[發(fā)明專利]光源系統(tǒng)及投影設(shè)備

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610649657.X
• 申請(qǐng)日: 2016-08-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107703705A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-02-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡飛;郭祖強(qiáng);李屹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳市光峰光電技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G03B21/20
• 分類號(hào): G03B21/20
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及光源系統(tǒng)及投影設(shè)備。

背景技術(shù)

目前，固態(tài)光源由于其壽命長(zhǎng)、環(huán)保等特點(diǎn)，已經(jīng)在通用照明、特種照明和投影顯示中得到了廣泛的應(yīng)用。其中，白光固態(tài)光源在照明領(lǐng)域更是有著巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

現(xiàn)有技術(shù)提供了一種利用激光激發(fā)熒光粉來(lái)實(shí)現(xiàn)超高亮度的白光光源，該白光光源采用440nm-455nm波長(zhǎng)的藍(lán)紫色激光激發(fā)YAG：Ce材料的黃色熒光粉，生成高效率的黃色熒光，再采用波長(zhǎng)在440nm-470nm的藍(lán)色激光形成與黃色熒光互補(bǔ)的藍(lán)光激光，黃色熒光和藍(lán)色激光合光后形成白色光源。

這種白色光源可以用于需要高亮度光源的投影顯示領(lǐng)域。例如單片、雙片、三片式的DLP、LCD或者LCOS投影儀等。這種白光光源發(fā)出的白光在光譜上被分為紅光，綠光和藍(lán)光三種基色光，分別入射到一個(gè)或者多個(gè)光調(diào)制器件，比如DMD、LCD芯片或者LCOS芯片上。被光調(diào)制器件調(diào)制后的紅綠藍(lán)三種基色光在光譜上再被合并起來(lái)通過(guò)一個(gè)投影鏡頭輸出到屏幕上形成彩色圖像。

由于藍(lán)紫色激光的效率比較高，熱穩(wěn)定性和長(zhǎng)期可靠性好。YAG：Ce材料的熒光粉的發(fā)光量子效率高，熱穩(wěn)定性好，所以藍(lán)紫色激光和YAG：Ce熒光粉的結(jié)合形成了一個(gè)高效率，高可靠性，和高亮度的白光光源。也就是說(shuō)，對(duì)于雙片和三片式投影儀來(lái)說(shuō)，一般采用藍(lán)紫色激光和黃色熒光粉結(jié)合實(shí)現(xiàn)白光光源。

然而，在采用藍(lán)紫色激光激發(fā)YAG：Ce材料的熒光粉形成白光的白光光源中，由于YAG：Ce材料的熒光粉受激發(fā)射的黃光光譜強(qiáng)度在紅色段是減弱的，所以使得該種白光光源存在白平衡問(wèn)題，即白光平衡點(diǎn)偏離普朗克黑體曲線，呈現(xiàn)一種偏綠的白色。

為了避免雙片和三片式投影儀的白平衡問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)提供了一種過(guò)濾合成的白光中過(guò)剩的綠光成分，使得白平衡點(diǎn)恢復(fù)到普朗克黑體曲線上，以解決白平衡問(wèn)題。但這種方法由于過(guò)濾了綠光成分，從而降低了該白光光源的出光效率。

現(xiàn)有技術(shù)提供了另一種在黃色熒光或者紅色熒光中增加紅色激光的方法來(lái)解決白光光源的白平衡問(wèn)題，如在黃色熒光中補(bǔ)充光譜范圍在638nm或者650nm附近的激光，以增加合光中的紅色成分，從而解決白色平衡問(wèn)題。

如圖1所示，為現(xiàn)有技術(shù)提供的在黃色熒光中增加紅色激光的光源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。該光源系統(tǒng)包括藍(lán)色激發(fā)光源11，紅色補(bǔ)充光源12，具有中心區(qū)域和邊緣區(qū)域的分光濾光片13，色輪14，聚光透鏡15以及勻光裝置16。其中分光濾光片13的中心區(qū)域透射藍(lán)光和紅光，反射綠光，邊緣區(qū)域反射紅光、綠光和藍(lán)光。這樣，藍(lán)色激光光源11發(fā)出的藍(lán)色激發(fā)光以及紅色補(bǔ)充光源12發(fā)出的紅光經(jīng)分光濾光片13的中心區(qū)域透射至色輪14，色輪14上的黃色熒光粉吸收藍(lán)色激發(fā)光同時(shí)對(duì)紅光進(jìn)行散射，出射黃色熒光和散射后的紅光，黃色熒光和散射后的紅光經(jīng)聚光透鏡15入射至分光濾光片13，入射至分光濾光片13的中心區(qū)域的黃色熒光中的綠光被反射至勻光裝置16，入射至分光濾光片13的邊緣區(qū)域的黃色熒光和紅光也被反射至勻光裝置16，而入射至分光濾光片13的中心區(qū)域的黃色熒光中的紅光以及散射后的紅光被透射而損失。

在上述現(xiàn)有的白光光源中，由于紅色補(bǔ)充光源發(fā)出的紅光被熒光材料散射造成損失，大致?lián)p失5％-10％。形成朗伯光分布后被聚光透鏡收集造成損失，大致?lián)p失10％，再被分光濾光片的中心區(qū)域透射而損失一部分光，大致?lián)p失10％左右，從而導(dǎo)致紅色補(bǔ)充光源發(fā)出的紅光的損失較大，紅光的光利用率較低，大概在60-70％左右，而紅色補(bǔ)充光源由于成本較高，同時(shí)對(duì)于散熱又有較高要求，需要苛刻的散熱條件，因此紅光利用率低會(huì)導(dǎo)致成本的大幅增加，這是不利的，同理，為了得到較好的綠光，也會(huì)采用在光源中添加綠色激光的方式，類似于以上增加紅色激光的增加方式，同樣存在利用率低的問(wèn)題。

對(duì)于單片式投影儀來(lái)說(shuō)，一般采用藍(lán)紫色激光激發(fā)時(shí)序的藍(lán)、綠、紅色段產(chǎn)生時(shí)序的紅、綠、藍(lán)光構(gòu)成白光，藍(lán)光即由藍(lán)紫色激光本身提供，綠光為藍(lán)紫色激光激發(fā)綠色熒光粉產(chǎn)生，紅色段為藍(lán)紫色激光激發(fā)紅色熒光粉產(chǎn) 生，而紅色熒光粉在較高能量密度情況下，具有嚴(yán)重的效率衰減問(wèn)題，導(dǎo)致紅光占比過(guò)低，影響白平衡和圖像質(zhì)量

為了避免單片式投影儀的白平衡問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)中一般采用增大紅光色段的方式來(lái)保持白平衡，然而這會(huì)降低白光亮度和總體光效。

因此，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，亟需提出能夠提高紅色、綠色等補(bǔ)充光源的利用率的技術(shù)方案。

發(fā)明內(nèi)容