[发明专利]波长转换装置和发光装置

说明书

技术领域

本发明涉及光学领域，特别是涉及波长转换装置和发光装置。

背景技术

目前，半导体光源已经越来越受到人们的重视。尤其是在投影显示领域，由于传统灯泡的使用寿命只有3000小时，因此对长寿命的光源的需求非常迫切。

目前的解决方案有两种。第一种是直接使用发光二极管(LED，light emitting diode)作为单色光源，另一种是由美国专利7547114所揭示的使用蓝光LED来激发一个波长转换装置来产生各种颜色的受激光。两者的问题都在于LED的亮度不足，这主要是由于单颗LED的发光面积太大，使得LED发射的光束的光学扩展量过大。当然，后者可以使用蓝光激光作为激发光源，但是蓝光激光的成本较高，而且使用寿命比LED低很多。

因此，需要一种波长转换装置，可以在产生受激光的同时实现光学扩展量的减小。

发明内容

本发明解决的主要技术问题是提出一种波长转换装置，可以在产生受激光的同时实现光学扩展量的减小。

本发明提出一种波长转换装置，包括用于吸收激发光并发射受激光的波长转换层，该波长转换层包括相对的第一表面和第二表面；包括位于波长转换层第一表面一侧的反射层，该反射层反射所述受激光；还包括位于波长转换层第二表面一侧的光分布变换层，该光分布变换层包括相对的平面和微结构面，该平面面向波长转换层的第二表面。其中微结构面上包括多个微结构单元，微结构单元的形状是棱锥或圆锥。

本发明还提出一种发光装置，包括上述的波长转换装置和发射激发光的激发光源，激发光从波长转换装置的反射层的一侧入射于波长转换装置的波长转换层，或激发光从波长转换装置的光分布变换层的一侧入射于波长转换装置的波长转换层。

在本发明的波长转换装置和发光装置中，利用光分布变换层对小角度光线的反射以及这些光线在光分布变换层和反射层之间的传播和散射，实现了对波长转换层发出的光的角度的压缩，进而减小了发光的光学扩展量。

附图说明

图1a是本发明的第一实施例的示意图；

图1b是本发明的第一实施例的光分布变换层的俯视图；

图1c是本发明的第一实施例的工作原理示意图；

图2a和2b是本发明的第一实施例的光分布变换层的另外两种可能的微结构单元形状；

图3是微结构单元为圆锥时的光分布变换层的俯视图；

图4a是本发明的第二实施例的示意图；

图4b是本发明第二实施例的波长转换层的俯视图；

图5是本发明第二实施例的一个举例的示意图；

图6是微结构单元是一维棱镜时的光分布变换层的俯视图。

具体实施方式

本发明的第一实施例的结构如图1a所示。波长转换装置100包括用于吸收激发光111并发射受激光121的波长转换层101，该波长转换层101包括相对的第一表面101a和第二表面101b；还包括位于波长转换层第一表面101a一侧的反射层103，该反射层103反射受激光；还包括位于波长转换层第二表面101b一侧的光分布变换层105，该光分布变换层105包括相对的平面105b和微结构面105a，该平面105b面向波长转换层的第二表面101b，且微结构面105a上包括多个微结构单元105a1。

光分布变换层使用透明材料制作而成，例如玻璃或透明有机材料。在本实施例中，每个微结构单元的形状都是四棱锥；若使用透明有机材料如环氧树脂制作该光分布变换层，则可以使用模具注塑的方法得到光分布变换层的微结构面的微结构。

在本实施例中，微结构单元105a1在微结构面105a上呈周期性排布；微结构面的俯视图如图1b所示。这种周期性排布的好处在于其重复性使得加工制作比较方便，成本较低。

下面就本实施例的波长转换装置的工作原理进行说明。

如图1c所示，波长转换层101受激发光为各向同性，其中从第一表面101a发出的光122入射于反射层103的表面103a。在该实施例中，反射层103是干涉滤光片。干涉滤光片就是在透镜基材表面使用溅射的方法交替的镀低折射率和高折射率薄膜，在本实施例中它透射激发光111同时反射受激光122。作为优选的实施例，干涉滤光片的镀膜面面向波长转换层的第一表面101a。因此，受激光122在入射到反射层表面103a后被反射回波长转换层。可以理解，由于反射层的存在，这部分光最终会从波长转换层第二表面101b出射。