《光源》是深圳市繹立銳光科技開發有限公司於2012年3月23日申請的專利，該專利的申請號為2012100800671，公布號為CN102818170A，授權公布日為2012年12月12日，發明人是李屹、胡飛、侯海雄。
《光源》專利提出一種光源，包括用於發射激發光的激發光源和反光碗，該反光碗的內表面為第一反射面，該第一反射面包括光出口和至少一個焦點；還包括位於第一反射面的焦點上的波長轉換元件，該波長轉換元件用於吸收激發光並發射受雷射；還包括位於波長轉換元件的面向反光碗的光出口的一側的反射裝置，該反射裝置用於反射受雷射。其中激發光源位於反光碗的外部。在該發明的光源中，利用反射裝置顯著的降低波長轉換層發射的受雷射的發光立體角，從而大大減小了反光碗的長度；同時將激發光源放置於反光碗的外部，使波長轉換元件發射的受雷射都能高效的入射於反光碗。
2018年12月20日，《光源》專利獲得第二十屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《光源》專利摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：光源
- 公告號：CN102818170A
- 授權日：2012年12月12日
- 申請號：2012100800671
- 申請日：2012年3月23日
- 申請人：深圳市繹立銳光科技開發有限公司
- 地址：廣東省深圳市南山區科技園南十二路方大大廈三樓光峰光電技術有限公司
- 發明人：李屹、胡飛、侯海雄
- Int.Cl.：F21S8/00(2006.01)I; F21V7/00(2006.01)I; F21V7/04(2006.01)I; F21V9/00(2006.01)I
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
截至2012年3月，固態光源以其節能環保、壽命長等優點已經被越來越多的套用於生活中；尤其是基於波長轉換材料（例如螢光粉）的光源，他們利用波長轉換材料受激發光，往往具有高效率、低成本的優點。
在實際套用中，很大一部分的套用場合要求光源可以發射確定方向的光束，例如舞檯燈、汽車大燈或投射照明燈等，而且這些套用對於投射光束的角度往往要求是越小越好的，這樣可以保證高效率的照射到遠方的物體。然而眾所周知的，波長轉換材料受激發射的光線可以看作是各向同性發光的，不具有顯著的方向性。一種容易想到的方法是，利用反光碗對波長轉換材料受激發射的光線進行收集後再投射出去。截至2012年3月，在該領域存在多種技術方案。
例如美國專利US8083364提出的方案，其結構示意圖如圖1所示。其中，發光二極體光源31發出的激發光經過其四周的第一反射碗41的收集後入射于波長轉換層32，波長轉換層32吸收了激發光並發射受雷射。在它發射的受雷射中，分為多個方向，例如受雷射線65直接入射於圍繞在波長轉換層32四周的第二反光碗42並被後者反射形成出射光線66，受雷射線61則透射介質層33後入射於第二反光碗42並被後者反射形成出射光線62，受雷射線63則透射介質層33後被第一反射碗41反射形成光線64再回到波長轉換層32，受雷射線67則經過位於波長轉換層32上方的球透鏡34的折射形成出射光線68。綜上所述，從波長轉換層32發出的受雷射線主要分為三部分，第一部分（例如光線61和65）會入射於第二反射面並被其反射得以出射，第二部分（例如光線67）則會經過球透鏡的34的折射得以出射，第三部分（例如光線63）則會返回發光二極體光源31及第一反射碗41，被反射後再次回到波長轉換層32。
該方案存在兩個主要問題。第一，第二反光碗42對於光線的收集與球透鏡對於光線的收集不可能兼顧，也就是說上述的第一部分光和第二部分光的發光角度不能兼顧。因為根據光學擴展量守恆原理，如果希望光線經過球透鏡後出射的光為準直光，則球透鏡的直徑必然大于波長轉換層的發光區域，這樣必然造成對從第二反光碗上反射的光的部分遮擋而形成不必要的折射。第二，發光二極體光源31和第一反射碗41介于波長轉換層32與第二反光碗42之間，這直接導致上述第三部分光的形成，這部分光由於不能直接出射，因此效率比其他光顯著降低。
