CN103560397B - 一种红蓝合光激光平板光源的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种红蓝合光激光平板光源的制备方法，将红蓝激光合光后，采用平凹柱面镜将激光斑点转变为一维的线光，再采用导光扩散技术将激光线光源转变为面光源，步骤如下：1）构造红蓝合光激光光源；2）构造红蓝合光激光平板光源筐；3）将红蓝合光激光光源固定于激光平板光源筐的平凹柱面镜一侧并使红蓝合光激光光源从平凹柱面镜的中心射入，即可制得红蓝合光激光平板光源。本发明的优点是：该红蓝合光激光平板光源的制备方法工艺简单、易于实施、成本低、无污染、光电转换效率高、亮度高、安全性好；将红蓝激光合光平板光源用于不同植物、不同生长期的生长过程中，将会最大限度地促进植物生长，显著提高植物的品质，适合工业推广使用。

Description

一种红蓝合光激光平板光源的制备方法

【技术领域】

本发明涉及激光、光电子发光、照明科技领域，特别是一种红蓝合光激光平板光源的制备方法。

【背景技术】

红光和蓝光是绿色植物进行光合作用吸收最多的光，红色光有助于开花结果和延长花期，使植物长高。而蓝色光能促进绿叶生长，促进蛋白质与非碳水化合物的积累，使植物增重。目前公认440nm附近的蓝光和660nm附近的红光对植物生长的影响作用最为显著。

为了摆脱自然气候变化对农作物生长的影响，使整个农产品生产过程始终都处在可控制的状态中，出现了被称为植物工厂的现代化农业种植新方式，植物通过在大棚温室中架设人工光源的方法促进植物生长，代替太阳光给室内花卉、大棚蔬菜水果、园林苗圃、名贵中药等进行补光以助长、调节花期、维持生存等，控制和调节植物的产业过程。

植物工厂主要的人工光源有高压钠灯、金属卤化物灯、荧光灯、发光二极管(LED)等。其中节能环保的LED光源能够发出植物生长所需要的单色光(如440nm，660nm)，红蓝LED组合后，形成与植物光合作用和植物形态建成基本吻合的光谱，大大提高植物对光能的吸收利用效率。但是由于大功率LED散热问题仍未得到很好的解决，大批列阵排列的小功率LED灯珠光源需要串联后近距离照射才能保证照射强度，电路设计的可靠性较差，LED植物光源的使用受到了限制。

激光光源和LED光源相比，具有高亮度、单色性好、方向性强、光电转换效率高的性能特点。其中半导体激光器体积小、寿命长，由于采用简单的电流注入方式泵浦，与其它类型激光器相比具有更高效、更灵活、更可靠的优点而被广泛地应用。而激光的合光技术、光学元件转光及镀膜技术、导光扩散技术的应用，使得植物生长所需的红蓝光混合一起达到均匀出光的目的，避免出现植物叶片被灼伤和局部生长速度不一致的现象。

【发明内容】

本发明的目的是针对上述植物光源技术分析和存在的问题，提供一种红蓝合光激光平板光源的的制备方法，该激光平板光源将红蓝激光合光后，采用平凹柱面镜将激光斑点转变为一维的线光，再采用导光扩散技术将激光线光源转变为面光源，用于植物照明，使得照射覆盖面积大而且均匀。该方案电路设计简单可靠，激光器的光电转换效率高，合光激光的平板光源转换易于实施，有利于推广应用。

本发明的技术方案：

一种红蓝合光激光平板光源的制备方法，将红蓝激光合光后，采用平凹柱面镜将激光斑点转变为一维的线光，再采用导光扩散技术将激光线光源转变为平板光源，步骤如下：

1)构造红蓝合光激光光源

在带有出光口的筐体中采用合光片，将蓝光半导体激光器发出的蓝光和红光半导体激光器发出的红光合成为一束红蓝混光，并从激光光源筐体出光口射出，蓝光半导体激光器与红光半导体激光器固定于激光光源筐体的底面并使出光轴线互成90°夹角，合光片位于两束激光交汇处且与两个半导体激光器出光轴线均成45°夹角并使激光斑点落在合光片的中心，合光片用垫块支撑于激光光源筐体的底面并用粘结胶将合光片与垫块固定；

