CN202065917U - 带亮度增强膜的光波长转换轮组件和光源 - Google Patents
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Abstract
一种带亮度增强膜的光波长转换轮组件，包括承载有一种或一种以上光波长转换材料的光波长转换轮(3)，驱动该光波长转换轮(3)转动的马达(6)，及固定马达(6)的支架(5)；还包括亮度增强膜(4)，尤其是，该亮度增强膜(4)被固定在所述支架(5)上，该亮度增强膜(5)的平滑面紧邻所述光波长转换轮(3)并与光波长转换材料相贴近。采用本实用新型光波长转换轮组件的光源或采用现有光波长转换轮组件但将激发光源、光波长转换轮组件和亮度增强膜同时依类似结构进行固定的光源均可以低成本地实现增亮。
Description
技术领域 本实用新型涉及用来控制光的颜色或方向的光学装置。
背景技术 液晶本身不发光却可受控改变光的穿透特性，从而在显示领域不断得以应用。与液晶显示板相配套用来提供投射光的背光源则在市场的驱动下，不断往薄、亮的方向发展。图1示意了一种典型的液晶背光源结构：光导板14底部具有反射面19，由侧光源18发出的光经光导板14导射往液晶屏20；亮度增强膜10覆盖在光导板14的光出射面上，可以将大角度出射光(如光线R1)转换成小角度光进行出射，并将小角度光(如光线R4)返回通过反射或散射改变出射角度后再利用，从而提高液晶屏正视方向的光亮度。
所述亮度增强膜(BEF，brightness enhancement film)10最早公开于美国3M公司的美国专利US4,906,070。该专利明确指出亮度增强膜的结构，如图1包括一接触光出射面的平滑侧及位于另一侧的由棱镜线形平行排列而成的阵列。专利号分别为98804889和97192045的中国专利则公开了上述亮度增强膜10的改进结构，一个是在原结构上增加了散光层，一个是调整了原结构中的棱镜的角度。
随着LED(发光二极管)技术及光源技术的发展，在传统背光源的基础上增加光波长转换材料，例如但不限于荧光粉，基于光波长转换来产生具有预定颜色的出射光的背光源因其成本低、性能高效而更受市场的青睐。所述亮度增强膜10同样可用来对此类背光源进行增亮，具体结构如图2所示：来自激发光源的激发光穿过滤光片1照射到荧光粉2上，来自荧光粉2的大角度受激发光(如R1)经亮度增强膜10转换成小角度光进行出射，小角度受激发光(如R4)则被亮度增强膜10反射再经荧光粉散射成大角度出射光穿过亮度增强膜10，进而提高了荧光粉受激发光在小角度的出射光总量。滤光片1最好选择对受激发光具有反射作用，从而反射背向亮度增强膜10的受激发光以进一步提高光源的光出射亮度。
上述现有技术的不足之处在于：由于棱镜的线形排列，所述亮度增强膜10只能在垂直于单个棱镜的伸展方向进行增亮，而沿着棱镜的伸展方向则无法提供增亮效果。而随着光源技术往大功率方向的不断发展，为了延长使用寿命，现有基于光波长转换的光源往往使光波长转换材料相对于激发光束进行转动，例如但不限于美国专利US7,547,114公开的照明装置所采用的方案，以避免因光波长转换材料长时间光照而失效导致的光源性能变劣。对此类基于相对运动的新型光源来说，所述亮度增强膜10并不适用，具体分析可参考图3a及图3b，用多条横线来示意平行排列的各个棱镜或棱镜组，黑长方块来表示激发光的光斑，则假设带荧光粉的色轮上带有如图3所示的亮度增强膜时，当色轮携带亮度增强膜转动到如图3a所示的位置(棱镜走向与参照线A垂直)时，按照上述增亮原则，受激发光的分布应该沿水平方向(光斑长边方向)180度全角发光，沿竖直方向(光斑短边方向)增亮，发散全角小于180度；而当色轮携带亮度增强膜转动到如图3b所示的位置(棱镜走向与参照线A平行)时，受激发光的分布则刚好与图3a情形相反。因此，随着色轮转动，光源出射光的光分布将处于不断变化中。对于一特定的投影机***或液晶显示装置而言，是无法使用这种光分布处于不断变化中的光源的。
