CN205350946U - 一种光源系统及照明系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种光源系统及照明装置，第一发光子系统包括激光光源阵列；设置于激光光源阵列的出光光路上的波长转换装置，波长转换装置包括至少一个波长转换区；第二发光子系统包括设置于波长转换装置的出光光路上的第一LED阵列，第一LED阵列的发光面背离波长转换装置，且第一LED阵列包括有一与波长转换装置的出光光路重合的第一通光孔；光源整形子系统包括设置于第一LED阵列的出光光路上的积分透镜组；设置于积分透镜组背离第一LED阵列一侧的第一聚光透镜；设置于第一聚光透镜背离积分透镜组一侧的可动聚光装置，可动聚光装置能够移入或移出第一聚光透镜的出光光路，提高了光通量输出，且切换光源系统的出光光斑的大小。

Description

一种光源系统及照明系统
技术领域
本实用新型涉及照明技术领域，更为具体的说，涉及一种光源系统及照明系统。
背景技术
发光二极管(LED，LightEmittingDiode)是可以直接把电转化为可见光的半导体固体光源，相对传统光源具有寿命长、光效高、无辐射与低功耗的优点。随着近年来困扰全球的能源紧张、气候变暖等问题的加剧，半导体LED光源在各行各业的应用越来越普及，大有取代传统光源的趋势。
对于目前的技术来说，在正常工作状态下，单个LED芯片(1mm×1mm规格)的最大光通量不超过300流明(lm)。对于一些要求光通量输出较高的光源系统，可以通过LED阵列来实现。但是，若要求光源系统达到传统卤素灯(1200W-1500W)的光通量输出，则要求LED阵列的LED芯片数目非常庞大，导致光源系统的体积很大而无法适用于某些应用场合。例如，采用LED阵列的舞台灯具若要达到传统卤素灯(1200W-1500W)的光通量输出，则舞台灯具的体积会远远超出用户的接受范围，因而无法得到应用。
现有技术中，激光二极管(LD，LaserDiode)具有比LED高出很多的亮度，因此采用LD的光源系统能够在达到高光通量输出的同时体积也得到有效控制。但是目前在各种颜色的LD中，即使是最便宜的蓝色LD的成本也比LED的成本高出很多，而绿色LD与红色LD的成本又比蓝色LD成本高出很多。而现有光源系统的出射光中，往往又属绿色与红色成分较弱而需要得到提高，所以若采用LD替代LED以提高光源系统的光通量输出，则往往需要采用价格特别昂贵的绿色与红色LD，导致光源系统的成本大幅度提高。因此，现有技术在使光源系统达到较高光通量输出时，无法同时有效控制光源系统的体积与成本。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供了一种光源系统及照明装置，采用LED阵列和激光光源阵列混用，以对LED阵列的发光进行补充，提高光通量输出，且同时有效控制光源系统的体积和成本；另外，通过对光源系统中可动聚光装置的移入或移出，以切换光源系统的出光光斑的大小。
为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案如下：
一种光源系统，包括：第一发光子系统、光源整形子系统和位于所述第一发光子系统和光源整形子系统之间的第二发光子系统；
其中，所述第一发光子系统包括：激光光源阵列，所述激光光源阵列包括至少一个激光光源；
设置于所述激光光源阵列的出光光路上的波长转换装置，所述波长转换装置包括至少一个波长转换区；
所述第二发光子系统包括：设置于所述波长转换装置的出光光路上的第一LED阵列，所述第一LED阵列的发光面背离所述波长转换装置，且所述第一LED阵列包括有一与所述波长转换装置的出光光路重合的第一通光孔；
以及，所述光源整形子系统包括：设置于所述第一LED阵列的出光光路上的积分透镜组；
设置于所述积分透镜组背离所述第一LED阵列一侧的第一聚光透镜；
设置于所述第一聚光透镜背离所述积分透镜组一侧的可动聚光装置，所述可动聚光装置能够移入或移出所述第一聚光透镜的出光光路。
优选的，所述第一发光子系统还包括：
