CN205301794U - 一种光源装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光源装置，其包括光源单元、反射罩、波长转换装置、收集装置。反射罩包括反射面、第一透光区、第二透光区，反射面为反射罩的内表面；光源单元设置于反射罩的外表面一侧，波长转换装置、收集装置设置于反射罩的内表面一侧。光源单元产生第一光并通过第一透光区发射到波长转换装置；波长转换装置在第一光的照射下产生受激光并出射到反射罩的反射面；反射面反射受激光，使得受激光照射到收集装置的入射面；光源单元还产生第二光并通过第二透光区发射到收集装置的入射面。该光源装置设计了包括两个以上透光区的反射罩，使第二光直接入射于收集装置，可以减少入射于波长转换装置的激发光，从而减少波长转换装置的发热，提高光的利用率。

Description

一种光源装置

技术领域

本实用新型涉及光学技术领域，具体涉及一种光源装置。

背景技术

近年来，随着激光显示行业的迅猛发展，将激光应用于投影显示领域的市场前景越来越大，现有技术有采用绿色激光作为光源，然而，由于绿色激光器在效率等方面的缺陷，利用其获得RGB三色光的成本较高，而且出射光也不稳定。

为了弥补激光作为光源在绿光光谱范围的缺陷，利用激光激发荧光粉获得绿光的方案受到研究人员的重视。荧光粉作为一种成熟的发光材料，其成本低、发光效率高，能够满足大功率高亮度光源的要求。为了解决荧光粉被大功率激发光照射时的散热问题，现有技术将荧光粉涂于运动装置上，例如将荧光粉涂在色轮上，激发光激发荧光粉发出受激光。

然而现有技术的方案中，未被荧光粉吸收的激发光照射在色轮上时，荧光粉的光转换饱和，多余的激发光将导致色轮上产生热量，使得色轮发热量增大，荧光粉的转换效率降低，随着光源装置的长期使用，必然导致色轮寿命降低。

实用新型内容

本实用新型提供一种光源装置，其包括光源单元、反射罩、波长转换装置、收集装置。反射罩包括设置于反射罩内表面的反射面、第一透光区、第二透光区。光源单元设置于反射罩的外表面一侧，波长转换装置、收集装置设置于反射罩的内表面一侧。光源单元用于产生第一光，第一光通过第一透光区入射于波长转换装置；波长转换装置在第一光的照射下产生受激光并将受激光出射到反射罩的反射面；反射面反射来自波长转换装置的受激光，使得受激光照射到收集装置的入射面。光源单元还用于产生第二光，第二光通过第二透光区入射于收集装置的入射面。

本实用新型的光源装置设计了包括第一透光区、第二透光区的反射罩，使第二光直接入射于收集装置，可以减少入射于波长转换装置的光，从而减少波长转换装置的发热，提高光的利用率。

附图说明

图1为本实用新型实施例一的光源装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例二的光源装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例三的光源装置的结构示意图；

图4为本实用新型实施例四的光源装置的结构示意图；

图5为本实用新型实施例五的光源装置的结构示意图；

图6为本实用新型实施例六的光源装置的结构示意图；

图7为本实用新型实施例七的光源装置的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

实施例一：

如图1所述，本实施例的光源装置包括光源单元、反射罩、波长转换装置、收集装置。

光源单元包括第一光源201和第二光源211，第一光源201和第二光源211可以是发出相同波长的光(例如同是蓝光)，也可以是发出不同波长的光。

反射罩包括反射面205、第一透光区206、第二透光区207，反射面205为反射罩的内表面。本领域技术人员根据实际情况可以在反射罩上设计更多的透光区，透光区可以是通光孔、滤光片或分光片。

波长转换装置为色轮202，其在马达203的驱动下旋转，本实施例具体采用圆盘形色轮，色轮的圆面上设有波长转换材料。

收集装置204为积分棒。

第一光源201、第二光源211设置于反射罩的外表面一侧，色轮202、积分棒204设置于反射罩的内表面一侧。

本实施例的光源装置的光路原理如下所述。

第一光源201产生第一光并将其通过第一透光区206发射到色轮202的具有波长转换材料的表面；波长转换材料可以采用荧光粉，第一光激发荧光粉产生出不同于第一光波长的受激光。色轮202将受激光以散射或反射的形式出射到反射罩的反射面205。反射面205反射来自色轮202的受激光，使得受激光照射到积分棒204的入射面。

