專利名稱：采用具有波長轉(zhuǎn)換材料的移動模板的多色照明裝置的制作方法
采用具有波長轉(zhuǎn)換材料的移動模板的多色照明裝置發(fā)明背景 發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及照明裝置和系統(tǒng)，特別是涉及采用波長轉(zhuǎn)換產(chǎn)生高亮度多色光的裝置。
相關(guān)技術(shù)說明采用由固態(tài)光源如激光二極管(LD)或發(fā)光二極管(LED)產(chǎn)生的激發(fā)光和波長轉(zhuǎn) 換材料如磷光體(phosphor)或量子點(quantum dot)的波長轉(zhuǎn)換方法，能夠在與激發(fā)光的 波長不同的波長上產(chǎn)生高亮度的光。在傳統(tǒng)的裝置中，激發(fā)光撞擊某種波長轉(zhuǎn)換材料，該波 長轉(zhuǎn)換材料吸收激發(fā)光并發(fā)出波長比激發(fā)光的波長更長的光。為了產(chǎn)生具有不同顏色的 光，通常采用不同的波長轉(zhuǎn)換材料。在2006年10月5日公布的公開號為W02006/102846A1 的共同所有的國際專利申請中描述的投影系統(tǒng)中，三個LED光源分別用于產(chǎn)生紅色、綠色 和藍色光(參見其中的

圖15)。將所述不同顏色的光射向二向正交棱鏡，它組合光束并將組 合后的光束射向光調(diào)制器，該調(diào)制器可以是MEMS(微電子機械系統(tǒng))裝置或液晶裝置(LCD 或LCoS)。該LED光源和光調(diào)制器以同步方式受控于一信號處理器來產(chǎn)生圖像。在某些傳統(tǒng)的多色照明裝置中，采用白色光源(如高壓汞燈)與色輪按受控的時 序來產(chǎn)生彩色光。該色輪被布置在白色光源前面，由多片濾色片組成，每個濾色片分別透射 特定顏色的光。
發(fā)明概要本發(fā)明專門針對一種采用波長轉(zhuǎn)換產(chǎn)生多色光的照明裝置，該照明裝置包括激發(fā) 光源和在移動模板(moving plate)上的多種波長轉(zhuǎn)換材料。通過采用節(jié)省集光率(Etendue conserved)的聚焦光學器件，獲得具有高功率和高亮度的多色光。該照明裝置可以用于圖 像投影系統(tǒng)。本發(fā)明的目標是提供一種高功率和高亮度的多色照明裝置。本發(fā)明的附加特征和優(yōu)點將在隨后的說明中闡述，部分地將是從該說明中明顯 的，或者可以通過實踐本發(fā)明得到了解。本發(fā)明的目標和其他優(yōu)點將通過書面說明及其權(quán) 利要求書中特別指出的結(jié)構(gòu)以及附圖而認識和獲得。為了實現(xiàn)這些和其他優(yōu)點以及依照本發(fā)明的意圖，如使具體化和概括性描述的， 本發(fā)明提供一種照明裝置用于提供多色光，其包括用于產(chǎn)生激發(fā)光的光源；和包括兩個 或更多分區(qū)的移動模板，其中，分區(qū)的一個或多個分別包含一種波長轉(zhuǎn)換材料，該波長轉(zhuǎn)換 材料能夠吸收所述激發(fā)光并發(fā)出波長不同于所述激發(fā)光的波長的光，其中第一分區(qū)包含第 一波長轉(zhuǎn)換材料，第二分區(qū)包含一種不同的波長轉(zhuǎn)換材料或不包含波長轉(zhuǎn)換材料，其中所 述移動模板的一部分被布置在激發(fā)光的光徑上，且其中移動模板被支撐運動以使不同分區(qū) 在不同的時間暴露于所述激發(fā)光?？蛇x地，所述照明裝置可以包括布置在光源和移動模板 間的聚焦光學器件和光學耦合器件，布置在所述波長轉(zhuǎn)換材料和所述光源間的二向色濾光器(dichroicfilter)，設(shè)置在與所述光源的相對的一面上靠近所述波長轉(zhuǎn)換材料的角 度選擇反射層，布置在靠近所述波長轉(zhuǎn)換材料的帶有出口光闌(exitaperture)的反射杯 (reflector cup)，和/或布置在靠近所述波長轉(zhuǎn)換材料的反射偏光器和波板。另一方面，本發(fā)明提供一種用于產(chǎn)生多色光的方法，該方法包括用光源產(chǎn)生激發(fā) 光；將激發(fā)光射向移動模板的分區(qū)，該移動模板具有兩個或更多的分區(qū)，其中所述分區(qū)的一 個或多個各自含有一種波長轉(zhuǎn)換材料，該波長轉(zhuǎn)換材料能夠吸收所述激發(fā)光并發(fā)出波長不 同于所述激發(fā)光的波長的光，其中第一分區(qū)包含第一波長轉(zhuǎn)換材料，第二分區(qū)包含一種不 同的波長轉(zhuǎn)換材料或不包含波長轉(zhuǎn)換材料；運動所述移動模板，以使不同分區(qū)在不同的時 間被暴露于所述激發(fā)光，來產(chǎn)生不同顏色的發(fā)射光。需要理解的是，前述的一般性說明和后續(xù)的詳細說明，都是示范性和說明性的，并 且意圖為所要求保護的發(fā)明提供進一步的解釋。附圖簡述圖1是根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的示意圖。
