CN214409458U - 一种光源装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种光源装置。该光源装置包括：管壳和盖设于管壳上的透明盖板、波长转换装置、光源模组和环状反射件，其中，管壳和透明盖板形成密封空间；波长转换装置设置于透明盖板上；光源模组位于密封空间内，用于发出光束；环状反射件位于密封空间内，包括环状反射面，用于将光束反射至波长转换装置。本申请中，光源模组发出的光束经过环状反射件反射到波长转换装置上，可以形成高斯分布的圆形光斑，且本申请的光源装置的结构简单，尺寸较小。

Description

一种光源装置

技术领域

本申请涉及光学技术领域，特别是涉及一种光源装置。

背景技术

随着科技的发展，通过激光和荧光体产生白光的光源已经广泛的应用于照明和显示领域。

对于多颗激光整合激发荧光体发出白光的方法，多是采用多个激光芯片独立封装，然后进行光整合，最后再去激发荧光体产生白光，此种产品的结构复杂，且体积庞大。另外，也有一些产品，同时对激光进行准直和整形的方案，但需要的光学件较多，结构复杂，不满足小尺寸封装要求。

实用新型内容

本申请主要解决的技术问题是提供一种光源装置，结构简单，尺寸较小，且具有较高的亮度。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种光源装置，该光源装置包括：管壳和盖设于管壳上的透明盖板，管壳和透明盖板形成密封空间；波长转换装置，设置于透明盖板上；光源模组，位于密封空间内，用于发出光束；环状反射件，位于密封空间内，包括环状反射面，用于将光束反射至波长转换装置。

进一步地，环状反射件为棱台状，环状反射面包括多个依次连接的子反射面。

进一步地，环状反射面为弧形。

进一步地，环状反射面为台阶状，包括第一反射面和第二反射面，其中第一反射面与第二反射面呈钝角设置。

进一步地，环状反射件还包括：下底面，连接环状反射面的一端，且固定于管壳的底壁上，其中环状反射面与下底面之间的夹角为锐角；平台面，连接环状反射面的另一端。

进一步地，光源模组与环状反射件的距离范围为：0.18mm-0.22mm，环状反射件的平台面与下底面之间的竖直距离为：0.8mm-1.2mm，环状反射面与下底面之间的夹角范围为25°-35°。

进一步地，光源模组包括有多个发光单元，多个发光单元围绕环状反射件等间距间隔设置。

进一步地，波长转换装置包括涂覆于透明盖板上的陶瓷粉浆及荧光粉。

进一步地，管壳的底壁的内表面上设置有间隔分布的第一金属膜层，管壳的底壁的外表面上设置有间隔分布的第二金属膜层，管壳的底壁内还设置有连接第一金属膜层和第二金属膜层的导线。

进一步地，管壳包括底壁和侧壁，底壁与侧壁连接，且底壁与侧壁的连接处具有缝隙。

本申请实施例的有益效果是：本申请的光源装置包括有管壳和盖设于管壳上的透明盖板、波长转换装置、光源模组以及环状反射件。其中，管壳和透明盖板形成密封空间，波长转换装置设置于透明盖板上，光源模组和环状反射件位于该密封空间内，以实现对光源装置的封装，本申请的光源装置的光学件少，封装结构简单，能够减少封装工序，降低光源装置的成本，且具有较小的体积。另外，光源模组用于发出光束，光束经过环状反射件反射到波长转换装置上，可以形成近似高斯分布的圆形光斑，能够提高光源装置的亮度，满足后端应用需求。

附图说明

图1是本申请提供的光源装置的一实施例的结构示意图；

图2是本申请提供的光源装置中环状反射件的一实施例的结构示意图；

图3是图1中管壳的俯视示意图；

图4是本申请提供的光源装置中环状反射件的另一实施例的结构示意图；

图5是本申请提供的光源装置中环状反射件的又一实施例的结构示意图；

图6是光源模组不经过光学处理时所形成的光斑的结构示意图；

图7是光源模组不经过光学处理时的照度分布示意图；

图8是本申请提供的光源装置形成的光斑的结构示意图；

图9是本申请提供的光源装置的照度分布示意图；

图10是图1中透明盖板的俯视示意图；

图11是图1中光源装置的仰视示意图；

图12是图1中透明盖板的仰视示意图；

图13是本申请提供的光源装置的另一实施例的结构示意图；

图14是图13中的光源装置的截面示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请提供一种光源装置，可应用于目前的管壳类激光封装上，该光源的结构简单，便于封装，体积较小，具有较低的成本，且该光源装置具有较高的亮度及出光效率。

