一种波长转换装置及光源系统的制作方法

1.本发明涉及波长转换技术领域，更具体地讲，本发明涉及一种波长转换装置及光源系统。


背景技术：

2.近来以发光二极管(light-emitting diode,led)和激光二极管(laser diode)等固态光源为主的投影装置渐渐在市场上占有一席之地。一般而言，这些固态光源的激发光会被投影装置中的波长转换模块上的波长转换材料转换而产生不同颜色的转换光。由于直接出射的波长转换光光谱较宽，其波长范围会超出我们所需要的目标，即使利用光阀进行处理，仍达不到投影显示要求的色域标准，同时还影响整体亮度。
3.为了满足色彩表现的需求，往往在波长转换装置的后段光路上会放置一滤光装置，波长转换模块上的转换光经过滤光装置后滤出预定的色光，得到高色域显示效果。
4.然而，以波长转换装置加滤光装置，其固定装置结构复杂，两轮子同时旋转产生的噪音增大，相应的体积也会增大，用户体验度不好等问题。
5.为了解决装置结构复杂，体积大等问题，市场上也做了些相应的改善，如荧光轮与滤光轮一体装置，虽解决了组装问题，但因滤光轮一般会设置在荧光轮外围或内围，加工复杂，整体轮子较大，负载较大，影响轮子使用寿命，且整体光机体积缩小有限。


技术实现要素：

6.基于此，有必要提供一种波长转换装置及光源系统以解决上述的技术问题。
7.本发明的一个技术方案是：一种波长转换装置，其特征在于，包括：基板，所述基板包括第一表面以及与第一表面相对设置的第二表面；波长转换层，所述波长转换层设于所述基板第一表面，其中，所述基板第一表面至少设有一波长转换层；滤色层，所述滤色层设于所述波长转换层远离所述基板的一侧。
8.在其中一实施例中，所述基板第一表面至少设有两个分区，其中至少一所述分区设有波长转换层；或者，其中至少一所述分区的透过率大于30%。
9.在其中一实施例中，当至少存在两个所述分区设有波长转换层时，在不同分区的所述波长转换层由不同波长转换材料构成。
10.在其中一实施例中，所述滤色层覆盖所述波长转换层，且所述滤色层的宽度大于所述波长转换层宽度；或者，所述滤色层直接形成于所述波长转换层表面，且所述滤色层投影面积与所述波长转换层面积相同或者所述滤色层投影面积小于所述波长转换层面积。
11.在其中一实施例中，所述滤色层覆盖一所述分区内的波长转换层部分表面。
12.在其中一实施例中，所述基板表面设有凹坑，所述凹坑内设有波长转换材料，形成所述波长转换层，且所述波长转换层的厚度小于所述凹坑的高度，使的所述滤色层与所述
波长转换层之间存在间隔层。
13.在其中一实施例中，所述基板第一表面还设有支撑柱，所述滤色层通过所述支撑柱设于所述波长转换层远离基板一侧，且使的所述滤色层与所述波长转换层之间存在间隔层。
14.在其中一实施例中，所述波长转换层表面设有聚合物层，且所述聚合物层的厚度小于所述间隔层的高度，使的所述聚合物层远离所述波长转换层一表面与所述滤色层靠近所述聚合物层一侧表面之间距离大于0。
15.在其中一实施例中，所述波长转换层与所述基板之间设有中间层和/或所述滤色层与所述波长转换层之间设有中间层。
16.一种光源系统，其特征在于，包括激光光源以及上述任一所述的波长转换装置。
17.本发明的有益效果：本发明提供的一种波长转换装置将滤色层设于所述基板的一侧，与所述波长转换层同时位于基板一侧，这样当激光穿过滤色层后照射到波长转换层，使的发出受激发光，在通过滤色层进行滤色；由于滤色层与所述波长转换层都设于所述基板，这样使用在光源系统时组装结构简易，体积小，成本低，可小型化设计；同时易加工，可降低电机负载，提高寿命与可靠性。
附图说明
18.图1为本发明一种波长转换装置的平面结构示意图；图2为本发明一种波长转换装置的局部放大的一种结构示意图；图3为本发明一种波长转换装置一种截面结构示意图；图4为本发明一种波长转换装置另一种截面结构示意图；图5为本发明一种波长转换装置另一种截面结构示意图；图6为本发明一种波长转换装置另一种截面结构示意图；图7为本发明一种波长转换装置另一种截面结构示意图；图8为本发明一种光源系统结构示意图。
具体实施方式
