CN212623549U - 一种波长转换装置和光源设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种波长转换装置，波长转换装置表面至少包括第一区域和第二区域；第一区域和第二区域的数量均不少于2个，且各个第一区域和各个第二区域交替分布在波长转换装置表面；其中，第一区域为设置有荧光粉的荧光区域；第二区域为和第一区域的荧光粉颜色不同的荧光区域，或者为可透光或可反光的非荧光区域。本申请中所提供的波长转换装置每种转换区域均设置有多个，且各种转换区域之间交替设置，经过波长转换装置各种转换区域获得的不同光束之间相互交错输出，提高波长转换装置输出的各种光线之间的融合度，使得各种不同光束之间混合的均匀性，避免输出光线颜色过渡不自然。本申请还提供了一种荧光激发光源设备，具有上述有益效果。

Description

一种波长转换装置和光源设备

技术领域

本实用新型涉及激发光源技术领域，特别是涉及一种波长转换装置和光源设备。

背景技术

波长转换装置，是包含有波长转换材料的装置受激发光照射后，其波长转换材料能够产生和激发光波长不同的被激发光的设备。常见的波长转换材料如荧光材料，不同颜色的荧光材料受激发光束照射可产生不同颜色的荧光光线。基于以荧光材料作为波长转换材料的荧光激发光源有高亮度、长寿命、高效率、无污染、无散斑等优点，且成本较低。荧光激发光源因其技术优势被众多厂商采用和发展，已形成了ALPD技术、SSI技术和混合光源技术三大技术阵营。

对于波长转换装置，一般包含有多种不同的波长转换区域，或者包含有分区设置的波长转换区域和非波长转换区域(反光区域或透光区域)，以具有三种不同区域的波长转换装置为例，常规的波长转换装置被划分为3个区域，每个区域为一种波长转换区域，当激发光照射在不同区域时，可以受激产生不同颜色的被激发光。

在实际应用过程中，往往需要多种颜色的被激发光束混合输出，也就需要激发光依次照射波长转换装置的不同区域，但是在激发光照射位置从一个波长转换区域向另一个波长转换区域过渡时，两个不同的波长转换区域存在交界线，易出现不同颜色被激发光输出过渡不自然的问题；同理，在包含有非波长转换区域的波长转换装置中，波长转换区域和非波长转换区域之间同样存在交接线，输出的光线之间相互过渡时，同样会出现颜色过渡不自然的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种波长转换装置和光源设备，解决了波长转换装置出射不同颜色光束时光束颜色过渡不自然的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种波长转换装置，所述波长转换装置表面至少包括第一区域和第二区域；

所述第一区域和所述第二区域两种区域中至少有一种区域的数量不少于2个，且各个所述第一区域和各个所述第二区域交替分布在所述波长转换装置上；

其中，所述第一区域为设有波长转换材料的波长转换区域；

所述第二区域为和所述第一区域不同的波长转换区域，或所述第二区域为可反光或可透光的非波长转换区域。

在本申请的一种可选地实施例中，所述第一区域和所述第二区域为沿所述波长转换装置周向交替分布的扇形区域。

在本申请的一种可选地实施例中，所述第一区域和所述第二区域为以所述波长转换装置的中心为圆心，交替分布的同心圆环区域，且每个同心圆环区域的宽度小于所述光源的光斑半径。

在本申请的一种可选地实施例中，所述第一区域和所述第二区域为以所述波长转换装置的中心为圆心，沿所述波长转换装置周向和径向均交替分布的扇形区域。

在本申请的一种可选地实施例中，还包括第三区域和第四区域，其中，所述第一区域、所述第二区域、所述第三区域以及所述第四区域交替分布；

所述第一区域为青光转换区域，所述第二区域为透光区域或反光区域；所述第三区域为红光转换区域；所述第四区域为绿光转换区域；

所述波长转换装置上的所述第一区域、所述第二区域、所述第三区域以及所述第四区域用于接收蓝色光线照射。

在本申请的一种可选地实施例中，所述第一区域为黄光转换区域，所述第二区域为透光区域或反光区域；

所述波长转换装置上的所述第一区域和所述第二区域用于接收蓝色光线照射。

在本申请的一种可选地实施例中，所述第一区域为黄光转换区域，所述第二区域为蓝光转换区域；

所述波长转换装置上的所述第一区域和所述第二区域用于接收紫色光线照射。

本申请还提供了一种光源设备中，包括激发光源、如上任一项所述的波长转换装置、光路偏转元件；

所述激发光源用于向所述波长转换装置的第一区域和第二区域发出激发光；

所述第一区域用于受所述激发光激发产生第一被激发光；所述第二区域用于受所述激发光激发产生第二被激发光，或所述第二区域用于透射或反射所述激光光线；

所述光路偏转元件设置在所述波长转换装置的出射光路上，用于将经所述第一区域和所述第二区域出射的光线的光路进行偏转合并，使得所述第一区域和所述第二区域出射的多种光线合并输出。

