专利名称：一种发光装置及投影系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于照明/显示光源技术领域，尤其涉及一种发光装置及投影系统。
背景技术：
LED光源用于照明和显示领域，具有寿命长、色彩鲜明等优点。照明和显示都需要用到白光，此时可用红光LED、绿光LED和蓝光LED进行合成，参照图1，其中RLED、GLED, BLED分别表示红光LED、绿光LED、蓝光LED，M1、M2、M3为滤光片，L2为聚焦透镜，在此方式中，需要的绿光辐射通量最多，红光和蓝光较少。但目前蓝光LED的辐射亮度和光电转换效率都较高，红光LED的辐射亮度和电光转换效率其次，相反绿光LED的辐射亮度和光电转换效率最低。而红光LED由于材料的限制，其发光效率又受温度影响较大。在需要高亮度的照明和显示领域，比如投影应用，绿光和红光的亮度相比蓝光显得不足。为了达到显示所需的亮度，绿光LED和红光LED被过流驱动并且被给予更多占空比，但是过流驱动和更多的占空比会降低绿光、红光的光电转换效率、寿命和可靠性，同时还面临一个问题，即使过流驱动并且给予绿光LED和红光LED更多占空比，现在LED的技术水平尚不能满足主流投影显示的需求。红绿蓝激光也可以用于照明和显示领域。但是目前红光激光二极管受材料限制， 单管发光功率较小，受温度影响大，价格也高；绿光激光二极管尚不成熟，价格昂贵，倍频方案的绿光对温度非常敏感，需要半导体制冷器精确控温，且价格高；唯有蓝光激光二极管稳定可靠，受温度影响不大，价格相对较低。所以主流投影显示用红绿蓝激光方案，面临成本高，温控复杂等问题。总之，现有的高亮度的合成式白光光源成本较高，并且其中的绿光LED和红光LED 亮度不足，温控复杂。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种发光装置，旨在以较低的成本实现投影所需的高亮度的红光基色和绿光基色。本实用新型是这样实现的，一种发光装置，包括用于产生红光的红光光源；用于产生绿光的绿光光源；用于产生蓝光的蓝光光源；将所述红光光源、绿光光源和蓝光光源产生的光进行光路合并输出合并光的光路合并单元；所述红光光源包括用于产生第一激发光的第一激发光源、将所述第一激发光转换为至少包括红光的第一受激光的红光波长转换装置；所述绿光光源包括用于产生第二激发光的第二激发光源、将所述第二激发光转换为至少包括绿光的第二受激光的绿光波长转换装置。[0013]进一步地，所述红光波长转换装置为一涂覆有用于将所述第一激发光转换为至少包括红光的第一受激光的红光波长转换材料的第一色轮。进一步地，所述发光装置还包括一还包括第一驱动单元，所述第一驱动单元用于驱动所述第一色轮转动，以使所述第一激发光在所述第一色轮上形成光斑沿预定路径作用于所述红光波长转换材料。进一步地，所述第一色轮为透射式色轮，所述光源系统进一步包括设置于所述第一激发光源与所述第一色轮之间的分光滤光片，所述分光滤光片用于透射所述第一激发光到所述第一色轮且至少反射从所述第一色轮反向输出的第一受激光中的所述红光。进一步地，所述绿光波长转换装置为一涂覆有用于将所述第二激发光转换为至少包括绿光的第二受激光的绿光波长转换材料的第二色轮。进一步地，所述发光装置还包括一还包括第二驱动单元，所述第二驱动单元用于驱动所述第二色轮，以使第二激发光在所述色轮上形成光斑沿预定路径作用于所述绿光波长转换材料。进一步地，所述第二色轮为透射式色轮，所述光源系统进一步包括设置于所述第一激发光源与所述第二色轮之间的分光滤光片，所述分光滤光片用于透射第二激发光到所述第二色轮且至少反射从所述第二色轮反向输出的第二受激光中的所述绿光。进一步地，所述光路合并单元包括平行设置或垂直设置的第一滤光片和第二滤光片；进一步地，所述红光经所述第一滤光片反射至所述合并光的输出方向；所述绿光经所述第二滤光片反射后再经所述第一滤光片透射至所述合并光的输出方向；所述蓝光经所述第二滤光片透射后再经所述第一滤光片透射至所述合并光的输出方向。