CN106385739A - 激光光源模组和光源系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种激光光源模组，包括激光二极管，滤光片，第一聚焦透镜组，第二聚焦透镜组，荧光层和LED。从激光二极管出射的第一光束，先经过滤光片反射，再经第一聚焦透镜组汇聚入射到荧光层上；荧光层吸收第一光束，并出射与之波长不同的第二光束；LED设置在滤光片相对于入射的第一光束的另一侧，从LED出射的光，先经第二聚焦透镜组汇聚，再经过滤光片反射，形成第三光束；其中，激光二极管和LED的驱动电流可以分别控制。通过电路控制，便可控制最后输出光中两种光的比例，从而起到调节输出光色温的作用。

Description

激光光源模组和光源系统

技术领域

本发明涉及激光光源领域，特别是涉及激光光源模组和使用该模组的激光光源系统。

背景技术

目前，LED 光源正在取代传统的白炽灯和节能灯成为一种新型的照明光源，作为一种通用照明光源，它具有高效，节能，环保以及寿命长等优点。但LED亮度有限，在一些需高亮光源的特殊应用领域，例如舞台灯光照明，汽车大灯，投影显示等领域， LED 就无法满足要求了。与LED同源的半导体激光二极管，也具有高效，节能，环保，寿命长的优点，利用激光激发荧光粉技术（远程荧光粉技术）可以得到光学扩展量（Etendue)小、亮度高的点光源，该点光源可用在需要高亮度照明的应用领域。

激光激发荧光粉技术是将激光聚焦到荧光层上，形成一个发光点很小的点光源，荧光粉受激产生高亮度的荧光，通常是蓝色激光激发黄色荧光粉，产生的黄色荧光与剩余的蓝光混合形成白光，再由光学系统收集出射。该技术是依靠蓝光与黄光的混合来产生白光，如果蓝光与黄光的比例不一样，混合出的白光的色温就会不一样。在现有光源技术中，蓝光和黄光的比例都是确定的，所以光源的色温也是一定的，不能改变。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种激光光源模组，包括激光二极管，滤光片，第一聚焦透镜组，第二聚焦透镜组，荧光层，LED；激光二极管、第一聚焦透镜组和荧光层设置在滤光片的一侧，第二聚焦透镜组和LED设置在滤光片的另一侧；从激光二极管出射的第一光束，先经过滤光片反射，再经第一聚焦透镜组汇聚入射到荧光层上；荧光层吸收第一光束，并出射与之波长不同的第二光束；从LED出射的光，先经第二聚焦透镜组收集，再经过滤光片反射，形成第三光束；其中，激光二极管和LED的驱动电流可以被分别控制。

优选的，第一光束和第三光束的波长相同，滤光片具有反射第一光束和第三光束，同时透射第二光束的作用。

优选的，所述激光二极管为蓝色激光二极管，荧光层选用黄色荧光粉层，LED选择蓝色LED。

本发明的有益效果是，由于激光二极管和LED的驱动电流是被分别控制的，通过控制激光二极管的驱动电流，可以控制输出荧光的强度；通过控制LED的驱动电流，可以控制第三光束的补光强度。这样，通过电学上的控制，便可控制最后输出光中荧光和补光的混合比例，从而改变混合光的色温。这种通过电学控制来调节输出光色温的方式，不仅调节灵敏精度高，而且方便快捷，几乎无延时。

附图说明

图1是本发明的激光光源模组第一实施例的结构示意图；

图2是本发明的激光光源模组第二实施例的结构示意图。

具体实施方式

图1是本发明的激光光源模组第一实施例的结构示意图，如图1所示，该激光光源模组包括激光二极管101，滤光片103，第一聚焦透镜组104，第二聚焦透镜组105，荧光层106，LED 107。激光二极管101、第一聚焦透镜组104、荧光层106设置在滤光片103的一侧，第二聚焦透镜组105、LED107设置在滤光片103的另一侧，从激光二极管101出射的第一光束102经过滤光片103反射进入反射光路，反射光路的第一聚焦透镜组104将该第一光束102聚焦到荧光层106上。荧光层106设置在一个反射基板上，荧光层106能够吸收从激光二极管101出射的激光并转换为与激光波长不同的荧光，产生的荧光经第一聚焦透镜组104收集，成为第二光束，该第二光束再透过滤光片103出射。滤光片103具有反射从激光二极管101出射的第一光束102，同时透射从荧光层出射的第二光束的功能。LED107设置在滤光片103相对第一光束102的另一侧，优选的，LED107的发光面与荧光层106相对于滤光片103对称设置。LED107的输出光经第二聚焦透镜组105收集准直之后，成为第三光束，该第三光束与激光二极管101出射的第一光束102的光波长相同或接近，这样，该第三光束入射到滤光片103上时，也会被滤光片103反射出去，与滤光片103透射的第二光束混合产生最终的输出光。

在本实施例中，优选的，滤光片103相对于入射的第一光束成45°倾斜放置，第一聚焦透镜组104的光轴与第二聚焦透镜组105的光轴相互垂直，且滤光片103的功能面朝向入射的第一光束102，它具有反射第一光束和第三光束同时透射第二光束的作用。其中，第一聚焦透镜组104和第二聚焦透镜组105可以相同或者不同，为了使最后输出的第二光束和第三光束能混合均匀，第二光束和第三光束应具有相同的光束直径和角分布。优选的，第一聚焦透镜组104和第二聚焦透镜组105选择相同的透镜组，LED107的发光面尺寸选择与荧光层106上的发光面尺寸相同。其中，荧光层106上的发光面尺寸取决于第一光束102经第一聚焦透镜104汇聚之后的光斑大小。

