段和承载有第一波长转换材料的第二分段，第一波长转换材料吸收第一光线并产生第三光线；以及

光学装置，用于引导第一和第二光线作为入射光射至波长转换装置，波长转换装置相对于第一和第二光源可移动，以使第一和第二分段依次暴露在入射光的光路中，

第一光源至少在第一时间段打开，第一时间段为波长转换装置的第二分段暴露在入射光的光路中时的时间段；并且，第二光源至少在第二时间段打开，第二时间段为波长转换装置的第一分段暴露在入射光的光路中时的时间段。

本发明还提供一种多色发光装置，该发光装置包括：

第一光源，用于产生第一光线；

第二光源，用于产生第二光线；

波长转换装置，包含至少两个分段，不承载有波长转换材料的第一分段和承载有第一波长转换材料的第二分段，第一波长转换材料吸收第一光线并产生第三光线；以及

光学装置，用于引导第一和第二光线作为入射光射至波长转换装置，波长转换装置相对于第一和第二光源可移动，以使第一和第二分段依次暴露在入射光的光路中，

第一光源在第一时间段打开且在第二时间段关闭，第二光源在第二时间段打开且在第一时间段关闭，第一时间段为波长转换装置的第二分段暴露在入射光的光路中时的时间段，第二时间段为波长转换装置的第一分段暴露在入射光的光路中时的时间段。

附图说明

图1是本发明多色发光装置的第一实施例的结构示意图；

图2是图1所示的多色发光装置中的承载有波长转换材料的移动盘的结构示意图；

图3是图1所示的多色发光装置中的控制系统的结构示意图；

图4是图1所示的多色发光装置中的移动盘、感应信号以及光源的时间序列的示意图；

图5A-5C是本发明多色发光装置的第二、第三、第四实施例中的波长转换装置的结构示意图。

具体实施方式

图1-4阐述了与本发明的第一实施例相一致的多色发光装置。图1是本发明多色发光装置的第一实施例的结构示意图。如图1所示，本实施例的多色发光装置包括第一光源1、第二光源2、合光装置3以及波长转换装置4。第一光源1用于产生一激发光(第一光线)，优选的，第一光线为蓝光或紫外光。第二光源2用于产生第二激发光(第二光线)，在优选的实施例中，第二光线为红光。在其它实施例中，第二光线可能为绿光或者其它颜色光。第一光源和第二光源可为发光二极管、激光二极管或者其它固态光源。波长转换装置4上承载的波长转换材料吸收第一光线并产生第三光线。

优选的，第二光线与第三光线的光谱部分交叠，例如，第二光线为红光时，第三光线为黄光或橙光；或者，第二光线为绿光时，第三光线为黄光或青光。

合光装置3置于波长转换装置4和两个光源(第一光源1与第二光源2)之间，且引导第一光线与第二光线射往波长转换装置4。作为一个例子，合光装置3为分光滤光片，反射第一和第二光线中的一个且同时透射第一和第二光线中的另一个。在图1所示的典型结构中，分光滤光片3透射第一光源1发出的第一光线(如箭头A所示)并反射第二光源2发出的第二光线(如箭头B所示)。具体地，第一光线和第二光线在合光装置3后的光路相同。(图1中并未标示，所画箭头A和B仅为方便阐述的平面表示。)合光装置3的另一实施例为具有分支端口和结合端口的光纤束。为便于描述，以下将经合光装置3合光后的，入射到波长转换装置4的第一光线与第二光线称为入射光A/B。

合光装置3为可选的。例如，该装置在第一和第二光源1、2为激光的情况下是不必要的，因为通常激光的出射角度小，可从不同角度引导至波长转换装置4。此外，如第一和第二光源是以相反的方向导往波长转换装置，则没有必要使用合光装置。

