CN108736305A - 小角度激光光源获得设备及其实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种小角度激光光源获得设备包括激光激发装置以及面对所述激光激发装置的激光出射端设置并与该激光激发装置保持有设定的间距的光转换介质，所述光转换介质能吸收所述激光激发装置发射出的激光，获得所需色温的出射激光光源。该发明克服了现有激光通过激发光转换介质采用背面照射正面出光所导致的出射激光光源的光源质量不佳、出光分散、亮度不佳的缺点，具有出射激光光源均匀且出光集中、亮度好、质量佳的优点。

Description

小角度激光光源获得设备及其实现方法
技术领域
本发明涉及一种小角度激光光源获得设备及其实现方法，特别是一种小角度激光白光光源获得设备及其实现方法，应用在照明领域。
背景技术
现有的激光激发一般是在背对光转换介质光线出射面的一侧进行照射对光转换介质进行激发，获得的所需色温的出射激光光源由光转换介质的光线出射面(即正面)出射。但由于激光的光强较一般光束强得多，且光斑比较集中，容易导致出射激光光源的边沿常出现颜色不均、出光分散、亮度不佳等现象，影响了出射激光光源的光源质量。因此提供一种采用正面激发正面出光、出射激光光源均匀且出光集中、亮度好、质量佳的小角度激光光源获得设备及其实现方法己成为当务之亟。
发明内容
为了克服现有激光通过激发光转换介质采用背面照射正面出光所导致的出射激光光源的光源质量不佳、出光分散、亮度不佳的缺点，本发明提供一种小角度激光光源获得设备及其实现方法，其采用正面照射正面出光的方式获得所述色温的出射激光光源，具有出射激光光源均匀且出光集中、亮度好、质量佳的优点。
本发明的技术方案如下：
一种小角度激光光源获得设备，包括激光激发装置以及面对所述激光激发装置的激光出射端设置并与该激光激发装置保持有设定的间距(一般为1mm-30cm之间)的光转换介质，所述光转换介质能吸收所述激光激发装置发射出的激光，获得所需色温的出射激光光源。所述光转换介质为带有凹面状的光线出射面的多面体；该凹面状的光线出射面能将所述出射激光光源汇聚成小角度激光光源；该光线出射面的光线出射面朝向所述激光激发装置的激光出射端，且该激光激发装置偏离所述光转换介质的中心轴线位置；所述小角度激光光源获得设备还包括镀制在光转换介质除所述光线入射面外的其他面中至少一面的用于对所述出射激光光源进行反射的反射膜。
区别于现有小角度激光光源获得设备所采用的在光转换介质的背面照射激发而从其正面获得所需色温的出射激光光源的方法，本申请的小角度激光光源获得设备在光转换介质除光线入射面外的其他面中的至少一面镀设了反射膜，当激光从光转换介质正面入射后被光转换介质吸收，获得所需色温的出射激光光源，当该出射激光光源到达所述反射膜位置时被该反射膜反射，且凹面状的光转换介质光线出射面能将出射激光光源汇聚成小角度激光光源，有效克服了因激光光束太强且光斑比较集中，所导致的出射激光光源的边沿常出现颜色不均、出光分散、亮度不佳现象的缺点。该小角度激光光源获得设备的出射激光光源均匀且出光集中、亮度好、质量佳。
所述激光激发装置发射出的激光里至少含有波长范围为200-470nm的激光，所述光转换介质的发射光谱为介于460-800nm中的一种或多种光谱组合，所述光转换介质吸收所述激光，获得1500-8000K色温的小角度激光白光光源，所述反射膜为400-800nm的反射膜。
采用含有上述激光与所述光转换介质配合能获得1500-8000K色温较纯的小角度激光白光光源，同时设置了400-800nm的反射膜，其能反射该小角度激光白光光源(该激光白光是由在400-800nm波长范围内的各种光混合而成)，使得出射的小角度激光白光光源均匀且亮度好、质量佳。
所述光转换介质为荧光玻璃、透明荧光陶瓷、荧光单晶或荧光粉块体中的任一种。
所述荧光粉块体由荧光粉与透明胶水混合凝固而成。其中，光转换介质采用荧光玻璃、透明荧光陶瓷、荧光单晶中的任一种为优选方案。由于200-470nm的激光的能量较高，若光转换介质采用传统的荧光粉加硅胶所制成的荧光片，其在长期在接受该激光照射的情况下，会受激光产生的高温而出现颜色变化和失效，减短光源的寿命、导致出光质量不稳定。而若光转换介质采用荧光玻璃、透明荧光陶瓷、荧光单晶中的任一种时，其可见光透过率高且性质稳定，能高效稳定地吸收入射激光，获得一种可标准应用的激光白光，光源的寿命长且出光质量稳定，能大大节省成本。