2)构造红蓝合光激光平板光源筐

激光平板光源筐包括筐体、平凹柱面镜、反射膜a、导光板、扩散板、反射膜b和固定圈，筐体为矩型且一面开口，平凹柱面镜位于筐体侧面的开口槽中，平凹柱面镜两面镀有双宽带增透膜，反射膜a位于筐体的底面，筐体内平行设置导光板和扩散板并通过四个支撑条与反射膜a隔开，其中三个等高的支撑条的高度被设置使由平凹柱面镜转变的合光激光线光源与导光板的侧面重合，在支撑条面向腔体的一面贴有反射膜b，固定圈位于筐体的顶部并通过螺钉与筐体的侧板固定；

3)将红蓝合光激光光源固定于激光平板光源筐的平凹柱面镜一侧，并使红蓝合光激光光源从平凹柱面镜的中心射入，即可制得红蓝合光激光平板光源。

所述蓝光半导体激光器的波长为437-447nm，功率可调范围为1-100mw；红光半导体激光器的波长为655-665nm，功率可调范围为1-100mw；蓝光半导体激光器与红光半导体激光器的功率比为1:1-10；合光片直径为15mm、厚度为2mm；合光片对波长为437-447nm的蓝色激光的透射率＞95％，对波长为655-665nm的红色激光的反射率＞95％。

所述筐体和支撑条的材质为金属铝。

本发明的工作原理：

该红蓝合光激光平板光源，采用红蓝半导体激光器通过合光技术后得到一束红蓝激光混光，合光激光通过置于筐体侧面的开口槽中的平凹柱面镜转变为线光源，激光线与导光板的侧边重合，导光板的作用是引导光线分布，扩散板将面光进一步均匀扩散出去，从而将红蓝光合光激光线光源转变为面光源，在导光板、扩散板及反射膜的共同作用下，激光线光的光通量被引导分布在整个面内，达到均匀出光的目的。

本发明的优点是：该红蓝合光激光平板光源的制备方法工艺简单、易于实施、成本低、无污染、光电转换效率高、亮度高、安全性好；将红蓝激光合光平板光源用于不同植物、不同生长期的生长过程中，将会最大限度地促进植物生长，显著提高植物的品质，适合工业推广使用。

【附图说明】

图1为红蓝合光激光平板光源俯视结构示意图。

图2为红蓝合光激光平板光源主视剖视结构示意图。

图中：1.筐体2.平凹柱面镜3.反射膜a4.导光板5.扩散板6.固定圈7.支撑条8.反射膜b9.螺钉10.红蓝合光激光光源

【具体实施方式】

实施例：

一种红蓝合光激光平板光源的制备方法，将红蓝激光合光后，采用平凹柱面镜将激光斑点转变为一维的线光，再采用导光扩散技术将激光线光源转变为面光源，如图1、2所示，步骤如下：

1)构造红蓝合光激光光源10

在带有出光口的筐体中采用合光片，将蓝光半导体激光器发出的蓝光和红光半导体激光器发出的红光合成为一束红蓝混光，并从激光光源筐体出光口射出，蓝光半导体激光器与红光半导体激光器固定于激光光源筐体的底面并使出光轴线互成90°夹角，合光片位于两束激光交汇处且与两个半导体激光器出光轴线均成45°夹角并使激光斑点落在合光片的中心，合光片用垫块支撑于激光光源筐体的底面并用粘结胶将合光片与垫块固定；

2)构造红蓝合光激光平板光源筐

激光平板光源筐包括筐体1、平凹柱面镜2、反射膜a3、导光板4、扩散板5、反射膜b8和固定圈6，筐体1为矩型且一面开口，平凹柱面镜2位于筐体1侧面的开口槽中，平凹柱面镜2两面镀有双宽带增透膜，反射膜a位于筐体1的底面，筐体1内平行设置导光板3和扩散板4(导光板长度小于扩散板)并通过三个等高和一个稍高的支撑条7与反射膜a3隔开，在支撑条7面向腔体的一面贴有反射膜b8，三个等高的支撑条7的高度被设置使由平凹柱面镜2转变的合光激光线光源与导光板4的侧面重合，固定圈6位于筐体1的顶部并通过螺钉9与筐体1的侧板固定；