图1所示的实施例中，波长转换装置4为透射式，即波长转换装置产生的出射光(如箭头C所示)的行进方向与入射光A/B相同。在另一实施例中，波长转换装置4为反射式，即波长转换装置产生的出射光的行进方向与入射光A/B相比大致相反或者成一角度。在另一实施例中，第一和第二光线A、B从相反方向导往波长转换装置，且波长转换装置为透射、反射的混合形式。例如，在一个这样的实施例中，第一光线从第一方向导往波长转换装置，第二光线从第二方向(即与第一方向相反的方向)导往波长转换装置，且出射光以第一方向行进(在这种情况下，波长转换装置产生的光以第一方向行进且波长转换装置将第二光线反射回第一方向)。在另一个这样的实施例中，第一光线从第一方向导往波长转换装置，第二光线从第二方向导往波长转换装置，且出射光以第二方向行进(在这种情况下，波长转换装置产生的光以第二方向行进且波长转换装置透射第二光线往第二方向)。以下的具体描述集中在透射式(图1)上；为了实现各种类型的装置，可改变不同部件的位置，以及可采用各种不同的或额外的光学装置如分光滤光片作为波长转换装置的一部分或适当放置于光路中的其它位置。本发明涵盖所有这些不同种类的装置。基于本发明公开的描述和本领域熟知的现有技术可以在勿需过多试验的情况下实现可选类型的装置。

多色发光装置的输出端用装置7来表示。输出端可用任何合适的光学装置来收集和接收波长转换装置4发出的出射光。

其它光学装置可能出现在发光装置中但并未在图1中标示，如置于波长转换装置4之前的聚焦和/或光线成形光学装置，置于波长转换装置之后的光收集光学装置，颜色滤光片等等。

波长转换装置4的一个面包含多个分段。每个分段承载有吸收激发光并产生受激发光的波长转换材料，或者不承载有波长转换材料(此处用“透明”来描述)。波长转换装置4安装在一支撑结构上(图中未标示)，并随其移动，在移动过程中波长转换装置的不同分段依次落在入射光A/B的光路上。

图1和2所示的实施例中，波长转换装置4为一环形结构，其放置平面垂直于入射光A/B的方向，且围绕平行于入射光的轴转动(如箭头D所示)。波长转换装置4环形的圆周区域沿角度方向排列划分为多个分段41-44。当波长转换装置4转动时，不同分段在不同的时间段暴露在入射光的光路中。

在另一个替代方案中(图中未显示)，波长转换装置4为一包含沿线性方向排列的多个分段的盘，以往复运动的形式沿该线性方向移动。在另一个替代方案中(图中未显示)，波长转换装置4为一包含在柱面沿角度方向排列的多个分段的转动圆柱体。实现波长转换装置移动的机构和电学结构与相关领域的现有技术相类似。

图2所示的优选实施例中，波长转换装置4包含4个贴近的分段41、42、43和44。分段43和44分别承载有绿色和黄色波长转换材料，该波长转换材料吸收第一光源产生的光并分别发出绿光和黄光。当激发光为蓝光时，分段42不承载有波长转换材料，并透射激发光；当激发光为紫外光时，分段42承载有蓝色波长转换材料并被激发光激发产生蓝光。分段41不承载有波长转换材料且透射第二光源2产生的红光。可选的，承载有黄色荧光粉的分段44可以省略。

可选地，在绿色和黄色分段后采用一滤光片来阻止残余的蓝光或紫外光。可选地，可用足够厚的波长转换材料层来减少残余的蓝光或紫外光。另外可选地，可在色轮后的光路中使用阻挡紫外光的滤光片。

第一实施例中，第一和第二光源1、2根据一个特定模式被控制其开或关，且其开/关的时间段与波长转换装置4的移动同步，以在不同时间段产生具有不同颜色的出射光C。具体的，第一光源1(蓝色或紫外激发光)当分段42、43和44转至入射光的光路时受控打开，且当分段41转至入射光的光路时受控关闭。第二光源2(红色直接出射光)当分段41转至入射光的光路时受控打开，且当分段42、43和44转至入射光的光路时受控关闭。结果，波长转换装置4后收集的出射光C当分段42、43和44转至入射光的光路时分别为蓝光、绿光和黄光，当分段41转至入射光的光路时为红光。在此模式下，第二光源3产生的红光作为出射光直接射出，而不是作为波长转换材料的激发光。

