光源的制作方法
【專利說明】光源
[0001]本申請為申請人于2012年03月23日遞交的申請?zhí)枮?01210080067.1，發(fā)明名稱為〃光源〃的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及光源領(lǐng)域，特別是涉及基于波長轉(zhuǎn)換的光源。
【背景技術(shù)】
[0003]目前，固態(tài)光源以其節(jié)能環(huán)保、壽命長等優(yōu)點已經(jīng)被越來越多的應(yīng)用于生活中；尤其是基于波長轉(zhuǎn)換材料(例如熒光粉)的光源，他們利用波長轉(zhuǎn)換材料受激發(fā)光，往往具有高效率、低成本的優(yōu)點。
[0004]在實際應(yīng)用中，很大一部分的應(yīng)用場合要求光源可以發(fā)射確定方向的光束，例如舞臺燈、汽車大燈或投射照明燈等，而且這些應(yīng)用對于投射光束的角度往往要求是越小越好的，這樣可以保證高效率的照射到遠方的物體。然而眾所周知的，波長轉(zhuǎn)換材料受激發(fā)射的光線可以看作是各向同性發(fā)光的，不具有顯著的方向性。一種容易想到的方法是，利用反光碗對波長轉(zhuǎn)換材料受激發(fā)射的光線進行收集后再投射出去。在該領(lǐng)域目前存在多種技術(shù)方案。
[0005]例如美國專利US8083364提出的方案，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。其中，發(fā)光二極管光源31發(fā)出的激發(fā)光經(jīng)過其四周的第一反射碗41的收集后入射于波長轉(zhuǎn)換層32，波長轉(zhuǎn)換層32吸收了激發(fā)光并發(fā)射受激光。在它發(fā)射的受激光中，分為多個方向，例如受激光線65直接入射于圍繞在波長轉(zhuǎn)換層32四周的第二反光碗42并被后者反射形成出射光線66，受激光線61則透射介質(zhì)層33后入射于第二反光碗42并被后者反射形成出射光線62，受激光線63則透射介質(zhì)層33后被第一反射碗41反射形成光線64再回到波長轉(zhuǎn)換層32，受激光線67則經(jīng)過位于波長轉(zhuǎn)換層32上方的球透鏡34的折射形成出射光線68。綜上所述，從波長轉(zhuǎn)換層32發(fā)出的受激光線主要分為三部分，第一部分(例如光線61和65)會入射于第二反射面并被其反射得以出射，第二部分(例如光線67)則會經(jīng)過球透鏡的34的折射得以出射，第三部分(例如光線63)則會返回發(fā)光二極管光源31及第一反射碗41，被反射后再次回到波長轉(zhuǎn)換層32。
[0006]該方案存在兩個主要問題。第一，第二反光碗42對于光線的收集與球透鏡對于光線的收集不可能兼顧，也就是說上述的第一部分光和第二部分光的發(fā)光角度不能兼顧。因為根據(jù)光學(xué)擴展量守恒原理，如果希望光線經(jīng)過球透鏡后出射的光為準直光，則球透鏡的直徑必然大于波長轉(zhuǎn)換層的發(fā)光區(qū)域，這樣必然造成對從第二反光碗上反射的光的部分遮擋而形成不必要的折射。第二，發(fā)光二極管光源31和第一反射碗41介于波長轉(zhuǎn)換層32與第二反光碗42之間，這直接導(dǎo)致上述第三部分光的形成，這部分光由于不能直接出射，因此效率比其他光顯著降低。
[0007]日本專利JP2012013898A則提出了另一種方案，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。其中，激光二極管I發(fā)出的光經(jīng)過透鏡Ia和Ib折射后，再經(jīng)過分光濾光片2反射，最后入射于波長轉(zhuǎn)換層4。該波長轉(zhuǎn)換層位于反光碗50的焦點附近，這樣從波長轉(zhuǎn)換層4發(fā)射的受激光會分為三部分。第一部分如光線5所示，從波長轉(zhuǎn)換層4背向反光碗的出光口的一側(cè)發(fā)射出來，并經(jīng)過反光碗50的反射形成平行光出射；第二部分如光線6所示，它從波長轉(zhuǎn)換層4的面向反光碗的出光口的一側(cè)出射并入射于反光碗50的表面并被后者反射形成平行光出射；第三部分如光線7所不，它同樣從波長轉(zhuǎn)換層4的面向反光碗的出光口的一側(cè)出射，但不能入射于反光碗40的表面而直接由反光碗50的出光口出射。
[0008]利用將激發(fā)光源I設(shè)置于反光碗40的外部，該方案解決了如圖1所示的方案中激發(fā)光源對于受激光的阻擋問題，但是該方案仍存在部分受激光不能被有效準直的問題。在該方案中，如果無限的延長反光碗50的長度，則如光線7所示的大角度光線的比例會越來越少，但是這顯然會使整個系統(tǒng)的體積顯著增大。因此在該方案中，出射光的角度控制與系統(tǒng)體積是一對矛盾。
[0009]日本專利JP2009259431A提出的方案與圖2所示的方案相似，只是其激發(fā)源變成了電極發(fā)射的電子，而入射于波長轉(zhuǎn)換層的方向是波長轉(zhuǎn)換層的背向于反光碗的出光口的一側(cè)。然而，與圖2所示的方案相同，該專利的方案同樣存在著出射光的角度控制與系統(tǒng)體積之間的矛盾。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明解決的主要技術(shù)問題是提出一種光源，該光源可以定向發(fā)射光線同時兼顧系統(tǒng)的體積。
