[发明专利]波长转换装置和激光荧光转换型光源

说明书

本发明公开了波长转换装置和激光荧光转换型光源。波长转换装置包括封装组件和能够将入射光转换成出射光的荧光组件，封装组件为长方体状，具有四个侧面和一个封闭端面并且与封闭端面相对的另一端是开口并用作光出射端，其中的一个侧面或两个相对侧面用作光入射端且形成有入射光窗口，入射光窗口的表面设置有允许特定光束透过的光学膜，并且除了用作光入射端的侧面之外的其它侧面和封闭端面的内表面为反射表面，荧光组件设置在封装组件内部且一端被连接至封闭端面，荧光组件的隔着空气间隙与入射光窗口相对的表面被形成为阶梯结构，厚度沿着从封闭端面至光出射端的方向阶梯式递减，阶梯结构的至少部分台阶的侧壁设置有朗伯反射层或镜面反射层。

技术领域

本发明涉及波长转换装置以及使用该波长转换装置的激光荧光转换型光源。

背景技术

近年来，激光光源已经成为投影光源的重要发展方向。随着这种发展，激光光源的应用领域变得更加广泛，无论是从微型投影到工程投影再到电影放映机，还是从投影光源领域拓展到照明光源领域，激光光源的应用形式逐渐多样化、小型化和模块化。这些不同领域的应用对激光光源的功能和特点的要求不尽相同，因而需要对激光光源做出不同的优化设计。

在当前众多的激光光源产品中，主流的技术方案主要分为两种，一种是三色(RGB)激光技术。该技术采用三种激光模组构成激光光源。该技术方案可以独立地进行R、G、B的三色分量的调节，从而在光源端改变画面的颜色，从而能够在显示过程中保证画面色彩的一致性，并且激光光能的利用率能够达到100％。但是，该技术方案中，在由三色激光投射出的画面中容易出现“散斑”缺陷。人眼长时间观看有散斑缺陷的画面，很容易损伤视力，对人体健康造成损害。

另一种是激光荧光粉技术。该技术方案是在机器内置一个高速旋转的荧光色轮，并将蓝色激光照射在荧光色轮的荧光陶瓷上，并通过荧光陶瓷中的荧光材料而转换成黄色光和/或绿色光。从荧光色轮中出射的黄色光、绿色光以及一部分蓝色激光通过棱镜进行分色，从而形成了色彩鲜艳的画面。这种技术方案的优点是寿命长、色域广、亮度衰减小。但是，由于装置内部设置有高速旋转的色轮，因此要求产品在工作的过程中不能震动或频繁移动。另外，在这种激光荧光粉技术中，相对于黄色荧光粉和绿色荧光粉，红色荧光粉的量子效率较低，产热量较大，因此很难应用在较高功率的光源产品中。

发明内容

为了解决上述问题，本发明期望提供一种全新的波长转换装置以及采用该波长装换装置的激光荧光转换型光源。

本发明的实施例的第一方面公开了一种波长转换装置，所述波长转换装置包括封装组件和荧光组件，所述荧光组件含有荧光材料并且能够将入射光转换成不同波长的出射光。所述封装组件被形成为长方体状且具有四个侧面和一个封闭端面，所述封装组件的与所述封闭端面相对的另一端是开口并用作光出射端，所述封装组件的所述四个侧面之中的一个侧面或两个相对侧面用作光入射端并且形成有用于透过所述入射光的入射光窗口，所述入射光窗口的表面设置有允许特定波长和/或入射角的光束透过的光学膜，并且所述封闭端面的内表面和所述四个侧面之中的除了用作所述光入射端的侧面之外的其它侧面的内表面为反射表面。所述荧光组件设置在所述封装组件内部的空腔中，所述荧光组件被形成为薄片状且一端被牢固地连接至所述封闭端面，所述荧光组件与所述入射光窗口之间具有空气间隙。所述荧光组件的与所述入射光窗口相对的表面被形成为具有多级台阶的阶梯结构，所述荧光组件的厚度沿着从所述封闭端面至所述光出射端的方向上阶梯式地递减，并且在所述阶梯结构的至少部分台阶的侧壁设置有朗伯反射层或镜面反射层。

优选地，所述荧光组件是由复相荧光陶瓷构成的。例如，构成所述荧光组件的复相荧光陶瓷是YAG:Ce和Al₂O₃的复相陶瓷。

优选地，所述光学膜是只能透过以-8.5°至+8.5°范围内的入射角入射的光束的角度选择透射膜。

优选地，所述多级台阶的各级台阶的顶面间的间距不小于30μm。