本發(fā)明涉及固態(tài)光源設(shè)計領(lǐng)域，特別是一種基于激光激發(fā)熒光粉的白光照明裝置及其實現(xiàn)方法。

背景技術(shù)：

目前應(yīng)用于照明領(lǐng)域的固態(tài)光源主要是白光LED，其中采用藍光芯片加不同顏色的熒光粉來實現(xiàn)白光輸出的方式是目前白光LED照明的主流方案，但因為“droop”現(xiàn)象而只能工作在較低的驅(qū)動功率密度下，限制了單個藍光LED器件產(chǎn)生的光通量，給器件成本的降低帶來了難度。

由于無“droop”現(xiàn)象使得激光二極管成為LED最佳替代者，其具有許多優(yōu)點：(1)激光光束與出光面近似垂直，出光效率高，光電轉(zhuǎn)換效率高，出光功率大；(2)無“droop”現(xiàn)象，因此可以提高單芯片的出光強度來降低光源成本；(3)近單色性，可根據(jù)LD輸出波長匹配合適的熒光體以實現(xiàn)高轉(zhuǎn)換效率。

但其缺陷也很明顯，如：傳統(tǒng)的發(fā)光裝置采用激發(fā)光與未激發(fā)光混合成白光的方式，此方式并不能應(yīng)用于激光器，由于激光束指向性強，很難與散色的激發(fā)光混合；激光指向性強也限制了其在日常照明的應(yīng)用，即使使用擴束方式也很難達到與LED相近的出光面積。

在傳統(tǒng)激光發(fā)光裝置中，激光束直接照射到熒光粉表面上時會迅速產(chǎn)生大量的熱，導(dǎo)致熒光粉迅速衰減，導(dǎo)致光轉(zhuǎn)換效率變低。目前的半導(dǎo)體白光光源均采用稀土基熒光粉作為光轉(zhuǎn)換材料，稀土本身作為稀有資源儲量是有限的，而稀土的大量開采和冶煉也會加大對環(huán)境的破壞。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提出一種基于激光激發(fā)熒光粉的白光照明裝置及其實現(xiàn)方法，有效的解決了熒光粉過熱問題，能夠改變出光面，所需熒光粉少，結(jié)構(gòu)多變且結(jié)構(gòu)簡單，有效降低生產(chǎn)成本。

本發(fā)明采用以下方案實現(xiàn)：一種基于激光激發(fā)熒光粉的白光照明裝置，包括柱體，所述柱體側(cè)面設(shè)有開口，所述開口處設(shè)置有激光光源；所述柱體上部為出光面；所述柱體的底部設(shè)置有反光鏡；所述柱體的內(nèi)部填充有熒光粉。

進一步地，所述激光光源為半導(dǎo)體激光器，所述激光器的出光口設(shè)置有擴束器，也可以不設(shè)置。

進一步地，所述柱體為圓柱體或其他多面體，例如長方體。

進一步地，所述熒光粉的填充區(qū)域與入射激光處于同一平面，也可以填充于整個柱體內(nèi)。

進一步地，所述熒光粉為黃色熒光粉或紅黃藍三色混合熒光粉。

進一步地，所述柱體由環(huán)氧樹脂或硅樹脂構(gòu)成，也可以是其他有機硅凝膠構(gòu)成。

進一步地，所述反光鏡為平面反光鏡或碗型反光鏡。

進一步地，所述出光面設(shè)置有透光鏡，也可以不設(shè)置。

本發(fā)明還提供了一種基于上文所述的基于激光激發(fā)熒光粉的白光照明裝置的實現(xiàn)方法，具體為：將所述激光光源從開口處以一定方向射向柱體內(nèi)部，激光照射在柱體內(nèi)的熒光粉激發(fā)出白光或者單色光，一部分光線沿柱體上部的出光面射出，一部分光線經(jīng)由柱體底部的反光鏡折射再經(jīng)出光面射出，一部分未被吸收的激光因全反射原理繼續(xù)照射到熒光粉上并激發(fā)出白光或單色光。

