CN207796612U - 采用光学透镜和反光杯的激光照明单元及光学系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开采用光学透镜和反光杯的激光照明单元，包含有，激光光源、激光透镜、激光快慢轴调试透镜、聚焦透镜、衍射匀光片及荧光陶瓷，还公开了一种光学系统，本实用新型的有益效果在于：实现了高亮度激光照明系统，并利用光学元件的特性，实现了多种实现激光照明的光路设计，提高了此光路设计的可靠性，光路设计结构简单，节省设计空间。

Description

采用光学透镜和反光杯的激光照明单元及光学系统

技术领域

本实用新型涉及采用光学透镜和反光杯的激光照明单元及光学系统。

背景技术

激光照明是一种以新型半导体激光器为照明光源，通过一系列光学元件对激光光束的整合聚焦，激发掺杂稀土元素等发荧光的荧光陶瓷或荧光粉物质，最终实现白光照明功能的照明方式。由于从激光二极管发出的光是相干光，有很强的方向性，光束发散角度小，能够将能量全部集中到荧光物质的表面，而不发生浪费光能量。因此，结合激光能量密度高的特点，有利于实现高亮度的白光照明，从而在光能利用率远高出LED等照明光源。

目前针对高亮度、大功率的照明灯具，主要常见的照明光源为氙灯、LED，氙灯的照明方式亮度高，但寿命短，LED光源照明方式，散热要求高，灯具体积大，且LED由于存在“效率骤降”这一内在缺陷而严重影响大功率LED照明的推广普及，限制了技术的发展。半导体激光器因其独特的技术优势丰富了照明的设计思路以及设计手段，从而使白光激光照明实现高光通量、高亮度、转换效率高、照射距离远等特点。

实用新型内容

本实用新型提供一种新型的采用光学透镜和反光杯的激光照明单元。

为了实现这一目的，本实用新型的技术方案如下：采用光学透镜和反光杯的激光照明单元，包含有，激光光源、激光透镜、激光快慢轴调试透镜、聚焦透镜、衍射匀光片及荧光陶瓷；所述激光光源用于出射激光光束；所述激光透镜用于接收来自所述激光光源的激光光束，对激光光束整形，并出射整形后光束；所述激光快慢轴调试透镜用于接收整形后光束，对整形后光束进一步整形，并出射进一步整形后光束；所述聚焦透镜用于接收来自所述激光快慢轴调试透镜的进一步整形后光束，对进一步整形后光束聚焦，并出射聚焦后光束；所述衍射匀光片用于接收来自所述聚焦透镜的聚焦后光束，对聚焦后光束匀光，并出射匀光后光束；所述荧光陶瓷用于接收来自所述衍射匀光片的匀光后光束，对匀光后光束吸收并激发荧光，出射激发后荧光光束；所述反光半杯具有半杯弧壁及半杯直壁，所述反光半杯的半杯弧壁用于接收来自所述荧光陶瓷的激发后光束并将其出射。

作为采用光学透镜和反光杯的激光照明单元的优选方案，所述激光光源、所述激光透镜、所述激光快慢轴调试透镜、所述聚焦透镜、所述衍射匀光片及所述荧光陶瓷从左至右依次排列，所述激光光源对应于所述激光透镜的入射面，所述激光透镜的出射面对应于所述激光快慢调试透镜的入射面，所述激光快慢调试透镜的出射面对应于所述衍射匀光片的入射面，所述衍射匀光片的出射面对应与所述荧光陶瓷的发光面，所述荧光陶瓷的反光面对应于所述半杯弧壁。

作为采用光学透镜和反光杯的激光照明单元的优选方案，所述反光半杯的半杯弧壁上具有供聚光后光束穿过的光束穿过孔。

作为采用光学透镜和反光杯的激光照明单元的优选方案，所述衍射匀光片及所述荧光陶瓷均处于所述反光半杯内。

作为采用光学透镜和反光杯的激光照明单元的优选方案，还包含有，处于所述激光透镜及所述激光快慢轴调试透镜间的折光棱镜，所述折光棱镜用于将整形后光束从所述激光透镜折射至所述激光快慢轴调试透镜。

作为采用光学透镜和反光杯的激光照明单元的优选方案，所述激光光源、所述激光透镜、所述折光棱镜从下至上依次排列，所述折光棱镜、所述激光快慢轴调试透镜、所述聚焦透镜、所述衍射匀光片及所述荧光陶瓷从左至右依次排列，所述激光光源对应于所述激光透镜的入射面，所述激光透镜的出射面对应于所述折光棱镜的入射面，所述折光棱镜的出射面对应于所述激光快慢调试透镜的入射面，所述激光快慢调试透镜的出射面对应于所述衍射匀光片的入射面，所述衍射匀光片的出射面对应与所述荧光陶瓷的发光面，所述荧光陶瓷的反光面对应于所述半杯弧壁。

本实用新型还提供光学系统，其其特征在于，阵列有上述激光照明单元。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果至少在于：实现了高亮度激光照明系统，并利用光学元件的特性，实现了多种实现激光照明的光路设计，提高了此光路设计的可靠性，光路设计结构简单，节省设计空间。

除了上面所描述的本实用新型解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果之外，本实用新型所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将结合附图作出进一步详细的说明。

