用于投影显示器的基于磷光体的灯的制作方法_2

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的输出穿过分束器48并进入光管82并穿过色盘66。穿过色盘66后,输出光穿过透镜阵列70进入投影仪72,其包括引擎74、DLP面板76以及输出透镜78。
[0046]图9显不由激光输入驱动光源的实施方案。激光14可以是由半导体材料、固体、或者包括气体激光的其他激光材料产生的UV或者蓝色激光。激光14的输出82穿过透镜84到达选择性滤波器86上,以输出82可以朝向涂覆在散热器12上的磷光体材料18被反射的角度。磷光体材料18吸收激光辐射并基于所使用的材料发射出各种颜色的光。例如,可以产生白色、红色、绿色、蓝色或者其他颜色。
[0047]磷光体材料18被放置在散热器12的顶部以使磷光体保持低的温度,这样可以提高性能。可以获得具有不同颜色的一种或多种类型的磷光体材料。散热器12具有面向循环颜色24的反射面,以使激光和磷光体发射的光全部导向为朝向出口孔28。
[0048]来自磷光体的输出通常是Lambertain反射并且包含许多高角度发射。高角度发射通过反射环24反射回至磷光体材料18。该环在形成成像装置时可以是球形形状,将高角度磷光体发射成像回至磷光体材料18上。低角度发射通过孔28射出并穿过校准透镜80。输出随后穿过选择性滤光器86,其传送由磷光体射出的光并且反射激光的光。还可以使用光学聚焦透镜88将输出平行光束87聚焦在一个小点上。
[0049]图10显示具有抛物线形状的循环圈24b的可替换构造。大于相对轴向52的预定角度的由磷光体材料18射出的光被循环圈24b以垂直于轴向的方向反射,并且由相对面第二次反射回磷光体材料18上。
[0050]图11显示具有抛物线形状的循环圈24c的另一种构造。此种情况下,磷光体材料18被放置在抛物面反射器的焦点上以使光朝向散热器12反射回去并且垂直于散热器12。反射器90与散热器12平行放置或者放置在其顶部,以使平行光束朝向抛物线反射器24c反射并且回至磷光体材料18上聚焦以便循环。
[0051]图12显示使用锥形光管或者复合抛物面聚光器(CPC)92的实施方案。在选择性分束器48处,激光输出82被导向,以使激光束朝向磷光体材料18上的锥形光管或者CPC92反射。磷光体射出的光親合至光管92内,穿过选择性分束器48,朝向分束器48的出口端94。选择性分束器48具有全六边抛光面以使其起到波导的作用,在形成分束器的棱镜的三角面发生全内反射。
[0052]分束器48的出口端94由具有中心孔98的环形光路反射器96覆盖,以允许低角度光射出,同时反射并循环较高角度的光。任选地,可以在输出孔上放置反射偏振器,未示出,以使未使用的偏振光也可以被循环。
[0053]图13显示本发明的另一个实施方案,其中选择性分束器48被选择性滤波板100代替,以使来自激光14的输出光束82朝着朝向磷光体材料18的锥形光管或者CPC92反射。来自磷光体材料18的输出光传输通过光管92通过选择性滤波板100。CPC或锥形光管的输出端101由具有中心孔104的反射涂层102覆盖,以便仅使相对于轴具有比的预定角度更小的角度的光通过。
[0054]图14显示采用多种磷光体材料18a,18b的另一个实施方案。没有磷光体的区域Ml可涂覆有反射面以使循环的光朝向CPC或者锥形光管92的输出端反射回去。可替换地,光管92的输入端的一部分输入可以涂覆有反射面,如M2所不。
[0055]图15显示另一个实施方案,其中光管104是倒锥形以使来自磷光体材料18的高角度发射将反射回磷光体材料18以便循环。在光管104为倒锥形的情况下,外表面应涂覆有反射涂层以产生全内反射。
[0056]图16显示图15的变体,其中倒锥形光管或者CPC104的输出是至第二锥形光管或CPC 92的输入。这样的系统允许调整输出面维度和光输出的角度。
[0057]图15和16所使用的锥形光管或者CPC可以是实心或者空心的。如果使用实心CPC,外表面需涂覆有反射涂层。
[0058]图17显示在散热器12顶部具有磷光体材料18的层的激光激发磷光体系统。磷光体材料18可以是胶或其他粘合剂结合的磷光体粉末、陶瓷磷光体或者液体磷光体。
[0059]放置球形循环圈24a以使曲率中心大致上在磷光体材料18的位置,以使得磷光体发射的不穿过孔28的光会反射回其本身。磷光体发射的光的一部分从循环圈24a的孔28射出形成该系统的输出。未从孔28射出的光的部分将反射回磷光体材料18以便循环。到达磷光体材料的光的部分将会被重新发射并且通过孔28射出作为系统输出,并且这样的光的部分将会由循环圈24a第二次反射回磷光体材料。
