CN108302351A - 发光装置和灯具 - Google Patents

Abstract

提出一种发光装置，包括发射第一激发光的第一激发源和蓝光荧光材料，发射第二蓝光的第二激发源和第二荧光材料；还包括滤光镀膜，透射第一激发光、反射蓝光并透射受激光；第一激发光入射于该滤光镀膜的第一面并透射该滤光镀膜到达蓝光荧光材料，蓝光荧光材料出射的第一蓝光入射于滤光镀膜的第二面并被滤光镀膜反射；第二蓝光入射于该滤光镀膜的第一面并被该滤光镀膜反射并到达第二荧光材料，第二荧光材料发射的受激光入射于滤光镀膜的第一面并透射。利用滤光镀膜，同时引导第一激发光、第一蓝光、第二蓝光和受激光，使得最终第一蓝光和受激光出射，这样既屏蔽了所有的用于激发的光的出射，整个系统又非常简单和紧凑。

Description

发光装置和灯具

技术领域

本发明涉及光源领域，特别是涉及一种发光装置和使用这种发光装置的灯具。

背景技术

当前，激光光源的应用已经越来越得到人们的重视。激光具有高亮度、长寿命的优点，但其光谱很窄，因此在使用中往往是利用激光激发荧光材料来形成混合发光。这样的激光光源亮度比LED光源高5~10倍。但是问题在于，混合发光中的激光成分往往比较多，这时的产品会不符合FDA等激光安全标准。这严重阻碍了激光光源产品在市场上的推广。

另一方面，激光光源的系统不能复杂，体积不能太大，否则也难以适应市场的需求，例如手电、探照灯等灯具的需求。

因此，没有激光出射的、体积不大的激光光源就成为最符合市场需求的产品。但这种产品目前还没有出现，目前也没有一种解决方案能够实现这样的产品。

发明内容

本发明提出一种发光装置，包括发射第一激发光的第一激发源和蓝光荧光材料，第一激发光能够激发蓝光荧光材料使其受激发射第一蓝光；发射第二蓝光的第二激发源和第二荧光材料，第二蓝光能够激发第二荧光材料使其受激发射受激光；还包括滤光镀膜，该滤光镀膜包括相对的第一面和第二面；该滤光镀膜透射第一激发光、反射第一蓝光和第二蓝光并透射受激光；第一激发源发出的第一激发光入射于该滤光镀膜的第一面并透射该滤光镀膜到达蓝光荧光材料，蓝光荧光材料出射的第一蓝光入射于滤光镀膜的第二面并被滤光镀膜反射并出射；第二激发源发射的第二蓝光入射于该滤光镀膜的第一面并被该滤光镀膜反射并到达第二荧光材料，第二荧光材料发射的受激光入射于滤光镀膜的第一面并透射出射。

本发明还提出一种发光装置，包括发射第一激发光的第一激发源和蓝光荧光材料，第一激发光能够激发蓝光荧光材料使其受激发射第一蓝光；发射第二蓝光的第二激发源和第二荧光材料，第二蓝光能够激发第二荧光材料使其受激发射受激光；还包括滤光镀膜，该滤光镀膜包括相对的第一面和第二面；该滤光镀膜反射第一激发光、透射第一蓝光和第二蓝光并反射受激光；第一激发源发出的第一激发光入射于该滤光镀膜的第一面并被其反射到达蓝光荧光材料，蓝光荧光材料出射的第一蓝光入射于滤光镀膜的第一面并透射出射；第二激发源发射的第二蓝光入射于该滤光镀膜的第一面并透射到达第二荧光材料，第二荧光材料发射的受激光入射于滤光镀膜的第二面并被其反射并出射。

本发明还提出一种灯具，包括上述的发光装置作为光源。

利用滤光镀膜，同时引导第一激发光、第一蓝光、第二蓝光和受激光，使得最终第一蓝光和受激光出射，这样既屏蔽了所有的用于激发的光（包括第一激发光和第二蓝光）的出射，整个系统又非常简单和紧凑。