附图说明

图1为本实用新型的光路1设计的原理图。

图2为本实用新型的光路1设计的应用图。

图3为本实用新型的光路1设计的剖面图。

图4为本实用新型的光路1设计的结构应用图。

图5为本实用新型的光路1设计的结构应用图。

图6为本实用新型的光路10设计的原理图。

图7为本实用新型的光路10设计的应用图。

图8为本实用新型的光路10设计的剖面图。

图9为本实用新型的光路10设计的结构应用图。

图10为本实用新型的光路10设计的结构应用图。

图11为本实用新型的半导体激光器排布图。

具体实施方式

下面通过具体的实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1中包括2半导体激光器（组）、3聚光透镜（球面、非球面）、4激光快慢轴调试透镜（凸、凹、柱透镜）、5聚焦透镜（球面、非球面）、6反光杯、7衍射片（匀光片）、8荧光物质等零部件；图5中包括2半导体激光器（组）、3聚光透镜、4激光快慢轴调试透镜（凸、凹、柱透镜）、5聚焦透镜、6反光杯、7衍射片（匀光片）、8荧光物质、9折光棱镜等零部件。具体的光路设计为半导体激光器或者激光器组2，通过聚光透镜3对单颗激光器的光束进行整形，整形后的激光光束在快慢轴方向的激光传播影响进一步的聚光效果，所以在通过聚焦透镜之前，使用透镜元件对激光光束的快慢轴的光束进行调整，使经过调整透镜4的光斑形状近圆形，更有利于聚光透镜5对光斑的聚焦效果，聚焦的激光能量在荧光陶瓷物质8表面的功率密度大，会导致荧光物质的转换效率降低，减少寿命，为解决该问题，在荧光物质表面前一定距离范围内，放置衍射片（匀光片）7对激光的能量进一步匀化，减少激光能量过大对荧光物质表面的损伤，激光光束、透镜、反光杯、荧光物质等中轴线一致。荧光物质表面吸收激光能量转换成可白光照明使用的光能量，并通过反光杯6进行收集，调整反光杯6的曲面形状来调节最终照明效果。同时考虑激光器的安装位置的不同，可使用折光棱镜9对激光照明光路的光方向改变，并可减小光路的体积。图2和图7为两种设计的应用，可增加激光器的数目，或使用激光器模组，或使用激光器排列。图3和图8为光路设计的剖切图，进一步说明半导体激光器通过激光的聚焦最终达到荧光物质表面，并通过反光杯对白光的收集，图3和图8分别指出了衍射片和荧光物质的安放位置。图4、图5、图9、图10是在上述光路设计的基础上，对该光路的应用结构，可根据最终的照明需求，实现不同的光路布局结构，该光路可自由分配，上述的几种结构不代表最终的实际布局结构。图11表示不同的二极管激光器分布，不局限于激光器的数目，激光器的排列形式，可根据光型的需求，对激光器的排列和数目进行合理的分配。

以上仅表达了本实用新型的实施方式，其描述较为具体和详细，但且不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.采用光学透镜和反光杯的激光照明单元，其特征在于，包含有，激光光源、激光透镜、激光快慢轴调试透镜、聚焦透镜、衍射匀光片及荧光陶瓷；所述激光光源用于出射激光光束；所述激光透镜用于接收来自所述激光光源的激光光束，对激光光束整形，并出射整形后光束；所述激光快慢轴调试透镜用于接收整形后光束，对整形后光束进一步整形，并出射进一步整形后光束；所述聚焦透镜用于接收来自所述激光快慢轴调试透镜的进一步整形后光束，对进一步整形后光束聚焦，并出射聚焦后光束；所述衍射匀光片用于接收来自所述聚焦透镜的聚焦后光束，对聚焦后光束匀光，并出射匀光后光束；所述荧光陶瓷用于接收来自所述衍射匀光片的匀光后光束，对匀光后光束吸收并激发荧光，出射激发后荧光光束；所述反光半杯具有半杯弧壁及半杯直壁，所述反光半杯的半杯弧壁用于接收来自所述荧光陶瓷的激发后荧光光束并将其出射。

2.根据权利要求1所述的采用光学透镜和反光杯的激光照明单元，其特征在于，所述激光光源、所述激光透镜、所述激光快慢轴调试透镜、所述聚焦透镜、所述衍射匀光片及所述荧光陶瓷从左至右依次排列，所述激光光源对应于所述激光透镜的入射面，所述激光透镜的出射面对应于所述激光快慢调试透镜的入射面，所述激光快慢调试透镜的出射面对应于所述衍射匀光片的入射面，所述衍射匀光片的出射面对应与所述荧光陶瓷的发光面，所述荧光陶瓷的反光面对应于所述半杯弧壁。

3.根据权利要求1所述的采用光学透镜和反光杯的激光照明单元，其特征在于，所述反光半杯的半杯弧壁上具有供聚光后光束穿过的光束穿过孔。

4.根据权利要求1所述的采用光学透镜和反光杯的激光照明单元，其特征在于，所述衍射匀光片及所述荧光陶瓷均处于所述反光半杯内。

5.根据权利要求1所述的采用光学透镜和反光杯的激光照明单元，其特征在于，还包含有，处于所述激光透镜及所述激光快慢轴调试透镜间的折光棱镜，所述折光棱镜用于将整形后光束从所述激光透镜折射至所述激光快慢轴调试透镜。

6.根据权利要求5所述的采用光学透镜和反光杯的激光照明单元，其特征在于，所述激光光源、所述激光透镜、所述折光棱镜从下至上依次排列，所述折光棱镜、所述激光快慢轴调试透镜、所述聚焦透镜、所述衍射匀光片及所述荧光陶瓷从左至右依次排列，所述激光光源对应于所述激光透镜的入射面，所述激光透镜的出射面对应于所述折光棱镜的入射面，所述折光棱镜的出射面对应于所述激光快慢调试透镜的入射面，所述激光快慢调试透镜的出射面对应于所述衍射匀光片的入射面，所述衍射匀光片的出射面对应与所述荧光陶瓷的发光面，所述荧光陶瓷的反光面对应于所述半杯弧壁。

7.光学系统，其特征在于，阵列有权利要求1至6中任意一项所述的激光照明单元。