圖2表示針對一種波長轉(zhuǎn)換材料的示例性的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜。圖3a和圖3b是圖1中顯示的實施方式中使用的一種包含波長轉(zhuǎn)換材料的轉(zhuǎn)輪的 示意圖。圖4是一種采用了圖1照明裝置的投影系統(tǒng)的示意圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的另外一種實施方式的轉(zhuǎn)輪的示意圖。圖6a是一種帶通涂層的光譜特性的例子。圖6b是一個角度選擇反射涂層的角度特性的例子。圖7說明光在圖5實施方式中的轉(zhuǎn)輪的一部分中是如何傳播的。圖8a和圖8b是本發(fā)明的一種選擇性實施方式的示意圖。圖9是本發(fā)明的一種選擇性實施方式的示意圖。圖10是本發(fā)明的一種選擇性實施方式的示意圖。圖Ila和圖lib是本發(fā)明采用了具有波長轉(zhuǎn)換材料的移動模板的一種選擇性實施 方式的示意圖。圖12是圖lib中所示的移動模板的變化形式的示意圖。圖13a和圖13b是本發(fā)明一種選擇性實施方式的示意圖。圖14a和圖14b是本發(fā)明采用了多個光源的選擇性實施方式的示意圖。圖15是本發(fā)明采用了多波長光源的選擇性實施方式的示意圖。圖16表示根據(jù)本發(fā)明的另外一種實施方式說明光強調(diào)制的時序圖。優(yōu)選實施方式的詳細說明本發(fā)明的實施方式提供一種多色照明裝置，該裝置采用激發(fā)光源和具有波長轉(zhuǎn)換 材料的多分區(qū)移動模板，即一種具有多分區(qū)的模板，每個分區(qū)包含一種不同波長轉(zhuǎn)換材料 (或不包含波長轉(zhuǎn)換材料)，其中所述模板被支撐來運動，以使不同分區(qū)在不同的時間暴露 于所述激發(fā)光。所述運動方式可以是轉(zhuǎn)動或線性振動。當該移動模板運動時，模板上不同 分區(qū)上的所述不同波長轉(zhuǎn)換材料適時順序產(chǎn)生具有不同顏色的光。所述照明裝置還包括聚 焦光學器件和讓較短波長的光通過并反射較長波長的光的二向色濾光器。也提供了其他組 件，如角度選擇反射層，反射偏光器和波板等。該激發(fā)光源可以是發(fā)光二極管(LED)或在UV和/或藍區(qū)(如360nm，405nm,和420nm或它們的組合)發(fā)光的激光二極管(LD)。所述波 長轉(zhuǎn)換材料優(yōu)選為磷光性材料，包括磷光體，以及納米材料，如量子點。熒光材料也可用作 波長轉(zhuǎn)換材料，但它們可能不適合如投影儀之類的一些應用，這些應用要求相當快速的發(fā) 射響應。所述轉(zhuǎn)換材料的吸收光譜優(yōu)選為覆蓋所述激發(fā)光的所有波長。轉(zhuǎn)換材料的發(fā)射波 長可以寬(如寬范圍或整個可見光范圍)或窄(單色，如紅色、藍色、綠色)。具有不同發(fā)射 光譜的磷光體可以設(shè)置在所述模板上。參考圖1，根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的一種照明裝置，它包括光源100，聚焦光 學器件102，和具有波長轉(zhuǎn)換材料的轉(zhuǎn)輪104。該轉(zhuǎn)輪104由透明的光學材料如玻璃、PMMA 塑料等組成。所述波長轉(zhuǎn)換材料可以沉積在所述輪子的表面，或摻加到構(gòu)成所述輪子的材 料中。轉(zhuǎn)輪104被支撐來繞它的A軸旋轉(zhuǎn)。來自光源100的激發(fā)光，由聚焦光學器件102 聚焦到轉(zhuǎn)輪104的一個小的面積上。圖2表示一種示范性的可以設(shè)置在轉(zhuǎn)輪104上的波長 轉(zhuǎn)換材料的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜。該波長轉(zhuǎn)換材料吸收在一個波長范圍內(nèi)的激發(fā)光并在一 不同波長范圍內(nèi)發(fā)出光。典型地，發(fā)射光的波長范圍要比激發(fā)光的波長范圍更長。來自光 源100的激發(fā)光激發(fā)轉(zhuǎn)輪104上的所述波長轉(zhuǎn)換材料，該波長轉(zhuǎn)換材料發(fā)射出與光源100 發(fā)出光的波長范圍不同的光。光源100可以是通常的燈，或包括激光器或發(fā)光二極管(LED)的固態(tài)光源。對于固 態(tài)光源，其光的波長的典型范圍是從300nm到500nm。例如，許多LED制造商生產(chǎn)在460nm 發(fā)光的發(fā)光二極管(所謂的藍色LED)。Cree公司生產(chǎn)接近400nm的深藍LED。Nichia公 司生產(chǎn)的UV LED接近365nm。激光器制造商如Sharp和Nichia生產(chǎn)在405nm附近發(fā)光的 激光器。與包括汞燈在內(nèi)的傳統(tǒng)燈泡相比，固態(tài)光源的一個主要優(yōu)勢是它的調(diào)制能力。激 光器和LED都可以被調(diào)制在高于lMhz的頻率。圖3a和3b (分別是側(cè)視圖和平面圖)表示轉(zhuǎn)輪104的一種示例性的結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)輪104 為圓形，被分成兩個或更多的分區(qū)，每個分區(qū)包含一種波長轉(zhuǎn)換材料。在所圖示的例子中， 有紅色、綠色、藍色和白色四個分區(qū)。該紅色、綠色、藍色分區(qū)分別具有波長轉(zhuǎn)換材料110R、 110G禾口 110B。波長轉(zhuǎn)換材料110R、110G和110B分別優(yōu)選為在波長范圍580nm到700nm、 500nm到580nm、和400nm到500nm發(fā)出光。該白色分區(qū)含有一種從480nm到700nm發(fā)出光 的波長轉(zhuǎn)換材料110W，并且能夠讓400nm到500nm范圍藍光的較短波長部分通過，這導致合 成的白光。當轉(zhuǎn)輪104繞它的軸旋轉(zhuǎn)時，所述輪子的接受到所述激發(fā)光的區(qū)域不斷變化，如 從紅色到綠色到白色和到藍色分區(qū)，結(jié)果發(fā)出不同顏色的光。所述發(fā)射光的顏色變化速率 與所述輪子的旋轉(zhuǎn)速度直接相關(guān)。圖3的轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)可以有多種選擇性的實現(xiàn)方式。例如，當光源100發(fā)射藍光時，藍 色分區(qū)可以僅為不含藍色波長轉(zhuǎn)換材料的透明材料。所述模板也可以劃分為少到只有包含 兩種不同波長轉(zhuǎn)換材料的兩個分區(qū)，或其中一個包含波長轉(zhuǎn)換材料而另一個不含波長轉(zhuǎn)換 材料的兩個分區(qū)，來構(gòu)成雙色照明源。所述模板也可以劃分更多的分區(qū)，例如，分別包括紅 色、綠色、白色、藍色、紅色、綠色、白色、藍色波長轉(zhuǎn)換材料的八個分區(qū)。分區(qū)的角大小可以 相同或不同。如果所述的角大小不同，假定勻速旋轉(zhuǎn)，每種顏色發(fā)出的持續(xù)時間決定于所述 分區(qū)的角大小。圖4表示根據(jù)本發(fā)明實施方式的一種光源的應用。一種投影系統(tǒng)包括光源100， 聚焦光學器件102，具有波長轉(zhuǎn)換材料的轉(zhuǎn)輪104，光學積分器202，光學中繼(relay)或收集器件204，棱鏡206，微顯示成像器(microdisplay imager) 208，和投影透鏡210。來自光 源100的光通過轉(zhuǎn)輪104后變成多色光，然后通過光學積分器202進行強度均化(進行混 雜)。光學中繼204將混雜后的光通過棱鏡206聚 焦到微顯示成像器208上。經(jīng)過微顯示 成像器208調(diào)制過的光由投影透鏡210投影到顯示屏幕上。通過微顯示成像器208和轉(zhuǎn)輪 104之間的同步操作獲得多色圖像(控制轉(zhuǎn)輪104和微顯示成像器208的信號處理器沒有 示出)。圖5表示根據(jù)本發(fā)明另一種實施方式的一種轉(zhuǎn)輪104。該轉(zhuǎn)輪104包含波長轉(zhuǎn)換 材料110，在所述輪子面向光源的表面上的帶通涂層120，和在所述輪子另一表面上的角度 選擇發(fā)射涂層122。