在本申请的一种可选地实施例中，所述激发光源为蓝色激光光源或紫色激光光源。

在本申请的一种可选地实施例中，还包括驱动所述波长转换装置以所述波长转换装置的中心为圆心旋转的驱动装置。

本实用新型所提供的一种波长转换装置，荧光激发光源设备波长转换装置表面至少包括第一区域和第二区域；第一区域和第二区域两种区域中至少有一种区域的数量不少于2个，且各个第一区域和各个第二区域交替分布在波长转换装置上；其中，第一区域为设有波长转换材料的波长转换区域；第二区域为和第一区域不同的波长转换区域，或第二区域为可反光或可透光的非波长转换区域。

本申请中所提供的波长转换装置，包含有至少两种不同的区域，可以是多种不同的波长转换区域，或者时包含有波长转换区域和非波长转换区域，且每一种区域均设置有多个，且各种不同区域之间交替设置；那么在实际应用过程中各种不同区域受激发光的辐照后输出的不同种类的光线就相互交错分布，在很大程度上提高了波长转换装置输出的各种光线之间的融合度，进而保证各种不同光束之间混合的均匀性，进而弱化各种不同颜色光线之间的过渡，从而避免输出光线颜色过渡不均匀的问题。

本申请还提供了一种光源设备，具有上述有益效果。

附图说明

为了更清楚的说明本实用新型实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的波长转换装置的示意图；

图2为本申请实施例提供的波长转换装置的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的光斑照射波长转换装置上的各个区域的局部放大示意图；

图4为本申请实施例提供的波长转换装置的另一结构示意图；

图5为本申请实施例提供的波长转换装置的另一结构示意图；

图6为本申请实施例提供的波长转换装置的另一结构示意图；

图7为本申请实施例提供的光源设备的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种波长转换装置以及光源设备，使得波长转换装置的不同荧光区域受激发光照射后，输出各种被激发光之间的过渡更为自然，实现各种不同的被激发光的均匀混合。

如图1所示，图1为现有技术中的波长转换装置的示意图，在图 1中转换区域一01、转换区域二02以及反射区域03分别代表波长转换装置10上的三个不同区域，当激发光斑04投射在波长转换装置10 上的不同荧光区域时，可以激发产生不同的被激发光，而当激发光斑 04投射在反射区域时，可以对入射的光线进行反射。

对于图1所示的波长转换装置10而言，存在两种应用方式，一种是在使用过程中波长转换装置10保持旋转状态，使得激发光斑04循环的依次照射到各个不同的区域。例如，该激发光斑04为蓝色光束的光斑，转换区域一01为红色荧光区域、转换区域二02为绿色荧光区域；那么激发光斑04依次照射至不同区域时，即可激磁获得红、绿、蓝三种不同颜色的光束。但是在实际应用过程中，光斑有一个区域向另外一个区域过渡时，易出现各种不同颜色的光束过渡不均匀的问题，尤其是各种不同颜色的光束需要混合输出时，难以均匀混合。

波长转换装置10另一种工作方式是在使用过程中，波长转换装置 10不发生旋转，仅仅将波长转换装置10旋转到需要被激发光斑04辐照的位置即可保持波长转换装置10不动。例如激发光斑04为蓝光光斑，转换区域一01为黄光转换区域，激发光斑04一半照射转换区域一01一半照射反射区域，也即可以输出并行输出的蓝色光束和黄色光束，但是该蓝色光束和黄色光束之间是难以均匀混合的，且两种颜色的光束之间易出现浅显的分界线，导致颜色过渡不自然。

基于常规波长转换装置存在的问题，本申请中提供的波长转换装置能够在一定程度上增加波长转换装置输出的多种不同颜色光束混合的均匀性并使得过渡更为自然。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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例，都属于本实用新型保护的范围。