日本專利JP2012013898A則提出了另一種方案，其結構如圖2所示。其中，雷射二極體1發出的光經過透鏡1a和1b折射後，再經過分光濾光片2反射，最後入射于波長轉換層4。該波長轉換層位於反光碗50的焦點附近，這樣從波長轉換層4發射的受雷射會分為三部分。第一部分如光線5所示，從波長轉換層4背向反光碗的出光口的一側發射出來，並經過反光碗50的反射形成平行光出射；第二部分如光線6所示，它從波長轉換層4的面向反光碗的出光口的一側出射併入射於反光碗50的表面並被後者反射形成平行光出射；第三部分如光線7所示，它同樣從波長轉換層4的面向反光碗的出光口的一側出射，但不能入射於反光碗40的表面而直接由反光碗50的出光口出射。
利用將激發光源1設定於反光碗40的外部，該方案解決了如圖1所示的方案中激發光源對於受雷射的阻擋問題，但是該方案仍存在部分受雷射不能被有效準直的問題。在該方案中，如果無限的延長反光碗50的長度，則如光線7所示的大角度光線的比例會越來越少，但是這顯然會使整個系統的體積顯著增大。因此在該方案中，出射光的角度控制與系統體積是一對矛盾。
日本專利JP2009259431A提出的方案與圖2所示的方案相似，只是其激發源變成了電極發射的電子，而入射于波長轉換層的方向是波長轉換層的背向於反光碗的出光口的一側。然而，與圖2所示的方案相同，該專利的方案同樣存在著出射光的角度控制與系統體積之間的矛盾。
發明內容
專利目的
《光源》專利解決的主要技術問題是提出一種光源，該光源可以定向發射光線同時兼顧系統的體積。
技術方案
《光源》專利提出一種光源，包括用於發射激發光的激發光源和反光碗，該反光碗的內表面為第一反射面，該第一反射面包括光出口和至少一個焦點；還包括位於第一反射面的焦點上的波長轉換元件，該波長轉換元件用於吸收激發光並發射受雷射；還包括位於波長轉換元件的面向反光碗光出口的一側的反射裝置，該反射裝置用於反射受雷射。其中激發光源位於反光碗的外部。
改善效果
在《光源》專利的光源中，利用反射裝置顯著的降低波長轉換層發射的受雷射的發光立體角，從而大大減小了反光碗的長度；同時將激發光源放置於反光碗的外部，使波長轉換元件發射的受雷射都能高效的入射於反光碗。
附圖說明
圖1是第一種技術的光源結構示意圖；
圖2是第二種技術的光源結構示意圖；
圖3是《光源》專利的第一實施例的光源結構示意圖；
圖4是《光源》專利的第二實施例的光源結構示意圖；
圖5是《光源》專利的第三實施例的光源結構示意圖；
圖6是《光源》專利的第四實施例的光源結構示意圖；
圖7是《光源》專利的第五實施例的光源結構示意圖；
圖8a是《光源》專利的第七實施例的光源結構示意圖；
圖8b是反光碗、波長轉換元件和轉動面在圖8a中從右側看過去的視圖；
圖8c是《光源》專利的第七實施例的一種可能的波長轉換元件的俯視圖；
圖9a是《光源》專利的第八實施例的光源結構示意圖；
圖9b是《光源》專利的第八實施例的光源的俯視圖；
圖10a和10b是《光源》專利的第九實施例的光源結構的俯視圖和正視圖；
圖11是《光源》專利的第十實施例的光源結構示意圖；
圖12是《光源》專利的第十一實施例的光源結構示意圖；
圖13a是《光源》專利的第十二實施例的光源結構示意圖；
圖13b是反光碗和波長轉換元件在圖13a中從右側看過去的視圖；
圖14是《光源》專利的第六實施例的光源結構示意圖。
技術領域
《光源》專利涉及光源領域，特別是涉及基於波長轉換的光源。
權利要求
