CN220647907U - 混合光源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种混合光源，包括：激光单元，出射激光光束至会聚单元；LED单元，出射LED光束至会聚单元，所述LED单元与所述激光单元非同轴设置；会聚单元，用于对激光光束和LED光束进行会聚或聚焦；波长转换装置，用于对经过会聚单元会聚后或聚焦后的光束进行波长转换；所述波长转换装置为透射型波长转换装置；收光单元，用于将经过波长转换后的光束进行收光。本实用新型在波长转换装置前先将激光光束和LED光束进行合光和聚焦，提高收光单元的利用率和收光效率，并且本实用新型保证了各光源的散热效果，延长了使用寿命，同时兼顾了出光方向和整体体积。

Description

混合光源

技术领域

本实用新型涉及光学技术领域，更具体地，涉及一种混合光源。

背景技术

在光束照明应用中，传统的光束照明的光源大部分使用的大功率灯泡，由于灯泡的电弧短且发光体点小，单位面积内发光光通量高，使得灯泡光源在光束照明中起到主导地位。然而灯泡存在能效低、寿命短、汞污染等问题，光束光斑中心与边缘均匀性差现象。

激光光源为点光源，在光束灯领域中，较之于灯泡光束灯更有优势。激光光源可以把多颗激光汇聚成一个点，再通过波长转换装置得到白色激光光源。LED光源为面光源，具有价格低廉、使用寿命久等优势。若将两种光源同时充分加以利用，能够发挥各自最大优势。

但现有的激光和LED混光方案大多为激光经过长转换后的混合光与LED经波长转换后的光束进行混光，导致收光透镜的利用率及效率均不够高，混光效果不佳；或是通过激光直接照射至涂有荧光粉的LED芯片上进行混光，从而散热效果较差，导致LED芯片使用寿命短。且现有的激光和LED混光方案大多体积较大，不便于光束灯的集成。

实用新型内容

本实用新型旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷(不足)，提供一种混合光源，用于解决现有的激光和LED混光方案混光效果不佳、使用寿命短以及体积较大，不便于光束灯的集成等问题。

本实用新型采取的技术方案如下：

一种混合光源，包括：

激光单元，出射激光光束至会聚单元；

LED单元，出射LED光束至会聚单元，所述LED单元与所述激光单元非同轴设置；

会聚单元，用于对激光光束和LED光束进行会聚或聚焦；

波长转换装置，用于对经过会聚单元会聚后或聚焦后的光束进行波长转换，所述LED单元在波长转换装置上的光斑覆盖所述激光单元在波长波转换装置上的光斑；所述波长转换装置为透射型波长转换装置；

收光单元，用于将经过波长转换后的光束进行收光。

在其中一个实施例中，所述LED单元与所述波长转换装置同轴设置；所述激光单元通过光引导件将激光光束引导至所述波长转换装置。

在其中一个实施例中，所述光引导件包括一全反射面。

在其中一个实施例中，所述会聚单元包括与所述波长转换装置同轴设置的第一透镜，所述第一透镜设于所述LED单元与所述波长转换装置之间；所述光引导件将激光光束引导至所述第一透镜后再透射至所述波长转换装置；所述第一透镜用于同时对激光光束和LED光束进行会聚或聚焦。

在其中一个实施例中，所述会聚单元包括用于对LED光束单独进行聚焦的第二透镜，以及用于对激光光束单独进行会聚的第三透镜；所述第二透镜与所述波长转换装置同轴设置，且所述第二透镜设于所述LED单元与所述波长转换装置之间；所述第三透镜设于所述激光单元的出光方向上；所述光引导件将经过第三透镜会聚后的激光光束直接引导至所述波长转换装置。

在其中一个实施例中，所述LED单元包括发出LED光线的LED灯珠，以及用于将LED光线进行准直的准直透镜。

在其中一个实施例中，所述LED单元包括阵列式LED灯珠，以及设于所述阵列式LED灯珠的出光方向上的阵列透镜，所述阵列透镜与所述阵列式LED灯珠一一对应设置。

在其中一个实施例中，所述波长转换装置与所述收光单元之间还设有用于收拢受激光的第四透镜。

在其中一个实施例中，所述激光单元包括发出蓝光激光光线的蓝光激光器；和/或所述LED单元包括发出蓝光LED光线的蓝光LED灯珠；和/或所述波长转换装置包括透明蓝宝石以及设于所述透明蓝宝石表面的荧光层。

