CN211399630U - 一种激光照明模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种激光照明模组，包括激光源单元、波长转换单元、反射单元、以及用于安装激光源单元、波长转换单元和反射单元的基座，激光源单元位于反射单元的一侧，反射单元为顶部具有开孔的半球形反光碗，半球形反光碗由玻璃制成，内表面镀设反射膜且其中一侧设有贯穿半球形反光碗顶部和底部的缺口，波长转换单元位于半球形反光碗的球心处，基座包括底座和顶盖，激光源单元、波长转换单元和反射单元位于底座和顶盖之间，且顶盖上设有通光口，通光口与反射单元顶部的开孔对应。将激光源单元设于反射单元的一侧，两者紧密布置，降低了照明模组的封装体积，激光源单元、波长转换单元和反射单元封装底座和顶盖之间，整个模组的体积相当小。

Description

一种激光照明模组

技术领域

本实用新型涉及照明技术领域，尤其涉及一种激光照明模组。

背景技术

随着半导体技术的发展，LED(Light Emitting Diode，发光二极管)光源因具有高效，节能，环保、成本低以及寿命长等优点，正逐步取代传统的白炽灯和节能灯，成为一种通用的照明光源。

在现有的LED汽车大灯中，LED光源位于车灯反光碗的球心处，LED光源出射的光束经车灯反光碗收集以及后端光学系统(包括挡板、透镜等)的配光，最终投射出所需要的远近光场分布。该种汽车大灯可以得到满足需求的汽车大灯近光的配光分布，然而在形成远光分布时，由于受到当前LED光源亮度的限制，通常存在中心照度明显不够的问题，在例如舞台灯光照明、汽车前照灯、投影显示、探照等需要超高亮度光源的应用领域，LED光源便难以满足要求了。

针对上述问题，现有技术中提出一种激光照明灯，通过在车灯反光碗外侧设置激光源发射激光束并投射至车灯反光碗内侧的荧光材料上，激发出荧光并经过车灯反光碗反射后按指定方向出射，以形成在规定的立体角内行进的光束。然而由于现有结构中反光碗的边缘会留设照明光束出射的开口，因此经荧光材料激光出的荧光有一部分会直接从反光碗的边缘沿非指定方向出射，降低了光源的利用率和使用安全性；此外现有的激光照明灯通常体积较大，安装难度高，特别是在手提探照领域使用时，提高了使用者的劳动强度，大大降低了使用便捷度。

实用新型内容

本实用新型提供了一种激光照明模组及小体积激光照明模组，以解决现有技术中存在的光源的利用率低、使用安全性差，照明灯体积大、安装难度高以及使用便捷度低的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：

一种激光照明模组，包括激光源单元、波长转换单元、反射单元、以及用于安装所述激光源单元、波长转换单元和反射单元的基座，所述激光源单元位于所述反射单元的一侧，所述反射单元为顶部具有开孔的半球形反光碗，所述半球形反光碗由玻璃制成，内表面镀设反射膜且其中一侧设有贯穿半球形反光碗顶部和底部的缺口，所述波长转换单元位于所述半球形反光碗的球心处，所述激光源单元出射的激光束穿过所述缺口后投射至所述波长转换单元上并激发出荧光，一部分所述荧光从所述半球形反光碗的开孔处直接出射，另一部分荧光经所述半球形反光碗反射后从所述开孔处出射；所述基座包括底座和顶盖，所述激光源单元、波长转换单元和反射单元位于所述底座和顶盖之间，且所述顶盖上设有通光口，所述通光口与所述反射单元顶部的开孔对应。

进一步的，所述激光源单元、波长转换单元和反射单元安装于所述底座上，所述顶盖罩设于所述激光源单元、波长转换单元和反射单元的上方。

进一步的，所述激光源单元包括沿光路依次排列的激光源、聚焦透镜和反射镜，所述聚焦透镜与所述反射单元并排设置，所述聚焦透镜的横截面为长方形，其中长边与所述反射单元的邻近边平行。