如图2所示，图2为本申请实施例提供的波长转换装置的结构示意图，该波长转换装置可以包括：

波长转换装置10表面至少包括第一区域11和第二区域12；

其中，第一区域11和第二区域12可以均为设置有波长转换材料的波长转换区域，但第一区域11和第二区域12的波长转换材料受激发光照射后产生的被激发光的颜色不同；

或者第一区域11可以为波长转换区域而第二区域12为透光区域或反光区域，可透射或反射激发光；

当然，在实际应用中，波长转换装置10上也并不仅限于只有两个不同区域，例如，波长转换装置10上可以包括多个不同种类的波长转换区域和一个非波长转换区域(即反光区域和透光区域)。

第一区域11和第二区域12两种不同区域中至少有一种区域的数量均不少于2个，且各个第一区域11和各个第二区域12交替分布在波长转换装置10表面。

需要说明的是，对于波长转换装置10上的转换区域种类一般可以是不少于两种，具体种类数量根据实际需要设定，图2以及后面各个附图中均是以波长转换装置10上包含四种不同的转换区域为例的说明的。但可以理解的是，对于2种、3种、4种甚至更多不同种类的转换区域，波长转换装置10上不同种类转换区域的分布规律均是类似的，可以相互参照。而图2以及后续各个附图中也仅仅是本申请中波长转换装置结构的一种示例，并此本申请中不再赘述。

如前所述，对于波长转换装置10，存在两种不同的工作方式，一种是在工作过程中以其圆心为中心保持旋转，例如该波长转换装置10 应用于投影显示设备的照明光源，需要输出两种或三种颜色的光束；另一种工作方式是工作过程中波长转换装置不旋转，例如波长转换装置10应用于汽车照明车灯的光源中，蓝色光束光斑固定照射在波长转换装置的黄光转换区域和反射区域，使得波长转换装置10表面可同时输出黄光和蓝光，而这两种颜色的光束混合后，即可获得白光。针对波长转换装置在不同的应用场景，第一区域11和第二区域12交替分布方式的可以是有所区别的。

对于工作过程中保持旋转状态的波长转换装置10而言，各个第一区域11和第二区域12可以循环交替分布，且是在光斑在波长转换装置10移动的圆周上沿周向交替分布。那么在工作过程中，波长转换装置10表面的各个第一区域11和第二区域12就反复交替被光斑15照射，进而交替输出不同颜色的光束。

需要说明的是，对于目前常规的波长转换装置而言，其每种类型的波长转换区域或非波长转换区域均仅仅只有一个，尽管在波长转换装置10旋转的过程中，波长转换装置10的也是交替输出不同颜色的光束，但是显然，各种不同颜色光束交替出现的频率并没有本实施例中各种不同颜色的光束交替出现的频率高，由此可见本实施例中各种不同颜色的光束之间的混合性更好，能够实现各种不同颜色的光束混合的均匀性，也就弱化了各种不同颜色光束之间的过渡变换，使得输出的混合光束的颜色更为自然。

另外，每个转换区域的大小可以小于波长转换装置10上辐照的光斑15的面积大小，使得光斑15可以同时辐照多个转换区域，甚至光斑15可以同时辐照多个同一类型的转换区域，使得各种不同转换区域输出的光线的混合均匀性更好。具体地可以参考图3，图3为本申请实施例提供的光斑照射波长转换装置上的各个区域的局部放大示意图，图3中箭头所指的方向即可是波长转换装置10相对于光斑15旋转运动的方向。

当波长转换装置10工作过程中不发生旋转时，每个光斑15内覆盖的每种类型的转换区域应当均不少于两个，具体地，可以参考图3，因为该15光斑内各个第一区域11、第二区域12、第三区域13、以及第四区域14交替排布，使得各种不同颜色的光束也是交错排布的，进而使得有波长转换装置10表面输出的光线交错混合输出，相对于现有技术而言，本申请中各种不同颜色的光束的混合性更好，弱化了输出后的光束光斑中各个不同颜色光束之间的界限，提高不同颜色光束混合的均匀性。

需要说明的是，图2和图3中均是以波长转换装置10上单个区域的大小均相同为例进行示出的。但是在实际应用过程中，基于应用场景的实际需求，要求包括该波长转换装置10的光源输出的光束中，各种颜色光束的混合比例不同。相应地，各个不同种类的转换区域的单个转换区域面积的大小以及每种类型的转换区域的分布密度可以均不相同，对此可以根据包含有波长转换装置10的光源实际应用的需求进行设定，对此本申请中并不做具体限制。