在其中一个实施例中，所述混合光源还包括用于将收光单元收光后的光束进行聚焦的聚焦单元，所述LED单元、所述波长转换装置、所述收光单元以及所述聚焦单元同轴设置。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果至少包括：

本技术方案的混合光源将激光光束与LED光束进行合光并聚焦到波长转换装置上进行波长转换；由于激光光源为点光源，激光光线角度较小，在波长转换装置上形成较小的受激发点，而LED光源为面光源，LED光线角度较大，在波长转换装置上形成较大的受激发点。经过波长转换后的混合光束再经过收光单元收光准直，形成中心亮，边缘暗的层叠光斑。由于本技术方案在波长转换装置前先将激光光束和LED光束进行合光和聚焦，从而当混合光从波长转换装置透射出后，能够较好地被收光单元接收并收光准直，提高收光单元的利用率和收光效率，并且本技术方案的LED单元与激光单元非同轴设置，保证了各光源的散热效果，延长了使用寿命；同时，本技术方案的波长转换装置采用透射型波长转换装置，可以尽量少的使用光引导元件或光转向元件，便于各单元的同轴设置，进一步减少混合光源的整体体积，便于在混合光源在光束灯中的集成，兼顾了出光方向和整体体积。

附图说明

图1为本实用新型的实施例1所述的混合光源的结构示意图。

图2为本实用新型的实施例1另一实施方式的结构示意图。

图3为本实用新型的实施例2所述的混合光源的结构示意图。

图4为本实用新型的实施例3所述的混合光源的结构示意图。

图5为本实用新型的实施例4所述的混合光源的结构示意图。

附图说明：10、激光单元；20、LED单元；21、LED灯珠；22、准直透镜；23、阵列式LED灯珠；24、阵列透镜；30、会聚单元；31、第一透镜；32、第二透镜；33、第三透镜；34、第五透镜；40、波长转换装置；41、透明蓝宝石；42、荧光层；50、收光单元；60、聚焦单元；70、光引导件；80、第四透镜；90、聚焦面。

具体实施方式

本实用新型附图仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例1

如图1所示的一种混合光源，包括：

激光单元10，出射激光光束至会聚单元30；

LED单元20，出射LED光束至会聚单元30，所述LED单元20与所述激光单元10非同轴设置；

会聚单元30，用于对激光光束和LED光束进行会聚或聚焦；

波长转换装置40，用于对经过会聚单元30会聚后或聚焦后的光束进行波长转换，所述LED单元20在波长转换装置40上的光斑覆盖所述激光单元10在波长波转换装置40上的光斑；所述波长转换装置40为透射型波长转换装置；

收光单元50，用于将经过波长转换后的光束进行收光；

聚焦单元60，用于将收光单元收光后的光束进行聚焦。

本实施方式的混合光源将激光光束与LED光束进行合光并聚焦到波长转换装置40上进行波长转换；由于激光光源为点光源，激光光线角度较小，在波长转换装置40上形成较小的受激发点，而LED光源为面光源，LED光线角度较大，在波长转换装置40上形成较大的受激发点。经过波长转换后的混合光束再经过收光单元50收光准直以及聚焦单元60聚焦后，在聚焦面90上形成中心亮，边缘暗的层叠光斑。由于本实施方式在波长转换装置40前先将激光光束和LED光束进行合光和聚焦，从而当混合光从波长转换装置40透射出后，能够较好地被收光单元50接收并收光准直，提高收光单元50的利用率和收光效率，并且本技术方案的LED单元20与激光单元10非同轴设置，保证了各光源的散热效果，延长了使用寿命；同时，本实施方式的波长转换装置40采用透射型波长转换装置40，可以尽量少的使用光引导元件或光转向元件，便于各单元的同轴设置，进一步减少混合光源的整体体积，便于在混合光源在光束灯中的集成，兼顾了出光方向和整体体积。

本实施方式所述LED单元20与所述波长转换装置40同轴设置；而由于激光单元10与LED单元20非同轴设置，则所述激光单元10通过光引导件70将激光光束引导至所述波长转换装置40。