1.一種光源，其特徵在於，包括：用於發射激發光的激發光源；反光碗，該反光碗的內表面為第一反射面，該第一反射面包括光出口和至少一個焦點，所述第一反射面的形狀為旋轉橢球面，或為旋轉橢球面的一部分；位於所述第一反射面的焦點上的波長轉換元件，該波長轉換元件用於吸收所述激發光並發射受雷射；位於所述波長轉換元件的面向第一反射面光出口的一側的反射裝置，該反射裝置用於反射受雷射；其中所述激發光源位於所述反光碗的外部，所述第一反射面包括一光軸，所述光軸與所述反射裝置的夾角大於等於45度，且小於90度。
2.根據權利要求1所述的光源，其特徵在於，所述反射裝置為片狀，其一面為第二反射面。
3.根據權利要求2所述的光源，其特徵在於，所述波長轉換元件為波長轉換層，該波長轉換層與所述第二反射面平行放置。
4.根據權利要求3所述的光源，其特徵在於，所述波長轉換層緊鄰或貼附於所述反射裝置表面。
5.根據權利要求2所述的光源，其特徵在於，所述第二反射面位於所述反射裝置的面向所述波長轉換元件的表面上。
6.根據權利要求1所述的光源，其特徵在於，所述光軸與反射裝置相垂直。
7.根據權利要求1所述的光源，其特徵在於，所述激發光從波長轉換元件的面向所述反射裝置的一側入射于波長轉換元件。
8.根據權利要求7所述的光源，其特徵在於，所述反射裝置是分光濾光片，能夠透射激發光同時反射受雷射。
9.根據權利要求7所述的光源，其特徵在於，還包括位於激發光源與波長轉換元件的光路之間的分光裝置，用於透射激發光同時反射受雷射以使激發光和受雷射的光路分離，或透射受雷射同時反射激發光以使激發光和受雷射的光路分離。
10.根據權利要求1所述的光源，其特徵在於，所述激發光從波長轉換元件的背向所述反射裝置的一側入射于波長轉換元件。
11.根據權利要求10所述的光源，其特徵在於，所述第一反射面包括一個通光區域，該通光區域可以透射所述激發光並引導激發光入射於所述波長轉換元件。
12.根據權利要求11所述的光源，其特徵在於，所述通光區域鍍有干涉鍍膜或覆蓋有干涉濾光片，該干涉鍍膜或干涉濾光片可以在透射激發光的同時反射受雷射。
13.根據權利要求10所述的光源，其特徵在於，還包括位於反射裝置的背向於所述波長轉換元件一側的散熱裝置，該散熱裝置與所述反射裝置緊密貼附。
14.根據權利要求1至13中任意一項所述的光源，其特徵在於，還包括驅動裝置，該驅動裝置包括周期性運動的運動面，所述波長轉換元件與該運動面固定連線。
15.根據權利要求14所述的光源，其特徵在於，所述波長轉換元件包括兩個或以上個色段，每個色段具有不同的波長轉換特性或散光特性，這些色段隨所述運動面做周期性運動並輪流位於所述第一反射面的焦點上。
16.根據權利要求14所述的光源，其特徵在於，反射裝置與所述運動面固定連線。
17.根據權利要求14所述的光源，其特徵在於，所述運動面位於所述反光碗的第一反射面的光出口的外部。
18.根據權利要求14所述的光源，其特徵在於，所述波長轉換元件固定連線於所述運動面的平面內。
19.根據權利要求14所述的光源，其特徵在於，所述波長轉換元件固定連線於所述運動面的側面。
20.根據權利要求19所述的光源，其特徵在於，還包括位於所述驅動裝置與反光碗的光路之間的反射鏡，用於反射從反光碗出射的受雷射並使其形成出射光。
實施方式
《光源》專利提出一種光源，其結構示意圖如圖3所示。該光源包括以下部件：用於發射激發光321的激發光源301和反光碗302，該反光碗302的內表面為第一反射面303，該第一反射面303包括光出口303a和至少一個焦點；還包括位於第一反射面303的焦點上的波長轉換元件304，該波長轉換元件304用於吸收激發光321並發射受雷射；還包括位於波長轉換元件304的面向第一反射面的光出口303a的一側的反射裝置305，該反射裝置305用於反射受雷射。
在《光源》專利中，激發光源301位於反光碗302的外部，這樣能夠有效的避免激發光源301對於受雷射的遮擋，從而提高了發光效率。