附图说明

图1a表示了本发明的发光装置的一个实施例的结构示意图；

图1b是图1a实施例中滤光镀膜的透过率曲线；

图2a表示了本发明的发光装置的另一个实施例的结构示意图；

图2b是图2a实施例中滤光镀膜的第二区的透过率曲线；

图3a表示了本发明的发光装置的另一个实施例的结构示意图；

图3b是图3a实施例中滤光镀膜的透过率曲线；

图4a表示了本发明的发光装置的另一个实施例的结构示意图；

图4b是图4a实施例中滤光镀膜的第二区的透过率曲线。

具体实施方式

本发明提出一种发光装置，其第一实施例的结构示意图如图1a所示。该发光装置包括发射第一激发光151的第一激发源101和蓝光荧光材料102，第一激发光151能够激发蓝光荧光材料102使其受激发射第一蓝光152。还包括发射第二蓝光153的第二激发源103和第二荧光材料104，第二蓝光153能够激发第二荧光材料104使其受激发射受激光154。

具体来说，在本实施例中，第一激发光为波长是405nm的近紫外激光，其波长比蓝光的波长短，因此光子能量比蓝光光子能量高，可以用于激发蓝光荧光材料产生蓝光。当然，第一激发光也可以是波长更短的激光或LED发光，例如365nm的紫外激光等。在本实施例中，第二激发源103是蓝光激光二极管，当然也可以是蓝光LED。第二荧光材料是黄色荧光粉，例如YAG荧光粉，它可以被蓝光激发而产生黄光。当然第二荧光材料也可以是绿色或红色荧光粉。

该发光装置还包括滤光镀膜105，该滤光镀膜105包括相对的第一面和第二面。在图1a中，第一面指的是滤光镀膜105的面向左下方的面，第二面指的是滤光镀膜面向右上方的面。在本实施例中，滤光镀膜105附着在滤光片上。当然，在其它实施例中，滤光镀膜也可以附着在滤光棱镜上。在本实施例中，该滤光镀膜105透射第一激发光、反射第一蓝光和第二蓝光并透射受激光，即透射405nm的激光，反射蓝光，透射黄光。该滤光镀膜的透射谱如图1b所示。其中，400-430nm的近紫外光谱部分的透射率接近100%，440-490nm的蓝光光谱部分的透射率接近0，即反射率接近100%，510nm以上的绿、黄、红色光光谱部分的透射率接近100%。

第一激发源101发出的第一激发光151入射于该滤光镀膜的第一面并透射该滤光镀膜到达蓝光荧光材料102，蓝光荧光材料102出射的第一蓝光152入射于滤光镀膜的第二面并被滤光镀膜反射并出射；第二激发源103发射的第二蓝光153入射于该滤光镀膜的第一面并被该滤光镀膜反射并到达第二荧光材料104，第二荧光材料发射的受激光154入射于滤光镀膜的第一面并透射出射。

这样，出射的光152和154都是受激产生的荧光，而两个激发源发出的激光都没有出射，这样就实现了出射光中没有激光的目的，使得产品能够符合FDA等激光安全标准。其中第一蓝光152是蓝色光，受激光154是黄色光，两者合光出射可以形成白光。

同时，由于第一蓝光和第二蓝光都是属于蓝光光谱范围，因此使用同一个滤光镀膜就可以同时引导这两者，即引导第一蓝光出射，同时引导第二蓝光入射于第二荧光材料。这样，使用一个滤光镀膜，就可以同时完成两种荧光材料的激发以及两种受激光152和154的合光和出射，这样的系统非常简单紧凑，产品也可以做的很小。

在本实施例中，使用了位于滤光镀膜105和蓝光荧光材料102光路之间的透镜111，和位于滤光镀膜105和第二荧光材料104光路之间的透镜112，来分别收集第一蓝光和受激光，这样能有效提高效率。这里透镜111和112并不是唯一的选择，也可以使用透镜组、反光杯等其它光收集元件来实现相同的功能，甚至不使用任何光学元件也是可以的。

在本实施例中，第一蓝光和第二蓝光都属于蓝光的光谱范围，因此都能够被滤光镀膜反射。这两者的区别在于，第一蓝光为蓝光荧光材料受激反射的荧光，是宽谱光且不具有相干性，出射后不会对人眼造成任何危害，因此也不受FDA等安全标准的管制；而第二蓝光是蓝色激光，是具有相关性的窄谱光，这种光会受到FDA等安全标准的管制。这两者虽然在光谱上有区别，但是都属于蓝光的光谱范围，可以统称为蓝光。在上下文中，提到“蓝光”，如果不是特指，就指的是蓝色光谱范围内的光。

