一种波长转换装置、激光光源系统和激光投影机论文和设计-刘金根

全文摘要

本实用新型实施例涉及一种波长转换装置、激光光源系统及激光投影机，该波长转换装置包括基板和波长转换层，所述基板包括能够透过激光器发出的激发光的透射部；所述波长转换层含有能够在激发光的激发下产生受激光的波长转换材料；所述波长转换层包括与所述透射部对应设置的第一波长转换层，所述第一波长转换层包括第一波长转换材料和粘合剂，所述第一波长转换材料在激发光的激发下能够产生波长在490nm‑530nm范围内的受激光，所述粘合剂在所述第一波长转换层中的质量占比为30％‑90％；所述第一波长转换层设置为能够使激光器发出的部分激发光透过。采用该波长转换装置的光源系统能够实现出射光趋近太阳光的全光谱效果。

主设计要求

1.一种波长转换装置，其特征在于，包括基板和波长转换层，所述基板包括能够透过激光器发出的激发光的透射部；所述波长转换层含有能够在激发光的激发下产生受激光的波长转换材料；所述波长转换层包括与所述透射部对应设置的第一波长转换层，所述第一波长转换层包括第一波长转换材料和粘合剂，所述第一波长转换材料在激发光的激发下能够产生波长在490nm-530nm范围内的受激光，所述粘合剂在所述第一波长转换层中的质量占比为30％-90％；所述第一波长转换层设置为能够使激光器发出的部分激发光透过。

设计方案

2.如权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述波长转换装置还包括能够透过激发光、并反射受激光的带通滤光层，所述带通滤光层设置于所述波长转换层与所述基板之间，或者设置于所述波长转换层上，或者设置于与所述波长转换层相对的基板的表面上。

3.一种波长转换装置，其特征在于，所述波长转换装置由波长转换材料分散在基板中构成，所述波长转换材料在激光器发射的激发光的激发下产生受激光；所述波长转换装置包括第一波长转换区域，所述第一波长转换区域含有第一波长转换材料，所述第一波长转换材料在激发光的激发下能够产生波长在490nm-530nm范围内的受激光，所述第一波长转换区域设置为能够使激光器发出的部分激发光透过。

4.如权利要求3所述的波长转换装置，其特征在于，所述波长转换装置还包括设置于基板上的带通滤光层，所述带通滤光层能够透过激发光、并反射激发光激发波长转换材料产生的受激光。

5.一种波长转换装置，其特征在于，所述波长转换装置由波长转换材料分散在基板中构成，所述波长转换材料在激光器发射的激发光的激发下产生受激光；所述波长转换装置包括第一波长转换区域，所述第一波长转换区域含有第一波长转换材料，所述第一波长转换材料在激发光的激发下能够产生波长在490nm-530nm范围内的受激光；所述基板上设置有反射层或漫反射层，所述反射层能够反射入射至该反射层的光，所述漫反射层能够漫反射入射至该漫反射层的光；所述第一波长转换区域被设置为能够使激光器发出的部分激发光入射后再被所述反射层反射或所述漫反射层漫反射后出射第一波长转换区域。

6.如权利要求3或5所述的波长转换装置，其特征在于，所述第一波长转换材料的质量在第一波长转换区域中的质量占比小于50％。

7.如权利要求3或5所述的波长转换装置，其特征在于，所述激发光在所述第一波长转换区域的穿透率范围为10-90％。

8.如权利要求5所述的波长转换装置，其特征在于，所述波长转换装置还包括与所述反射层或漫反射层对应设置的红色波长转换区域、黄色波长转换区域、绿色波长转换区域、蓝色波长转换区域中的一个或多个，各波长转换区域沿所述基板的圆周方向设置。

9.一种波长转换装置，其特征在于，包括基板和波长转换层，所述基板包括反射层或者漫反射层，所述反射层能够反射入射至该反射层的光，所述漫反射层能够漫反射入射至该漫反射层的光；所述波长转换层含有能够在激发光的激发下产生受激光的波长转换材料；所述波长转换层包括与所述反射层或漫反射层对应设置的第一波长转换层，所述第一波长转换层包括第一波长转换材料和粘合剂，所述第一波长转换材料在激发光的激发下能够产生波长在490nm-530nm范围内的受激光，所述粘合剂在所述第一波长转换层中的质量占比为30％-90％；所述第一波长转换层设置为能够使激光器发出的部分激发光入射后再被所述反射层反射或所述漫反射层漫反射后出射第一波长转换层。

10.如权利要求1或9所述的波长转换装置，其特征在于，所述第一波长转换层的厚度范围为10μm-100μm，和\/或，所述第一波长转换材料的粒径范围为0.2μm-35μm。