在該實施例中，激發光321入射于波長轉換元件304上並使其受激發射受雷射。波長轉換元件304發射受雷射是各向同性的，因此受雷射會分為兩部分：第一部分面向第一反射面303的光出口303a出射，第二部分面向第一反射面303出射。由於反射裝置305位於波長轉換元件304的面向光出口303a的一側，因此第一部分光會全部入射於反射裝置305表面而被其反射回波長轉換元件304。這部分反射光會被波長轉換元件304本身散射，其中部分光會從面向第一反射面303的方向出射，另一部分會再次從面向光出口303a的方向出射並再次被反射裝置305反射。由於波長轉換元件304對於受雷射幾乎沒有吸收，如此循環的結果是，絕大部分光會從波長轉換元件304的面向第一反射面303的方向發射出來。這部分光會全部入射於第一反射面上並被其反射形成出射光，例如受雷射322和324分別入射於第一反射面303上被反射分別形成出射光323的325。
綜上所述，利用反射裝置305將波長轉換元件304受激發出的面向光出口的受雷射反射回去，可以使波長轉換元件304的發光立體角顯著的減小，這樣只需要有限長度的第一反射面，就可以將波長轉換元件304發出的所有的受雷射全部經由第一反射面的反射而準直，從而避免了大角度光的產生。
經過實驗驗證，與背景技術中所說的日本專利JP2012013898A和JP2009259431A相比，《光源》專利由於使用了反射裝置使部分受雷射在反射裝置與波長轉換元件之間來回反射和散射，從而在一定程度上降低了效率。然而在對光束的質量（例如準直性）要求很高的場合，《光源》專利由於所有的光線都被反光碗有效的利用，所以最終有效光能量反而高於上述兩個日本專利中記載的方案。
在該實施例中，激發光321從波長轉換元件304的背向反射裝置305的一側入射于波長轉換元件。顯而易見的，第一反射面的一部分必然在激發光321的光路上。因此在該實施例中，第一反射面303包括一個通光區域303b，該通光區域303b可以透射激發光321並引導激發光入射于波長轉換元件304。
為了避免受雷射從通光區域303b出射而造成的損失，可以在區域303b表面鍍干涉鍍膜，該干涉鍍膜可以在透射激發光321的同時反射受雷射。在實際套用中這存在兩種可能的情況。第一種情況是第一反射面的通光區域303b上鍍有干涉鍍膜，而其餘區域鍍有對所有光都反射的鍍膜，例如銀膜等。這樣做的缺點在於該第一反射面需要經過兩次鍍膜完成，成本很高，而優點在於被波長轉換元件304反射散射的激發光也會被通光區域303b以外的區域的反射膜反射，從而成為光源出射光的一部分，這時光源可以出射激發光和受雷射的混合光。第二種情況是第一反射面上全部鍍有透射激發光同時反射受雷射的干涉鍍膜，這樣做的好處在於加工方便，但缺點在於被波長轉換元件304反射散射的激發光會透射出第一反射面而不能形成出射光。這兩種情況可以根據實際的套用來選擇。
實際上，通光區域303b也可以沒有干涉鍍膜而保持透明狀態，既可以使激發光321穿過，在加工時也比較方便，成本較低。但是問題在於這樣會有部分受雷射通過該通光區域303b損失掉。可以理解，只要該通光區域303b的面積足夠小，這樣的損失也是可以忽略的。
在該實施例中，反射裝置305為片狀，它的面向波長轉換元件304一側的表面為反射第二受雷射的第二反射面。片狀反射裝置是容易加工的，最常用的方法是在光滑的材料基板上鍍反射膜，例如銀膜或銀和介質的混合膜，而常用的基板包括透明玻璃基板和拋光的金屬基板。
如果使用拋光的金屬基板，則該基板對於波長轉換元件304會存在一定的散熱作用，因此對效率有所幫助。而如果使用玻璃基板，則第二反射面實際上也可以位於反射裝置305的背向波長轉換元件304的一側的表面上，其缺點在於會有部分受雷射進入到玻璃基板內部並沿著該玻璃基板橫向的傳播並最終從玻璃基板的側面出射，這會造成不必要的損失。當玻璃基板比較薄，或者這種損失可以接受的場合，第二反射面位於反射裝置305的背向波長轉換元件304的一側的表面上的情況也可能出現。
在該實施例中，波長轉換元件304為波長轉換層，該波長轉換層304與第二反射面平行放置；優選的，波長轉換層304緊鄰或貼附於反射裝置305表面，其好處在於兩方面：一方面反射裝置305可以傳導一部分波長轉換層的熱量從而對光源的效率有幫助，另一方面這避免了受雷射沿著波長轉換層304與反射裝置305之間的縫隙橫向傳播而形成損失的情況。