进一步地，所述红光波长转换装置为一涂覆有用于将所述第一激发光转换为至少包括红光的第一受激光的红光波长转换材料的第一色轮；所述第一激发光经所述第一滤光片透射至所述第一色轮，所述红光经所述第一色轮反射至所述第一滤光片；所述绿光波长转换装置为一涂覆有用于将所述第二激发光转换为至少包括绿光的第二受激光的绿光波长转换材料的第二色轮；所述第二激发光经所述第二滤光片透射至所述第二色轮，所述绿光经所述第二色轮反射至所述第二滤光片。进一步地，所述红光经所述第一滤光片反射至所述合并光的输出方向；所述绿光经所述第二滤光片透射后再经所述第一滤光片透射至所述合并光的输出方向；所述蓝光经所述第二滤光片反射后再经所述第一滤光片透射至所述合并光的输出方向。进一步地，所述红光波长转换装置为一涂覆有用于将所述第一激发光转换为至少包括红光的第一受激光的红光波长转换材料的第一色轮；所述第一激发光经所述第一滤光片透射至所述第一色轮，所述红光经所述第一色轮反射至所述第一滤光片；所述绿光波长转换装置为一涂覆有用于将所述第二激发光转换为至少包括绿光的第二受激光的绿光波长转换材料的第二色轮；所述第二激发光经所述第二滤光片反射至所述第二色轮，所述绿光经所述第二色轮反射至所述第二滤光片。进一步地，该发光装置还包括复眼透镜对，用于对光路合并单元合并的光束进行勻光；所述复眼透镜对包括两个相对设置的复眼透镜，每个复眼透镜包括紧密联结在一起的复数个透镜单元，各个透镜单元的纵向截面呈正六边形。[0027]本实用新型还提供了一种投影系统，其包括如上所述的发光装置。本实用新型与现有技术相比，通过使用一组或两组高亮度的激发光源激发波长转换装置得到绿光和红光，而蓝光则采用蓝光光源比如蓝光LED或者蓝光激光来得到，相对传统的红、绿光LED而言，本实用新型提高的光源亮度能提高数倍。其中，上述波长转换装置可采用涂有黄色荧光粉、红光荧光粉/绿光荧光粉的色轮实现，绿光、红光荧光粉被激发后得到的光的颜色与显示领域所需的颜色非常接近，从而解决了 LED绿光、红光不足的问题，并且不随激光驱动电流的变化而改变颜色，在一定程度上提高了红光或绿光转换效率、 寿命、可靠性，同时也不存在红光激光二极管和绿光激光二极管温控复杂的缺陷，并且所需的激发光源和波长转换装置价格相对较低，成本耗费有限。
图1是现有的RGB LED投影光源的光学原理图；图2是本实用新型提供的发光装置的光学原理图；图3是本实用新型提供的红光荧光粉和绿光荧光粉的光谱和主波长示意图；图4是本实用新型提供的透射式色轮的结构示意图；图5是采用本实用新型发光装置的第一实施例的光学结构图；图6是本实用新型提供的激发出的黄光的光谱图；图7、图8分别是图5所示光学结构中的两个滤光片的滤光曲线图；图9是采用本实用新型发光装置的第二实施例的光学结构图；图10是图9所示光学结构图中一滤光片的光谱图；图11是采用本实用新型发光装置的第三实施例的光学结构图；图12、图13分别是图9所示光学结构图中的两个滤光片的光谱图；图14是采用本实用新型发光装置的第四实施例的光学结构图；图15是采用本实用新型发光装置的第五实施例的光学结构图；图16A和图16B分别是本实用新型提供的透射式和反射式色轮的滤光片的结构图；图17为图16A所示滤光片为干涉滤光片时的光谱图；图18A、图18B、图18C是本实用新型提供的光源中的蓝光光源的光学原理图；图19是本实用新型提供的一种蓝光激光消相干光源的光路图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，