19.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以通过许多不同的形式来实现，并不限于下面所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
20.需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
21.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
22.本发明提供的一种波长转换装置，包括：基板，所述基板包括第一表面以及与第一表面相对设置的第二表面；所述基板可以为金属，例如铝基板等；所述基板还可以透明材质，例如蓝宝石玻璃或设有反射层的蓝宝石玻璃；当然 ，所述基板还可以是金属与透明材质的拼接体，此时在所述金属基板开设穿孔，在穿孔内设置透明材质，或者反之。
23.波长转换层，所述波长转换层设于所述基板第一表面，其中，所述基板第一表面至少设有一波长转换层；所述波长转换层可以由荧光材料所构成和/或量子材料构成，所述波长转换层可以为单层结构，也可以是由多层荧光材料层构成；构成所述波长转换层可以由一种荧光材料组成，也可以由两种以上荧光材料组成。
24.滤色层，所述滤色层设于所述波长转换层远离所述基板的一侧。其中，所述滤色层至少部分覆盖所述波长转换层或所述滤色层投影至少部分覆盖所述波长转换层。所述滤色层可以通过粘结层与所述波长转换层连接；或者所述滤色层通过蒸镀或磁控溅射等方式直接形成于所述波长转换层表面，通过蒸镀或磁控溅射等方式形成的滤色层，所述滤色层刚好覆盖所述波长转换层，换言之，所述滤色层投影面积与所述波长转换层面积相同，或者所述滤色层投影与所述波长转换层基本重合，或者所述滤色层投影面积小于所述波长转换层面积。
25.其中；所述滤色层可以唯一单层的滤色结构，或者所述滤色层包括基底以及滤色结构，所述滤色结构通过蒸镀或磁控溅射等方式形成与所述基底表面，所述基底可以是耐高温、高导热的透明材质，例如蓝宝石、熔石英、sic等玻璃，此时所述滤色层与波长转换层通过粘结层连接，且所述粘结层的折射率大于等于基底折射率，使的转换的光能通过粘结层与基底直接射出；所述粘结层为高导热胶、高透光胶；如有机胶，例如硅胶、环氧树脂、芳香族聚酰亚胺、含有硅-氧-硅键结的特征吸收带的范围介于900cm-1
至1250cm-1
之间；如水溶性或醇溶性无机胶，且固化温度为200℃至300℃，例如硅溶胶、磷酸盐、玻璃胶或水玻璃。
26.其中，当所述滤色层包括基底以及滤色结构时，所述滤色层还包括增透层，所述基底另一表面设置增透层，且所述增透层朝向光源一侧，可以减少光束出入滤色层的界面损失，有利于增加出光效率。
27.其中，所述滤色层还包括吸收滤色层，设于所述基底另一表面，或可以设于增透层与基底中间，或设于远离基底的增透层表面。可以对散射后的大角度受激光透过滤色层后混有蓝移的光束进行吸收，防止颜色出现偏差。
28.其中，所述滤色层可是一层结构，也可以是多层膜系组成的复合膜层，当所述滤色层为多层结构时，至少存在两层膜系的折射率不同，且两层膜系的折射率之差的绝对值不小于0.1。本技术在波长转换轮的各波长转换层上面设置滤色层。例如绿色荧光粉上面设置绿色滤色层，得到预期的绿光，红色或橘色荧光粉上面设置红色滤色层，得到预期的红光，黄色荧光粉上面设置红色与黄色滤色层，得到预期的红光与黄光。
29.在其中一实施例中，所述基板第一表面至少设有两个分区，当然可以根据具体的情况设置两个分区，或者三个分区，或者四个分区等等，其中至少一所述分区设有波长转换层，或者所有所述分区都设有波长转换层，或者一所述分区为反射区，其余所有所述分区都设有波长转换层，或者两个所述分区为反射区，其余所有所述分区都设有波长转换层，其中，所述基板可以为金属材质，例如铝基板。或者，其中至少一所述分区的透过率大于30%，
所述基板分区大于两个时，至少存在两个分区具有一定的透过率，其余所述分区即可设有波长转换层，即所述基板具有两个区域为具有一定透过率的区域，例如基板为铝基板，铝基板上设有穿孔，穿孔内设有透过的蓝宝石玻璃，或者所述基板为蓝宝石玻璃，其表面设有反射层，但有部分区域未设有反射层，光线可以透过，例如激光可以透过基板。