进一步的，所述激光源、聚焦透镜和反射镜依次安装于所述底座上，所述底座上设有一凹槽，所述凹槽中设有一与所述凹槽适配的光源固定件，所述光源固定件的底部设有与激光源适配的限位孔，且顶部设有与限位孔连通的通光部，所述激光源位于所述限位孔中，激光源发出的激光束从所述通光部中出射后投射到聚焦透镜上。

进一步的，还包括位于所述激光源上方的聚焦透镜固定件，所述聚焦透镜固定件中设有一贯穿顶部和底部的通槽，所述通槽靠近底部一侧为与聚焦透镜相适配的卡槽，所述聚焦透镜固定于所述卡槽中。

进一步的，还包括一反射镜固定件，所述反射镜固定件位于所述聚焦透镜固定件顶部，所述反射镜的与所述通槽的位置对应。

进一步的，所述聚焦透镜固定件与所述激光源之间设有第一弹性垫片，所述第一弹性垫片中设有与所述激光束对应的通光孔，所述聚焦透镜固定件与所述第一弹性垫片螺纹连接。

进一步的，所述反射镜固定件与聚焦透镜固定件之间设有第二弹性垫片，所述第二弹性垫片中设有与通槽对应的通光孔，所述反射镜固定件通过螺钉与所述第二弹性垫片连接。

进一步的，所述波长转换单元为荧光粉片，所述底座上设有荧光粉片固定件，所述荧光粉片固定件中设有与所述荧光粉片对应的安装槽，所述荧光粉片限位于所述安装槽中。

进一步的，所述波长转换单元包括荧光粉片和位于所述荧光粉片下方的LED芯片，所述荧光粉片和LED芯片封装为一体，所述底座上设有用于固定所述波长转换单元的固定件。

本实用新型提供了一种激光照明模组，包括激光源单元、波长转换单元、反射单元、以及用于安装所述激光源单元、波长转换单元和反射单元的基座，所述激光源单元位于所述反射单元的一侧，所述反射单元为顶部具有开孔的半球形反光碗，所述半球形反光碗由玻璃制成，内表面镀设反射膜且其中一侧设有贯穿半球形反光碗顶部和底部的缺口，所述波长转换单元位于所述半球形反光碗的球心处，所述激光源单元出射的激光束穿过所述缺口后投射至所述波长转换单元上并激发出荧光，一部分所述荧光从所述半球形反光碗的开孔处直接出射，另一部分荧光经所述半球形反光碗反射后从所述开孔处出射；所述基座包括底座和顶盖，所述激光源单元、波长转换单元和反射单元位于所述底座和顶盖之间，且所述顶盖上设有通光口，所述通光口与所述反射单元顶部的开孔对应。将激光源单元设于反射单元的一侧，两者紧密布置，降低了照明模组的封装体积，激光源单元、波长转换单元和反射单元封装底座和顶盖之间，整个模组的体积相当小。通过设置具有开孔的半球形反光碗作为反射单元，并将波长转换单元设于其球心处，当激光源单元出射的激光束投射至波长转换单元上激发出荧光时，使一部分荧光从半球形反光碗的开孔处直接出射，另一部分荧光经所述半球形反光碗反射后从开孔处出射，不仅可以避免荧光从反射单元的边缘处沿非指定方向出射，而且增强了中心亮度，提高了安全性和光源的利用率。本实用新型提供的小体积激光照明模组结构简单，体积小，安装方便，使用便捷度高。

