CN110274166A - 发光装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有色度的低角度依赖性且实现宽角度光分布的发光装置。该发光装置具有：半导体激光二极管、第一透镜、第二透镜以及波长转换部，该波长转换部用于转换从半导体激光二极管发射的激光束的波长。第一透镜具有第一扩展角并且折射从半导体激光二极管发射的激光束。第二透镜具有第二扩展角并且折射由第一透镜折射的激光束。第二扩展角大于第一扩展角。

Description

发光装置

技术领域

本技术涉及一种发光装置。

背景技术

半导体激光二极管可以用于发光装置中。半导体激光二极管具有高方向性。因此，当半导体激光二极管用作光源时，可以在扩散激光束之后使用激光束。

例如，日本公开特许公报(特开)第H07-282609号公开了一种照明光源装置，该照明光源装置包括用于分别输出红色激光束、绿色激光束和蓝色激光束的一组半导体激光元件以及用于扩散来自半导体激光元件中的每个半导体激光元件的激光束的扩散透镜3。该照明光源装置还具有会聚扩散透镜9，被扩散的红色激光束、绿色激光束和蓝色激光束集成在该会聚扩散透镜9上。该照明光源装置通过会聚扩散透镜9使红色激光束、绿色激光束和蓝色激光束集成而提供白光。

通常，激光束具有窄的扩展角。在该发光装置中，具有窄的扩展角的激光束被波长转换部或散射部散射。然而，通过波长转换部或散射部透射的激光束不具有这样的宽角度光分布。另一方面，被荧光物质等波长转换的激光束显示出朗伯分布(Lambertdistribution)，即没有角度依赖性的亮度分布(各向同性亮度分布)。通过这种方式，经透射的激光束和经波长转换的激光束具有不同的光分布。色度通过使经透射的激光束和经波长转换的激光束集成而随相对光提取方向的角度而变化。也就是说，色度的角度依赖性得到抑制。

发明内容

为了解决传统技术中涉及到的上述问题构思了本技术。因此，本技术的目的是提供一种具有色度的低角度依赖性且实现宽角度光分布的发光装置。

在本技术的第一方面中，提供有一种发光装置，包括：半导体激光二极管；第一透镜，其用于使从半导体激光二极管发射的激光束入射；第二透镜，其用于使从第一透镜发射的激光束入射；以及波长转换部，其用于转换从半导体激光二极管发射的激光束的波长。第一透镜具有第一扩展角θ1并且折射从半导体激光二极管发射的激光束。第二透镜具有第二扩展角θ2并且折射由第一透镜折射的激光束。第二扩展角θ2大于第一扩展角θ1。

发光装置包括具有第一扩展角θ1的第一透镜和具有第二扩展角θ2的第二透镜。第二扩展角θ2大于第一扩展角θ1。因此，激光束在入射到波长转换部上之前可以被进一步扩散，因为经透射的激光束具有大的扩展角。由此，发光装置中色度的角度依赖性得到抑制。也就是说，在发光装置中实现了更均匀的色度。

在说明书中公开的本技术提供了一种具有色度的低角度依赖性且实现宽角度光分布的发光装置。

附图说明

将容易理解本技术的各种其他目的、特征和许多伴随的优点，因为当结合附图考虑时，参考优选实施方式的以下详细描述，本技术的各种其他目的、特征和许多伴随的优点将会被更好地理解，其中：

图1是根据第一实施方式的发光装置的结构的示意图；

图2是用于说明根据第一实施方式的仿真模型的图；

图3是示出仿真模型的色度差ΔCx与纵向方向上的角度的图；

图4是示出仿真模型的色度差ΔCy与纵向方向上的角度的图；

图5是示出仿真模型的色度差ΔCx与横向方向上的的角度图；

图6是示出仿真模型的色度差ΔCy与横向方向上的的角度图；以及

图7是根据第二实施方式的发光装置的结构的示意图。

具体实施方式

参照附图，以下将详细描述作为示例的发光装置的特定实施方式。然而，这些实施方式不应解释为对随附的技术的限制。

第一实施方式

1.发光装置

图1是根据第一实施方式的发光装置100的结构的示意图。如图1所示，发光装置100包括壳体110、安装基板120、半导体激光二极管130、第一透镜140、第二透镜150、波长转换部160和散射部170。发光装置100具有光发射表面S1。光发射表面S1是用于将从发光装置100发射的光提取到外部的表面。光发射表面S1发射从半导体激光二极管130发射的激光束。光提取方向K1与光发射表面S1垂直。光提取方向K1与从半导体激光二极管130发射的激光束的发射方向平行。