第二光源211产生第二光并将其通过第二透光区207直接发射到积分棒204的入射面。

本实施例的反射罩为弧形壳体装置，其反射面205为反射罩的弧形壳体内表面。具体地，本实施例的反射罩为不完整的圆球面形状，例如可以是一个半球面，第一光源201发射的第一光照射到色轮202上的光斑位置与积分棒204的入射面关于反射罩的球心对称，从而，从该光斑处散射/反射出去的所有光线都能被反射面205反射到积分棒204的入射面处。此处，积分棒204的入射面面积较小，可以认为能与第一光照射到色轮202上的光斑关于反射罩的球心对称。

本领域技术人员可以根据实际情况灵活设计第一光源201、第二光源211所发光的颜色以及色轮202的波长转换材料类型。

例如，第一光源201为蓝色激光光源，例如蓝光激光二极管，第二光源211也为蓝色激光光源，色轮202为单色黄光色轮，其上为黄光荧光粉，蓝激光激发荧光粉发出黄光。第二光源211发出的蓝色激光和色轮202产生的黄光在积分棒204的入射面合光，由于色轮202采用的是单色色轮，因此避免了多分区色轮在切换分区时的轮辐光斑现象；另外，通过控制第二光源211发出的蓝色激光的强度，可以控制从积分棒204出射的光为暖色或冷色。

再例如，第一光源201为蓝色激光光源，第二光源211也为蓝色激光光源，色轮202上为绿荧光色段与红荧光色段，第二光源211发出的蓝色激光和色轮202产生的绿光、红光在积分棒204的入射面合光，从而最终由积分棒204出射红绿蓝的色光序列。

再例如，第一光源201为蓝色激光光源，如蓝光激光二极管阵列；第二光源211为红色激光光源，如红光激光二极管阵列；色轮202上为绿荧光色段区域与反光区域，第二光源211发出的红色激光和色轮202产生的绿光、反射的蓝光在积分棒204的入射面合光，从而最终由积分棒204出射红绿蓝的色光序列；同时，这种设计可以把第二光即红光与由绿荧光色段产生的红光进行合光，以提高红光的显色性。在该实施方式中，第一光源201和第二光源211可以为至少包括蓝光激光二极管和红光激光二极管的发光元件阵列，该技术方案可以使光源单元结构紧凑，同时便于对光源单元中的发光元件进行电路控制。

在本实用新型的其他实施方式中，第一透光区206和第二透光区207可以替换为透射第一光和/或第二光、并反射受激光的滤光片。

实施例二：

如图2所示，本实施例的光源装置包括第一激发光源201、分光单元、反射罩、色轮202、积分棒204，其中分光单元位于第一激发光源201和反射罩之间的光路上，分光单元包括偏振装置208、偏振分光装置209、反射装置210

本实施例与实施例一相比，光源装置的发光原理有如下区别。本实施例的光源单元只有单一的第一激发光源201，第一激发光源201产生第一激发光并将其发射至偏振装置208；偏振装置208将第一激发光转换成具有不同偏振态的第一光(P光)和第二光(S光)所组成的合光，并将P光和S光的合光出射到偏振分光装置209；偏振分光装置209对第一激发光进行偏振态分光，透射P光使得P光通过第一透光区206发射到色轮202并激发荧光粉发出受激光，偏振分光装置209还将S光反射到反射装置210；反射装置210反射来自偏振分光装置209的S光使得S光通过第二透光区207发射到积分棒204的入射面。

进一步地，采用本实施例的技术方案，还包括第一调节装置(图中未示出)，通过第一调节装置可以调节偏振装置208来改变第一光和第二光的光通量比例，从而调节最终由积分棒204出射的光的色坐标。

此外，本实施例的技术方案采用单一的第一激发光源，使得经色轮而未被色轮吸收的第一光和第二光的波长一致，避免了该未被吸收的第一光和第二光在积分棒204合光后该色光的色坐标漂移。

实施例三：

如图3所示，本实施例的光源装置包括第一激发光源201、分光单元、反射罩、色轮202、积分棒204，其中，分光单元包括透反装置212和反射装置210，透反装置212为透射反射片。

本实施例与实施例一相比，光源装置的发光原理有如下区别。第一激发光源201产生第一激发光并将其发射至透射反射片212；透射反射片212的一部分用于透射第一激发光使得被透射的第一激发光通过第一透光区206发射到色轮202，被透射反射片212透射的第一激发光为第一光；透射反射片212的另一部分用于反射第一激发光使得被反射的第一激发光照射到反射装置210，被透射反射片212反射的第一激发光为第二光；反射装置210反射来自透射反射片212的第二光使得第二光通过第二透光区207发射到积分棒204的入射面。