在第一實施例中，為了得到平行出射光（例如光線323和325），第一反射面303的形狀為旋轉拋物面，圖3中303所表示的是該旋轉拋物面的過旋轉對稱軸的一個截面的形狀。根據幾何知識可知，該旋轉拋物面具有一個焦點，從該焦點處發出的入射於該旋轉拋物面表面的光都會被反射成相互平行的光束，該光束的傳播方向平行於該旋轉拋物面的旋轉對稱軸391，該旋轉對稱軸391也稱為該第一反射面的光軸。因此，在該實施例中，波長轉換元件304放置於第一反射面的焦點上。更具體的說，由於反射裝置305的存在，該第一反射面303隻需要為旋轉拋物面的一部分，不會被受雷射照射的旋轉拋物面上的其它部分則不需要。
在實際套用中，為了配合不同的光學系統，第一反射面的形狀還可以是其它的形狀。例如在《光源》專利的第二實施例中，如圖4所示，與第一實施例不同的是，第一反射面403的形狀為旋轉橢球面，圖4中403所表示的是該旋轉橢球面的過旋轉對稱軸的一個截面的形狀。根據幾何知識可知，旋轉橢球面有兩個焦點，從其中一個焦點發出的光線必然經過旋轉橢球面的反射而會聚於另一個焦點。因此，在該實施例中，波長轉換元件404放置於該旋轉橢球面的一個焦點上，而其發出的受雷射經過第一反射面反射後會聚於該旋轉橢球面的另一個焦點492上。更具體的說，由於反射裝置的存在，該第一反射面403隻需要為旋轉橢球面的一部分，不會被受雷射照射的旋轉橢球面上的其它部分則不需要。
在第一實施例中，反射裝置305呈片狀，且其平面方向與第一反射面303的光軸391垂直，這樣做的好處在於第一反射面303的外形是對稱的，整個光學系統也是對稱的，這在系統組裝中往往帶來方便。但實際上，在一些特殊的系統中，這種對稱性是不需要的，因此反射裝置的平面方向可以不與第一反射面的光軸垂直，這在《光源》的第三實施例中予以具體舉例說明。
第三實施例的結構示意圖如何5所示。與第一實施例不同的，反射裝置505和塗敷在其表面的波長轉換元件504的平面方向593都不與第一反射面503的光軸591相垂直，而是存在一個小於90度的夾角，此時第一反射面503與第一實施例中的第一反射面303的區別僅在於它們是在同一個旋轉拋物面上不同的區域，這是因為在該實施例中，波長轉換元件504發出的受雷射會相對於第一實施例來說會存在一個順時針的角度旋轉，這是由反射裝置505和波長轉換元件504本身的旋轉引起的，所以第一反射面503在旋轉拋物面上所選取的區域相對於第一反射面303所選取的區域也存在一個順時針的旋轉，這樣才能與受雷射的發射方向完全對應。
可以看出，該實施例的光學系統在圖中的上下方向上不具有對稱性，如果在實際套用和組裝中要求下方所占的體積小一些，這種非對稱的系統會發揮作用。優選的，反射裝置與第一反射面的夾角大於等於45度，這是因為過小的角度會使第一反射面的在圖中左右方向上的長度過長。
在《光源》的第一實施例中，利用第一反射面上的通光區域303b可以使激發光321透射，但這在第一反射面的鍍膜方面會造成一定的麻煩。最簡單的解決方法如圖6所示，這是《光源》第四實施例的結構示意圖。
與第一實施例不同的是，在第四實施例中，反光碗602在與第一反射面上的通光區域603b相對應的位置存在通光孔602a，這樣激發光就可以無阻礙的通過，而且在第一反射面的鍍膜加工時也不需要把第一反射面的通光區域遮擋住。當然，一部分受雷射也會從該通光孔602a泄露，但是只要該通光孔很小，這部分損失可以忽略不計。
在該實施例中，還可以在通光孔602a的位於通光區域603b的一側放置干涉濾光片（圖中未畫出），該干涉濾光片透射激發光同時反射受雷射，因此可以起到防止受雷射從通光孔602a泄露的目的。
在上述實施例的實際套用過程中，由於波長轉換元件在受激發光的過程中也會發熱，而溫度的升高自然會使波長轉換元件的效率降低。因此針對這個問題，《光源》的第五實施例提出一種解決方案，如圖7所示。