在上述实施例中，存在一个问题，就是滤光镀膜的功能比较复杂，加工起来比较困难。尤其是对于440-490nm的蓝光光谱区，其反射率很难做成0，可能会形成5%-10%的透射率。这时，第二蓝光153就会有部分透射滤光镀膜到达蓝光荧光材料，而蓝光荧光材料不吸收蓝光（这是由荧光激发的原理决定的，吸收的光的波长与发射光的波长必然不同），因此第二蓝光会被蓝光荧光材料反射并返回到滤光镀膜，并绝大部分被滤光镀膜反射而和第一蓝光一起出射。这样这个发光装置所发射的蓝光中，就不仅存在第一蓝光，也存在泄露的第二蓝光，即蓝色激光。

可见，滤光镀膜中蓝光光谱区的反射率，直接决定了发光装置中泄露的蓝色激光的多少，也决定了这样的发光装置能否通过FDA等安全标准。FDA等安全标准对于激光的量的要求非常严格，因此这就要求滤光镀膜中蓝光光谱区的反射率要非常高，这在实际中实现起来有难度，而且成本会很高。

为了解决蓝光激光泄露的问题，图2a所示的另一个实施例对上述实施例做了改进。在这个实施例中，滤光镀膜205包括两个区，第一激发光251入射的区域为第一区205a，其它区域为第二区。其中第一区为透明的，第二区包括反射第一蓝光和第二蓝光并透射受激光的镀膜，该镀膜的透射谱如图2b所示。比较图1b可知，本实施例中滤光镀膜的第二区的镀膜要简单得多，只是一个简单的长波通滤光镀膜，其工艺相当成熟，透射带（绿、黄、红色光谱范围）的透射率可以做的很高，同时截止带（近紫外到蓝色光谱范围）的反射率也可以做的很高。

这样，第一激发光就可以直接透射透明的滤光镀膜的第一区而达到蓝光荧光材料，这并不是依赖滤光镀膜的滤光曲线实现的，因此降低了滤光镀膜的加工难度。同时，第一蓝光、第二蓝光和受激光并没有受第一区的影响而正常工作。由于第二区在蓝光光谱范围的反射率可以做的很高，因此也就解决了图1a所示实施例中蓝色激光泄露出射的问题。本方案唯一的负面影响是，第一蓝光中的部分（如图2a中的第一蓝光252a）会入射于第一区并透射返回到第一激发源，从而形成光损失。而这部分光损失往往是可以接受的。

本实施例中，滤光镀膜的第一区和第二区有多种实现方法。例如先镀如图2b所示的长波通镀膜实现第二区的功能，再在第一激发光入射的地方打孔实现第一区。也可以使用两块长波通镀膜的滤光片作为第二区，两块滤光片在组装时中间保留一个缝隙作为第一区。

在本实施例中，虽然解决了第二蓝光（蓝色激光）由于滤光镀膜加工不理想而泄露出射的问题，但同时也带来另一个问题：第一激发光的泄露问题。参考图2a，第一激发光251透射第一区到达蓝光荧光材料后，蓝光荧光材料对第一激发光的吸收率并不是100%，也就是说会有部分未被吸收的第一激发光被蓝光荧光材料反射回来入射于滤光镀膜205。这部分反射的第一激发光一部分入射于第一区，一部分入射于第二区。入射于第一区的部分会透射并返回到第一激发源，但入射于第二区的部分则会被第二区至少部分的反射（因为第二区已经简化成不具有透射第一激发光的功能了）而出射。

这个问题并不难解决，因为第一激发光与正常出射的第一蓝光和受激光并不在同一个光谱范围。因此优选的，本实施例的发光装置还包括位于发光装置出口的滤光装置215，用于透射蓝光和受激光，同时过滤掉第一激发光使其不能透射。具体而言，滤光装置215可以是一个反射405nm同时透射430-700nm可见光的滤光片。这是成熟的技术。

上述两个实施例是本发明的一类具体表现形式。实际上还有另一类表现形式。如下所述。

本发明的另一实施例的结构示意图如图3a所示。该发光装置包括发射第一激发光351的第一激发源301和蓝光荧光材料302，第一激发光351能够激发蓝光荧光材料302使其受激发射第一蓝光352。还包括发射第二蓝光353的第二激发源303和第二荧光材料304，第二蓝光353能够激发第二荧光材料304使其受激发射受激光354。

