CN211826753U - 一种光色均匀的激光照明装置 - Google Patents
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Abstract
一种光色均匀的激光照明装置，该装置包括导光结构，由导光棒和设置在侧面的反光层组成，导光棒从入光口到出光口截面逐渐减小；荧光激发结构，放置于导光棒的出光口；激发光束从入光口入射，经具有反射层的导光棒的匀光和压束，从出光口出射到荧光激发结构上，激发出荧光。导光棒为实心导光棒或空心导光棒，反光层为镀膜反射层或者反光膜层。荧光激发结构的发光元件为荧光陶瓷片，通过胶水固定在透明玻璃、具有反射面的金属支撑结构或导光棒出光口，荧光陶瓷片上的发射光束由集光元件进行光束准直，集光元件为透镜、TIR透镜或反光碗。本实用新型可以改善目前激光照明的光斑光色不均的情况。
Description
技术领域
本实用新型属于光学技术领域，特别涉及一种具有均匀光色光斑的激光照明装置。
背景技术
激光光源具有能量集中、准直性好等优点，通过光束整形，可以形成能量密度极高的点光源，利用该点光源激发荧光陶瓷片形成的白光光源，可以设计出光束发散角非常小的激光探照灯，在相同的功率下，其照射距离远远大于氙灯和LED灯。然而由于激光为高斯光束，光束中间能量高，两边能量低，导致中间的激光未被荧光陶瓷片充分吸收而出现光斑中间部分色温高，两边色温低的情况；另外，激光入射到荧光陶瓷片上后，激光的发散角小于激发荧光的发散角，同样会导致光斑中间部分色温高，四周色温低的情况。
发明内容
本实用新型实施例提供了一种光色均匀的激光照明装置，用以改善目前激光照明的光斑光色不均的情况。
为了实现上述目的，本实用新型公开了一种激光照明装置，包括：导光结构，包括导光棒和设置在侧面的反光层，导光棒从入光口到出光口截面逐渐减小；荧光激发结构，放置于导光棒的出光口；激发光束从入光口入射，经具有反射层的导光棒的匀光和压束，从出光口出射到荧光激发结构上，激发出荧光。
可选地，所述导光棒为实心导光棒，材质为透明玻璃或透明塑料。
可选地，所述导光棒为空心导光棒。
可选地，所述导光棒侧面的反光层为镀膜反射层或者反光膜层。
可选地，所述荧光激发结构由荧光陶瓷片、透明玻璃和支撑结构组成，荧光陶瓷片通过胶水固定在透明玻璃上，透明玻璃通过胶水固定在支撑结构上。
可选地，所述荧光激发结构由荧光陶瓷片和具有反射面的金属支撑结构组成，荧光陶瓷片通过胶水固定在金属支撑结构上。
可选地，所述荧光激发结构由荧光陶瓷片组成，荧光陶瓷片通过胶水固定在导光棒出光口。
可选地，所述荧光陶瓷片的发射光束由集光元件进行光束准直，集光元件为透镜、TIR透镜或反光碗。
可选地，所述激发光束波长位于420nm～475nm之间。
本实用新型提供的技术方案可以包含以下有益效果：
激发光束从导光结构入光口入射，通过导光结构的匀光和压束，形成具有均匀光斑的大角度光束，激发位于出光口的荧光陶瓷片，被激发的荧光具有各向同性的发光特性，与大角度激发光束混合，形成均匀的白光光束。
附图说明
通过参考附图阅读下文的详细描述，本实用新型示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本实用新型的若干实施方式，其中：
图1是根据本实用新型实施例之一的光色均匀的激光照明装置示意图。
图2是根据本实用新型实施例之一的导光结构示意图。
图3是根据本实用新型实施例之一的荧光激发结构示意图。
图4是根据本实用新型实施例之一的导光原理示意图。
图5是根据本实用新型实施例之一的导光原理示意图。
图6是根据本实用新型实施例之一的导光原理示意图。
图7是根据本实用新型实施例之一的导光原理示意图。
图8是根据本实用新型实施例之一的光色均匀的激光照明装置示意图。
图9是根据本实用新型实施例之一的导光结构示意图。
图10是根据本实用新型实施例之一的光色均匀的激光照明装置示意图。
图11是根据本实用新型实施例之一的导光结构示意图。
具体实施方式
