CN212273734U - 色温可控的激光发光装置和灯具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种色温可控的激光发光装置和灯具，包括激光二极管，激光二极管包括管壳和管壳一端的出光口玻璃，出光口玻璃向管壳内部凹陷形成凹槽；还包括波长转换装置，所述波长转换装置包括第一基底，所述第一基底表面设置有荧光材料；还包括漫散射片，漫散射片覆盖在荧光材料表面，荧光材料和漫散射片之间有空气隙，所述漫散射片包括透明的第二基底和第二基底靠近荧光材料一面设置的第一散射层，所述第一基底远离荧光材料的一面嵌入凹槽内，第一基底与出光口玻璃之间设置有间隙。通过增加漫散射片来控制由该激光发光装置出射光的色温，控制色温的方法更简单，可靠性更高。

Description

色温可控的激光发光装置和灯具

技术领域

本实用新型涉及照明技术领域，具体地说，涉及一种色温可控的激光发光装置，以及利用该激光发光装置发光的灯具。

背景技术

激光用于照明和显示属于新兴的行业，在照明领域，白光LED为代表的半导体照明技术以其高效节能、超长寿命、绿色环保、安全可靠等优点，成为目前照明领域的主要光源。然而，蓝光LED芯片具有效率骤降的特点。因此大流明、高功率白光照明器件只能通过增加LED的数量来实现。白激光照明为了弥补白光LED在超大功率超高亮度照明领域的需求而开发，拥有广阔的市场前景。

白激光照明装置应用在激光照明领域同样具有诸多困难，例如，现有的控制激光发光装置色温的方法是通过控制荧光材料的厚度来控制色温，例如想获得色温低的出射光，通过增加荧光材料的厚度来实现；想获得色温高的出射光通过减小荧光材料的厚度来实现。上述技术方案虽然可以在一定程度上控制出射光的色温，但是，通过控制荧光材料厚度来控制出射光的色温会有诸多缺点，例如，荧光材料过厚，造成出射光发光面积过大，中心光强降低、发光边界模糊等缺点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述传统技术的不足之处，本实用新型提供一种色温可控的激光发光装置。

为解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案是：提出一种色温可控的激光发光装置，包括激光二极管，激光二极管包括管壳和管壳一端的出光口玻璃，出光口玻璃向管壳内部凹陷形成凹槽；还包括波长转换装置，所述波长转换装置包括第一基底，所述第一基底表面设置有荧光材料；还包括漫散射片，漫散射片覆盖在荧光材料表面，荧光材料和漫散射片之间有空气隙，所述漫散射片包括透明的第二基底和第二基底靠近荧光材料一面设置的第一散射层，所述第一基底远离荧光材料的一面嵌入凹槽内，第一基底与出光口玻璃之间设置有间隙。

作为上述技术方案的一种改进：所述第一基底靠近出光口玻璃的一面设置粗糙面。

作为上述技术方案的一种改进：所述第二基底靠近荧光材料的一面设置有第二粗糙面。

作为上述技术方案的一种改进：所述第二基底远离荧光材料的一面设置有第二散射层。

作为上述技术方案的一种改进：所述激光二极管发出的激光由第一基底入射于波长转换装置，波长转换装置所发出混合光的色温为A；所述荧光片被激光二极管所发出的激光单独激发所发出混合光的色温为B，所述B＞A。

作为上述技术方案的一种改进：还包括主壳体和定位底座，所述定位底座包括一个安装定位面，管壳远离出光口玻璃的一端固定在安装定位面上，定位底座的外轮廓尺寸大于管壳的外径，所述主壳体包括激光安装腔体，所述主壳体设置有激光安装腔体的一端包括端部外缘，激光安装腔体内径大于管壳的外径，并且小于定位底座的外轮廓尺寸，端部外缘贴在安装定位面上，管壳伸入激光安装腔体内，所述安装定位面与端部外缘之间设置有导热介质。

作为上述技术方案的一种改进：还包括固定板，所述固定板上设置有通光孔，波长转换装置覆盖在通光孔靠近出光口玻璃的一端，漫散射片远离荧光材料的一面粘接在固定板上。

作为上述技术方案的一种改进：还包括光阑，所述光阑设置在通光孔与波长转换装置之间或设置在荧光材料与第一散射层。

作为上述技术方案的一种改进：所述第一基底与荧光材料之间还包括反射荧光透射激光的光学薄膜，光学薄膜镀在第一基底覆盖荧光材料的表面。

作为上述技术方案的一种改进：所述第一散射层与第二散射层均为若干白色颗粒组成。

由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本实用新型中的通过增加漫散射片来控制由该激光发光装置出射光的色温，控制色温的方法更简单，可靠性更高。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