请参阅图1，图1是本申请提供的光源装置一实施例的结构示意图，该光源装置包括：管壳11和盖设于管壳11上的透明盖板12、波长转换装置4、光源模组2和环状反射件3。

具体地，管壳11和透明盖板12形成密封空间，光源模组2和环状反射件3均位于该密封空间内。管壳11包括底壁111和连接底壁111的侧壁112，透明盖板12与底壁111相对设置。其中，透明盖板12可采用光学玻璃、蓝宝石等材质。

光源模组2用于发出光束。光源模组2可以为半导体激光芯片或者发光二极管芯片等固体光源。优选地，光源模组2可以为波长范围在430nm-480nm的蓝色激光芯片。由于蓝光波长最短，最容易激发其它两种基色光，而且能够提高光源的亮度。

可选地，光源模组2和环状反射件3之间还可以设置光学件(图未示)，该光学件可以用于对光源模组2发出光束进行整形。比如，当光源模组2为半导体激光芯片时，其发出的光为激光，因为激光出射的光具有长轴和短轴，通过添加该光学件对光束进行整形，能使光束经过环状反射件3反射后打在波长转换装置4上为近似圆形。

进一步地，光源模组2包括多个发光单元21，发光单元21可以包括芯片部分(图未示)和热沉部分(图未示)，热沉部分连接芯片部分，以对芯片进行散热。发光单元21的热沉部分固定于管壳11的底壁111上，且可与底壁111的内表面之间采用共晶焊接、纳米银浆烧结、金胶烧结等方式进行固定连接以及传导热量。优选地，发光单元21与底壁111可以采用金胶烧结的方式进行连接，此种连接方式的导热系数较高、性能稳定、具有较高的可靠性。

如图1所示，环状反射件3包括环状反射面31，环状反射面31用于将光源模组2发出的光束反射至波长转换装置4，其中，波长转换装置4设置于透明盖板12上。光源模组2中的多个发光大单元21围绕环状反射件3间隔设置，多个发光单元21发出的光束通过环状反射件3反射至波长转换装置4上，能够形成近似高斯分布的圆形光斑，提升光源的亮度，使光源满足后端应用需求。

在一个实施例中，如图2所示，图2是本申请提供的光源装置中的环状反射件3的一实施例的结构示意图，环状反射件3可以为棱台状。其中，环状反射面31包括依次连接的多个子反射面311，子反射面311的数量为多个，比如可以设置6个、5个或者8个等，具体可以根据实际情况进行选择设置。

如图3所示，多个发光单元21可以围绕环状反射件3等间距间隔设置。比如，当环状反射件3为棱台状时，每个子反射面311可以对应1个发光单元21。在一个具体的实施例中，环状反射件3包括依次连接的六个子反射面311，发光单元21也设置六个，六个发光单元21均匀布置于环状反射件3的外围，且每个子反射面311对应一个发光单元21。

在另一实施例中，如图4所示，图4是本申请提供的光源装置中环状反射件3的另一实施例的结构示意图，该实施例中，环状反射件3的环状反射面31为弧形。弧形的环状反射面31抗压能力强，且方便生产。另外，弧形的环状反射面31各个方向均有反射面，多个光源21可以围绕环状反射件3间隔设置，相邻光源21之间的间距可以相等也可以不相等，光源21发出的光束都能被反射。此种方式，光源装置的结构简单，可靠性也较高。

在又一实施例中，如图5所示，图5是本申请提供的光源装置中环状反射件3的又一实施例的结构示意图，该实施例中，环状反射面31也可以为台阶状。具体地，环状发射面31可以包括相互连接的第一反射面301和第二反射面302，其中所述第一反射面301与所述第二反射面302呈钝角设置。第二反射面302与管壳11的底壁11成锐角设置，第一反射面301连接第二反射面302，且两者呈钝角设置。通过此种设置方式，以免第一反射面301影响第二反射面302反射的光束，使第一反射面301和第二反射面302反射的光束能够出射到波长转换装置4上。需要说明的是，对于一些特殊的应用场景，环状反射面也可以包括多组反射面，例如，包括第一反射面、第二反射面和第三反射面，其中第一反射面可以为平面反射面或弧形反射面、第二反射面可以为平面反射面或弧形反射面、第三反射面可以为平面反射面或弧形反射面，在此不再鳌述，总之通过不同形状的反射面拼接而成的环形反射面都属于本申请的保护范围。

