一种高亮度照明装置的制作方法

1.本实用新型涉及照明技术领域，具体地说，涉及一种高亮度照明装置。


背景技术：

2.利用led发光芯片激发荧光材料发出照明、装饰以及投影用的光已经慢慢取代了传统灯具，例如钨丝灯、氙灯等，而且led光源有着亮度高、寿命长等优点。
3.而利用激光激发荧光材料发出的光相较于led芯片而言，其具有亮度更高，寿命更长，指向性更好以及耗能更低等优点，是照明领域公认的下一代高亮度光源的解决方案。
4.但令人头痛的是，在使用激光照明时，照明光中往往伴随着激光杂光的出射。出射光中有激光的存在，往往是没有充分将激光利用的问题，而且激光杂光的出射使得出射光的安全性能大大降低。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于克服上述传统技术的不足之处，本实用新型提供一种可以减少激光杂光的高亮度照明装置。
6.为解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案是：包括至少一个激光光源，所述激光光源发出激光，还包括分光合光片，所述分光合光片朝向激光光源的一侧设置有光接收面，所述激光朝向光接收面出射，所述分光合光片将激光分为第一光和第二光，所述第一光被分光合光片反射出射，所述第二光穿过分光合光片后出射；还包括位于分光合光片光接收面一侧的第一波长转换装置，所述第一光被分光合光片反射后到达第一波长转换装置，所述第一波长转换装置受激发出第一受激光；还包括位于分光合光片光接收面另一侧的第二波长转换装置，所述第二波长转换装置与激光光源相对设置，所述第二光穿过分光合光片后到达第二波长转换装置，所述第二波长转换装置受激发出第二受激光，所述第一受激光与第二受激光汇合形成出射光，所述出射光光轴与激光光轴所在平面与分光合光片垂直，所述激光光轴与分光合光片之间的夹角为a，15
°
≤a≤75
°
。
7.作为上述技术方案的一种改进：还包括围绕分光合光片设置的外壳，所述激光光源位于外壳的一端，所述第二波长转换装置设置在外壳与激光光源对应的一端，所述外壳的侧壁设置有出光口，所述第一波长转换装置设置在外壳的侧壁并与出光口相对，所述光接收面由第二波长转换装置靠近第一波长转换装置的一侧向激光光源靠近出光口的一侧延伸。
8.作为上述技术方案的一种改进：还包括位于外壳与第一波长转换装置之间的第一固定台，所述第一固定台与外壳连接，所述第一固定台朝向分光合光片的一端想另一端凹陷形成第一凹槽，所述第一波长转换装置设置在第一凹槽中，还包括第一透镜组，所述第一透镜组位于第一波长转换装置与分光合光片之间，所述第一透镜组覆盖第一凹槽。
9.作为上述技术方案的一种改进：还包括位于外壳与第二波长转换装置之间的第二固定台，所述第二固定台与外壳连接，所述第二固定台朝向分光合光片的一端向另一端凹
陷形成第二凹槽，所述第二波长转换装置设置在第二凹槽中，还包括第二透镜组，所述第二透镜组位于第二波长转换装置与分光合光片之间，所述第二透镜组覆盖第二凹槽。
10.作为上述技术方案的一种改进：还包括收束透镜，所述收束透镜位于分光合光片与激光光源之间。
11.作为上述技术方案的一种改进：还包括围绕收束透镜设置的固定装置，所述固定装置与外壳连接。
12.作为上述技术方案的一种改进：所述激光光源包括第一激光光源、第二激光光源以及第三激光光源，所述收束透镜位于第一激光光源与分光合光片之间，所述第二激光光源位于第一激光光源的一侧，所述第三激光光源位于第一激光光源的另一侧。
13.作为上述技术方案的一种改进：还包括与固定装置连接的第一光路扭转装置，所述第一光路扭转装置包括第一进光区和第一出光区，所述第一进光区接收来自第二激光光源的激光，所述第一出光区与收束透镜对准。
14.作为上述技术方案的一种改进：还包括与固定装置连接的第二光路扭转装置，所述第二光路扭转装置包括第二进光区和第二出光区，所述第二进光区接收来自第三激光光源的激光，所述第二出光区与收束透镜对准。
15.作为上述技术方案的一种改进：还包括玻璃片，所述玻璃片覆盖出光口。
16.由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本实用新型中由于分光合光片的存在，激光光源发出的激光被分成两部分，大部分激光被分光合光片被分光合光片反射后到达第一波长转换装置，使得波长转换装置发出第一受激光，受激光穿过分光合光片出射；少部分激光穿过分光合光片到达第二波长转换装置，使得第二波长转换装置发出第二受激光，第二受激光被分光合光片反射出射，最终第一受激光与第二受激光混合为一束光出射。通过分光合光片将激光进行了多次过滤，使得出射光中的激光杂光比例大大降低，而且激光分为两部分，每一部分激光都被转化为受激光出射，增加了激光的利用率。
17.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。