以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。本实用新型使用两组高亮度的紫外、近紫外或者蓝光光源等激发光源激发波长转换装置得到绿光和红光，而蓝光则采用蓝光光源比如蓝光LED或者蓝光激光来得到，即可提供投影显示等领域所需的高亮度红光、绿光和蓝光等基色。图2示出了本实用新型提供的发光装置的光学原理结构，为了便于描述，仅示出了与本实用新型相关的部分。[0049]参照图2，该发光装置至少包括用于产生红光的红光光源1、用于产生绿光的绿光光源2、用于产生蓝光的蓝光光源3、光路合并单元4，光路合并单元4用于将红光光源1、 绿光光源2和蓝光光源3产生的光进行光路合并然后输出合并光。进一步地，发光装置还可包括聚焦透镜5和勻光组件6，聚焦透镜5用于将光路合并单元4输出的合并光聚焦，勻光组件6位于聚焦透镜5的出光侧的焦点位置，对合并光进行勻光处理。勻光组件6具体可采用勻光棒或复眼透镜对实现。优选地，复眼透镜对包括两个相对设置的复眼透镜，每个复眼透镜包括紧密联结在一起的复数个透镜单元，各个透镜单元的纵向截面呈正六边形， 以提高复眼透镜对的出光效率。本实用新型中，红光光源1包括用于产生第一激发光的第一激发光源和红光波长转换装置，红光波长转换装置将第一激发光源产生的第一激发光转换为至少包括红光的第一受激光；相应地，绿光光源2包括用于产生第二激发光的第二激发光源和绿光波长转换装置，绿光波长转换装置将第二激发光源的产生的第二激发光转换为至少包括绿光的第二受激光。本实施例中，上述红光波长转换装置为一涂覆有红光波长转换材料的第一色轮， 其位于第一激发光源的下游光路上，该红光波长转换材料用于将第一激发光转换为至少包括红光的第一受激光。同理，绿光波长转换装置为一涂覆有绿光波长转换材料的第二色轮， 其位于所第二激发光源的下游光路上，该绿光波长转换材料用于将第二激发光转换为至少包括绿光的第二受激光。上述红光波长转换材料受激发后产生的第一受激光的光谱覆盖红光波长区域，以保证第一受激光中包含红光成分，上述绿光波长转换材料受激发后产生的第二受激光的光谱覆盖绿光波长区域，以保证第二受激光中包含绿光成分。例如，第一色轮上所涂的荧光粉为单色的红光荧光粉，其受激光的光谱范围覆盖红光波长区域，红光波长区域定义为580 630nm，且第一受激光的主波长在580nm 650nm之间。第二色轮上所涂的荧光粉为单色的绿光荧光粉，其光谱范围覆盖绿光波长区域，后者定义为520nm 560nm,且第二受激光的主波长在530nm 570nm之间。两种荧光粉的光谱如图3所示。上述激发产生的红光和绿光也可以使用其它荧光粉实现，只要该荧光粉的受激光的光谱范围覆盖红光波长区域或绿光波长区域即可，例如在第一色轮上涂受激光光谱覆盖红光波长区域的宽谱荧光粉，在第二色轮上涂受激光光谱覆盖绿光波长区域的宽谱荧光粉。黄光荧光粉即可覆盖红光波长区域，因此可以通过滤光片的使用把黄色发光光谱中的红光以外的光过滤掉而仅将红光提取出来，也就是说，可采用一可将激发光中的红光成分提取出来的第一滤光片实现；同时黄光荧光粉也覆盖绿光波长区域，可采用一可将激发光中的绿光成分提取出来的第二滤光片实现，以将绿光以外的光过滤掉而仅提取绿光出来。 因此，黄光荧光粉可同时用于绿光和红光的生成，由于黄光荧光粉具有较高的光转换效率， 因此利用黄光荧光粉及滤光片得到绿光和红光具有光转换效率较高的优点。值得注意的是，用于生成红光和绿光的黄光荧光粉不一定是同一种黄色荧光粉(当然也可能是同一种)，例如生成红光的黄光荧光粉可以在长波长稍多一点(偏红)，生成绿光的黄光荧光粉可以在短波长稍多(偏绿)。上述红光波长转换材料或绿光波长材料相对传统的红、绿光LED而言，本实用新型提供的光源亮度能提高数倍。上述第一激发光源和第二激发光源可以为蓝光激光管、近紫外光激光管或紫外光激光管，当然，第一激发光源和第二激发光源也可以采用其他蓝光LED等非激光光源实现，但是考虑到激光的光斑更小、光功率密度更高，激发荧光粉后得到的光亮度更高，本实用新型优先选用激光光源实现。