发明内容 本实用新型要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足之处，而提出一种带亮度增强膜的光波长转换轮组件和光源，使可适用于基于光波长转换的大功率光源的稳定增亮。
为解决上述技术问题而提出的技术方案之一是，提供一种光波长转换轮组件，包括承载有一种或一种以上光波长转换材料的光波长转换轮，驱动该光波长转换轮转动的马达，及固定马达的支架；还包括亮度增强膜，尤其是，该亮度增强膜被固定在所述支架上，该亮度增强膜的平滑面紧邻所述光波长转换轮并与光波长转换材料相贴近。
上述方案中，所述亮度增强膜完全覆盖投射在该光波长转换轮组件上的激发光斑，面积远小于所述光波长转换材料的分布面积。所述支架包括通过紧固装置紧固在一起的第一支架和第二支架，分别用来固定所述亮度增强膜和马达。所述第二支架上还设有用来固定激发光源的孔位、槽位或定位架。
上述方案中，所述亮度增强膜与光波长转换轮的距离小于0.6毫米。
为解决上述技术问题而提出的技术方案之二是，提供一种光源，包括激发光源和光波长转换轮组件；所述光波长转换轮组件包括承载有一种或一种以上光波长转换材料的光波长转换轮和驱动该光波长转换轮转动的马达；还包括亮度增强膜，尤其是，所述激发光源产生用于激发光波长转换材料的激发光；所述亮度增强膜的平滑面紧邻所述光波长转换轮并与光波长转换材料相贴近；激发光源的投射光与所述亮度增强膜隔着光波长转换轮相对；光源的外罩或固定架同时固定所述激发光源、光波长转换轮组件和亮度增强膜，使得光源发光时，所述光波长转换轮在马达的驱动下处于相对于所述亮度增强膜和激发光源的转动中。
上述方案中，在所述亮度增强膜的平滑面上镀有滤光膜层，用来反射激发光及透射受激发光。
采用上述各技术方案，具有易于实现、低成本及其所带来的性价比高之优点。
附图说明 图1示意了现有亮度增强膜在液晶显示装置上的应用结构；
图2示意了现有亮度增强膜在基于光波长转换的光源上的应用；
图3示意了现有亮度增强膜随转轮转动后的使用效果，其中图3a和图3b分别代表了两种位置上的情形；
图4外观图示意了本实用新型光波长转换轮组件的结构；
图5为图4结构的后部及底视示意图；
图6为图4结构的剖视图。
具体实施方式 下面，结合附图所示之最佳实施例进一步阐述本实用新型。
如图4所示，本实用新型光波长转换轮组件包括承载有一种或一种以上光波长转换材料的光波长转换轮3，连接并驱动该光波长转换轮3转动的马达6，及固定马达6的支架5；还包括亮度增强膜4，该亮度增强膜4被固定在所述支架5上，该亮度增强膜5的平滑面紧邻所述光波长转换轮3并与光波长转换材料相贴近。如背景技术中描述的，亮度增强膜若与光波长转换轮贴附连接在一起并随之转动，最终得到的光斑的发光角度将是随着光波长转换轮的转动而不断变化的，这使得亮度增强膜的效果无法发挥。图4实施例把亮度增强膜与光波长转换轮在空间上分离，亮度增强膜并不随着光波长转换轮转动，这样随着光波长转换轮的转动亮度增强膜后最终得到的光斑的发光角度不会发生变化，亮度增强的效果得以体现。
