CN204028471U - 多彩激光景观照明装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了多彩激光景观照明装置，其包括激光输出装置，塑形积分棒及投影成像镜头；激光输出装置输出各色激光，耦合进塑形积分棒输入端，形成光斑，经过投影成像镜头将光斑投射到目标面上。本实用新型的有益效果是未经过和光片或者和光棱镜，简化了和光、匀光光路系统，提高了整个系统的可靠性和耦合效率，降低了成本。另一方面可以自由选择光棒形状，提高了光斑的形状选择性。

Description

多彩激光景观照明装置

技术领域

本实用新型专利涉及多彩激光景观照明装置，属于激光照明及激光演示领域。

背景技术

建筑照明、景观照明作为亮化城市、休闲场地、娱乐场所的一种手段，能够美化景物，亮化建筑墙面，营造氛围，越来越多的被设计者所采用。现在广泛使用的照明光源是气体灯和LED光源。气体灯作为光源，体积庞大，电功率非常高，发热量大，颜色选择需要用各种不同的滤光片来实现，能量利用率低，颜色选择性受限，实现成本较高，结构复杂，光斑整形不便。而LED光源，由于无法达到气体灯的亮度而使用范围受限。

半导体激光器（LD）作为新一代的半导体照明光源，由于其发光效率高（>80lm/w），功耗低，寿命长，能量可叠加，准直效果好，光斑整形简便，能满足不同的照明需求，成为下一代照明光源的有力竞争者。由于激光红色（R）、绿色（G）、蓝色（B）三色包含的色域广，通过调整RGB三色的能量配例，能简便的组成近乎无数种不同颜色。但是现有的和光方案基本上都是采用多片和光片或者X-cube等光学元件实现，不但成本高，元件结构和加工工艺、膜层设计及加工工艺复杂复杂，成品率低，光路调整不便，而且膜层由于对环境要求较高，室外长期使用会因为膜层的稳定性等原因导致和光效果减弱甚至失效。光斑整形采用各种自由曲面透镜，面临设计困难，对加工要求高，检验不便等难题。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术中所存在的不足，提供一种多彩激光景观照明装置，解决了公知技术存在的多光束激光混光、匀光、光斑整形方面的耦合效率低、光斑形状可选性少、成本高等技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是，包括激光输出装置，塑形积分棒及投影成像镜头；激光输出装置输出各色激光，耦合进塑形积分棒输入端，形成光斑，经过投影成像镜头将光斑投射到目标面上。

优化的，所述的激光输出装置由多台能发出不同波长的激光器及与之相连接的导光束组成。

优化的，所述的激光器可以是不同颜色的水冷或风冷半导体激光器、固体激光器及半导体泵浦固体激光器。

优化的，所述的导光束可以由单根或多根导光光纤组成，每根光纤的一端对应耦合进入一个激光器，另一端集束在一起，形成一个平的输出端面。

优化的，导光光纤为石英光纤或者玻璃光纤。

优化的，所述的塑形积分棒为玻璃棒或者其它透明材料棒，形状为规则多边形，或者不规则多边形（>=3）。

优化的，所述的投影成像镜头由一片或几片透镜组成。

优化的，所述的投影成像镜头包括球面镜、非球面镜及自由曲面透镜，材料为光学玻璃、或光学塑料。

优化的，所述的投影成像镜头优选材料为K9光学玻璃，或PMMA光学塑料。

优化的，所述的塑形积分棒的两端镀有可见光波段增透膜。

本实用新型具有如下优点和有益技术效果：

1、由于采用了导光束直接将激光的光束导入到塑形积分棒进行混光，未经过和光片或者和光棱镜，简化了和光、匀光光路系统，提高了整个系统的可靠性和耦合效率，降低了成本。另一方面可以自由选择光棒形状，提高了光斑的形状选择性。

2、优化的激光输出装置，与激光器耦合的导光束一端导出激光，另一端将各种颜色的激光集成，然后耦合到积分棒中。这种连接方式，可以近乎无限的增加积分棒内的激光能量，而不会造成耦合结构复杂，不会增加耦合器件。

3、所述的激光器主要包括不同颜色的半导体激光器，或者固体激光，或者半导体泵浦固体激光器等种类。激光器发出的光包含的色域广，调整各色的能量比例，能组合颜色的种类数量多。

4、所述的塑形积分棒，是由透明的玻璃材料，PMMA或者别的光学透明材料组成，横截面为规则多边形或不规则多边形（n>=3），为了提高积分棒的透过率，在两端镀有增透膜。各色激光在积分棒内多次全反射，在出光端形成照度均匀、混色良好的光斑，光斑形状即为积分棒的横截面形状，影响了激光的偏振性，减弱了激光光束的相干性。