壳体110容纳安装基板120、半导体激光二极管130、第一透镜140、第二透镜150、波长转换部160和散射部170。

安装基板120是用于安装半导体激光二极管130的基板。安装基板120具有半导体激光二极管130。

半导体激光二极管130发射激光束，该激光束穿过第一透镜140和第二透镜150并且入射到波长转换部160上。半导体激光二极管130发射蓝色激光束。

第一透镜140用于折射从半导体激光二极管130发射的激光束。第一透镜140是将来自半导体激光二极管130的激光束转换成准直光的准直器。

第二透镜150用于折射从半导体激光二极管130发射的激光束。第二透镜150折射由第一透镜140转换成准直光的激光束并且使其入射到波长转换部160上。

波长转换部160用于转换从半导体激光二极管130发射的激光束的波长。实际上，由第二透镜150会聚的激光束入射到波长转换部160上。波长转换部160具有例如荧光物质和树脂。波长转换部160还起散射从半导体激光二极管130发射的激光束的作用。当从光发射表面S1观察时，波长转换部160被设置在比散射部17更远的位置处。

散射部170用于散射从半导体激光二极管130发射的激光束。实际上，散射部170散射穿过波长转换部160的激光束。

2.第一透镜和第二透镜

如图1所示，第一透镜140、第二透镜150、波长转换部160和散射部170从半导体激光二极管130侧以这种顺序被设置。第一透镜140被设置在半导体激光二级管130与第二透镜150之间。第二透镜150被设置在第一透镜140与波长转换部160之间。通过这种方式，第一透镜140与第二透镜150相比被设置在激光束的路径的上游侧上。

第一透镜140具有第一扩展角θ1。第二透镜150具有第二扩展角θ2。第二透镜150的第二扩展角θ2大于第一透镜140的第一扩展角θ1。也就是说，第二扩展角θ2满足下式：

θ2>θ1 ……(1)

θ1：第一透镜的第一扩展角

θ2：第二透镜的第二扩展角

第一透镜140的第一扩展角θ1和第二透镜150的第二扩展角θ2更优选地满足下式：

1°≤θ2-θ1≤15° ……(2)

第二透镜150面向波长转换部160。第二透镜150的焦点F1被设置在第二透镜150与波长转换部160之间。焦点F1优选地处于与波长转换部160相比更靠近第二透镜150的位置处。入射到波长转换部160上的激光束的扩展角与第二扩展角θ2相同，因为入射到波长转换部160上的激光束已经扩展到一定水平。

3.来自半导体激光二极管的光

从半导体激光二极管130发射的激光束入射到第一透镜140上并且被转换成准直光。被转换成准直光的激光束入射到第二透镜150上并且被折射。激光束以足够的扩展角θ2入射到波长转换部160上，因为第二透镜150的第二扩展角θ2足够宽。

入射到波长转换部160上的激光束的一部分被透射穿过波长转换部160。入射到波长转换部160上的激光束的剩余部分被波长转换和被散射。经透射的光和经波长转换的光集成以发射白光。此处，经透射的光具有足够宽的扩展角。经波长转换的光具有朗伯光分布。因此，通过集成经透射的光和经波长转换的光而获得的光具有低角度依赖性。

由于经透射的光具有足够大的扩展角，所以获得具有宽角度光分布的发射光。也就是说，发光装置100可以发射具有色度的低角度依赖性以及具有宽角度光分布的光。

4.仿真

图2是用于说明根据第一实施方式的仿真模型的图。如图2所示，波长转换部160具有矩形形状。因此，在仿真中，对波长转换部160的纵向方向和波长转换部160的横向方向进行了设置。

图3至图6是示出仿真结果的图。图3是示出仿真模型的色度差ΔCx与纵向方向上的角度的图。图4是示出仿真模型的色度差ΔCy与纵向方向上的角度的图。(x，y)表示色度坐标。ΔCx表示色度差的x分量，以及ΔCy表示色度差的y分量。图5是示出仿真模型的色度差ΔC与横向方向上的的角度图。图6是示出仿真模型的色度差ΔCy与横向方向上的角度的图。

图3至图6的水平轴表示相对光提取方向K1的角度。图3和图5的竖直轴表示色度差ΔCx。图4和图6的竖直轴表示色度差ΔCy。在图3至图6中，绘制有划线、点线、虚线和实线。划线表示θ2-θ1＝0°的情况。点线表示θ2-θ1＝2.5°的情况。虚线表示θ2-θ1＝5.0°的情况。实线表示θ2-θ1＝10°的情况。

图3至图6示出了色度相对于光提取方向K1变化的程度。当特定角度θa处的色度等于光提取方向K1上的色度时，角度θa处的色度差ΔCx和色度差ΔCy为0(零)。在特定角度0a处的色度与光提取方向K1上的色度之间的差越大，色度差ΔCx和色度差ΔCy越大。因此，色度差ΔCx和色度差ΔCy优选地接近于0(零)。结果，具有相近色度的光沿所有方向发射。

如图3至图6所示，存在如下趋势：相对光提取方向K1的角度越大，色度差ΔCx和色度差ΔCy就越大。

在第一扩展角θ1与第二扩展角θ2之间存在以下关系。在θ2-θ1为2.5°、5.0°和10°的任意情况下，色度差ΔCx和ΔCy小于θ2-θ1为0°的情况。也就是说，当满足式(2)时，色度差ΔCx和色度差ΔCy小。当满足式(2)时，色度的角度依赖性得到抑制。

