CN110094646A - 设有波长转换装置的激光照明系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种设有波长转换装置的激光照明系统，波长转换装置，包括由通光区域和波长转换区域相互拼接构成的基板；所述的通光区域为透明板或通光孔，所述的波长转换区域为波长转换材料板或涂覆在透明板上的涂层。所述设有波长转换装置的激光照明系统，包括激光光源和所述的波长转换装置，所述的波长转换装置设置在所述的激光光源的一侧。本发明的波长转换系统同时兼具了波长转换、透光、混光、匀光等功能，使得出光均匀、混色好，色域覆盖宽、色纯度高，照射距离可达10公里以上，可在现有照明器件中直接替换其他光源使用，激光光效使用率高，成本低，激光照明寿命长，是目前主流照明LED的5倍以上、氙气灯的10倍以上。
Description
技术领域
本发明涉及照明系统，尤其涉及激光照明系统。
背景技术
激光照明系统，是一种使用激光或激光二极管作为发光源的新型照明技术，在军工探照、警用照明、搜救、汽车、户外照明等领域有着广泛的应用前景。
目前的激光照明系统，如中国专利申请号2012203086829公开的一种激光照明分光镜装置，包括凸透镜，光源发射器，透镜镜框以及底板，所述凸透镜装设在远端盖上，所述远端盖与所述光源发射器通过固定在所述透镜镜框上的两根固定导杆相连接，所述远端盖通过螺丝装设在所述底板上，在所述透镜镜框上还装设有双层高斯均光膜，该专利存在的一个明显的缺陷是光束受环境影响较大，难以批量应用于军工探照、警用照明、搜救及户外照明；
再如中国专利申请号2011204387369公开的采用光纤整形与匀化的激光照明装置，包括带有柱面镜的激光器和作为匀化器的光纤段；柱面镜与光纤段之间设置有用于耦合经柱面镜整形之后的激光光束进入光纤段的短焦聚焦透镜。专利存在的一个明显的缺陷是组装定位要求高、结构件加工精密度要求非常高、安装调试效率非常低。
发明内容
本发明的目的是提供一种设有波长转换装置的激光照明系统，以克服现有技术存在的缺陷，满足相关领域应用的需要。
本发明首先涉及一种波长转换装置，所述的波长转换装置，包括由通光区域和波长转换区域相互拼接构成的基板；
所述的设有波长转换装置的激光照明系统，包括激光光源和所述的波长转换装置，所述的波长转换装置设置在所述的激光光源的一侧；
本发明的有益效果是：本发明的波长转换系统同时兼具了波长转换、透光、混光、匀光等功能，使得出光均匀、混色好。本发明可用于日常照明及汽车等生活领域，色域覆盖宽、色纯度高，满足美好生活；用于军事舰船、警用系统，照射距离远，可达10公里以上，色域覆盖宽、色纯度高；用于搜救、探照等领域，光束几乎不受环境影响，光路结构简单、易加工，一体化结构，可在现有照明器件中直接替换其他光源使用，激光光效使用率高，成本低，激光照明寿命长，是目前主流照明LED的5倍以上、氙气灯的10倍以上。
附图说明
图1为波长转换装置结构示意图，其中图1A为通光区域为通光孔的结构示意图，图1B为通光区域为透明板的结构示意图。
图2为设有波长转换装置的激光照明系统的结构示意图。
图3为波长转换装置两侧设有凸透镜和凹透镜的结构示意图。
图4设有方棒光隧道的结构示意图。图4A为光道纵截面是长方形的方棒光隧道的结构示意图，图4B为光道纵截面是梯形的方棒光隧道的结构示意图。
图5为激光照明系统包括依次排列设置的激光光源、第一凸透镜、方棒光隧道、波长转换装置、第二凸透镜和凹透镜的结构示意图。
具体实施方式
本发明首先涉及一种波长转换装置2，参见图1，所述的波长转换装置，包括由通光区域202和波长转换区域201相互拼接构成的基板；
所述的通光区域202为透明板或通光孔，所述的波长转换区域201为波长转换材料板或涂覆在透明板上的涂层；
进一步，当所述的波长转换区域202为波长转换材料板时，所述的波长转换材料板上设有通光孔，最好的，在所述的波长转换材料板上的一侧复合有透明板；
进一步，所述的基板为平面板或曲面板；
需要说明的是，所述的透明板为常规的，如玻璃板、石英板、透明聚酯板等，本领域的技术人员可以根据需要进行选择；
所述的波长转换材料为公知材料，可以是陶瓷荧光体材料、YAG荧光粉、硅酸盐、氯硅酸盐、铝酸盐、氮氧化物、氮化物、钨酸盐、钼酸盐、硫氧化物、硫化物等荧光粉材料。
当所述的波长转换区域202为波长转换材料板时，可采用如陶瓷荧光体材料或采用如荧光粉压制或采用其他如印刷等方法制备的板，在受激发后，可以直接激发出光波长为300-800nm的光；