5、所述的成像投影透镜组，是将积分棒输出端的光斑投射到目标面上。可以由单透镜组成，也可以由2片或2片以上的透镜组成。

附图说明

以六合一导光束、正方形积分棒为例：

图1为激光束混光、匀光、整形、投射示意图；

图2为集束光纤输出端面示意图；

图3为正方形积分棒示意图；

图4为投射或成像透镜示意图。

图1中，1、为激光输出装置，101~106为不同颜色的激光光源，107~112为分立的导光束，113为导光束集束端；2、塑形积分棒；3、投影成像镜头。

具体实施方式

结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。

实施例

一种多彩激光景观照明装置包括激光输出装置，塑形积分棒及投影成像镜头；激光输出装置输出各色激光，耦合进塑形积分棒输入端，形成光斑，经过投影成像镜头将光斑投射到目标面上；所述的激光输出装置由多台能发出不同波长的激光器及与之相连接的导光束组成；所述的激光器可以是不同颜色的水冷或风冷半导体激光器、固体激光器及半导体泵浦固体激光器；所述的导光束可以由单根或多根导光光纤组成，每根光纤的一端对应耦合进入一个激光器，另一端集束在一起，形成一个平的输出端面；导光光纤为石英光纤或者玻璃光纤；所述的塑形积分棒为玻璃棒或者其它透明材料棒，形状为规则多边形，或者不规则多边形（>=3）。所述的投影成像镜头由一片或几片透镜组成；所述的投影成像镜头包括球面镜、非球面镜及自由曲面透镜，材料为光学玻璃、或光学塑料；所述的投影成像镜头优选材料为K9光学玻璃，或PMMA光学塑料；所述的塑形积分棒的两端镀有可见光波段增透膜。

 由图1-图4所示，RGB三色激光器，根据照射面的照度需求，每种颜色激光器的数量可选用一个或者多个。具体采用水冷激光器，两个红光半导体激光器101和102，两个绿光半导体激光器103和104，两个蓝光半导体激光器105和106组成激光光源，每个激光器的输出光功率分别连续可调。

定制一根六合一集束光纤，根据半导体激光器与光纤耦合效率的计算结构要求，导光束数值孔径为0.22。红光半导体激光器的光101和102的光通过导光束107和108耦合输出；绿光半导体激光器的光103和104通过导光束109和110耦合输出；蓝光半导体激光器的光105和106通过导光束111和112耦合输出。六根耦合光纤的另一端集束在一起113，形成一个平整的端面。图2所示，中间的一根为定位光纤，不参与导光。

用一根高*宽=5mm*5mm,长度为100mm的正方形玻璃棒，材料为K9。为了提高玻璃棒的耦合效率，可以在玻璃棒的两端镀可见光波段增透膜，导光束出光面距离玻璃棒入光端8mm。RGB三色光导入到玻璃棒后，发生多次反射进行混色、匀光，三色光混合均匀，从出射端面射出，并按照光棒端面的形状形成亮度均匀性高的方形光斑。并且通过R、G、B三色激光不同的能量配比，可以形成不同的颜色，满足了不同照明的需求。

通过选择弯月透镜和凸透镜，材料为H-K9L，放置于合适的位置，得到照明面积为6000mm*6000mm的正方形均匀光斑。 

需要指出的是，以上所述，仅为本实用新型专利的具体实施方式，但本实用新型专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型专利揭露的技术范围内，可轻易想到的变化相替换，都应涵盖在本实用新型专利的保护范围内。因此，本实用新型专利的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种多彩激光景观照明装置，其特征在于包括激光输出装置(1)，塑形积分棒(2)及投影成像镜头(3)；激光输出装置输出各色激光，耦合进塑形积分棒输入端，形成光斑，经过投影成像镜头将光斑投射到目标面上。

2.根据权利要求1所述的多彩激光景观照明装置，其特征在于所述的激光输出装置由多台能发出不同波长的激光器及与之相连接的导光束组成。

3.根据权利要求2所述的多彩激光景观照明装置，其特征在于所述的激光器可以是不同颜色的水冷或风冷半导体激光器、固体激光器及半导体泵浦固体激光器。

4.根据权利要求2或3所述的多彩激光景观照明装置，其特征在于所述的导光束可以由单根或多根导光光纤组成，每根光纤的一端对应耦合进入一个激光器，另一端集束在一起，形成一个平的输出端面。

5.根据权利要求4所述的多彩激光景观照明装置，其特征在于导光光纤为石英光纤或者玻璃光纤。

6.根据权利要求1所述的多彩激光景观照明装置，其特征在于所述的塑形积分棒为玻璃棒或者其它透明材料棒，形状为规则多边形，或者不规则多边形。

7.根据权利要求1或2所述的多彩激光景观照明装置，其特征在于所述的投影成像镜头由一片或几片透镜组成。

8.根据权利要求1所述的多彩激光景观照明装置，其特征在于所述的投影成像镜头包括球面镜、非球面镜及自由曲面透镜。

9.根据权利要求1或6所述的多彩激光景观照明装置，其特征在于所述的塑形积分棒的两端镀有可见光波段增透膜。