设置于所述激光光源的发光光路上的反射镜，用于将所述激光光源发出的激光反射；
以及，设置于所述反射镜的反射光路上、且位于所述波长转换装置和第一通光孔之间的分色装置，用于将所述反射镜反射的激光反射至所述波长转换装置的任意一波长转换区，并透射所述波长转换区受所述激光的激发而发出的激发光至所述第一通光孔。
优选的，所述第一发光子系统还包括：
设置于所述激光光源的发光光路上、且位于所述激光光源和反射镜之间的第一准直透镜；
以及，设置于所述波长转换装置和分色装置之间的第二聚光透镜。
优选的，所述第一LED阵列包括：
多个LED芯片；
以及，设置于所述LED芯片的发光光路上的第二准直透镜。
优选的，所述第二发光子系统还包括：
设置于所述第一LED阵列的背面、且位于所述第一LED阵列和第一发光子系统之间的热管基板，且所述第一通光孔透过所述热管基板。
优选的，所述第二发光子系统还包括：
分别设置于所述第一LED阵列的两侧、且与所述第一LED阵列垂直设置的第二LED阵列和第三LED阵列，所述第一LED阵列、第二LED阵列和第三LED阵列的发光颜色不同；
以及，设置于所述第二LED阵列和第三LED阵列之间的合光装置。
优选的，所述合光装置包括：
呈X形设置的第一二色向片和第二二色向片；
其中，所述第一二色向片将所述第二LED阵列发出的光反射至所述积分透镜组，且所述第一二色向片透射所述第一LED阵列和第三LED阵列发出的光；所述第二二色向片将所述第三LED阵列发出的光反射至所述积分透镜组，且所述第二二色向片透射所述第一LED阵列和第二LED阵列发出的光。
优选的，所述合光装置还包括有一与所述波长转换装置的出光光路重合的第二通光孔。
优选的，可动聚光装置包括：
镜筒；
设置于所述镜筒内的至少一个第三聚光透镜；
以及，与所述镜筒固定连接的转轴，所述转轴用于带动所述镜筒转入或转出所述第一聚光透镜的出光光路。
相应的，本实用新型还提供了一种照明系统，所述照明系统包括上述的光源系统。
相较于现有技术，本实用新型提供的技术方案至少具有以下优点：
本实用新型提供了一种光源系统及照明装置，包括：第一发光子系统、光源整形子系统和位于所述第一发光子系统和光源整形子系统之间的第二发光子系统；其中，所述第一发光子系统包括：激光光源阵列，所述激光光源阵列包括至少一个激光光源；设置于所述激光光源阵列的出光光路上的波长转换装置，所述波长转换装置包括至少一个波长转换区；所述第二发光子系统包括：设置于所述波长转换装置的出光光路上的第一LED阵列，所述第一LED阵列的发光面背离所述波长转换装置，且所述第一LED阵列包括有一与所述波长转换装置的出光光路重合的第一通光孔；以及，所述光源整形子系统包括：设置于所述第一LED阵列的出光光路上的积分透镜组；设置于所述积分透镜组背离所述第一LED阵列一侧的第一聚光透镜；设置于所述第一聚光透镜背离所述积分透镜组一侧的可动聚光装置，所述可动聚光装置能够移入或移出所述第一聚光透镜的出光光路。
由上述内容可知，本实用新型提供的技术方案，采用LED阵列和激光光源阵列混用，以对LED阵列的发光进行补充，提高光通量输出，且同时有效控制光源系统的体积和成本；另外，通过对光源系统中可动聚光装置的移入或移出，以切换光源系统的出光光斑的大小。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种光源系统的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种第一发光子系统的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的一种第二发光子系统的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的另一种光源系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
正如背景技术所述，现有技术在使光源系统达到较高光通量输出时，无法同时有效控制光源系统的体积与成本。