该发光装置还包括滤光镀膜305，该滤光镀膜305包括相对的第一面和第二面。在图3a中，第一面指的是滤光镀膜305的面向左下方的面，第二面指的是滤光镀膜面向右上方的面。在本实施例中，滤光镀膜305附着在滤光片上。当然，在其它实施例中，滤光镀膜也可以附着在滤光棱镜上。在本实施例中，该滤光镀膜305反射第一激发光、透射第一蓝光和第二蓝光并反射受激光，即反射405nm的激光，透射蓝光，反射黄光。该滤光镀膜的透射谱如图3b所示。其中，400-430nm的近紫外光谱部分的透射率接近0，即反射率接近100%；440-490nm的蓝光光谱部分的透射率接近100%，510nm以上的绿、黄、红色光光谱部分的透射率接近0，即反射率接近100%。

第一激发源301发出的第一激发光351入射于该滤光镀膜的第一面并被其反射到达蓝光荧光材料302，蓝光荧光材料302出射的第一蓝光352入射于滤光镀膜的第一面并透射滤光镀膜并出射；第二激发源303发射的第二蓝光353入射于该滤光镀膜的第一面并透射该滤光镀膜到达第二荧光材料304，第二荧光材料发射的受激光354入射于滤光镀膜的第二面并被其反射并出射。

这样，出射的光352和354都是受激产生的荧光，而两个激发源发出的激光都没有出射，这样就实现了出射光中没有激光的目的，使得产品能够符合FDA等激光安全标准。其中第一蓝光352是蓝色光，受激光354是黄色光，两者合光出射可以形成白光。

同时，由于第一蓝光和第二蓝光都是属于蓝光光谱范围，因此使用同一个滤光镀膜就可以同时引导这两者，即引导第一蓝光出射，同时引导第二蓝光入射于第二荧光材料。这样，使用一个滤光镀膜，就可以同时完成两种荧光材料的激发以及两种受激光352和354的合光和出射，这样的系统非常简单紧凑，产品也可以做的很小。

容易理解，本实施例与图1a所示的实施例相比，滤光镀膜的反射透射正好相反，那么相应的引导相对的光的方式也正好反过来，即以反射的形式引导第一激发光到达蓝光荧光材料，以透射的反射引导第一蓝光和第二蓝光，并以反射的形式引导第二荧光材料发射的受激光。事实上，正是通过滤光镀膜对三个波段的反射透射特性不同，以及本发明巧妙的光学布局，才能够只使用一个滤光镀膜同时引导多束光线，并实现两种受激光的合光出射。本实施例与图1a所示的实施例中，都使用了同样的原理，只是透射反射特性相反而已。

然而，与图1a所示的实施例相类似的是，本实施例同样存在蓝色激光泄露出射的隐患。因为，对于440-490nm的蓝光光谱区，其透射率很难做成100%，可能会形成5%-10%的反射率。这时，第二蓝光353就会有部分被滤光镀膜反射到达蓝光荧光材料302，并被蓝光荧光材料302反射并返回到滤光镀膜，并绝大部分透射滤光镀膜而和第一蓝光一起出射。

为了解决蓝光激光泄露的问题，图4a所示的另一个实施例对图3a所示实施例做了改进。在这个实施例中，滤光镀膜405包括两个区，第一激发光451入射的区域为第一区405a，其它区域为第二区。其中第一区为反射镜，第二区包括透射第一蓝光和第二蓝光并反射受激光的镀膜，该镀膜的透射谱如图4b所示。比较图3b可知，本实施例中滤光镀膜的第二区的镀膜要简单得多，只是一个简单的短波通滤光镀膜，其工艺相当成熟，透射带（近紫外到蓝色光谱范围）的透射率可以做的很高，同时截止带（绿、黄、红色光谱范围）的反射率也可以做的很高。

这样，第一激发光就可以被滤光镀膜的第一区反射镜反射而达到蓝光荧光材料，这并不是依赖滤光镀膜的滤光曲线实现的，因此降低了滤光镀膜的加工难度。同时，第一蓝光、第二蓝光和受激光并没有受第一区的影响而正常工作。由于第二区在蓝光光谱范围的透射率可以做的很高，因此也就解决了图3a所示实施例中蓝色激光泄露出射的问题。本方案唯一的负面影响是，第一蓝光中的部分（如图4a中的第一蓝光452a）会入射于第一区并反射返回到第一激发源，从而形成光损失。而这部分光损失往往是可以接受的。