根据一个或者多个实施例，如图1所示的一种光色均匀的激光照明装置，及图2所示的导光结构示意图，包括：导光结构1，包括导光棒11和设置在侧面的反光层12、13、14和15，导光棒11从入光口112到出光口111截面逐渐减小；荧光激发结构2，放置于导光棒11的出光口111；激发光束从入光口112入射，经具有反射层12、13、14和15的导光棒11的匀光和压束，从出光口111出射到荧光激发结构2上，激发出荧光。所述导光棒11为实心导光棒，材质为透明玻璃N-BK7，反光层12、13、14和15为反光膜层，可以为镜面反射膜也可以是漫反射膜层，贴合在导光棒11侧面。导光棒11的截面为正方形，入光口112的尺寸为4mm×4mm，出光口111的尺寸为1mm×1mm，导光棒11的长度为20mm。所述荧光激发结构2由支撑架21、透明玻璃22和荧光陶瓷片23组成，荧光陶瓷片23通过胶水固定在透明玻璃22上，尺寸为1mm×1mm×0.2mm；支撑架21为金属，尺寸为4mm×4mm×0.8mm，透明玻璃22为蓝宝石玻璃，尺寸为3mm×3mm×0.4mm，在透明玻璃22的荧光陶瓷片23贴合面上镀有选择性反射膜，对蓝光高透，对黄光高反，因此被激发的后向发射荧光被反射。由于被激发荧光具有各向同性的特性，所以被激发荧光为出射角为180°的均匀光束。如图3所示，透明玻璃22通过胶水固定在支撑架21的凹槽211内，导光棒11的出光口111通过支撑架上的孔位212与透明玻璃22紧贴放置。所述荧光陶瓷片23被中心波长为450nm的激光光束激发，发射光束由集光元件3进行光束准直，集光元件3为TIR透镜。
根据一个或者多个实施例，如图4～7所示，导光原理示意图。如图4所示，激发光束4通过入光口112耦合如导光棒11，根据导光棒11的材质可以计算得到其满足全反射的临界角为40.9°。如图5所示，远离光轴的光线41耦合入导光棒11后形成光线411，光线411与光轴的夹角为11.47°，入射到导光棒11的内壁上，入射角度为74.65°，满足全反射条件；被反射的光线412入射到导光棒11的内壁上，入射角度为66.07°，满足全反射条件；被反射后形成光线413，入射角度为57.49°，满足全反射条件；被反射的光线414入射到导光棒11的内壁上，入射角度为48.91°，满足全反射条件；被反射的光线415入射到导光棒11的内壁上，入射角度为40.33°，不满足全反射条件，光线415从导光棒11的内壁出射，入射到反光膜层12上，由反光膜层12反射形成光线416；光线416入射到导光棒11的内壁上，入射角度为27.21°，不满足全反射条件，光线416从导光棒11的内壁出射，入射到反光膜层14上，由反光膜层14反射形成光线417，从导光棒出光面111出射，形成大角度出射光。
如图6所示，在光轴附近的光线42耦合入导光棒11后形成光线421，光线412与光轴的夹角为3.95°，入射到导光棒11的内壁上，入射角度为82.17°，满足全反射条件；被反射的光线为422，入射到导光棒11的内壁上，入射角度为73.59°，同样满足全反射条件；被反射后形成光线423，光线423从导光棒11的出光口111出射，形成小角度出射光。因此，如图7所示，通过导光棒11的内壁全反射和侧面的反光膜层的反射，可以使得激发光束4在出光口111形成均匀且具有大角度发射角的激发光束5。激发光束5入射到荧光陶瓷片23上，被激发的黄色荧光为各向同性光，其中后向激发光被镀有选择性反射膜的透明玻璃22反射，最终形成具有180°发散角的前向发射均匀黄色荧光，与具有均匀且具有大角度发射的蓝色激发光束5混合，可以形成光色均匀的白光光束。
根据一个或者多个实施例，如图8所示的一种光色均匀的激光照明装置，及图9所示的导光结构示意图，包括：导光结构6，包括导光棒61和设置在侧面的反光层62、63和64(图中未示出)，导光棒61从入光口612到出光口611截面逐渐减小；荧光激发结构7，放置于导光棒61的出光口611；激发光束从入光口612入射，经具有反射层62、63和64(图中未示出)的导光棒61的匀光和压束，从出光口611出射到荧光激发结构7上，激发出荧光。所述导光棒61为实心导光棒，材质为透明塑料PMMA，反光层62、63和64(图中未示出)为镀膜反射层，镀在导光棒61的侧面，膜层为金属反射膜或介质反射膜。导光棒61的入光口截面612为4mm×4mm×4mm的等边三角形，出光口611的截面为直径为1mm的圆，导光棒61的总长度为20mm。所述荧光激发结构7由荧光陶瓷片71和具有反射面的金属支撑结构72组成，荧光陶瓷片23通过胶水固定在具有反射面的金属支撑结构72上，荧光陶瓷片71的尺寸为1mm×1mm×0.2mm；具有反射面的金属支撑结构72为表面抛光的金属铝，尺寸为2mm×2mm×0.4mm。所述荧光陶瓷片61被中心波长为450nm的激光光束激发，发射光束由集光元件8进行光束准直，集光元件8为二次曲面反光碗。