进一步地，在上述所有实施例中，环状反射面31上可以镀反射膜，以实现对光束的反射功能。优选地，环状反射面31可以为高反镀膜面，以提高环状反射面31的反射率。高反镀膜面的反射率大于第一预设的阈值。第一预设的阈值可以根据实际情况进行选择设置，当高反镀膜面的反射率大于第一预设的阈值时，高反镀膜面对入射的光线基本都进行反射，以使环状反射面31的反射率能够达到99％以上。

进一步地，在一些实施例中，如图2、图4和图5所示，该环状反射件3还可以包括：下底面33和平台面32。

下底面33连接环状反射面31的一端，且固定于管壳11的底壁111的内表面上，其中环状反射面31与下底面33之间的夹角为锐角，以使反射面31能够将光束反射至波长转换装置4上。下底面33可以直接粘接于管壳11的底壁111上，比如，可通过耐高温的胶水将下底面33固定于管壳11的底壁111上。在其他实施例中，也可以将下底面33焊接于管壳11的底壁111上，比如，通过在下底面33上镀金之后，采用焊接、金胶、银浆方式进行固定。

平台面32连接环状反射面31的另一端，平台面32与下底面33相对设置。平台面32可以为光滑的平面，以利于吸嘴拾取，从而方便对棱台状反射面31进行精确定位。

可以理解的是，在一些实施例中，环状反射件3也可以只设置下底面33，不设置平台面32，或者环状反射件2也可以只设置平台面32，不设置下底面33等，以适应不同的应用场景。

发光单元21发出的光束如果不经过光学处理，所形成的光斑一般并不均匀。比如，半导体激光芯片发出的光一般具有长轴和短轴，如果光束不经过处理，在距其1.5mm处的光斑如图6所示，该光斑一般为椭圆形，如图7所示，长轴10和短轴20的照度分布不均，影响了光源装置的亮度及性能。

通过合理设置光源模组2与环状反射件3之间的间距以及环状反射件3的尺寸能够生成一定尺寸高斯分布的圆斑。具体地，光源模组2与环状反射件3之间的距离范围可以为：0.18mm-0.22mm，优选0.2mm，环状反射件3的平台面32到下底面33之间的竖直距离可以为：0.8mm-1.2mm，优选1mm，环状反射面31与下底面33之间的夹角范围可以为25°-35°，优选30°。具体可以根据光源模组2和波长转换装置4的位置设计环状反射面31的倾斜角度，以使光源模组2发出的光束经过环状反射面31反射后打到波长转换装置4上，合成如图8所示的近似高斯分布的圆形光斑，该光斑分布是多个光源21发出的光束叠加而来，如图9所示，该光斑的长轴10方向和短轴20方向的照度几乎一致。通过此种方式，无需再采用其他光学件以对每个发光单元21出射光束进行光整形，简化光源装置的结构，节约生产成本。

光源模组2发出的光束通过环状反射件3打到波长转换装置4激发荧光，剩余未激发的光束和荧光能够合成满足后端应用需求的白光。

对于不同亮度需求，可根据实际情况，调整发光单元21的数量、环状反射件3的尺寸以及波长转换装置4位置和大小等，使光源模组2发出的光束在环状反射面31反射，光束不会打到环状反射面31外，之后合束成中心亮边缘暗的近似高斯分布的圆形光斑。

优选地，在一些实施例中，可以在光源模组2和环状反射件3之间设置对长轴或短轴进行处理的光学元件，避免光束中有一部分打不到环状反射件3而损失掉，以此来提高光源模组2的光利用率。

即上述实施例中，光源模组2发出的光束经环状反射件3反射到波长转换装置4上可以合成为近似高斯分布的圆形光斑。波长转换装置4可以用于激发荧光，以使激发的荧光能够满足后端应用需求的白光。