圖6a表示示例性的帶通涂層120的光學特性。該帶通涂層120 (也稱 為二向色濾光器)允許特定波長的光通過而反射所有其他波長的光。在圖6a中，從460nm 到480nm的藍光可以通過所述涂層而從波長500nm到680nm的光被反射。該二向色濾光器 120也可以被設(shè)置在光線通路的其他位置，例如在聚焦光學器件102之前。圖6b表示一種 示例性的角度選擇反射涂層122的光學特性。該角度選擇反射涂層122實質(zhì)上反射入射角 大于某個特定角的光，而實質(zhì)上透射具有較小的入射角的光。在圖6b中，入射角小于15度 的光透過涂層122，而入射角大于25度的光被反射。圖7表示從波長轉(zhuǎn)換材料110發(fā)出的光是如何從轉(zhuǎn)輪104傳播出來的。激發(fā)光，例 如460nm的藍光透過帶通涂層120，激發(fā)波長轉(zhuǎn)換材料110。該波長轉(zhuǎn)換材料110在更長的 波長例如550nm上發(fā)出光。相對于角度選擇反射涂層122以較小入射角發(fā)出的光將透過涂 層122。以較大入射角發(fā)出的光將被涂層122反射回波長轉(zhuǎn)換材料110并在其中散射。部 分散射光的入射角較小，將通過角度選擇反射涂層122。其他大角度光將被涂層122反射， 并在波長轉(zhuǎn)換材料110中再次散射。帶通涂層120將阻止發(fā)射光透射回激發(fā)光源100。帶 通涂層120和角度選擇涂層122的結(jié)合將使發(fā)射光在一個方向上以小入射角傳播。結(jié)果， 獲得了發(fā)射光的較高亮度。圖8a(平面圖)和8b (沿圖8a中A_A線的部分剖面圖)表示本發(fā)明的另一種實 施方式。帶有出口光闌126的環(huán)形反射杯124蓋在波長轉(zhuǎn)換材料110上。因為該出口光闌 小于波長轉(zhuǎn)換材料的光發(fā)射面積，由波長轉(zhuǎn)換材料以大入射角發(fā)出的光將被反射杯124的 側(cè)壁反射回波長轉(zhuǎn)換材料110并在該處散射。由波長轉(zhuǎn)換材料110發(fā)出的以較小入射角傳 播的光可以從出口光闌126逸出。結(jié)果，獲得了發(fā)射光的較高亮度。圖9表示本發(fā)明的另一種實施方式。轉(zhuǎn)輪104的一個表面上覆蓋帶通涂層120。 波長轉(zhuǎn)換材料110和角度選擇反射涂層122附在該轉(zhuǎn)輪104上。該波長轉(zhuǎn)換材料110和該 角度選擇反射涂層122與輪子相比具有較小的面積。結(jié)果，圖9中所示裝置的成本可以比 圖5中所示裝置的成本要低。圖10表示本發(fā)明的另一種實施方式。在轉(zhuǎn)輪104內(nèi)部(此處顯示了輪子104的 剖面圖或一部分)設(shè)置了一個凹槽，且所述波長轉(zhuǎn)換材料110被設(shè)置在該凹槽中。角度選 擇反射涂層122和帶通涂層120被設(shè)置在所述波長轉(zhuǎn)換材料110的兩側(cè)。圖11a和圖lib表示本發(fā)明的另一種實施方式。矩形移動模板130取代了圖1 實施方式中的轉(zhuǎn)輪104。多色波長轉(zhuǎn)換材料如紅色波長轉(zhuǎn)換材料110R，綠色波長轉(zhuǎn)換材料 110G，和藍色波長轉(zhuǎn)換材料110B線性布置在移動模板130上。來自光源100的激發(fā)光被聚 焦光學器件102聚焦到移動模板130的波長轉(zhuǎn)換材料上。當移動模板130線性振動時(如圖11a中箭頭所示)，該波長轉(zhuǎn)換材料110R，110G和11B被交替激發(fā)和產(chǎn)生交替顏色的發(fā)射 光。圖12表示圖lib中所示移動模板130的變化形式。為了增加光發(fā)射的顏色交替 頻率，在移動模板130上設(shè)置了多套波長轉(zhuǎn)換材料110R，110G和110B(這里示出了兩套)。 所述光的交替頻率將是所述移動模板的振蕩頻率和所述波長轉(zhuǎn)換材料的套數(shù)的乘積。結(jié) 果，可以得到較高的顏色交替頻率或降低對移動模板130的振動頻率要求。圖13a和13b表示圖11a和lib中所示裝置的兩種選擇性實施方式。圖13a中， 僅透射來自光源100的激發(fā)光的帶通涂層120被設(shè)置在移動模板130上，面向光源。角度 選擇反射涂層122被設(shè)置在鄰接波長轉(zhuǎn)換層110R，110G和110B處。