[发明专利]光源及其光转换方法、光转换装置及该光源的应用系统

说明书

技术领域  本发明涉及光源的光转换方法及装置。所述光源主要用于照明或投影系统。

背景技术  光源技术发展的重要方向之一是同时提高光源的输出亮度和功率。以用于图像投影的光源为例，或以用于交通运输工具，例如汽车、摩托车、船或飞机的前灯或照明灯为例，或以探照灯为例，这些光源为节省成本，早期多采用UHP(超高性能)灯为光源来产生白光；再通过光转换装置，例如分段色轮，来透射产生显示所需的红、绿、蓝等单色光。

随着固态光源，尤其LED(Light Emitting Diode，发光二极管)技术的发展，光源系统越来越多采用固态光源(例如但不限于LED)为发光源，以克服UHP灯所存在的启动电压高、启动与关闭等待时间长等不足，并使系统所产生的各单色光的色彩效果得到改善或色域范围得到提高、使用寿命延长、功耗降低。

在所述LED光源系统中，为了提高光源出射光的亮度，一般采用单色LED及带光波长转换材料的光转换装置来产生各种单色光束。所述光波长转换材料包括荧光粉、染料或纳米发光材料。所述光转换装置以色轮装置为例，通常用一色轮来承载一种或一种以上的荧光粉，利用所述LED出射光来照射旋转着的所述色轮，以获得与各种荧光粉相对应颜色的受激发光。例如三色投影显示系统通常是基于蓝光LED采用分段色轮来分段承载不同的荧光粉，从而相应地分时产生显示所需的红、绿、蓝单色光。

众知荧光粉受激发光时，发光方向具有各向同性，也就是受激发光各方向均匀出射。为了提高光源效率，现有光转换装置以如图1所示的色轮10为例，往往在荧光粉层102下方固定一滤光片101，使该滤光片101具有透射来自下方的激发光同时反射来自荧光粉层的受激发光的光学特性。此外，考虑到光收集系统的限制，为了调整光源出射光的颜色或发射角度，还可以在所述荧光粉层102上方固定一第二滤光片103，该第二滤光片103往往也具一定的光学特性，如光波的低通、高通或带通等特性，与所述荧光粉层102的各分段受激发光相对应。

上述现有技术的不足之处在于：滤光片尤其第一滤光片101的成本比较高，往往滤光片的成本占到了整个荧光粉色轮的60％～80％。

发明内容  本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足之处，而提出一种用于光源的光转换方法及光转换装置，在保持光源性能的前提下，尽可能降低光源的成本，从而相应降低应用系统使用光源的成本。

为解决上述技术问题，本发明的基本构思为：对光源的光转换装置进行结构改造，以色轮为例，现有色轮转动时，滤光片每刻的在使用面积仅是近似光斑大小；若将固定在色轮上转动的滤光片与色轮分离出来，使之固定在靠近色轮的光路上且不随色轮转动，就可以缩小滤光片的面积，甚至缩小为近似光斑大小，以大幅降低色轮成本。

作为实现本发明构思的技术方案是，提供一种光源的光转换方法，包括步骤：

设置光转换装置，使承载有一种或一种以上光波长转换材料的运动面处于运动状态；

引导来自发光源的光定向投射往该光转换装置，该光直接落在所述运动面上的投射光斑小于所述运动面，使得所述运动面的不同局部周期性轮换进入该光的投射范围；

引导来自所述光波长转换材料的受激发光为所述光源的出射光；；尤其是，还包括步骤：在靠近所述运动面的位置设置一静止的第一滤光片，来反射来自所述光波长转换材料的受激发光，同时所述来自发光源的光透射穿过该第一滤光片而投射往所述运动面；该第一滤光片的面积小于所述运动面的面积。

具体地说，上述方案中，所述第一滤光片与所述运动面之间的距离小于所述投射光斑的外接圆直径的20％。该第一滤光片的面积小于所述运动面上光波长转换材料的承载面积。所述光转换装置包括色轮、移动盘或转动滚筒。所述光波长转换材料包括荧光粉、染料或纳米发光材料。所述光波长转换材料或者以与胶剂混合的方式胶贴在使用透光材料的所述运动面上，或者被掺杂在使用透光材料的所述运动面上。还可以是被夹持固定在一透光片与使用透光材料的所述运动面之间。还可以在所述透光片或运动面上镀覆增透膜。

上述方案中，还可以包括步骤：在所述运动面背向所述第一滤光片的一侧设置一静止的第二滤光片，来反射来自发光源的光或限制所述受激发光可透射穿过的角度或波长范围。该第二滤光片与所述运动面之间的距离小于所述光斑的外接圆直径的20％。作为实现本发明构思的技术方案还是，提供一种光转换装置，包括固定装置；以及相对于所述固定装置具有运动状态的运动面，该运动面使用透光材料，并承载有一种或一种以上光波长转换材料；尤其是，该光转换装置还包括被固定在所述固定装置上的第一滤光片，该第一滤光片紧邻所述运动面，且面积小于所述运动面的面积。