11.如权利要求9所述的波长转换装置，其特征在于，所述波长转换层还包括与所述反射层或漫反射层对应设置的红色波长转换层、黄色波长转换层、绿色波长转换层、蓝色波长转换层中的一个或多个，各波长转换层沿所述基板的圆周方向设置。

12.一种波长转换装置，其特征在于，包括基板和波长转换层，所述波长转换层含有能够在激发光的激发下产生受激光的波长转换材料；所述波长转换层包括第一波长转换层，所述第一波长转换层包括反射材料、粘合剂和第一波长转换材料，或者，所述第一波长转换层包括漫反射材料、粘合剂和第一波长转换材料；所述第一波长转换材料在激发光的激发下能够产生波长在490nm-530nm范围内的受激光；所述第一波长转换层设置为能够使激光器发出的部分激发光入射后再被所述第一波长转换层反射或漫反射后出射第一波长转换层。

13.如权利要求12所述的波长转换装置，其特征在于，所述基板还包括反射层或漫反射层；所述波长转换层还包括与所述反射层或漫反射层对应设置的红色波长转换层、黄色波长转换层、绿色波长转换层或蓝色波长转换层中的一个或多个，各波长转换层沿所述基板的圆周方向设置。

14.如权利要求1或9或12所述的波长转换装置，其特征在于，所述激发光在所述第一波长转换层的穿透率范围为10-90％。

15.如权利要求1或9或12所述的波长转换装置，其特征在于，所述波长转换层还含有具有散射光性能的材料，和\/或，所述基板为导热基板。

16.一种激光光源系统，其特征在于，包括如权利要求1-15之一所述的波长转换装置。

17.一种激光光源系统，其特征在于，包括激光光源、偏振分光装置、偏振转换装置和如权利要求8或11或13所述的波长转换装置；

所述激光光源用于发出激发光，激发光激发波长转换材料，产生受激光；

所述偏振分光装置，能够透射第一偏振光、并反射第二偏振光和受激光，所述第一偏振光为P偏振光，所述第二偏振光为S偏振光，或者，所述第一偏振光为S偏振光，所述第二偏振光为P偏振光；

所述偏振转换装置，接收透射偏振分光装置的激发光中的第一偏振光，并将入射第一波长转换层后再被反射或漫反射后出射第一波长转换层的第一偏振光的第一部分转换为第二偏振光，转换得到的第二偏振光照射至偏振分光装置后被反射；

所述波长转换装置，接收激发光中的第一偏振光，波长转换材料在第一偏振光的第二部分的激发下产生受激光，所述受激光被反射至偏振分光装置，受激光与转换得到的第二偏振光合光。

18.一种激光光源系统，其特征在于，包括激光光源、偏振分光装置、偏振转换装置和如权利要求8或11或13所述的波长转换装置；

所述激光光源用于发出激发光，激发光激发波长转换材料，产生受激光；

所述偏振分光装置，能够反射第一偏振光、并透射第二偏振光和受激光，所述第一偏振光为P偏振光，所述第二偏振光为S偏振光，或者，所述第一偏振光为S偏振光，所述第二偏振光为P偏振光；

所述偏振转换装置，接收偏振分光装置反射的激发光中的第一偏振光，并将入射第一波长转换层后再被反射或漫反射后出射第一波长转换层的第一偏振光的第一部分转换为第二偏振光，转换得到的第二偏振光透射所述偏振分光装置；

所述波长转换装置，接收激发光中的第一偏振光，波长转换材料在第一偏振光的第二部分的激发下产生受激光，所述受激光透射所述偏振分光装置，受激光与转换得到的第二偏振光合光。

19.如权利要求16-18之一所述的激光光源系统，其特征在于，所述激光光源为蓝光激光器。

20.一种激光投影机，其特征在于，所述激光投影机包括如权利要求1-15之一所述的波长转换装置，或如权利要求16-18之一所述的激光光源系统。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于激光技术领域，具体涉及一种波长转换装置、激光光源系统和激光投影机。

背景技术

目前的激光设备，例如激光投影机等激光显示设备或其他激光设备，所使用的主流激光光源为激光荧光光源，即利用蓝光激光器照射波长转换装置，波长转换装置上不同颜色的波长转换材料受蓝光激光激发，获得所需的基色光，但由于激光带宽窄、偏振性强等特性，使得现有技术的解决方案普遍存在部分波段缺失、与太阳光光谱差距较大的缺陷，导致激光显示设备不符合Rec.709色彩标准，显色性差，用户体验不佳。