結(jié)果，只有來自所述 波長轉(zhuǎn)換材料的、相對于移動模板130具有較小入射角的發(fā)射光能夠離開角度選擇反射涂 層122，所述發(fā)射光的亮度得到增強。圖13b中，反射偏光器128被設(shè)置在靠近波長轉(zhuǎn)換層 110R，110G和110B處。該反射偏光器128僅透射來自所述波長轉(zhuǎn)換材料且處于一種偏振 態(tài)的發(fā)射光，而將那些處于正交偏振態(tài)的發(fā)射光反射回波長轉(zhuǎn)換層110R，110G和110B。該 反射光被所述波長轉(zhuǎn)換材料散射且通常會改變它們的偏振態(tài)。因為它們的偏振態(tài)發(fā)生了改 變，部分所述光將被反射回反射偏振器128并通過它。結(jié)果，由反射偏振器128所決定的處 于那部分偏振態(tài)的亮度得到了增強。為了增強偏振改變的效率，可以在反射偏振器128和 波長轉(zhuǎn)換層110R，110G和110B之間插入相位延遲板132。所述相位延遲板可以是一塊四分 之一波長的波板。圖14a和14b表示本發(fā)明的另一種實施方式。為了增強來自光源100的激發(fā)能， 可以使用多個固態(tài)光源。例如，密集封裝的激光器陣列或LED陣列可以構(gòu)造用于如圖14a 所示的光源100。除了陣列方式外，來自多個激光器或LED的光可以組合起來通過光纖束或 光纖耦合器，如圖14b示意圖所示。圖15a表示本發(fā)明的另一種實施方式。為了增加來自光源的激發(fā)能，可以使用在 不同波長發(fā)光的多光源。在圖示的實施方式中，兩個在第一和第二波長發(fā)光的光源100a和 100b，被用來激發(fā)轉(zhuǎn)輪104上的波長轉(zhuǎn)換材料110。來自光源100a的激發(fā)光從轉(zhuǎn)輪104的 后方激發(fā)波長轉(zhuǎn)換材料110。來自光源100b的激發(fā)光透射通過二向色板140。該二向色板 140透射在第二波長的光，反射在其他波長的光。結(jié)果，從波長轉(zhuǎn)換材料110的發(fā)出的光被 二向色板140反射。用一個具體例子來進一步說明本實施方式。在這個例子中，光源100a 是一種在460nm發(fā)光的藍色LED。光源100b是一種在405nm發(fā)光的UV激光器。來自光源 100a的激發(fā)光激發(fā)波長轉(zhuǎn)換材料110，產(chǎn)生紅光、綠光、藍光和白光。二向色板140沉積有 僅能通過低于425nm的光并反射從425nm到700nm的光的介質(zhì)層。來自光源100b的UV光 透射通過二向色板140，激發(fā)波長轉(zhuǎn)換材料110。來自所述波長轉(zhuǎn)換材料和光源100a的光 將被該二向色板140反射。圖15b表示類似于圖15a中所示的另一種實施方式，但將所有光源100a，100b等 等設(shè)置在轉(zhuǎn)輪104的一側(cè)。二向色板140設(shè)置在光源100a，100b等和具有波長轉(zhuǎn)換材料的 轉(zhuǎn)輪104之間，用于組合來自光源100a和100b的激發(fā)光。該二向色板140透射來自光源 100a的激發(fā)光而反射來自光源100b的波長與光源100a的波長范圍不同的激發(fā)光。將來自 兩個光源100a和100b的組合光射向轉(zhuǎn)輪104上的所述波長轉(zhuǎn)換材料。圖16是說明根據(jù)本發(fā)明的另一種實施方式的光強度調(diào)制的原理的時序圖。為了調(diào)制來自波長轉(zhuǎn)換材料110的發(fā)射光強度，對激發(fā)光源100應用了調(diào)制方案。因為所述波長 轉(zhuǎn)換材料能夠快速地對激發(fā)光作出反應，經(jīng)調(diào)制的激發(fā)光可以導致發(fā)射光的強度調(diào)制?？?以采用各種各樣的調(diào)制方法。在圖16所示的例子中，所述激發(fā)光的波形是矩形波，可以通 過脈寬調(diào)制方法實現(xiàn)調(diào)制。作為選擇，也可以采用三角波，正弦波，或其他波形。另外，不同 的調(diào)制方案可以用于不同的激發(fā)光或激發(fā)不同的波長轉(zhuǎn)換材料。例如，某些波長轉(zhuǎn)換材料 可能要求比其他材料更強的激發(fā)光。根據(jù)本發(fā)明各種實施方式的多色照明裝置具有許多優(yōu)點。例如，可以容易地獲得 多種峰值波長的光?？