对于透射式波长转换装置4，透明分段41和42分别用于透射红光和蓝光。对于反射式波长转换装置4，透明分段41和42分别用于反射红光和蓝光。

图2中需说明的是，分段41-44的颜色标示对应于出射光颜色，而不是波长转换材料颜色，这是因为分段41和42可能不包含波长转换材料。

如图2所示的波长转换装置4，出射光C的颜色序列为红-蓝-绿-黄-红-......由于此四个分段41-44的大小相同，出射的每种颜色约占时间的25％。优选的，波长转换装置4可设计为输出其它所需的颜色序列，和/或不同的颜色具有不同的持续时间。

可用控制系统来同步第一和第二光源1、2的开关状态和波长转换装置4的移动。如图3所示，控制系统包括感应器5，用于感应波长转换装置4的位置并产生指示感应位置的信号。基于感应器5的此信号，控制器6可产生控制第一和第二光源1、2的打开和关闭的控制信号。控制器6可为控制两个两元的一个单元，或者可为分别控制两个光源的两个单元。

任何合适的感应系统均可能用于实现感应器5，且感应器可在任何合适的方式下耦合感应波长转换装置4的移动。例如，感应器5可能为光学解码器、解析器、霍尔传感器等，用于感应波长转换装置4的位置。可选的，感应器可为光学传感器，用于感应波长转换装置4发出的出射光C的颜色，且与波长转换装置的位置有关。

开关光源1和2的实际原理可包括开关光源的电源，或者可包括用机构上、光学上或其它方式光闸来阻止各光源发出的光。如使用光闸，其可位于各光源1、2和合光装置3之间。光闸也可为光源的一个组成部分。因此，术语“打开和关闭光源”可广义解释为可覆盖任何允许或阻止光源发出的光到达波长转换装置4的实施。在实际实施中，使用光闸会造成光能量的浪费，而开关光源电源由于具有节能的优点，且实现起来并不困难，成为较为优选的控制方式。

在一特定实施例中，每当波长转换装置4转至一特定位置时感应器5产生一脉冲信号，此时分段44(黄色)和分段41(红色)之间的边界处通过激发光的光路。当控制器6接收到感应器5发出的脉冲时，控制器6控制第二光源打开且第一光源关闭；再经过一预定时间段后，第二光源关闭且第一光源打开。之后当接收到感应器5的另一脉冲时，控制器打开第二光源并关闭第一光源，且此事件序列重复。在一例中，波长转换装置4的转动周期为10ms且预定时间段为2.5ms。

图4为本实施例的波长转换装置4、感应器5和光源1、2的时序示意图。(a)-(d)行具有相同的时间轴(任意单位)。(a)行表示波长转换装置4的移动及波长转换装置的出射光颜色。例如，标示“R”的方块表示当红色分段41位于入射光光路且红光出射的时间段；标示“B”的方块表示当蓝色分段42位于入射光光路且蓝光出射的时间段；等等。(b)行表示感应器5产生的脉冲信号。(c)行和(d)行分别表示第二光源(红光光源)和第一光源(蓝光光源)的开关状态；标示“R”的方块表示当第二光源(红光光源)打开的时间段；标示“B”的方块表示当第一光源(蓝光或紫外光光源)打开的时间段。

图4所示的时序仅为一个例子；也可采用其它时序。例如，脉冲信号可在红色分段41和蓝色分段42的边界处产生，或者在波长转换装置4转动中的其它位置产生。

图5A-5C是本发明的第二、第三、第四实施例中的波长转换装置的示意图。除波长转换装置4的结构以外，第二、第三、第四实施例中的光学排列与第一实施例(图1)大致相同。在第二、第三、第四实施例中，合适的分光滤光片可固定于(且因此同步移动与)波长转换装置的某些分段，从而免去了开关光源1和2的需要。