进一步地，为防止第一 /第二激发光源的激发光由于固定照射第一 /第二色轮的某一位置而导致局部散热不好，并影响激发效果，因此本实用新型还包括第一驱动单元和第二驱动单元，该第一驱动装置和第二驱动装置分别用于驱动红光、绿光波长转换装置，以使第一受激光和第二受激光分别在红光、绿光波长转换装置上形成的光斑分别沿预定路径作用于红光、绿光波长转换材料，从而避免出现局部温度过高的现象。上述红光波长转换装置和绿光波长转换装置均可以为反射式和透射式两种，以色轮为例，反射式色轮是将波长转换材料附着在轮子上，色轮的表面为高反射表面，例如反射镜或镀银的金属反射板，激发光照射在波长转换材料上激发出的受激光的传播方向与激发光照射的方向相反。透射式色轮的波长转换材料附着在透明材料基底的色轮上，激发光源的光线由色轮的一面照射在波长转换材料上，激发出的受激光的传播方向与激发光传播方向相同。在透射式色轮上，由于受激光的发光方向为各向同性的，所以有部分受激光沿激发光的传播方向传播，同时其他部分受激光沿激发光的传播方向的反方向传播。一个优选的方案是，在第一/第二激发光源与涂有波长转换材料的透射式第一/第二色轮之间，设置一分光滤光片，如图4所示，分光滤光片6透射激发光，同时反射色轮7产生的受激光a。这样，沿激发光的传播方向的反方向传播的受激光中的红光/绿光会入射到分光滤光片6上并被反射而从沿激发光的传播方向得以出射为受激光b，若色轮7为透射色轮，其产生的受激光c可直接透射出去。最终受激光的绝大部分能量都得以沿激发光的传播方向发射出来并被收集。该分光滤光片6可以作为色轮的一部分而一起转动，也可以独立于色轮之外静止不动。应当理解，上述波长转换装置不仅可基于可转动的色轮实现，还可基于可快速反复移动的涂有波长转换材料的平板以及静止的散热性能良好的波长转换装置实现。针对上述第一色轮和第二色轮的具体选取情况，可以有反射式、透射式、反透混合式的光收集方式，详述如下。实施例一反射式参照图5，该光源的红光光源部分包括第一激发光源Al、第一滤光片Ml、第一色轮 A2，其中，第一色轮A2可转动，第一色轮A2上的荧光粉被第一激发光源Al激发而产生的光中包含红光成分，此红光成分最终被第一滤光片Ml输出，本实施例中，此第一滤光片Ml对红光反射且对绿光和蓝光透射。进一步地，考虑到第一激发光源Al激发第一色轮A2后发出的光为朗伯光，为保证第一色轮A2上的荧光粉被激发后发出的光得到最大限度的利用以及可以被第一滤光片Ml 反射输出，还可以在第一色轮A2和第一滤光片Ml之间设置有第一收集透镜Li，以对第一激发光源Al激发第一色轮A2后发出的受激光进行准直，第一滤光片Ml位于第一收集透镜 Ll和第一激发光源Al之间。光路原理为第一激发光源Al产生的第一激发光经所述第一滤光片Ml透射至第一色轮A2转换为至少包括红光的第一受激光，所述红光经第一色轮A2 反射后再由所述第一滤光片Ml反射至所述合并光的输出方向。下文以荧光粉采用黄光荧光粉、第一激发光源Al采用蓝光激光管为例来详细描述图2中红光光源的光学原理。第一滤光片Ml为透蓝、绿反红的滤光片，蓝光激光管Al发出的蓝光透过第一滤光片Ml与第一收集透镜Ll后打在高速旋转的涂有黄色荧光粉的第一色轮A2上，第一色轮A2上的荧光粉被激发而进行波长转换激发出的光谱较宽的黄光。如图6所示，被激光激发出的黄光为朗伯光，该黄光被第一色轮A2反射并被第一收集透镜Ll 收集后投射在第一滤光片Ml上，第一滤光片Ml的滤光曲线如图7所示，波长大于590nm 的光会被反射，波长小于590nm的光可以穿透。由于第一滤光片Ml的存在，只有波长大于 590nm的光才能被反射输出，即被激发出来的黄光中只有红光部分最终可以反射输出，从而实现了蓝色激光激发黄色荧光粉，经光学系统过滤后得到颜色纯正的红光。同理，上述原理也可应用于绿光部分。