梢允褂镁哂邢嗨撇ㄩL的一套LD或LED激發(fā)光源。不需要可見光范 圍內(nèi)的顏色波分多路復用器(wavelengthdivision multiplexer)。輸出顏色不受所述LD 或LED芯片的限制。它也簡化了圖像投影的設(shè)計。發(fā)射光的峰值波長可以快速地改變，其 強度也容易調(diào)制。此外，如 果采用合適的光學聚焦和收集器件，發(fā)射光具有小的集光率。這 種多色照明裝置在微型投影儀中非常有用。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，顯然，無需違背或超出本發(fā)明的精神 實質(zhì)和范圍，就可以在該多色照明裝置中設(shè)計出各種改進和變化體。因此，所有源自所附權(quán) 利要求書和它們的等同替代方案范圍內(nèi)的各種改進或變化，都是本發(fā)明意欲保護所涵蓋的 內(nèi)容。
權(quán)利要求
一種用于提供多色光的照明裝置，包括光源，其用于產(chǎn)生激發(fā)光；模板，其包括兩個或更多分區(qū)，其中所述分區(qū)中的一個或多個各自包含波長轉(zhuǎn)換材料，該波長轉(zhuǎn)換材料能夠吸收所述激發(fā)光并發(fā)出波長不同于所述激發(fā)光的波長的光，其中，第一分區(qū)包含第一波長轉(zhuǎn)換材料，第二分區(qū)包含不同的波長轉(zhuǎn)換材料或不包含波長轉(zhuǎn)換材料，其中，所述模板的一部分被布置在所述激發(fā)光的光徑上，并且其中所述模板和所述激發(fā)光相對彼此可移動，以使不同分區(qū)在不同的時間暴露于所述激發(fā)光；以及二向色元件，其被設(shè)置在所述波長轉(zhuǎn)換材料和所述光源之間，所述二向色元件透射所述激發(fā)光和反射由所述波長轉(zhuǎn)換材料發(fā)出的光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中所述光源是固態(tài)光源。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的照明裝置，其中所述光源是激光二極管或發(fā)光二極管。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的照明裝置，其中所述光源包含多個激光二極管、多個發(fā)光二 極管、或既有激光二極管又有發(fā)光二極管。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的照明裝置，還包括光纖耦合器或光纖束，用于組合由激光二極管或發(fā)光二極管或激光二極管和發(fā)光二極 管產(chǎn)生的光。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，還包括設(shè)置在所述光源和所述模板間的聚焦光學器件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中所述模板由光學透明材料制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中所述模板是圓形，由徑向線劃分成所述兩個 或更多分區(qū)，以及其中所述模板被支撐來繞軸線旋轉(zhuǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中所述模板包括兩種或更多種波長轉(zhuǎn)換材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中所述波長轉(zhuǎn)換材料包括磷光體或量子點。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中所述波長轉(zhuǎn)換材料被摻進構(gòu)成所述模板的 材料中。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中所述波長轉(zhuǎn)換材料被形成在所述模板的表