進一步地，當(dāng)柱體為圓柱體時，所述一定方向為：激光光源的出光方向與柱體側(cè)面垂直，且射入的激光角度大于全反射角θ，其中θ滿足以下條件：

θ＝Sin^-1n₂/n₁；

其中,n₂為柱體的構(gòu)成材料的折射率，n₁為空氣的折射率，且n₂<n₁。

滿足上述要求的入射方向，未被吸收的入射激光理論上能夠持續(xù)的在柱體內(nèi)部產(chǎn)生全反射，使其充分的激發(fā)熒光粉。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有以下有益效果：采用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，入射激光或未被熒光粉吸收的激光可以多次激發(fā)熒光粉產(chǎn)生白光，提高了激光白光的光轉(zhuǎn)化效率，并且所述結(jié)構(gòu)所需的熒光粉的量可以大大減少。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例中圓柱形實施例剖開結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例中圓柱形實施例橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明實施例中長方體實施例俯視圖。

[主要組件符號說明]

圖中：1為半導(dǎo)體激光器，2為入射激光，3為熒光粉，4為激發(fā)出的白光，5為構(gòu)成柱體的環(huán)氧樹脂，6為反光鏡，7為環(huán)氧樹脂相對于空氣的全反射角θ。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明做進一步說明。

本實施例提供了一種基于激光激發(fā)熒光粉的白光照明裝置，包括柱體，所述柱體側(cè)面設(shè)有開口，所述開口處設(shè)置有激光光源；所述柱體上部為出光面；所述柱體的底部設(shè)置有反光鏡；所述柱體的內(nèi)部填充有熒光粉。

在本實施例中，所述激光光源為半導(dǎo)體激光器，所述激光器的出光口設(shè)置有擴束器，也可以不設(shè)置。所述柱體為圓柱體或其他多面體，例如長方體。所述熒光粉的填充區(qū)域與入射激光處于同一平面，也可以填充于整個柱體內(nèi)。進一步地，所述熒光粉為黃色熒光粉或紅黃藍三色混合熒光粉。所述柱體由環(huán)氧樹脂或硅樹脂構(gòu)成，也可以是其他有機硅凝膠構(gòu)成。所述反光鏡為平面反光鏡或碗型反光鏡。所述出光面設(shè)置有透光鏡，也可以不設(shè)置。

在本實施例中，將所述激光光源從開口處以一定方向射向柱體內(nèi)部，激光照射在柱體內(nèi)的熒光粉激發(fā)出白光或者單色光，一部分光線沿柱體上部的出光面射出，一部分光線經(jīng)由柱體底部的反光鏡折射再經(jīng)出光面射出，一部分未被吸收的激光因全反射原理繼續(xù)照射到熒光粉上并激發(fā)出白光或單色光。

在本實施例中，當(dāng)柱體為圓柱體時，所述一定方向為：激光光源的出光方向與柱體側(cè)面垂直，且射入的激光角度大于全反射角θ，其中θ滿足以下條件：

θ＝Sin^-1n₂/n₁；

其中,n₂為柱體的構(gòu)成材料的折射率，n₁為空氣的折射率，且n₂<n₁。

滿足上述要求的入射方向，未被吸收的入射激光理論上能夠持續(xù)的在柱體內(nèi)部產(chǎn)生全反射，使其充分的激發(fā)熒光粉。

如圖1所示，本實施例包括半導(dǎo)體激光器1；所述半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生入射激光2從裝置柱體的側(cè)面開口處射入，所述圓柱形的柱體由環(huán)氧樹脂5構(gòu)成并且為圓柱體；圓柱形的柱體內(nèi)填充黃色熒光粉或者多色熒光粉3且熒光粉填充在與入射激光的同一平面；柱體底部有反光鏡6；按光路描述：入激光2從柱體側(cè)面的開口打入，激光照射在位于柱體內(nèi)部的熒光粉3激發(fā)出白光4或者單色光，一部分白光4或者單色光沿圓柱體頂部射出，一部分經(jīng)由圓柱體底部反光鏡折射再射出，而一部分未被吸收的激光因為全反射原理，能夠繼續(xù)激發(fā)柱體內(nèi)部的熒光粉并不斷的激發(fā)出白光。

在本實施例中，如圖2可以直觀的看到激光在本實施例結(jié)構(gòu)中的光路，入射激光中未被吸收的激光，其與圓柱體側(cè)面法線所成的入射角要大于環(huán)氧樹脂相對于空氣的全反射角θ。

在本實施例中，如圖3所示，圖3中，所述柱體為長方體，其他結(jié)構(gòu)或說明與圖1一致，其光路如圖3所示；此裝置剖開結(jié)構(gòu)示意圖類似如圖1所示。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。