CN105222021A - 一种激光无电照明系统 - Google Patents
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Abstract
一种激光无电照明系统，整个系统分为光源部分、传输部分、照明部分。传输光纤为系统的传输部分，传输光纤连接光源部分及照明部分，通过传输光纤的连接将光源部分与照明部分隔离开。所述蓝光LD设置在传输光纤的入射端，蓝光LD所照射的激光通过耦合镜、聚焦镜a耦合进入传输光纤，并通过传输光纤向其输出端传输，输出激光经过聚焦镜b后实现类平行输出。平板玻璃安装在反光杯杯口处，荧光粉承载台安装在平板玻璃中间。本系统应用传输光纤连接光源部分和照明部分，使得激光无电照明的概念得以实现。本系统结构简单、体积小，重量轻，结构紧凑、密封性优良的激光无电照明系统，具有设备投资少，生产工艺简单，产品成品率高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种照明系统，尤其涉及一种激光无电照明系统，属于半导体激光无电照明领域。
背景技术
随着石油、化工、矿业等产业的飞速发展，照明灯具在危险品生产、仓储、救援中的使用越来越来越得到广泛关注。人们慢慢认识到大多易燃爆炸事故发生都和照明灯具有一定关系。这不得不慎重的考虑在易燃易爆物品的危险场所里如何防止照明灯具事故性爆炸发生的重大课题。由于目前的照明灯具在工作时不可避免地会产生电火花或形成炽热的表面，它们一旦与生产或救援现场的爆炸性气体混合物相遇，就会导致爆炸事故的发生，直接危及公民的生命和国家财产安全。因此照明灯具的防爆技术问题也就引起了人们的普遍关注和高度重视。目前在危险场所主要应用防爆照明来解决照明灯具的安全性问题，主要是通过密封外壳的防护设计，防护尘埃、固体异物和水进入灯腔内，避免触及或积集在带电部件上产生跳火、短路或破坏电气绝缘等危险。但是防爆灯具这种密封设计却导致了灯具产生的大量热量散发更加困难，散热不好，防爆灯具各部件的温升增高，特别在爆炸性环境中，过高温度将对防爆安全构成危险，还会影响光源的寿命。
在一些化学腐蚀气体、液体或者低温潮湿的环境中，灯的周围及内部就会有水或水蒸气。一是会引起灯头生锈而接触不良；二是引起元器件及线路板生锈而线路损坏；三是会引起元器件及线路板绝缘能力降低而击穿；四是会引起电路短路。这些都不可避免地会产生电火花或形成炽热的表面，这样就产生了形成危险环境的条件。目前的照明灯具都是电致发光，有电就有危险，目前的防爆灯具只能降低发生事故的概率，无法从根本上解决问题。那么，如何有效的将电源隔离在危险环境外，如何避免光源处于这种积热的封闭环境就成了有效解决这些危险的大趋势，也将是现今发展过程中必将面临的重大课题。
本发明设计在前期激光光纤耦合相关工作的基础上，提出激光无电照明的概念，采用光致发光，通过光纤将蓝光激光光源发出的泵浦光从安全区域传导到危险品的生产、存储区域，然后激发荧光物质产生照明白光，在传输与照明过程中都没有电的传输与作用，彻底的将电源隔离在了危险区以外，而且这一过程中光源部分远离照明部分，避免了光源处于积热的封闭环境的做法，从根本上解决易燃易爆品生产、存储过程中的照明安全问题。这一技术将彻底杜绝由于照明问题带来的易燃易爆物品的爆炸危险。
发明内容
本发明解决的技术问题是：如何有效的将照明电源隔离在危险环境外，达到危险品的生产、存储区域无电照明的程度，从根本上解决照明问题带来的易燃易爆物品的爆炸危险。
为了实现以上目的，本发明提供了一种激光无电照明系统，包括蓝光LD1、耦合镜2、聚焦镜a3、聚焦镜b6、传输光纤4、反光杯5、荧光粉承载台7、平板玻璃8；整个系统分为光源部分、传输部分、照明部分。
