实用新型内容
鉴于以上内容,有必要提供一种波长转换器件、发光光源和投影设备,旨在解决现有光源的激发光的转换效率较低的缺陷。
为此,本实用新型首先提供了一种波长转换器件,包括用于将接收的激发光至少部分转换为受激光的波长转换体,所述激发光从所述波长转换体的第一端部射入,所述受激光从所述波长转换体的第二端部射出,还包括二向色片,所述二向色片垂直于所述波长转换体的光轴方向,并且设于所述波长转换体的第二端部。
根据本实用新型所述的波长转换器件,所述波长转换体为包含YAG:Ce3与黄色单晶或陶瓷的混合材料制成的波长转换体,所述二向色片为透射黄光并且反射蓝光的材料制成的二向色片,或者,所述波长转换体为包含LuAG:Ce3 与绿色单晶或者透明陶瓷的混合材料制成的波长转换体,所述二向色片为包含透射绿光并且反射蓝光的材料制成的二向色片。
根据本实用新型所述的波长转换器件,还包括蓝光修饰片,所述蓝光修饰片垂直于所述波长转换体的光轴方向,并且设于所述波长转换体的第一端部。
根据本实用新型所述的波长转换器件,所述波长转换体的平行所述波长转换体的光轴方向的至少一侧面设有反射膜。
根据本实用新型所述的波长转换器件,所述反射膜为介质反射膜、铝反射膜或者银反射膜中的一种或多种。
根据本实用新型所述的波长转换器件,还包括若干导热衬底,所述导热衬底设于所述波长转换体的平行于所述波长转换体的光轴方向的至少一侧面。
根据本实用新型所述的波长转换器件,所述导热衬底的材料为铜、铝合金、氮化铝、碳化硅和氧化铝陶瓷中的一种或多种。
根据本实用新型所述的波长转换器件,所述波长转换体的平行所述波长转换体的光轴方向的至少一侧面通过抛光处理。
根据本实用新型所述的波长转换器件,所述波长转换体的第一端部和第二端部至少之一的外侧面设有增透膜。
根据本实用新型所述的波长转换器件,所述蓝光修饰片镀于所述第一端部的外侧面,和/或所述二向色片镀于所述第二端部的外侧面。
根据本实用新型所述的波长转换器件,所述蓝光修饰片与所述波长转换体的第一端部之间具有空气间隙,和/或所述二向色片与所述波长转换体的第二端部之间具有空气间隙。
本实用新型还提供了一种发光光源,包括激光器,还包括上述的波长转换器件,所述激光器设于所述波长转换器件的第一端部。
根据本实用新型提供的发光光源,所述激光器为蓝光激光器,所述蓝光激光器为气体激光器、固体激光器、半导体激光器中的一种。
此外,本实用新型又提供了一种投影设备,具有上述的发光光源。
相较于现有技术,本实用新型提供的波长转换器件、发光光源和投影设备通过在波长转换体的第二端部设置有垂直于光轴方向的二向色片,二向色片将 未转换的受激光反射回波长转换体内再次回收利用产生受激光,提高了波长转换体的光转换效率。
进一步,本实用新型提供的波长转换器件、发光光源和投影设备还通过在第一端部设置垂直于光轴方向的蓝光修饰片,将出射角度大于90°的受激光反射回波长转换体内,以及通过设置在平行光轴方向的反射膜将小于90°的受激光反射回波长转换体内,提高了波长转换体的光利用率。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点,下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细描述。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型,所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式,而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式,都属于本实用新型保护的范围。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的,不是旨在于限制本实用新型。
在本实用新型的各实施例中,为了便于描述而非限制本实用新型,本实用新型专利申请说明书以及权利要求书中使用的术语"连接"并非限定于物理的或者机械的连接,而是可以包括电性的连接,不管是直接的还是间接的。"上"、"下"、"下方"、"左"、"右"等仅用于表示相对位置关系,当被描述对象的绝对位置改变后,则该相对位置关系也相应地改变。
实用新型人在实现波长转换器件的过程中发现,激发光进入波长转换体内后,大部分转换为受激光,但会有少部分激发光没有被转换为受激光(残留激发光),降低了波长转换器件的光效率。此外,激发光进入波长转换体内后产生 的受激光依据传播的方向与波长转换体的光轴方向之间的夹角可以分为第一类光、第二类光和第三类光。第一类光的传播方向与波长转换体的光轴方向平行,经所述波长转换体的第二端部和二向色片投射出去。第二类光与波长转换体的光轴方向之间的夹角小于90°;第三类光与波长转换体的光轴方向之间的夹角大于或等于90°。