附图说明

图1是色温可控的激光发光装置的立体图。

图2是图1的剖视图。

图3是图1的剖视图。

图4是色温可控的激光发光装置的仰视图。

图5是波长转换装置与漫散射片的结构示意图。

图6是色温可控的激光发光装置的局部剖视图。

具体实施方式

实施例1：

如图1-4所示，色温可控的激光发光装置，包括激光二极管，激光二极管包括管壳102和管壳102一端的出光口玻璃105，出光口玻璃105向管壳102内部凹陷形成凹槽。还包括波长转换装置，所述波长转换装置包括第一基底108，为了提高激光发光装置的照明效果，荧光材料109均匀覆盖在第一基底108上。此时，出射光的颜色更均匀，照明效果更好。上述技术方案可知第一基底108对整个激光发光装置尤为重要，本实施例中第一基底108选用蓝宝石，但是第一基底108的材料不限于蓝宝石，透明的、高导热的材料即可。第一基底108采用透明的材料是因为激光二极管发出的激光需要穿过第一基底108，然后激发第一基底108表面覆盖的荧光材料109发出荧光，因此，第一基底108必须是透明的；其次，激光激发荧光材料109产生荧光的过程中会产生热量，热量对荧光材料109的使用寿命和荧光的转化率影响比较大，为了保护荧光材料109，第一基底108必须具有导热的能力。

在本专利中，为了控制激光发光装置出射光的色温，波长转换装置还包括一个覆盖在荧光材料109表面的漫散射片，漫散射片包括透明的第二基底110和第二基底110靠近荧光材料109一面设置的第一散射层111，第一散射层111为透射式散射层，第一散射层111散射荧光材料109出射光的同时，反射荧光材料109出射光，荧光材料109出射光最终由第一散射层111出射，然后穿过第二基底110出射。荧光材料109出射的光包括激光与荧光组成的混合光，第一散射层111会反射部分激光重新返回到荧光材料109内重新激发荧光材料109产生荧光，从而改变最终出射的激光与荧光的能量比，进而改变色温。因此通过控制第一散射层111的厚度即可控制由第二基底110出射光的色温。一种优选的实施方式是，第二基底110采用蓝宝石，但是第二基底110的材料不限于蓝宝石，第二基底110为透明的材料即可。一种优选的实施方式是，第一散射层111为若干白色颗粒组成，白色颗粒起到散射和反射的效果。

增加漫散射片的目的是为了控制激光发光装置的色温，如果荧光材料109与漫散射片之间粘接在一起，相当于漫散射片与荧光材料109组成了一个整体，荧光材料109出射的光由漫散射片出射到空气中。此时，相当于由折射率大的材料入射到折射率小的材料中，此时大部分光在漫散射片内发生全反射，只有小部分可以出射到空气中。因此，本实施例中给出了，荧光材料109和漫散射片之间设置有空气隙的一种技术方案，该技术方案避免激光与荧光在漫散射片内发生全反射从而提高了光出射效率。

穿过出光口玻璃105发出的激光包括一个快轴和一个慢轴，激光在快轴方向的发光角度大于该激光在慢轴方向上的发光角度。所以穿过出光口玻璃105发出的激光在近场和远场形成的光点大小不同，激光在近场形成的光点小于远场形成的光点。因此，为了减小激光在荧光片上的发光点大小，本技术方案中第一基底108远离荧光材料109的一面嵌入到出光口玻璃105向管壳102内凹形成的凹槽中。上述技术方案记载的是第一基底108远离荧光材料109的一面嵌入出光口玻璃105内，荧光片整体在凹槽内或者部分在凹槽内都满足上述技术方案的要求。上述技术方案减小了第一基底108与出光口玻璃105之间的距离，通过减小激光光路的距离，缩小激光在荧光片上的光点大小。

通过上述分析可知，第一基底108远离荧光材料109的一面与出光口玻璃105的距离越小越好，但是不可以贴在一起。具体装配的时候第一基底108嵌入凹槽内的面与出光口玻璃105之间有间隙。设置间隙的原因是，激光二极管使用过程中产生大量的热，当荧光片与出光口玻璃105紧贴的时候容易损坏荧光片，不但缩短荧光片的寿命，还影响该装置的照明效果。因此，第一基底108与出光口玻璃105之间设置间隙是很有必要的。