5.第一实施方式的效果

根据第一实施方式的发光装置100包括具有第一扩展角θ1的第一透镜140和具有第二扩展角θ2的第二透镜150。第二扩展角θ2大于第一扩展角θ1。因此，激光束在入射到波长转换部160上之前可以被进一步散射，因为经透射的激光束具有大的扩展角。由此，发光装置100中色度的角度依赖性得到抑制。也就是说，在发光装置中实现了更均匀的色度。

6.变型

6-1.散射部

散射部170可以被设置在波长转换部160的光入射侧上。在这种情况下，散射部170被设置在第二透镜150与波长转换部160之间。从半导体激光二极管130发射的激光束被透射穿过第一透镜140和第二透镜150，由散射部170散射，然后入射到波长转换部160上。

6-2.波长选择构件

在第二透镜150与波长转换部160之间可以设置有波长选择构件。波长选择构件优选地透射蓝色激光束并且反射具有比蓝色激光束的波长较长的波长的激光束。可以防止由波长转换部160和散射部170散射的具有较长波长的激光束被引向第二透镜150。

6-3.第一透镜

第一透镜140不必是准直器。

6-4.组合

上述变型可以没有任何限制的彼此组合。

7.第一实施方式的概要

根据第一实施方式的发光装置100包括具有第一扩展角θ1的第一透镜140和具有第二扩展角θ2的第二透镜150。第二扩展角θ2大于第一扩展角θ1。因此，激光束在入射到波长转换部160上之前可以被进一步扩展，因为经透射的激光束具有大的扩展角。由此，发光装置100中色度的角度依赖性得到抑制。也就是说，在发光装置中实现了更均匀的色度。

第二实施方式

将对第二实施方式进行描述。

图7是根据第二实施方式的发光装置200的结构的示意图。如图7所示，发光装置200具有壳体110、安装基板120、半导体激光二极管130、第一透镜140、第二透镜150、波长转换部260、散射部270和镜280。发光装置200具有光发射表面S2。光发射表面S2是用于将来自发光装置200的光提取到外部的表面。光发射表面S2发射从半导体激光二极管130发射的激光束。光提取方向K2与光发射表面S2垂直。光提取方向K2与从半导体激光二极管130发射的激光束的发射方向垂直。

镜280反射由第一透镜140折射的激光束并且使经反射的激光束入射到第二透镜150上。更具体地，镜280以90°的角度反射由第一透镜140转换成准直光的激光束。出于上述目的，光发射表面S2不面向半导体激光二极管130的光发射部。

向光提取方向K2发射的激光束不是从半导体激光二极管130直接发射的光。因此，该光对于人类来说是安全的。

A.注意

在本技术的第一方面中，提供了一种发光装置，其具有半导体激光二极管、第一透镜、第二透镜和波长转换部，该波长转换部用于转换从半导体激光二极管发射的激光束的波长。第一透镜具有第一扩展角θ1并且折射从半导体激光二极管发射的激光束。第二透镜具有第二扩展角θ2并且折射由第一透镜折射的激光束。第二扩展角θ2大于第一扩展角θ1。

本技术的第二方面涉及发光装置的特定实施方式，其中，第一扩展角θ1和第二扩展角θ2满足下式：

1°≤θ2-θ1≤15°

本技术的第三方面涉及发光装置的特定实施方式，其中，发光装置具有镜。镜反射由第一透镜折射的激光束并且使经反射的激光束入射到第二透镜上。

本技术的第四方面涉及发光装置的特定实施方式，其中，在第二透镜与波长转换部之间设置有波长选择构件。

Claims (5)

1.一种发光装置，包括：

半导体激光二极管；

第一透镜，用于使从所述半导体激光二极管发射的激光束入射；

第二透镜，用于使从所述第一透镜发射的激光束入射；以及

波长转换部，用于转换从所述半导体激光二极管发射的所述激光束的波长，其中，

所述第一透镜具有第一扩展角θ1并且使从所述半导体激光二极管发射的所述激光束折射；

所述第二透镜具有第二扩展角θ2并且使由所述第一透镜折射的激光束折射；并且

所述第二扩展角θ2大于所述第一扩展角θ1。

2.根据权利要求1所述的发光装置，其中，所述第一扩展角θ1和所述第二扩展角θ2满足下式：

1°≤θ2-θ1≤15°。

3.根据权利要求1所述的发光装置，其中，

所述发光装置具有镜；并且

所述镜反射由所述第一透镜折射的所述激光束并且使经反射的激光束入射到所述第二透镜上。

4.根据权利要求2所述的发光装置，其中，

所述发光装置具有镜；并且

所述镜反射由所述第一透镜折射的所述激光束并且使经反射的激光束入射到所述第二透镜上。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的发光装置，其中，在所述第二透镜与所述波长转换部之间设置有波长选择构件。