附图说明

图1是本实用新型一具体实施例中激光照明模组的整体结构示意图；

图2是本实用新型一具体实施例中激光照明模组无顶盖的结构示意图；

图3是本实用新型一具体实施例中激光源单元、波长转换单元和反射单元的结构示意图；

图4是本实用新型一具体实施例中底座的结构示意图；

图5a-5b分别是本实用新型一具体实施例中光源固定件俯视和仰视的立体图；

图6是本实用新型一具体实施例中第一弹性垫片的安装示意图；

图7是本实用新型一具体实施例中聚焦透镜固定件的立体图；

图8是本实用新型一具体实施例中荧光粉片固定件的结构示意图；

图9是本实用新型一具体实施例波长转换单元的结构示意图。

图中所示：10、激光源单元；110、激光源；120、聚焦透镜；130、反射镜；20、波长转换单元；210、荧光粉片；220、LED芯片；30、反射单元；310、开孔；320、缺口；40、基座；410、底座；411、凹槽；420、顶盖；421、通光口；50、光源固定件；510、限位孔；520、通光部；60、聚焦透镜固定件；610、通槽；611、卡槽；70、反射镜固定件；80、第一弹性垫片；810、通光孔；90、荧光粉片固定件；910、安装槽。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作详细描述：

如图1-3所示，本实用新型提供了一种激光照明模组，包括激光源单元10、波长转换单元20、反射单元30、以及用于安装所述激光源单元10、波长转换单元20和反射单元30的基座40，所述激光源单元10位于所述反射单元30的一侧，所述反射单元30为顶部具有开孔310的半球形反光碗，所述半球形反光碗由玻璃制成，内表面镀设反射膜且其中一侧设有贯穿半球形反光碗顶部和底部的缺口320，所述波长转换单元20位于所述半球形反光碗的球心处，所述激光源单元10出射的激光束穿过所述缺口320后投射至所述波长转换单元20上并激发出荧光，一部分所述荧光从所述半球形反光碗的开孔310处直接出射，另一部分荧光经所述半球形反光碗反射后从所述开孔310处出射；所述基座40包括底座410和顶盖420，所述激光源单元10、波长转换单元20和反射单元30位于所述底座410和顶盖420之间，且所述顶盖420上设有通光口421，所述通光口421与所述反射单元30顶部的开孔310对应。具体的，将激光源单元10设于反射单元30的一侧，两者紧密布置，降低了照明模组的封装体积，激光源单元10、波长转换单元20和反射单元30安装于底座410上，并通过顶盖420进行封装防护，整个模组的体积相当小，长宽高分别为3cm、2.4cm、2.7cm，且安装方便，使用便捷度高，通过设置具有开孔310的半球形反光碗作为反射单元30，并将波长转换单元20设于其球心处，当激光源单元10出射的激光束投射至波长转换单元20上激发出荧光时，使一部分荧光从半球形反光碗的开孔310处直接出射，另一部分荧光经所述半球形反光碗反射后从开孔310处出射，不仅可以避免荧光从反射单元30的边缘处沿非指定方向出射，而且增强了中心亮度，提高了安全性和光源的利用率。半球形反光碗采用玻璃制成，由于采用塑料或其他材质形成的半球形反光碗的光学面的光滑程度达不到所需的要求，导致反射的光线不能回到波长转换单元20上，而玻璃材质的半球形反光碗的光学面比较光滑，可以满足需要，该玻璃材质可以是石英、蓝宝石或其他成分。本实施例中，激光源单元10和波长转换单元20分设于反射单元30的内外两侧，然而由于玻璃材质的半球形反光碗不方便打孔，因此通过在其上切割形成缺口320，便于激光束透过该缺口320投射到波长转换单元20上。需要说明的是，由于反射单元30为半球形反光碗，因此波长转换单元20上激发出的荧光一部分直接从开孔310处出射，另一部分经反射单元30反射后依然投射至波长转换单元20上进行再次激发，而再次激发出的一部分光会直接从开孔310处出射，另一部分光则经反射单元30多次反射以及波长转换单元20多次激发后，最终所有的光线都将从开孔310处出射。

优选的，所述激光源单元10、波长转换单元20和反射单元30安装于所述底座410上，所述顶盖420罩设于所述激光源单元10、波长转换单元20和反射单元30的上方。具体的，将波长转换单元20和反射单元30由下至上依次安装于底座410上，同时将激光源单元10安装于波长转换单元20和反射单元30的一侧，且为了进一步减少照明模组的体积，本实施例中，使激光源单元10的中轴线与反射单元30的中轴线平行，在激光源单元10、波长转换单元20和反射单元30安装完成之后，将顶盖罩设在激光源单元10、波长转换单元20和反射单元30的上方，安装时，使顶盖420上的通光口421与反射单元30顶部的开孔310对应，需要说明的是，为了使光线顺利出射，顶盖420上的通光口421的尺寸稍大于反射单元30顶部的开孔310。