图5A是第二实施例的波长转换装置4A的示意图。波长转换装置4A包括四个贴近的分段41A-44A。从分段上承载波长转换材料与否上看，分段41A-44A与第一实施例的分段41-44相同。但是，蓝色、绿色和黄色分段42A、43A和44A上放置有一反射第二(红色)光线且透射第一(蓝色或紫外)光线的分光滤光片。红色分段41A上未放置滤光片。采用这种波长转换装置4A，当蓝色、绿色和黄色分段42A、43A和44A转至入射光A和B的光路中时，第二(红色)光源勿须关闭。换句话说，第二(红色)光源可持续点亮。第一(蓝色或紫外)光源当红色分段41A转至入射光A和B的光路中时仍须关闭。

图5B是第三实施例的波长转换装置4B的示意图。波长转换装置4B包括四个贴近的分段41B-44B。从分段上承载波长转换材料与否上看，分段41B-44B与第一实施例的分段41-44相同。但是，红色分段41B上放置有一反射第一(蓝色或紫外)光线且透射第二(红色)光线的分光滤光片。蓝色、绿色和黄色分段42B、43B和44B上未放置滤光片。采用这种波长转换装置4B，当红色分段41B转至入射光A和B的光路中时，第一(蓝色或紫外)光源勿须关闭。换句话说，第一(蓝色或紫外)光源可持续点亮。第二(红色)光源当蓝色、绿色和黄色分段42B、43B和44B转至入射光A和B的光路中时仍须关闭。

图5C是第四实施例的波长转换装置4C的示意图。波长转换装置4C包括四个贴近的分段41C-44C。从分段上承载波长转换材料与否上看，分段41C-44C与第一实施例的分段41-44相同。但是，蓝色、绿色和黄色分段42C、43C和44C上放置有一反射第二(红色)光线且透射第一(蓝色或紫外)光线的分光滤光片，且红色分段41C上放置有一反射第一(蓝色或紫外)光线且透射第二(红色)光线的分光滤光片。采用这种波长转换装置4C，第一(蓝色或紫外)光源和第二(红色)光源均可持续点亮。对于第四实施例，包含感应器5和控制器6(图3)的控制系统可以省略。

在第二至第四实施例中，分光滤光片位于对应分段的整个区域。在第二和第四实施例中，分光滤光片可优选的位于波长转换材料面向激发光的一面。滤光片也可位于出射光的一面。但是在后者的结构中，可能产生光损失，例如，波长转换材料(如黄光)的出射光和第二光线(如红光)有光谱重叠。

此外，如波长转换装置4A/4B/4C为反射式，滤光片的分光滤光特性相反。换句话说，用于红色分段41A/41C的分光滤光片反射第二(红色)光线且透射第一(蓝色或紫外)光线。用于蓝色、绿色和黄色分段42A/42A、43A/43C和44A/44C的分光滤光片反射第一(蓝色或紫外)光线且透射第二(红色)光线。在此结构中，分光滤光片位于波长转换材料面对远离入射光的一面。

从上述第一至第四实施例的描述上看，多色发光装置功能性上的必要条件如下：在“红色”时间段(即当红色分段41/41A/41B/41C位于入射光的光路中)，第二光源发出的红光在波长转换装置4以后出射，而第一光源发出的蓝光不能出射。在“非红色”时间段(即当非红色分段的分段位于入射光的光路中)，受激发光或第一光源发出的蓝光出射，而第二光源发出的红光不能出射。

更广义上来说，本发明上述实施例的多色发光装置的特性为，在第一时间段(如非红色时间段)，波长转换装置4之后仅出射起源于第一光线的光(如蓝光本身或波长转换材料受蓝光或紫外光激发产生的受激发光)；在第二时间段(如红色时间段)，仅出射起源于第二光线的光(如红光自身)。两时间段在时间上没有重叠。本发明论述中使用的“起源于A”的光，包括A本身发出的光，和A本身发出的光经过激发荧光粉产生的受激发光。此处的“包括”并不限于形成A本身发出的光和该受激发光的混合光。