30.在其中一实施例中，当至少存在两个所述分区设有波长转换层时，在不同分区的所述波长转换层由不同波长转换材料构成，且两个所述波长转换层之间在垂直于所述基板的方向上高度差不大于1mm，所述高度差可以是0，即不同区域波长转换层共面，也可以是具有高度差，例如100微米，或者400微米，或者500微米等等。在所述基板具有不同的分区时，可以根据需求在不同的分区内设有不同的波长转换层，这里的不同波长转换层指的是所述波长转换层受到激发光激发时，产生不同的波段或不同颜色的光线，或者所述波长转换层受到激发光激发时产生相同的波段或相同颜色的光线，但是构成该波长转换层的材料不同；所述波长转换层可以是单层结构也可以是多层的层叠结构。
31.在其中一实施例中，所述滤色层覆盖所述波长转换层，且所述滤色层的宽度大于所述波长转换层宽度；例如波长转换装置（波长转换轮），一分区中设有波长转换层，所述波长转换层表面设有滤色层，此时所述滤色层覆盖所述波长转换层，且滤色层在波长转换轮径向方向的宽度大于波长转换层在波长转换轮径向方向的宽度。
32.在其中一实施例中，所述滤色层覆盖一所述分区内的波长转换层部分表面。该种结构为所述波长转换层表面部分设有滤色层，使的所述波长转换层被激发光所激发出的受激光部分区域经过滤色层进行滤色，另一部分直接射出，并不经过滤色层滤色。
33.在其中一实施例中，所述基板表面设有凹坑，所述凹坑内设有波长转换材料，形成所述波长转换层，且所述波长转换层的厚度小于所述凹坑的高度，使的所述滤色层与所述波长转换层之间存在间隔层；其中所述的间隔层为空气层，这样在所述波长转换层在受到激发光发射出受激光时，可以使大角度受激光射入间隔层会发生大角度光反射，重新进入波长转换层将散射角调整成小角度出射，通过滤色层，得出出射角相对较小的滤色光。
34.在其中一实施例中，所述基板第一表面还设有支撑柱，所述滤色层通过所述支撑柱设于所述波长转换层远离基板一侧，且使的所述滤色层与所述波长转换层之间存在间隔层。其中所述的间隔层为空气层，这样在所述波长转换层在受到激发光发射出受激光时，可以使大角度受激光射入间隔层会发生大角度光反射，重新进入波长转换层将散射角调整成小角度出射，通过滤色层，得出出射角相对较小的滤色光。在其中一实施例中，所述波长转换层表面设有聚合物层，且所述聚合物层的厚度小于所述间隔层的高度，使的所述聚合物层远离所述波长转换层一表面与所述滤色层靠近所述聚合物层一侧表面之间距离大于0，这样可以使大角度受激光射入聚合物层后在经过间隔层会发生大角度光反射，重新进入波长转换层将散射角调整成小角度出射，通过滤色层，得出出射角相对较小的滤色光。
35.在其中一实施例中，所述波长转换层与所述基板之间设有中间层和/或所述滤色层与所述波长转换层之间设有中间层；这样形成的波长转换装置的结构为波长转换层与基板之间设有中间层，滤色层直接设于所述波长转换层表面；或者所述波长转换层直接形成于所述基板表面，滤色层通过中间层与所述波长转换层连接；或者所述波长转换层与所述基板之间设有中间转换层，所述滤色层与所述波长转换层之间设有中间层。所述中间层可以是漫反射层、反射层、粘结层、具有反射功能的粘结层或者具有漫反射功能的粘结层。
36.一种光源系统，其特征在于，包括激光光源以及上述任一所述的波长转换装置。
37.请参阅图1，一种波长转换装置100，包括基板10、波长转换层20以及反射结构11或透射结构11，所述波长转换层20有荧光材料组成，从图1中可以看出所述基板10边缘处设有四个分区，其中三个分区设有所述波长转换层20，另一分区为反射结构11或透射结构11，设有所述波长转换层20的分区为同心的环状结构，设有所述反射结构11或透射结构11的分区为扇形结构。
38.请参阅图2，一种波长转换装置的基板10表面的三个分区，分别设有波长转换层201、波长转换层202以及波长转换层203；所述波长转换层201表面设有滤色层30，所述滤色层30覆盖部分所述波长转换层201（波长转换层202与波长转换层203上滤色层未示出），且所述滤色层30的径向宽度大于所述波长转换层201径向的宽度；例如波长转换层201可以为黄色荧光粉，这样在波长转换层201表示设有红色滤色片，增加红光的亮度。