基于此，本申请实施例提供了一种光源系统及照明装置，采用LED阵列和激光光源阵列混用，以对LED阵列的发光进行补充，提高光通量输出，且同时有效控制光源系统的体积和成本；另外，通过对光源系统中可动聚光装置的移入或移出，以切换光源系统的出光光斑的大小。为实现上述目的，本申请实施例提供的技术方案如下，具体结合图1至图4所示，对本申请实施例提供的技术方案进行详细的说明。
参考图1所示，为本申请实施例提供的一种光源系统的结构示意图，其中，光源系统包括：
第一发光子系统、光源整形子系统和位于所述第一发光子系统和光源整形子系统之间的第二发光子系统；
其中，所述第一发光子系统包括：激光光源阵列11，所述激光光源阵列11包括至少一个激光光源111；
设置于所述激光光源阵列11的出光光路上的波长转换装置12，所述波长转换装置12包括至少一个波长转换区121；
所述第二发光子系统包括：设置于所述波长转换装置12的出光光路上的第一LED阵列21，所述第一LED阵列21的发光面背离所述波长转换装置12，且所述第一LED阵列21包括有一与所述波长转换装置12的出光光路重合的第一通光孔211；
以及，所述光源整形子系统包括：设置于所述第一LED阵列21的出光光路上的积分透镜组31；
设置于所述积分透镜组31背离所述第一LED阵列21一侧的第一聚光透镜32；
设置于所述第一聚光透镜32背离所述积分透镜组31一侧的可动聚光装置33，所述可动聚光装置33能够移入或移出所述第一聚光透镜32的出光光路。
需要说明的是，本申请实施例提供的光源系统，还可以通过一与激光光源阵列电连接的控制器，来控制激光光源阵列的开关和其电流强度，以实现对第一发光子系统的开关控制和其光源强度的调节。
本申请实施例提供的光源系统，激光光源发出的激光入射至波长转换装置中；波长转换装置的波长转换区受激光的激发而发出激发光；激发光通过第一通光孔后，与第一LED阵列所发出的光合光入射至光源整形子系统；合光首先入射至积分透镜组，通过积分透镜组均匀化入射的合光后出射至第一聚光透镜，并通过第一聚光透镜出射；其中，当需要光源系统出射小光斑的出光时，可以将可动聚光装置移入第一聚光透镜的出光光路，通过可动聚光装置进一步将第一聚光透镜的出射光进行汇聚后出射，此时不仅能够以小光斑出光，还能够产生光束效果；而当需要光源系统出射大光斑的出光时，可以将可动聚光装置移出第一聚光透镜的出光光路，将第一聚光透镜的出光直接作为光源系统的出光。
需要说明的是，本申请实施例对于提供的光源系统，其激光光源阵列和第一LED阵列可以同时点亮，还可以不同时点亮，对此需要根据实际应用进行设计，本申请实施例不作具体限制。
此外，本申请实施例光源系统中，对于激光光源阵列的单个激光光源和第一LED阵列的单个LED芯片的发光颜色不作具体限制，需要根据第一发光子系统所需发出的光或光源系统所需要发出的光的颜色进行具体设计。其中，波长转换区即为荧光粉区，本申请实施例对于荧光粉区的颜色不作具体限制，当需要第一发光子系统发出白光时，可以将激光光源阵列设置为蓝光激光光源阵列，将波长转换装置的一个波长转换区设置为黄荧光粉区；或者将激光光源阵列设置为紫外激光光源阵列，将波长转换装置的一个波长转换区设置为绿荧光粉区。其中，当光源系统需要发出白光时，可以通过激光光源阵列激发波长转换装置发出红色、绿色和蓝色中任意一种颜色的激发光，而第一LED阵列发出另外两种颜色的光，进而通过三种颜色的光合光为白光。
在图1所示实施例中波长转换装置为透光型波长转换装置，本申请实施例提供的波长转换装置还可以为反射型波长转换装置。具体参考图2所示，为本申请实施例提供的一种第一发光子系统的结构示意图，其中，所述第一发光子系统还包括：
设置于所述激光光源111的发光光路上的反射镜13，用于将所述激光光源111发出的激光反射；
以及，设置于所述反射镜13的反射光路上、且位于所述波长转换装置12和第一通光孔211之间的分色装置14，用于将所述反射镜13反射的激光反射至所述波长转换装置12的任意一波长转换区121，并透射所述波长转换区121受所述激光的激发而发出的激发光至所述第一通光孔211。
以及，进一步的为了提高出光效果，本申请实施例提供的所述第一发光子系统还包括：