根据一个或者多个实施例，如图10所示的一种光色均匀的激光照明装置，及图2所示的导光结构示意图，包括：导光结构1，包括导光棒11和设置在侧面的反光层12、13、14和15，导光棒11从入光口112到出光口111(图中未示出)截面逐渐减小；荧光激发结构2，放置于导光棒11的出光口111(图中未示出)；激发光束从入光口112入射，经具有反射层12、13、14和15的导光棒11的匀光和压束，从出光口111(图中未示出)出射到荧光激发结构2上，激发出荧光。所述导光棒11为实心导光棒，材质为透明玻璃N-BK7，反光层12、13、14和15为反光膜层，可以为镜面反射膜也可以是漫反射膜层，贴合在导光棒11侧面。导光棒11的截面为正方形，入光口112的尺寸为4mm×4mm，出光口111(图中未示出)的尺寸为1mm×1mm，长度为20mm，其中出光口111(图中未示出)镀有透蓝光反黄光的膜层113。所述荧光激发结构为荧光陶瓷片23，尺寸为1mm×1mm×0.2mm，通过透明胶水固定在导光棒11的出光口111(图中未示出)的膜层113上。荧光陶瓷片23被中心波长为450nm的激光光束激发，发射光束由集光元件9进行光束准直，集光元件9由两个球面或非球面透镜91和92组成。
根据一个或者多个实施例，如图11所示，为一种空心导光结构10，该导光结构由四个梯形反射部件101、102、103和104围成，这些部件的内测镀有反光膜，入射光线由内侧反光膜进行反射。这种结构同样实现了对入射光束的匀光和压束，实现与上述案例中导光结构相同的功能。
值得说明的是，虽然前述内容已经参考若干具体实施方式描述了本实用新型创造的精神和原理，但是应该理解，本实用新型并不限于所公开的具体实施方式，对各方面的划分也不意味着这些方面中的特征不能组合，这种划分仅是为了表述的方便。本实用新型旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。
Claims (9)
1.一种光色均匀的激光照明装置，其特征在于，包括：
导光结构，包括导光棒和设置在侧面的反光层，导光棒从入光口到出光口截面逐渐减小；荧光激发结构，放置于导光棒的出光口；激发光束从入光口入射，经具有反射层的导光棒的匀光和压束，从出光口出射到荧光激发结构上，激发出荧光。
2.根据权利要求1所述的光色均匀的激光照明装置，其特征在于，所述导光棒为实心导光棒，材质为透明玻璃或透明塑料。
3.根据权利要求1所述的光色均匀的激光照明装置，其特征在于，所述导光棒为空心导光棒。
4.根据权利要求2或3所述的光色均匀的激光照明装置，其特征在于，所述导光棒侧面的反光层为镀膜反射层或者反光膜层。
5.根据权利要求1所述的光色均匀的激光照明装置，其特征在于，所述荧光激发结构由荧光陶瓷片、透明玻璃和支撑结构组成，荧光陶瓷片通过胶水固定在透明玻璃上，透明玻璃通过胶水固定在支撑结构上。
6.根据权利要求1所述的光色均匀的激光照明装置，其特征在于，所述荧光激发结构由荧光陶瓷片和具有反射面的金属支撑结构组成，荧光陶瓷片通过胶水固定在金属支撑结构上。
7.根据权利要求1所述的光色均匀的激光照明装置，其特征在于，所述荧光激发结构由荧光陶瓷片组成，荧光陶瓷片通过胶水固定在导光棒出光口。
8.根据权利要求5～7任一项所述的光色均匀的激光照明装置，其特征在于，所述荧光陶瓷片的发射光束由集光元件进行光束准直，集光元件为透镜、TIR透镜或反光碗。
9.根据权利要求1所述的光色均匀的激光照明装置，其特征在于，所述激发光束波长位于420nm～475nm之间。
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