一种激光光纤固态照明系统的制作方法
【专利摘要】一种激光光纤固态照明系统，由激光光源、导光光纤、扩光装置和荧光板组成，激光光源与导光光纤的输入端通过耦合器链接，导入光纤的每个输出端分别与一个扩光装置连接，扩光装置为激光扩束器以将激光光束扩大；荧光板置于每个扩光装置的出光侧；激光光源发射的光束经耦合器进入导光光纤，导光光纤输出的光经扩光装置扩束后照射在荧光板上。本发明的优点是：该固态照明系统可获得亮度可调的高亮度固态照明光源，对光源进行处理和准直实现定向固态照明，结合不同的激光光源和荧光板材料得到多种应用目的的固态照明光源；可实现光的长距离输送，一个激光光源带动多盏照明灯，特别适于爆炸性环境的安全固态照明领域。
【专利说明】一种激光光纤固态照明系统
【技术领域】
[0001]本发明属于固态照明领域，尤其是一种激光光纤固态照明系统。
【背景技术】
[0002]人类照明光源经历了白炽灯、荧光灯和发光二极管(LED)等产品。特别是在近些年，LED固态照明技术得到了突飞猛进的发展。相比于LED，激光具有输出光效高的优点，可以获得亮度极高的白色光源；激光可以很容易地进行进一步处理和准直(光线平行对齐)，实现定向照明；此外，激光的光发射角非常小，耦合到光纤中的功劳非常高，充分体现光纤固态照明的一系列优点。发明蓝光LED和激光二极管(LD)的2014年诺贝尔物理奖获得者中村修二就预言下一代固态照明光源将是激光照明光源。奥迪公司在2014年的CES展会上对外界发布了全新的汽车大灯激光照明技术。作为下一代的固态照明光源，关于激光固态照明的相关技术和产品还相对较少。
【
【发明内容】
】
[0003]本发明的目的是针对上述技术分析，提供一种激光光纤固态照明系统，该照明系统将激光固态照明和光纤照明的优势结合起来，实现高亮度、高安全性下一代固态照明光源。
[0004]本发明的技术方案:
[0005]一种激光光纤固态照明系统，由激光光源、导光光纤、扩光装置和荧光板组成，激光光源与一进多出导光光纤的输入端通过I禹合器链接，导入光纤的每个输出端分别与一个扩光装置连接，扩光装置为激光扩束器以将激光光束扩大；荧光板置于每个扩光装置的出光侧；激光光源发射的光束经耦合器进入导光光纤，导光光纤输出的光经扩光装置扩束后照射在突光板上。
[0006]所述激光光源为功率可调的紫外半导体激光器或蓝光半导体激光器；导光光纤为一进多出光纤以使激光光源分成多束；突光板由载体材料和发光物质组成，载体材料为PC、PMMA、环氧树脂或玻璃，发光物质为有机发光染料、稀土发光荧光粉、发光量子点或上转换发光材料，发光物质均匀分布在载体材料中或以涂层的形式涂布在载体材料上。
[0007]本发明的工作原理:
[0008]半导体激光器产生的激光经耦合器导入至导光光纤中，一进多出导光光纤按需求将激光分成多束后传导至目的地；扩光装置连接在导光光纤的光输出端，将激光扩大至需要的光斑束；从扩光装置出来的经扩束的光斑照射在荧光板上，荧光板中的发光发光受激发光。
[0009]本发明的优点和积极效果是:
[0010]该固态照明系统可获得亮度可调的高亮度固态照明光源，可对光源进行处理和准直实现定向固态照明；可结合不同的激光光源和荧光板材料得到多种应用目的的固态照明光源；可实现光的长距离输送，一个激光光源带动多盏照明灯，省去传统照明设备的220V 电路铺设，特别适于爆炸性环境的安全固态照明领域。
【【专利附图】
【附图说明】】
[0011]图1为该激光光纤固态照明系统结构示意图。
[0012]图中:1.激光光源2.导光光纤3.扩光装置4.突光板5.f禹合器。
【【具体实施方式】】
[0013]下面结合附图对本发明提供的激光光纤固态照明系统做进一步详细说明。本发明提供的激光但本领域技术人员了解，下述实施例不是对本发明保护范围的限制，任何在本发明基础上作出的改进和变化都在本发明的保护范围之内。
[0014]实施例1:
[0015]一种激光光纤固态照明系统，如图1所示，由激光光源1、导光光纤2、扩光装置3和突光板4组成,激光光源I与导光光纤2的输入端通过稱合器5链接,导入光纤2的每个输出端分别与一个扩光装置3连接,扩光装置3为激光扩束器以将激光光束扩大；突光板4置于每个扩光装置3的出光侧；激光光源发射的光束经耦合器进入导光光纤，导光光纤输出的光经扩光装置扩束后照射在荧光板上。
[0016]该实施例中，激光光源采用功率可调的254nm紫外半导体激光器；导光光纤为一进多出光纤以使激光光源分成多束；荧光板由PC载体和紫外光可激发的蓝色稀土荧光材料BaMgAlltlO17:Eu2+、绿色稀土荧光材料CeMgAl11O19 =Tb3+和红色稀土荧光材料Y2O3 =Eu3+按1:1:1比例组成，荧光板中的蓝、绿、红三种稀土荧光材料在254nm紫外光的激发下分别发射蓝光、绿光、红光，复合后得到白光，可用于需要白光光源的普通固态照明领域，例如家庭、医院、道路、險道、广场等。
[0017]实施例2:
[0018]—种激光光纤固态照明系统,与实施例1相同。不同之处在于:
[0019]该实施例中，激光光源采用功率可调的447nm蓝光(447nm)半导体激光器，荧光板由无机玻璃载体和蓝光可激发的黄色稀土荧光材料YA =Ce3+组成。荧光板中的黄色稀土荧光材料在447nm蓝光的激发下分别发射黄光,与部分透射出来的蓝光复合后得到白光。
[0020]实施例3:
[0021]—种激光光纤固态照明系统,结构与实施例1相同。不同之处在于:
[0022]激光光源采用功率可调的447nm紫外光半导体激光器，荧光板由无机玻璃载体和蓝光可激发的绿色稀土荧光材料SrSi2Al2O2 =Eu2+和红色稀土荧光材料Sr2Si5N8 =Eu2+按1:1比例组成。荧光板中的绿色、红色稀土荧光材料在447nm蓝光的激发下分别发射绿光和红光，与部分透射出来的蓝光复合后得到白光。
[0023]实施例4:
[0024]—种激光光纤固态照明系统,结构与实施例1相同。不同之处在于:
[0025]激光光源采用功率可调的447nm蓝光半导体激光器，荧光板由PMMA载体和蓝光可激发的绿色、红色量子点CdSe组成。荧光板中的绿色、红色量子点在447nm蓝光的激发下分别发射绿光和红光，与部分透射出来的蓝光复合后得到白光。
[0026]实施例5:
[0027]—种激光光纤固态照明系统,结构与实施例1相同。不同之处在于:
[0028]激光光源采用功率可调的375nm紫外半导体激光器，荧光板由无机玻璃载体和紫外光可激发的蓝色稀土荧光材料Ba3MgSi208:Eu2+、红色稀土荧光材料CaAlSiN3:Eu2+按1:2比例组成。荧光板中的蓝、红两种稀土荧光材料在375nm紫外光的激发下分别发射蓝光和红光，复合后得到红蓝双光的植物生长光源，可用于植物工厂，垂直种植的特殊固态照明领域。
[0029]实施例6:
[0030]—种激光光纤固态照明系统,结构与实施例1相同。不同之处在于:
[0031]激光光源采用功率可调的254nm紫外半导体激光器，荧光板由环氧树脂载体和紫外光可激发的蓝色稀土荧光材料BaMgAlltlO17:Eu2+、红色稀土荧光材料Y2O3:Eu3+按1:2比例组成。突光板中的蓝、红两种稀土突光材料在254nm紫外光的激发下分别发射蓝光和红光，复合后得到红蓝双光的植物生长光源，可用于植物工厂，垂直种植的特殊照明领域。
[0032]实施例7:
[0033]—种激光光纤固态照明系统,结构与实施例1相同。不同之处在于:
[0034]激光光源米用功率可调375nm紫外半导体激光器,突光板由无机玻璃载体和一种紫外光激发同时发射红光和蓝光的荧光粉材料Ba3MgSi208:Eu2+，Mn2+组成。荧光板中的荧光粉材料在375nm紫外光的激发下同时发射蓝光,获得红蓝双光的植物生长光源，可用于植物工厂，垂直种植的特殊固态照明领域。
[0035]实施例8:
[0036]—种激光光纤固态照明系统,结构与实施例1相同。不同之处在于:
[0037]激光光源米用功率可调的447nm蓝光半导体激光器,突光板由无机玻璃载体和蓝光可激发的红色荧光粉材料CaAlSiN3 =Eu2+组成。荧光板中的荧光材料在447nm紫外光的激发下同时发射红光，与部分投射出来的蓝光得到红蓝双光的植物生长光源，可用于植物工厂，垂直种植的特殊照明领域。
[0038]实施例9:
[0039]—种激光光纤固态照明系统,结构与实施例1相同。不同之处在于:
[0040]激光光源采用功率可调的980nm近红外半导体激光器，荧光板由无机玻璃载体和近红外光可激发的蓝色NaYF4:Yb3+、Tm3+、绿色NaYF4:Yb3+、Er3+、红色NaYF4:Yb3\Pr3+三种上转换材料按1:1:1比例组成。荧光板中的三种上转换材料在980nm近红外光的激发下分别发射蓝光、绿光和红光，复合后可得到白光光源。
[0041]实施例10:
[0042]—种激光光纤固态照明系统,结构与实施例1相同。不同之处在于:
[0043]激光光源采用功率可调的980nm近红外半导体激光器，荧光板由PC载体和近红外光可激发的蓝色NaYF4:Yb3\ Tm3+、红色NaYF4:Yb3\ Pr3+两种上转换材料按1:1比例组成。荧光板中的两种上转换材料料在980nm近红外光的激发下发射蓝光和红光，得到红蓝双光的植物生长光源，可用于植物工厂，垂直种植的特殊固态照明领域，改变荧光板中蓝色和红色上转换材料的相对含量可获得不同红蓝光比的植物生长灯。
[0044]实施例11:
[0045]—种激光光纤固态照明系统,结构与实施例1相同。不同之处在于:
[0046]激光光源采用功率可调的248nm深紫外半导体激光器，荧光板由无机玻璃载体和深紫外光可激发的紫外荧光粉BaSi2O5:Pb组成。荧光板中的紫外荧光粉在248nm深紫外光的激发下发射365nm长波紫外光，得到的长波紫外光光源可用于紫外固化、诱捕蚊虫等。
[0047]实施例12:
[0048]—种激光光纤固态照明系统,结构与实施例1相同。不同之处在于:
[0049]激光光源采用功率可调的254nm紫外半导体激光器，导光光纤是一进三出的光纤，连接在导光光纤出口端的荧光板在紫外光下分别发射红光、绿光和黄光，其中:红色荧光板由PMMA载体和紫外光可激发的红色荧光粉Y2O3 =Eu3+组成；绿色荧光板有PMMA载体和紫外光可激发的绿色荧光粉CeMgAl11O19 =Tb3+组成；黄色荧光板由PMMA载体和黄色荧光粉TTCP:Cu+组成。激光光源发射的光束经I禹合器进入一进三出导光光纤,导光光纤输出的三束光经扩光装置扩束后分别照射在红、绿、黄荧光板上。红、绿、黄荧光板在375nm紫外光的激发下分别发射红光、绿光、黄光。分别得到红、绿、黄三种光源，可用于交通信号灯系统。
【权利要求】
1.一种激光光纤固态照明系统，其特征在于:由激光光源、导光光纤、扩光装置和突光板组成，激光光源与导光光纤的输入端通过稱合器链接，导入光纤的每个输出端分别与一个扩光装置连接，扩光装置为激光扩束器以将激光光束扩大；荧光板置于每个扩光装置的出光侧；激光光源发射的光束经耦合器进入导光光纤，导光光纤输出的光经扩光装置扩束后照射在灭光板上。
2.根据权利要求1所述激光光纤固态照明系统，其特征在于:所述激光光源为功率可调的紫外半导体激光器或蓝光半导体激光器；导光光纤为一进多出光纤以使激光光源分成多束；荧光板由载体材料和发光物质组成，载体材料为PC、PMMA、环氧树脂或玻璃，发光物质为有机发光染料、稀土发光荧光粉、发光量子点或上转换发光材料，发光物质均匀分布在载体材料中或以涂层的形式涂布在载体材料上。
【文档编号】F21V8/00GK104315458SQ201410609581
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年11月3日 优先权日:2014年11月3日
【发明者】毛智勇, 王达健, 宋维伟, 李广浩, 卢志娟, 孙涛 申请人:天津理工大学