本实施方式所述光引导件70包括一全反射面，激光光束通过全反射的方式被引导至波长转换装置40。更具体地，本实施例中的光引导件70为2个全反射镜。在其他实施方式中，也可设置为在透镜表面设置梯形棱镜，梯形棱镜的反射面为全反射面。

具体地，本实施例中所述会聚单元30包括与所述波长转换装置40同轴设置的第一透镜31，所述第一透镜31设于所述LED单元20与所述波长转换装置40之间；所述光引导件70将激光光束引导至所述第一透镜31后再透射至所述波长转换装置40；即所述第一透镜31用于同时对激光光束和LED光束进行会聚或聚焦，激光光束与LED光束共用第一透镜31进行会聚或聚焦，减少了聚焦透镜的用量，进一步简化本实施例的结构，减小体积。

本实施方式所述LED单元20包括发出LED光线的LED灯珠21，以及用于将LED光线进行准直的准直透镜22。通过准直透镜22将LED灯珠21发出的LED光束准直成近平行光线，近平行光线被第一透镜31会聚或聚焦后照射在波长转换装置40上。

本实施方式所述波长转换装置40与所述收光单元50之间还设有用于收拢受激光的第四透镜80。

进一步地，本实施方式所述激光单元10还包括用于对激光进行准直的第一准直透镜。更具体的，所述激光单元10包括发出蓝光激光光线的蓝光激光器，蓝光激光器经过第一准直透镜准直后，再被光引导件70引导汇聚至波长转换装置40。

所述波长转换装置40包括透明蓝宝石41以及设于所述透明蓝宝石41表面的荧光层42，蓝光激光照射至荧光层42后，产生受激光黄光和未被激发的蓝光光线，混合形成视觉效果为白光的混合光线，可称之为白光光线。由于蓝光激光光线角度较小，在荧光层42上形成较小的受激发点。

所述LED单元20包括发出蓝光LED光线的蓝光LED灯珠21，蓝光LED灯珠21发出蓝光光线，蓝光光线被准直透镜22准直成蓝光近平行光线。蓝光近平行光线被第一透镜31会聚或聚焦后照射至波长转换装置40上，也产生视觉效果为白光的混合光线。由于蓝光LED灯珠21产生的光线角度较大，在荧光层42上形成较大的受激发点。

激光单元10产生的白光光线和LED单元20产生的白光光线形成白光混合光线，白光混合光线被收光单元50准直和聚焦单元60聚焦后，汇聚到聚焦面90上，在聚焦面90上形成中心亮边缘暗的层叠光斑。

为便于装配以及保证出光效果，本实施方式所述LED单元20、所述波长转换装置40、所述收光单元50以及所述聚焦单元60均同轴设置。

本实施方式的收光单元50为收光透镜，聚焦单元60为聚焦透镜。

在其他实施方式中，还可在激光单元10与光引导件70之间额外设置一个用于会聚激光光线的第五透镜34，如图2所示，保证激光光线的聚焦效果，还可以便于减小全反射镜的体积，减少对LED光束的遮挡。

实施例2

如图3所示，本实施例与实施例1的结构和原理相似，区别在于，本实施例的会聚单元30包括用于对LED光束单独进行聚焦的第二透镜32，以及用于对激光光束单独进行会聚的第三透镜33；所述第二透镜32与所述波长转换装置40同轴设置，且所述第二透镜32设于所述LED单元20与所述波长转换装置40之间；所述第三透镜33设于所述激光单元10的出光方向上；所述光引导件70将经过第三透镜33会聚后的激光光束直接引导至所述波长转换装置40。

即本实施例中将LED单元20和激光单元10共用的第一透镜31进行聚焦更改为LED单元20和激光单元10分别使用的第二透镜32和第三透镜33进行聚焦，LED单元20和激光单元10分别会聚或聚焦后再共同会聚至波长转换装置40上。

实施例3

如图4所示，本实施例与实施例1的结构和原理相似，区别在于，所述LED单元20包括阵列式LED灯珠23，以及设于所述阵列式LED灯珠23的出光方向上的阵列透镜24，所述阵列透镜24与所述阵列式LED灯珠23一一对应设置。