请继续参照图3，所述激光源单元10包括沿光路依次排列的激光源110、聚焦透镜120和反射镜130，所述激光源110发出的激光束依次经过所述聚焦透镜120和反射镜130后透过所述缺口320并投射至所述波长转换单元20上，所述聚焦透镜120与所述反射单元30并排设置，所述聚焦透镜120的横截面为长方形，其中长边与所述反射单元30的邻近边平行。具体的，激光源110通常采用半导体激光器即激光二极管，发出的光斑为椭圆形光斑，该椭圆形光斑经过准直透镜后投射到聚焦透镜120上，且椭圆形光斑的长轴与聚焦透镜120上表面的长边对应，避免激光光斑从聚焦透镜120的边缘泄漏出去。此外，聚焦透镜120与反射单元30并排放置，将聚焦透镜120设置成截面为长方形的结构，且长边与所述反射单元30的邻近边平行，从而降低聚焦透镜120的占用体积，使整个照明模组更加小巧，大大提高了使用便捷度。

优选的，所述激光源110、聚焦透镜120和反射镜130依次安装于所述底座410上，如图4所示，所述底座410上设有一凹槽411，所述凹槽411中设有一与所述凹槽411适配的光源固定件50，如图5a-5b所示，所述光源固定件50的底部设有与激光源110适配的限位孔510，且顶部设有与限位孔510连通的通光部520，所述激光源110位于所述限位孔510中，激光源110发出的激光束从所述通光部520中出射后投射到聚焦透镜120上。具体的，光源固定件50的形状和凹槽411的形状适配，激光源110通过光源固定件50限位于凹槽411中，本实施例中，通光部520的形状为与激光束对应的长方形状，当然也可以是其他形状，只要不遮挡激光束即可。

如图7所示，该照明模组还包括位于所述激光源110上方的聚焦透镜固定件60，所述聚焦透镜固定件60中设有一贯穿顶部和底部的通槽610，所述通槽610靠近底部一侧为与聚焦透镜120相适配的卡槽611，所述聚焦透镜120固定于所述卡槽611中。具体的，卡槽611的长度大于通槽610的长度，聚焦透镜120卡设于卡槽611中，激光源110发出的激光束经过聚焦透镜120聚焦后从通槽610中穿出后投射到反射镜130上。

请继续参照图1，该照明模组还包括一反射镜固定件70，所述反射镜固定件70位于所述聚焦透镜固定件60顶部，所述反射镜130的与所述通槽610的位置对应。具体的，本实施例中，反射镜固定件70为板状结构，反射镜130粘接在反射镜固定件70上，聚焦透镜固定件60顶部为倾斜结构，反射镜固定件70设于该倾斜结构上。

请参照图6，所述聚焦透镜固定件60与所述激光源110之间设有第一弹性垫片80，所述第一弹性垫片80中设有与所述激光束对应的通光孔810，所述聚焦透镜固定件60与所述第一弹性垫片80螺纹连接。具体的，本实施例中，聚焦透镜固定件60通过至少两颗螺钉(当然螺钉也可以两颗以上)与第一弹性垫片80连接，通过控制螺钉的松紧度从而调校聚焦透镜120和反射镜130的高度以及倾斜程度，使激光光斑聚焦于波长转换单元20的中心位置。

优选的，所述反射镜固定件70与聚焦透镜固定件60之间设有第二弹性垫片(图中未示出)，所述第二弹性垫片中设有与通槽610对应的通光孔，所述反射镜固定件70与所述第二弹性垫片螺纹连接。本实施例中，反射镜固定件70与所述第二弹性垫片通过两颗螺钉(当然螺钉也可以两颗以上)连接，通过控制螺钉的松紧度从而调校反射镜130的高度以及倾斜程度，使激光光斑聚焦于波长转换单元20的中心位置。

