波長轉(zhuǎn)換模塊與照明系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光學(xué)模塊與光學(xué)系統(tǒng)，且特別涉及一種波長轉(zhuǎn)換模塊與照明系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來固態(tài)照明光源如發(fā)光二極管(light-emitting d1de, LED)、激光二極管(Laser d1de)等的發(fā)展蓬勃，因而逐漸應(yīng)用于各式電子設(shè)備的照明應(yīng)用中，以取代傳統(tǒng)光源，如汞燈、熒光燈等。固態(tài)照明光源相較于傳統(tǒng)光源具有發(fā)光效率高、體積小、色彩飽和度高以及不含汞等優(yōu)點。
[0003]在投影機(jī)的系統(tǒng)中也逐漸導(dǎo)入固態(tài)光源作為照明光源。在投影裝置中使發(fā)光光源(如發(fā)光二極管或激光二極管)均勻地投射出紅、藍(lán)、綠三原色光的主要技術(shù)有下列兩種:第一種方式是利用固態(tài)光源投射出一白光，并使白光通過具有紅、藍(lán)、綠三色濾光片的色輪，從而以個別產(chǎn)生相對應(yīng)的紅、藍(lán)、綠三時序光的方式進(jìn)行合光輸出。第二種方式則為利用固態(tài)光源發(fā)出藍(lán)色激發(fā)光，以激發(fā)涂布在旋轉(zhuǎn)盤上的熒光粉以產(chǎn)生紅色、藍(lán)色、綠色等光或黃色光，并借著將藍(lán)色、紅色、綠色等光或黃光進(jìn)行合光后輸出。
[0004]日本專利特開平7-37511號公報提出在等離子顯示器面板的排列間距中的表面增加凹凸結(jié)構(gòu)。日本專利特開平2005-277331號公報利用凹狀的反射開口結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)涂布熒光粉層，以提高從熒光粉層激發(fā)出的光利用效率。中國專利第101936505號提出一種熒光輪，其利用一反射面涂布上熒光粉層。中國專利第102073115A號提出一種反射式熒光粉色輪。中國專利第203223862U號揭露一種具有微結(jié)構(gòu)光學(xué)薄膜的LED照明裝置。中國專利第101651177B號揭露一種具有兩層膠體封裝的發(fā)光二極管。
[0005]“【背景技術(shù)】”段落只是用來幫助了解本
【發(fā)明內(nèi)容】
，因此在“【背景技術(shù)】”段落所揭露的內(nèi)容可能包含一些沒有構(gòu)成所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員所知道的公知技術(shù)。在“【背景技術(shù)】”段落所揭露的內(nèi)容，不代表該內(nèi)容或者本發(fā)明一個或多個實施例所要解決的問題，在本發(fā)明申請前已被所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員所知曉或認(rèn)知。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供一種波長轉(zhuǎn)換模塊，具有良好的集光效果。
[0007]本發(fā)明提供一種照明系統(tǒng)，具有良好的光效率。
[0008]本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點可以從本發(fā)明所揭露的技術(shù)特征中得到進(jìn)一步的了解。
[0009]為達(dá)上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本發(fā)明的一實施例提出一種波長轉(zhuǎn)換模塊，其包括一反射基板、一帶狀波長轉(zhuǎn)換層及一微結(jié)構(gòu)層。帶狀波長轉(zhuǎn)換層配置于反射基板上，且包括一透光基材及摻雜于透光基材中的波長轉(zhuǎn)換材料。微結(jié)構(gòu)層配置于帶狀波長轉(zhuǎn)換層上，且包括多個微結(jié)構(gòu)。這些微結(jié)構(gòu)以最密堆積的方式排列于微結(jié)構(gòu)層的表面，且波長轉(zhuǎn)換模塊滿足n2-0.3 ^ nl ^ n2+0.3，其中nl為透光基材的折射率，且n2為微結(jié)構(gòu)層的折射率。
[0010]本發(fā)明的一實施例提出一種照明系統(tǒng)，包括上述波長轉(zhuǎn)換模塊及激發(fā)光源。激發(fā)光源用以發(fā)出激發(fā)光束，其中來自激發(fā)光源的激發(fā)光束經(jīng)由微結(jié)構(gòu)層傳遞至帶狀波長轉(zhuǎn)換層。
[0011]在本發(fā)明的一實施例中，每一微結(jié)構(gòu)符合P/4蘭h蘭P/2，其中h為微結(jié)構(gòu)于垂直反射基板的方向上的高度，且P為微結(jié)構(gòu)于平行反射基板的方向上的節(jié)距(pitch)。
[0012]在本發(fā)明的一實施例中，帶狀波長轉(zhuǎn)換層為環(huán)狀波長轉(zhuǎn)換層。
[0013]在本發(fā)明的一實施例中，波長轉(zhuǎn)換材料為熒光材料。
[0014]在本發(fā)明的一實施例中，波長轉(zhuǎn)換模塊還包括反射杯結(jié)構(gòu)，其配置于反射基板上，其中帶狀波長轉(zhuǎn)換層配置于反射杯結(jié)構(gòu)中。
[0015]在本發(fā)明的一實施例中，反射杯結(jié)構(gòu)包括第一環(huán)狀反射結(jié)構(gòu)及第二環(huán)狀反射結(jié)構(gòu)。第一環(huán)狀反射結(jié)構(gòu)配置于環(huán)狀波長轉(zhuǎn)換層的內(nèi)側(cè)，且第二環(huán)狀反射結(jié)構(gòu)配置于環(huán)狀波長轉(zhuǎn)換層的外側(cè)。
[0016]在本發(fā)明的一實施例中，第一環(huán)狀反射結(jié)構(gòu)具有第一反射面，第一反射面相對于反射基板傾斜，且朝向環(huán)狀波長轉(zhuǎn)換層的外側(cè)。第二環(huán)狀反射結(jié)構(gòu)具有第二反射面，第二反射面相對于反射基板傾斜，且朝向環(huán)狀波長轉(zhuǎn)換層的內(nèi)側(cè)。
[0017]在本發(fā)明的一實施例中，波長轉(zhuǎn)換模塊還包括致動器，用以帶動反射基板旋轉(zhuǎn)。
[0018]在本發(fā)明的一實施例中，當(dāng)反射基板旋轉(zhuǎn)時，帶狀波長轉(zhuǎn)換層上的不同位置在不同時間中進(jìn)入激發(fā)光束的照射范圍內(nèi)。
[0019]在本發(fā)明的一實施例中，微結(jié)構(gòu)層與透光基材為一體成型。
[0020]在本發(fā)明的一實施例中，這些微結(jié)構(gòu)配置于微結(jié)構(gòu)層的背對帶狀波長轉(zhuǎn)換層的表面，且這些微結(jié)構(gòu)包括具有球的一部分的形狀的結(jié)構(gòu)、具有弧狀凹面的結(jié)構(gòu)、三角錐狀結(jié)構(gòu)、四面體狀結(jié)構(gòu)或其組合。
[0021 ] 在本發(fā)明的一實施例中，激發(fā)光源為激光光源。
[0022]基于上述，在本發(fā)明的實施例的波長轉(zhuǎn)換模塊與照明系統(tǒng)中，由于微結(jié)構(gòu)層配置于帶狀波長轉(zhuǎn)換層上，且這些微結(jié)構(gòu)以最密堆積的方式排列于微結(jié)構(gòu)層的表面，因此除了可降低來自帶狀波長轉(zhuǎn)換層的光被全反射而無法自波長轉(zhuǎn)換模塊出光的機(jī)率，且可藉由微結(jié)構(gòu)使自波長轉(zhuǎn)換模塊出光的光束的發(fā)散角降低。如此一來，波長轉(zhuǎn)換模塊便可具有良好的集光效果，而使用此波長轉(zhuǎn)換模塊的照明系統(tǒng)可具有良好的光效率。