实用新型内容

为了解决上述波段缺失、显色性差的技术问题，本实用新型实施例提出了第一种波长转换装置，包括基板和波长转换层，所述基板包括能够透过激光器发出的激发光的透射部；所述波长转换层含有能够在激发光的激发下产生受激光的波长转换材料；所述波长转换层包括与所述透射部对应设置的第一波长转换层，所述第一波长转换层包括第一波长转换材料和粘合剂，所述第一波长转换材料在激发光的激发下能够产生波长在490nm-530nm范围内的受激光，所述粘合剂在所述第一波长转换层中的质量占比为30％-90％；所述第一波长转换层设置为能够使激光器发出的部分激发光透过。

进一步，所述波长转换装置还包括能够透过激发光、并反射受激光的带通滤光层，所述带通滤光层设置于所述波长转换层与所述基板之间，或者设置于所述波长转换层上，或者设置于与所述波长转换层相对的基板的表面上。

本实用新型实施例还提出了第二种波长转换装置，所述波长转换装置由波长转换材料分散在基板中构成，所述波长转换材料在激光器发射的激发光的激发下产生受激光；所述波长转换装置包括第一波长转换区域，所述第一波长转换区域含有第一波长转换材料，所述第一波长转换材料在激发光的激发下能够产生波长在490nm-530nm范围内的受激光，所述第一波长转换区域设置为能够使激光器发出的部分激发光透过。

进一步，所述波长转换装置还包括设置于基板上的带通滤光层，所述带通滤光层能够透过激发光、并反射激发光激发波长转换材料产生的受激光。

本实用新型实施例还提出了第三种波长转换装置，所述波长转换装置由波长转换材料分散在基板中构成，所述波长转换材料在激光器发射的激发光的激发下产生受激光；所述波长转换装置包括第一波长转换区域，所述第一波长转换区域含有第一波长转换材料，所述第一波长转换材料在激发光的激发下能够产生波长在490nm-530nm范围内的受激光；所述基板上设置有反射层或漫反射层，所述反射层能够反射入射至该反射层的光，所述漫反射层能够漫反射入射至该漫反射层的光；所述第一波长转换区域被设置为能够使激光器发出的部分激发光入射后再被所述反射层反射或所述漫反射层漫反射后出射第一波长转换区域。

进一步，根据所述第二种或第三种波长转换装置，所述第一波长转换材料的质量在第一波长转换区域中的质量占比小于50％。

进一步，根据所述第二种或第三种波长转换装置，所述激发光在所述第一波长转换区域的穿透率范围为10-90％。

进一步，根据所述第三种波长转换装置，所述波长转换装置还包括与所述反射层或漫反射层对应设置的红色波长转换区域、黄色波长转换区域、绿色波长转换区域、蓝色波长转换区域中的一个或多个，各波长转换区域沿所述基板的圆周方向设置。

本实用新型实施例还提出第四种波长转换装置，包括基板和波长转换层，所述基板包括反射层或者漫反射层，所述反射层能够反射入射至该反射层的光，所述漫反射层能够漫反射入射至该漫反射层的光；所述波长转换层含有能够在激发光的激发下产生受激光的波长转换材料；所述波长转换层包括与所述反射层或漫反射层对应设置的第一波长转换层，所述第一波长转换层包括第一波长转换材料和粘合剂，所述第一波长转换材料在激发光的激发下能够产生波长在490nm-530nm范围内的受激光，所述粘合剂在所述第一波长转换层中的质量占比为30％-90％；所述第一波长转换层设置为能够使激光器发出的部分激发光入射后再被所述反射层反射或所述漫反射层漫反射后出射第一波长转换层。

进一步，根据所述第一种或第四种波长转换装置，所述第一波长转换层的厚度范围为10μm-100μm，和\/或，所述第一波长转换材料的粒径范围为0.2μm-35μm。

进一步，根据所述第四种波长转换装置，所述波长转换层还包括与所述反射层或漫反射层对应设置的红色波长转换层、黄色波长转换层、绿色波长转换层、蓝色波长转换层中的一个或多个，各波长转换层沿所述基板的圆周方向设置。

本实用新型实施例还提出第五种波长转换装置，包括基板和波长转换层，所述波长转换层含有能够在激发光的激发下产生受激光的波长转换材料；所述波长转换层包括第一波长转换层，所述第一波长转换层包括反射材料、粘合剂和第一波长转换材料，或者，所述第一波长转换层包括漫反射材料、粘合剂和第一波长转换材料；所述第一波长转换材料在激发光的激发下能够产生波长在490nm-530nm范围内的受激光；所述第一波长转换层设置为能够使激光器发出的部分激发光入射后再被所述第一波长转换层反射或漫反射后出射第一波长转换层。

进一步，根据所述第五种波长转换装置，所述基板还包括反射层或漫反射层；所述波长转换层还包括与所述反射层或漫反射层对应设置的红色波长转换层、黄色波长转换层、绿色波长转换层或蓝色波长转换层中的一个或多个，各波长转换层沿所述基板的圆周方向设置。