附图说明
18.图1是照明装置的结构示意图。
19.图2是激光光路图。
20.图3是第一固定台的结构示意图。
21.图4是另一种照明装置的结构示意图。
具体实施方式
22.实施例1：
23.基于现有激光照明领域中出射的照明光往往会伴有激光杂光出射的问题，本专利就以上问题提出一种新型技术方案。一种高亮度照明装置，包括至少一个激光光源111，所述激光光源111发出激光121，还包括分光合光片101，所述分光合光片101朝向激光光源111的一侧设置有光接收面101a，所述激光121朝向光接收面101a出射，所述分光合光片101将激光121分为第一光121a和第二光121b，所述第一光121a被分光合光片101反射出射，所述第二光121b穿过分光合光片101后出射；还包括位于分光合光片101光接收面101a一侧的第
一波长转换装置112，所述第一光121a被分光合光片101反射后到达第一波长转换装置112，所述第一波长转换装置112受激发出第一受激光122；还包括位于分光合光片101光接收面101a另一侧的第二波长转换装置113，所述第二波长转换装置113与激光光源111相对设置，所述第二光121b穿过分光合光片101后到达第二波长转换装置113，所述第二波长转换装置113受激发出第二受激光123，所述第一受激光122与第二受激光123汇合形成出射光124，所述出射光124光轴与激光121光轴所在平面与分光合光片101垂直，所述激光121光轴与分光合光片101之间的夹角为a，15
°
≤a≤75
°
。在本方案中，分光合光片101可以是部分透光部分反光的偏振片。例如激光光源111发出的激光121的颜色为蓝色，而分光合光片101即偏振片能够透射10%反射90%的蓝光，这使得激光121分为了会被分光合光片101反射的第一光121a和能够穿过分光合光片101的第二光121b。在本方案中第一光121a占激光121的比例需要远大于第二光121b占激光121的比例，才能保证出射光124中的含有的激光杂光降到最低。第一光121a被分光合光片101反射后到达第一波长转换装置112，第一波长转换装置112受激发出第一受激光122。第二光121b穿过分光合光片101后到达第二波长转换装置113，第二波长转换装置113受激发出第二受激光123。为了方便受激光的出射，第一波长转换装置112与第二波长转换装置113，都优选为反射式的波长转换装置，即激发光从波长转换装置的一侧入射，而波长转换装置发出的受激光会从激发光入射的一侧出射。
24.为了方便对本方案工作原理的详细说明，本方案中的激光光源111发出的激光121为蓝色，分光合光片101为能够透射10%反射90%的蓝光的偏振片，第一波长转换装置112受激后发出黄色受激光即第一受激光122，第二波长转换装置113受激后会发出白色受激光即第二受激光123。分光合光片101朝向激光光源111的一面为光接收面101a，而光接收面101a的作用就是接收来自激光光源111的激光121。激光121被分光合光片101分为第一光121a和第二光121b。第一波长转换装置112设置在光接收面101a的一侧，因此第一波长转换装置112能够接收到被分光合光片101反射出射的第一光121a。第一波长转换装置112将接收到的第一光121a转化为第一受激光122，但由于第一波长转换装置112的转化能力有限，第一光121a会有部分未转化而跟随第一受激光122一同出射。第一受激光122与部分未转化的第一光121a朝向分光合光片101出射，由于分光合光片101会反射大部分蓝色光，而第一波长转换装置112发出的第一受激光122为黄色，因此第一受激光122会穿过分光合光片101出射，第一光121a未被转化而出射的部分会被分光合光片101再次进行反射，这使得出射光124中的激光杂光含量大大减少。第二波长转换装置113与激光光源111相对设置，因此激光121中可以穿过分光合光片101的部分，即第二光121b会到达第二波长转换装置113。第二波长转换装置113将接收到的第二光121b转化为白色受激光，也就是第二受激光123。然而由于存在部分未被转化的第二光121b，因此从第二波长转换装置113出射的第二受激光123中同样会含有蓝色的激光杂光，也就使得第二受激光123会是一个蓝色光。黄色的第一受激光122穿过分光合光片101出射，蓝色的第二受激光123被分光合光片101反射后出射，第一受激光122与第二受激光123会发生汇合并一同出射形成出射光124，根据光学知识可知，蓝光与黄光混合后为白光，因此出射光124是一个白色的光。激光121经过第一波长转换装置112与第二波长转换装置113的分别转化，使得激光121能够被充分利用，从而提高了出射光124的亮度；而分光合光片101对激光121进行过滤，使得出射光124中含有的激光比例极低，也就使得出射光124的安全性更高。当然，在本方案中所提到的第一波长转换装置112与第二
波长转换装置113发出的受激光颜色是可以根据需要进行调整的，而且分光合光片101透射光反射光的比例也是可以选择的。第二波长转换装置113也可以只是具有散射反射功能的散射片，但这使得第二光121b未经转化直接出射，也就使得出射光124中的激光杂光含量会略高。
25.在本方案中，分光合光片101与激光121光轴的角度关系是极为重要的。如果激光121的光轴与分光合光片101垂直，根据光学知识可知，激光121的第一光121a会朝向激光121的来源方向反射，因此第一光121a是无法被第一波长转换装置112接收到的，这极大的浪费了光能。而如果分光合光片101与激光121的光轴平行，则分光合光片101就很难接收到激光121，也就无法完成分光的作用，因此激光121的光轴不能与分光合光片101平行。经过多次论证之后，我们发现如果激光121的光轴与出射光124的光轴所组成的平面与分光合光片101垂直，并且激光121的光轴与分光合光片101的夹角为a，只有15
°
≤a≤75
°
时，分光合光片101才能更好地实现将激光121分为第一光121a与第二光121b的功能。然而分光合光片101不只有分光的功能，还具有合光的功能。如果分光合光片101不能有效的对第一受激光122与第二受激光123进行合光，那出射光124就有可能形成两个不同颜色的出射光斑，也有可能出射光124会形成一个颜色分布不均匀的出射光斑，因此我们必须使得分光合光片101能够有效的将第一受激光122与第二受激光123进行合光。经过更为深入的论证后，我们发现当a=45
°
时，第一光121a能够有效的被第一波长转换装置112接收，第二光121b能够有效的被第二波长转换装置113接收；而第一受激光122穿过分光合光片101后出射的，第二受激光123被分光合光片101反射后出射的，当a=45
°
时，第一受激光122与第二受激光123能够完全汇合在一起，即第一受激光122的光轴与第二受激光123的光轴完全重合，最终出射光124形成颜色单一的光斑。
26.在寻找到各个元件之间的合理位置后，我们还需要对各元件进行一个定位和保护，所以优选的，还包括围绕分光合光片设置的外壳102，所述激光光源111位于外壳102的一端，所述第二波长转换装置113设置在外壳102与激光光源111对应的一端，所述外壳102的侧壁设置有出光口102a，所述第一波长转换装置112设置在外壳的侧壁并与出光口102a相对，所述光接收面101a由第二波长转换装置113靠近第一波长转换装置112的一侧向激光光源111靠近出光口102a的一侧延伸。为了保证激光光源111发出的激光121中的第二光121b能够直接入射到第二波长转换装置113中，激光光源111与第二波长转换装置113设置在外壳102相对的两端。在本方案中，以激光光源111与第二波长转换装置113为主要描述端，外壳的其他端部皆可理解为侧壁，当然也可以选择其他端为主要描述端，这里并不做限制。为了方便出射光124的出射，因此外壳102的侧壁上需要设置一个出光口102a。由于第一受激光122在穿过分光合光片101后直接出射，所以为了保证最短光路，第一波长转换装置112与出光口102a相对设置，位于外壳102的侧壁上。而为了保证分光合光片101与激光121的光轴夹角a=45
°
，并且分光合光片101能够有效的对激光121进行分光，以及能有效的将第一受激光122与第二受激光123进行合光，所以分光合光片101的光接收面101a由第二波长转换装置113靠近第一波长转换装置112的一侧向激光光源111靠近出光口102a的一侧延伸。
27.由于波长转换装置发出的受激光是向四周随机出射的，可以理解为波长转换装置在发光时相当于一个朗伯发光体。而向四周随机出射的受激光如果不能加以收集利用，很
大程度上是不能出射的，造成了光能的浪费。因此优选的，还包括位于外壳102与第一波长转换装置112之间的第一固定台103，所述第一固定台103与外壳102连接，所述第一固定台103朝向分光合光片101的一端向另一端凹陷形成第一凹槽，所述第一波长转换装置112设置在第一凹槽底部，还包括第一透镜组104，所述第一透镜组104位于第一波长转换装置112与分光合光片101之间，所述第一透镜组104覆盖第一凹槽。为了更好的固定第一波长转换装置112，这里引入了第一固定台103，而第一固定台103朝向分光合光片101的一端向另一端凹陷形成第一凹槽，将第一波长转换装置112固定在第一凹槽的底部，这使得第一波长转换装置112拥有更好的保护，避免了第一波长转换装置112因外力而发生移位。波长转换装置在转化激发光产生受激光时会产生大量的热，而热量的堆积会造成波长转换装置的损坏。而第一固定台103的存在也相当于增加了第一波长转换装置112的散热面积，加快了散热速度。而为了使得第一受激光122能够尽量的出射，我们引入了第一透镜组104。