CN103090235B - 一种基于激光的白光光源 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于激光的白光光源，所述基于激光的白光光源，包括激光器和传输激光用的光纤，所述光纤的一端与激光器的出光端口耦合连接，所述光纤上设置有经漏光处理后形成的发光部，所述发光部的外表面上设置有可将有色激光调制成白光线射出的荧光粉层。本发明的白光光源能发出色温均匀、显示指数≥70的白光。由于激光拥有优良的方向性，可方便导入光纤实现远距离传输，所以，本发明适合应用于医疗、厂矿隧道车载照明等照明领域。同时，经过光纤传输技术，激光器可与荧光粉相分离，有效解决了荧光粉受热导致的发光效率下降问题。

Description

一种基于激光的白光光源

技术领域

本发明属于光学仪器制造技术领域，尤其涉及一种白光光源。

背景技术

近年来，随着能源需求越来越大以及全球资源的紧张，节能技术受到了前所未有的关注，可见波段的激光作为一种光源拥有其独自的特点，特别是半导体激光技术的发展更是让激光作为照明工具向前踏进一大步。目前，波长980nm的半导体激光器效率≥76％，以相同的理论计算，可见波段的半导体激光器效率会≥70％，半导体激光器如此之高的能量转换效率比传统的白炽灯、荧光灯更节能。

现在固体照明较成熟的是LED照明，LED以其高电光转换效率备受关注，但是LED芯片与荧光粉相隔距离特别近，荧光粉发光效率严重受限于LED芯片发出的热量，散热问题一直是制约LED发展的一个重要因素。基于激光的白光光源发光原理与LED类似，都是通过短波长的光激发荧光粉，最后通过混色原理实现白光。但是，LED芯片由于其出光面积较大，没有激光器光束方向性好，不便于耦合进光纤，如果将光纤强行与LED芯片对接其得到的结果只能使靠近光源的光纤整体发光，无法真正达到远程传输光线的目的，例如申请号为201210006976.0的专利，因为LED光源与光纤无法耦合，所以该专利只能采用LED光源与荧光光纤耦合的方式来制造荧光光纤通体发光的且只具有装饰配光效果的发光物，无法达到超远程送光的目的。

针对上述问题，需研制一种可完成超远程送光目的的，且发光效率较高的白光光源，使其能够更好地服务于医疗、厂矿、车载中的照明领域。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种基于激光的白光光源，该白光光源利用蓝光激光器作为为激发光源并以光纤为传输媒介，实现了可远程传输光线的且可发出均匀白色光线的光源，该光源色温均匀、显色指数≥70，解决了现有技术中以LED为基础的光源出光效率低，且无法远程传播光线的问题。

本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：

本发明的一种基于激光的白光光源，包括激光器和传输激光用的光纤，其特征在于，所述光纤的一端与激光器的出光端口耦合连接，所述光纤上设置有经漏光处理后形成的发光部，所述发光部的外表面上设置有可将有色激光调制成白光线射出的荧光粉层。

进一步，所述漏光处理为化学腐蚀处理或物理加工处理。

进一步，所述化学腐蚀处理为氢氟酸或碱性溶液腐蚀处理，碱性溶液为质量分数在10％～70％之间的溶液，氢氟酸为体积分数在1％～50％之间的溶液。

进一步，所述氢氟酸或碱性溶液腐蚀处理是将光纤的发光部浸入到碱性溶液或氢氟酸中，然后利用提拉法以从碱性溶液或氢氟酸中提拉出光纤，得到表面腐蚀程度按规律分布的光纤发光部。

进一步，所述物理加工处理为机械打磨或镌刻处理。

进一步，所述荧光粉层包括荧光粉和对荧光粉起封装固定作用的硅胶或环氧树脂。

进一步，所述激光器为蓝光激光器。

本发明的一种基于激光的白光光源具有以下有益效果：

1、本发明实现了通过光纤远程传送激光光线并可将该激光光线以白色光线射出的目的，该光源色温均匀、显色指数≥70，解决了现有技术中以LED为基础的光源无法远程传播光线的问题；

2、本发明通过光纤成功把激光器与发光物质荧光粉层相互连接起来，解决了荧光粉发光效率受限于激光器发热这一问题，从而提高了本发明所述的白光光源的发光效率；

3、本发明以激光器为基本发光光源，其发光强度大，使得本发明可应用于医疗、厂矿、车载等诸多领域。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明的基于激光的白光光源结构示意图；

