CN112824742A - 光源以及照明装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开一种光源以及照明装置，该光源包括：至少一个发光组件以及平板光波导；发光组件包括激光光源以及反射组件，激光光源用于发射激光；反射组件包括平行设置的多个反射元件，反射元件依次设置在激光光源的出射光路上，反射元件用于反射至少部分激光沿同一方向射到平板光波导中，并透射部分激光进入到下一个反射元件上；平板光波导包括至少一个入光面、与入光面相邻的出光面、与出光面相对的第一侧面以及散射结构，平板光波导用于接收反射组件反射的激光，并通过散射结构将激光散射至出光面以形成面光源，其中散射结构远离平板光波导的入光面设置。通过提供上述光源，能够将激光进行逐步分散，从而扩大光源面积，减少散热需求。
Description
技术领域
本申请涉及到照明领域，特别是涉及一种光源以及照明装置。
背景技术
半导体激光器件相比于发光二极管器件，具有功率密度高、发散角度小的优点，容易实现高效的光波导耦合。但作为室内照明领域，高光功率密度反而会带来眩光、发光面积过小、亮度过大、人眼危害等安全问题。
作为替代方案，如果采用微小功率器件(如Micro-LED或Micro-LD)，阵列排布降低单位面积发光功率以构成光源，则容易产生由于管芯数量增多而导致的系统稳定性变差的问题。
发明内容
本申请提供一种光源以及照明装置，能够解决现有技术中激光光源散热需要高、光均性较差以及强度过高的问题。
本申请采用的一个技术方案是：提供一种光源，所述光源包括：至少一个发光组件以及平板光波导；所述发光组件包括激光光源以及反射组件，所述激光光源用于发射激光；所述反射组件包括平行设置的多个反射元件，所述反射元件依次设置在所述激光光源的出射光路上，所述反射元件用于反射至少部分所述激光沿同一方向进入到所述平板光波导中，并透射部分所述激光射到下一个所述反射元件上；所述平板光波导包括至少一个入光面、与所述入光面相邻的出光面、与所述出光面相对的第一侧面以及散射结构，所述平板光波导用于接收所述反射组件反射的所述激光，并通过所述散射结构将所述激光散射至所述出光面以形成面光源，其中所述散射结构远离所述平板光波导的入光面设置。
在一个实施方式中，所述发光组件数量为一个，所述散射结构包括一结构的散射体，所述平板光波导包括与所述入光面相对的第二侧面，所述第一侧面与所述第二侧面的连接处设置有凹槽，所述凹槽用于容纳所述散射体。
在一个实施方式中，所述发光组件数量为一个，所述散射结构包括一散射体，所述散射体与所述平板光波导入光面相对的第二侧面贴合设置。
在一个实施方式中，所述发光组件数量为两个，且分别设置在所述平板光波导相对的两侧，所述散射结构包括一散射体，所述第一侧面上的中部设置有凹槽，所述凹槽用于容纳所述散射体。
在一个实施方式中，当所述发光组件数量为四个，且设置在所述平板光波导四周，所述散射结构包括一十字结构的散射体，所述第一侧面上的中部设置有凹槽，所述凹槽用于容纳所述散射体。
在一个实施方式中，所述光源进一步包括荧光转换层，所述荧光转换层设置于所述平板光波导的出光面上，用于将所述激光转换为照明光。
在一个实施方式中，所述反射元件的反射率随所述反射元件距所述激光光源的距离增加而依次增加。
在一个实施方式中，所述平板光波导的所述入光面上设置有增透膜。
为解决上述技术问题，本申请采用的又一个技术方案是：提供一种照明装置，包括上述的光源。
本申请的有益效果是：提供一种光源以及照明装置，通过反射组件将激光光源的激光进行分散并反射进平板光波导，然后通过平板光波导中的散射结构将反射组件传导过来的激光进行散射，并通过出光面形成照明光，其中，入光面与出光面相邻，使得从入光面入射的小发散角的激光不会直接照射到出光面上，而是先到达散射结构，散射后形成大发散角的光，从而增大了激光的分布，这种扩散后的光到达出光面，在不损失激光的前提下保证了光匀性，且降低了散热需求。
附图说明
图1是本申请光源第一实施方式的俯视结构示意图；
图2是本申请平板光波导的一实施方式的正视结构示意图；
图3是本申请光源第二实施方式的俯视结构示意图；
图4是申请平板光波导的二实施方式的正视结构示意图；
图5是本申请光源第三实施方式的俯视结构示意图。
实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
