CN216644103U - 一种高亮度照明装置及一种灯具 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种高亮度照明装置及一种灯具，一种高亮度照明装置，包括LED光源和波长转换装置，所述LED光源包括发光面，所述波长转换装置设置在发光面上；还包括激光光源，激光光源包括发出激光的发光区，所述发光区包括长度不同的长轴和短轴；本技术方案中增加了LED光源，LED光源发出的光在远场形成的光斑面积较大，弥补了远场照射范围较小的缺点；其次，激光芯片发出的激光大角度入射到发光面覆盖的荧光材料上，利用入射角来弥补长条形光斑短轴的宽度，使激光在荧光材料上形成的光斑近似为方形，更加适用于激光照明领域；为了缩小真个照明装置的体积，我们利用了反射镜反射激光，在不改变光路长度的情况下，缩小照明装置的体积。

Description

一种高亮度照明装置及一种灯具

技术领域

本实用新型涉及照明技术领域，具体地说，涉及激光与LED光源共同用于照明的发光装置。

背景技术

随着激光照明技术的发展，激光装置的需求及应用越来越广泛。激光芯片发射的激光平行于结平面方向是激光的慢轴，垂直于结平面方向是激光的快轴，激光芯片所发出的激光在快轴方向的发光角度与慢轴方向的发光角度不同，通常是快轴方向的发光角度大于慢轴方向的发光角度。激光芯片上述特性导致激光芯片发出的激光在其发光方向上的截平面形成长条形光斑，激光照明领域我们更想得到圆形的光斑，如果将激光芯片应用于照明领域中需要对快轴和慢轴两个方向的角分布和面分布进行调整。调整两个方向的角分布和面分布的技术难度较高，成本较高。

其次，激光芯片所发出的激光准直性较高，因此激光芯片所发出的激光在远场形成的光斑中心亮度较高，但是光斑面积较小，造成该照明装置在其远场的照射面积较小，该特点导致激光芯片的应用范围较小。

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改变激光芯片快轴与慢轴方向上发光光斑的长度，以及增大远场光斑的激光发光装置。

为解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种高亮度照明装置，包括LED光源和波长转换装置，所述LED光源包括发光面，所述波长转换装置设置在发光面上，所述发光面发出第一光，所述波长转换装置被第一光激发后向其远离发光面的一侧发出第一受激光；还包括激光光源，激光光源包括发出激光的发光区，所述发光区包括长度不同的长轴和短轴；还包括扭转激光光路的反射镜，所述反射镜包括反射面，所述反射面设置在激光光源所发出激光的光路上，所述发光区的长轴与反射面平行，发光区的长轴还与发光面平行；被反射面反射后的激光激发波长转换装置，并且该激光不能垂直入射到波长转换装置，被激光激发的波长转换装置朝向发光面发出第二光，所述第二光被发光面反射后重新到达波长转换装置，并且穿过波长转换装置后向远离发光面的方向出射。

作为上述技术方案的一种改进：所述激光被反射面反射后的光轴与发光面之间夹角α，0°＜α≤80°。

作为上述技术方案的一种改进：所述发光面的几何中心为A点，被反射面反射后的激光在波长转换装置上形成激光光斑，该激光光斑的几何中心为B，该激光光斑包括两条第一边以及两条第二边，两条第一边均与长轴平行，A点位于由B点沿着波长转换装置所在的平面向靠近反射镜一侧的第一边中点的连线上。

作为上述技术方案的一种改进：两条第一边之间的距离与两条第二边之间距离的比值为P，0.8≤P≤1.2。

作为上述技术方案的一种改进：还包括准直透镜和汇聚透镜，所述发光区所发出激光到波长转换装置的光路上依次设置准直透镜和汇聚透镜。

作为上述技术方案的一种改进：定义参考面C，所述参考面经过A点，并且与反射面反射后的激光光轴垂直，被反射面反射后的激光在参考面上形成参考光斑，参考光斑包括两条参考长边和两条参考短边，两条参考长边均与第一边平行，两条参考长边的距离与两条参考短边的距离的比值为Q，25°＜α＜35°，控制汇聚透镜到准直透镜的距离，使得1.5＜Q＜2.5；或15°＜α＜25°，控制汇聚透镜到准直透镜的距离，使得2.5＜Q＜4.5。