所述光转换介质为荧光玻璃、透明荧光陶瓷或荧光单晶中的任一种，该荧光玻璃、透明荧光陶瓷或荧光单晶为铝酸盐、氮化物、氧化物、氮氧化物、硅酸盐、磷酸盐、硫酸盐或钨酸盐体系中的任一种。
采用铝酸盐、氮化物、氧化物、氮氧化物、硅酸盐、磷酸盐、硫酸盐或钨酸盐体系所制备的荧光玻璃、透明荧光陶瓷或荧光单晶的激发转化效率更高。
所述光转换介质为正方体或长方体或圆柱体。
所述优选形状的光转换介质反射效率更高，光源质量佳。
所述光转换介质的光线出射面上镀有能提升小角度激光白光光源出光效果的400-800nm的增透膜。
增透膜对所获得小角度激光白光光源内400-800nm波长范围的光有增透作用，进一步提升了小角度激光白光光源的亮度和质量。
所述激光激发装置为固体激光器、光纤激光器或半导体激光中的任一种或其任意组合，当采用多种激光激发装置组合时，所述激光激发装置射出的激光经合束或聚光后射向光转换介质。
上述的小角度激光光源获得设备的实现方法包括所述激光激发装置发射出的激光照射到光转换介质后，被该光转换介质吸收，获得所需色温的出射激光光源。所述实现方法还包括所述出射激光光源到达所述反射膜位置时被该反射膜反射，所述出射激光光源经所述光转换介质的凹面状光线出射面汇聚后成小角度激光光源射出。
本申请的小角度激光光源获得设备的实现方法不同于现有激光激发采用背面照射正面出光的方式，而是采用正面照射正面出光，通过增设反射膜将获得的所需色温的出射激光光源进行反射以达到使出射激光光源均匀的效果以及提升光源亮度和质量的目的。且其同时配合光转换介质的凹面状光线出射面将出射激光光源汇聚后成小角度激光光源，进一步提升了出光集中度和亮度。
所述激光激发装置向所述光转换介质发射出至少含有波长范围介于200-470nm的激光，所述发射光谱为介于460-800nm中的一种或多种光谱组合的光转换介质吸收该激光，获得1500-8000K色温的小角度激光白光光源。
所述激光配合特定发射光谱的光转换介质能获得1500-8000K色温的较纯的小角度激光白光光源。
与现有技术相比，本发明申请具有以下优点：
1)本申请的小角度激光光源获得设备及其实现方法采用正面照射正面出光，替代了的传统背面照射正面出光的方式，并通过在光转换介质除光线入射面外的其他面中的至少一面镀设了反射膜并将光转换介质的光线出射面设计成凹面状的方式，获得均匀、集中度好、亮度好、质量佳的小角度激光白光光源；
2)优选的激光和具有特定发射光谱的光转换介质能获得1500-8000K色温的高纯度的小角度激光白光光源；
3)增透膜的设置使得小角度激光白光光源透过率更好，能进一步提升小角度激光白光光源的亮度和质量。
附图说明
图1是本发明所述的小角度激光光源获得设备实施例1的结构示意图；
图2是本发明所述的小角度激光光源获得设备实施例1光转换介质的A-A剖视图；
图3是本发明所述的小角度激光光源获得设备实施例1光转换介质的A’-A’剖视图；
图4是本发明所述的小角度激光光源获得设备实施例2的结构示意图；
图5是本发明所述的小角度激光光源获得设备实施例2光转换介质的A-A剖视图；
图6是本发明所述的小角度激光光源获得设备实施例3当光转换介质为长方体时的结构示意图；
图7是本发明所述的小角度激光光源获得设备实施例3当光转换介质为长方体时光转换介质的A-A剖视图；
图8是本发明所述的小角度激光光源获得设备实施例3当光转换介质为长方体时光转换介质的A’-A’剖视图；
图9是本发明所述的小角度激光光源获得设备实施例3当光转换介质为正方体时的结构示意图；
图10是本发明所述的小角度激光光源获得设备实施例3当光转换介质为正方体时光转换介质的A-A剖视图；
图11是本发明所述的小角度激光光源获得设备实施例3当光转换介质为正方体时光转换介质的A’-A’剖视图；
图12是本发明所述的小角度激光光源获得设备实施例4当光转换介质为长方体时的结构示意图；
图13是本发明所述的小角度激光光源获得设备实施例4当光转换介质为长方体时光转换介质的A-A剖视图；
图14是本发明所述的小角度激光光源获得设备实施例4当光转换介质为长方体时光转换介质的A’-A’剖视图；