进一步，根据所述第一种或第四种或第五种波长转换装置，所述激发光在所述第一波长转换层的穿透率范围为10-90％。

进一步，根据所述第一种或第四种或第五种波长转换装置，所述波长转换层还含有具有散射光性能的材料，和\/或，所述基板为导热基板。

本实用新型实施例还提出一种激光光源系统，包括上述波长转换装置之一。

本实用新型实施例还提出另一种激光光源系统，包括激光光源、偏振分光装置、偏振转换装置和根据本实用新型实施例的第三种或第四种或第五种波长转换装置；所述波长转换层(波长转换区域)还包括与所述反射层或漫反射层对应设置的红色波长转换层(区域)、黄色波长转换层(区域)、绿色波长转换层(区域)、蓝色波长转换层(区域)中的一个或多个，各波长转换层沿所述基板的圆周方向设置；

所述激光光源用于发出激发光，激发光激发波长转换材料，产生受激光；

进一步，根据上述激光光源系统之一，所述激光光源为蓝光激光器。

本实用新型实施例还提出一种激光投影机，所述激光投影机包括上述波长转换装置之一或上述激光光源系统之一。

本实用新型实施例的有益效果：本实用新型实施例提出的波长转换装置，通过选择特定的参数，使短波蓝光激光器发出的激发光的一部分穿透受激光波长为490nm-530nm的波长转换层后出射作为基色光，另一部分激发光则激发该波长转换层中的波长转换材料，产生波长范围在490nm-530nm的受激光作为基色光，从而弥补了现有技术中激光光源系统的出射光缺失部分波段的问题，实现了激光光源系统的出射光趋近于太阳光的全光谱效果，合光后的白光光谱更接近于自然光，采用该激光光源系统的激光显示设备的显色性大大提高，能够使激光显示设备符合Rec.709色彩标准，色彩更加丰富，极大改善用户体验。

附图说明

图1是本实用新型实施例提出的波长转换装置示意图；

图2是利用本实用新型实施例提出的波长转换装置的激光光源的出射光光谱示意图；

图3是本实用新型实施例提出的具有带通滤光层的波长转换装置示意图；

图4是本实用新型实施例提出的激光光源系统示意图；

图5是本实用新型实施例提出的另一种激光光源系统示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。但本领域技术人员知晓，本实用新型并不局限于附图和以下实施例。

实施例1

参照图1，本实施例提出了一种波长转换装置W，包括圆盘状基板10和波长转换层20；波长转换层20设置于基板10的表面上，所述波长转换层20含有波长转换材料，所述波长转换材料在激光器发射的激发光的激发下产生受激光。

基板10具有透射部，所述透射部是指激发光能够透射的区域；所述透射部可以以如下方式形成，例如，采用透明基板，如利用透明玻璃、透明塑料或其他透明材料制造的基板。

所述波长转换层20包括沿基板的圆周方向设置的不同颜色的波长转换层，所述不同颜色的波长转换层20含有不同颜色的波长转换材料，所述不同颜色的波长转换材料在激发光的激发下发出不同颜色的受激光。随着波长转换装置W的旋转，激发光依次照射不同颜色的波长转换材料，在不同时段，产生不同颜色的受激光。

所述波长转换层20，例如可以通过将含有波长转换材料的粘合剂(例如玻璃粉、水玻璃、LED硅胶等制造波长转换装置常用的粘合剂)涂敷在基板的表面上，还可以将含有波长转换材料的粘合剂喷涂或丝网印刷在基板的表面上。本实施例的波长转换层W不受其制造方法的限制。

所述波长转换材料，例如可以为硅酸盐荧光粉、氮化物荧光粉、铝酸盐荧光粉、氧化物荧光粉、氮氧化物荧光粉、氯化物荧光粉、氮化物荧光粉、酰氯化物荧光粉、硫化物荧光粉、氧硫化物荧光粉、卤化物荧光粉、硫属化物荧光粉、卤磷酸盐化物荧光粉、石榴石系化合物荧光粉等，本实用新型的波长转换材料并不限于上述种类。

所述波长转换层包括第一波长转换层21，所述第一波长转换层21含有第一波长转换材料，第一波长转换材料在激发光的激发下产生受激光。所述第一波长转换层21与所述基板10的透射部对应设置，例如，第一波长转换层21直接设置在所述基板的透射部上。所述第一波长转换材料为受激光的波长在490nm-530nm范围内的第一波长转换材料，所述粘合剂在所述第一波长转换层中的质量占比为30％-90％。