具体地，该光源的绿光光源部分包括第二激发光源Bi、第二滤光片M2、反射型第二色轮B2，第二滤光片M2对绿光反射并对红光和蓝光透射，其滤光曲线如图8所示。第二色轮B2可转动，第二激发光源Bl具体与上述第一激发光源Al相同、荧光粉也如上文所述。光路原理为第二激发光源Bl产生的激发光经所述第二滤光片M2透射至第二色轮B2转换为至少包括绿光的第二受激光，该绿光经第二色轮B2反射后再由所述第二滤光片M2反射至所述合并光输出方向，或该绿光先经第二滤光片M2反射再经所述第一滤光片Ml透射至所述合并光输出方向。同样地，还可以在第二色轮B2和所述第二滤光片之间设置有第二收集透镜L2，所述第二滤光片位于所述第二收集透镜L2和所述第二激发光源Bl之间。在本实施例中，相互平行的第一滤光片Ml和第二滤光片M2属于光路合并单元3， 且均呈环形设置，驱动装置为具有一转动轴的转动装置，进而驱动色轮绕其转动轴转动，以使激发光在色轮上产生的光斑沿圆形路径作用于波长转换材料，由此避免激发光长时间作用于波长转换材料的同一位置而导致的温度升高。在其他实施例中，色轮也可以设计成带状或筒状，而驱动装置也可以采用线性平移装置或其他适当的驱动装置，以使得激发光在色轮上产生的光斑沿预定路径作用于波长转换材料。蓝光光源C产生的蓝光依次由所述第二滤光片M2和第一滤光片中Ml透射至所述合并光的输出方向。实施例二 反射式如图9所示，相对于实施例一，本实施例的改进之处在于将两款色轮互换，此实施例中将Ml命名为第二滤光片，将M2命名为第一滤光片，将Al命名为第二激发光源，将Bl 命名为第一激发光源，将A2命名为第一色轮，将B2命名为第二色轮。第二滤光片Ml为透蓝、红反绿的滤光片，第一滤光片M2为透蓝反红绿的滤光片，现仍以黄轮子举例，第二激发光源Al发出的光穿过Ml、Ll后激发黄光荧光粉，得到光谱较宽的黄光朗伯光，光谱如图3 所示，黄光被Ll准直后打在第二滤光片Ml上，第二滤光片Ml的滤光曲线如图10所示，低于490nm与高于590nm的光可以透过滤光片，大于490nm小于590nm的光将在第二滤光片 Ml处发生反射。因此第二激发光源Al激发得到的黄光只有大于490nm小于590nm的部分被Ml反射到聚焦透镜L3处，被勻光组件D收集。490nm 590nm的光看上去是绿色，因此实现了蓝光激发黄色荧光粉得到黄光，后经滤光片修色后得到绿光。红光的滤光片与图7的相同，蓝光与前面例子相同，在此不做赘述。绿光光路原理为第二激发光源Al产生的第二激发光经第二滤光片Ml透射至第二色轮B2转换为至少包括绿光的第二受激光，该绿光被第二色轮B2反射后再由第二滤光片Ml反射至合并光的输出方向；[0068]红光光路原理为第一激发光源Bl产生的第一激发光经第一滤光片M2透射至第一色轮A2转换为至少包括红光的第一受激光，该红光被第一色轮A2反射后先经所述第一滤光片M2反射再经所述第二滤光片Ml透射至所述合并光输出方向；蓝光光路原理为蓝光光源C产生的蓝光依次由所述第一滤光片M2和第二滤光片 Ml透射至所述合并光的输出方向。实施例三反射式将图5中的透蓝反红绿的滤光片更改为反蓝透红、绿的滤光片，同样可以通过改变色轮的位置达到与图5系统相同的效果，如图11所示，第一滤光片Ml为透蓝、绿且反红的滤光片，第二滤光片M2为反蓝透红、绿的滤光片，现仍以黄轮子举例，第一激发光源Al发出的光穿过Ml、Ll后激发黄光荧光粉，得到光谱较宽的黄光朗伯光，光谱如图6所示，黄光被Ll准直后打在Ml上，第一滤光片Ml的滤光曲线如图12所示，低于590nm光可以透过滤光片，大于590nm的光将在Ml处发生反射。因此第一激发光源Al激发得到的黄光只有大于590nm的部分被Ml反射到聚焦透镜L3处，被勻光组件D收集，从而实现蓝光激发黄色荧光粉得到黄光，后经滤光片修色后得到红光。第二滤光片M2的滤光曲线如图13所示，即对小于490nm的光反射，对大于490nm 的光透射。