基于上述任意实施例，图4示出了波长转换装置上各种不同的转换区域的一种布局示意图，在本申请的一种可选地实施例中，该第一区域11和第二区域12为沿波长转换装置10周向交替分布的扇形区域。

但是第一区域11和第二区域12沿波长转换装置10周向交替分布，并不必然是如2图所示的扇形区域，图4中波长转换装置上各种不同的转换区域为相互交错排除的近似三角形的扇形区域，各个扇形区域的圆心位于波长转换装置10的内外环上。

在实际应用过程中各个转换区域还可以是其他的排布方式，只要各个不同的转换区域交替排布即可。

在本申请的另一可选地实施例中，如图5所示，本申请中的第一区域11和第二区域12除了可以是扇形区域之外，还可以是环形区域，第一区域11和第二区域12为以波长转换装置10的中心为圆心，交替分布的同心圆环区域，且每个同心圆环区域的宽度小于光源的光斑15 半径。

如图5所示，各个不同种类的转换区域为相互交替分布的同心环区域，光斑15同时覆盖多个同心环的转换区域，各种不同的转换区域输出的光束交替分布也能够实现本申请的技术方案。

需要说明的是，本实施例中所提供的同心环状的转换区域，主要应用于波长转换装置10不旋转的工作状态，当然波长转换装置10以旋转状态工作，也能够采用同心环状的转换区域的技术方案，对此本申请中并不做具体限制。

可选地，如图6所示，在本申请的另一具体实施例中，还提供了另一种波长转换装置10上各种不同的转换区域的分布方式，具体地：

第一区域11和第二区域12为以波长转换装置10的中心为圆心，沿波长转换装置10周向和径向均交替分布的扇形区域。

参考图6，本实施例中的多种不同转换区域相当于图2和图5所示的实施例的结合，首先将波长转换装置10划分为同个同心环区域，而每个同心环区域中各种不同的转换区域交替分布。同理，当光斑15 照射在波长转换装置10上时，应当同时覆盖多个不同的同心环区域。本实施例中在波长转换装置10的周向和径向上均实现了不用的转换区域的交替分布，进一步提高不同颜色光束混合的均匀性。

下面将以具体地转换区域为实施例进行详细介绍。在本申请中一种具体实施例中，该波长转换装置10包括第一区域11、第二区域12、第三区域13以及第四转换14区域，且第一区域11、第二区域12、第三区域13以及第四区域14在波长转换装置10上交替分布。

其中，第一转换区11域为青光转换区域，第二区域12为透光区域或反光区域，第三区域13为红光转换区域，第四区域14为绿光转换区域。

需要说明的是，本实施例中的激发光源需要采用蓝色光源，例如，可以是蓝色激光光源。本实施例中之所以需要设置青光转换区域，是为了使得青色光束和第二区域12输出的蓝色光束混合后，可输出不刺眼的蓝色光束。而红色光束、绿色光束以及蓝色光束混合输出后可形成白色光束。

在本申请的另一可选地实施例中，该波长转换装置包括交替分布的多个第一区域11和多个第二区域12，其中，第一区域11为黄色荧光粉区域，第二区域12为透光区域或反光区域。

需要说明的是，本实施例中的激发光源仍然是蓝色光源。另外因为红色光和绿色光的混合也即是黄色光，因此利用黄光转换区域输出的黄色光束和蓝色光束混合，也可以输出白色光束。

在本申请的另一可选的实施例中，该波长转换装置10包括交替分布的多个第一区域11和多个第二区域12，其中，第一区域11为黄光转换区域，第二区域12为蓝光转换区域。

因为紫色光源也常用作激发光源，本实施例中是以紫色光源作为激发光源为例进行说明的。因为紫色光源可以作为激发光源，但是紫色光束往往并非光源输出的光束中需要的光束之一，因此可以在整个波长转换装置10上全部设置波长转换区域。

当然，在波长转换装置10应用于不同光源设备中时，光源设备需要输出的光束颜色各不相同，由此波长转换装置上各种转换区域也存在多种不同的类型，对此本申请中并不做具体限制，只要是各个不同转换区域交替分布，提升光束混合的均匀性和各种颜色光束之间过度更为自然，应当均属于本申请的保护范围。

本申请还提供了一种光源设备，具体地，如图7所示，图7为本申请实施例提供的光源设备的结构示意图，该设备可以包括激发光源 21、如上任意实施例所述的波长转换装置10、光路偏转元件；