请参阅图1及图2，图1为本申请光源的第一实施方式的俯视结构示意图；图2是本申请光源的平板光波导第一实施方式结构图。
本实施中所提高的光源1包括：至少一个发光组件10，平板光波导20。
其中，发光组件10包括激光光源11及反射组件12。
其中，激光光源11，用于发射激光，本申请中的激光光源具体可以是蓝光激光二极管(Laser diode，LD)或者紫外光激光二极管，本申请采用激光二极管具有效率高、体积小、寿命长的优点，且发出的光线高度集中。在其它实施例中，也可以是其他类型的激光光源，此处不做进一步限定。且本申请中的激光光源11也可以为多个激光光源11，这里不做进一步限定。
反射组件12，设置于激光光源11的光路上，用于将激光光源11发射的激光反射至平板光波导20。本申请中该反射组件12可以包括多个反射元件121，具体包括至少两个反射元件121，具体可以为两个，四个、五个、六个等等，这里不做进一步限定。且本实施例中，反射组件12中的每一反射元件121预设角度平行设置于激光光源11的出光光路上，每一反射元件121与激光光源11出射光路的夹角可以是30°、45°、60°等等。本实施例中，将每一反射元件121和激光光源11的出光光路呈45°的夹角平行设置，实现反射的最优化。
具体的，每一反射元件121均可以将一部分激光反射至平板光波导20中，且将另一部分激光投射至下一反射元件121上。
在具体实施方式中，每一反射元件121的反射率随着与激光光源11的距离增加而依次增加。具体的，在本申请一应用场景中，存在N个依次排列的反射元件121，则距离激光光源11最近的第一反射元件121的反射率可以为1/N，紧挨着第一反射元件121后面的第二反射元件121的反射率为1/(N-1)，紧挨着第二反射元件121后面的第三反射元件121的反射率为1/(N-2)，依次类推，远离激光光源11的第N个反射元件121的反射率为100％，也就是全反射。当然，本申请只是示意性的列举了反射元件121反射率和离激光光源11位置之间的关系，在其他实施例中，对于M个反射元件121而言，其反射率与位置也可以是其他的预设关系，如对于与激光光源11最远的第M个反射元件121而言，其反射率可以不为100％，可以在其第M个反射元件后面在添加一个独立的全反射镜或者光吸收装置，以防止激光的外溢。
进一步，本实施例中，反射组件12的每一反射元件121之间等间距设置，当然在其他实施方式中也可以不是等间距排列的设置的，此处不做进一步限定。
具体原理简单描述如下，激光光源11发射的激光在射入反射组件12时，一部分激光经过第一反射元件反射进入平板光波导20中，另一部分激光透过第一反射元件射入到第二反射元件上，且射入到第二反射元件的激光也有一部分反射进平板光波导20中，另一部分激光继续透射至第三反射元件直到第N反射元件，如此可以使得激光能够最大限度的逐步分散入射至平板光波导20中。同时，该光路只用到了反射，能够保证激光的的发散角基本不变，以多束小发散角激光的形式入射到平板光波导。
如图1及图2，本申请中的平板光波导20，包括入光面A、与入光面A相邻出光面B、与出光面B相对的第一侧面C、与入光面A相对的第二侧面D以及散射结构21。其中，平板光波导20用于接收反射组件12反射的激光，并通过散射结构21将激光散射至出光面B以形成面光源。
本申请中的平板光波导20具体可以为平板型结构，当然在其他实施方式中，也可以是其它形状的光波导，此处不做进一步限定。其进一步包括了散射结构21，该散射结构21用于将进入平板光波导20内部的激光散射至出光面B，其中，散射结构21设置在由反射组件12传导过来的激光的光路上，具体可以设置平板光波导20的内部或者设置在平板光波导20远离入光面A的一侧，该散射结构21的具体设置方式和发光组件10的数量相关，如在本实施例中，发光组件10的数量为一个，则散射结构21可以设置在平板光波导20远离入光面A的一侧，如图2，具体可以通过在平板光波导20的第一侧面C与第二侧面D的连接处进行挖槽，形成一个凹槽，用于容纳散射体，在其他实施例中，如图1，也可以通过将散射体贴合在平板光波导20的第二侧面D上形成散射结构21，这里的散射体可以多个散射粒子的封装结构，也可以通过在凹槽进行埋入散射粒子在实现封装。在其他的实施例中，也可以是其他的具有散射功能的散射体结构。
