[發明專利]一種熒光輪、激光光源裝置及激光投影系統

在審

• 申請號: 201810987781.6
• 申請日: 2018-08-28
• 公開（公告）號: CN110865503A
• 公開（公告）日: 2020-03-06
• 發明（設計）人: 張勇;高迪
• 申請（專利權）人: 青島海信激光顯示股份有限公司
• 主分類號: G03B21/20
• 分類號: G03B21/20
• 代理公司: 北京同達信恒知識產權代理有限公司 11291
• 代理人: 黃志華

本發明公開了一種熒光輪、激光光源裝置及激光投影系統，包括：圓形基板，固定于圓形基板中心的驅動轉軸，以及固定于圓形基板的圓周邊緣的多個熒光導光部件；熒光導光部件采用的熒光晶體為單結晶熒光材料，作為一種熒光晶體純凈物，可以耐受更高的溫度，可以接收激光陣列出射的較高能量的激光而不會發生熒光轉換效率下降的問題。激光在入射到單結晶熒光材料時具有較高的透過率，在激光傳輸方向上激光幾乎不會被散射，因此光損小，激光路徑更加直接，可以有效提高熒光的激發效率。而在熒光晶體表面鍍全波段反射膜，則可以實現激光所激發出的不同角度的熒光在部件內可以高效反射傳輸，同時具有一定的勻光作用。

技術領域

本發明涉及投影技術領域，尤其涉及一種熒光輪、激光光源裝置及激光投影系統。

背景技術

激光因具有亮度高，單色性強，色域寬廣等優點被應用于投影顯示領域，隨著激光顯示投影尺寸越來越大，對輸出能量要求越來越高，因此對激光光源裝置提出了更高要求。

目前，激光光源裝置中廣泛使用高能激光激發熒光粉發光，以得到用于顯示的全波段光。在激光光源裝置中采用的熒光轉換部件通常包括熒光粉層，以及用于承載熒光粉層的基板。由于受到光學系統設計的限制，熒光轉換部件的尺寸不能過大；如果采用熒光輪的形式則驅動旋轉速度因為馬達轉速和承重限制，不能無限提高；為實現較小的光學拓展量以及更高的光學系統效率，熒光粉層厚度也受到了一定限制，當熒光粉層超過一定厚度時，深層熒光材料無法被激發到，從而降低激發效率；與此同時，照射在熒光粉層表面的激光光斑面積也受到嚴格控制。并且，在激光光源裝置中，高能量密度的激光束在照射熒光粉層時單位時間內產生了大量的熱量，雖然熒光粉本身能夠承受的激光能量較高，但因為熒光粉不能直接熒光轉換部件中，需要混合一定的載體將熒光粉固定在基板上，現有普遍的載體為硅膠、玻璃以及陶瓷，雖然耐溫性能各有差異，但受制于組裝工藝限制，耐溫特性仍然不能超過200℃的高溫瓶頸。即使熒光轉換部件的耐高溫性能夠提高，因熒光粉層厚度的限制，當激光功率超過一定功率密度后，在單位面積熒光粉層激發效率受限，導致其發光能力是受到限制，使得激光光源裝置的發光效率較低。

發明內容

本發明提供了一種熒光輪、激光光源裝置及激光投影系統，用以提高熒光轉換效率，使得激光光源裝置及激光投影系統的高能高效輸出。

第一方面，本發明提供一種熒光輪，包括：圓形基板，固定于所述圓形基板中心的驅動轉軸，以及固定于所述圓形基板的圓周邊緣的多個熒光導光部件；

所述熒光導光部件包括：熒光晶體，所述熒光晶體平行于所述基板的兩個表面分別為入射面和出射光，除所述入射面和所述出射面以外的外表面具有反射膜層；

所述熒光導光部件，用于將接收的激發光轉換為設定波段的熒光，在所述反射膜層內部反射傳輸。

在一種可能的實現方式中，在本發明提供的上述熒光輪中，所述熒光輪分為熒光扇區和透射扇區，各所述熒光導光部件均設置于所述熒光扇區內；

所述熒光輪還包括：固定于所述圓形基板的圓周邊緣的多個透射導光部件，所述透射導光部件用于透射傳輸入射的光線；各所述透射導光部件均設置于所述透射扇區內。

在一種可能的實現方式中，在本發明提供的上述熒光輪中，所述熒光扇區至少包括用于出射不同波段熒光的第一熒光扇區和第二熒光扇區；所述第一熒光扇區內的熒光導光部件為第一熒光導光部件，所述第二熒光扇區內的熒光導光部件為第二熒光導光部件；

在所述第一熒光導光部件中，熒光晶體的入射面設置有用于透射激發光反射第一波段熒光的第一膜層，熒光晶體的出射面設置有用于透射第一波段熒光反射激發光的第二膜層；

在所述第二熒光導光部件中，熒光晶體的入射面設置有用于透射激發光反射第二波段熒光的第三膜層，熒光晶體的出射面設置有用于透射第二波段熒光反射激發光的第四膜層。