如图1、8所示，所述波长转换单元20为荧光粉片210，所述底座410上设有荧光粉片固定件90，所述荧光粉片固定件90中设有与所述荧光粉片210对应的安装槽910，所述荧光粉片210限位于所述安装槽910中。具体的，安装槽910的位置与半球形反光碗的球心位置对应，通过荧光粉片固定件90将荧光粉片210固定在半球形反光碗的球心处，且相互之间不发生相互移动。

如图9所示，所述波长转换单元20包括荧光粉片210和位于所述荧光粉片下方的LED芯片220，所述荧光粉片210和LED芯片220封装为一体，所述底座410上设有用于固定所述波长转换单元20的固定件(图中未示出)。具体的，在荧光粉片210下方设置LED芯片220，通过LED芯片220和激光双面激发荧光粉片210，不仅可以大大提高照明光斑的中心亮度，还可以根据需要选择打开或关闭激光源110形成远光照明光场和近光照明光场。

优选的，所述缺口320沿周向对应的圆心角为10～30°。缺口320不能太大，以免很多由波长转换单元20上激发出的荧光直接从缺口处射出而浪费，本实施例中缺口320沿周向对应的圆心角不大于30°，为整体的30/360＝1/12，不大于10％，浪费的光线在可接受的范围之内。当然也可以在该缺口320中设置滤光片，该滤光片透射激光反白光，可以进一步降低光线浪费。

优选的，所述反射膜的反射率大于90％。从而半球形反光碗的整体反射率可以达到90％*(1-1/12)>80％，激光的利用率较高。优选的，所述反射膜包括金属膜和氧化物保护层，所述金属膜可以是银，当然也可以是其他高反射的金属，且由于金属膜容易氧化，故在金属膜外设置氧化物保护层，该氧化物可以是氧化硅或其他可以达到保护金属膜的氧化物。优选的，所述反射膜也可以采用介质膜，介质膜不容易被氧化，因此无需在外层设置保护膜，然而介质膜的反射率低于金属膜的反射率，因此本实施例中，金属膜优于介质膜。

本实用新型提供了一种激光照明模组，包括激光源单元10、波长转换单元20、反射单元30、以及用于安装所述激光源单元10、波长转换单元20和反射单元30的基座40，所述激光源单元10位于所述反射单元30的一侧，所述反射单元30为顶部具有开孔310的半球形反光碗，所述半球形反光碗由玻璃制成，内表面镀设反射膜且其中一侧设有贯穿半球形反光碗顶部和底部的缺口320，所述波长转换单元20位于所述半球形反光碗的球心处，所述激光源单元10出射的激光束穿过所述缺口320后投射至所述波长转换单元20上并激发出荧光，一部分所述荧光从所述半球形反光碗的开孔310处直接出射，另一部分荧光经所述半球形反光碗反射后从所述开孔310处出射；所述基座40包括底座410和顶盖420，所述激光源单元10、波长转换单元20和反射单元30位于所述底座410和顶盖420之间，且所述顶盖420上设有通光口421，所述通光口421与所述反射单元30顶部的开孔310对应。将激光源单元10设于反射单元30的一侧，两者紧密布置，降低了照明模组的封装体积，激光源单元10、波长转换单元20和反射单元30封装底座410和顶盖420之间，整个模组的体积相当小，且安装方便，使用便捷度高。通过设置具有开孔310的半球形反光碗作为反射单元30，并将波长转换单元20设于其球心处，当激光源单元10出射的激光束投射至波长转换单元20上激发出荧光时，使一部分荧光从半球形反光碗的开孔310处直接出射，另一部分荧光经所述半球形反光碗反射后从开孔310处出射，不仅可以避免荧光从反射单元30的边缘处沿非指定方向出射，而且增强了中心亮度，提高了安全性和光源的利用率。半球形反光碗采用玻璃制成，由于采用塑料或其他材质形成的半球形反光碗的光学面的光滑程度达不到所需的要求，导致反射的光线不能回到波长转换单元20上，而玻璃材质的半球形反光碗的光学面比较光滑，可以满足需要，该玻璃材质可以是石英、蓝宝石或其他成分。