上述不同结构所实现的功能在于：在第一时间段允许起源于第一光线的光出射到输出端且阻止起源于第二光线的光出射到输出端，以及在第二时间段允许起源于第二光线的光出射到输出端且阻止起源于第一光线的光出射到输出端，第二时间段与第一时间段不重叠。在上述第一实施例中，实现上述功能的结构包括控制结构，用于控制两光源的开关与波长转换装置同步。在上述第二和第三实施例中，实现上述功能的结构包括控制结构，用于控制两光源之一的开关与波长转换装置同步，同时配合采用对应于波长转换装置所选分段的合适的分光滤光片。在上述第四实施例中，实现上述功能的结构包括对应于波长转换装置所选分段的合适的分光滤光片。其它结构也可能存在。

在某些情况下，上述两时间段不能重叠的必要条件可放宽。例如，当第一光线为蓝光且第二光线为红光，以及当分段41和分段42均为透明(如图2)时，则可控制蓝光和红光的开关，以使当分段41和/或42位于入射光的光路中的时间段时，蓝光和红光同时打开。这可能使得在一时间段内紫色光出射。

本发明的实施例与背景技术中的中国专利申请CN101858496A所描述系统的不同之处在于：后者的方案中承载有波长转换材料的分段同时被两光源激发，此时起源于该两光源(紫外和蓝光)的受激发光同时出射，因此要求该两光源均能发出激发光(如蓝光或UV光)；而本发明的方案中，起源于第一光源的光和起源于第二光源的光没有设计为同时出射，承载有第一波长转换材料的分段(第二分段)只被第一光源的光激发，因此不要求第二光源能发出激发光，本发明在光源上具有更广泛的选择范围。因为后者的方案要求两光源均为激发光源，例如作用于不承载有波长转换材料的分段的光源(相当于本发明中的第二光源)，由于激发光源的波长较短，因此该光源的选择范围很小，主要包括蓝光光源；而本发明中第二光源不限定为激发光源，即可以为比激发光源的波长更长的光源，根据斯托克漂移原理，相对于后者的方案，本发明用该波长更长的光源出射的光代替荧光粉发光，具有光转换效率较高的优点。事实上，后者的方案中使用蓝光代替荧光粉发光，是仅出于蓝光为可见光的原因，另外，采用蓝光更重要的原因是要与UV光一起作为激发光源激发绿色荧光粉，因此后者的方案中使用蓝光并不是出于提高光转换效率的原因，否则应会采用比蓝光波长更长的光源。

此外，上述后者的方案中波长转换装置同时被两光源激发，因此在整个时间段的大部分时间内，起源于两光源(紫外和蓝光)的受激发光同时出射；而本发明的方案使用一个单色光光源(如红光光源)直接代替相应的荧光粉(如红色荧光粉)发光。CN101858496A由于第二光源的引入而使激发光的能量得以增强，进而增大了整个光源系统的光能量输出；但是由于第二光源的引入同时增大了电能的消耗，因此整个系统的能量转换效率(指的是单位电能转化成的光能)并没有提高。而本发明中虽然同样引入了第二光源，但是由于第一光源和第二光源是可以交互点亮的，因此并没有增加电能的输入；同时由于使用高效率的单色光替代了低效率的荧光粉发光，提高了系统的能量转化效率，本发明也有效地提高了光源系统的光能量输出，但是并没有以提高电能的消耗为代价，因此更为节能。

2009.12.12公开的中国专利申请，公开号CN 101592308A，描述了一种基于波长转换的多色发光装置，该装置采用了两个光源。第一光源产生激发光(如蓝光或紫外光)，用于激发波长转换材料。激发光引导至转盘，该转盘包含多个具有波长转换材料的分段。第二光源(蓝光或红光)发出的光与波长转换材料受激发出的光通过分光滤光片相结合，该分光滤光片位于波长转换材料发光光路的下游。可控制第二光源的开关，例如只有当转盘转至临近两个分段的边界处时第二光源才会打开。此系统可解决转盘所带来的轮辐光(spoke light)问题。轮辐光涉及发生在转盘两分段边界处的不同颜色光的无效混合，是由受激发光的分散和/或其他因素造成的。