图15是本发明所述的小角度激光光源获得设备实施例4当光转换介质为正方体时的结构示意图；
图16是本发明所述的小角度激光光源获得设备实施例4当光转换介质为正方体时光转换介质的A-A剖视图；
图17是本发明所述的小角度激光光源获得设备实施例4当光转换介质为正方体时光转换介质的A’-A’剖视图；
图18是本发明所述的小角度激光光源获得设备实施例5的结构示意图；
图19是本发明所述的小角度激光光源获得设备实施例5光转换介质的A-A剖视图；
图20是本发明所述的小角度激光光源获得设备实施例5光转换介质的A’-A’剖视图。
标号说明：
激光激发装置1、光转换介质2、反射膜3、激光出射端11、光线出射面21、增透膜22。
具体实施方式
下面结合说明书附图1-20对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
如图1-3所示，本发明所述的一种小角度激光光源获得设备包括激光激发装置1以及面对所述激光激发装置1的激光出射端11设置并与该激光激发装置1保持有设定的间距的光转换介质2，所述光转换介质2能吸收所述激光激发装置1发射出的激光，获得所需色温的出射激光光源。所述光转换介质2为带有凹面状的光线出射面21的六面体；该凹面状的光线出射面21能将所述出射激光光源汇聚成小角度激光光源；该光线出射面21的光线出射面21朝向所述激光激发装置1的激光出射端11，且该激光激发装置1偏离所述光转换介质2的中心轴线位置；所述小角度激光光源获得设备还包括镀制在光转换介质2光线入射面的正对平面上的用于对所述出射激光光源进行反射的反射膜3。
所述的小角度激光光源获得设备的实现方法包括所述激光激发装置1发射出的激光照射到光转换介质2后，被该光转换介质2吸收，获得所需色温的出射激光光源。所述出射激光光源到达所述反射膜3位置时被该反射膜3反射，所述出射激光光源经所述光转换介质2的凹面状光线出射面21汇聚后成小角度激光光源射出。
实施例2
如图4-5所示，本发明所述的一种小角度激光光源获得设备包括激光激发装置1以及面对所述激光激发装置1的激光出射端11设置并与该激光激发装置1保持有设定的间距的光转换介质2，所述光转换介质2能吸收所述激光激发装置1发射出的激光，获得所需色温的出射激光光源。所述光转换介质2为五面体。所述光转换介质2的光线出射面21朝向所述激光激发装置1的激光出射端11，且该激光激发装置1偏离所述光转换介质2的中心轴线位置；所述小角度激光光源获得设备还包括镀制在与光转换介质2光线入射面相邻的一平面上的用于对所述出射激光光源进行反射的反射膜3。包括激光激发装置1以及面对所述激光激发装置1的激光出射端11设置并与该激光激发装置1保持有一段间距的光转换介质2，所述光转换介质2能吸收所述激光激发装置1发射出的激光，获得所需色温的出射激光光源。所述光转换介质2为带有凹面状的光线出射面21的五面体；该凹面状的光线出射面21能将所述出射激光光源汇聚成小角度激光光源；该光线出射面21的光线出射面21朝向所述激光激发装置1的激光出射端11，且所述光转换介质2的中心轴线与该激光激发装置1的位置间保持有一段距离；所述小角度激光光源获得设备还包括镀制在与光转换介质2光线入射面相邻的一平面上的用于对所述出射激光光源进行反射的反射膜3。
所述激光激发装置1发射出的激光里至少含有波长范围为200-470nm的激光，所述光转换介质2的发射光谱为介于460-800nm中的一种或多种光谱组合，所述光转换介质2吸收所述激光，获得1500-8000K色温的小角度激光白光光源，所述反射膜3为400-800nm的反射膜。
所述光转换介质2为荧光粉块体。
所述的小角度激光光源获得设备的实现方法包括所述激光激发装置1向所述光转换介质2发射出至少含有波长范围介于200-470nm的激光，所述发射光谱为介于460-800nm中的一种或多种光谱组合的光转换介质2吸收该激光，获得1500-8000K色温的激光白光光源。所述激光白光光源到达所述反射膜3位置时被该反射膜3反射，所述激光白光光源经所述光转换介质2的凹面状光线出射面21汇聚后成小角度激光白光光源射出。
实施例3