所述的波长转换区域202也可以采用印刷、喷涂、刮涂等工艺方式将波长转换材料涂布在透明基板上制备而成；
所述的通光区域201和波长转换区域202的几何形状没有特别要求，优选的截面形状为圆形、椭圆形、三角形、长方形、正方形孔、星形、曲边/直边多边形等；
优选的，所述的通光区域201和波长转换区域202的当量直径为 1nm-100m；
术语“当量直径”定义如下，当量直径＝通光区域201或波长转换区域 202周长/圆周率；
优选的，所述的基板上通光区域201或波长转换区域202的开孔率为 0.01％-99.9％；
参见图2，所述的设有波长转换装置的激光照明系统，包括激光光源1 和所述的波长转换装置2，所述的波长转换装置2设置在所述的激光光源的一侧；
优选的，参见图3，所述的激光照明系统，还包括设置在所述的激光光源1和波长转换装置2之间的第一凸透镜61或第一凹透镜71中的一种或其组合；
或者，优选的，所述的激光照明系统，还包括设置在所述的波长转换装置2另一侧的第二凸透镜62或第二凹透镜72中的一种或其组合；
或者，优选，所述的激光照明系统，还包括设置在所述的激光光源1 和波长转换装置2之间的第一凸透镜61或第一凹透镜71中的一种或其组合以及置在所述的波长转换装置2之间的另一侧的第二凸透镜62或第二凹透镜72中的一种或其组合；
参见图4，优选的，所述的激光照明系统，还包括设置在波长转换装置 2任意一侧或两侧的方棒光隧道3；
所述的方棒光隧道3为本领域通用的部件，横截面可以是正方形、长方形、平行四边形；纵截面可以是长方形、正方形、梯形等；当为梯形时，光道302的小头朝向光源方向；具体的，可参见《现代投影显示技术》，刘旭/李海峰著，2009年3月第一版，本发明不再赘述。
到达方棒光隧道3的光束入射光道302的角度范围为1°-89°；
优选的，上述的激光照明系统，还包括设置在所述的激光光源1、波长转换装置2和方棒光隧道3之间的第一凸透镜61或第一凹透镜71中的一种或其组合；
或者，优选的，所述的激光照明系统，还包括设置在所述的波长转换装置2的另一侧的第二凸透镜62或第二凹透镜72中的一种或其组合；
或者，优选，所述的激光照明系统，还包括设置在所述的激光光源1、波长转换装置2和方棒光隧道3之间的第一凸透镜61或第一凹透镜71中的一种或其组合以及置在所述的波长转换装置2另一侧的第二凸透镜62或第二凹透镜72中的一种或其组合；
所述的凸透镜5包括一面为平面另一面为凸面或者两面均为凸面的凸透镜；
优选的，参见图5，本发明所述的激光照明系统，包括依次排列设置的激光光源1、第一凸透镜61、第一方棒光隧道31、波长转换装置2、第二凸透镜62、第二方棒光隧道32和第二凹透镜72；
所述的波长转换装置，由通光区域201和波长转换区域202相互拼接构成的基板，所述的通光区域201为通光孔，所述的波长转换区域202为波长转换材料板；
其中：所述的激光光源选用455nm的蓝光激光二极管；
所述的波长转换材料为出光波长分别在510-580nm和600-660nm两种波长转换材料中的至少一种，波长转换装置的基板为对波长360-720nm的光的透过率为99％的石英，通光孔202的开孔率为20％，截面形状为圆形，第一方棒光隧道31斜面与水平夹角为5°-20°，总长度为3mm，光源激光二极管1和第一方棒光隧道31分别位于第一凸透镜61两侧的2个焦点处，到达第一方棒光隧道31的光束入射第一方棒光隧道31的夹角为25° -35°，第一方棒光隧道31与波长转换装置2的距离为0.01-5mm，波长转换装置2和第二方棒光隧道32分别位于第二凸透镜62的两侧的2个焦点处，第二方棒光隧道32斜面与水平夹角为10°，总长度为5mm，到达第二方棒光隧道32的光束入射第二方棒光隧道32的夹角为25°-35°；
上述装置的工作原理如下：
激光光源发出的蓝光，经过凸透镜汇合后，进入方棒光隧道均匀化整形后，形成较均一分布的光束，照射到波长转换装置上，其中一部分蓝光直接通过了透光部分，而照射到基板上波长转换材料上的蓝光则被转换成了波长为510-580nm的绿/黄光和波长为600-660nm的红光中的至少一种光，光源蓝光和转换出来的绿/黄光及红光(经过凸透镜汇合后进入第二方棒光隧道进行混合、均匀化后，再经凹透镜发散)，形成所需的光出射，最终实现照明效果。
Claims (14)
