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一種基于激光激發(fā)熒光粉的白光照明裝置及其實現(xiàn)方法與流程

文檔序號:12435301閱讀:489來源:國知局
一種基于激光激發(fā)熒光粉的白光照明裝置及其實現(xiàn)方法與流程

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。

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