第二激发光源Bl发出蓝光打在M2上，在第二滤光片M2处发生反射的光经过收集透镜L2打在黄光色轮上，得到光谱较宽的黄光朗伯光，光谱如图3所示，黄光被L2准直后打在M2上，在M2处波长低于490nm的光被反射，波长大于490nm的光经过M2后打在Ml 上，Ml过滤波长大于590nm的光，因此第二激发光源B 1激发得到的黄光只有大于490nm小于590nm的部分被M2反射到聚焦透镜L3处，被勻光组件D收集，从而实现蓝光激发黄色荧光粉得到黄光，后经滤光片修色后得到绿光。蓝光光源C发出的光在第二滤光片M2处被反射，再经第一滤光片Ml处透射后打在聚焦透镜L3处，最终进入勻光组件D。绿光光路原理为第二激发光源Bl产生的第二激发光经所述第二滤光片M2反射至所述第二色轮B2转换为至少包括绿光的第二受激光，所述绿光经第二色轮B2反射后再依次经所述第二滤光片M2和所述第一滤光片Ml透射至所述合并光输出方向；红光光路原理为第一激发光源Al产生的第一激发光经所述第一滤光片Ml透射至所述第一色轮A2转换为至少包括红光的第一受激光，该红光经第一色轮A2反射后再经所述第一滤光片Ml反射至所述合并光输出方向；蓝光光路原理为蓝光光源C产生的蓝光依次由所述第二滤光片M2反射和第一滤光片中Ml透射至所述合并光的输出方向。实施例四透射式图5中第一色轮A2还可以为一透射型色轮，如图14所示，第一色轮A2和所述第一滤光片Ml之间设置有第一收集透镜Ll，此时要求第一色轮A2位于第一收集透镜Ll和第一激发光源Al之间，并改变原激光位置，其余与图5部分相同，具体不再赘述。与第一色轮A2相类似，第二色轮B2也可以为一透射型色轮，第二色轮B2和所述第二滤光片M2之间设置有第二收集透镜L2，要求第二色轮B2位于第二收集透镜L2和第二激发光源Bl之间，激光位置做相应调整。红光光路原理为第一激发光源Al产生的第一激发光直接入射至第一色轮A2转变为至少包括红光的第一受激光，所述红光经第一色轮A2透射后再由所述第一滤光片Ml 反射至所述合并光输出方向；绿光光路原理为所述第二激发光源Bl产生的第二激发光直接入射至所述第二色轮B2转换为至少包括绿光的第二受激光，所述绿光经第二色轮B2透射后先由所述第二滤光片M2反射再经所述第一滤光片Ml透射至所述合并光输出方向；蓝光光路原理为所述蓝光光源C产生的蓝光依次由第二滤光片M2和第一滤光片 Ml透射至合并光的输出方向。实施例五混合式具体又可分为红光部分反射绿光部分透射和绿光部分反射红光部分透射两种，对于前者，第一色轮A2为一反射型色轮，第一色轮A2和第一滤光片Ml之间设置有第一收集透镜Li，第一滤光片Ml位于第一收集透镜Ll和第一激发光源Al之间；第二色轮B2为一透射型色轮，第二色轮B2和第二滤光片M2之间设置有第二收集透镜L2 ；第二色轮B2位于第二收集透镜L2和第二激发光源Bl之间。对于后者，第一色轮A2为一透射型色轮，第一色轮A2和第一滤光片Ml之间设置有第一收集透镜Ll ；第一色轮A2位于第一收集透镜Ll 和第一激发光源Al之间；第二色轮B2为一反射型色轮，第二色轮B2和第二滤光片M2之间设置有第二收集透镜L2，第二滤光片M2位于第二收集透镜L2和第二激发光源Bl之间。红光光路原理为第一激发光源Al产生的激发光经所述第一滤光片Ml透射至第一色轮A2转换为至少包括红光的第一受激光，所述红光经第一色轮A2反射后再由所述第一滤光片Ml反射至所述合并光输出方向；绿光光路原理为所述第二激发光源A2产生的激发光直接入射至第二色轮B2转换为至少包括绿光的第二受激光，所述绿光经第二色轮B2透射后先依次由第一滤光片Ml 和第二滤光片M2透射至所述合并光输出方向；蓝光光路原理为所述蓝光光源C产生的蓝光先由所述第二滤光片M2反射再经第一滤光片Ml透射至所述合并光的输出方向。