图1是本实用新型第一实施例提供的波长转换器件的结构示意图,如图1所示,该波长转换器件包括波长转换体10和二向色片20。波长转换体10用于将接收的激发光30至少部分转换为受激光。其中,所述激发光30从所述波长转换体10的第一端部射入,所述受激光从所述波长转换体10的第二端部射出。所述二向色片20垂直于所述波长转换体10的光轴方向,并且设于所述波长转换体10的第二端部。本实施方式中,所述二向色片20与所述波长转换体10的第二端部之间具有一定距离,使得二向色片20与所述波长转换体10的第二端部之间具有一空气间隙。
本实施方式中,所述波长转换体10的材料为YAG:Ce3与黄色单晶或陶瓷的混合材料制成,所述二向色片20用于透射黄光并且反射蓝光的材料制成。在另外一些实施方式中,所述波长转换体10的材料也可以为LuAG:Ce3与绿色单晶或者透明陶瓷的混合材料制成,所述二向色片20为透射绿光并且反射蓝光的材料制成。此外,所述波长转换体10的第一端部和第二端部至少之一的外侧面设有增透膜11,优选在第一端部和第二端部的外侧面均设有增透膜11,激发光30从第一端部的增透膜11进入波长转换体10内,从第二端部的增透膜11投射出去,提高了波长转换体10的透射率。
工作时,激发光30所述激发光30从所述波长转换体10的第一端部进入,大部分激发光30在所述波长转换体10内转换为受激光,受激光沿波长转换体30的光轴方向从所述波长转换体10的第二端部射出(图1中示出的第一类光31)。少部分激发光30在波长转换体10内没有被转换为受激光(残留激发光32)从第二端部向外透射时,被二向色片20反射回波长转换体10内(后述简称第二类光34)再次激发波长转换体10产生受激光。
本实施方式提供的波长转换器件、发光光源和投影设备通过在波长转换体10的第二端部设置有垂直于光轴方向的二向色片20,二向色片20将未转换的激发光反射回波长转换体10内再次回收利用产生受激光,提高了波长转换体10的光转换效率。
图2是本实用新型第二实施例提供的波长转换器件的结构示意图。所述的第二实施方式与第一实施方式的主要区别在于,第二实施方式增加了蓝光修饰片40。需要说明的是,在本实用新型的精神或基本特征的范围内,适用于第一实施方式中的各具体方案也可以相应的适用于第二实施方式中,为节省篇幅及避免重复起见,在此就不再赘述。
如图2所示,该波长转换器件还包括蓝光修饰片40,所述蓝光修饰片40垂直于所述波长转换体10的光轴方向,并且设于所述波长转换体10的第一端部。本实施方式中,所述蓝光修饰片40与所述波长转换体10的第一端部之间具有一定距离,使得蓝光修饰片40与所述波长转换体10的第一端部之间具有一空气间隙。
第三类光33在从波长转换体10内向波长转换体10的第一端部透射时,被蓝光修饰片40反射回波长转换体10内,在波长转换体10发生全反射,经多次反射后,最终依次从波长转换体10的第二端部和二向色片20投射出去。
在本实施方式中,反射回波长转换体10内的第三类光33在波长转换体10与外界之间的界面发生全反射从而可以将反射回波长转换体10内的第三类光33得以再次利用。为了提高波长转换体10的全反射效率,优选对波长转换体10的平行所述波长转换体10的光轴方向的至少一侧面通过抛光处理。通过抛光处理后,在波长转换体10的平行于所述波长转换体10的光轴方向的侧面的全反射率达到92%以上,有效提高了波长转换率的光利用效率,而且工艺更简单,成本更低。
本第二实施方式提供的所述波长转换器件除了具有在第一实施方式中所提到的技术效果之外,还在通过蓝光修饰片40将上述的第三类光33再次反射回波长转换体10内,经多次反射后从第二端部和二向色片20投射出去,提高了 光的利用效率和光源的亮度。
图3是本实用新型第三实施例提供的波长转换器件的结构示意图。所述的第三实施方式与第二实施方式的主要区别在于,第三实施方式增加了反射膜50。需要说明的是,在本实用新型的精神或基本特征的范围内,适用于第二实施方式中的各具体方案也可以相应的适用于第三实施方式中,为节省篇幅及避免重复起见,在此就不再赘述。
如图3所示,该波长转换器件还包括反射膜50,反射膜50设于所述波长转换体10的平行所述波长转换体10的光轴方向的至少一侧面,优选在平行所述波长转换体10的光轴方向的四个侧面均设置有反射膜50。所述反射膜50可以是介质反射膜、铝反射膜或者银反射膜中的一种或多种。各侧面的反射膜50的材料可以相同,也可以不相同,本领域技术人员可以根据需要进行设置。