1.波长转换装置，其特征在于，包括由通光区域(202)和波长转换区域(201)相互拼接构成的基板；所述的通光区域(202)为透明板或通光孔，所述的波长转换区域(201)为波长转换材料板或涂覆在透明板上的涂层。
2.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，当所述的波长转换区域(202)为波长转换材料板时，所述的波长转换材料板上设有通光孔，在所述的波长转换材料板上的一侧复合有透明板。
3.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述的基板(202)为平面板或曲面板。
4.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述的通光孔(202)的截面形状为圆形、椭圆形、三角形、长方形、正方形孔、星形、曲边或直边多边形。
5.根据权利要求4所述的波长转换装置，其特征在于，所述的通光孔的当量直径为1nm-100m。
6.根据权利要求5所述的波长转换装置，其特征在于，所述的基板上通光孔的开孔率为0.01％-99.9％。
7.根据权利要求1～6任一项所述的波长转换装置，其特征在于，所述的波长转换材料，为对波长360-720nm的光的透过率为10-100％的无机、有机、无机/有机复合材料，在受激发后，可以直接激发出光波长为300-800nm的光。
8.设有波长转换装置的激光照明系统，其特征在于，包括激光光源(1)和权利要求1～7任一项所述的波长转换装置，所述的波长转换装置设置在所述的激光光源的一侧。
9.根据权利要求8所述的激光照明系统，其特征在于，还包括设置在所述的激光光源(1)和波长转换装置(2)之间的第一凸透镜(61)或第一凹透镜(71)中的一种或其组合；
或者，所述的激光照明系统，还包括设置在所述的波长转换装置另一侧的第二凸透镜(62)或第二凹透镜(72)中的一种或其组合；
或者，所述的激光照明系统，还包括设置在所述的激光光源(1)和波长转换装置之间的第一凸透镜(61)或第一凹透镜(71)中的一种或其组合以及置在所述的波长转换装置另一侧的第二凸透镜(62)或第二凹透镜(72)中的一种或其组合。
10.根据权利要求8所述的激光照明系统，其特征在于，所述的激光照明系统，还包括设置在波长转换装置任意一侧或两侧的方棒光隧道(3)。
11.根据权利要求10所述的激光照明系统，其特征在于，所述的到达方棒光隧道(3)的光束入射光道302的角度范围为1°-89°。
12.根据权利要求10所述的激光照明系统，其特征在于，还包括设置在所述的激光光源(1)、波长转换装置和方棒光隧道(3)之间的第一凸透镜(61)或第一凹透镜(71)中的一种或其组合；
或者，所述的激光照明系统，还包括设置在所述的波长转换装置另一侧的第二凸透镜(62)或第二凹透镜(72)中的一种或其组合；
或者，所述的激光照明系统，还包括设置在所述的激光光源(1)、波长转换装置和方棒光隧道(3)之间的第一凸透镜(61)或第一凹透镜(71)中的一种或其组合以及置在所述的波长转换装置的另一侧的第二凸透镜(62)或第二凹透镜(72)中的一种或其组合。
13.设有波长转换装置的激光照明系统，其特征在于，包括依次排列设置的激光光源(1)、第一凸透镜(61)、第一方棒光隧道(31)、波长转换装置(2)、第二凸透镜(62)、第二方棒光隧道(32)和第二凹透镜(72)。
14.根据权利要求13所述的设有波长转换装置的激光照明系统，其特征在于，所述的激光光源选用455nm的蓝光激光二极管；
所述的波长转换材料为出光波长分别在510-580nm和600-660nm两种波长转换材料中的至少一种，波长转换装置的基板为对波长360-720nm的光的透过率为99％的石英，透光孔的开孔率为20％，截面形状为圆形，第一方棒光隧道斜面与水平夹角为5°-20°，总长度为3mm，光源激光二极管和第一方棒光隧道分别位于第一凸透镜两侧的2个焦点处，到达第一方棒光隧道的光束入射第一方棒光隧道的夹角为25°-35°，第一方棒光隧道与波长转换装置的距离为0.01-5mm，波长转换装置和第二方棒光隧道分别位于第二凸透镜的两侧的2个焦点处，第二方棒光隧道斜面与水平夹角为10°，总长度为5mm，到达第二方棒光隧道的光束入射第二方棒光隧道的夹角为25°-35°。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20190806 |