所述波长转换层20还包括一个或多个其他颜色的波长转换层，例如，红色波长转换层、黄色波长转换层、绿色波长转换层、蓝色波长转换层，所述其他颜色的波长转换层包括其他颜色的波长转换材料，例如，红色波长转换材料、黄色波长转换材料、绿色波长转换材料、蓝色波长转换材料中的一个或多个，分别能够在激发光的激发下发出红色受激光、黄色受激光、绿色受激光、蓝色受激光。

示例性的，如图1所示，所述波长转换装置包括第一波长转换层21、红色波长转换层22和黄色波长转换层23。激光器发射的激发光自第一波长转换层21一侧入射时，部分激发光能够激发第一波长转换材料产生受激光，另一部分激发光能够透过所述第一波长转换层21，进而透射与之对应的基板10的透射部，自基板10的另一侧出射。其他颜色的波长转换层则不允许激发光出射。所述第一波长转换材料为受激光的波长在490nm-530nm范围内的第一波长转换材料，所述粘合剂在所述第一波长转换层中的质量占比为30％-90％。

优选的，所述第一波长转换层的厚度范围为10μm-100μm，优选厚度范围为20μm-80μm，第一波长转换材料的粒径范围为0.2μm-35μm，优选为5μm-25μm。

优选的，照射所述第一波长转换层的激发光的穿透率范围为10％-90％，即，照射到第一波长转换层的激发光中的10％-90％穿透第一波长转换层后出射，激发光中的其余部分则激发第一波长转换层中的第一波长转换材料，产生受激光。优选的，激发光的穿透率为40-80％。

在一个具体实施方式中，采用455nm的蓝色激光作为激发光，波长转换装置W包括第一波长转换层21，波长转换材料采用粒径为15μm、受激光的波长为515nm的第一波长转换材料，粘合剂的质量占第一波长转换层总质量的2\/3(即，第一波长转换层部分的粘合剂在第一波长转换层总质量中的占比)，第一波长转换层厚度为50μm。该波长转换装置可以实现90％的激发光透射和10％激发光激发第一波长转换材料产生受激光。

在另一个具体实施方式中，波长转换装置W包括第一波长转换层21，第一波长转换材料采用球形或类球形颗粒状铝酸盐波长转换材料，粒径为3.5μm，粘合剂采用LED硅胶，LED硅胶的质量占第一波长转换层总质量的2\/3(即，第一波长转换层部分的LED硅胶在第一波长转换层总质量中的占比)，第一波长转换层的厚度设置为30μm。该波长转换装置可以实现75％的激发光透射和25％激发光激发第一波长转换材料发出具有长波蓝光成分的受激光。

优选的，所述第一波长转换层还含有具有散射光性能的材料，用于散射照射至第一波长转换层的激发光，例如氧化铝粉、二氧化硅粉、钛白粉等。所述具有散射光性能的材料的粒径在5μm以下，优选在1μm以下。当第一波长转换层中含有具有散射光性能的材料时，所述粘合剂在所述第一波长转换层中的质量占比为30％-90％。在第一波长转换层中增加具有散光性能的材料，能够更好地起到匀光效果，消除散斑效应。

图2表示采用本实施例的波长转换装置的激光光源出射光光谱示意图，其有效改善现有技术中激光光源系统的可见光波段的缺失问题，与现有技术相比，增加了蓝色激光波段和绿色受激光波段之间的蓝光段受激光，可见，采用本实施例的波长转换装置能够实现光源系统的出射光趋向于太阳光的全光谱效果，合光后的白光光谱更接近于自然光。

可选的，所述基板10还可以具有非透射部，所述非透射部是指激发光不能透射的区域。所述透射部与所述非透射部沿所述基板10的圆周方向设置。所述非透射部可以以如下方式形成，例如，可以在该区域采用激发光无法透射的基板材料，或者，采用透明基板但在该区域镀有反射膜或涂有反射涂层。当基板10具有非透射部时，第一波长转换层以外的其他颜色的波长转换层与非透射部对应设置。即，基板10可以仅包括透射部，也可以同时包括透射部和非透射部，两类波长转换装置在用于激光光源时，可选择的收集激发光、受激光的方式不同，激发光、受激光收集技术为本领域技术人员熟知的技术，不必赘述。

本实施例中，当激发光照射在第一波长转换层上时，激发光和受激光共存作为基色光，能够获得较佳的颜色，消除了现有技术中短波蓝光激发光和受激光之间的光谱断层现象；同时，能够消除激发光的相干性，从而消除散斑效应，还能够降低短波蓝光对人眼伤害，获得更加舒适的蓝光。

