CN112879834A - 一种双波段激光灯具光源系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双波段激光灯具光源系统，涉及照明灯具技术领域。包括：用于发出蓝色光源的激光光源；用于将短波长蓝色激光器发出的光源进行聚焦的第一聚焦系统；用于接收第一聚焦系统的光源并激发出红色荧光或绿色荧光的荧光片；用于消除激光的散斑现象的消散斑装置；用于将激光光源激发的光源进行准直形成准直光束的准直系统；用于对三种颜色光源进行分光处理的分色模块；用于将红、绿、蓝三种颜色光源混合聚焦成白色光源的第二聚焦系统。本发明通过采用双波长蓝色半导体激光，用较短波长激光激发荧光片，提高激发效率，采用长波长蓝色激光作为三基色光源，可以避免短波对人眼的损害。

Description

一种双波段激光灯具光源系统
技术领域
本发明属于灯具光源技术领域，特别是涉及一种双波段激光灯具光源系统。
背景技术
随着灯具照明系统的发展，高亮度、长寿命、体积紧凑的光源系统越来越受到用户的青睐。目前所用的光源主要有二种，一种是传统的卤素灯，其发热量大，寿命短，维护成本高；另一种是LED光源，它的优点是光源色彩好、寿命长，缺点是光功率密度低，在一些特殊照明场合，如投影系统光源、舞台灯具应用中，则有明显的不足，其体积大，光利用率低。
近年来兴起的激光光源系统，则主要采用蓝激光激发荧光粉，产生红、绿和黄色光，但荧光粉通过有机或者无机胶粘结，不能承受高的温度，因此用一种高速旋转的荧光轮，分时产生红、绿、黄色光，进行混色，产生白光。但这种高速旋转的马达，存在不稳定的隐患，一旦失效，就会使荧光粉烧坏，并且损坏聚光的光学系统，严重时会有安全隐患。另外，在一些运动或者振动的场合，荧光轮的可靠性则受到很大的挑战，经常会影响系统的稳定工作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双波段激光灯具光源系统，通过采用双波长蓝色半导体激光，用较短波长激光激发荧光片，提高激发效率，采用长波长蓝色激光作为三基色光源，可以避免短波对人眼的损害。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种双波段激光灯具光源系统，包括：激光光源，所述激光光源包括第一蓝色激光器、第二蓝色激光器和第三蓝色激光器；用于发出蓝色光源；第一聚焦系统，设置在激光光源的出光路径上，用于将短波长蓝色激光器发出的光源进行聚焦；荧光片，所述荧光片包括红色荧光片和绿色荧光片；用于接收第一聚焦系统的光源并激发出红色荧光或绿色荧光；消散斑装置，设置在第三蓝色激光器的出光路径上，用于消除激光的散斑现象；准直系统，设置在荧光片和消散斑装置的出光路径上，用于将激光光源激发的光源进行准直形成准直光束；分色模块，所述分色模块包括第一分色片和第二分色片；所述第一分色片和第二分色片前后并排设置在激光光源的出光路径上；用于对三种颜色光源进行分光处理；其中，所述第一分色片用于反射其中一种颜色光源，透射另一种颜色光源；所述第二分色片用于反射其中一种颜色光源，透射另外两种颜色光源；第二聚焦系统，设置在分色模块的出光路径上，用于将红、绿、蓝三种颜色光源混合聚焦成白色光源。
进一步地，所述第一蓝色激光器和第二蓝色激光器均为波长为440nm的短波长蓝色半导体激光器；所述第三蓝色激光器为波长为460nm的长波长蓝色半导体激光器。
进一步地，所述荧光片包括透射式荧光片和反射式荧光片，所述荧光片采用陶瓷荧光片。
进一步地，所述荧光片采用透射式荧光片时，所述第一分色片的光谱特性为透射红光、反射绿光；所述第二分色片的光谱特性为透射红光和绿光、反射蓝光；所述第一蓝色激光器发出的光源通过第一聚焦系统聚焦在红色荧光片上，所述红色荧光片激发的红色荧光通过准直系统形成红色准直光束后依次透过第一分色片和第二分色片到达第二聚焦系统上；所述第二蓝色激光器发出的光源通过第一聚焦系统聚焦在绿色荧光片上，所述绿色荧光片激发的绿色荧光通过准直系统形成绿色准直光束；在通过第一分色片反射后透过第二分色片到达第二聚焦系统上；所述第三蓝色激光器发出的光源依次通过消散斑装置以及准直系统后形成蓝色准直光束，再通过第二分色片反射到达第二聚焦系统。
