本公開涉及一種光波長轉換裝置，特別涉及一種光波長轉換裝置及其適用的光源系統(tǒng)。

背景技術：

近年來，激光光源搭配熒光粉(Laser&Phosphor)已儼然成為投影機的新世代光源技術，該光源模塊技術利用藍光/UV激光(Blue/UV-LD)激發(fā)熒光色輪(Phosphor wheel,PW)產生色光，再利用分光色輪(Color Wheel,CW)切分所需RGB的色光進入投影機光機成像。

請參閱圖1，其是顯示傳統(tǒng)反射式熒光色輪的結構示意圖。一般而言，傳統(tǒng)反射式熒光色輪1是在基板10上設置反射層11后，再于該反射層11上直接涂布熒光粉121與膠體122混合的發(fā)光層12，利用激光L激發(fā)熒光粉，該反射層11再將發(fā)光層12所產生的受激發(fā)光E反射至單側出光。有鑒于熒光粉幾近全光譜的可見光波長范圍(400nm-700nm)，該反射層11的設計往往需要有所考量。舉例而言，若欲避免大角度入光的損失，大多采以與入射角無關的金屬反射層，如銀(反射率約為95％至97％)或鋁(反射率約為85％至93％)等材料，但其反射率較低且往往需考量金屬氧化、遷移等受熱后所引起的材料變異等信賴性問題；倘若要求更高的反射率(接近99％)，一般則會采以介電層材料，利用高低折射率交相堆迭形成反射膜，但該類介電反射膜對入射角度(AOI,Angle of Incidence)的相依性較高，隨著入射角度越大，反射頻譜會藍移(Blue-shift)且反射率可能下降。

請參閱圖2，其是顯示典型設計的介電反射膜的反射頻譜?？剂繜晒馍喌膽?，即使入射角度高達70度，其反射頻譜仍落在420nm-700nm可見光波長范圍(囊括一般YAG黃色熒光粉的發(fā)光頻譜)，甚至可獲得比銀金屬更高的反射率。但反觀圖1的傳統(tǒng)反射式熒光色輪1的結構， 實際應用時，發(fā)光層12是位于反射層11上，其熒光粉121發(fā)光環(huán)境是處于折射率n值為1.4至1.5的膠體122內，并非一般所設計的空氣環(huán)境。請再參閱圖3，其是顯示圖2所設計的介電反射膜于入射膠體環(huán)境的實際反射頻譜。如圖3所示，在考量入射膠體環(huán)境的折射率后，所得到的反射頻譜嚴重衰減，尤其大角度的穿透率將明顯提升，導致傳統(tǒng)反射式熒光色輪1的反射層11會漏光至基板10內，使得傳統(tǒng)反射式熒光色輪1出光效率下降。

由此可見，目前針對熒光色輪的反射層，仍無法滿足熒光粉幾近全光譜的可見光波長范圍(400nm-700nm)的高反射率需求。有鑒于此，本公開將公開一種光波長轉換裝置及其適用的光源系統(tǒng)，以改善前文提及的各項缺點及問題，進而增進其產業(yè)上的實用性。

技術實現(xiàn)要素：

本公開的主要目的為提供一種光波長轉換裝置及其適用的光源系統(tǒng)，以解決并改善前述現(xiàn)有技術的問題與缺點。

本公開的另一目的為提供一種光波長轉換裝置及其適用的光源系統(tǒng)，通過復合反射層包括第一反射層及第二反射層，且通過第二反射層調整第一反射層的反射頻譜，可有效提升復合反射層的反射率，進而使本公開達到提升大角度寬頻譜的出光效率的技術效果。

為達上述目的，本公開的一較佳實施方式為提供一種光波長轉換裝置，適用于轉換一第一波段光，包括：一基板；一熒光層，設置于該基板，用以將該第一波段光轉換為一第二波段光；以及一復合反射層，包括：一第一反射層，設置于該基板及該熒光層之間，且鄰設于該基板，用以反射該第二波段光并使該第二波段光穿透該熒光層并輸出；以及一第二反射層，設置于該第一反射層及該熒光層之間，用以調整該第一反射層的反射頻譜，以提升該復合反射層的反射率。

于一些實施例中，該復合反射層還包括一附著層，設置于該第一反射層及基板之間，且該附著層為鈦(Ti)或鉻(Cr)等金屬附著層。

于一些實施例中，該第一波段光是為藍光或紫外光，且該第二波段光是為波長大于460納米的可見光。

于一些實施例中，該第二反射層用于調整該第一反射層對于波長大于600納米的可見光的反射頻譜，以提升該復合反射層的紅光反射率。其中，該第二反射層是提升該復合反射層的紅光反射率至少3.5％。

于一些實施例中，該第一反射層為一金屬反射層，且該第二反射層為一物理性真空鍍膜反射層。

根據(jù)本公開的構想，該第一反射層是以鋁或銀或至少含其一成分的金屬合金鍍層制成，用以用于提升入射角度介于正負70度角的可見光的反射率。于另一些實施例中，該第一反射層是以金鍍層制成，以用于提升入射角度介于正負70度角的可見光及紅外光的反射率。

根據(jù)本公開的構想，該第一反射層的厚度大于30納米。

根據(jù)本公開的構想，該第二反射層包括多層介電薄膜，且該多層介電薄膜的層數(shù)至少3層。

于一些實施例中，該第二反射層為一分布布拉格反射層設計。

為達上述目的，本公開的另一較佳實施方式為提供一種光源系統(tǒng)，包括：一固態(tài)發(fā)光元件，用于發(fā)出一第一波段光至一光路徑；以及一光波長轉換裝置，設置于該光路徑，包括：一基板；一熒光層，設置于該基板，用以將該第一波段光轉換為一第二波段光；以及一復合反射層，包括：一第一反射層，設置于該基板及該熒光層之間，且鄰設于該基板，用以反射該第二波段光并使該第二波段光穿透該熒光層并輸出；以及一第二反射層，設置于該第一反射層及該熒光層之間，用以調整該第一反射層的反射頻譜，以提升該復合反射層的反射率。

附圖說明

圖1是顯示傳統(tǒng)反射式熒光色輪的結構示意圖。

圖2是顯示典型設計的介電反射膜的反射頻譜。

圖3是顯示圖2所示的介電反射膜于入射膠體環(huán)境的反射頻譜。

圖4是顯示本公開較佳實施例的光源系統(tǒng)的架構圖。

圖5是顯示本公開較佳實施例的光波長轉換裝置的結構示意圖。

圖6是顯示本公開較佳實施例的光波長轉裝置的復合反射層的反射頻譜。

附圖標記說明：

1：傳統(tǒng)反射式熒光色輪

10：基板

11：反射層

12：發(fā)光層

121：熒光粉

122：膠體

2：光波長轉換裝置

20：基板

21：熒光層

22：復合反射層

221：第一反射層

222：第二反射層

223：附著層

3：光源系統(tǒng)

31：固態(tài)發(fā)光元件

E：受激發(fā)光

L：激光

L1：第一波段光

L2：第二波段光

P：光路徑

具體實施方式

體現(xiàn)本公開特征與優(yōu)點的一些典型實施例將在后段的說明中詳細敘述。應理解的是本公開能夠在不同的態(tài)樣上具有各種的變化，其皆不脫離本公開的范圍，且其中的說明及圖示在本質上是當作對其進行說明用，而非用于限制本公開。

請參閱圖4及圖5，其中圖4是顯示本公開較佳實施例的光源系統(tǒng)的架構圖，以及圖5是顯示本公開較佳實施例的光波長轉換裝置的結構示意圖。如圖4及圖5所示，本公開較佳實施例的光波長轉換裝置2是適 用于轉換光源系統(tǒng)3的固態(tài)發(fā)光元件31發(fā)出的第一波段光L1，其中，固態(tài)發(fā)光元件31是可為但不限于一激光發(fā)光元件，并用于發(fā)出第一波段光L1至光路徑P，且光波長轉換裝置2是可為但不限于熒光色輪或熒光色板，并設置于該光路徑P，以用于轉換第一波段光L1。

于一些實施例中，本公開的光波長轉換裝置2是包括基板20、熒光層21以及復合反射層22。熒光層21是設置于基板20，用以將第一波段光L1轉換為第二波段光L2。復合反射層22包括第一反射層221及第二反射層222。其中，第一反射層221是設置于基板20及熒光層21之間，且鄰設于基板20，用以反射第二波段光L2并使第二波段光L2穿透熒光層21并輸出。第二反射層222設置于第一反射層221及熒光層21之間，用以調整第一反射層221的反射頻譜，以提升復合反射層22的反射率。