如图6-11所示，本发明所述的一种小角度激光光源获得设备包括激光激发装置1以及面对所述激光激发装置1的激光出射端11设置并与该激光激发装置1保持有设定的间距的光转换介质2，所述光转换介质2能吸收所述激光激发装置1发射出的激光，获得所需色温的出射激光光源。所述光转换介质2为带有凹面状的光线出射面21的正方体或长方体；该凹面状的光线出射面21能将所述出射激光光源汇聚成小角度激光光源；该光线出射面21的光线出射面21朝向所述激光激发装置1的激光出射端11，且该激光激发装置1偏离所述光转换介质2的中心轴线位置；所述小角度激光光源获得设备还包括镀制在与光转换介质2光线入射面相邻且自身相对的两个平面上的用于对所述出射激光光源进行反射的反射膜3。
所述激光激发装置1发射出的激光里至少含有波长范围为200-470nm的激光，所述光转换介质2的发射光谱为介于460-800nm中的一种或多种光谱组合，所述光转换介质2吸收所述激光，获得1500-8000K色温的小角度激光白光光源，所述反射膜3为400-800nm的反射膜。
所述光转换介质2为荧光玻璃、透明荧光陶瓷或荧光单晶中的任一种，该荧光玻璃、透明荧光陶瓷或荧光单晶为铝酸盐、氮化物、氧化物、氮氧化物、硅酸盐、磷酸盐、硫酸盐或钨酸盐体系中的任一种。
所述的小角度激光光源获得设备的实现方法包括所述激光激发装置1向所述光转换介质2发射出至少含有波长范围介于200-470nm的激光，所述发射光谱为介于460-800nm中的一种或多种光谱组合的光转换介质2吸收该激光，获得1500-8000K色温的激光白光光源。所述激光白光光源到达所述反射膜3位置时被该反射膜3反射，所述激光白光光源经所述光转换介质2的凹面状光线出射面21汇聚后成小角度激光白光光源射出。
实施例4
如图12-17所示，本发明所述的一种小角度激光光源获得设备包括激光激发装置1以及面对所述激光激发装置1的激光出射端11设置并与该激光激发装置1保持有设定的间距的光转换介质2，所述光转换介质2能吸收所述激光激发装置1发射出的激光，获得所需色温的出射激光光源。所述光转换介质2为带有凹面状的光线出射面21的正方体或长方体；该凹面状的光线出射面21能将所述出射激光光源汇聚成小角度激光光源；该光线出射面21的光线出射面21朝向所述激光激发装置1的激光出射端11，且该激光激发装置1偏离所述光转换介质2的中心轴线位置；所述小角度激光光源获得设备还包括镀制在与光转换介质2光线入射面相邻且自身相对的两个平面上的用于对所述出射激光光源进行反射的反射膜3。
所述激光激发装置1发射出的激光里至少含有波长范围为200-470nm的激光，所述光转换介质2的发射光谱为介于460-800nm中的一种或多种光谱组合，所述光转换介质2吸收所述激光，获得1500-8000K色温的小角度激光白光光源，所述反射膜3为400-800nm的反射膜。
所述光转换介质2为荧光玻璃、透明荧光陶瓷或荧光单晶中的任一种，该荧光玻璃、透明荧光陶瓷或荧光单晶为铝酸盐、氮化物、氧化物、氮氧化物、硅酸盐、磷酸盐、硫酸盐或钨酸盐体系中的任一种。
所述光转换介质2的光线出射面21上镀有能提升小角度激光白光光源出光效果的400-800nm的增透膜22。
所述的小角度激光光源获得设备的实现方法包括所述激光激发装置1向所述光转换介质2发射出至少含有波长范围介于200-470nm的激光，所述发射光谱为介于460-800nm中的一种或多种光谱组合的光转换介质2吸收该激光，获得1500-8000K色温的激光白光光源。所述激光白光光源到达所述反射膜3位置时被该反射膜3反射，所述激光白光光源经所述光转换介质2的凹面状光线出射面21汇聚后成小角度激光白光光源射出。
实施例5
如图18-20所示，本发明所述的一种小角度激光光源获得设备包括激光激发装置1以及面对所述激光激发装置1的激光出射端11设置并与该激光激发装置1保持有设定的间距的光转换介质2，所述光转换介质2能吸收所述激光激发装置1发射出的激光，获得所需色温的出射激光光源。所述光转换介质2为带有凹面状的光线出射面21的圆柱体；该凹面状的光线出射面21能将所述出射激光光源汇聚成小角度激光光源；该光线出射面21的光线出射面21朝向所述激光激发装置1的激光出射端11，且该激光激发装置1偏离所述光转换介质2的中心轴线位置；所述小角度激光光源获得设备还包括镀制在除光转换介质2光线入射面外的其他所有面上的用于对所述出射激光光源进行反射的反射膜3。