透射反射片212可以是一半的面积(区域2121)用于透射第一激发光，另一半的面积(区域2122)用于反射第一激发光，透射和反射第一激发光的面积也可以是其它比例。这种利用在光路上设置光学元件，使光在空间几何上分为两束光的方式称为几何分光，其中透射反射片212可以通过在平面反射板上设置镂空区的方式实现。

进一步地，采用本实施例的技术方案，还包括第二调节装置(图中未示出)，通过第二调节装置旋转透射反射片212，可以改变被透射和反射的第一激发光的量，从而改变第一光和第二光的光通量比例，该旋转的旋转轴与第一激发光的中心光轴不重合。本实施例也可以通过第二调节装置以其他方式改变透反装置的空间位置，例如沿透射反射片所在平面方向移动等方式，但无论哪种方式，都要求光斑在透射反射片上满足既有部分落于透射区域又有部分落于反射区域。

此外，本实施例的技术方案采用单一的第一激发光源，使得经色轮而未被吸收的第一光和第二光的波长一致，避免了该未被吸收的第一光和第二光在积分棒204合光后该色光的色坐标漂移。

实施例四：

如图4所示，本实施例的光源装置包括光源单元、反射罩、色轮202、积分棒204。光源单元包括第一光源201和第二光源211、散射片209、聚光透镜208，聚光透镜208的焦点位于反射罩内部(即反射罩内表面一侧)。

本实施例与实施例一相比，光源装置的发光原理有如下区别。第一光源201产生第一光并将其通过第一透光区206发射到色轮202；第二光源211产生第二光并将其发射到散射片209；散射片209对来自第二光源211的第二光进行散射处理从而使得第二光照射到聚光透镜208；聚光透镜208将来自散射片209的第二光汇聚，并使第二光通过第二透光区207入射到积分棒204的入射面，经聚光透镜208汇聚出射的第二光为第二光。本实施例的技术方案可以改善第二光的均匀性，增大其入射于积分棒204的发散角。进一步的，使第二光在第二透光区的光束横截面积小于第二光在积分棒204的光斑面积，从而进一步减少第一光激发产生的受激光的光损失。

实施例五：

如图5所示，本实施例的光源装置包括第一光源201、第二光源211、反射罩、色轮202、积分棒204。第一光源201发射的第一光与第二光源211发射的第二光平行。

本实施例与实施例一相比，光源装置的发光原理有如下区别。反射罩为不完整的椭圆球面形状，例如可以是一个半椭球形的壳体，第一光源201发射的第一光照射到色轮202上的光斑位置与积分棒204的入射面分别位于椭圆球面的两个焦点处，从而，从该光斑处散射/反射出去的所有光线都能被反射面205反射到积分棒204的入射面处。与圆形球面反射罩的技术方案相比，本实施例中第二透光区207距离色轮202的发光位置远、角度大，使得损失的光更少。

实施例六：

如图6所示，与实施例五相比，其区别在于，本实施例的第一光源201发射的第一光与第二光源211发射的第二光不平行，第二光源211发射的第二光通过第二透光区207斜入射进入反射罩内部，第二透光区207的位置进一步远离第一透光区206的位置，从而能进一步减少光损失。

实施例七：

如图7所示，与实施例一或实施例五相比，其区别在于，本实施例的色轮202为圆柱形色轮(或桶状色轮)，圆柱形色轮的半径方向与积分棒204的中心轴平行，圆柱形色轮的圆周侧表面上涂有波长转换材料，第一光源201将第一光通过第一透光区206发射到圆柱形色轮的圆周侧表面上，该设计可以减少光源装置的横向(即如图所示色轮转轴方向)的体积，使色轮与积分棒在出射光前进方向上空间重叠，从而实现结构紧凑。

本实用新型的光源装置将现有技术的单通光孔反射罩替换为包括两个以上透光区的反射罩，使第二光直接入射于反射罩光路后方的收集装置，可以有效减少入射于波长转换装置的激发光，减少了第二光在色轮上因被反射/被吸收而产生的光损耗和热量，从而减少色轮发热，提高了光的利用率。

同时，本实用新型的光源装置在收集装置处实现合光，减少了用于合光的器件，各组成部分的搭配设计能简化光路结构，缩短光路，减小光源装置的体积。其可以被应用于照明灯具，如车灯等大功率照明，也可以作为投影光源。

以上内容是结合具体的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

Claims (10)