进一步地，如图10所示，图10是图1中透明盖板12的俯视示意图。波长转换装置4设置于透明盖板12上。具体地，波长转换装置4可以包括涂覆于透明盖板12上的陶瓷粉浆和荧光粉。可以将荧光粉和陶瓷粉浆料涂布在透明盖板12上以形成波长转换装置4。波长转换装置4中还可以添加散射颗粒进行光扩散，之后通过烧成一体，以形成波长转换装置4。此种方式，波长转换装置4结构简单，具有较低的生产成本。在其他实施例中，也可以单独生产波长转换装置4，然后再将波长转换装置4粘结到透明盖板12上，此种方式，能够提高光源装置的生产效率。

可以理解的是，可以通过调整波长转换装置4中的荧光粉种类、浓度、厚度以及散射颗粒的浓度等，可以得到所需色温的白光。

波长转换装置4的形状为圆形、正方形、长方形或者椭圆形中的任一种。具体可根据实际情况进行选择设置。优选地，波长转换装置4可以为圆形，与光斑的形状相对应，能够提高光源装置的出光率。

波长转换装置4可以位于透明盖板12远离密封空间的一侧表面。在其他实施中，也可以将波长转换装置4设置于透明盖板12靠近密封空间的一侧表面，此种方式，能够使波长转换装置4密封在密封空间内，对波长转换装置4进行防尘保护，减小灰尘对波长转换装置4的光转化率的影响。

环状反射件3将光束反射后出射到波长转换装置4。可选地，可以在波长转换装置4的入光面镀光学膜层(图未示)，该光学膜层可以透射光源模组2发出的光束，反射波长转换装置4激发的荧光，从而避免荧光进入到管壳11的内部，降低发光的光通量。

为了进一步避免打到波长转换装置4的光束(比如波长为430-470nm的蓝激光)再次反射回密封空间内，降低激发效率，波长转换装置4上的光学膜层可以对入射角度在预设阈值范围以内光束透射，入射角度大于预设阈值的光束反射，其中预设阈值可以为45°、30°或者55°等。通过此种方式，能够使光束较大程度地激发荧光粉，从而发出高亮度的白光。

本实施例中，管壳11的底壁111和侧壁112可以采用相同的材质并一体成型设置，以简化制造工艺。可选地，管壳11的底壁111和侧壁112可以都采用高导热的陶瓷材料。例如氮化铝、碳化硅、聚晶金刚石陶瓷、氧化铍等。在其他实施例中，管壳11的材质也为金属，比如铜或者银等。

当管壳11的材质为陶瓷时，管壳11的内部可以镀金属，以方便贴装光源模组2，其中，管壳11侧壁112的与透明盖板12接触的部分也可以镀金属，以提高光源的整体的封装效果。管壳11上在镀金属时可采用钛、铂打底。

如图3所示，管壳11的底壁111的内表面上可以设置有间隔分布的第一金属膜层114，以方便贴装光源模组2，如图11所示，管壳11的底壁111的外表面上设置有间隔分布的第二金属膜层115，管壳11的底壁111内还设置有连接第一金属膜层114和第二金属膜层115的导线(图未示)。第一金属膜层114在管壳11内部形成一个焊盘，第二金属膜层115在管壳11外部形成另一个焊盘。其中第一金属膜层114和第二金属膜层115的材质可以为金、银或铜等。导线可以优选热膨胀系数与陶瓷接近金属和电阻率较小金属，比如金属钨。光源21可以通过金属线焊接到第一金属层114上，并通过导线电连接到外部第二金属膜层115，通过焊接到印刷电路板的方式完成电流输入以及热量传递。

为了提高光源装置的密封性，如图3所示，可以在管壳11的侧壁112与透明盖板12相接触的位置设置第一金属连接层113，比如第一金属连接层113的材质可以为金或者银等金属。如图12所示，可以在透明盖板12与管壳11接触的位置设置第二金属连接层121，通过此种设置方式，便于实现管壳11与透明盖板12的封装。

本实施例的管壳11采用高导热性能的陶瓷材料，成本较低，且能够提高光源的可靠性。管壳11中侧壁112与底壁111一体成型设置，便于制造。另外，光源模组发出的光束通过环状反射件3反射到波长转换装置4中，能够合成近似高斯分布的圆形光斑，通过此种方式能够提高光源装置的亮度，满足后端应用需求。

本申请还提供另一实施例的光源装置，请参阅图13和图14所示，图13是本申请提供的光源装置的另一实施例的结构示意图，图14是图13中光源装置的截面示意图，区别于上一实施例，本实施例中，管壳11的侧壁112和底壁111可以单独设置，管壳11的底壁111连接侧壁112。