进一步地，所述荧光片采用反射式荧光片时，所述第一分色片的光谱特性为透射蓝光、反射红光；所述第二分色片的光谱特性为透射蓝光和红光、反射绿光；所述第一蓝色激光器发出的光源通过第一聚焦系统聚焦后，透过第一分色片照射在红色荧光片上，所述红色荧光片反射的红色荧光通过准直系统形成红色准直光束后，通过第一分色片反射后透过第二分色片到达第二聚焦系统上；所述第二蓝色激光器发出的光源通过第一聚焦系统聚焦后，透过第二分色片照射在绿色荧光片上，所述绿色荧光片反射的绿色荧光通过准直系统形成绿色准直光束后，通过第二分色片反射到达第二聚焦系统上；所述第三蓝色激光器发出的光源依次通过第一聚焦系统、消散斑装置以及准直系统后形成蓝色准直光束，再依次透过第一分色片和第二分色片到达第二聚焦系统上。
进一步地，所述第二聚焦系统为可调节模块，所述第二聚焦系统用于调节输出光束的孔径角和F数。
进一步地，所述第二聚焦系统将混合的白光照射到镜头上。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明通过采用双波长蓝色半导体激光，用较短波长激光激发荧光片，提高激发效率，采用长波长蓝色激光作为三基色光源，可以避免短波对人眼的损害。
2、本发明通过采用陶瓷荧光片作为激发体，具有很高的耐高温性能，化学稳定性高，由于系统中没有高速运动部件，系统机械性能更稳定，可以适应振动或者运动场合；并且由于荧光片上的光斑直径一般只有2-5mm，减小荧光片体积，从而大大减小光源系统的整体体积，可以降低成本，通过将不同基色的荧光片从空间上分开放置，无需分时发光，可以同时发光，可以大幅度提高光通量。
3、本发明通过采用可调节的第二聚焦系统，可以改变光源输出光束的孔径角和F数，以适应不同F数的舞台灯投影镜头。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为采用透射式荧光片的双波段激光灯具光源系统的结构示意图；
图2为采用反射式荧光片的双波段激光灯具光源系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2所示，本发明为一种双波段激光灯具光源系统，包括：
激光光源，所述激光光源包括第一蓝色激光器11、第二蓝色激光器21和第三蓝色激光器31；用于发出蓝色光源；所述第一蓝色激光器11和第二蓝色激光器21均为波长为440nm的短波长蓝色半导体激光器；所述第三蓝色激光器31为波长为460nm的长波长蓝色半导体激光器；
第一聚焦系统，设置在激光光源的出光路径上，用于将短波长蓝色激光器发出的光源进行聚焦；第一聚焦系统包括第一聚焦模块12、第二聚焦模块22和第三聚焦模块34；
荧光片，所述荧光片包括红色荧光片13和绿色荧光片23；用于接收第一聚焦系统的光源并激发出红色荧光或绿色荧光；所述荧光片包括透射式荧光片和反射式荧光片，所述荧光片采用陶瓷荧光片；因为其具有很高的耐高温性能，而且化学稳定性高，相对目前的旋转荧光轮系统，(1)由于系统中没有高速运动部件，系统机械性能更稳定，因此可以适应振动或者运动场合。(2)另外，由于荧光片上的光斑非常小，直径一般只有2-5mm，因此，荧光片的体积非常小，系统模块整体体积大大减小，而且成本也很低。(3)由于可以将不同基色的荧光片从空间上分开放置，所以不需要分时发光，可以同时发光，光通量可以大幅度提高。(4)光源系统终端的聚焦系统为可调节模块，可改变光源输出光束的孔径角和F数，以适应不同F数的舞台灯投影镜头；
消散斑装置32，设置在第三蓝色激光器31的出光路径上，用于消除激光的散斑现象；通过采用消散斑装置32避免出现激光散斑；
准直系统，设置在荧光片和消散斑装置的出光路径上，用于将激光光源激发的光源进行准直形成准直光束；准直系统包括第一准直模块14、第二准直模块24和第三准直模块33；