1.一种光源装置，其特征在于，

包括光源单元、反射罩、波长转换装置、收集装置；

所述反射罩包括设置于所述反射罩内表面的反射面、第一透光区、第二透光区；

所述光源单元设置于所述反射罩的外表面一侧，所述波长转换装置、所述收集装置设置于所述反射罩的内表面一侧；

所述光源单元用于产生第一光，所述第一光通过所述第一透光区入射于所述波长转换装置；

所述波长转换装置在所述第一光的照射下产生受激光并将所述受激光出射到所述反射罩的反射面；

所述反射面反射来自所述波长转换装置的受激光，使得所述受激光照射到所述收集装置的入射面；

所述光源单元还用于产生第二光，所述第二光通过所述第二透光区入射于所述收集装置的入射面。

2.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，

所述反射罩为不完整的圆球面形状，所述光源单元发射的第一光照射到所述波长转换装置上的光斑位置与所述收集装置的入射面关于所述反射罩的球心对称；

或者，所述反射罩为不完整的椭圆球面形状，所述光源单元发射的第一光照射到所述波长转换装置上的光斑位置与所述收集装置的入射面分别位于椭圆球面的两个焦点处。

3.如权利要求1或2所述的光源装置，其特征在于，

所述光源单元包括第一光源、第二光源；

所述第一光源用于产生第一光并将所述第一光通过所述第一透光区发射到所述波长转换装置；

所述第二光源用于产生第二光并将所述第二光通过所述第二透光区发射到所述收集装置的入射面。

4.如权利要求3所述的光源装置，其特征在于，

还包括位于所述第二光光路上的散射片、聚光透镜；

所述第二光源用于产生第二光并将所述第二光发射到所述散射片；

所述散射片用于对来自所述第二光源的第二光进行散射处理并使所述第二光照射到所述聚光透镜；

所述聚光透镜用于将来自所述散射片的第二光汇聚，并使所述第二光经所述第二透光区入射于所述收集装置的入射面。

5.如权利要求1或2所述的光源装置，其特征在于，

所述光源单元包括第一激发光源、分光单元；

所述第一激发光源用于产生第一激发光并将其发射至所述分光单元；

所述分光单元位于所述第一激发光源和所述反射罩之间的光路上，用于对所述第一激发光源发射的第一激发光进行偏振态分光或者几何分光，从而产生第一光和第二光。

6.如权利要求5所述的光源装置，其特征在于，

所述分光单元包括偏振装置、偏振分光装置、反射装置；

所述偏振装置用于将所述第一激发光源发射的第一激发光转化成具有不同偏振态的第一光和第二光的合光，并将所述第一光和所述第二光的合光出射到所述偏振分光装置；

所述偏振分光装置用于透射所述第一光使得所述第一光通过所述第一透光区发射到所述波长转换装置，所述偏振分光装置还用于将所述第二光反射到所述反射装置；

所述反射装置用于反射来自所述偏振分光装置的所述第二光，使得所述第二光通过所述第二透光区发射到所述收集装置的入射面；

所述光源装置还包括第一调节装置，其用于调节所述偏振装置，以改变所述第一光和所述第二光的光通量比例。

7.如权利要求5所述的光源装置，其特征在于，

所述分光单元包括透反装置、反射装置；

所述透反装置的一部分用于透射所述第一激发光源发射的第一激发光使得被透射的第一激发光通过所述第一透光区发射到所述波长转换装置，所述被透反装置透射的第一激发光为第一光；

所述透反装置的另一部分用于反射第一激发光使得被反射的第一激发光照射到所述反射装置，所述被透反装置反射的第一激发光为第二光；

所述反射装置用于反射来自所述透反装置的所述第二光，使得所述第二光通过所述第二透光区发射到所述收集装置的入射面；

所述光源装置还包括第二调节装置，其用于调节所述透反装置的空间位置，以改变所述第一光和所述第二光的光通量比例。

8.如权利要求1或2所述的光源装置，其特征在于，

所述波长转换装置为圆盘形色轮，所述色轮的圆面上具有波长转换材料，所述光源单元将所述第一光通过所述第一透光区发射到所述色轮的圆面上；

或者，所述波长转换装置为圆柱形色轮，所述圆柱形色轮的圆周侧表面上具有波长转换材料，所述光源单元将所述第一光通过所述第一透光区发射到所述圆柱形色轮的圆周侧表面上。

9.如权利要求1或2所述的光源装置，其特征在于，

所述光源单元由至少一个蓝光激光二极管组成，所述第一光和所述第二光都是蓝光，所述波长转换装置为单色黄光色轮。

10.如权利要求1或2所述的光源装置，其特征在于，

所述光源单元为至少包括蓝光激光二极管和红光激光二极管的发光元件阵列。