可选地，管壳11的侧壁112和底壁111可以采用不同的材质，比如管壳11的侧壁112可以采用陶瓷材料，管壳11的底壁111可以采用金属材料。其中陶瓷材料可以为一般的陶瓷材料比如氧化铝等，以节约生成成本。管壳11的侧壁112还可以为高导热陶瓷材料，比如氮化铝或者碳化硅等，以提高管壳11的导热性能。

管壳11的底壁111可以采用高导热系数的金属材料，比如铜或者钨铜合金等。此种方式，能够将管壳11的底壁111作为导热体，给光源装置进行导热。

管壳11的底壁111连接侧壁112，优选地，底壁111与侧壁112的连接处具有缝隙。通过设置该缝隙能够避免底壁111因为热膨胀而使管壳11发生开裂、变形等机械失效。

如图14所示，管壳11的底壁111和侧壁112之间可采用连接材料117进行连接，连接材料117部分设置于管壳11的底壁111和侧壁112之间，并使底壁111和侧壁112之间能够留有一定的缝隙。可选地，管壳11的底壁111和侧壁112可以通过钎料钎焊或者通过焊料锡焊的方式进行气密性封装。

为了便于底壁111与侧壁112的连接，可以在侧壁112远离透明盖板12的一侧设置凹槽，底壁111位于该凹槽内，底壁111的内表面和底壁111的侧面与侧壁112连接的位置均设置连接材料117，以使管壳11具有较好的气密性，提高管壳11的密封可靠性。

可选地，为了方便对光源模组2的封装，在管壳的侧壁112上靠近底壁111的一侧形成有台阶116，可将发光单元21的金属线直接打到台阶116上，简化封装工艺。在其他实施例中，也可以在管壳11的侧壁112上不设置上述台阶116，以简化管壳的制造工艺。

本实施例中的波长转换装置4、环状反射件3以及透明盖板12等未描述的结构与上一实施例相同，在此不再赘述。本实施例仅仅描述了与上一实施例的区别点。

本实施例的光源装置中，管壳11中的底壁111和侧壁112之间的连接处设置有缝隙，能够有效避免管壳11因热膨胀而发生开裂等现象，提高光源装置的可靠性。管壳11的底壁111和侧壁112可以根据需要选用不同的材质，能够节约生产成本。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种光源装置，其特征在于，所述光源装置包括：

管壳和盖设于所述管壳上的透明盖板，所述管壳和所述透明盖板形成密封空间；

波长转换装置，设置于所述透明盖板上；

光源模组，位于所述密封空间内，用于发出光束；

环状反射件，位于所述密封空间内，包括环状反射面，用于将所述光束反射至所述波长转换装置。

2.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，所述环状反射件为棱台状，所述环状反射面包括多个依次连接的子反射面。

3.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，所述环状反射面为弧形。

4.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，所述环状反射面为台阶状，包括第一反射面和第二反射面，其中所述第一反射面与所述第二反射面呈钝角设置。

5.根据权利要求1-4任一项所述的光源装置，其特征在于，所述环状反射件还包括：

下底面，连接所述环状反射面的一端，且固定于所述管壳的底壁上，其中所述环状反射面与所述下底面之间的夹角为锐角；

平台面，连接所述环状反射面的另一端。

6.根据权利要求5所述的光源装置，其特征在于，所述光源模组与所述环状反射件的距离范围为：0.18mm-0.22mm，所述环状反射件的所述平台面与所述下底面之间的竖直距离为：0.8mm-1.2mm，所述环状反射面与所述下底面之间的夹角范围为25°-35°。

7.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，所述光源模组包括有多个发光单元，多个发光单元围绕所述环状反射件等间距间隔设置。

8.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，所述波长转换装置包括涂覆于所述透明盖板上的陶瓷粉浆及荧光粉。

9.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，所述管壳的底壁的内表面上设置有间隔分布的第一金属膜层，所述管壳的底壁的外表面上设置有间隔分布的第二金属膜层，所述管壳的底壁内还设置有连接所述第一金属膜层和所述第二金属膜层的导线。

10.根据权利要求1所述光源装置，其特征在于，所述管壳包括底壁和侧壁，所述底壁与所述侧壁连接，且所述底壁与所述侧壁的连接处具有缝隙。

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