参照图2本实施中的散射结构21是设置在平板光波导20远离入光面A的一侧，可以将入射至平板光波导20的激光进行散射至出光面B。进一步，该平板光波导20的内壁可以设置反射膜，也可以射在在外壁，具体可以是全反射膜，也可以是漫反射膜，或者其他反射结构，这里不做限定，可以使得入射至平板光波导20中的激光最大限度的被传输至出光面B，避免了进入该平板光波导20中的激光从其四周泄漏，进一步提高了激光的利用率。
可选地，本申请中的光源10还包括设置贴设于出光面B于平板光波导20出光面B设置的荧光转换层22，以用于对激光进行波长转换。
在具体实施例中，当采用蓝光激光二极管作为激光光源时，该荧光转换层22可以为涂覆在平板光波导20上的黄色荧光材料组成，在激光光源发出蓝光的作用下激发黄光，该黄光与未激发荧光材料的蓝光混合得到白光照明光。在其它实施例中，该荧光转换层22的材料还可以是红色荧光材料和绿色荧光材料的混合物。荧光转换层还可以是粘接剂(如硅胶、树脂、玻璃)粘接荧光粉成层的层结构，还可以是荧光陶瓷或荧光单晶。而平板光波导可以是透明介质，如玻璃、陶瓷、单晶。荧光转换层与平板光波导的结合方式可以包括胶粘、焊接、压合，还可以是共同烧结的整体(例如平板光波导为玻璃且荧光转换层为荧光玻璃，或者两者都是陶瓷)。
当采用紫外激光二极管作为激光光源时，该荧光转换层22可以为至少为两种颜色的荧光材料混合而成，具体可以为红绿蓝三基色荧光材料混合而成，在光源发出紫外光的作用下混合得到白光照明光。当然，也可以是两种互为补色的荧光材料混合而成，例如黄色+蓝色荧光材料、品红+绿色荧光材料、红色+青色荧光材料混合，在紫外光的作用下激发合成白光照明光。
上述实施方式中，通过将荧光转换层设置在平板光波导的出光面，可以避免了光在平板光波导内传播的损耗，提高了激光进入平板光波导的效率，还降低了入射到荧光转换层的激光的最高光密度，使得荧光转换层受光更均匀。
此外，为了提高激光进入平板光波导20中的进光效率，平板光波导20的入光面A上还可以设置有增透膜，也叫减反膜(图未示)，用于减少或者消除该平板光波导20入光面A上的反射光，进而增加该激光的透光量，进一步提高该激光的利用效率，且还可以减少或消除系统的杂散光进入平板光波导20内部。该增透膜的选择和入射激光的波长相关，即不一样的激光器对应的该增透膜的类型不同。
下面结合图1到图2，就本实施方式的原理描述如下：
激光光源11发射激光进入到反射组件12当中，被反射组件12中的多个反射元件依次的反射进入平板光波导20中，以形成线光源。具体过程可以描述如下：激光射入到反射组件12中的第一反射元件121时，激光就被分为两部分，一部分被反射进平板光波导20，另一部分透过第一反射元件121，透射至第二反射元件121，第二反射元件121又将入该部分激光一部分反射至平板光波导20中，另一部分透射至下一反射元件121，依次类推，直至激光光源121发射的激光全部被反射至平板光波导20中。进入该平板光波导20中的激光进一步被散射结构21散射至平板光波导20的出光面B，并和设置在出光面B上的荧光转换层22作用，以形成照明白光从该出光面B出射。
具体的，激光光源11发射的激光从激光束经过反射组件12形成了线型光，线型光经过平板光波导20而形成了面型光，且相比集中光束型的激光，面型激光使得对荧光转换层22的厚度要求低，且散热良好，不会因激光过多的集中于某一部分荧光转换层而导致其劣化，并且在出射时，不会由于照明光太过集中而对眼睛有伤害，使得照明光更为柔和，且不影响亮度，且在本实施中，通过将荧光转换层22设置在出光面B上，使得光损耗小，因为相对于其他光而言，激光在传导过程中的损耗最小。
上述实施方式中，通过反射组件的反射元件将激光光源发射的激光进行逐步的分散成线性激光反射进平板光波导，并通过平板光波导中的散射结构使得线性激光进一步分散成面性激光，并通过出光面的荧光转换层出射形成照明光，从而形成了一个面光源，降低了散热需求，增强了光匀性，使得照明更为柔和。
请参阅图3，图3为本申请光源的第二实施方式的俯视结构示意图。本实施中所提高的光源1包括：至少两个发光组件10，平板光波导20。
其中，发光组件10包括激光光源11及反射组件12。
其中，激光光源11，用于发射激光，本申请中的激光光源具体可以是蓝光激光二极管(Laser diode，LD)或者紫外光激光二极管，本申请采用激光二极管具有效率高、体积小、寿命长的优点，且发出的光线高度集中。在其它实施例中，也可以是其他类型的激光光源，此处不做进一步限定。且本申请中的激光光源11也可以为多个激光光源11，这里不做进一步限定。