所述光波长转换材料包括荧光粉、纳米材料或发光染料，可以通过一种或一种以上的透明材料来结合在一起，以便光源具有稳定的出光特性。以但不限于荧光粉为例，透明材料可以是透明胶体或透明玻璃材料，与荧光粉混合或溶合成型；也可以是透明塑料薄膜材料，将荧光粉热压在该透明塑料薄膜材料上。对具有防潮要求的荧光粉而言，还可以用上述提及的任何透明材料来夹持所述荧光粉，及可进一步进行密封。为便于光波长转换材料散热，光波长转换材料最好呈片状以层分布。另外，为提高光波长转换材料对光的吸收率，还可以在光波长转换材料中混入散射颗粒，例如但不限于氧化钛颗粒或氧化铝颗粒。为了提高激发光的利用率，本实用新型采用的光波长转换轮3最好包括用来透射激发光及反射受激发光的分光滤光片，因其为现有技术，不在此赘述。
为节省材料，光波长转换材料在光波长转换轮3上一般呈环形分布。所述亮度增强膜4的面积与投射在该光波长转换轮组件上的激发光斑的面积相当，远小于光波长转换材料的分布面积，最好使亮度增强膜4完全覆盖该激发光斑。为了利于最大化的发挥亮度增强膜的作用以提高光源光出射亮度，所述亮度增强膜4与光波长转换轮3的距离控制为小于0.6毫米。进一步地，本实用新型还可以包括设置在所述光波长转换材料和亮度增强膜4之间的滤光片，用来反射激发光及透射受激发光，来提高光源出射光的色纯度，同时将透射过光波长转换材料而未被吸收的激发光再反射回光波长转换材料进行再次利用来提高光转换效率。该滤光片可以平贴光波长转换材料而固定在所述光波长转换轮3上；但为了节省材料成本起见，该滤光片最好平贴亮度增强膜4而固定在所述支架5上，或者采用在该亮度增强膜的平滑面上镀滤光膜层。更进一步地，在由激发光源投射的激发光与所述光波长转换轮3之间设置一用来透射激发光及反射受激发光的第二滤光片，用于反射向入射的激发光方向发射的受激发光至相反方向，将更有利于提高光源的光出射亮度。可以将该第二滤光片与所述亮度增强膜4隔着光波长转换轮3固定在一起，同时通过缩小第二滤光片的面积与亮度增强膜4大体一致来节省成本。
图5和图6更详细地示意了本实用新型光波长转换轮组件最佳实施例的结构。通过图5及图6的剖视图，可以更清楚显示所述支架5包括通过紧固装置紧固在一起的第一支架51和第二支架52。其中第一支架51用来固定亮度增强膜4，第二支架52用来固定马达6，例如但不限于用螺钉63。第一支架51和第二支架52例如但不限于通过紧固螺钉53来固定。
为便于激发光的投射，所述第二支架52上与所述亮度增强膜4隔着光波长转换轮3相对的位置处应至少有一通孔，图4和图6则示意了第二支架52的中空结构来等同替换所述通孔。为便于使用，本实用新型光波长转换轮组件还可以在所述第二支架52上设用来固定激发光源的孔位、槽位或定位架，该孔位、槽位或定位架的位置或形式依激发光源的种类、大小而定，图示的任何孔位并非唯一限定。
遵循本实用新型的思想，本实用新型还单独提出一种光源，包括用来产生用于激发光波长转换材料的激发光的激发光源和光波长转换轮组件；所述光波长转换轮组件包括承载有一种或一种以上光波长转换材料的光波长转换轮3和驱动该光波长转换轮转动的马达6；还包括亮度增强膜，该亮度增强膜的平滑面紧邻所述光波长转换轮3并与光波长转换材料相贴近；激发光源的投射光与所述亮度增强膜隔着光波长转换轮相对；光源的外罩或固定架同时固定所述激发光源、光波长转换轮组件和亮度增强膜，使得光源发光时，所述光波长转换轮在马达6的驱动下处于相对于所述亮度增强膜和激发光源的转动中。若所述光源的外罩或固定架完全以本实用新型的光波长转换轮组件中的支架5来实现，即把激发光源也固定在支架5的适当位置上，则本实用新型光源与本实用新型光波长转换轮组件的结构基本一致。本实用新型光源的意义在于可以使用现有光波长转换轮组件而无需订做新的光波长转换轮组件。