激发光源21用于向波长转换装置10的第一区域11和第二区域 12发出激发光；

第一区域11受激发光激发产生第一被激发光；第二区域受激发光激发产生第二被激发光，或第二区域12用于透射或反射激发光；

光路偏转元件设置在波长转换装置10的出射光路上，用于将经第一区域11和第二区域12出射的光线的光路进行偏转合并，使得第一区域11和第二区域12出射的多种光线合并输出。

参考图7，激发光源21向波长转换装置10发出激发光，当激发光的光斑照射到波长转换装置10的荧光区域后，产生被激发光，被激发光入射至二向色镜22(也可以是滤光片，或者其他光学元件，可允许激发光透射其他波段光线反射即可)，并反射输出，输出光路上设置有整形光路元件24，对出射的光线进行整形。

当激发光的光斑照射到波长转换装置10的透射区域后，激发光经过多个反射镜23，最终入射至二向色镜22并透射出射。

基于图7可知，本实施例中的光路偏转元件也即是二向色镜22 以及反射激发光的多个反射镜23等能够使得光路方向发生偏转的部件。

另外，在波长转换装置10和二向色镜22以及反射镜23之间均可以设置聚光透镜组25，起到汇聚光线的作用。

在本申请的一种可选地实施例中，该激发光源21具体为蓝色激光光源或紫色激光光源。

在本申请的另一可选地实施例中，还可以进一步地包括驱动波长转换装置10以波长转换装置10的中心为圆心旋转的驱动装置。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。另外，本申请实施例提供的上述技术方案中与现有技术中对应技术方案实现原理一致的部分并未详细说明，以免过多赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种波长转换装置，其特征在于，所述波长转换装置至少包括第一区域和第二区域；

所述第一区域和所述第二区域两种区域中至少有一种区域的数量不少于2个，且各个所述第一区域和各个所述第二区域交替分布在所述波长转换装置上；

其中，所述第一区域为设有波长转换材料的波长转换区域；

所述第二区域为和所述第一区域不同的波长转换区域，或所述第二区域为可反光或可透光的非波长转换区域。

2.如权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述第一区域和所述第二区域为沿所述波长转换装置周向交替分布的扇形区域。

3.如权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述第一区域和所述第二区域为以所述波长转换装置的中心为圆心，交替分布的同心圆环区域，且每个同心圆环区域的宽度小于激发光源的光斑半径。

4.如权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述第一区域和所述第二区域为以所述波长转换装置的中心为圆心，沿所述波长转换装置周向和径向均交替分布的扇形区域。

5.如权利要求1至4任一项所述的波长转换装置，其特征在于，还包括第三区域和第四区域，其中，所述第一区域、所述第二区域、所述第三区域以及所述第四区域交替分布；

所述第一区域为青光转换区域，所述第二区域为透光区域或反光区域；所述第三区域为红光转换区域；所述第四区域为绿光转换区域；

所述波长转换装置上的所述第一区域、所述第二区域、所述第三区域以及所述第四区域用于接收蓝色光线照射。

6.如权利要求1至4任一项所述的波长转换装置，其特征在于，所述第一区域为黄光转换区域，所述第二区域为透光区域或反光区域；

所述波长转换装置上的所述第一区域和所述第二区域用于接收蓝色光线照射。

7.如权利要求1至4任一项所述的波长转换装置，其特征在于，所述第一区域为黄光转换区域，所述第二区域为蓝光转换区域；

所述波长转换装置上的所述第一区域和所述第二区域用于接收紫色光线照射。

8.一种光源设备，其特征在于，包括激发光源、如权利要求1至7任一项所述的波长转换装置、光路偏转元件；

所述激发光源用于向所述波长转换装置的第一区域和第二区域发出激发光；

所述第一区域受所述激发光照射产生第一被激发光；所述第二区域受所述激发光照射产生第二被激发光，或所述第二区域透射或反射所述激发光；

所述光路偏转元件设置在所述波长转换装置的出射光路上，用于将经所述第一区域和所述第二区域出射的光线的光路进行偏转合并，使得所述第一区域和所述第二区域出射的光线合并输出。

9.如权利要求8所述的光源设备，其特征在于，所述激发光源为蓝色激光光源或紫色激光光源。

10.如权利要求8所述的光源设备，其特征在于，还包括驱动所述波长转换装置以所述波长转换装置的中心为圆心旋转的驱动装置。

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