CN214222794U - 发光装置和一种灯具 - Google Patents

Abstract

本实用新型具有选择透过装置的波长转换装置及发光装置和一种灯具，包括透明导热的基底，所述基底一侧设置有荧光材料，所述荧光材料远离基底的一侧覆盖有滤光片，所述滤光片透射荧光、反射部分激光并且透射部分激光。本技术方案通过滤光片使部分激光不能直接出射，该部分激光重新激发荧光材料，使混合光中的激光成分减少，起到控制混合光色温的目的；荧光材料包括黄绿色荧光材料层和橙红色荧光材料层，此时混合光成分中包括激光、黄绿色荧光与橙红色荧光，显色指数增强，混合光的波长宽度范围增大。

Description

发光装置和一种灯具

技术领域

本实用新型涉及照明技术领域，具体地说，涉及一种同时满足中心光强和照射范围的照明装置。

背景技术

激发光入射于荧光片时，在荧光片表面形成激发光斑。激发光斑面积决定了发射荧光的发光光斑。例如，激发光斑是一个均匀的圆形光斑，那么发光光斑也是一个均匀的等大的圆形光斑。

一般来说，激发光斑是一个呈现强度中心高、逐渐向四周降低的光斑分布，类似于高斯分布。因此，发光光斑也是这样的分布。而根据光学原理，发光光斑的分布，决定了准直后形成的光束的角度分布。因此高斯分布的光斑分布，就会产生中心光强强、逐渐向四周减弱的角度分布。这样分布的好处在于，中心达到光强最强的同时，还可以覆盖一定的照明范围。激光入射于荧光片的光斑可以通过放置在激光光路上的散射片来调整，可以调整中心激发功率密度和光斑的尺寸：显然，中心激发功率密度大，则光斑尺寸小；反之光斑尺寸变大，中心激发功率密度必然减小。

中心的光强，取决于激光聚焦于荧光片的中心的功率密度。激发功率密度越大，中心光强越高。显然，激发功率密度是存在上限值的，这个上限值取决于荧光片的承受能力和散热能力。如果中心的激发功率密度过大，超出荧光片的承受能力，则荧光片因为过热而烧毁。

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，针对现有技术的不足，本实用新型发明一种同时满足中心光强和大的覆盖范围的照明装置。

为解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案是：发光装置，其特征在于：包括第一散射装置和第二散射装置，所述第二散射装置的散射能力大于第一散射装置；

还包括激发光和波长转换装置，所述激发光一部分穿过第一散射装置后形成第一光，激发光的另一部分穿过第二散射装置后形成第二光；

所述第一光与第二光在波长转换装置形成的光斑重叠。

作为上述技术方案的一种改进：所述第一散射装置的散射角为α，第二散射装置的散射角为β，β≥2α。

作为上述技术方案的一种改进：还包括分束器，所述激发光经过分束器后形成第一分束光和第二分束光，第一分束光穿过第一散射装置后形成第一光，第二分束光穿过第二散射装置后形成第二光。

作为上述技术方案的一种改进：还包括第一光源和第二光源，所述第一光源发出第一光源光，第二光源发出第二光源光，所述激发光包括第一光源光与第二光源光，所述第一光源光穿过第一散射装置形成第一光，第二光源光穿过第二散射装置后形成第二光。

作为上述技术方案的一种改进：所述波长转换装置为透射式波长转换装置，第一光与第二光由透射式波长转换装置一侧入射，被第一光和第二光激发的透射式波长转换装置发出激发光，所述激发光由透射式波长转换装置的另一侧出射。

作为上述技术方案的一种改进：所述透射式波长转换装置包括透明导热的基底和基底其中一面设置的荧光材料，所述基底设置荧光材料的一面镀有透射激光反射激发光的镀膜层。

作为上述技术方案的一种改进：还包括合束装置，所述合束装置包括第一合束件和第二合束件，第一光进入第一合束件，第二光进入第二合束件。

作为上述技术方案的一种改进：所述第一光源光在第一散射装置上形成的光斑与第二光源光在第二散射装置上形成的光斑的极性方向正交。

作为上述技术方案的一种改进：所述第二散射装置包括在激发光光路上前后放置的第一散射片和第二散射片，第一散射装置包括第一散射片或第二散射片。

由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本技术方案通过设置散射能力不同的散射装置，激发光一部分穿过散射能力小的第一发光装置得到光照强度大的第一光，激发光另一部分穿过散射能力大的第二发光装置后得到照射范围较大的第二光，第一光和第二光重叠形成的光斑的光照强度高，照射范围大。

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是激光发光功率图。

图2是第一光与第二光的发光功率图。

图3是发光装置一种结构示意图的剖视图。

图4是波长转换装置的结构示意图。

图5是发光装置一种结构示意图的剖视图。

图6是发光装置一种结构示意图的剖视图。

图7是发光装置一种结构示意图的剖视图。

具体实施方式

为了避免荧光片因为过热而烧毁的问题，一般会增加散射装置，使激光经过穿过散射装置后进行扩散和发散后再激发荧光材料。激发光在经过散射装置的时候的光功率图如图1所示，图中横坐标为发光角度，纵坐标为发光强度。

从图1可以看出，当达到荧光材料的承受能力极限的时候，可以保证中心光强足够大，但是无法满足一个大的照射范围的需求。为了解决这个问题，我们使用以下实施例。

实施例1：

如图3所示，发光装置，包括第一散射装置和第二散射装置；还包括激发光121和波长转换装置，所述激发光121一部分穿过第一散射装置后形成第一光122，激发光121的另一部分穿过第二散射装置后形成第二光123；所述第一光122在波长转换装置形成第一光斑，第二光123在波长转换装置形成第二光斑，第一光斑与第二光斑在波长转换装置上重叠，并且第二光斑的面积大于第一光斑的面积。

激发光121包括两部分，一部分配合使用第一散射装置形成第一光122，另一部分配合使用第二散射装置形成第二光123。当第一光122的中心功率密度是 W₁，第二光123的中心功率密度是W₂的时候，第一光122与第二光123在波长转换装置上重叠后的中心功率密度仍然是W₁+W₂，又因为第二光123在波长转换装置上形成的第二光斑，第一光122在波长转换装置上形成的第一光斑，且第二光斑的面积大于第一光斑的面积，显然，第二光123的照射范围大于第一光122。这样就在不提高入射光功率、不减少中心功率密度的前提下，变大了激发光斑的范围，进而扩大了准直光束的照明范围。本技术方案解决了当中心光强不变和激发光功率不提高的情况下，增大照射范围。

由于第一散射装置与第二散射装置散射能力不同，第一光122与第二光123 会形成不同的散射角，第一光斑与第二光斑的面积不同，一种优选的实施方式是，所述第一光斑的面积为α，第二光斑的面积为β，β≥2α。

第一光斑面积与第二光斑面积对受激光124的发光强度和照射范围影响较大，所以对第一散射装置和第二散射装置的限定直接通过第一光斑与第二光斑的面积，便于测量，容易控制受激光124的光强和照射区域。

当激发光121为全角发光的光源的时候，很容易使激发光121一部分穿过第一散射装置，另一部分穿过第二散射装置，但是当激发光121发角度较小的时候(例如激光)，为了将激发光121分成两部分，需要一个分束装置，只有这样才能够使激发光121一部分穿过第一散射装置，另一部分穿过第二散射装置。一种优选的实施方式是，还包括分束器104，所述激发光121经过分束器 104后形成第一分束光125和第二分束光126，第一分束光125穿过第一散射装置后形成第一光122，第二分束光126穿过第二散射装置后形成第二光123。所述分束器104为三棱柱，激发光121由三棱柱其中一面入射，三棱柱第二个面发出第一分束光125，第三个面发出第二分束光126。为了满足理想情况，我们认为激发光121经过分束器104后得到的第一分束光125与第二分束光126的发光强度和发光角度相同。

通过上述分析可知，第一分束光125与第二分束光126的发光强度和发光角度相同，然而我们想得到第一光斑与第二光122斑的面积不同，第一光斑是第一光在波长转换装置上形成的光斑，第二光斑是第二光123在波长转换装置上形成的光斑，第一分束光125穿过第一散射装置后成为第一光122，第二分束光126穿过第二散射装置后成为第二光123，要想使第一光122与第二光123在波长转换装置上形成的光斑面积不同，很容易想到的一种方式是调整第一散射装置和第二散射装置的散射能力，一种优选的实施方式是，第一散射装置为第一散射片102，第二散射装置为第二散射片103，所述第二散射片103的散射角大于第一散射片102的散射角。由于第二散射片103的散射能力比第一散射片 102的散射角大，所以第一光122的发光角比第二光123的发光角要大，经过相同的距离到达波长转换装置后，第二光123在波长转化装置上形成的第二光斑的面积大于第一光122在波长装换装置上形成的第一光斑。

第一光122与第二光123需要在波长转换装置101上形成的光斑重叠，第一光122与第二光123需要一个能够将两束光合为一束的装置，一种优选的实施方式是，还包括合束装置，所述合束装置包括第一合束件105和第二合束件 106，第一光122进入第一合束件105，第二光123进入第二合束件106。如图3 所示，本实施例给出的第一合束件105与第二合束件106为棱柱，棱柱两端为反射面，第一分束光125由棱柱的一侧入射，被两个端面反射后由另一个侧面出射后穿过第一散射片102；第二分束光126由棱柱的一侧入射，被两个端面反射后由另一个侧面出射后穿过第二散射片103。

还包括扭转透镜107，第一光122由扭转透镜107中心的一侧穿过扭转透镜 107，第二光122由扭转透镜107中心的另一侧穿过扭转透镜107，被扭转透镜107扭转的第一光122和第二光123逐渐靠近，在透射式波长转换装置101上形成的光斑重叠。

由于第一光122与第二光123是两束光，如何使第一光122与第二光123 激发波长转换装置，被激发的波长转换装置发出受激光124，一种优选的实施方式是，所述波长转换装置为透射式波长转换装置101，第一光122与第二光123 由透射式波长转换装置101一侧入射，被第一光122和第二光123激发的透射式波长转换装置101发出激发光121，所述激发光121由透射式波长转换装置 101的另一侧出射。透射式波长转换装置101的入射光在其一面，出射光在其另一侧，第一光122、第二光123与激发光121之间不会相互影响，激发光121的照明效果更好。

波长转换装置有多种，本实施方式更合适的波长转换装置为透射式波长转换装置101，一种优选的实施方式是，透射式波长转换装置101包括透明导热的基底101a和基底101a其中一面设置的荧光材料101b，所述基底101a设置荧光材料101b的一面镀有透射激光反射激发光121的镀膜层101c。第一光122与第二光123形成的光斑在透射式波长转换装置101一侧重叠，并且激发荧光材料 101b，在透射式波长转换装置101的另一侧发出受激光124，受激光124的照明效果更好，更利于照明使用。

如图2所示，受激光124的光功率图中，第一光122激发透射式波长转换装置101后形成的光谱图如第一曲线131所示，第二光123激发透射式波长转换装置101后形成的光谱图如第二曲线132所示，受激光124的光谱图如第三曲线133所示，受激光124具有大的光功率和大的发光角，保证了受激光124 的中心光强足够大，照射范围足够广。

实施例2：

实施例1给出了激发光经过分束器分束后得到第一分束光与第二分束光，理想情况下，经过分束器分束后的第一分束光、第二分束光的光强和发光角度完全相同，但是在实际操作中难度较大。由于第一散射片与第二散射片的散射角度已经确定，第一散射片与第二散射片到透射式波长转换装置的距离也已经确定。一旦第一分束光或第二分束光中任一方的光照强度或发光角度发生了变化就不能够得到第二光斑的面积是第一光斑的面积的两倍的技术方案。

如图5所示，发光装置，还包括第一光源208和第二光源209，所述第一光源208发出第一光源光228，第二光源209发出第二光源光229，所述激发光221 包括第一光源光228与第二光源光229，所述第一光源光228穿过散射装置形成第一光222，第二光源光229穿过散射装置后形成第二光223。

激发光不再是一束光，因此，本实施方式不在需要分束器分束，减少了分束器分束过程中产生的误差，也不会因为分束器分束而不好控制第一分束光与第二分束光。此时激发光是第一光源208发出的第一光源光228和第二光源209 发出第二光源光229，第一光源光228与第二光源光229的光照强度和发光角度相同，并且可以根据需要调整第一光源208与第二光源209的规格，此时第一光源光228与第二光源光229的光照强度和发光角度可控性强，整个装置的稳定性和效果明显提升。

由于现有的激光二极管发出的激光为长条形，单颗激光在使用的时候需要增加一个调焦透镜，

所述第一光源光在第一散射装置上形成的光斑与第二光源光在第二散射装置上形成的光斑的极性方向正交。

实施例3：

实施例1与实施例2，中为了使第二光斑的面积是第一光斑的面积的两倍，在不改变第一散射片、第二散射片到透射式波长转换装置的距离的前提下，改变了第二散射片的散射角度，使第二散射片的散射角度大于第一散射片。

如图6所示，发光装置，所述第二散射装置包括在激发光光路上前后放置的第一散射片302和第二散射片303，第一散射装置包括第一散射片302或第二散射片303。所述第一发光装置为第一散射片302，第二发光装置为第一散射片 302和第二散射片303，并且第一散射片302的散射能力与第二散射片303的散射能力相同。虽然第一散射片302的散射能力与第二散射片303的散射能力相同，但是，当第二散射装置却是第一散射片302与第二散射片303的叠加，此时第二散射装置对光的散射能力大于第一散射装置，满足使用要求。

实施例4：

实施例3中为了增大第二散射装置的散射角度，将第一散射片与第二散射片叠加使用，该方法能够增大散射角度，但是同样光的透过率下降，整个发光装置的光强收到影响。如图7所示，发光装置，一种优选的实施方式是，所述第一散射装置为第一散射片402，第二散射装置为第二散射片403，第二散射片 403到波长转换装置的距离大于第一散射片402到波长转换装置的距离。只需根据需要调整出射第一光422的第一散射片402与透射式波长转换装置401之间的距离，出射第二光423的第二散射片403与透射式波长转换装置401的距离即可。我们需要第二光423的散射效果比第一光422的散射效果要好，所以我们增加出射第二光423的第二散射片403与透射式波长转换装置401之间的距离，不改变出射第一光422的第一散射片402与透射式波长转换装置401之间的距离。通过增大第二散射片403到透射式波长转换装置之间距离的方式来增大第二光423在透射式波长转换装置401上形成第二光斑面积的方法，此技术方案可以取代增大第二散射装置的散射角或将第一散射片402与第二散射片 403叠加使用的办法。使用该技术方案仅需要调整第二散射片403到透射式波长转换装置的距离，其余并没有发生改变，难度低。其次，第一散射片402与第二散射片403的散射角度可以相同，无需额外购买散射角度不同的散射片，节约了成本。

实施例1-3用了同一种合束装置，上述合束装置需要镀膜，并且需要加工成既定的形状，成本较高。一种优选的实施方式，合束器为合束透镜310，第一光源光328由合束透镜310的偏心位置穿过合束透镜310，第二光源光329由合束透镜310的偏心位置穿过合束透镜310。合束透镜310成本低，便于加工，装配难度小。

以上对本实用新型的具体实施例进行了详细描述，所述内容为本实用新型的最佳实施方式，不能被用于限定本实用新型的保护范围。对于本领域技术人员而言，任何对该实用新型进行的等同修改和替代也都在本实用新型所要保护的范畴之中。

Claims (10)

1.发光装置，其特征在于：包括第一散射装置和第二散射装置；

还包括激发光和波长转换装置，所述激发光一部分穿过第一散射装置后形成第一光，激发光的另一部分穿过第二散射装置后形成第二光；

所述第一光在波长转换装置形成第一光斑，第二光在波长转换装置形成第二光斑，第一光斑与第二光斑在波长转换装置上重叠，并且第二光斑的面积大于第一光斑的面积。

2.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于：所述第一光斑的面积为α，第二光斑的面积为β，β≥2α。

3.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于：还包括分束器，所述激发光经过分束器后形成第一分束光和第二分束光，第一分束光穿过第一散射装置后形成第一光，第二分束光穿过第二散射装置后形成第二光。

4.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于：还包括第一光源和第二光源，所述第一光源发出第一光源光，第二光源发出第二光源光，所述激发光包括第一光源光与第二光源光，所述第一光源光穿过第一散射装置形成第一光，第二光源光穿过第二散射装置后形成第二光。

5.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于：所述第一散射装置为第一散射片，第二散射装置为第二散射片，所述第二散射片的散射角大于第一散射片的散射角。

6.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于：所述第一散射装置为第一散射片，第二散射装置为第二散射片，第二散射片到波长转换装置的距离大于第一散射片到波长转换装置的距离。

7.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于：所述第二散射装置包括在激发光光路上前后放置的第一散射片和第二散射片，第一散射装置包括第一散射片或第二散射片。

8.根据权利要求4所述的发光装置，其特征在于：还包括合束装置，所述合束装置包括第一合束件和第二合束件，第一光进入第一合束件，第二光进入第二合束件。

9.根据权利要求4所述的发光装置，其特征在于：所述第一光源光在第一散射装置上形成的光斑与第二光源光在第二散射装置上形成的光斑的极性方向正交。

10.一种灯具，其特征在于：包括权利要求1-5中所述的发光装置。

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