本实施例中，滤光镀膜的第一区和第二区有多种实现方法。例如先镀如图4b所示的短波通镀膜实现第二区的功能，再在第一激发光入射的地方粘贴一片反射镜。也可以使用两块短波通镀膜的滤光片作为第二区，两块滤光片在组装时中间夹一片反射镜作为第一区。

在本实施例中，虽然解决了第二蓝光（蓝色激光）由于滤光镀膜加工不理想而泄露出射的问题，但同时也带来另一个问题：第一激发光的泄露问题。参考图4a，第一激发光451被第一区反射到达蓝光荧光材料后，蓝光荧光材料对第一激发光的吸收率并不是100%，也就是说会有部分未被吸收的第一激发光被蓝光荧光材料反射回来入射于滤光镀膜405。这部分反射的第一激发光一部分入射于第一区，一部分入射于第二区。入射于第一区的部分会被反射并返回到第一激发源，但入射于第二区的部分则会被第二区至少部分的透射（因为第二区已经简化成不具有反射第一激发光的功能了）而出射。

优选的，本实施例的发光装置还包括位于发光装置出口的滤光装置415，用于透射蓝光和受激光，同时过滤掉第一激发光使其不能透射。具体而言，滤光装置415可以是一个反射405nm同时透射430-700nm可见光的滤光片。这是成熟的技术。

本发明还提出一种灯具，包括上述的发光装置作为光源。

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 (7)

1.一种发光装置，其特征在于，包括：

发射第一激发光的第一激发源和蓝光荧光材料，第一激发光能够激发蓝光荧光材料使其受激发射第一蓝光；

发射第二蓝光的第二激发源和第二荧光材料，第二蓝光能够激发第二荧光材料使其受激发射受激光；

还包括滤光镀膜，该滤光镀膜包括相对的第一面和第二面；该滤光镀膜透射第一激发光、反射第一蓝光和第二蓝光并透射受激光；

第一激发源发出的第一激发光入射于该滤光镀膜的第一面并透射该滤光镀膜到达蓝光荧光材料，蓝光荧光材料出射的第一蓝光入射于滤光镀膜的第二面并被滤光镀膜反射并出射；第二激发源发射的第二蓝光入射于该滤光镀膜的第一面并被该滤光镀膜反射并到达第二荧光材料，第二荧光材料发射的受激光入射于滤光镀膜的第一面并透射出射。

2.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，该滤光镀膜包括两个区，第一激发光入射的区域为第一区，其它区域为第二区；其中第一区为透明的，第二区包括反射第一蓝光和第二蓝光并透射受激光的镀膜。

3.根据权利要求2所述的发光装置，其特征在于，还包括位于发光装置出口的滤光装置，用于透射蓝光和受激光，同时过滤掉第一激发光使其不能透射。

4.一种发光装置，其特征在于，包括：

发射第一激发光的第一激发源和蓝光荧光材料，第一激发光能够激发蓝光荧光材料使其受激发射第一蓝光；

发射第二蓝光的第二激发源和第二荧光材料，第二蓝光能够激发第二荧光材料使其受激发射受激光；

还包括滤光镀膜，该滤光镀膜包括相对的第一面和第二面；该滤光镀膜反射第一激发光、透射第一蓝光和第二蓝光并反射受激光；

第一激发源发出的第一激发光入射于该滤光镀膜的第一面并被其反射到达蓝光荧光材料，蓝光荧光材料出射的第一蓝光入射于滤光镀膜的第一面并透射出射；第二激发源发射的第二蓝光入射于该滤光镀膜的第一面并透射到达第二荧光材料，第二荧光材料发射的受激光入射于滤光镀膜的第二面并被其反射并出射。

5.根据权利要求4所述的发光装置，其特征在于，该滤光镀膜包括两个区，第一激发光入射的区域为第一区，其它区域为第二区；其中第一区为反射镜，第二区包括透射蓝光并反射受激光的镀膜。

6.根据权利要求5所述的发光装置，其特征在于，还包括位于发光装置出口的滤光装置，用于透射蓝光和受激光，同时过滤掉第一激发光使其不能透射。

7.一种灯具，其特征在于，包括根据权利要求1至6中任一项所述的发光装置作为光源。