[發明專利]發光裝置和投影裝置

有效

• 申請號: 201210004149.8
• 申請日: 2012-01-07
• 公開（公告）號: CN102854723A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 楊毅
• 申請（專利權）人: 深圳市光峰光電技術有限公司
• 主分類號: G03B21/14
• 分類號: G03B21/14;G03B21/20;F21V9/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及光學技術領域，特別是涉及發光裝置和投影裝置。

背景技術

目前，投影顯示越來越引起人們的重視。目前，主流的投影顯示技術是使用數字微鏡器件(Digital?Micromirror?Device，DMD)作為光閥來調制一個時序的單色光序列，通過與該單色光序列的時序進行同步在屏幕上得到時序的單色光圖像，并最終依靠人眼的視覺殘留效應將各單色光圖像疊加在一起形成彩色圖像。

在該投影顯示技術中，時序的單色光序列的形成是一個關鍵技術。一個方法是使用白光光源聚焦照射在一個濾光盤上，該濾光盤沿著圓周方向分布有多個顏色的濾光片，這些濾光片隨著該濾光盤的周期性勻速轉動依次通過該白光光源的聚焦光斑，進而形成各顏色的周期性序列。

美國專利7547114公開了另一種可行的方法，即使用一個激發光源照射到一個由在圓周方向分布有多個熒光粉段的熒光粉色輪，隨著該色輪的轉動這些熒光粉依次被激發進而實現各顏色的周期性序列。目前這種方案已經成為研究的熱熱點。

然而，該方案存在的問題是，紅色熒光粉的效率太低，且使用壽命太短，進而使得紅光成為整個光源系統的效率和壽命的瓶頸。

為了解決產生紅光的問題，有人提出使用高效率且穩定的黃色或綠色熒光粉，通過濾光片把其發射光譜中的綠光成分過濾掉來產生紅光。目前最常用的黃色和綠色熒光粉的發射光譜如圖1所示中的101所示。一般定義其中590nm以上的光譜部分為紅光，在圖1中表示為光譜區域102。當然由于光的顏色隨波長是連續變化的，此處的590nm的界線僅是為了方便說明的舉例。

在實際應用中，該濾光片安裝于一個濾光輪上，該濾光輪與熒光粉色輪同步轉動，使得濾光輪上每一個濾光片都與熒光粉色輪上某一種顏色的熒光粉段相對應。

由于黃色和綠色熒光粉被證明具有非常良好的穩定性，這種方法可以很好的解決紅光的壽命瓶頸的問題，然而，濾光片的引入產生了新的問題。

一個典型的濾光片的透過率曲線如圖2所示，其中201是當入射光線的入射角是0度時的透過率曲線，202、203、204、205則分別是入射光線的入射角是20度、40度、60度、80度時的透過率曲線；由此可見，濾光片的透過率曲線隨著入射角度的增大而向短波長方向漂移，即該濾光片對不同入射角的光線存在不同的響應。

考慮到熒光粉色輪發出的黃色光或綠色光在入射到該濾光片上時，必然存在一個角度范圍，即形成一個光錐，因此該濾光片對于入射的黃色光或綠色光的響應應該是對各個不同角度的光線的響應的綜合效應。經過實驗，可以得到該濾光片對不同角度范圍的入射光線的綜合的透過率曲線，如圖3a所示，其中302是對于入射半角是20度的光錐該濾光片的綜合透過率曲線，303、304、305分別是對于入射半角是40度、60度、80度的光錐該濾光片的綜合透過率曲線。可以理解，相同光譜的入射光在形成不同入射角的光錐入射該濾光片時，得到的過濾后的出射光的顏色和光通量都是不同的。

為了得到特定的紅光色坐標，可以通過設計濾光片使綜合透過率曲線平移，例如當希望過濾后的出射光的顏色更偏紅色，則可以使綜合透過率曲線向長波長平移。

通過實驗，發明人發現了這樣的規律：在將如圖1中101所示的黃光光譜過濾到相同的紅光色坐標的前提下，入射光光錐的角度范圍越大，則過濾后的紅光光通量越低，如圖3b所示。圖中，橫坐標是入射光光錐的半角角度，縱坐標是過濾后的紅光相對的光通量；在這個實驗中，每一個光錐過濾后的紅光的色坐標都是(0.64，0.33)。

由此可見，為了實現最大的紅光光通量輸出，入射于濾光片的光錐的角度越小越好。然而，根據光學擴展量守恒定律，光錐的角度變小則意味著光斑的尺寸增大，而光斑尺寸增大進一步的會引起上述濾光片所在的濾光輪上的輪輻光(spoke?light)的增加。當相鄰兩個濾光片的接縫轉動到上述光錐所形成的光斑上時，這兩個濾光片會同時對該光斑發生作用進而形成串擾，此時的過濾后的光線稱為輪輻光。輪輻光的存在會降低圖像顯示的對比度和效果。可以想象，光錐半角角度越小，則光斑的尺寸越大，進而輪輻光越大，圖像顯示質量越低。

綜上所述，目前紅光光通量與圖像的顯示質量形成一對矛盾。

發明內容

本發明解決的主要技術問題是解決上述的紅光光通量與圖像的顯示質量之間的矛盾。