作为上述技术方案的一种改进：所述发光面为圆形或矩形。

作为上述技术方案的一种改进：所述发光面被波长转换装置完全覆盖。

作为上述技术方案的一种改进：所述波长转换装置包括粘接材料和若干发光颗粒，发光颗粒由粘接材料粘接在发光面上；每个所述发光颗粒至少与另一个发光颗粒接触。

由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本技术方案中增加了LED光源，LED光源发出的光在远场形成的光斑面积较大，弥补了远场照射范围较小的缺点；其次，激光芯片发出的激光大角度入射到发光面覆盖的荧光材料上，利用入射角来弥补长条形光斑短轴的宽度，使激光在荧光材料上形成的光斑近似为方形，更加适用于激光照明领域；为了缩小整个照明装置的体积，我们利用了反射镜反射激光，在不改变光路长度的情况下，缩小照明装置的体积。

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是一种高亮度照明装置的主视图。

图2是一种高亮度照明装置的左视图。

图3是发光区的结构示意图。

图4是激光光斑在波长转换材料上的示意图。

图5是一种高亮度照明装置的局部结构示意图以及参考面C的示意图。

图6是一种灯具的结构示意图。

具体实施方式

实施例1：

如图1-5所示，一种高亮度照明装置，包括LED光源101和波长转换装置 103，所述LED光源101包括发光面102，所述波长转换装置103设置在发光面 102上，所述发光面102发出第一光110，所述波长转换装置103被第一光110 激发后向其远离发光面102的一侧发出第一受激光111；还包括激光光源130，激光光源130包括发出激光112的发光区133，所述发光区133包括长度不同的长轴131a和短轴131b；还包括扭转激光光路的反射镜140，所述反射镜140包括反射面141，所述反射面141设置在激光光源130所发出激光112的光路上，所述发光区133的长轴131a与反射面141平行，发光区133的长轴131a还与发光面102平行；被反射面141反射后的激光激发波长转换装置103，并且该激光112不能垂直入射到波长转换装置103，被激光112激发的波长转换装置103 朝向发光面102发出第二光113，所述第二光113被发光面102反射后重新到达波长转换装置103，并且穿过波长转换装置103后向远离发光面102的方向出射。

激光112激发波长转换装置103后形成的第二光113在远场形成光斑的面积较小，为了增大远场光斑的面积，该照明装置增加了LED光源101，并且将波长转换装置103设置在发光面102上，发光面102发出的第一光110激发波长转换装置103，被第一光110激发的波长转换装置103发出第一受激光111，第一受激光111在远场形成的光斑面积较大，该照明装置在远场的照射范围显著增大。

由于波长转换装置103设置在发光面102上，所以激光112只可以由波长转换装置103远离发光面的一侧入射到波长转换装置103。根据激光光源130的发光特性可知，发光区133包括长轴131a和短轴131b，其中长轴131a的长度大于短轴131b。为了使激光112在波长转换装置103上所形成的激光光斑131 在其长轴131a方向和短轴131b方向的长度相同或近似。只有在长轴131a与发光面102平行，并且激光112不与发光面垂直的时候，此时能够拉长激光光斑 131在短轴131方向的长度，使激光光斑131的长轴131a方向的长度与短轴131b方向的长度差缩小，在波长转换装置103上得到更符合照明需求的方形或近似方形的光斑，从而使第二光113远场形成的光斑形状趋近于圆形。根据光学原理可知，当激光112垂直入射到波长转换装置103的时候无法拉长短轴131b方向的长度，所以激光112不能垂直入射到波长转换装置103。

激光112与第一光110激发相同的波长转换装置103，节约了资源。其次，所形成的第一受激光111和第二光113的色温更接近，避免远场光斑出现明显的交界线或杂光，影响使用。由于发光面102具有反射激光112和第二光113 的能力，所以，第二光113会被发光面102反射后穿过波长转换装置103出射，第一受激光111与第二光113的出射方向相同，避免了光能的浪费。该照明装置同时具有了在远场形成大光斑的第一受激光111和位于第一受激光111中心，并且亮度较高的第二光113。该照明装置将远场形成中心亮度高，照射范围大的需求变成了现实。