[0023]為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合附圖作詳細(xì)說明如下。
【附圖說明】
[0024]圖1A為本發(fā)明的一實施例的照明系統(tǒng)的示意圖。
[0025]圖1B為圖1A中的波長轉(zhuǎn)換模塊的正視圖。
[0026]圖1C為圖1A中的波長轉(zhuǎn)換模塊的剖面示意圖。
[0027]圖1D為圖1B中的微結(jié)構(gòu)層的局部正視圖。
[0028]圖2A為圖1A的波長轉(zhuǎn)換模塊在將微結(jié)構(gòu)層移除后的發(fā)光強(qiáng)度分布圖。
[0029]圖2B為圖1A的波長轉(zhuǎn)換模塊的發(fā)光強(qiáng)度分布圖。
[0030]圖3A為本發(fā)明的另一實施例的波長轉(zhuǎn)換模塊的示意圖。
[0031]圖3B為圖3A的波長轉(zhuǎn)換模塊的正視圖。
[0032]圖4為本發(fā)明的又一實施例的波長轉(zhuǎn)換模塊的剖面示意圖。
[0033]圖5為本發(fā)明的另一實施例的波長轉(zhuǎn)換模塊的剖面示意圖。
[0034]圖6為本發(fā)明的再一實施例的波長轉(zhuǎn)換模塊的剖面示意圖。
【具體實施方式】
[0035]有關(guān)本發(fā)明的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點與功效，在以下配合參考圖式的一較佳實施例的詳細(xì)說明中，將可清楚的呈現(xiàn)。以下實施例中所提到的方向用語，例如:上、下、左、右、前或后等，僅是參考附圖的方向。因此，使用的方向用語是用來說明并非用來限制本發(fā)明。
[0036]圖1A為本發(fā)明的一實施例的照明系統(tǒng)的示意圖，圖1B為圖1A中的波長轉(zhuǎn)換模塊的正視圖，圖1C為圖1A中的波長轉(zhuǎn)換模塊的剖面示意圖，而圖1D為圖1B中的微結(jié)構(gòu)層的局部正視圖。請參照圖1A至圖1D，本實施例的照明系統(tǒng)100包括一波長轉(zhuǎn)換模塊200及一激發(fā)光源110，且波長轉(zhuǎn)換模塊200包括一反射基板210、一帶狀波長轉(zhuǎn)換層220及一微結(jié)構(gòu)層230。帶狀波長轉(zhuǎn)換層220配置于反射基板210上，且包括一透光基材222及摻雜于透光基材222中的波長轉(zhuǎn)換材料224。在本實施例中，反射基板210例如是金屬基板，而此金屬基板的朝向透光基材220的表面則藉由表面拋光處理而形成反射面，或者是在此表面上鍍上一層反射膜以形成反射面。在一實施例中，金屬基板的材質(zhì)例如為鋁，而反射膜的材質(zhì)例如為銀。此外，在本實施例中，透光基材222的材質(zhì)例如為透明的膠材，例如使用膠材的折射率為1.5的材質(zhì)，而波長轉(zhuǎn)換材料224為熒光材料，例如為熒光粉(phosphor)。
[0037]微結(jié)構(gòu)層230配置于帶狀波長轉(zhuǎn)換層220上，且包括多個微結(jié)構(gòu)232。這些微結(jié)構(gòu)232以最密堆積的方式排列于微結(jié)構(gòu)層230的表面，亦即是堆積成六方最密堆積(hexagonal closed packing)中的一層，如圖1D所繪示。在本實施例中，這些微結(jié)構(gòu)232配置于微結(jié)構(gòu)層230的背對帶狀波長轉(zhuǎn)換層220的表面，如圖1C所繪示，且這些微結(jié)構(gòu)232包括具有球的一部分的形狀的結(jié)構(gòu)、具有弧狀凹面的結(jié)構(gòu)、三角錐狀結(jié)構(gòu)、四面體狀結(jié)構(gòu)或其組合，其中具有球的一部分的形狀定義為可為半球、1