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中所述波長轉(zhuǎn)換材料附著在所述模板的表面。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中所述模板界定凹槽，且所述波長轉(zhuǎn)換材料被 設(shè)置在所述凹槽中。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中二向色濾光器是在所述模板上的、面向所述 光源的帶通涂層。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，還包括角度選擇反射層，其鄰接所述波長轉(zhuǎn)換材料而在所述波長轉(zhuǎn)換材料與所述光源相對的 一側(cè)上設(shè)置，所述角度選擇反射層實質(zhì)上透射入射角小于預定角的光，并實質(zhì)上反射入射 角大于所述預定角的光。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，還包括帶有出口光闌的反射杯，所述反射杯布置成鄰接所述波長轉(zhuǎn)換材料，所述出口光闌的面積小于所述波長轉(zhuǎn)換材料的發(fā)射面積。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中所述模板上的分區(qū)線性排列，所述模板線性振動。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的照明裝置，其中所述模板包括重復多套的多種波長轉(zhuǎn)換材料。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，還包括反射偏光器，其布置成靠近所述波長轉(zhuǎn)換材料，所述反射偏光器透射處于一種偏振態(tài) 的光和反射處于另一種偏振態(tài)的光。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的照明裝置，還包括 設(shè)置在所述反射偏光器和波長轉(zhuǎn)換層之間的波板。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的照明裝置，其中所述波板是四分之一波長的波板。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中所述光源包括以不同波長發(fā)射光的多個光源。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的照明裝置，其中第一源和第二源被設(shè)置在所述模板的一 側(cè)，所述裝置還包括二向色板，其設(shè)置在所述源和所述波長轉(zhuǎn)換材料之間，以組合來自所述第一源和所述 第二源的光，所述二向色板透射來自所述第一源的處于一波長范圍的激發(fā)光并反射來自所 述第二源的處于另一波長范圍的激發(fā)光。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的照明裝置，其中第一源和第二源被設(shè)置在所述模板的兩 側(cè)，所述裝置還包括二向色板，其設(shè)置在所述第二源和所述波長轉(zhuǎn)換材料之間，所述二向色板透射來自所 述第二源的處于一波長范圍的激發(fā)光并反射由所述波長轉(zhuǎn)換材料發(fā)出的光。
26.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中所述光源由脈寬調(diào)制信號驅(qū)動。
27.一種用于產(chǎn)生多色光的方法，包括 采用光源產(chǎn)生激發(fā)光；將所述激發(fā)光射向模板的分區(qū)，所述模板具有兩個或更多的分區(qū)，其中所述分區(qū)的一 個或多個各自包含波長轉(zhuǎn)換材料，該波長轉(zhuǎn)換材料能夠吸收所述激發(fā)光并發(fā)出波長不同于 所述激發(fā)光的波長的光，其中第一分區(qū)包含第一波長轉(zhuǎn)換材料，第二分區(qū)包含不同的波長 轉(zhuǎn)換材料或不包含波長轉(zhuǎn)換材料，所述模板還包括布置在所述波長轉(zhuǎn)換材料和所述光源之 間的二向色濾光器，所述二向色濾光器透射所述激發(fā)光并反射由所述波長轉(zhuǎn)換材料發(fā)出的 光；以及使所述模板和所述激發(fā)光相對彼此移動，以使不同分區(qū)在不同的時間暴露于所述激發(fā) 光，來產(chǎn)生具有不同顏色的發(fā)射光。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述光源是激光二極管或發(fā)光二極管。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述波長轉(zhuǎn)換材料包括磷光體或量子點。