设置于所述激光光源111的发光光路上、且位于所述激光光源111和反射镜13之间的第一准直透镜15；
以及，设置于所述波长转换装置12和分色装置14之间的第二聚光透镜16。
具体的，本申请实施例图2所示的第一发光子系统，激光光源发出的激光入射至与其相应的反射镜；反射镜将入射的激光反射至分色装置，其中，分色装置可以为二色向片；由于分色装置设置为能够反射激光光源发出的某一颜色的激光，而透射波长转换区受激光激发的另一颜色的激发光，因而通过分色装置进行分色，将激发光出射至第一通光孔。
本申请实施例提供的所述第一LED阵列可以包括：多个LED芯片；以及，设置于所述LED芯片的发光光路上的第二准直透镜，通光第二准直透镜提高LED芯片的发光效果。其中，本申请实施例提供的第一LED阵列的电路基板可以为铜基板或其他材质基板，对此本申请实施例不作具体限制。
另外，为了提高光源系统的散热效果，参考图3所示，为本申请实施例提供的一种第二发光子系统的结构示意图，其中，本申请实施例提供的第二发光子系统还包括：
设置于所述第一LED阵列21的背面、且位于所述第一LED阵列21和第一发光子系统之间的热管基板22，且所述第一通光孔211透过所述热管基板22，其中，本申请实施例对于热管基板上热管的数量不作具体限制。
此外，本申请实施例还提供了另一种光源系统，具体参考图4所示，为本申请实施例提供的另一种光源系统的结构示意图，其中，本申请实施例图4所示光源系统的所述第二发光子系统还包括：
分别设置于所述第一LED阵列21的两侧、且与所述第一LED阵列21垂直设置的第二LED阵列23和第三LED阵列24，所述第一LED阵列21、第二LED阵列23和第三LED阵列24的发光颜色不同；
以及，设置于所述第二LED阵列23和第三LED阵列24之间的合光装置。
其中，所述合光装置包括：
呈X形设置的第一二色向片251和第二二色向片252；
其中，所述第一二色向片251将所述第二LED阵列23发出的光反射至所述积分透镜组31，且所述第一二色向片251透射所述第一LED阵列21和第三LED阵列24发出的光；所述第二二色向片252将所述第三LED阵列24发出的光反射至所述积分透镜组31，且所述第二二色向片252透射所述第一LED阵列21和第二LED阵列23发出的光。
具体的，以光源系统需要发出白光为例，其中，第一LED阵列、第二LED阵列和第三LED阵列发出的光的颜色各不相同，且分别为红色、绿色和蓝色中任意一种；此外，激光光源阵列激发波长转换装置所发出的激发光与第一LED阵列发出的光颜色相同，避免合光装置将激发光过滤；或者，激光光源阵列激发波长转换装置所发出的激发光为白光。优选的，第一LED阵列发射绿光，所述激光光源阵列发射蓝色、紫外或近紫外的激光，所述波长转换装置上设置有绿色荧光粉，从而可以获得从第一发光子系统发射的绿光。
进一步的，为了保证激发光无损通过合光装置，参考图4所示，本申请实施例提供的所述合光装置还包括有一与所述波长转换装置12的出光光路重合的第二通光孔253。
另外，参考图4所示，本申请实施例提供的可动聚光装置包括：
镜筒331；
设置于所述镜筒331内的至少一个第三聚光透镜332；
以及，与所述镜筒331固定连接的转轴333，所述转轴333用于带动所述镜筒331转入或转出所述第一聚光透镜32的出光光路。
相应的，本申请实施例还提供了一种照明系统，所述照明系统包括上述的光源系统。
本申请实施例提供了一种光源系统及照明装置，包括：第一发光子系统、光源整形子系统和位于所述第一发光子系统和光源整形子系统之间的第二发光子系统；其中，所述第一发光子系统包括：激光光源阵列，所述激光光源阵列包括至少一个激光光源；设置于所述激光光源阵列的出光光路上的波长转换装置，所述波长转换装置包括至少一个波长转换区；所述第二发光子系统包括：设置于所述波长转换装置的出光光路上的第一LED阵列，所述第一LED阵列的发光面背离所述波长转换装置，且所述第一LED阵列包括有一与所述波长转换装置的出光光路重合的第一通光孔；以及，所述光源整形子系统包括：设置于所述第一LED阵列的出光光路上的积分透镜组；设置于所述积分透镜组背离所述第一LED阵列一侧的第一聚光透镜；设置于所述第一聚光透镜背离所述积分透镜组一侧的可动聚光装置，所述可动聚光装置能够移入或移出所述第一聚光透镜的出光光路。