本发明的实施例与上述中国专利申请CN 101592308所描述系统的不同之处在于合光装置(分光滤光片)在光路中的位置。在本发明的实施例中，合光装置3位于波长转换材料光路的上游。而在CN 101592308中，合光装置位于波长转换材料光路的下游。

CN 101592308结构的一个因素为：在该装置中，第二光源的功能为校正由转动色轮产生的轮辐光问题，因此第二光源不适合放置在转动色轮光路的上游。在该装置中，第二光源的光与波长转换材料的受激发光通过分光滤光片相结合。分光滤光片结合两种光的基础是两种光光谱没有重叠。因此在CN 101592308的系统中，第二光源的波长光谱和受激发光的波长光谱必须大部分分离以使它们通过分光滤光片结合。如两者光谱重叠，两者之一的重叠部分会损失掉。这一问题限定了波长转换材料的选择和第二光源的颜色。例如，典型的黄色荧光粉的光谱与典型的红光LED光谱大部分重叠。因此，如第二光源为红光LED，则黄色荧光粉不适合作为转动色轮的波长转换材料。这是一个很关键的限制，因为黄色荧光粉具有很高的荧光转换效率而被广泛使用。

在本发明的实施例中，由于第一和第二时间段在时间上没有重叠，起源于第一光线(激发光，蓝光或紫外光；受激发光，绿光或黄光)的光和起源于第二光线(直接出射光，红光或绿光或其它颜色光)的光的光谱没有要求必须不重叠，可以为不重叠，也可以为部分交叠，分光滤光片3可以结合这两种光而不产生非必要的损失，因此可避免上述专利CN101592308的问题。

在本发明的实施例中，由于第二光线直接用于出射光而不是激发光，第二光线不需要(尽管可能)具有激发波长转换材料的特性。当上述实施例中的第二光源2为红光光源时，可选的，绿光光源可用作绿色直接出射光。在此可选实施例中，波长转换装置的分段41承载有红色波长转换材料，且分段43不承载有波长转换材料并能透过绿光。其它对应此系统的调整可相应作出。

考虑到现有技术红色荧光粉的光转换效率较低不利于显色指数的提高，在第一光源产生的第一光线为蓝光，且第二光源产生的第二光线为红光时，可以采用合光装置对蓝光和红光进行合光，将合光得到的合光光束投射到波长转换材料上。波长转换装置中的第二分段可以承载吸收蓝光并产生绿光的波长转换材料(如绿光荧光粉)，波长转换装置还可以包括不承载有波长转换材料的第三分段。可以通过一个控制装置使对波长转换装置的转动控制与对第一光源与第二光源的输出功率的控制同步相关起来。例如，当波长转换装置的第一分段暴露在入射光(合光光束)的光路中时(即在第一时间段)只打开第二光源(红光光源)而关闭第一光源(蓝光光源)，使多色发光装置输出的红光输出完全由红光光源提供，从而避免使用红光荧光粉而导致的光转换效率较低的问题。蓝光光源只在第二分段与第三分段暴露在入射光的光路中时打开。实际应用中，根据所选择的激发光的波长和波长转换材料的光转换特性的差异，第二光源可以是红光光源以外的其它光源。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明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，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (27)

1.一种多色发光装置，其特征在于，所述发光装置包括：

第一光源，用于发射第一光线；

第二光源，用于发射第二光线；

波长转换装置，包含至少两个分段，不承载有波长转换材料的第一分段和承载有第一波长转换材料的第二分段，第一波长转换材料吸收第一光线并产生第三光线；

光学装置，用于引导所述第一和第二光线作为入射光射至所述波长转换装置，所述波长转换装置相对于所述第一和第二光源可移动，以使所述第一和第二分段依次暴露在所述入射光的光路中；