由于第一基底108需要嵌入到凹槽内，穿过出光口玻璃105出射的激光在第一基底108上形成的光斑面积较小，此时激光的能量密度较大，已经明显超出了单位面积内的荧光材料109转换激光的能力。为了充分利用激光，避免因为荧光材料109转换能力达到上限造成激光的浪费，本实施例一种优选的实施方式是，第一基底108嵌入凹槽内的一面设置粗糙面。第一基底108嵌入凹槽内的一面为粗糙面，粗糙面对穿过第一基底108的激光进行散射，扩大了第一基底108上形成的光斑，荧光材料109单位面积转换激光能力不变的情况下，提高了激光的利用率，提高了该激光发光装置照明效率。

第一基底108设置粗糙面对穿过第一基底108的激光的发光面积进行了整形和匀化，降低了激发光斑的长宽比，提高了激光发光装置中激光的利用率。但是，此时形成的光斑仍为长条形的，不符合照明领域通常采用圆形或近似圆形的光斑。根据上述技术问题，本实施方式中，第二基底110靠近荧光材料109的一面设置有第二粗糙面。第二粗糙面的作用是对第二基底110上形成的长条形激光光斑进行整形，增大激光光斑的宽度，使第二基底110出射的光所形成的光斑近似为圆形。

为了增加对第二基底110出射光的色温控制的能力，所述第二基底110远离荧光材料109的一面设置第二散射层112。第二散射层112与第一散射层111具有相似的结构，起到相似的功能，第二散射层112的结构和功能参照第一散射层111。

由于增加了漫散射片，该激光发光装置出射光的色温与不包括漫散射片的激光发光装置相比降低了。例如，激光二极管发出的激光由第一基底108入射于该波长转换装置，该波长转换装置所发出混合光的色温为A；不包括漫散射片的波长转换装置被激光二极管所发出的激光单独激发所发出混合光的色温为B，所述B＞A。

根据上述激光发光装置，该激光二极管需要一种安装结构来固定激光二极管，因此在本实用新型中，该色温可控的激光发光装置还包括主壳体101和定位底座103，所述定位底座103包括一个安装定位面104，管壳102一端固定在安装定位面104上，定位底座103的外轮廓尺寸大于管壳102的外径。主壳体101包括激光安装腔体106，激光安装腔体106内径大于管壳102的外径，并且小于定位底座103的外轮廓尺寸。在本实用新型中，管壳102外径小于激光安装腔体106的内径，定位底座103的外轮廓尺寸大于管壳102和激光安装腔体106的外径，因此，管壳102包括出光口玻璃105的一端可以伸入到激光安装腔体106内。管壳102一端固定在定位底座103上，定位底座103在激光安装腔体106外部。管壳102与激光安装腔体106之间的连接关系可以推导出由出光口玻璃105出射的激光沿着激光安装腔体106出射。

由于，定位底座103外轮廓尺寸大于激光安装腔体106的内径，当管壳102伸入激光安装腔体106中的时候，安装定位面104与主壳体101设置有激光安装腔体106的端部紧密贴合在一起。因此，主壳体101设置有激光安装腔体106的一端包括与安装定位面104紧贴的端部外缘107，端部外缘107紧贴在安装定位面104上，该结构限制了管壳102伸入激光安装腔体106内的长度。由于，安装定位面104与端部外缘107之间接触，安装定位面104与端部外缘107之间设置有导热介质。在两者之间增加导热介质，将激光二极管使用过程中产生的热量通过定位底座103传导到端部外缘107。该技术方案利用主壳体101辅助激光二极管进行散热，散热效果更好。

由于，激光激发波长转换装置需要固定波长转换装置的位置以及控制第一基底108与出光口玻璃105的距离，所以需要对波长转换装置进行固定。因此波长转换装置还包括固定板，本实施方案中采用固定板对波长转换装置进行固定，固定板对波长转换装置固定的同时还要保证激光激发荧光片产生的荧光完全出射。因此，在固定板上开设一个通光孔，波长转换装置覆盖在通光孔靠近出光口玻璃105的一端。通光孔315使激光或荧光能够出射，避免挡光，影响激光或荧光的出射，最大程度发挥该激光发光装置的发光效率。

本实施方式给出了一种优选的实施方式是，漫散射片粘接在固定板上。直接将漫散射片粘接在固定板上，第一基底108远离荧光材料109的一面靠近出光口玻璃105。由于，激光包括一个快轴和慢轴，快轴和慢轴均具有发光角度，所以波长转换装置与出光口玻璃105的距离越小，在波长转换装置上的光斑越小，根据光学扩展量守恒可知，光斑越小，中心光强越强更符合照明需求。因此，将漫散射片粘接在固定板上。

实施例2

虽然上述固定荧光片的技术方案使中心亮度得到了提高，由于荧光材料209发光的特点，激光激发荧光材料209发出的荧光光斑边界比较模糊。其次，也无法根据使用者的需求改变光斑形状。本实施例给出了一种优选的实施方式是在荧光片光路后端增加一个光阑214，该光阑214一侧为荧光材料209，另一侧为第一散射层211，光阑214至少设置有一个光阑孔213。通过增加光阑214来遮挡荧光光斑的边界，使照明用白光更加均匀。其次，光阑214上设置所需要的光阑孔213，光阑孔213的形状根据需要设计。该具体施方式中给出了一个光阑孔213的例子，但是光阑孔213可以根据需要设置有多个。

该实施方式与实施例1的区别在于光阑214的放置不同，本实施方式中光阑214放置在通光孔与第二散射层212之间。由于漫散射片远离荧光材料209的一面粘接在固定板上，漫散射片远离荧光材料209的一面为第二散射层212，因此第二散射层212粘接在固定板上，光阑214只需放置到通光孔与第二散射层212之间即可被夹住，无需额外的固定方式。该固定方式节约了成本，缩短了装配的时间。

以上对本实用新型的数个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.色温可控的激光发光装置，包括激光二极管，激光二极管包括管壳和管壳一端的出光口玻璃，出光口玻璃向管壳内部凹陷形成凹槽，其特征在于：还包括波长转换装置，所述波长转换装置包括第一基底，所述第一基底表面设置有荧光材料，还包括漫散射片，漫散射片覆盖在荧光材料表面，荧光材料和漫散射片之间有空气隙，所述漫散射片包括透明的第二基底和第二基底靠近荧光材料一面设置的第一散射层，所述第一基底远离荧光材料的一面嵌入凹槽内，第一基底与出光口玻璃之间设置有间隙。

2.根据权利要求1所述的色温可控的激光发光装置，其特征在于：所述第一基底嵌入凹槽内的一面设置粗糙面。

3.根据权利要求1所述的色温可控的激光发光装置，其特征在于：所述第二基底靠近荧光材料的一面设置有第二粗糙面。

4.根据权利要求1所述的色温可控的激光发光装置，其特征在于：所述第二基底远离荧光材料的一面设置有第二散射层。

5.根据权利要求1所述的色温可控的激光发光装置，其特征在于：所述激光二极管发出的激光由第一基底入射于波长转换装置，波长转换装置所发出混合光的色温为A；不包括漫散射片的波长转换装置被激光二极管所发出的激光单独激发所发出混合光的色温为B，所述B＞A。

6.根据权利要求1所述的色温可控的激光发光装置，其特征在于：还包括主壳体和定位底座，所述定位底座包括一个安装定位面，管壳远离出光口玻璃的一端固定在安装定位面上，定位底座的外轮廓尺寸大于管壳的外径，所述主壳体包括激光安装腔体，所述主壳体设置有激光安装腔体的一端包括端部外缘，激光安装腔体内径大于管壳的外径，并且小于定位底座的外轮廓尺寸，端部外缘贴在安装定位面上，管壳伸入激光安装腔体内，所述安装定位面与端部外缘之间设置有导热介质。

7.根据权利要求1所述的色温可控的激光发光装置，其特征在于：还包括固定板，所述固定板上设置有通光孔，波长转换装置覆盖在通光孔靠近出光口玻璃的一端，漫散射片远离荧光材料的一面粘接在固定板上。

8.根据权利要求7所述的色温可控的激光发光装置，其特征在于：还包括光阑，所述光阑设置在通光孔与第二散射层之间或设置在荧光材料与第一散射层。

9.根据权利要求4所述的色温可控的激光发光装置，其特征在于：所述第一散射层为若干白色颗粒组成；第二散射层为若干白色颗粒组成。

10.一种灯具，其特征在于：包括权利要求1-9所述的任意一项色温可控的激光发光装置。

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