在本实施例中，优选的，荧光层106设置在一个反射基板上，形成反射式荧光层，反射基板能帮助荧光层散热。

作为本发明的一个优选实施例，通常第一光束102选用蓝色激光，荧光层106选用黄色荧光粉，黄色荧光粉吸收蓝光并将其转化为第二光束黄光，LED107选用蓝色LED，它通过自发辐射出蓝光，形成第三光束蓝光，并与第二光束黄光混合得到白光。本发明具有很大的自由度，利用该光源结构只要改变入射激光和荧光粉成分，或者改变LED107的种类，就能得到不同的输出光，这种简单的替换也包含在本发明的保护范围之内。

在本发明中，通过将激光聚焦到荧光粉层上可以形成高亮度的点光源，但通常荧光粉输出的光谱范围不够宽，并不能得到白光，为了得到白光，本发明在入射激光的对面设置LED，利用LED的自发辐射光形成补光，与荧光粉出射的荧光进行混合从而得到白光输出。在本发明中，激光二极管和LED的驱动电流是分别控制的，通过控制激光二极管的驱动电流，可以控制输出荧光的强度；通过控制LED的驱动电流，可以控制补光的强度。这样，通过电学上的控制，便可控制最后输出光中荧光和补光的混合比例，如果荧光是黄光，补光是蓝光，改变黄光和蓝光的比例即可改变最终混合光的色温。这种通过电学控制来调节输出光色温的方式，不仅调节灵敏精度高，而且方便快捷，几乎无延时。

图2是本发明的激光光源模组第二实施例的结构示意图，本实施例相对于第一实施例的区别在于，LED107换成了透明散射体107，此外，在本实施例中还包括第二激光二极管108，第三聚焦透镜109。其中，第二激光二极管108与第一激光二极管101的波长可以相同或不同。从第二激光二极管108出射的激光经第三聚焦透镜109汇聚到透明散射体107上，形成一个很小的光点，该光点经散射体107散射形成等效发光面。从该等效发光面出射的激光经过第二聚焦透镜组105收集准直形成第三光束，其余地方与第一实施例相同，第三光束与荧光粉层出射的第二光束混合形成输出光。在本实施例中，优选的，保持荧光层106上汇聚的激光光斑的大小和散射体107上汇聚的激光光斑的大小相同或接近，这样可保证第二光束和第三光束具有相同的光束直径和发散角，从而可以使最终输出光混合更均匀。

在实施例中，第一激光二极管101和第二激光二极管108的驱动电流是分别控制的，通过控制第一激光二极管101的驱动电流，可以控制输出荧光的强度；通过控制第二激光二极管108的驱动电流，可以控制补光的强度（第三光束为补光）。这样，通过电学上的控制，便可控制最后输出光中荧光和补光的混合比例，从而改变最终混合光的色温。

本发明还提出了一种光源系统，包括上述激光光源模组以及后端的扩束准直系统。由于出光口径限制，从上述激光光源模组出射的输出光是近似平行的准直光，但仍然会有一定的发散角度。为了得到发散角度更小的光束，可以在上述激光光源模组的出光口添加扩束准直系统，例如，一个凹透镜和一个凸透镜组成的共焦系统，或者两个凸透镜组成的共焦系统，或者一个凹透镜和一个反光碗组成的系统，通过二次配光设计，可以得到各种光场分布的光学系统。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种激光光源模组，其特征在于，包括：

激光二极管，滤光片，第一聚焦透镜组，第二聚焦透镜组，荧光层，LED；

所述的激光二极管、第一聚焦透镜组和荧光层设置在滤光片的一侧，所述的第二聚焦透镜组和LED设置在滤光片的另一侧；从激光二极管出射的第一光束，先经过滤光片反射，再经过第一聚焦透镜组汇聚入射到荧光层上，荧光层吸收第一光束，并出射与第一光束的波长不同的第二光束；从LED出射的光，先经第二聚焦透镜组收集，再经过滤光片反射，形成第三光束；

其中，激光二极管和LED的驱动电流可以被分别控制。

2.如权利要求1所述的激光光源模组，其特征在于，第一聚焦透镜组和第二聚焦透镜组相对滤光片对称设置。

3.如权利要求1所述的激光光源模组，其特征在于，所述的第一光束和第三光束的波长相同。

4.如权利要求1所述的激光光源模组，其特征在于，所述滤光片具有反射第一光束和第三光束，同时透射第二光束的作用。

5.如权利要求1所述的激光光源模组，其特征在于，所述激光二极管为蓝色激光二极管，所述荧光层为黄色荧光粉层，所述LED为蓝色LED。

6.如权利要求1所述的激光光源模组，其特征在于，所述荧光层涂覆在一个反射基板上，形成反射荧光粉层。

7.一种激光光源模组，其特征在于，包括：

第一激光二极管，滤光片，第一聚焦透镜组，第二聚焦透镜组，散射层，第二激光二极管，第三聚焦透镜组；

从第一激光二极管出射的第一光束，先经过滤光片反射，再经第一聚焦透镜组汇聚入射到荧光层上；荧光层吸收第一光束，并出射与之波长不同的第二光束；散射层设置在滤光片相对于入射的第一光束的另一侧，从第二激光二极管出射的激光，被第三聚焦透镜组汇聚到散射层上，经散射层散射，再被第二聚焦透镜组收集形成第三光束；

其中，第一激光二极管和第二激光二极管的驱动电流可以被分别控制。

8.如权利要求7所述的激光光源模组，其特征在于，所述滤光片具有反射第一光束和第三光束，同时透射第二光束的作用。

9.如权利要求7所述的激光光源模组，其特征在于，所述第一激光二极管和第二激光二极管的波长相同。

10.一种光源系统，其特征在于，包括权利要求1-9所述的激光光源模组，还包括后端扩束准直系统。