本领域中，波长转换装置的常规设置为不允许激发光自波长转换层出射后作为基色光。当需要利用短波蓝光激发光本身作为基色光时，一般在波长转换装置的基板上设置单独的透射部或缺口或反射部，此类设计中，即使波长转换装置中包含受激光蓝色波长转换材料，能够被激发产生长波蓝光，其作为激发光的短波蓝光和长波蓝光存在于不同时段，在同一时段只有一种蓝光，无法解决蓝光波长范围窄、波段缺失、显色性差的技术问题。而本实施例中，由于可以使部分激发光透过第一波长转换层，进而透过与之相对应的基板的透射部，从而使短波蓝光和受激光在同一时段存在于光路中，实现了采用该实施例的波长转换装置的激光光源的出射光趋近于太阳光的全光谱效果。

实施例2

本实施例与实施例1相比，增加了带通滤光层，所述带通滤光层能够透过激发光、并反射激发光激发波长转换材料产生的受激光。其余技术特征与实施例1相同。

参照图3，带通滤光层30可以设置于基板10和波长转换层20之间，激发光自第一波长转换层一侧入射后，部分激发光激发第一波长转换材料，产生受激光，受激光被带通滤光层反射，由集光装置收集，另一部分激发光透射第一波长转换层、带通滤光层及与第一波长转换层对应的基板的透射部，再经光回收装置被收集。激发光自其他颜色的波长转换层入射后，激发其他颜色的波长转换材料，产生其他颜色的受激光，受激光被带通滤光层反射，由集光装置收集，激发光无法透过其他颜色的波长转换层和\/或与其他颜色的波长转换层对应的基板的非透射部。

所述带通滤光层的位置不限于基板和波长转换层之间，还可以设置在波长转换层的表面上，或者设置在与波长转换层相对的基板的表面上，即波长转换层设置在基板的一侧表面上，带通滤光层设置在基板的另一侧表面上。

实施例3

本实施例提出了一种波长转换装置，由波长转换材料分散在玻璃基板或陶瓷基板中构成，所述波长转换材料在激光器发射的激发光的激发下产生受激光。该波长转换装置通过将包括玻璃基质和分散在玻璃基质或陶瓷基质中的波长转换材料的混合材料，例如采用热压烧结的方式构成。通过上述方式，在形成玻璃基板或陶瓷基板的同时，使波长转换材料根据实际需要分散在玻璃基板或陶瓷基板中。

该波长转换装置还可以包括其他粘结剂、烧结助剂等辅助原料，也可以采用其他现有技术中的制造方法构成，本实用新型对此不做限定。

所述波长转换装置呈圆环形板状，沿其圆周方向设置有不同颜色的波长转换层，所述不同颜色的波长转换层含有不同颜色的波长转换材料，所述不同颜色的波长转换材料在激光器发出的激发光的激发下发出不同颜色的受激光。随着波长转换装置的旋转，激发光依次照射不同颜色的波长转换材料，在不同时段，产生不同颜色的受激光。

所述波长转换装置包括第一波长转换区域，所述第一波长转换区域含有第一波长转换材料，第一波长转换材料在激发光的激发下产生受激光，所述第一波长转换材料为受激光的波长在490nm-530nm范围内的第一波长转换材料，所述第一波长转换区域设置为能够使激光器发出的部分激发光透过。

所述激发光在所述第一波长转换区域的穿透率范围为10-90％。

所述第一波长转换材料的质量在第一波长转换区域中的质量占比小于50％，该条件下即可实现部分激发光透过第一波长转换区域。所述第一波长转换区域，例如，在将所述波长转换装置用于激光投影机时，所述第一波长转换区域为波长转换装置旋转时，激光光斑所照射的区域。

所述波长转换装置还包括一个或多个其他颜色的波长转换区域，例如，红色波长转换区域、黄色波长转换区域、绿色波长转换区域、蓝色波长转换区域，所述其他颜色的波长转换区域包括其他颜色的波长转换材料，例如，红色波长转换材料、黄色波长转换材料、绿色波长转换材料、蓝色波长转换材料中的一个或多个，分别能够在激发光的激发下发出红色受激光、黄色受激光、绿色受激光、蓝色受激光。

进一步，该实施例的波长转换装置还包括带通滤光层，所述带通滤光层设置于基板的表面上。所述带通滤光层能够透过激发光、并反射激发光激发波长转换材料产生的受激光。

在另一个实施方式中，所述波长转换装置还包括设置在玻璃基板或陶瓷基板上的反射层或漫反射层，所述反射层能够反射入射至该反射层的光，所述漫反射层能够漫反射入射至该漫反射层的光。该实施方式中，所述第一波长转换区域被设置为能够使激光器发出的部分激发光入射后再被所述反射层反射或所述漫反射层漫反射后出射第一波长转换区域。该实施方式中，激发光在所述第一波长转换区域的穿透率范围为10-90％，该穿透率是指，照射到第一波长转换区域的激发光中的10％-90％穿透第一波长转换区域后再被所述反射层反射或所述漫反射层漫反射后出射第一波长转换区域，激发光中的其余部分则激发第一波长转换区域中的第一波长转换材料，产生受激光。