由于激光112倾斜入射到波长转换装置103，此时光路较长。为了减小整个发光光源的体积，增加具有反射面141的反射镜140。反射镜140将激光112反射后再激发波长转换装置103。为了避免因为反射面141的反射而改变激光112 在波长转换装置103上形成激光光斑131的形状。我们限制发光区133的长轴 131a与反射面141平行，此时反射面141只起到扭转光路的作用，不会对最终形成的激光光斑131的形状产生影响。

通过上述分析可知，激光112在波长转换装置103上形成的激光光斑131 的形状受到激光112与发光面的夹角影响较大。所述激光112被反射面141反射后的光轴与发光面102之间夹角α，0°＜α≤80°。根据激光光源130所发出激光长轴131a与短轴131b之前的关系可知。当夹角α在0°＜α≤80°的时候得到的激光光斑131的形状为方形或近似方形，均符合照明的需求。

所述发光面102的几何中心为A点，被反射面141反射后的激光112在波长转换装置103上形成激光光斑131，该激光光斑131的几何中心为B，该激光光斑131包括两条第一边151a以及两条第二边151b，两条第一边151a均与长轴 131a平行，B点位于由A点沿着波长转换装置103所在的平面向靠近反射镜140 一侧的第一边中点的连线上。

根据多次模拟可知，由于激光112倾斜入射到波长转换装置103，所以激光光斑131的能力密度最强的位置并不是激光光斑131的几何中心位置，而是位于A点与靠近反射镜140的第一边151a之间。

为了得到我们理想的方形激光光斑131，需要控制第一边151a之间的距离与第二边151b之间的距离。两条第一边151a之间的距离与两条第二边151b之间距离的比值为P，0.8≤P≤1.2。当0.8≤P≤1.2的时候，此时得到的激光光斑131是最接近正方形的时候，激光光斑131应用在照明装置中效果满足基本的需求。

还包括准直透镜161和汇聚透镜162，所述发光区133所发出激光112到波长转换装置103的光路上依次设置准直透镜161和汇聚透镜162。由于激光112 具有发光角，若要得到汇聚的激光112，需要经过准直透镜161和汇聚透镜162 后才可以出射汇聚的激光112。

通过实验得到激光112在波长转换装置上形成的激光光斑131的形状与角α以及准直透镜161、汇聚透镜162之间的距离有关。为了得到角α与准直透镜 161、汇聚透镜162之间的距离对激光112在波长转换装置103上形成的激光光斑131的形状的影响规律。定义参考面C，所述参考面C经过A点，并且与反射面141反射后的激光光轴垂直，被反射面141反射后的激光112在参考面C上形成参考光斑，参考光斑包括两条参考长边和两条参考短边，两条参考长边均与第一边151a平行，两条参考长边的距离与两条参考短边的距离的比值为Q，25°＜α＜35°，控制汇聚透镜162到准直透镜161的距离，使得1.5＜Q＜2.5；或15°＜α＜25°，控制汇聚透镜162到准直透镜161的距离，使得2.5＜Q＜ 4.5。通过上述分析可知，当15°＜α＜25°、25°＜α＜35°的时候，都可以通过控制准直透镜161、汇聚透镜162来改变由汇聚透镜162出射的激光112的长宽比，但是如前述，我们还希望得到两条第一边151a之间的距离与两条第二边151b之间距离的比值为P，0.8≤P≤1.2。根据数学关系式可知，

所以，当25°＜α＜35°的时候，通过控制控制汇聚透镜162到准直透镜161的距离使得1.5＜Q＜2.5，满足0.8≤P≤1.2。当15°＜α＜25°，控制汇聚透镜 162到准直透镜161的距离，使得2.5＜Q＜4.5，满足0.8≤P≤1.2。因此准直透镜161、汇聚透镜162之间的距离在控制最终在波长转换装置103上形成的激光光斑131的形状起到很重要的作用。

所述发光面102为圆形或矩形。所述发光面102被波长转换装置103完全覆盖。圆形或矩形的发光面102更利于照明领域的使用。波长转换装置103完全覆盖发光面102，由发光面102发出的光均匀性较高，最终出射的光斑一致性更好。