本第三实施方式提供的所述波长转换器件除了具有在第二实施方式中所提到的技术效果之外,还通过上述的第二类光34,即传播方向与光轴方向之间的夹角小于90°的光经反射膜50的多次反射,从波长转换体10和二向色片20透射出去。并且,被蓝光修饰片40反射回波长转换体10内的第三类光33也可以被反射膜50多次反射,再次从波长转换体10和二向色片20透射出去,有效提高了光的利用效率和光源的亮度。
图4是本实用新型第四实施例提供的波长转换器件的结构示意图。所述的第四实施方式与第三实施方式的主要区别在于,第四实施方式增加了导热衬底60。需要说明的是,在本实用新型的精神或基本特征的范围内,适用于第二实施方式中的各具体方案也可以相应的适用于第三实施方式中,为节省篇幅及避免重复起见,在此就不再赘述。
如图4所示,该波长转换器件还包括若干导热衬底60,所述导热衬底60设于所述波长转换体10的平行于所述波长转换体10的光轴方向的至少一侧面。例如导热衬底60可以是1个、2个、3个或者4个,分别设于所述波长转换体10的平行于光轴方向的侧面。所述波长转换体10通过所述反射膜50与所述导热衬底60连接。所述导热衬底60的材料为铜、铝合金、氮化铝、碳化硅和氧 化铝陶瓷中的一种或多种。本实施方式中,导热衬底60为一个,设置在波长转换体10的下方,在波长转换体10的下方与反射膜50连接,但导热衬底60的数量也可以是多个,即在多个平行于光轴方向的反射膜50连接有导热衬底60。
本第四实施方式提供的所述波长转换器件除了具有在第三实施方式中所提到的技术效果之外,还设置了一个或多个通过反射膜50连接于波长转换体10的导热衬底60,可以将波长转换体10受激产生的热量传导出去,因而能够承受更高功率的激发光30激发,亮度和稳定性更高。
图5是本实用新型第五实施例提供的波长转换器件的结构示意图。所述的第五实施方式与第四实施方式的主要区别在于,第五实施方式中将蓝光修饰片40和二向色片20镀在波长转换体10的第一端部的外侧面和第二端部的外侧面。需要说明的是,在本实用新型的精神或基本特征的范围内,适用于第四实施方式中的各具体方案也可以相应的适用于第五实施方式中,为节省篇幅及避免重复起见,在此就不再赘述。
如图5所示,所述蓝光修饰片40镀于所述第一端部的外侧面,所述二向色片20镀于所述第二端部的外侧面。因而蓝光修饰片40波长转换体10之间没有空气间隙,二向色片20与波长转换体10之间也没有空气间隙,而且不再需要在第一端部和第二端部的外侧面增设增透膜11,这样结构更为紧凑,有利于降低波长转换器件的体积和生产成本。
图6是本实用新型第六实施例提供的发光光源的结构示意图。如图6所示,该发光光源包括激光器70和波长转换器件。其中,所述波长转换器件为上述第一至第五实施方式中涉及的波长转换器件,所述激光器70设于所述波长转换器件的第一端部。在本实用新型的精神或基本特征的范围内,适用于第一至第五实施方式中的各具体方案也可以相应的适用于第六实施方式中,为节省篇幅及避免重复起见,在此就不再赘述。本实施方式中,所述激光器70为蓝光激光器,所述蓝光激光器可以是气体激光器、固体激光器、半导体激光器中的一种。激光器70发出蓝色的激发光30,从第一端部进入波长转换体10内转换为受激光。
最后,本实用新型实施方式还提供了一种投影设备,该投影设备具有上述 第六实施方式公开的发光光源。
本实用新型实施方式提供的波长转换器件、发光光源和投影设备通过在波长转换体10的第二端部设置有垂直于光轴方向的二向色片20,二向色片20将未转换的受激光反射回波长转换体10内再次回收利用产生受激光,提高了波长转换体10的光转换效率。
进一步,本实用新型实施方式提供的波长转换器件、发光光源和投影设备还通过在第一端部设置垂直于光轴方向的蓝光修饰片40,将出射角度大于90°的受激光(即上述的第三类光)反射回波长转换体10内,以及通过设置在平行光轴方向的反射膜50将小于90°的受激光(即上述的第二类光)反射回波长转换体10内,提高了波长转换体10的光利用率。
在本实用新型所提供的几个具体实施方式中,应该理解到,所揭露的器件、机构可以通过其它的方式实现。对于本领域技术人员而言,显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外,显然“包括”一词不排除其他单元或步骤,单数不排除复数。第一,第二等词语用来表示名称,而并不表示任何特定的顺序。
以上实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制,尽管参照以上较佳实施方式对本实用新型进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本实用新型的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本实用新型技术方案的精神和范围。