根據(jù)本公開的構想，第一反射層221是以鍍層的方式形成于基板20的表面，且第二反射層222是以附著的方式附著于第一反射層221上。于另一些實施例中，復合反射層22還包括附著層223，設置于第一反射層221及基板20之間，且該附著層223是為鈦(Ti)或鉻(Cr)等金屬材質附著。

進一步地，本公開光波長轉換裝置2的復合反射層22的第一反射層221較佳是為一金屬反射層，且第二反射層222較佳是為一物理性真空鍍膜反射層，但不以此為限。其中，第一反射層221是可以銀或鋁，或至少其一成分組成的合金鍍層制成，以用于提升入射角度介于正負70度角的可見光的反射率，亦即提升總入射角度為140度角的大角度寬反射頻譜的反射率。此外，第一反射層221亦可以金鍍層制成，基于金對紅外線的反射率特佳的特性，以用于提升入射角度介于正負70度角的可見光及紅外光的反射率。故此，第一反射層221可依照實際需求選自鋁、銀或金，或至少其一成分組成的合金等金屬。

于一些實施例中，第一反射層221的厚度大于30納米，且第二反射層222包括多層介電薄膜(Dielectric multilayer films)，且該多層介電薄膜的層數(shù)是為7層。然而，多層介電薄膜的層數(shù)亦可依照實際需求改變其配置，以期最佳化調整第一反射層221的反射頻譜，其皆屬本公開的教示范圍。于另一些實施例中，第二反射層222亦可為一分布布拉格反 射層(Distributed Bragg Reflector)，但不以此為限。

根據(jù)本公開的構想，光源系統(tǒng)3的固態(tài)發(fā)光元件31發(fā)出的第一波段光L1是為藍光或紫外光，且轉換后的第二波段光L2是為波長大于460納米的可見光。其中，復合反射層22的第二反射層222用于調整第一反射層221對于波長大于600納米的可見光，即紅光，的反射頻譜，以提升復合反射層22的紅光反射率。

請參閱圖6及表一并配合圖5，其中圖6是顯示本公開較佳實施例的光波長轉裝置的復合反射層的反射頻譜，以及表一是分別將現(xiàn)有僅使用鋁金屬反射層作為反射層、現(xiàn)有僅使用介電反射膜作為反射層以及本公開使用復合反射層作為反射層對熒光粉各色光的出光量比較制表。應注意的是表一是將鋁金屬反射層的出光量作為基準，以進行比較。

表一

如圖5、圖6及表一所示，本公開的光波長轉換裝置2的復合反射層22在60度大角度且波長介于400至700納米的入射光的反射率仍維持在80％以上。同時，本公開通過復合反射層22的設置，可使整體黃光的出光量增益至102.4％，以獲得較佳的出光效率，其中綠光及紅光的出光量相較于鋁金屬反射層的出光量亦分別有1.7％與3.5％的增益量。

此外，利用本公開的反射膜層22的設計，可以利用第二反射層222調整第一反射層221的反射頻譜，進一步可用于調節(jié)各色光區(qū)域的反射率高低，藉以加強光波長轉換裝置2欲增益的出光色光，請參閱表二及表三并配合表一，其中表二及表三是分別為以本公開的復合反射層22對各色光的反射率與鋁金屬反射層的反射率進行比較制表的不同實施例。

表二

表三

由表一、表二及表三可知，通過本公開光波長轉換裝置2的復合反射層22的配置變化，該復合反射層22對于調整紅光區(qū)間的輸出亮度可從增益至103.5％提升至111.9％，亦即其紅光反射率從84％至92.5％提升為95％至97％，有利于投影機的色彩配置。

綜上所述，本公開提供一種光波長轉換裝置及其適用的光源系統(tǒng)，以解決并改善前述現(xiàn)有技術的問題與缺點。具體而言，本公開通過復合反射層包括第一反射層及第二反射層，且通過第二反射層調整第一反射層的反射頻譜，可有效提升復合反射層的反射率，進而使本公開達到提升大角度寬頻譜的出光效率的技術效果。

縱使本發(fā)明已由上述的實施例詳細敘述而可由本領域技術人員任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附權利要求所欲保護者。