[發明專利]光源系統及其波長轉換裝置

有效

• 申請號: 201210560630.5
• 申請日: 2012-12-21
• 公開（公告）號: CN103186021A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 張克蘇
• 申請（專利權）人: 臺達電子工業股份有限公司
• 主分類號: G03B21/20
• 分類號: G03B21/20;G02B7/00;F21S2/00;F21V9/10
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 趙根喜;呂俊清

技術領域

本發明關于一種光源系統，尤指一種光源系統及其波長轉換裝置。

背景技術

近年來，各式各樣的投影設備，例如投影機(Projector)已被廣泛地應用于家庭、學校或者各種商務場合中，以用于將一影像信號源所提供的影像信號放大顯示于屏幕。為節省電力消耗以及縮小裝置體積，目前的投影設備的光源系統(Illumination?System)已使用固態發光元件，例如發光二極管或激光元件，來取代傳統的高密度氣體放電燈(HID?Lamp)或高壓汞燈。

投影設備的光源系統需能發出紅光、綠光、藍光(R、G、B)等三原色光，然而固態發光元件的發光效率一般而言為藍光固態發光元件的發光效率最佳，因此目前的作法大多采用藍光固態發光元件配合波長轉換裝置，以將藍光的波長進行轉換，例如配合熒光劑色輪(Phosphor?Wheel)或熒光劑色板(Phosphor?Plate)來激發出各種顏色的光，藉此取代紅光固態發光元件或綠光固態發光元件直接發出紅光或綠光的方式，以提升光源系統整體的發光效率。

一般而言，傳統的光源系統多采用單一藍光固態發光元件配合具有多個區段的單一熒光劑色輪。請參閱圖1A及圖1B，其分別為傳統光源系統的結構示意圖以及圖1A所示具有多個區段的熒光劑色輪的結構示意圖。如圖1A及圖1B所示，傳統的光源系統1以藍光固態發光元件11發出藍光B至包含第一區段121、第二區段122以及第三區段123的熒光劑色輪12。其中，第一區段121涂布綠色熒光劑，以將入射的藍光B激發為綠光后射出，第二區段122涂布紅色熒光劑，以將入射的藍光B激發為紅光后射出，以及第三區段123為透光材質，以使藍光直接穿透并射出。換言之，藍光固態發光元件11所發出的藍光B直接穿透熒光劑色輪12或通過熒光劑色輪12轉換為綠光或紅光，進而發出三原色光進行投影。

然而，紅色熒光劑具有價格較為昂貴且于高溫工作環境的表現不佳等缺點，業界遂開發出同時搭載藍光固態發光元件及紅光固態發光元件，并運用雙色鏡的特性而進行投影的光源系統。請參閱圖2A及圖2B，其中圖2A為另一傳統光源系統的結構示意圖，圖2B為圖2A所示的熒光劑色輪的結構示意圖。如圖2A以及圖2B所示，傳統光源系統2以藍光固態發光元件21發出藍光B至包含第一區段221以及第二區段222的熒光劑色輪22。其中，第一區段221涂布綠色熒光劑，以將入射的藍光B激發為綠光G后射出，且第二區段222為透光材質，以使藍光B直接穿透并射出。至于紅光的光源，則通過紅光固態發光元件23發出紅光R，并通過雙色鏡(Dichroic?mirror)的特性，選用反射紅光R并使綠光G及藍光B通過的雙色鏡24，以使由熒光劑色輪22射出的綠光G及藍光B穿透，并反射紅光固態發光元件23所發出的紅光R，進而使三原色光進入光路徑以進行投影。

傳統的光源系統雖可通過上述方式而以藍光固態發光元件配合熒光劑色輪或以藍光及紅光固態發光元件配合熒光劑色輪進行投影，然而于常見的光源系統中，若要使用具有多個區段的熒光劑色輪，必然伴隨前述紅色熒光劑成本較高且高溫工作環境表現不佳的問題，且因紅色熒光劑的質量較綠色熒光劑為重，而必須進行轉動平衡，使得制造時間及難度連帶提高。同時，由于以紅色熒光劑激發所產生的紅光有著會隨藍光激光驅動電流上升而衰減的問題，不僅造成紅光本身亮度及照度過低，更會連帶使光源系統的整體光線明暗度無法有效整合，進而影響色彩鮮明度及對比度等。若改采紅光固態發光元件，又礙于紅光固態發光元件的成本較高且發光效率不佳，而無法建構理想的光源系統。

因此，如何發展一種可改善上述現有技術缺失，無需使用紅色熒光劑或紅光固態發光元件，并達到降低制造成本、簡化工藝、提升整體亮度與照度，而提高色彩純度及影像品質且可運用于高溫工作環境的光源系統及其波長轉換裝置，實為目前尚待解決的問題。

發明內容

本案的主要目的為提供一種光源系統及其波長轉換裝置，以解決現有光源系統的工藝難度及成本較高，于高溫工作環境時表現不佳，以及整體亮度與照度偏低等缺點。

本案的另一目的為提供一種光源系統及其波長轉換裝置，通過單一固態發光元件及單一波長轉換裝置的設置，而無需使用紅色波長轉換元件或紅光固態發光元件，且可達到簡化工藝及降低制造成本，同時提高色彩純度及影像品質并用于高溫工作環境等功效。

本案的另一目的為提供一種光源系統及其波長轉換裝置，通過波長轉換裝置將第一波段光轉換為具有較廣波段的第二波段光，可有效避免紅光隨藍光驅動電流上升而衰減，以提高整體的亮度與照度，進而達到提升色彩表現的功效。