[发明专利]发光装置、投影装置和照明装置

说明书

技术领域

本发明涉及光学技术领域，特别是涉及发光装置、投影装置和照明装置。 

背景技术

目前，固态光源由于其长寿命、环保等特点，已经在通用照明、特种照明和投影显示中得到了广泛的应用。其中，白光固态光源在照明领域更是有着巨大的发展潜力。 

白光固态光源主要有两种实现方法，一种方法是使用多颗单色的固态光源来合成白光，例如红、绿、蓝发光二极管(LED，Light Emitting Diode)一起点亮来生成白光；另一种方法是使用蓝光激发黄色荧光粉，利用黄色荧光粉受激产生的黄光与没有被吸收的剩余蓝光混合得到白光。第二种方法由于其较高的效率而被广泛应用。 

为了降低荧光粉收LED光源发热的影响，远程荧光粉(remote phosphor)技术得到了越来越多的应用，如图1a和1b所示。在图1a中，激发光101入射于涂覆在一个反射镜105上的荧光粉层104上，荧光粉层104受激发射受激光103。102是一个分光滤光片，作用是透射激发光101同时反射受激光103。受激光103被分光滤光片102的反射后形成出射光。 

图1a所示的方案的问题在于，出射光只包含受激光成分，不包含激发光成分。这是因为分光滤光片102的作用是利用波长的差异将受激光从激发光的光路中分离出来，这样原来和受激光一起从荧光粉层104上出射的没有被吸收的剩余激发光也会在分光滤光片102的作用下与受激光分离，最终只有受激光可以出射。 

在图1b中，激发光111在入射并透射一个分光滤光片115后，入射于荧光粉层114。分光滤光片115的作用是透射激发光，反射受激光。荧光粉层114受 激后发射的受激光分为两部分，第一部分直接出射到外部空间，第二部分则入射到分光滤光片115后被分光滤光片115反射并出射到外部空间。这两部分光与没有被荧光粉吸收的剩余激发光共同形成出射光113。 

图1b所示的方案虽然可以得到受激光和激发光的混合光，但是这样的混合光存在颜色均匀性不好的问题。在混合光的两种成分中，受激光的发光光分布一般为朗伯分布，即各向同性分布，而激发光的光分布则受到入射到荧光粉前的激发光111的光分布、荧光粉的厚度分布等诸多因素的影响，一般不是理想的各向同性分布，这就造成了在出射光113的各个方向上激发光和受激光的比例会发生变化，进而使得合成的白光的颜色发生变化，破坏了光源的颜色均匀性。 

实际上，荧光粉材料本身对激发光就存在一定的散射作用，因此解决问题的一种方法是增大荧光粉材料的使用量，使得所有激发光都必然经过荧光粉材料的散射而形成各向同性的出射光。但是这种做法的问题在于剩余的激发光过少，最终出射的白光的色温过低。也就是说，白光的色温要求已经将出射光中激发光和受激光的比例限定了，进一步的，也就是限定了荧光粉材料的使用量。 

为了增大对激发光的散射同时不提高荧光粉的使用量，散光材料得到了广泛的应用。例如中国专利201010162062.1、200710304216.7，美国专利US20090065791、US6791259、US6653765，韩国专利KR2009054841分别提出在荧光粉层中加入散光材料来改善出射光的颜色均匀性。 

然而加入散光材料的问题在于，由于增大了对激发光的散射，使得激发光在入射到荧光粉层后有相当部分的激发光直接被反射回来，并透射分光滤光片115形成背向的能量损失。容易理解的是，需要的出射光的颜色越均匀，则需要加入的散光材料就越多，背向的激发光能量损失越大，光源的效率越低。 

综上所述，应用目前的技术方案，激发光和受激光混合出射的光源的颜色均匀性与效率构成一对矛盾。 

发明内容

本发明解决的主要技术问题是提出一种基于波长转换材料的发光装置，可以高效率的发射激发光和受激光的均匀混合光。 

本发明提出一种发光装置，包括： 

用于产生激发光的激发光源； 

包括相对的第一表面和第二表面的波长转换材料层，该波长转换材料层用于吸收部分激发光并发射与激发光波长不同的受激光；该波长转换材料层包括波长转换材料和散射材料； 

用于出射该发光装置的出射光的光出射通道； 

位于波长转换材料层第一表面一侧的光引导装置，该光引导装置用于引导激发光入射于波长转换材料层的第一表面，并引导从波长转换材料层的第一表面发射出来的受激光和没有被波长转换材料层吸收的剩余激发光进入光出射通道。 

本发明还提出一种投影装置，包括上述的发光装置作为光源。