输出端，用于接收所述波长转换装置发出的出射光；

并且，在第一时间段，允许起源于第一光源的光线输出到所述输出端，并阻止起源于第二光源的光线输出到所述输出端；在第二时间段，允许起源于第二光源的光线输出到所述输出端，并阻止起源于第一光源的光线输出到所述输出端；第一时间段为所述波长转换装置的第二分段暴露在所述入射光的光路中时的时间段，第二时间段为所述波长转换装置的第一分段暴露在所述入射光的光路中时的时间段。

2.根据权利要求1所述的多色发光装置，其特征在于，第二光线与第三光线的光谱部分交叠。

3.根据权利要求2所述的多色发光装置，其特征在于，第二光线为红光。

4.根据权利要求1所述的多色发光装置，其特征在于，所述波长转换装置还包括第三分段，第三分段承载有吸收第一光线并产生第四光线的第二波长转换材料或不承载有波长转换材料；且当第三分段暴露在所述入射光的光路中时，允许起源于第一光源的光线输出到所述输出端，阻止起源于第二光源的光线输出到所述输出端。

5.根据权利要求4所述的多色发光装置，其特征在于，第一光源发出的第一光线为蓝光或紫外光，第二光源发出的第二光线为红光。

6.根据权利要求5所述的多色发光装置，其特征在于，所述波长转换装置还包括承载有第三波长转换材料的第四分段，第三波长转换材料吸收第一光线并产生黄光。

7.根据权利要求6所述的多色发光装置，其特征在于，第一波长转换材料产生的第三光线为绿光，以及第二波长转换材料产生的第四光线为蓝光。

8.根据权利要求1所述的多色发光装置，其特征在于，还包括：

感应器，与所述波长转换装置连接，用于感应所述波长转换装置的相对移动位置并发出表征感应位置的感应信号；以及

控制器，与所述感应器连接，用于根据所述感应信号产生打开及关闭第一光源或第二光源或该两光源的控制信号。

9.根据权利要求8所述的多色发光装置，其特征在于，所述感应信号表示第一或第二时间段的开始，其中，所述控制器产生所述控制信号，以使在第一时间段的开始打开第一光源并关闭第二光源，以及在第二时间段的开始打开第二光源并关闭第一光源。

10.根据权利要求1所述的多色发光装置，其特征在于，还包括第一分光滤光片，固定放置在所述波长转换装置的第二分段上；当第一分光滤光片置于所述入射光的光路上时，第一分光滤光片阻止第二光线出射到所述出射端。

11.根据权利要求10所述的多色发光装置，其特征在于，还包括：

感应器，与所述波长转换装置连接，用于感应所述波长转换装置的相对移动位置并发出表征第二时间段开始的感应信号；以及

控制器，与所述感应器连接，用于根据所述感应信号产生在第二时间段关闭第一光源及在第一时间段打开第一光源的控制信号。

12.根据权利要求10所述的多色发光装置，其特征在于，还包括：

第二分光滤光片，固定放置在所述波长转换装置的第一分段上，当所述第二分光滤光片置于所述入射光的光路上时，第二分光滤光片阻止第一光线出射到所述出射端。

13.根据权利要求1所述的多色发光装置，其特征在于，还包括：

第二分光滤光片，固定放置在所述波长转换装置的第一分段上，当所述第二分光滤光片置于所述入射光的光路上时，第二分光滤光片阻止第一光线出射到所述出射端。

14.根据权利要求13所述的多色发光装置，其特征在于，还包括：

感应器，与所述波长转换装置连接，用于感应所述波长转换装置的相对移动位置并发出表征第一或第二时间段开始的感应信号；以及

控制器，与所述感应器连接，用于根据所述感应信号产生在第一时间段关闭第二光源及在第二时间段打开第二光源的控制信号。

15.一种多色发光装置，其特征在于，所述发光装置包括：

第一光源，用于产生第一光线，第一光线为蓝光或紫外光；

第二光源，用于产生第二光线，第二光线为红光；

波长转换装置，包含至少两个分段，不承载有波长转换材料的第一分段和承载有第一波长转换材料的第二分段，第一波长转换材料吸收第一光线并产生第三光线；以及

光学装置，用于引导第一和第二光线作为入射光射至所述波长转换装置，所述波长转换装置相对于第一和第二光源可移动，以使第一和第二分段依次暴露在所述入射光的光路中，

第一光源至少在第一时间段打开，第一时间段为所述波长转换装置的第二分段暴露在所述入射光的光路中时的时间段；并且，第二光源至少在第二时间段打开，第二时间段为所述波长转换装置的第一分段暴露在所述入射光的光路中时的时间段。