所述传输光纤4为系统的传输部分，传输光纤4包括入射端、输出端，两端均带有光纤耦合头4.1。
传输光纤4连接光源部分及照明部分，光源部分包括蓝光LD1、耦合镜2、聚焦镜a3，照明部分包括反光杯5、聚焦镜b6、荧光粉承载台7、平板玻璃8，通过传输光纤4的连接将光源部分与照明部分隔离开。
所述蓝光LD1设置在传输光纤4的入射端，蓝光LD1所照射的激光通过耦合镜2、聚焦镜a3耦合进入传输光纤4，并通过传输光纤4向其输出端传输。
所述传输光纤4的输出端设置在反光杯5内部，传输光纤4输出端的光纤耦合头4.1前放置有聚焦镜b6，输出激光经过聚焦镜b6后实现类平行输出。
平板玻璃8安装在反光杯5杯口处，荧光粉承载台7安装在平板玻璃8中间，荧光粉承载台7与聚焦镜b6的位置相对应；所述荧光粉承载台7与聚焦镜b6相对面上涂有均匀混合的红绿荧光粉涂覆层，荧光粉承载台7的涂覆层分为荧光粉涂覆层外表面7.1、荧光粉涂覆层内表面7.2；经过聚焦镜b6类平行输出的激光照射在该涂覆层上并激发出荧光。
传输光纤4的输出端的光纤耦合头4.1与反光杯底面9紧密配合，达到密封作用；而且反光杯顶面10与平板玻璃8也紧密贴合。
封装形式的蓝光LD1直接将光纤耦合头4.1插入到出光口；封装形式的蓝光LD1发出的光耦合入光纤后的传输情况与上述过程相同。
光源部分与照明部分分离，照明部分完全无电源，电源部分放置在光源部分，这样能够将电源完全隔离在危险品的生产、存储区域。
本系统应用了传输光纤4连接光源部分和照明部分，使得激光无电照明的概念得以实现。
光源部分与照明部分隔离，光源部分能够做到最大限度的散热，照明部分能够做到最大限度的封闭。
本系统应用反光杯5作为反光元件，将其焦点处的荧光粉涂覆层激发出的白光反射出去，这样可以使输出光类平行光，同时也可以通过高边荧光涂覆层的位置，使得经过反射杯反射出的光达到使用要求。
采用了透明的荧光粉承载台7，这样可以更充分的将光利用于照明，同时可以在荧光粉承载台7上的荧光粉涂覆面涂覆前镀一层反射膜，其具体差别有待于样机实验，同样属于本发明范畴内。
所用荧光粉涂覆层为红、绿荧光粉均匀混合后的涂覆层。
本系统充分利用了本实验室光纤耦合的优势，将蓝光LD出射光最大程度的耦合进了光纤，保证了光的利用率。
将传输光纤的输出端置于反射杯内且将反射杯与光纤输出端紧密接触，而且反射杯前端紧密固定有平板玻璃，这样大大加大了照明本分的密封性。
本发明提供的激光无电照明系统，结构简单、体积小，重量轻，结构紧凑、密封性优良的激光无电照明系统，具有设备投资少，生产工艺简单，产品成品率高的优点。
附图说明
图1是激光无电照明系统整体图a；
图2是激光无电照明系统整体图b；
图3是荧光粉承载台及平板玻璃；
图4是尾端密封的反射杯；
图中：1、蓝光LD；2、耦合镜；3、聚焦镜a；4、传输光纤；4.1、光纤耦合头；5、反射杯；6、聚焦镜b；7、荧光粉承载台；7.1、荧光粉涂覆层外表面；7.2、荧光粉涂覆层内表面；8、平板玻璃；9、反光杯底面；10、反光杯顶面。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
激光无电照明系统的结构，见图1。蓝光LD1发出的激光经过耦合镜2耦合后，激光束通过聚焦镜a3聚焦耦合进传输光纤4入射端，经过传输光纤4传输一段距离后从输出端输出，输出激光经过聚焦镜b6后以类平行光输出，照射在荧光粉承载台7上的荧光粉涂覆层上激发出荧光，由于该荧光粉涂覆层位于该反光杯5的焦点处，所以激发出的荧光和蓝光漫反射到反光杯5上形成白光以类平行光经过前方的平板玻璃8射出。
某些封装形式的蓝光LD直接将耦合头插入到出光口，见图2。蓝光LD发出的光耦合入光纤后的传输情况与上述过程相同。