分色模块，所述分色模块包括第一分色片41和第二分色片42；所述第一分色片41和第二分色片42前后并排设置在激光光源的出光路径上；用于对三种颜色光源进行分光处理；
其中，所述第一分色片41用于反射其中一种颜色光源，透射另一种颜色光源；所述第二分色片42用于反射其中一种颜色光源，透射另外两种颜色光源；
第二聚焦系统5，设置在分色模块的出光路径上，用于将红、绿、蓝三种颜色光源混合聚焦成白色光源；所述第二聚焦系统5为可调节模块，所述第二聚焦系统5用于调节输出光束的孔径角和F数；通过调节第二聚焦系统5的焦距可以得到不同大小的白光光斑尺寸，以适应不同F数的舞台灯投影镜头；第二聚焦系统5将混合的白光照射到镜头上。
其中，为了提高光效，还可以在光路中加入一路黄色荧光片，激发黄色光，与红、绿、蓝色光混合。
其中如图1所示，所述荧光片采用透射式荧光片时，所述第一分色片41的光谱特性为透射红光、反射绿光；所述第二分色片42的光谱特性为透射红光和绿光、反射蓝光；
所述第一蓝色激光器11发出的光源通过第一聚焦系统聚焦在红色荧光片13上，所述红色荧光片13激发的红色荧光通过准直系统形成红色准直光束后依次透过第一分色片41和第二分色片42到达第二聚焦系统5上；所述第二蓝色激光器21发出的光源通过第一聚焦系统聚焦在绿色荧光片23上，所述绿色荧光片23激发的绿色荧光通过准直系统形成绿色准直光束；在通过第一分色片41反射后透过第二分色片42到达第二聚焦系统5上；所述第三蓝色激光器31发出的光源依次通过消散斑装置以及准直系统后形成蓝色准直光束，再通过第二分色片42反射到达第二聚焦系统5。
其中如图2所示，所述荧光片采用反射式荧光片时，所述第一分色片41的光谱特性为透射蓝光、反射红光；所述第二分色片42的光谱特性为透射蓝光和红光、反射绿光；
所述第一蓝色激光器11发出的光源通过第一聚焦系统聚焦后，透过第一分色片41照射在红色荧光片13上，所述红色荧光片13反射的红色荧光通过准直系统形成红色准直光束后，通过第一分色片41反射后透过第二分色片42到达第二聚焦系统5上；
所述第二蓝色激光器21发出的光源通过第一聚焦系统聚焦后，透过第二分色片42照射在绿色荧光片23上，所述绿色荧光片23反射的绿色荧光通过准直系统形成绿色准直光束后，通过第二分色片42反射到达第二聚焦系统5上；
所述第三蓝色激光器31发出的光源依次通过第一聚焦系统、消散斑装置以及准直系统后形成蓝色准直光束，再依次透过第一分色片41和第二分色片42到达第二聚焦系统5上。
实施例一：如图1所示在采用透射式荧光片的光源系统中：第一蓝色激光器11发出的蓝色激光通过第一聚焦模块12聚焦在红色荧光片13上，激发的红色荧光再通过第一准直模块14形成准直光束，透过第一分色片41和第二分色片42，到达第二聚焦系统5上；
第二蓝色激光器21发出的蓝色激光通过第二聚焦模块22聚焦在绿色荧光片23上，激发的绿色荧光再通过第二准直模块24形成准直光束，由第一分色片41反射、透过第二分色片42，到达第二聚焦系统5上；
第三蓝色激光器31发出的蓝色激光通过消散斑装置32消除激光散斑，再通过第三准直模块33形成准直光束，由第二分色片42反射到达第二聚焦系统5上；
红、绿、蓝三基色光混合，通过第二聚焦系统5，混合形成聚焦的白光光斑。
实施例二：如图2所示在采用反射式荧光片的光源系统中：第一蓝色激光器11发出的蓝色激光通过第一聚焦模块12聚焦后，透过第一分色片41照射在红色荧光片13上，激发的红色荧光再通过第一准直模块14形成准直光束，通过第一分色片41反射，通过第二分色片42透射，到达第二聚焦系统5上；
第二蓝色激光器21发出的蓝色激光通过第二聚焦模块22聚焦后，透过第二分色片42照射在绿色荧光片23上，激发的绿色荧光再通过第二准直模块24形成准直光束，通过第二分色片42反射，到达第二聚焦系统5上；
第三蓝色激光器31发出的蓝色激光依次第三聚焦模块34、消散斑装置32和第三准直模块33形成准直光束，再依次透过第一分色片41和第二分色片42到达第二聚焦系统5上；