即本实施例中的LED灯珠呈阵列式排布，且使用一一对应设置的阵列透镜24替代实施例1的准直透镜22。阵列式LED灯珠23发出的蓝光光线被阵列透镜24准直后，通过会聚单元30聚焦到波长转换装置40的荧光层42上，产生白光光线。本实施例中LED灯珠21阵列排布，一方面LED功率大，亮度高，另一方面方便进行均匀散热，进一步提升LED单元20的散热效果，延长使用寿命。

实施例4

如图5所示，本实施例与实施例2的结构和原理相似，区别在于，所述LED单元20包括阵列式LED灯珠23，以及设于所述阵列式LED灯珠23的出光方向上的阵列透镜24，所述阵列透镜24与所述阵列式LED灯珠23一一对应设置。

即本实施例中的LED灯珠呈阵列式排布，且使用一一对应设置的阵列透镜24替代实施例2的准直透镜22。阵列式LED灯珠23发出的蓝光光线被阵列透镜24准直后，通过会聚单元30会聚或聚焦到波长转换装置40的荧光层42上，产生白光光线。本实施例中LED灯珠阵列排布，一方面LED功率大，亮度高，另一方面方便进行均匀散热，进一步提升LED单元20的散热效果，延长使用寿命。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型技术方案所作的举例，而并非是对本实用新型的具体实施方式的限定。凡在本实用新型权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种混合光源，其特征在于，包括：

激光单元，出射激光光束至会聚单元；

LED单元，出射LED光束至会聚单元，所述LED单元与所述激光单元非同轴设置；

会聚单元，用于对激光光束和LED光束进行会聚或聚焦；

波长转换装置，用于对经过会聚单元会聚后或聚焦后的光束进行波长转换，所述LED单元在波长转换装置上的光斑覆盖所述激光单元在波长波转换装置上的光斑；所述波长转换装置为透射型波长转换装置；

收光单元，用于将经过波长转换后的光束进行收光。

2.根据权利要求1所述的混合光源，其特征在于，所述LED单元与所述波长转换装置同轴设置；所述激光单元通过光引导件将激光光束引导至所述波长转换装置。

3.根据权利要求2所述的混合光源，其特征在于，所述光引导件包括一全反射面。

4.根据权利要求2所述的混合光源，其特征在于，所述会聚单元包括与所述波长转换装置同轴设置的第一透镜，所述第一透镜设于所述LED单元与所述波长转换装置之间；所述光引导件将激光光束引导至所述第一透镜后再透射至所述波长转换装置；所述第一透镜用于同时对激光光束和LED光束进行会聚或聚焦。

5.根据权利要求2所述的混合光源，其特征在于，所述会聚单元包括用于对LED光束单独进行聚焦的第二透镜，以及用于对激光光束单独进行会聚的第三透镜；所述第二透镜与所述波长转换装置同轴设置，且所述第二透镜设于所述LED单元与所述波长转换装置之间；所述第三透镜设于所述激光单元的出光方向上；所述光引导件将经过第三透镜会聚后的激光光束直接引导至所述波长转换装置。

6.根据权利要求1所述的混合光源，其特征在于，所述LED单元包括发出LED光线的LED灯珠，以及用于将LED光线进行准直的准直透镜。

7.根据权利要求1所述的混合光源，其特征在于，所述LED单元包括阵列式LED灯珠，以及设于所述阵列式LED灯珠的出光方向上的阵列透镜，所述阵列透镜与所述阵列式LED灯珠一一对应设置。

8.根据权利要求1所述的混合光源，其特征在于，所述波长转换装置与所述收光单元之间还设有用于收拢受激光的第四透镜。

9.根据权利要求1-8任一项所述的混合光源，其特征在于，所述激光单元包括发出蓝光激光光线的蓝光激光器；和/或所述LED单元包括发出蓝光LED光线的蓝光LED灯珠；和/或所述波长转换装置包括透明蓝宝石以及设于所述透明蓝宝石表面的荧光层。

10.根据权利要求1-8任一项所述的混合光源，其特征在于，所述混合光源还包括用于将收光单元收光后的光束进行聚焦的聚焦单元，所述LED单元、所述波长转换装置、所述收光单元以及所述聚焦单元同轴设置。