实施例4

本实施例提出了一种波长转换装置，包括圆盘状基板和波长转换层；所述基板包括反射层或者漫反射层，所述基板的反射层能够反射入射至该反射层光，所述漫反射层能够漫反射入射至该漫反射层的光；所述波长转换层含有能够在激发光的激发下产生受激光的波长转换材料；所述波长转换层包括与所述反射层或漫反射层对应设置的第一波长转换层，所述第一波长转换层包括第一波长转换材料和粘合剂，所述第一波长转换材料为受激光的波长在490nm-530nm范围内的第一波长转换材料，所述粘合剂在所述第一波长转换层中的质量占比为30％-90％。所述第一波长转换层设置为能够使激光器发出的部分激发光入射后再被所述反射层反射或所述漫反射层漫反射后出射第一波长转换层。

当基板为非透明基板时，第一波长转换层设置于所述反射层或漫反射层上；当基板为透明基板时，第一波长转换层设置于所述反射层或漫反射层上，或者第一波长转换层设置在与反射层或漫反射层相对的表面上。

在另一个实施方式中，波长转换装置包括基板和波长转换层，所述波长转换层含有能够在激发光的激发下产生受激光的波长转换材料；所述波长转换层包括第一波长转换层，所述第一波长转换层包括反射材料、粘合剂和第一波长转换材料，或者，所述第一波长转换层包括漫反射材料、粘合剂和第一波长转换材料；所述第一波长转换材料在激发光的激发下能够产生波长在490nm-530nm范围内的受激光；所述第一波长转换层设置为能够使激光器发出的部分激发光入射后再被所述第一波长转换层反射后出射第一波长转换层。该实施方式中，将反射材料、粘合剂和第一波长转换材料，或者，所述第一波长转换层包括漫反射材料、粘合剂和第一波长转换材料混合在一起形成第一波长转换层，而不是先形成反射层或漫反射层后再在其上形成第一波长转换层。该实施方式同样能够实现部分入射的激发光激发第一波长转换材料，另一部分激发光入射后再被反射或漫反射后出射第一波长转换层。优选的，所述基板还包括反射层或漫反射层；所述波长转换层还包括与所述反射层或漫反射层对应设置的红色波长转换层、黄色波长转换层、绿色波长转换层或蓝色波长转换层中的一个或多个，各波长转换层沿所述基板的圆周方向设置，由此，各波长转换层中的波长转换材料受激发产生的受激光能够被反射层反射或被漫反射层漫反射。

优选的，所述第一波长转换层的厚度范围为10μm-100μm，优选厚度范围为20μm-80μm，第一波长转换材料的粒径范围为0.2μm-35μm，优选为5μm-25μm。

优选的，照射所述第一波长转换层的激发光的穿透率范围为10％-90％，该穿透率是指，照射到第一波长转换层的激发光中的10％-90％穿透第一波长转换层后再被所述反射层反射或所述漫反射层漫反射后出射第一波长转换层，激发光中的其余部分则激发第一波长转换层中的第一波长转换材料，产生受激光。优选的，激发光的穿透率为40-80％。

优选的，所述基板为导热基板，由具有良好导热性能的材料制成，例如铝或其合金，铜或其合金，陶瓷等。采用导热基板能够提高波长转换装置的散热效率，从而提高波长转换材料的激发效率，并延长其使用寿命。

本实施例的其余特征与实施例1相同。

实施例5

本实施例提出了一种激光光源系统，该激光光源系统包括激光器和上述实施例2中的波长转换装置。本领域技术人员能够理解，波长转换装置在激光光源系统中的设置方式是本领域技术人员根据波长转换装置的具体特性及装置需求能够灵活设置的，例如，还可以采用实施例1和实施例3的波长转换装置，因此，本实用新型的激光光源系统并不受下述具体实施方式的限制。

参照图4，该激光光源系统包括激光器100、准直装置200、匀光装置300、二向色镜400、第一集光装置500、具有带通滤光层的波长转换装置W、第二集光装置600和光回收装置700。

所述激光器100用于发出激发光，激发光能够激发波长转换材料，产生受激光，所述激光器为蓝光激光器；

所述准直装置200，例如为透镜或透镜组，用于对激光器发射的激发光进行准直；

所述匀光装置300，例如扩散片，用于对准直装置200出射的准直光进行匀光；

所述二向色镜400，能够透射激发光、反射波长转换材料受激发产生的受激光；

所述第一集光装置500，例如为透镜或透镜组，用于对透射二向色镜400的激发光进行会聚；

所述波长转换装置W接收第一激光装置500会聚的激发光，波长转换材料受激发产生受激光，波长转换装置反射受激光，当激发光入射至第一波长转换层时，激发光中的一部分能够透过第一波长转换层及与之对应设置的基板的透射部；