反射组件12，设置于激光光源11的光路上，用于反射激光，在本实施例中，反射组件12的数量为两个，其他与上述实施方式一致，此处不再赘述。
请参阅图4，图4是本申请光源的平板光波导第二实施方式结构图，且图4是图3实施方式中的平板光波导结构。
如图，本申请中的平板光波导20，包括多个入光面A、出光面B、与出光面B相对的第一侧面C以及散射结构21。其中，平板光波导20用于接收反射组件12反射的激光，并通过散射结构21将激光散射至出光面B以形成面光源。
本申请中的平板光波导20具体可以为平板型结构，当然在其他实施方式中，也可以是其它形状的光波导，此处不做进一步限定。其进一步包括了散射结构21，该散射结构21用于将进入平板光波导20内部的激光散射至出光面B，其中，散射结构21设置在由反射组件12传导过来的激光的光路上，具体可以设置平板光波导20的内部或者设置在平板光波导20远离入光面A的一侧，该散射结构21的具体设置方式和发光组件10的数量相关，如在本实施例中，发光组件10的数量为两个，且相对设置在平板光波导20的两侧，此时通过在平板光波导20与出光面B相对的第一侧面C的中部进行挖槽而形成一个凹槽，随后在凹槽上设置一个散射体形成散射结构21，优选的，此时散射结构21与两个发光组件10的距离相等，从而光匀性更好，特别的，在具体实施例中，凹槽的深度要小于出光面B到第一侧面C的距离，即散射结构21不会与出光面B进行直接接触，从而留有一定的间距，这样不仅能够增强平板光波导20的结构强度，并且在出光面B对应散射结构21的这一区域不会出现暗纹，使得整个光源的光亮性较为匀称。
其他结构图1以及图2的实施方式相同，这里不再赘述。
下面结合图3到图4，就本实施方式原理如下：
激光光源11发射激光进入到反射组件12当中，被反射组件12中的多个反射元件依次的反射进入平板光波导20中，以形成线光源。具体过程可以描述如下：激光射入到反射组件12中的第一反射元件时，激光就被分为两部分，一部分被反射进平板光波导20，另一部分透过第一反射元件，透射至第二反射元件，第二反射元件又将入该部分激光一部分反射至平板光波导20中，另一部分透射至下一反射元件，依次类推，直至激光光源发射的激光全部被反射至平板光波导20中。进入该平板光波导20中的激光进一步被散射结构21散射至平板光波导20的出光面B，并和设置在出光面B上的荧光转换层22作用，以形成照明白光从该出光面B出射。
具体的，激光光源11发射的激光从激光束经过反射组件12形成了线性激光，线性激光经过平板光波导20而形成了面型的激光，且相比集中光束型的激光，面型激光使得对荧光转换层22的厚度要求低，且散热良好，并且在出射时，不会由于照明光太过集中而对眼睛有伤害，使得照明光更为柔和，且不影响亮度，且在本实施中，通过将荧光转换层22设置在出光面B上，使得光损耗小，因为相对于其他光而言，激光在传导过程中的损耗最小。
上述实施方式中，通过增加发光组件及反射组件的设置，使得光源中的激光更为匀称，亮度增强且光匀性更为良好。
请参阅图5，图5为本申请光源的第三实施方式的俯视结构示意图。本实施中所提高的光源1包括四个发光组件10及平板光波导20。
其中，发光组件10包括激光光源11及反射组件12。
其中，激光光源11，用于发射激光，本申请中的激光光源具体可以是蓝光激光二极管(Laser diode，LD)或者紫外光激光二极管，本申请采用激光二极管具有效率高、体积小、寿命长的优点，且发出的光线高度集中。在其它实施例中，也可以是其他类型的激光光源，此处不做进一步限定。且本申请中的激光光源11也可以为多个激光光源11，这里不做进一步限定。
反射组件12，设置于激光光源11的光路上，用于反射激光，在本实施例中，反射组件12的数量为四个，其他与上述实施方式一致，这里就不再赘述。
平板光波导20，包括多个入光面A、出光面B及散射结构21。其中，平板光波导20用于接收反射组件12反射的激光，并通过散射结构21将激光散射至出光面B以形成面光源。
在本实施方式中，发光组件10的个数为四个，且分别设置于所述平板光波导20的四周时，此时通过在平板光波导20与出光面B相对的第二侧面D的中部进行挖槽而形成两个呈十字型的凹槽，随后在凹槽上对应设置十字结构的散射体形成散射结构21，整个散射结构21呈十字型，优选的，散射结构21的中心位于平板光波导20的正中心，特别的，在具体实施例中，凹槽的深度要小于出光面B到第一侧面C的距离，即散射结构21不会与出光面B进行直接接触，从而留有一定的间距，这样不仅能够增强平板光波导20的结构强度，并且在出光面B对应散射结构21的这一区域不会出现暗纹，使得整个光源的光亮性较为匀称。