红、绿、蓝三基色光混合，通过第二聚焦系统5，混合形成聚焦的白光光斑。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种双波段激光灯具光源系统，其特征在于，包括：
激光光源，所述激光光源包括第一蓝色激光器、第二蓝色激光器和第三蓝色激光器；用于发出蓝色光源；
第一聚焦系统，设置在激光光源的出光路径上，用于将短波长蓝色激光器发出的光源进行聚焦；
荧光片，所述荧光片包括红色荧光片和绿色荧光片；用于接收第一聚焦系统的光源并激发出红色荧光或绿色荧光；
消散斑装置，设置在第三蓝色激光器的出光路径上，用于消除激光的散斑现象；
准直系统，设置在荧光片和消散斑装置的出光路径上，用于将激光光源激发的光源进行准直形成准直光束；
分色模块，所述分色模块包括第一分色片和第二分色片；所述第一分色片和第二分色片前后并排设置在激光光源的出光路径上；用于对三种颜色光源进行分光处理；
其中，所述第一分色片用于反射其中一种颜色光源，透射另一种颜色光源；所述第二分色片用于反射其中一种颜色光源，透射另外两种颜色光源；
第二聚焦系统，设置在分色模块的出光路径上，用于将红、绿、蓝三种颜色光源混合聚焦成白色光源。
2.根据权利要求1所述的一种双波段激光灯具光源系统，其特征在于，所述第一蓝色激光器为波长为440nm的短波长蓝色半导体激光器。
3.根据权利要求1所述的一种双波段激光灯具光源系统，其特征在于，所述第二蓝色激光器为波长为440nm的短波长蓝色半导体激光器。
4.根据权利要求1所述的一种双波段激光灯具光源系统，其特征在于，所述第三蓝色激光器为波长为460nm的长波长蓝色半导体激光器。
5.根据权利要求1所述的一种双波段激光灯具光源系统，其特征在于，所述荧光片包括透射式荧光片和反射式荧光片。
6.根据权利要求1所述的一种双波段激光灯具光源系统，其特征在于，所述荧光片采用陶瓷荧光片。
7.根据权利要求5所述的一种双波段激光灯具光源系统，其特征在于，所述荧光片采用透射式荧光片时，所述第一分色片的光谱特性为透射红光、反射绿光；所述第二分色片的光谱特性为透射红光和绿光、反射蓝光；
所述第一蓝色激光器发出的光源通过第一聚焦系统聚焦在红色荧光片上，所述红色荧光片激发的红色荧光通过准直系统形成红色准直光束后依次透过第一分色片和第二分色片到达第二聚焦系统上；
所述第二蓝色激光器发出的光源通过第一聚焦系统聚焦在绿色荧光片上，所述绿色荧光片激发的绿色荧光通过准直系统形成绿色准直光束；在通过第一分色片反射后透过第二分色片到达第二聚焦系统上；
所述第三蓝色激光器发出的光源依次通过消散斑装置以及准直系统后形成蓝色准直光束，再通过第二分色片反射到达第二聚焦系统。
8.根据权利要求5所述的一种双波段激光灯具光源系统，其特征在于，所述荧光片采用反射式荧光片时，所述第一分色片的光谱特性为透射蓝光、反射红光；所述第二分色片的光谱特性为透射蓝光和红光、反射绿光；
所述第一蓝色激光器发出的光源通过第一聚焦系统聚焦后，透过第一分色片照射在红色荧光片上，所述红色荧光片反射的红色荧光通过准直系统形成红色准直光束后，通过第一分色片反射后透过第二分色片到达第二聚焦系统上；
所述第二蓝色激光器发出的光源通过第一聚焦系统聚焦后，透过第二分色片照射在绿色荧光片上，所述绿色荧光片反射的绿色荧光通过准直系统形成绿色准直光束后，通过第二分色片反射到达第二聚焦系统上；
所述第三蓝色激光器发出的光源依次通过第一聚焦系统、消散斑装置以及准直系统后形成蓝色准直光束，再依次透过第一分色片和第二分色片到达第二聚焦系统上。
9.根据权利要求1所述的一种双波段激光灯具光源系统，其特征在于，所述第二聚焦系统为可调节模块，所述第二聚焦系统用于调节输出光束的孔径角和F数。
10.根据权利要求9所述的一种双波段激光灯具光源系统，其特征在于，所述第二聚焦系统将混合的白光照射到镜头上。
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