所述第一集光装置500还收集波长转换装置W反射的受激光，并对受激光进行准直，准直受激光被二向色镜400反射；

所述第二集光装置收600，例如为透镜或透镜组，用于收集透射的激发光和第一波长转换层产生的受激光，并对透射的激发光和第一波长转换层产生的受激光进行准直；

所述光回收装置700包括三个反射镜和一个扩散片，第二集光装置500出射的准直光经多次反射和扩散片匀光后，光轴方向改变270°，自与匀光装置300的光轴方向垂直的方向入射二向色镜400，透射所述二向色镜400后出射，与二向色镜400反射的受激光合光。

上述具体实施方式中，激光光源系统所包括的各光学装置不限于图4的组成，能够实现其功能的透镜或透镜组均在本实用新型公开的范围内。

实施例6

本实施例提出了一种激光光源系统，该激光光源系统包括上述实施例3中具有反射层或漫反射层的波长转换装置或实施例4中的波长转换装置。参照图5，该激光光源系统包括激光光源100、准直装置200、匀光装置300、偏振分光装置400、偏振转换装置500、集光装置600和波长转换装置W。

所述激光光源100用于发出激发光，激发光能够激发波长转换材料，产生受激光，所述激光器为蓝光激光器；更优选的，所述激发光为线偏振光；

所述准直装置200，例如为透镜或透镜组，用于对激光器发射的激发光进行准直；

所述匀光装置300，例如为扩散片，用于对准直装置200出射的准直光进行匀光；

所述偏振分光装置400，能够透射第一偏振光、并反射第二偏振光和所述受激光，透射匀光装置300出射的第一偏振光、并反射偏振转换装置500出射的第二偏振光和受激光；

所述偏振转换装置500，例如为四分之一波片，用于接收透射所述偏振分光装置400的第一偏振光，并将入射第一波长转换层后再被波长转换装置反射或漫反射后出射第一波长转换层的第一偏振光的第一部分转换为第二偏振光，所述第二偏振光入射至偏振分光装置400后被反射；

所述集光装置600，例如为透镜或透镜组，用于会聚透射偏振转换装置500的第一偏振光，并收集所述波长转换装置W出射的受激光和第一偏振光的第一部分；

所述波长转换装置W，接收集光装置600出射的第一偏振光，波长转换层中的波长转换材料在第一偏振光的第二部分的激发下产生受激光，受激光被所述波长转换装置W上的反射层反射或被漫反射层漫反射至偏振分光装置400，所述受激光与偏振分光装置400反射的转换得到的第二偏振光合光。

所述第一偏振光为P偏振光，所述第二偏振光为S偏振光，或者，所述第一偏振光为S偏振光，所述第二偏振光为P偏振光。

在另一个实施方式中，所述偏振分光装置，能够反射第一偏振光、并透射第二偏振光和受激光，受激光与透射偏振分光装置的转换得到的第二偏振光合光，本领域技术人员根据本说明书公开的内容能够实现该实施方式，不再赘述。

本实施例的激光光源系统，采用偏振分光装置和偏振转换装置构成光源系统的光路，大大减小了光源系统的体积，将其用于激光投影机时，能够减小投影机的体积，并减少成本。

实施例7

本实施例提出了一种激光投影机，该激光投影机包括上述波长转换装置中的任一个，或者上述激光光源系统中的任一个。

本领域技术人员能够理解，本实施例的激光投影机由于采用了上述波长转换装置，能够使部分激发光穿透第一波长转换层，进而透过与之相应的基板的透射部，或者，部分激发光穿透第一波长转换层，被基板反射，再次穿透第一波长转换层后出射，由此，在同一时段获得了光谱范围更宽的基色光，既降低了对人眼健康的伤害，又避免了仅利用长波蓝光作为基色光的激发效率低的问题，显色性大大提高，合光后的白光光谱更接近于自然光，实现了接近太阳光的全光谱效果，同时，波长转换材料本身还具有散射光的能力，激发光通过波长转换材料能够使光斑能量密度更均匀，改善了散斑问题。

本领域技术人员能够理解，本实用新型实施例所公开的波长转换装置及激光光源系统，除能够用于激光显示设备(例如激光投影机)外，也能够用于其他激光设备。

以上，对本实用新型的实施方式进行了说明。但是，本实用新型不限定于上述实施方式。凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

设计图

一种波长转换装置、激光光源系统和激光投影机论文和设计

一种波长转换装置、激光光源系统和激光投影机论文和设计-刘金根

全文摘要

主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

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