其他结构图1以及图2的实施方式相同，这里不再赘述。
上述实施方式，通过进一步的增多激光光源以及反射组件的数目，使得光源的亮度增强，且光匀性更为良好。
以上各个实施方式中，荧光转化层都设置在平板光波导的出光面上，来自散射结构的光经荧光转换层转换后，透射过荧光转换层出射，与出光面相对的第一侧面为反射面。在本发明的其他实施方式中，荧光转换层还可以设置在第一侧面上，并在荧光转换层背离第一侧面的表面设置反射层或反射结构。从而一部分来自散射结构的光直接从出光面出射，一部分来自散射结构的光入射到荧光转换层后，经转换并被荧光转换层背离第一侧面的表面反射层/结构反射后，经出光面出射。
本申请进一步提供一种照明装置，其照明装置包括了上述任一实施方式所制备的光源，其中，光源包括了发光组件及平板光波导，这里就不在赘述，其中照明装置可以是路灯，探照灯以及其他的激光照明灯，这里不作限制。
综上所述，本领域技术人员容易理解，本申请通过提供一种光源以及照明装置，通过反射组件，具体是通过反射组件中的预设排列的反射元件来将激光进行逐步的分散，使得激光由点状的逐步分散成线性，在通过设置在平板光波导的散射结构分散成面性的激光，并通过设置在出光面的荧光转换层出射成为照明光，具体的，由于通过先将光进行分散均匀，然后在通过荧光转换层进行转换，防止强激光对荧光转换层的直接照射引起的荧光转换层劣化，转换光分布不均且可能导致的光损失问题，且增大了散热面积，降低了散热需求，从而增大了发光效率，避免了集中的激光直射，大大增强了发光效率且减少了光损耗，提高了实用性。
以上仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请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，均同理包括在本申请的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种光源，其特征在于，所述光源包括：
至少一个发光组件以及平板光波导；
所述发光组件包括激光光源以及反射组件，所述激光光源用于发射激光；所述反射组件包括平行设置的多个反射元件，所述反射元件依次设置在所述激光光源的出射光路上，所述反射元件用于反射至少部分所述激光沿同一方向入射到所述平板光波导中，并透射部分所述激光进入到下一个所述反射元件上；
所述平板光波导包括至少一个入光面、与所述入光面相邻的出光面、与所述出光面相对的第一侧面以及散射结构，所述平板光波导用于接收所述反射组件反射的所述激光，并通过所述散射结构将所述激光散射至所述出光面以形成面光源，其中所述散射结构远离所述平板光波导的入光面设置。
2.根据权利要求1所述的光源，其特征在于，所述发光组件数量为一个，所述散射结构包括一散射体，所述平板光波导包括与所述入光面相对的第二侧面，所述第一侧面与所述第二侧面的连接处设置有凹槽，所述凹槽用于容纳所述散射体。
3.根据权利要求1所述的光源，其特征在于，所述发光组件数量为一个，所述散射结构包括一散射体，所述散射体与所述平板光波导入光面相对的第二侧面贴合设置。
4.根据权利要求1所述的光源，其特征在于，所述发光组件数量为两个，且分别设置在所述平板光波导相对的两侧，所述散射结构包括一散射体，所述第一侧面上的中部设置有凹槽，所述凹槽用于容纳所述散射体。
5.根据权利要求1所述的光源，其特征在于，所述发光组件数量为四个，且设置在所述平板光波导四周，所述散射结构包括一十字结构的散射体；所述第一侧面上的中部设置有凹槽，所述凹槽用于容纳所述散射体。
6.根据权利要求1所述的光源，其特征在于，所述光源进一步包括荧光转换层，所述荧光转换层设置于所述平板光波导的出光面上，用于将所述激光转换为照明光。
7.根据权利要求1所述的光源，其特征在于，所述反射元件的反射率随所述反射元件距所述激光光源的距离增加而依次增加。
8.根据权利要求1所述的光源，其特征在于，所述平板光波导的所述入光面上设置有增透膜。
9.根据权利要求1所述的光源，其特征在于，所述平板光波导的内壁或外壁上设置有反射膜。
10.一种照明装置，其特征在于，所述照明装置包括权利要求1-9中任一所述的光源。
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