在本实用新型光源中，所述亮度增强膜的面积也可以与所述激发光源的投射光的光斑面积相当，远小于所述光波长转换材料的分布面积，最好完全覆盖所述投射光的光斑。所述亮度增强膜与光波长转换轮3的距离小于0.6毫米。也可在所述亮度增强膜的平滑面上镀滤光膜层，用来反射激发光及透射受激发光。所述激发光源可以是固态发光器件，例如但不限于发UV光的LED或激光器件。
Claims (11)
1.一种光波长转换轮组件，包括承载有一种或一种以上光波长转换材料的光波长转换轮(3)，驱动该光波长转换轮(3)转动的马达(6)，及固定马达(6)的支架(5)；还包括亮度增强膜(4)，其特征在于：
该亮度增强膜(4)被固定在所述支架(5)上，该亮度增强膜(5)的平滑面紧邻所述光波长转换轮(3)并与光波长转换材料相贴近。
2.根据权利要求1所述的光波长转换轮组件，其特征在于：
所述亮度增强膜(4)完全覆盖投射在该光波长转换轮组件上的激发光斑，面积远小于所述光波长转换材料的分布面积。
3.根据权利要求1所述的光波长转换轮组件，其特征在于：
所述支架(5)包括通过紧固装置紧固在一起的第一支架(51)和第二支架(52)，分别用来固定所述亮度增强膜(4)和马达(6)。
4.根据权利要求3所述的光波长转换轮组件，其特征在于：
所述第二支架(52)上还设有用来固定激发光源的孔位、槽位或定位架。
5.根据权利要求1所述的光波长转换轮组件，其特征在于：
所述亮度增强膜(4)与光波长转换轮(3)的距离小于0.6毫米。
6.根据权利要求1所述的光波长转换轮组件，其特征在于：
还包括设置在所述光波长转换材料和亮度增强膜(4)之间的滤光片，该滤光片或者平贴光波长转换材料而固定在所述光波长转换轮(3)上，或者平贴亮度增强膜(4)而固定在所述支架(5)上，或者直接加工形成于所述亮度增强膜的光滑面上。
7.一种光源，包括激发光源和光波长转换轮组件；所述光波长转换轮组件包括承载有一种或一种以上光波长转换材料的光波长转换轮(3)和驱动该光波长转换轮转动的马达(6)；
还包括亮度增强膜，其特征在于：
所述激发光源产生用于激发光波长转换材料的激发光；
所述亮度增强膜的平滑面紧邻所述光波长转换轮(3)并与光波长转换材料相贴近；激发光源的投射光与所述亮度增强膜隔着光波长转换轮(3)相对；
光源的外罩或固定架同时固定所述激发光源、光波长转换轮组件和亮度增强膜，使得光源发光时，所述光波长转换轮(3)在马达(6)的驱动下处于相对于所述亮度增强膜和激发光源的转动中。
8.根据权利要求7所述的光源，其特征在于：
所述亮度增强膜完全覆盖所述激发光源在所述光波长转换材轮上的投射光斑，并远小于所述光波长转换材料的分布面积。
9.根据权利要求7所述的光源，其特征在于：
所述亮度增强膜与光波长转换轮(3)的距离小于0.6毫米。
10.根据权利要求7所述的光源，其特征在于：
在所述亮度增强膜的平滑面上镀有滤光膜层，用来反射激发光及透射受激发光。
11.根据权利要求7所述的光源，其特征在于：
还包括一设置在由激发光源投射的激发光与所述光波长转换轮(3)之间的第二滤光片，用来透射激发光及反射受激发光。
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