由上述内容可知，本申请实施例提供的技术方案，采用LED阵列和激光光源阵列混用，以对LED阵列的发光进行补充，提高光通量输出，且同时有效控制光源系统的体积和成本；另外，通过对光源系统中可动聚光装置的移入或移出，以切换光源系统的出光光斑的大小。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种光源系统，其特征在于，包括：第一发光子系统、光源整形子系统和位于所述第一发光子系统和光源整形子系统之间的第二发光子系统；
其中，所述第一发光子系统包括：激光光源阵列，所述激光光源阵列包括至少一个激光光源；
设置于所述激光光源阵列的出光光路上的波长转换装置，所述波长转换装置包括至少一个波长转换区；
所述第二发光子系统包括：设置于所述波长转换装置的出光光路上的第一LED阵列，所述第一LED阵列的发光面背离所述波长转换装置，且所述第一LED阵列包括有一与所述波长转换装置的出光光路重合的第一通光孔；
以及，所述光源整形子系统包括：设置于所述第一LED阵列的出光光路上的积分透镜组；
设置于所述积分透镜组背离所述第一LED阵列一侧的第一聚光透镜；
设置于所述第一聚光透镜背离所述积分透镜组一侧的可动聚光装置，所述可动聚光装置能够移入或移出所述第一聚光透镜的出光光路。
2.根据权利要求1所述的光源系统，其特征在于，所述第一发光子系统还包括：
设置于所述激光光源的发光光路上的反射镜，用于将所述激光光源发出的激光反射；
以及，设置于所述反射镜的反射光路上、且位于所述波长转换装置和第一通光孔之间的分色装置，用于将所述反射镜反射的激光反射至所述波长转换装置的任意一波长转换区，并投射所述波长转换区受所述激光的激发而发出的激发光至所述第一通光孔。
3.根据权利要求2所述的光源系统，其特征在于，所述第一发光子系统还包括：
设置于所述激光光源的发光光路上、且位于所述激光光源和反射镜之间的第一准直透镜；
以及，设置于所述波长转换装置和分色装置之间的第二聚光透镜。
4.根据权利要求1所述的光源系统，其特征在于，所述第一LED阵列包括：
多个LED芯片；
以及，设置于所述LED芯片的发光光路上的第二准直透镜。
5.根据权利要求1所述的光源系统，其特征在于，所述第二发光子系统还包括：
设置于所述第一LED阵列的背面、且位于所述第一LED阵列和第一发光子系统之间的热管基板，且所述第一通光孔透过所述热管基板。
6.根据权利要求1所述的光源系统，其特征在于，所述第二发光子系统还包括：
分别设置于所述第一LED阵列的两侧、且与所述第一LED阵列垂直设置的第二LED阵列和第三LED阵列，所述第一LED阵列、第二LED阵列和第三LED阵列的发光颜色不同；
以及，设置于所述第二LED阵列和第三LED阵列之间的合光装置。
7.根据权利要求6所述的光源系统，其特征在于，所述合光装置包括：
呈X形设置的第一二色向片和第二二色向片；
其中，所述第一二色向片将所述第二LED阵列发出的光反射至所述积分透镜组，且所述第一二色向片透射所述第一LED阵列和第三LED阵列发出的光；所述第二二色向片将所述第三LED阵列发出的光反射至所述积分透镜组，且所述第二二色向片透射所述第一LED阵列和第二LED阵列发出的光。
8.根据权利要求6所述的光源系统，其特征在于，所述合光装置还包括有一与所述波长转换装置的出光光路重合的第二通光孔。
9.根据权利要求1所述的光源系统，其特征在于，可动聚光装置包括：
镜筒；
设置于所述镜筒内的至少一个第三聚光透镜；
以及，与所述镜筒固定连接的转轴，所述转轴用于带动所述镜筒转入或转出所述第一聚光透镜的出光光路。
10.一种照明系统，其特征在于，所述照明系统包括权利要求1～9任意一项所述的光源系统。
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