3)将红蓝合光激光光源10固定于激光平板光源筐的平凹柱面镜2一侧并使红蓝合光激光光源从平凹柱面镜2的中心射入，即可制得红蓝合光激光平板光源。

所述蓝光半导体激光器的波长为437-447nm，功率可调范围为1-100mw；红光半导体激光器的波长为655-665nm，功率可调范围为1-100mw；蓝光半导体激光器与红光半导体激光器的功率比为1:1-10；合光片直径为15mm、厚度为2mm；合光片对波长为437-447nm的蓝色激光的透射率＞95％，对波长为655-665nm的红色激光的反射率＞95％。

所述筐体的材质为铝板，支撑条的材质为铝条。

该实施例中，导光板、扩散板、反射膜均为商业产品。其中导光板材质为PMMA，表面图案为激光雕刻，导光板厚度为5mm；反射膜的厚度为0.03mm，反射率大于95％，导光板和反射膜购于北京益良明珠光电科技有限公司；扩散板材质为PC，厚度为2mm，表面磨砂处理，购于上海司允建材有限公司；平凹柱面镜材料为H-K9L，柱面曲率半径为3.24mm，长度为6.24mm，中心厚度为1mm，两端厚度为2.5mm，宽度为5mm，平凹柱面镜两面镀有双宽带增透膜，保证红、蓝光透过率均大于99.6％，购于长春博信光电子有限公司，由于红蓝光波长差距较小，经过平凹柱面镜后，红蓝两条激光线几乎重合。

Claims (3)

1.一种红蓝合光激光平板光源的制备方法，其特征在于：将红蓝激光合光后，采用平凹柱面镜将激光斑点转变为一维的线光，再采用导光扩散技术将激光线光源转变为面光源，步骤如下：

1)构造红蓝合光激光光源

在带有出光口的第一筐体中采用合光片，将蓝光半导体激光器发出的蓝光和红光半导体激光器发出的红光合成为一束红蓝混光，并从所述第一筐体出光口射出，蓝光半导体激光器与红光半导体激光器固定于所述第一筐体的底面并使出光轴线互成90°夹角，合光片位于两束激光交汇处且与两个半导体激光器出光轴线均成45°夹角并使激光斑点落在合光片的中心，合光片用垫块支撑于所述第一筐体的底面并用粘结胶将合光片与垫块固定；

2)构造红蓝合光激光平板光源筐

激光平板光源筐包括第二筐体、平凹柱面镜、第一反射膜、导光板、扩散板、第二反射膜和固定圈，所述第二筐体为矩型且一面开口，平凹柱面镜位于所述第二筐体侧面的开口槽中，平凹柱面镜两面镀有双宽带增透膜，第一反射膜位于所述第二筐体的底面，所述第二筐体内平行设置导光板和扩散板并通过四个支撑条与所述第一反射膜隔开，其中三个等高的支撑条的高度被设置使由平凹柱面镜转变的合光激光线光源与导光板的侧面重合，在支撑条面向腔体的一面贴有所述第二反射膜，固定圈位于所述第二筐体的顶部并通过螺钉与所述第二筐体的侧板固定；

3)将红蓝合光激光光源固定于激光平板光源筐的平凹柱面镜一侧并使红蓝合光激光光源从平凹柱面镜的中心射入，即可制得红蓝合光激光平板光源。

2.根据权利要求1所述红蓝合光激光平板光源的制备方法，其特征在于：所述蓝光半导体激光器的波长为437-447nm，功率可调范围为1-100mw；红光半导体激光器的波长为655-665nm，功率可调范围为1-100mw；蓝光半导体激光器与红光半导体激光器的功率比为1:1-1:10；合光片直径为15mm、厚度为2mm；合光片对波长为437-447nm的蓝色激光的透射率＞95％，对波长为655-665nm的红色激光的反射率＞95％。

3.根据权利要求1所述红蓝合光激光平板光源的制备方法，其特征在于：所述筐体和支撑条的材质为金属铝。