39.请参阅图3~图5，一种波长转换装置，包括基板10、波长转换层20以及滤色层30，所述波长转换装置可围绕轴101转动；所述波长转换层20直接形成于所述基板10表面，所述滤色层30直接形成于所述波长转换层20的表面，所述滤色层30宽度可以小于所述波长转换层20的宽度，或者等于所述波长转换层20的宽度，或者大于所述波长转换层20的宽度；并且所述滤色层30可以单层结构，也可是多层结构的复合层；另一结构方案中，所述滤色层30与所述波长转换层20之间设有中间层40，所述中间层40可以是粘结层；在图4的结构基础上，所述波长转换层20与所述基板10之间设有中间层50，所述中间层50可以是粘结层，或者漫反射层，或者反射层；所述中间层40与中间层50材质可以相同，也可以不同。
40.请参阅图6，一种波长转换装置，包括基板10、波长转换层21以及滤色层30，所述基板10第一表面设有凹坑，所述凹坑的深度小于所述基板10的厚度，所述波长转换层21设于所述凹坑内，所述滤色层30位于所述基板10第一表面一侧，且覆盖所述波长转换层21；所述波长转换层21与所述滤色层30之间设有间隔层60，所述间隔层60可以是空气层，这样在所述波长转换层21在受到激发光发射出受激光时，可以使大角度受激光射入间隔层60会发生大角度光反射，重新进入波长转换层21将散射角调整成小角度出射，通过滤色层30，得出出射角相对较小的滤色光。
41.请参阅图7，一种波长转换装置，包括基板10、波长转换层20、滤色层31以及支撑柱80，所述支撑柱80设有所述基板10表面，所述滤色层31通过所述支撑柱80设于所述波长转换层20远离基板10一侧，所述波长转换层20表面设有聚合物层70，且所述聚合物层70与所述滤色层31之间存在间隔层，且所述聚合物层的厚度小于所述间隔层的高度，使的所述聚合物层远离所述波长转换层一表面与所述滤色层靠近所述聚合物层一侧表面之间距离大于0，其中所述的间隔层为空气层，这样可以使大角度受激光射入聚合物层后在经过间隔层会发生大角度光反射，重新进入波长转换层将散射角调整成小角度出射，通过滤色层，得出出射角相对较小的滤色光。其中，所述支撑柱80可以是具有反射或者漫反射功能的材料，或者在所述支撑柱80靠近所述波长转换层20的一侧表面设有反射层或漫反射层。
42.请参阅图8，一种光源系统，包括激光光源200以及上述任一结构的波长转换装置100，所述激光光源200射出激光，所述激光经过透镜组300后，在经过分光片400以及聚光透镜组500后照射到波长转换装置100上，其中有一部分激光透过所述波长转换装置100，透过所述波长转换装置100的激光经过反射原件600以及反射元件601，在经过扩散元件700后经
过反射元件602、分光片400，激光照射到波长转换装置100后产生的受激发光通过聚光透镜组500以及分光片400，此时受激发光与通过反射元件602反射经过分光片的激光混合，混合或的光通过合光元件800后，入射到匀光棒900后射出。
43.本发明提供的一种波长转换装置将滤色层设于所述基板的一侧，与所述波长转换层同时位于基板一侧，这样当激光穿过滤色层后照射到波长转换层，使的发出受激发光，在通过滤色层进行滤色；由于滤色层与所述波长转换层都设于所述基板，这样使用在光源系统时组装结构简易，体积小，成本低，可小型化设计；同时易加工，可降低电机负载，提高寿命与可靠性。
44.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，上面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于上面描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受上面公开的具体实施例的限制。并且，以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
45.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。