所述激光激发装置1发射出的激光里至少含有波长范围为200-470nm的激光，所述光转换介质2的发射光谱为介于460-800nm中的一种或多种光谱组合，所述光转换介质2吸收所述激光，获得1500-8000K色温的小角度激光白光光源，所述反射膜3为400-800nm的反射膜。
所述光转换介质2为荧光玻璃、透明荧光陶瓷或荧光单晶中的任一种，该荧光玻璃、透明荧光陶瓷或荧光单晶为铝酸盐、氮化物、氧化物、氮氧化物、硅酸盐、磷酸盐、硫酸盐或钨酸盐体系中的任一种。
所述光转换介质2的光线出射面21上镀有能提升小角度激光白光光源出光效果的400-800nm的增透膜22。
所述的小角度激光光源获得设备的实现方法包括所述激光激发装置1向所述光转换介质2发射出至少含有波长范围介于200-470nm的激光，所述发射光谱为介于460-800nm中的一种或多种光谱组合的光转换介质2吸收该激光，获得1500-8000K色温的激光白光光源。所述激光白光光源到达所述反射膜3位置时被该反射膜3反射，所述激光白光光源经所述光转换介质2的凹面状光线出射面21汇聚后成小角度激光白光光源射出。
本发明所述的小角度激光光源获得设备及其实现方法并不只仅仅局限于上述实施例，凡是依据本发明原理的任何改进或替换，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种小角度激光光源获得设备，包括激光激发装置(1)以及面对所述激光激发装置(1)的激光出射端(11)设置并与该激光激发装置(1)保持有设定的间距的光转换介质(2)，所述光转换介质(2)能吸收所述激光激发装置(1)发射出的激光，获得所需色温的出射激光光源，其特征在于：所述光转换介质(2)为带有凹面状的光线出射面(21)的多面体；该凹面状的光线出射面(21)能将所述出射激光光源汇聚成小角度激光光源；该光线出射面(21)的光线出射面(21)朝向所述激光激发装置(1)的激光出射端(11)，且该激光激发装置(1)偏离所述光转换介质(2)的中心轴线位置；所述小角度激光光源获得设备还包括镀制在光转换介质(2)除所述光线入射面外的其他面中至少一面的用于对所述出射激光光源进行反射的反射膜(3)。
2.根据权利要求1所述的小角度激光光源获得设备，其特征在于：所述激光激发装置(1)发射出的激光里至少含有波长范围为200-470nm的激光，所述光转换介质(2)的发射光谱为介于460-800nm中的一种或多种光谱组合，所述光转换介质(2)吸收所述激光，获得1500-8000K色温的小角度激光白光光源，所述反射膜(3)为400-800nm的反射膜。
3.根据权利要求2所述的小角度激光光源获得设备，其特征在于：所述光转换介质(2)为荧光玻璃、透明荧光陶瓷、荧光单晶或荧光粉块体中的任一种。
4.根据权利要求3所述的小角度激光光源获得设备，其特征在于：所述光转换介质(2)为荧光玻璃、透明荧光陶瓷或荧光单晶中的任一种，该荧光玻璃、透明荧光陶瓷或荧光单晶为铝酸盐、氮化物、氧化物、氮氧化物、硅酸盐、磷酸盐、硫酸盐或钨酸盐体系中的任一种。
5.根据权利要求3所述的小角度激光光源获得设备，其特征在于：所述光转换介质(2)为正方体或长方体或圆柱体。
6.根据权利要求2所述的小角度激光光源获得设备，其特征在于：所述光转换介质(2)的光线出射面(21)上镀有能提升小角度激光白光光源出光效果的400-800nm的增透膜(22)。
7.根据权利要求1-6任一项所述的小角度激光光源获得设备的实现方法，包括所述激光激发装置(1)发射出的激光照射到光转换介质(2)后，被该光转换介质(2)吸收，获得所需色温的出射激光光源，其特征在于：所述实现方法还包括所述出射激光光源到达所述反射膜(3)位置时被该反射膜(3)反射，所述出射激光光源经所述光转换介质(2)的凹面状光线出射面(21)汇聚后成小角度激光光源射出。
8.根据权利要求7所述的小角度激光光源获得设备的实现方法，其特征在于：所述激光激发装置(1)向所述光转换介质(2)发射出至少含有波长范围介于200-470nm的激光，所述发射光谱为介于460-800nm中的一种或多种光谱组合的光转换介质(2)吸收该激光，获得1500-8000K色温的小角度激光白光光源。
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