[發明專利]具有發射角度選擇特性的光波長轉換方法

有效

• 申請號: 200810065895.1
• 申請日: 2008-03-17
• 公開（公告）號: CN101539270A
• 公開（公告）日: 2009-09-23
• 發明（設計）人: 李屹;楊毅
• 申請（專利權）人: 繹立銳光科技開發（深圳）有限公司
• 主分類號: F21V13/00
• 分類號: F21V13/00;F21V9/08;F21V7/00;F21V5/00;F21Y101/02
• 代理公司: 深圳市睿智專利事務所
• 代理人: 林 青

技術領域

本發明涉及光源的光學結構，尤其涉及光波長轉換裝置控制光強度或方向的方法。

背景技術

光源運用場合越來越多樣化，例如用于圖像投影，以背投電視(RPTV)或前投影儀為例；或用于交通運輸工具，以汽車、船或飛機的前燈或照明燈為例；......不同運用場合對光源色彩的要求各不相同。比如舞臺燈光需要具有不同的顏色；投影顯示領域所適用光源的色溫可以從6500K變化到11000K。

特定顏色或色溫的現有光源，例如白光光源，一般賴以實現的主要技術方案有RGB混光方案和熒光轉換方案。所述RGB混光方案是利用不同顏色，例如以紅、綠或藍基色為例的光源為單位進行組合混光，從而得到不同色溫的白光輸出。所述熒光轉換方案是利用預定波長的發射光來激發光波長轉換材料，例如熒光粉，發出白光。

鑒于半導體發光二極管(Light?Emitting?Diode，LED)具有使用壽命長、功耗低、波長可調等優點，隨著各種新型高功率高亮度LED的不斷涌現，LED光源在顯示和照明領域得到了越來越廣泛的應用。

現有低成本LED光源多采用熒光轉換方案。例如，日本日亞公司(Nichia)的白光LED專利，公開了利用470納米藍光LED芯片來激發黃色YAG熒光粉發出白光的技術方案。該類光源結構上至少包括LED、熒光粉及用來改變受激發光方向的反射體或反射面，所述熒光粉在LED發射光的激勵下，發出特定波長的光子并經所述反射體或反射面收集后定向射出。

為了簡化光源的結構設計和便于生產，申請號為88100491的中國專利申請公開了一種紅色熒光轉換膜，將紅色熒光涂料涂在襯底上固化后制得。該膜可以配合平面光源來改變光源輸出顏色。申請號為2005101048507的中國專利申請更公開了一種熒光膠膜，可便于?膠貼在液晶顯示器的背光板上。

上述現有技術的不足之處在于：在使用熒光轉換膜給光源帶來結構簡化優點的同時，現有光源對如何提高熒光轉換效率的考慮不足，從而不利于光源輸出亮度的提高。

發明內容

本發明要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足之處，而提出一種光波長轉換方法，能在簡化光源結構的同時，便于提高光源的輸出亮度。

為解決上述技術問題，本發明的基本構思為：根據波長轉換物質(例如熒光粉)的一般特性，受激發光呈各向同性，即在各個角度上均勻發光，其發散角為4∏；但在光源的實際應用，尤其作為投影光源應用中，需要限制受激發光的收集角度(比如只能收集半角30度以內孔徑的光)，使得因有效角度以外的受激發光被浪費而嚴重降低了熒光轉換光源的光利用率(如30度以內的光只占全角總發光的12.5％)；因此，為現有熒光膜的一面增加一層反射膜來反射受激發光使其只能從正面出射來將發散角減小為2∏，同時為另一面增加一層角度選擇濾光片/膜，允許預定角度范圍內的受激發光透射，并將其余角度的受激發光反射回熒光膜，利用所述熒光粉對該受激發光的漫反射作用和所述發射膜的反射作用來改變這些受激發光的出射角度，以進行二次或多次利用；尤其是，在現有熒光膜與角度選擇濾光片/膜之間和/或熒光膜與反光膜之間加入具有較低折射率的介質時，可利用全反射現象將來自熒光膜的大角度出射光線(包括激發光)反射回熒光膜，同時可以起到限制激發光的作用，使原來沒有被熒光粉吸收的剩余激發光有機會反射回熒光膜得以被二次利用，從而提高熒光轉換效率。

作為實現本發明構思的技術方案是，提供一種具有發射角度選擇特性的光波長轉換方法，用于光源，包括步驟：引導激發光射往包括了波長轉換材料的波長轉換層來激發產生預定波長的受激發光；尤其是，還包括步驟：在所述波長轉換層的一側設置一角度選擇濾光膜/片，來引導小于預定出射角度的受激發光以透射方式通過該角度選擇濾光膜/片，同時將大于該預定出射角度的受激發光反射回去；在所述波長轉換層的另一側設置一反光膜/片，來反射射往該反光膜/片的受激發光；在所述波長轉換層與所述角度選擇濾光膜/片之間設置一具有低折射率的第一介質膜/片，或/和在所述波長轉換層與所述反光膜/片之間設置一具有低折射率的第二介質膜/片，且令該第一介質膜/片或第二介質膜/片的折射率都低于所述波長轉換層的折射率n1，來全反射來自所述波長轉換層的大角度入射光線；該大角度入射光線是指入射角大于arcsin(n2/n1)的激發光或受激發光，其中n2表示所對應的第一介質膜/片(3)或第二介質膜/片(3’)的折射率。

上述方案中，設置使所述第一介質膜/片或第二介質膜/片的厚度均小于該第一或第二介質膜/片自身的內切圓半徑。