现以实施例二为例，将其中一组反射轮更改为透射轮，如图15所示原提供绿光的反射轮更改为透射轮，第二激发光源Bl照射涂有黄色荧光粉的透射轮B2上，激发得到的黄光朗伯光被收集透镜L2收集，与实施例二一样，在M2处波长低于490nm的光被反射，波长大于490nm的光经过M2后打在Ml上，Ml砍掉波长大于590nm的光，因此第二激发光源 Al激发得到的黄光只有大于490nm小于590nm的部分被Ml反射到聚焦透镜L3处，被勻光组件D棒收集，从而实现蓝光激发黄色荧光粉得到黄光，后经滤光片修色后得到绿光。综合上述五个实施例可以看出，本发明的光学系统中的光路合并单元包括多种组合，但这多种组合中具有相同的原则。即，三种单色光RGB具有不同的光谱范围，滤光片Ml 和M2利用这种光谱范围的不同对这三种单色光进行透射和反射，并最终把这三种光合并为一路光输出。至于对哪一种光透射，对哪一种光反射，以及其具体的光学构架，是可以自由组合的，第一滤光片Ml和第二滤光片M2可平行设置，如上述五个实施例中所描述；两者也可以垂直设置，具体可以是十字交叉型的垂直设置，也可以是V型的垂直设置，例如将图 14中第一滤光片Ml保持不变，而将第二滤光片M2更改为和第一滤光片Ml呈V型垂直设置 (该V型开口可以朝向图中的右边)，此时要求第二色轮B2发出的第二受激光从第二滤光片M2的右边入射第二滤光片M2。[0090]第一滤光片Ml和第二滤光片M2，在起到组合不同颜色光的作用的同时，同时还起到对入射光颜色的过滤和修饰作用。例如前面的实施例二中，绿光光通道中使用了黄色荧光粉，发出的黄光经过Ml的反射后过滤成绿光得以出射；红光光通道中也使用了黄色荧光粉，发出的黄光经过M2的反射和Ml的透射够过滤成红光得以出射。此处所说的滤光片对入射光的过滤，指的是滤光片在指定方向上对入射光的部分波长范围的能量进行透射或反射使其在该指定方向上的光的颜色达到所需要的要求，这部分在指定方向上的光最终将被光收集器件(在实施例二中表现为聚焦透镜L3和勻光棒)收集。而在另一个方向上(通常是与指定方向垂直的方向)对入射光其余部分波长范围的能量进行反射或透射，使该部分能量不能被光收集器件收集。例如在实施例2中，Ml使用反射的方式过滤绿光，并以透射的方式过滤红光，M2使用反射的方式过滤红光。对上述实施例二，若红色光通道使用红色荧光粉，绿色光通道使用绿色荧光粉 (光谱如实施例一中所示)，则分光滤光片Ml和M2的光的过滤功能被弱化，主要为组合不同颜色光的功能。
权利要求1.一种发光装置，其特征在于，包括用于产生红光的红光光源；用于产生绿光的绿光光源；用于产生蓝光的蓝光光源；将所述红光光源、绿光光源和蓝光光源产生的光进行光路合并输出合并光的光路合并单元；所述红光光源包括用于产生第一激发光的第一激发光源、将所述第一激发光转换为至少包括红光的第一受激光的红光波长转换装置；所述绿光光源包括用于产生第二激发光的第二激发光源、将所述第二激发光转换为至少包括绿光的第二受激光的绿光波长转换装置。
2.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述红光波长转换装置为一涂覆有用于将所述第一激发光转换为至少包括红光的第一受激光的红光波长转换材料的第一色轮。
3.如权利要求2所述的发光装置，其特征在于，所述发光装置还包括第一驱动单元，所述第一驱动单元用于驱动所述第一色轮转动，以使第一激发光在所述第一色轮上形成光斑沿预定路径作用于所述红光波长转换材料。
4.如权利要求2所述的发光装置，其特征在于，所述第一色轮为透射式色轮，所述光源系统进一步包括设置于所述第一激发光源与所述第一色轮之间的分光滤光片，所述分光滤光片用于透射第一激发光到所述第一色轮且至少反射从所述第一色轮反向输出的第一受激光中的所述红光。
5.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述绿光波长转换装置为一涂覆有用于将所述第二激发光转换为至少包括绿光的第二受激光的绿光波长转换材料的第二色轮。