[0060]图17的系统包括多个激发激光14,其输出导向为穿过循环圈24a中的小孔111朝向磷光体材料18,以使激光束无损失的进入。
[0061]图18所示为激光源构造的实施例。在这一实施例中,在循环圈24a周围在从中心轴“C”的具有特定半径“r”处均匀设置六个孔111。可以调整激光数目以提供所需的总激光功率。为高效运行,将激光束的孔制作得比循环圈的尺寸小,以使得最小量的用于循环的表面被移除。
[0062]图19显示另一种构造,其中循环圈24a是抛物面的,以使得当来自磷光体材料18的光的高角度光束照射至循环圈内表面时发生两次反射。第一次反射在垂直于输出轴的方向校准光束,而第二次反射将光束聚焦回磷光体材料18。在此种情况下,激发激光14,其输出通过孔111进入,可以定向为以使进入的激光光束114在与中心轴52的垂直方向延伸。激光光束114在循环圈24c的相对的内壁上反射,并且导向为朝向磷光体材料18。如图20所示,设计孔111的位置时,所形成的孔不能彼此相对是很重要的。优选地,反射涂层120围绕磷光体材料18以改善循环。
[0063]图21显示使用一个或多个激光源14以激发磷光体材料18的另一种构造。使用多个透镜122,124收集并校准磷光体材料18发射的光。三个激光源14被放置在来自磷光体材料18的大部分校准光通过的区域之外,以使激光输出82由反光镜126朝向磷光体材料18反射。优选地,反光镜126是小的,以与激光束82的尺寸匹配。从而使阻挡量最小。
[0064]图22显示图22所示具有三个激光源14的构造的实施例,三个激光14以及三个小反射镜126放置在输出光束边缘周围。根据所考虑的准确波长,可以使得反射镜具有分色涂层,以使其反射激光束并传输由磷光体材料18发射的输出,减少系统的阻挡损失。
[0065]图23显示磷光体材料的各种构造,具有:(a)散热器12顶部的磷光体粉末/胶18a或者陶瓷磷光体18b ; (b)悬浮于容器18c中的液体中的磷光体;或者(c)由电机132旋转的盘130上的磷光体18d,以使表面增加,降低有效面积,以及增加总的功率处理能力。
[0066]图24显示灯系统的实施方案,其使用荧光室140,含有液体和荧光材料,由光源142泵送。光源142优选是选择以被液体中的荧光材料吸收的波长的激光。室140由玻璃或一些其他类型的透明材料制成。荧光材料可以是各种颜色的磷光体,各种颜色的染料,或其他荧光材料,例如磷光体粉末。磷光体材料可以是可溶于液体的或者可悬浮的或者胶质的。为满足某种颜色的需求,可以使用几种荧光材料的混合物。设计滤波器156以传输激发激光光波长并将磷光体发射的荧光反射至输出方向。
[0067]在一个实施例中,输入光源142是蓝色激光。液体是带有悬浮磷光体的乙二醇或者硅油。磷光体室140由两片平板玻璃构成并形成以在室140的相对端形成入口 144和出口 146。可以调整室140的厚度以使得部分激光被吸收并且其部分被传输,为特定应用提供所需光谱。
[0068]磷光体室140内的液体通过管148和泵150不断循环。管的第一部分148a将池152与泵150连接。管的第二部分148b将泵连接至室140的入口 144。管的第三部分148c将室140的出口 146与冷却器154相连。最后,管的第四部分148d将液体从冷却器152返回至池150。术语“管”旨在被广义解释为在压力下循环液体的任何合适的管道或者其他通道。
[0069]磷光体会因使用而老化,并且发光效率会随时间而降低。由于这些原因,池152优选通过接头或者连接器(未示出)连接至管的第一部分148a以及第四部分148d,以使池152可被断开且更换。池152优选地是包含液体和磷光体悬浮液的暗室,其可以在需要时被更换以将输出恢复为最初值。当从管的部分148a和148d断开时,优选地,暗室被构造为以使输入和输出端自动关闭以防止液体流出。如果需要,还可以将冷却器154制为暗室的一部分,此种情况下接头设置在冷却器154的输入和池152的出口。
[0070]可将池152的流体容量以及其中所包含的磷光体量设计为以提供理想长度的使用寿命。可将可互换黑室制作为可用的各种尺寸以为用户提供可选的使用寿命。
[0071]图24的系统也采用具有中心出口孔28的球形的、椭球形的或者其他弯曲的循环圈24,用以发射相对于
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