與第一實施例不同的是，在第五實施例中，還包括位於反射裝置705的背向于波長轉換元件704一側的散熱裝置706，該散熱裝置706與反射裝置705緊密貼附，使得波長轉換元件704發出的熱量經過反射裝置705後傳導到散熱裝置706上，這樣有利於波長轉換元件704溫度的降低和效率的提升。
在實際套用中，散熱裝置706可以是一個散熱器，其一個散熱平面拋光後，直接鍍反射膜，這樣反射裝置和散熱裝置合二為一，在簡化了系統的同時也使波長轉換元件704到散熱裝置之間的熱阻得以最大程度的降低。
在上述實施例中，由於反射裝置的存在，使得波長轉換元件的原本在4π立體角上的發光被壓縮為在2π立體角的發光，發光立體角壓縮了一半。實際上，發光立體角也可以不壓縮一半，只要小於4π立體角，相對於截至2012年3月方案就存在光收集效率高和反光碗長度小的優勢。在《光源》的第六實施例中，波長轉換元件的發光立體角就大於2π，該實施例的結構示意圖如圖14所示。
在該實施例中，反射裝置1405存在一個彎曲的反射面，波長轉換元件1404為塗敷在該反射面上的波長轉換層。可以理解，由於波長轉換元件1404的外形是彎曲的，其總體發光的立體角必然大於2π，例如光線1426所示。此時，只要第一反射面1403在圖中左右方向上的長度相應的大於第一實施例中的第一反射面303在左右方向上的長度，就可以有效的收集到如光線1426這樣的2π立體角以外的光線。雖然該實施例的第一反射面的尺寸變大，但是相比於第一實施例，因為波長轉換元件的發光面積由於變彎曲而增大，因此受雷射會更容易從其表面發射出來，從而減小了受雷射在反射裝置與波長轉換元件之間的來回反射散射的損耗。
綜上所述，上述第一至第六實施例都是對於《光源》在不同特徵方面的擴展和舉例，可以理解的，這些特徵之間並不存在相互交叉作用，因此可以直接組合使用形成新的實施例，這些新的實施例也應該屬於《光源》的保護範圍。進一步的，在上述實施例中的描述的特徵也可以與下述的實施例相組合形成新的實施例，這也屬於《光源》的保護範圍。
《光源》的第七實施例的結構示意圖如圖8a所示。與第一實施例不同的是，在該實施例中還包括驅動裝置840，該驅動裝置840包括周期性運動的圓形運動面842，波長轉換元件804與該運動面842固定連線。具體來說，在該實施例中，驅動裝置840包括馬達841，運動面842固定於該馬達841的轉動面上並被其帶動做圓周運動。波長轉換元件804和反射裝置805都呈圓環狀，固定連線於運動面上，圓環的圓心與運動面的圓心對準。
圖8a中的第一反射面803、波長轉換元件804和轉動面842從圖中的右側看過去的視圖如圖8b所示。激發光821入射于波長轉換元件804後，發射的受雷射分為幾部分。第一部分受雷射，如光線822所示，被第一反射面803反射後會從轉動面上不存在波長轉換元件804的位置上出射出來形成出射光823；第二部分受雷射則會如光線824所示，被第一反射面803反射後從轉動面的外部出射出來形成出射光825；第三部分光會入射於運動面上的波長轉換元件804上，並被其散射和反射後重新發射出來，並最終以前述第一部分和第二部分光的形式出射出來。
因此，在該實施例中，運動面需要是透明的以透射第一部分受雷射，例如玻璃平板。優選的，反射裝置可以是在該透明運動面上的一個圓環區域鍍的反射膜，而波長轉換元件再塗敷於該反射膜上，這樣反射裝置與運動面合二為一，系統得以簡化。
與第一實施例相比，該實施例的好處在於，使波長轉換元件上的不同位置周期性的通過第一反射面的焦點並被激發光激發，這樣對於每一個位置來說被激發的時間都只是轉動到第一反射面的焦點的一瞬間，其溫度得以大大降低，效率則大幅度的提高。實驗證明，該實施例在激發光的功率或功率密度極高的情況下相對於第一實施例具有顯著的效率優勢。
在該實施例中，另一種可能的情況是，波長轉換元件804包括兩個或以上個色段，其一個舉例的俯視圖如圖8c所示。色段804a、804b和804c具有不同的波長轉換特性或散光特性，這些色段隨運動面842做周期性運動並輪流位於第一反射面的焦點上。這樣，隨著運動面的轉動不同色段發射出不同顏色的光線，進而形成顏色時序變化的光源，這在投影顯示中有廣泛的套用前景。
具體舉例來說，在該實施例中，色段804a為紅色波長轉換材料，色段804b為綠色波長轉換材料，色段804c上則為散光材料，激發光為藍色光。當激發光入射於色段804a和804b時，光源分別發射紅光和綠光，當激發光入射於色段804c時，色段804c將激發光散射反射後，使光源發射藍光，這樣該光源就可以交替的發射紅光、綠光和藍光。
在該實施例中，反射裝置805與運動面842固定連線；實際上反射裝置805也可以獨立於運動面以外而不隨其運動。
在背景技術中提到的技術方案JP2012013898A中，提到了使用一個轉盤來使波長轉換材料旋轉的實施例（例如其中的圖7和圖8），但其問題在於，為了避免反光碗與該轉盤發生機械干涉，需要在反光碗的側壁上挖一個槽使該轉盤通過，這顯然大大增大了反光碗的加工難度，尤其是當反光碗是玻璃材料時（這是最常用的反光碗的材料），這種加工的難度更大。而該實施例中，由於反射裝置805的存在，使得反光碗只需要位於波長轉換元件804的一側而不需要在其兩側都存在，因此大大降低了反光碗的加工難度和成本。
在《光源》的第八實施例的結構示意圖如圖9a所示。與第八實施例不同的是，在該實施例中，波長轉換元件904和反射裝置905的位置不是位於轉動面的平面內，而是位於轉動面942的側面，該轉動面942被馬達941驅動而轉動。可以理解，只需要在轉動面942的側面鍍反射膜，然後在其上塗覆波長轉換元件既可以實現該實施例，其工作原理與第七實施例相同，其不同之處在於由於轉動面的側面面向第一反射面，受雷射反射回波長轉換元件的可能性變小了，因此效率有所提高；但同時光源的左右方向的長度變大了。該實施例的光源的俯視圖如圖9b所示。
在該實施例中，馬達941和該馬達與轉動面942之間的馬達連線軸可能會造成對受雷射的遮擋，在《光源》的第九實施例中，會解決這個問題。
《光源》的第九實施例的結構示意圖如圖10b所示，與第八實施例不同之處在於，還包括反射鏡1009。該反射鏡1009分為上下兩個部分，分別位於轉動面1042的上側和下側，並且其擺放角度使得受雷射經由第一反射面反射後以一個大於零度小於90度的入射角入射於該反射鏡1009，並被該反射鏡反射而形成出射光；該實施例的光源的俯視圖如圖10a所示。這樣，只要該反射鏡1009放置於馬達1041及其馬達連線軸與第一反射面的光路之間，就可以避免受雷射被遮擋的問題。
在上述實施例中，激發光都是從波長轉換元件的背向反射裝置的一側入射于波長轉換元件的，實際上，激發光還可以從波長轉換元件的面向反射裝置的一側入射于波長轉換元件。下面將通過第十至第十二實施例予以具體說明。
《光源》的第十實施例的光源結構示意圖如圖11所示，與第一實施例不同的是，由激發光源1101發射出的激發光1121先入射於反射裝置1105，在透射反射裝置1105後再入射于波長轉換元件1104並使其受激發光。因此，在該實施例中，反射裝置1105是能夠透射激發光同時反射受雷射的分光濾光片，優選的，該分光濾光片的鍍膜面面向波長轉換元件1104。
受雷射經過第一反射面1103的反射後會形成出射光，該出射光會沿著激發光的光路逆向的向激發光源1101傳播。因此，為了避免出射光入射於激發光源表面造成損失，該實施例的光源中還包括位於激發光源1101與波長轉換元件1104的光路之間的分光裝置1109，用於分別透射激發光1121和反射受雷射以使兩者的光路相分離。
例如受雷射1122經過第一反射面1103反射後形成出射光1123，再入射於分光裝置1109後被其反射而形成出射光1124。
容易理解的，分光裝置1109也可以以透射受雷射同時反射激發光的方式將激發光和受雷射的光路分離，此時激發光經過該分光裝置反射後入射于波長轉換元件，後者發射的受雷射經過第一反射面反射後會透射該分光裝置形成出射光。
在該實施例中，分光裝置1109的作用在於將激發光與受雷射的光路分離，這在實際套用中有多種實現方式。例如分光裝置1109可以是分光濾光片，它利用激發光與受雷射的波長的不同而將兩者的光路分離；又例如分光裝置也可以是中心帶有通光孔的反射鏡，激發光可以穿過該通光孔到達波長轉換元件，而受雷射則會大部分的被反射鏡上通光孔周圍的區域反射從而實現光路分離的目的，這是利用激發光和受雷射光學擴展量的不同而將兩種光束分離的；又例如分光裝置還可以是一個小反射鏡，激發光可以經由該小反射鏡反射而入射于波長轉換元件，而受雷射則會大部分的從該小反射鏡的四周穿過，這也是利用激發光的光學擴展量遠遠小於受雷射的光學擴展量而將這兩種光束分離的。
第十實施例中的波長轉換元件也可以與一個驅動裝置的運動面固定連線並被其驅動進行周期性運動，這作為《光源》的第十一實施例，如圖12所示。與圖8a所示的第七實施例的原理相同的，波長轉換元件1204和反射裝置1205固定連線於轉動面1242的圓周上，轉動面1242被馬達1241驅動而轉動，使得波長轉換元件1204的不同位置輪流的被激發光激發而產生受雷射。在該實施例中，反射裝置1205是能夠透射激發光、反射受雷射的分光濾光片；在實際套用中，優選的，該反射裝置1205與運動面1242合二為一，即在一塊圓形的透明玻璃或塑膠板材的平面上的圓環位置上鍍能夠透射激發光、反射受雷射的干涉鍍膜，這樣可以同時起到運動面和反射裝置的功能。優選的，波長轉換元件1204與分光濾光片1205之間存在空氣隙，此時該分光濾光片的設計難度得以降低。
同樣的，該實施例中的波長轉換裝置1204也可以包括多個色段，這在此不再贅述。
在上述的第七、第八、第九和第十一實施例中，都是使用了馬達驅動波長轉換元件轉動使得波長轉換元件的不同位置依次處於激發光的激發之下的；實際上還可以有其它的方式，例如在《光源》的第十二實施例中，如圖13a所示，與第十一實施例不同的是，波長轉換元件1304和反射裝置1305固定於運動面1342上，而該運動面1342被一個驅動裝置（圖中未畫出）驅動而在圖中呈上下平移運動，使得波長轉換元件的沿著上下方向的不同位置依次被激發光激發。
在該實施例中，波長轉換元件包括三個色段1304a、1304b和1304c，這三個色段具有不同的波長轉換特性或散光特性，在依次被激發光入射使可以使光源產生不同顏色的時序發光。
圖13b顯示了圖13a中沿著向右側看過去的方向的波長轉換元件和第一反射面的正視圖。可見，由於波長轉換元件1304的寬度很小，從波長轉換元件發出的受雷射經過第一反射面的反射後大部分的從波長轉換元件的周圍出射形成出射光，小部分的受雷射會入射到波長轉換元件上而被反射散射，並最終得以出射。顯而易見的，該實施例中平行運動的波長轉換元件也可以套用於激發光從波長轉換元件的背向於反射裝置的一面入射的情況。
值得說明的是，在《光源》的上述實施例中，除了第二實施例外，其它實施例中都使用了形狀是旋轉拋物面的第一反射面，實際上這只是為了舉例方便，這些實施例中的第一反射面同樣可以如第二實施例所示的，使用旋轉橢球面作為外形。進一步的，《光源》並不排除其它形狀的第一反射面的使用，只要該形狀存在焦點且能夠對焦點發出的光進行有效的反射並控制其角度即可。
在《光源》的上述實施例中，波長轉換元件都是呈片狀的形態出現的，實際上這只是一種舉例，波長轉換元件也可以是其它形狀，例如是塊狀；塊狀與片狀的不同之處在於其側面會發光，這回增大波長轉換元件的發光立體角，但是在該專利中，只要反射裝置設定合適，發光立體角的增大不會對於《光源》的有益效果造成影響。
以上所述僅為《光源》的實施例，並非因此限制專利範圍，凡是利用該專利說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在該專利保護範圍內。
榮譽表彰
2018年12月20日，《光源》專利獲得第二十屆中國專利優秀獎。