30.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述模板還包括角度選擇反射層，其鄰接所述波長轉(zhuǎn)換材料而在所述波長轉(zhuǎn)換材料與所述光源相對的 一側(cè)上設(shè)置，所述角度選擇反射層實質(zhì)上透射入射角小于預定角的光，并實質(zhì)上反射入射 角大于所述預定角的光。
31.一種用于產(chǎn)生多色光的方法，包括 采用光源產(chǎn)生激發(fā)光；將所述激發(fā)光射向模板的分區(qū)，所述模板有兩個或更多的分區(qū)，其中所述分區(qū)的一個 或多個各自包含波長轉(zhuǎn)換材料，所述波長轉(zhuǎn)換材料能夠吸收所述激發(fā)光并發(fā)出波長不同于 所述激發(fā)光的波長的光，其中第一分區(qū)包含第一波長轉(zhuǎn)換材料，第二分區(qū)包含不同的波長 轉(zhuǎn)換材料或不包含波長轉(zhuǎn)換材料；使所述模板和所述激發(fā)光相對彼此移動，以使不同分區(qū)在不同的時間暴露于所述激發(fā) 光，來產(chǎn)生具有不同顏色的發(fā)射光；利用微顯示成像器將從所述波長轉(zhuǎn)換材料發(fā)出的具有不同顏色的光投影到顯示屏； 調(diào)制所述光源；以同步方式控制所述模板和所述光源的移動、控制所述微顯示成像器、并控制對所述 光源的調(diào)制，以在所述顯示屏上產(chǎn)生圖像。
32.一種用于產(chǎn)生有色光的方法，包括 采用光源產(chǎn)生激發(fā)光；將所述激發(fā)光射向模板的分區(qū)，所述模板有兩個或更多的分區(qū)，其中所述分區(qū)的一個 或多個各自包含波長轉(zhuǎn)換材料，所述波長轉(zhuǎn)換材料能夠吸收所述激發(fā)光并發(fā)出波長不同于 所述激發(fā)光的波長的光，其中第一分區(qū)包含第一波長轉(zhuǎn)換材料，第二分區(qū)包含不同的轉(zhuǎn)換 材料或不包含波長轉(zhuǎn)換材料；使所述模板和所述激發(fā)光相對彼此移動，以使不同分區(qū)在不同的時間暴露于所述激發(fā) 光，來產(chǎn)生具有不同顏色的發(fā)射光； 調(diào)制所述光源；以及以同步方式控制所述模板和所述激發(fā)光的相對運動和對所述光源的調(diào)制，來產(chǎn)生有色光。
33.一種用于提供多色光的照明裝置，包括 一個或多個光源，各自用于產(chǎn)生激發(fā)光；一條或多條光纖，用于傳輸由所述一個或多個光源產(chǎn)生的激發(fā)光； 模板，其包括兩個或更多分區(qū)，其中所述分區(qū)的一個或多個各自包含波長轉(zhuǎn)換材料，該 波長轉(zhuǎn)換材料能夠吸收所述激發(fā)光并發(fā)出波長不同于所述激發(fā)光的波長的光；其中第一分區(qū)包含第一波長轉(zhuǎn)換材料，第二分區(qū)包含不同的波長轉(zhuǎn)換材料或不包含波 長轉(zhuǎn)換材料，其中所述模板的一部分被布置在所述光纖輸出的激發(fā)光的光徑上，其中所述模板和所 述光纖相對彼此可移動，以使不同分區(qū)在不同的時間暴露于所述激發(fā)光。
全文摘要
一種采用激發(fā)光源和具有波長轉(zhuǎn)換材料(如磷光體)的多分區(qū)的移動模板的多色照明裝置。該激發(fā)光源是在紫外和/或藍光區(qū)域發(fā)光的發(fā)光二極管或激光二極管。該波長轉(zhuǎn)換材料吸收該激發(fā)光并發(fā)出更長波長的光。該移動模板的每個分區(qū)包含一種不同的波長轉(zhuǎn)換材料或不包含波長轉(zhuǎn)換材料。該移動模板被支撐來運動，以使不同分區(qū)在不同的時間暴露于所述激發(fā)光。所述模板在形狀上可以是輪式或矩形并且轉(zhuǎn)動或線性振動。該模板移動時，不同分區(qū)上的不同的波長轉(zhuǎn)換材料適時地相繼產(chǎn)生不同顏色的光。所述多色照明裝置可以用在具有微顯示成像器的投影系統(tǒng)中用于圖像顯示。
文檔編號G03B21/26GK101836160SQ200880107739
公開日2010年9月15日 申請日期2008年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月30日
發(fā)明者徐麗, 李屹 申請人:繹立銳光科技開發(fā)公司