所述的蓝光激发荧光粉承载台7上的荧光粉涂覆层时，分别在荧光粉涂覆层外表面7.1、荧光粉涂覆层内表面7.2均产生荧光，也会有蓝光透过荧光粉涂覆层。在荧光粉涂覆层外表面7.1产生的荧光的反射方式如上述实施过程，而在荧光粉涂覆层内表面7.2产生的荧光和透过的蓝光合成白光，直接透过透明的荧光粉承载台7，通过平板玻璃8传输出去，见图3。
实施过程中整体的激光无电照明系统，可以分为三个部分：光源部分、传输部分、照明部分。光源部分包括蓝光LD1、耦合镜2、聚焦镜3；传输部分包括传输光纤；照明部分包括反光杯5、聚焦镜6、荧光粉承载台7、平板玻璃8。这样的设计有利于有效的将电与照明部分彻底隔离。
在危险品生产、储存区域的照明，光源部分远离该区域，通过传输部分将光传输到照明部分激发荧光粉形成白光照明，这样，无论是照明部分掉落、摔坏等原因都不会产生电火花，彻底的杜绝了易燃易爆区域由于照明问题导致的爆炸问题。
Claims (2)
1.一种激光无电照明系统，其特征在于：该系统包括蓝光LD(1)、耦合镜(2)、聚焦镜a(3)、聚焦镜b(6)、传输光纤(4)、反光杯(5)、荧光粉承载台(7)、平板玻璃(8)；整个系统分为光源部分、传输部分、照明部分；
所述传输光纤(4)为系统的传输部分，传输光纤(4)包括入射端、输出端，两端均带有光纤耦合头(4.1)；
传输光纤(4)连接光源部分及照明部分，光源部分包括蓝光LD(1)、耦合镜(2)、聚焦镜a(3)，照明部分包括反光杯(5)、聚焦镜b(6)、荧光粉承载台(7)、平板玻璃(8)，通过传输光纤(4)的连接将光源部分与照明部分隔离开；
所述蓝光LD(1)设置在传输光纤(4)的入射端，蓝光LD(1)所照射的激光通过耦合镜(2)、聚焦镜a(3)耦合进入传输光纤(4)，并通过传输光纤(4)向其输出端传输；
所述传输光纤(4)的输出端设置在反光杯(5)内部，传输光纤(4)输出端的光纤耦合头(4.1)前放置有聚焦镜b(6)，输出激光经过聚焦镜b(6)后实现类平行输出；
平板玻璃(8)安装在反光杯(5)杯口处，荧光粉承载台(7)安装在平板玻璃(8)中间，荧光粉承载台(7)与聚焦镜b(6)的位置相对应；所述荧光粉承载台(7)与聚焦镜b(6)相对面上涂有均匀混合的红绿荧光粉涂覆层，荧光粉承载台(7)的涂覆层分为荧光粉涂覆层外表面(7.1)、荧光粉涂覆层内表面(7.2)；经过聚焦镜b(6)类平行输出的激光照射在该涂覆层上并激发出荧光；
传输光纤(4)的输出端的光纤耦合头(4.1)与反光杯底面(9)紧密配合，达到密封作用；而且反光杯顶面(10)与平板玻璃(8)也紧密贴合。
2.根据权利要求1所述的一种激光无电照明系统，其特征在于：封装形式的蓝光LD(1)直接将光纤耦合头(4.1)插入到出光口。
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20161025 Address after: 8 No. 224248 Yancheng City Dongtai city of Jiangsu Province East New District East Avenue Applicant after: Jiangsu weffort technology development Limited by Share Ltd Address before: 100124 Chaoyang District, Beijing Ping Park, No. 100 Applicant before: Beijing University of Technology |
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |