CN107270151A - 一种发光装置及激光照明灯 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发光装置及激光照明灯，该发光装置包括激光源单元、波长转换单元和反射单元，所述激光源单元位于所述反射单元的一侧，且激光源单元的中轴线与反射单元的中轴线平行，所述反射单元为具有开孔的半球形反光碗，所述波长转换单元位于所述半球形反光碗的球心处，所述激光源单元出射的激光束投射至所述波长转换单元上并激发出荧光，一部分所述荧光从所述半球形反光碗的开孔处直接出射，另一部分荧光经所述半球形反光碗反射后从所述开孔处出射。本发明不仅有效降低发光装置的占用体积和安装难度，提高了使用便捷度，增强了中心亮度，而且可以避免荧光从反射单元的边缘处沿非指定方向出射，提高了安全性能和光源的利用率。

Description

一种发光装置及激光照明灯
技术领域
本发明涉及照明领域，尤其涉及一种发光装置及激光照明灯。
背景技术
随着半导体技术的发展，LED(Light Emitting Diode，发光二极管)光源因具有高效，节能，环保、成本低以及寿命长等优点，正逐步取代传统的白炽灯和节能灯，成为一种通用的照明光源。
在现有的LED汽车大灯中，LED光源位于车灯反光碗的球心处，LED光源出射的光束经车灯反光碗收集以及后端光学系统(包括挡板、透镜等)的配光，最终投射出所需要的远近光场分布。该种可以得到满足需求的汽车大灯近光的配光分布，然而在形成远光分布时，由于受到当前LED光源亮度的限制，通常存在中心照度明显不够的问题，在例如舞台灯光照明、汽车前照灯、投影显示、探照等需要超高亮度光源的应用领域，LED光源便难以满足要求了。
针对上述问题，现有技术中提出一种激光照明灯，通过在车灯反光碗外侧设置激光源发射激光束并投射至车灯反光碗内侧的荧光材料上，激发出荧光并经过车灯反光碗反射后按指定方向出射，以形成在规定的立体角内行进的光束。然而由于现有结构中反光碗的边缘会留设照明光束出射的开口，因此经荧光材料激光出的荧光有一部分会直接从反光碗的边缘沿非指定方向出射，降低了光源的利用率和使用安全性；此外现有的激光照明灯通常体积较大，安装难度高，特别是在手提探照领域使用时，提高了使用者的劳动强度，大大降低了使用便捷度。
发明内容
本发明提供了一种发光装置及激光照明灯，以解决现有技术中存在的光源的利用率低、使用安全性差，照明灯体积大、安装难度高以及使用便捷度低的问题。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种发光装置，包括激光源单元、波长转换单元和反射单元，所述激光源单元位于所述反射单元的一侧，且激光源单元的中轴线与反射单元的中轴线平行，所述反射单元为具有开孔的半球形反光碗，所述波长转换单元位于所述半球形反光碗的球心处，所述激光源单元出射的激光束投射至所述波长转换单元上并激发出荧光，一部分所述荧光从所述半球形反光碗的开孔处直接出射，另一部分荧光经所述半球形反光碗反射后从所述开孔处出射。
进一步的，所述激光源单元和波长转换单元分设于所述反射单元的内外两侧，所述反射单元上设有用于透过所述激光束的通光部。
进一步的，所述激光源单元包括沿光路依次设置的激光源、聚焦透镜和反射镜，所述激光源发出的激光束依次经过所述聚焦透镜和反射镜后透过所述通光部并投射至所述波长转换单元上，所述聚焦透镜离焦设置。
进一步的，所述聚焦透镜与所述激光源之间的距离d为：f<d<1.5f，f为聚焦透镜的焦距。
进一步的，所述激光源发出的激光束投射至所述反射镜上的光斑的长轴与激光束的传播平面垂直。
进一步的，所述半球形反光碗的开孔位于其顶部中间。
进一步的，所述开孔对应的圆心角为60～90°。
进一步的，所述激光束投射至所述波长转换单元上的入射角度为30～60°。
进一步的，还包括沿光路设于所述开孔外侧的准直扩束透镜，所述准直扩束透镜的半径大于所述开孔的半径。
本发明还提供了一种激光照明灯，包括如上所述的发光装置以及包设于所述发光装置外侧的散热壳体。
本发明提供的一种发光装置及激光照明灯，通过将激光源单元设于所述反射单元的一侧，并且使激光源单元的中轴线与反射单元的中轴线平行，采用该布局方式可以提高发光装置的布局紧凑性，有效降低发光装置的占用体积和安装难度，特别是在手提探照领域使用时，大大降低了人工劳动强度，提高了使用便捷度；通过设置具有开孔的半球形反光碗作为反射单元，并将波长转换单元设于其球心处，当激光源单元出射的激光束投射至波长转换单元上并激发出荧光时，使一部分荧光从半球形反光碗的开孔处直接出射，另一部分荧光经所述半球形反光碗反射后从开孔处出射，不仅可以避免荧光从反射单元的边缘处沿非指定方向出射，而且增强了中心亮度，提高了安全性能和光源的利用率。
附图说明
图1是本发明一具体实施例中发光装置的结构示意图。
图中所示：10、激光源单元；110、激光源；120、聚焦透镜；130、反射镜；20、波长转换单元；210、反射式荧光层；220、散热底座；30、反射单元；310、开孔；320、通光部；40、准直扩束透镜。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细描述：
如图1所示，本发明提供了一种发光装置，包括激光源单元10、波长转换单元20和反射单元30，所述激光源单元10位于所述反射单元的一侧，且激光源单元10的中轴线与反射单元30的中轴线平行，所述反射单元30为具有开孔310的半球形反光碗，所述波长转换单元20位于所述半球形反光碗的球心处，所述激光源单元10出射的激光束投射至所述波长转换单元20上并激发出荧光，一部分所述荧光从所述半球形反光碗的开孔310处直接出射，另一部分荧光经所述半球形反光碗反射后从所述开孔310处出射。具体的，将激光源单元10设于反射单元30的一侧，紧密布置，且两者的中轴线平行，有效降低了两者的封装体积和安装难度，特别是在手提探照领域使用时，大大降低了人工劳动强度，提高了使用便捷度。此外，通过设置具有开孔310的半球形反光碗作为反射单元30，并将波长转换单元20设于其球心处，当激光源单元10出射的激光束投射至波长转换单元20上激发出荧光时，使一部分荧光从半球形反光碗的开孔310处直接出射，另一部分荧光经所述半球形反光碗反射后从开孔310处出射，不仅可以避免荧光从反射单元30的边缘处沿非指定方向出射，而且增强了中心亮度，提高了安全性和光源的利用率。需要说明的是，由于反射单元30为半球形反光碗，因此波长转换单元20上激发出的荧光一部分直接从开孔310处出射，另一部分经反射单元30反射后依然投射至波长转换单元20上进行再次激发，而再次激发出的一部分光会直接从开孔310处出射，另一部分光则经反射单元30多次反射以及波长转换单元20多次激发后，最终所有的激发光都将从开孔310处出射。
优选的，所述激光源单元10和波长转换单元20分设于所述反射单元30的内外两侧，所述反射单元30上设有用于透过所述激光束的通光部320。具体的，此处的两侧是指反射单元30沿光路方向的两侧，本实施例中，通光部320为设有可透过激光束的透明构件的通孔，或者是与反射单元30一体而成的可透过激光束的透明构件，所述可透过激光的透明构件可以是具有滤光片的透明板，该透明板可以透过激光，同时反射经波长转换单元20激发出的荧光，即白色光，如此能够防止经波长转换单元20出射的荧光从通光部320中泄漏。通光部320用于将激光束导向波长转换单元20，其可以是椭圆形、圆形或其他形状，尺寸与激光束的直径相适配，使激光束通过。
请继续参照图1，所述激光源单元10包括沿光路依次设置的激光源110、聚焦透镜120和反射镜130，所述激光源110发出的激光束依次经过所述聚焦透镜120和反射镜130后透过所述通光部320并投射至所述波长转换单元20上，所述聚焦透镜120离焦设置，优选的，所述聚焦透镜120与所述激光源110之间的距离d为：f<d<1.5f，f为聚焦透镜120的焦距。具体的，聚焦透镜120离焦设置，使其与激光源110之间的距离在f和1.5f之间，目的在于对激光源110出射的光斑进行放大，从而增大激光束投射到波长转换单元20上的光斑尺寸，避免投射到波长转换单元20上的光斑过小导致发热量太集中而烧坏波长转换单元20。需要说明的是，图1中从激光源110中出射的激光束的方向与从开孔310处出射的方向一致，采用该设计方式可以方便更换激光源110或调节激光源110的位置，当然也可以相反，根据实际需要和使用空间进行设计。
优选的，所述激光源10发出的激光束投射至所述反射镜130上的光斑的长轴与激光束的传播平面垂直，此处激光束的传播平面是指激光束入射到反射镜130上和从反射镜130出射时构成的平面，具体的，由于激光源110通常采用半导体激光器即激光二极管，其发出的光斑呈椭圆形，使激光束投射至所述反射镜130上的光斑的长轴与激光束的传播平面垂直，可以达到拉伸光斑的短轴的效果，从而进一步增大激光束投射到波长转换单元20上的光斑尺寸，避免波长转换单元20受热太集中而发生损坏，提高了其使用寿命。可以采用调节单元带动激光源10调节或者直接通过手动调节，根据实际需要进行选择。
优选的，所述波长转换单元20包括反射式荧光层210和与所述反射式荧光层210连接的散热底座220，该反射式荧光层210是使用最广泛的一种荧光层，其底部具有反射层，用于对光线进行反射，避免其从波长转换单元20下表面出射，散热底座220则用于对反射式荧光层20进行散热。
优选的，所述半球形反光碗的开孔310位于其顶部中间，所述开孔310对应的圆心角α为60～90°。由于经波长转换单元20激发出的荧光沿半球形反光碗均匀分布，因此开孔310的大小直接决定出射光线的比例，由于光线经反射单元30反射后会造成衰减，因此若开孔310太小，则会导致光线的衰减大，从而降低光源的利用率。而若开孔310太大，则会引起光线的扩散角太大，从而影响其准直性和能量集中性。此外，开孔310可以直接是通孔或者为设有可透过白光的透明构件的通孔，或者是与反射单元30一体而成的可透过白光的透明构件，所述可透过白光的透明构件可以是具有滤光片的透明板，该透明板可以透过白光，反射激光，以免激光从开孔310中泄露出去，保证其使用安全性。
优选的，所述激光束投射至所述波长转换单元20上的入射角度为30～60°。该角度可综合光斑大小和发光装置的体积进行选择。
优选的，该发光装置还包括沿光路设于所述开孔310外侧的准直扩束透镜40，所述准直扩束透镜40的半径大于所述开孔310的半径。具体的，虽然从开孔310处出射的光束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，在开孔310处添加准直扩束透镜40，对从开孔310处出射的光束进行准直。
本发明还提供了一种激光照明灯，包括如上所述的发光装置以及包设于所述发光装置外侧的散热壳体，该激光照明灯可以作为汽车前照灯、投影显示灯、舞台灯以及手提探照灯或其他照明领域使用，且散热壳体的形状可以根据实际需要进行设计，如当作为手提探照灯使用时可以在散热壳体上设置把手，以便于人工手提或固定，以提高使用便捷度。
综上所述，本发明提供的一种发光装置及激光照明灯，通过将激光源单元10设于所述反射单元30的一侧，并且使激光源单元10的中轴线与反射单元30的中轴线平行，采用该布局方式可以提高发光装置的布局紧凑性，有效降低发光装置的占用体积和安装难度，特别是在手提探照领域使用时，大大降低了人工劳动强度，提高了使用便捷度；通过设置具有开孔310的半球形反光碗作为反射单元30，并将波长转换单元20设于其球心处，当激光源单元10出射的激光束投射至波长转换单元20上并激发出荧光时，使一部分荧光从半球形反光碗的开孔310处直接出射，另一部分荧光经所述半球形反光碗反射后从开孔310处出射，不仅可以避免荧光从反射单元30的边缘处沿非指定方向出射，而且增强了中心亮度，提高了安全性能和光源的利用率。
虽然说明书中对本发明的实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为提示，不应限定本发明的保护范围。在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种省略、置换和变更均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种发光装置，包括激光源单元、波长转换单元和反射单元，其特征在于，所述激光源单元位于所述反射单元的一侧，且激光源单元的中轴线与反射单元的中轴线平行，所述反射单元为具有开孔的半球形反光碗，所述波长转换单元位于所述半球形反光碗的球心处，所述激光源单元出射的激光束投射至所述波长转换单元上并激发出荧光，一部分所述荧光从所述半球形反光碗的开孔处直接出射，另一部分荧光经所述半球形反光碗反射后从所述开孔处出射。
2.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述激光源单元和波长转换单元分设于所述反射单元的内外两侧，所述反射单元上设有用于透过所述激光束的通光部。
3.根据权利要求2所述的发光装置，其特征在于，所述激光源单元包括沿光路依次设置的激光源、聚焦透镜和反射镜，所述激光源发出的激光束依次经过所述聚焦透镜和反射镜后透过所述通光部并投射至所述波长转换单元上，所述聚焦透镜离焦设置。
4.根据权利要求3所述的发光装置，其特征在于，所述聚焦透镜与所述激光源之间的距离d为：f<d<1.5f，f为聚焦透镜的焦距。
5.根据权利要求3所述的发光装置，其特征在于，所述激光源发出的激光束投射至所述反射镜上的光斑的长轴与激光束的传播平面垂直。
6.根据权利要求2所述的发光装置，其特征在于，所述半球形反光碗的开孔位于其顶部中间。
7.根据权利要求6所述的发光装置，其特征在于，所述开孔对应的圆心角为60～90°。
8.根据权利要求6所述的发光装置，其特征在于，所述激光束投射至所述波长转换单元上的入射角度为30～60°。
9.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，还包括沿光路设于所述开孔外侧的准直扩束透镜，所述准直扩束透镜的半径大于所述开孔的半径。
10.一种激光照明灯，其特征在于，包括如权利要求1～9任一项所述的发光装置以及包设于所述发光装置外侧的散热壳体。
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