图2为光纤发光部结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例对本发明进行详细说明：

如图所示，本发明的一种基于激光的白光光源，包括激光器1和传输激光用的光纤2，所述光纤2的一端与激光器1的出光端口耦合连接，所述光纤2上设置有经漏光处理后形成的发光部3，所述发光部3的外表面上设置有可将有色激光调制成白光线射出的荧光粉层4。所述漏光处理为化学腐蚀处理或物理加工处理。所述荧光粉层包括荧光粉和对荧光粉起封装固定作用的硅胶或环氧树脂。本实施例中优选蓝光激光器作为发光源，工作时，激光器1发出的激光从光纤2的一个端口导入，经光纤2传输后从发光部3漏出，因为发光部3涂有黄色或红色荧光粉，所以发光部3漏出的蓝色激光一部分被荧光粉吸收，并激发出黄光或红光；另一部分蓝光未被荧光粉吸收，直接从荧光粉层4射出。荧光粉发出的黄光或红光与从荧光粉层4漏出的蓝光共同混合成白光。本发明实现了通过光纤远程传送激光光线并可将该激光光线以白色光线射出的目的，本发明的基于激光的白光光源具有色温均匀、显色指数高等优点。

作为上述技术方案的进一步改进，所述化学腐蚀处理为氢氟酸或碱性溶液腐蚀处理，碱性溶液为质量分数在10％～70％之间的溶液，氢氟酸为体积分数在1％～50％之间的溶液，碱性溶液或氢氟酸溶液的浓度越大，腐蚀光纤的速度越快。本发明优选质量百分比浓度为12％左右的氢氟酸(HF)溶液或含有氢氧化铵的缓冲氢氟酸(BHF)溶液对石英光纤发光部3表面进行漏光腐蚀处理。采用上述配置的溶液对光纤发光部3进行化学腐蚀处理后可获得光滑的腐蚀光纤表面，使得发光部3发出的色温更加均匀。

作为上述技术方案的进一步改进，所述物理加工处理为机械打磨或镌刻处理。对光线的发光部进行机械精细打磨同样可以达到发光部3漏光均匀的目的，且具有加工效率较高的优点。

作为上述技术方案的进一步改进，所述荧光粉层4的制备方法是：将一定量的黄色与红色荧光粉均匀混合后加入计算好的硅胶或环氧树脂中手动搅拌一定时间，接着利用超声波匀化处理，然后利用封装固化工艺把制备好的荧光粉胶均匀封装于经过腐蚀的光纤表面，最后进行高温烘烤固化。

采用上述制备方法制成的基于蓝色激光的白光光源解决了荧光粉发光效率受限于激光器发热这一问题，从而提高了本发明所述的白光光源的发光效率。

另外，本发明还提供了一种光纤发光部的化学腐蚀工艺，具体包括以下步骤：

i)把光纤的发光部浸入到碱性溶液或氢氟酸中，所述光纤浸入到碱性溶液或氢氟酸溶液中后，通过精确控制溶液对光纤的腐蚀时间达到对光纤表面不同程度的腐蚀目的，根据不同的溶液浓度，腐蚀时间从10秒～5小时不等。

ii)利用提拉法以一定的速度缓慢提升光纤，得到表面腐蚀程度规律分布的光纤发光部。

本发明采用碱性溶液和氢氟酸溶液腐蚀工艺腐蚀光纤，或者采用机械打磨镌刻工艺处理光纤，得到了一种能让激光从光纤表面以一定规律漏出的结构，并通过在被腐蚀过的光纤表面涂敷荧光粉层，得到了一种基于激光的白光光源。

本发明通过光纤成功把激光器与荧光粉层相互连接起来，不但解决了荧光粉发光效率受限于激光器发热这一问题，而且达到了超远程送光的目的，因此具有显著的进步。另外，由于光纤自身的结构优势，本发明的白光光源可被弯曲、缠绕或任意变形，使其非常适合作为复杂环境和地况下的照明设备。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种基于激光的白光光源，包括激光器(1)和传输激光用的光纤(2)，其特征在于，所述光纤(2)的一端与激光器的出光端口耦合连接，所述光纤(2)上设置有经漏光处理后形成的发光部(3)，所述发光部的外表面上设置有可将有色激光调制成白光线射出的荧光粉层(4)；化学腐蚀处理为氢氟酸或碱性溶液腐蚀处理，碱性溶液为质量分数在10％～70％之间的溶液，氢氟酸为质量百分比浓度在12％的溶液，所述漏光处理为化学腐蚀处理。

2.根据权利要求1所述的基于激光的白光光源，其特征在于，所述氢氟酸或碱性溶液腐蚀处理是将光纤的发光部(3)浸入到碱性溶液或氢氟酸中，然后利用提拉法以从碱性溶液或氢氟酸中提拉出光纤(2)，得到表面腐蚀程度按规律分布的光纤发光部(3)。

3.根据权利要求1-2任一项所述的基于激光的白光光源，其特征在于，所述荧光粉层(4)包括荧光粉和对荧光粉起封装固定作用的硅胶或环氧树脂。

4.根据权利要求1-2任一项所述的基于激光的白光光源，其特征在于，所述激光器(1)为蓝光激光器。