6.如权利要求5所述的发光装置，其特征在于，所述发光装置还包括第二驱动单元，所述第二驱动单元用于驱动所述第二色轮，以使第二激发光在所述色轮上形成光斑沿预定路径作用于所述绿光波长转换材料。
7.如权利要求5所述的发光装置，其特征在于，所述第二色轮为透射式色轮，所述光源系统进一步包括设置于所述第二激发光源与所述第二色轮之间的分光滤光片，所述分光滤光片用于透射第二激发光到所述第二色轮且至少反射从所述第二色轮反向输出的第二受激光中的所述绿光。
8.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述光路合并单元包括平行设置或垂直设置的第一滤光片和第二滤光片。
9.如权利要求8所述的发光装置，其特征在于所述红光经所述第一滤光片反射至所述合并光的输出方向；所述绿光经所述第二滤光片反射后再经所述第一滤光片透射至所述合并光的输出方向；所述蓝光经所述第二滤光片透射后再经所述第一滤光片透射至所述合并光的输出方向。
10.如权利要求9所述的发光装置，其特征在于所述红光波长转换装置为一涂覆有用于将所述第一激发光转换为至少包括红光的第一受激光的红光波长转换材料的第一色轮； 所述第一激发光经所述第一滤光片透射至所述第一色轮，所述红光经所述第一色轮反射至所述第一滤光片；所述绿光波长转换装置为一涂覆有用于将所述第二激发光转换为至少包括绿光的第二受激光的绿光波长转换材料的第二色轮；所述第二激发光经所述第二滤光片透射至所述第二色轮，所述绿光经所述第二色轮反射至所述第二滤光片。
11.如权利要求8所述的发光装置，其特征在于所述红光经所述第一滤光片反射至所述合并光的输出方向；所述绿光经所述第二滤光片透射后再经所述第一滤光片透射至所述合并光的输出方向；所述蓝光经所述第二滤光片反射后再经所述第一滤光片透射至所述合并光的输出方向。
12.如权利要求11所述的发光装置，其特征在于所述红光波长转换装置为一涂覆有用于将所述第一激发光转换为至少包括红光的第一受激光的红光波长转换材料的第一色轮；所述第一激发光经所述第一滤光片透射至所述第一色轮，所述红光经所述第一色轮反射至所述第一滤光片；所述绿光波长转换装置为一涂覆有用于将所述第二激发光转换为至少包括绿光的第二受激光的绿光波长转换材料的第二色轮；所述第二激发光经所述第二滤光片反射至所述第二色轮，所述绿光经所述第二色轮反射至所述第二滤光片。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的发光装置，其特征在于，该发光装置还包括复眼透镜对，用于对光路合并单元合并的光束进行勻光；所述复眼透镜对包括两个相对设置的复眼透镜，每个复眼透镜包括紧密联结在一起的复数个透镜单元，各个透镜单元的纵向截面呈正六边形。
14.一种投影系统，其特征在于，包括如权利要求1至13任一项所述的发光装置。
专利摘要本实用新型适用于照明/显示光源技术领域，提供了一种发光装置，包括红光光源；绿光光源；蓝光光源；将红光光源、绿光光源和蓝光光源产生的光进行光路合并然后输出合并光的光路合并单元；红光光源包括用于产生第一激发光的第一激发光源、将第一激发光转换为红光的第一受激光的红光波长转换装置；绿光光源包括用于产生第二激发光的第二激发光源、将第二激发光转换为至少包括绿光的第二受激光的绿光波长转换装置。本实用新型通过使用激发光源激发波长转换装置得到红光，而蓝光则采用蓝光光源比如蓝光LED或者蓝光激光来得到，相对传统的红光LED而言，本实用新型提高的光源亮度能提高数倍。
文档编号F21Y101/02GK202330989SQ20112046446
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月21日 优先权日2011年11月21日
发明者杨佳翼, 胡飞 申请人:深圳市光峰光电技术有限公司