虽然说明书中对本实用新型的实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为提示，不应限定本实用新型的保护范围。在不脱离本实用新型宗旨的范围内进行各种省略、置换和变更均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种激光照明模组，其特征在于，包括激光源单元、波长转换单元、反射单元、以及用于安装所述激光源单元、波长转换单元和反射单元的基座，所述激光源单元位于所述反射单元的一侧，所述反射单元为顶部具有开孔的半球形反光碗，所述半球形反光碗由玻璃制成，内表面镀设反射膜且其中一侧设有贯穿半球形反光碗顶部和底部的缺口，所述波长转换单元位于所述半球形反光碗的球心处，所述激光源单元出射的激光束穿过所述缺口后投射至所述波长转换单元上并激发出荧光，一部分所述荧光从所述半球形反光碗的开孔处直接出射，另一部分荧光经所述半球形反光碗反射后从所述开孔处出射；所述基座包括底座和顶盖，所述激光源单元、波长转换单元和反射单元位于所述底座和顶盖之间，且所述顶盖上设有通光口，所述通光口与所述反射单元顶部的开孔对应。

2.根据权利要求1所述的激光照明模组，其特征在于，所述激光源单元、波长转换单元和反射单元安装于所述底座上，所述顶盖罩设于所述激光源单元、波长转换单元和反射单元的上方。

3.根据权利要求1所述的激光照明模组，其特征在于，所述激光源单元包括沿光路依次排列的激光源、聚焦透镜和反射镜，所述聚焦透镜与所述反射单元并排设置，所述聚焦透镜的横截面为长方形，其中长边与所述反射单元的邻近边平行。

4.根据权利要求3所述的激光照明模组，其特征在于，所述激光源、聚焦透镜和反射镜依次安装于所述底座上，所述底座上设有一凹槽，所述凹槽中设有一与所述凹槽适配的光源固定件，所述光源固定件的底部设有与激光源适配的限位孔，且顶部设有与限位孔连通的通光部，所述激光源位于所述限位孔中，激光源发出的激光束从所述通光部中出射后投射到聚焦透镜上。

5.根据权利要求3所述的激光照明模组，其特征在于，还包括位于所述激光源上方的聚焦透镜固定件，所述聚焦透镜固定件中设有一贯穿顶部和底部的通槽，所述通槽靠近底部一侧为与聚焦透镜相适配的卡槽，所述聚焦透镜固定于所述卡槽中。

6.根据权利要求5所述的激光照明模组，其特征在于，还包括一反射镜固定件，所述反射镜固定件位于所述聚焦透镜固定件顶部，所述反射镜的与所述通槽的位置对应。

7.根据权利要求6所述的激光照明模组，其特征在于，所述聚焦透镜固定件与所述激光源之间设有第一弹性垫片，所述第一弹性垫片中设有与所述激光束对应的通光孔，所述聚焦透镜固定件与所述第一弹性垫片螺纹连接。

8.根据权利要求6所述的激光照明模组，其特征在于，所述反射镜固定件与聚焦透镜固定件之间设有第二弹性垫片，所述第二弹性垫片中设有与通槽对应的通光孔，所述反射镜固定件通过螺钉与所述第二弹性垫片连接。

9.根据权利要求6所述的激光照明模组，其特征在于，所述波长转换单元为荧光粉片，所述底座上设有荧光粉片固定件，所述荧光粉片固定件中设有与所述荧光粉片对应的安装槽，所述荧光粉片限位于所述安装槽中。

10.根据权利要求7所述的激光照明模组，其特征在于，所述波长转换单元包括荧光粉片和位于所述荧光粉片下方的LED芯片，所述荧光粉片和LED芯片封装为一体，所述底座上设有用于固定所述波长转换单元的固定件。

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