[0011 ] 本發(fā)明提出一種光源，包括用于發(fā)射激發(fā)光的激發(fā)光源和反光碗，該反光碗的內(nèi)表面為第一反射面，該第一反射面包括光出口和至少一個焦點；還包括位于第一反射面的焦點上的波長轉(zhuǎn)換元件，該波長轉(zhuǎn)換元件用于吸收激發(fā)光并發(fā)射受激光；還包括位于波長轉(zhuǎn)換元件的面向反光碗光出口的一側(cè)的反射裝置，該反射裝置用于反射受激光。其中激發(fā)光源位于反光碗的外部。
[0012]在本發(fā)明的光源中，利用反射裝置顯著的降低波長轉(zhuǎn)換層發(fā)射的受激光的發(fā)光立體角，從而大大減小了反光碗的長度；同時將激發(fā)光源放置于反光碗的外部，使波長轉(zhuǎn)換元件發(fā)射的受激光都能高效的入射于反光碗。
【附圖說明】
[0013]圖1是第一種現(xiàn)有技術(shù)的光源結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2是第二種現(xiàn)有技術(shù)的光源結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖3是本發(fā)明的第一實施例的光源結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖4是本發(fā)明的第二實施例的光源結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖5是本發(fā)明的第三實施例的光源結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖6是本發(fā)明的第四實施例的光源結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖7是本發(fā)明的第五實施例的光源結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖8a是本發(fā)明的第七實施例的光源結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖8b是反光碗、波長轉(zhuǎn)換元件和轉(zhuǎn)動面在圖8a中從右側(cè)看過去的視圖；
[0022]圖Sc是本發(fā)明的第七實施例的一種可能的波長轉(zhuǎn)換元件的俯視圖；
[0023]圖9a是本發(fā)明的第八實施例的光源結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖9b是本發(fā)明的第八實施例的光源的俯視圖；
[0025]圖1Oa和1b是本發(fā)明的第九實施例的光源結(jié)構(gòu)的俯視圖和正視圖；
[0026]圖11是本發(fā)明的第十實施例的光源結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖12是本發(fā)明的第^^一實施例的光源結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖13a是本發(fā)明的第十二實施例的光源結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖13b是反光碗和波長轉(zhuǎn)換元件在圖13a中從右側(cè)看過去的視圖；
[0030]圖14是本發(fā)明的第六實施例的光源結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0031]本發(fā)明提出一種光源，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。該光源包括以下部件:用于發(fā)射激發(fā)光321的激發(fā)光源301和反光碗302，該反光碗302的內(nèi)表面為第一反射面303，該第一反射面303包括光出口 303a和至少一個焦點；還包括位于第一反射面303的焦點上的波長轉(zhuǎn)換元件304，該波長轉(zhuǎn)換元件304用于吸收激發(fā)光321并發(fā)射受激光；還包括位于波長轉(zhuǎn)換元件304的面向第一反射面的光出口 303a的一側(cè)的反射裝置305，該反射裝置305用于反射受激光。
[0032]在本發(fā)明中，激發(fā)光源301位于反光碗302的外部，這樣能夠有效的避免激發(fā)光源301對于受激光的遮擋，從而提高了發(fā)光效率。
[0033]在本實施例中，激發(fā)光321入射于波長轉(zhuǎn)換元件304上并使其受激發(fā)射受激光。波長轉(zhuǎn)換元件304發(fā)射受激光是各向同性的，因此受激光會分為兩部分:第一部分面向第一反射面303的光出口 303a出射，第二部分面向第一反射面303出射。由于反射裝置305位于波長轉(zhuǎn)換元件304的面向光出口 303a的一側(cè)，因此第一部分光會全部入射于反射裝置305表面而被其反射回波長轉(zhuǎn)換元件304。這部分反射光會被波長轉(zhuǎn)換元件304本身散射，其中部分光會從面向第一反射面303的方向出射，另一部分會再次從面向光出口 303a的方向出射并再次被反射裝置305反射。由于波長轉(zhuǎn)換元件304對于受激光幾乎沒有吸收，如此循環(huán)的結(jié)果是，絕大部分光會從波長轉(zhuǎn)換元件304的面向第一反射面303的方向發(fā)射出來。