16.根据权利要求15所述的多色发光装置，其特征在于，第三光线与红光的光谱部分交叠。

17.根据权利要求15所述的多色发光装置，其特征在于，所述波长转换装置还包括第三分段，第三分段承载有吸收第一光线并产生第四光线的第二波长转换材料或不承载有波长转换材料；且第一光源在第三分段暴露在所述入射光的光路中时打开。

18.根据权利要求17所述的多色发光装置，其特征在于，所述波长转换装置还包括承载有第三波长转换材料的第四分段，第三波长转换材料吸收第一光线并产生黄光。

19.根据权利要求17所述的多色发光装置，其特征在于，第一光线为蓝光，第一波长转换材料产生的第三光线为绿光，第三分段不承载有波长转换材料，第一光源仅在第一时间段与第三分段暴露在所述入射光的光路中时打开，第二光源仅在第二时间段打开。

20.根据权利要求15所述的多色发光装置，其特征在于，第一光源仅在第一时间段打开，且第二光源仅在第二时间段打开。

21.根据权利要求20所述的多色发光装置，其特征在于，还包括

感应器，与所述波长转换装置连接，用于感应所述波长转换装置的相对移动位置并发出表征感应位置的感应信号；以及

控制器，与所述感应器连接，用于根据所述感应信号产生打开及关闭所述第一和第二光源的控制信号。

22.一种多色发光装置，其特征在于，所述发光装置包括：

第一光源，用于产生第一光线；

第二光源，用于产生第二光线；

波长转换装置，包含至少两个分段，不承载有波长转换材料的第一分段和承载有第一波长转换材料的第二分段，所述第一波长转换材料吸收所述第一光线并产生第三光线；以及

光学装置，用于引导所述第一和第二光线作为入射光射至所述波长转换装置，其特征在于，所述波长转换装置相对于所述第一和第二光源可移动，以使所述第一和第二分段依次暴露在所述入射光的光路中，其特征在于，

第一光源在第一时间段打开且在第二时间段关闭，第二光源在第二时间段打开且在第一时间段关闭，第一时间段为所述波长转换装置的第二分段暴露在所述入射光的光路中时的时间段，第二时间段为所述波长转换装置的第一分段暴露在所述入射光的光路中时的时间段。

23.根据权利要求22所述的多色发光装置，其特征在于，所述波长转换装置还包括第三分段，第三分段承载有吸收第一光线并产生第四光线的第二波长转换材料或不承载有波长转换材料；且第一光源在第三分段暴露在所述入射光的光路中时打开。

24.根据权利要求23所述的多色发光装置，其特征在于，第一光源发出的第一光线为蓝光或紫外光，第二光源发出的第二光线为红光，第一波长转换材料产生的第三光线为绿光，以及第二波长转换材料产生的第四光线为蓝光。

25.根据权利要求24所述的多色发光装置，其特征在于，所述波长转换装置还包括承载有第三波长转换材料的第四分段，第三波长转换材料吸收第一光线并产生黄光。

26.根据权利要求22所述的多色发光装置，其特征在于，还包括：

感应器，与所述波长转换装置连接，用于感应所述波长转换装置的相对移动位置并发出表征感应位置的感应信号；以及

控制器，与所述感应器连接，用于根据所述感应信号产生打开及关闭所述第一光源或所述第二光源或该两光源的控制信号。

27.根据权利要求22所述的多色发光装置，其特征在于，第二光线与第三光线的光谱部分交叠。

Images