所述波长转换装置103包括粘接材料和若干发光颗粒，发光颗粒由粘接材料粘接在发光面上；每个所述发光颗粒至少与另一个发光颗粒接触。由于发光颗粒至少与另一个发光颗粒接触，当波长转换装置103被激光112激发产生的热量可以通过发光颗粒依次传导，利于波长转换装置103散热。

实施例2：

由于实施例1中公开了一种高亮度照明装置，该照明装置由于是朗伯发光的，所以很难直接用于照明领域中，若要应用于照明领域需要对其发出的光进行整形或收光。

如图6所示，一种灯具，还包括反光碗270，反光碗270的收光口271围绕发光面202，反光碗270的出光口272朝向发光面202的发光方向。反光碗270 既可以高亮度照明装置发出的光进行整形，又可以收光或发出平行光，对该高亮度照明装置的发光角进行调整。

由于激光212需要经过反射镜240反射后激发波长转换装置103，为了能够使激光212顺利经过反射镜240反射后激发波长转换装置103，反光碗270上开设透光孔273。为了进一步利用空间，将反射镜240粘接在透光孔273上。

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)

1.一种高亮度照明装置，包括LED光源和波长转换装置，所述LED光源包括发光面，所述波长转换装置设置在发光面上，所述发光面发出第一光，其特征在于：所述波长转换装置被第一光激发后向其远离发光面的一侧发出第一受激光；还包括激光光源，激光光源包括发出激光的发光区，所述发光区包括长度不同的长轴和短轴；还包括扭转激光光路的反射镜，所述反射镜包括反射面，所述反射面设置在激光光源所发出激光的光路上，所述发光区的长轴与反射面平行，发光区的长轴还与发光面平行；被反射面反射后的激光激发波长转换装置，并且该激光不能垂直入射到波长转换装置，被激光激发的波长转换装置朝向发光面发出第二光，所述第二光被发光面反射后重新到达波长转换装置，并且穿过波长转换装置后向远离发光面的方向出射。

2.根据权利要求1所述的一种高亮度照明装置，其特征在于：所述激光被反射面反射后的光轴与发光面之间夹角α，0°＜α≤80°。

3.根据权利要求1所述的一种高亮度照明装置，其特征在于：所述发光面的几何中心为A点，被反射面反射后的激光在波长转换装置上形成激光光斑，该激光光斑的几何中心为B，该激光光斑包括两条第一边以及两条第二边，两条第一边均与长轴平行，B点位于由A点沿着波长转换装置所在的平面向靠近反射镜一侧的第一边中点的连线上。

4.根据权利要求3所述的一种高亮度照明装置，其特征在于：两条第一边之间的距离与两条第二边之间距离的比值为P，0.8≤P≤1.2。

5.根据权利要求2所述的一种高亮度照明装置，其特征在于：还包括准直透镜和汇聚透镜，所述发光区所发出激光到波长转换装置的光路上依次设置准直透镜和汇聚透镜。

6.根据权利要求5所述的一种高亮度照明装置，其特征在于：定义参考面C，所述参考面C经过A点，并且与反射面反射后的激光光轴垂直，被反射面反射后的激光在参考面C上形成参考光斑，参考光斑包括两条参考长边和两条参考短边，两条参考长边均与第一边平行，两条参考长边的距离与两条参考短边的距离的比值为Q，25°＜α＜35°，控制汇聚透镜到准直透镜的距离，使得1.5＜Q＜2.5；或15°＜α＜25°，控制汇聚透镜到准直透镜的距离，使得2.5＜Q＜4.5。

7.根据权利要求1所述的一种高亮度照明装置，其特征在于：所述发光面为圆形或矩形。

8.根据权利要求1或7所述的一种高亮度照明装置，其特征在于：所述发光面被波长转换装置完全覆盖。

9.根据权利要求1所述的一种高亮度照明装置，其特征在于：所述波长转换装置包括粘接材料和若干发光颗粒，发光颗粒由粘接材料粘接在发光面上；每个所述发光颗粒至少与另一个发光颗粒接触。

10.一种灯具，包括权利要求1-9中任意一项所述一种高亮度照明装置，其特征在于：还包括反光碗，反光碗的收光口围绕发光面，反光碗的出光口朝向发光面的发光方向。

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