由光学知识可知，凸透镜可以将发散的光进行收束，即将大角度光扭转为小角度光。所以第一透镜组104优选凸透镜。又由光学知识可知，凸透镜存在一个焦点，只有发光点与焦点重合时凸透镜对光的收束能力才能最佳；当发光点位于焦点与凸透镜之间时，发光点距离凸透镜的距离越近凸透镜对光的收束能力越弱。因此第一波长转换装置112与凸透镜之间必须要有一定的距离。但外壳102内部的体积是有限的，这就导致了第一波长转换装置112不可能位于凸透镜的焦点上，也就造成了凸透镜对第一受激光122的收束能力是有限的。所以优选的，第一透镜组104包括两个凸透镜，通过两个凸透镜的叠加使用，将原本因角度过大而不能出射的部分第一受激光122转变为能够出射的小角度第一受激光122，从而增加了光能的利用率，避免了光能浪费。同理，为了减少从第二波长转换装置113出射的第二受激光123的光损失，一种优选的实施方式是，还包括位于外壳102与第二波长转换装置113之间的第二固定台105，所述第二固定台105与外壳102连接，所述第二固定台105朝向分光合光片101的一端向另一端凹陷形成第二凹槽，所述第二波长转换装置113设置在第二凹槽中，还包括第二透镜组106，所述第二透镜组106位于第二波长转换装置113与分光合光片101之间，所述第二透镜组106覆盖第二凹槽。同样是选用固定台即第二固定台105进行固定与散热，也同样选用透镜组即第二透镜组106对光进行收束，第二透镜组106也同样是两个凸透镜。通过第一透镜组104与第二透镜组106的共同使用，有效的增加了第一受激光122与第二受激光123的利用率，减少了光能的浪费。
28.激光光源111发出的激光121会形成一个长条形光斑，这是由于激光121存在一个快轴和一个慢轴，激光121的快轴方向上的角度大于激光121慢轴方向上的角度造成的。然而长条形光斑并不是我们想要的，我们想要的是一个圆形光斑。所以优选的，还包括收束透镜107，所述收束透镜107位于分光合光片101与激光光源111之间。本方案所使用的收束透镜107同样为凸透镜，利用凸透镜对光进行收束的特性，将激光121的快轴方向进行收束，而激光121的慢轴方向不做改变，从而使得激光121 穿过收束透镜107后形成的光斑是一个圆形的光斑。为了防止收束透镜107而发生位移，优选的，还包括围绕收束透镜107设置的固定装置108，所述固定装置108与外壳102连接。选用固定装置108对收束透镜107进行固定，而为了避免固定装置108遮挡激光121，因此固定装置108需要围绕收束透镜107的周向设置。
29.综上所述，在本实施例中为了减少出射光124中的激光杂光，选用分光合光片101将激光分为第一光121a和第二光121b，然后第一波长转换装置112将第一光121a转化为第
一受激光122出射，第一受激光122穿过分光合光片101时，第一受激光122中未被转化的第一光121a会被分光合光片101反射而无法出射；第二光121b被第二波长转换装置113转化为第二受激光123，第二受激光123朝向分光合光片101出射，最终第一受激光122与第二受激光123汇合为出射光124出射。在本方案中，由于分光合光片101对激光121的反射率远远大于透射率，使得出射光124中的激光杂光比例大大降低。而且激光121经过两个波长转换装置的转化，使得激光121能够被充分转化为受激光，激光121的利用率增加，也使得出射光124亮度更高。最为关键的是出射光124光轴与激光121光轴所在平面与分光合光片101垂直，所述激光121光轴与分光合光片101之间的夹角为a，，这样才能够保证分光合光片101能够有效地将激光121分成第一光121a与第二光121b，也才能够高效率的将第一受激光122与第二受激光123汇合为出射光124。
30.实施例2：
31.在实施例1中，激光光源111的发光功率是有限度的。所以想要得到更为明亮光，一种优选的实施方式是，所述激光光源211为三个，所述三个激光光源211都朝向分光合光片201发出激光221，所述三个激光二极管为第一激光光源211a、第二激光光源211b以及第三激光光源211c，所述收束透镜207位于第一激光光源211a与分光合光片201之间，所述第二激光光源211b位于第一激光光源211a的一侧，所述第三激光光源211c位于第一激光光源211a的另一侧。在激光二极管的功率有限的情况下，为了获得更高亮度的出射光224，我们选择增加光源的数量来使得出射光224的亮度提高。为了使得三个激光光源211都能够发出的光是平行排列的，因此第二激光光源211b位于第一激光光源211a的一侧，第三激光光源211c位于第一激光光源211a的另一侧。虽然增加了光源数量来提升出射光224的亮度，但如果光源发出的受激光无法照射到或只有小部分能够到达波长转换装置，那就无可避免的造成了光能的浪费。因此，一种优选的实施方式是，还包括与固定装置208连接的第一光路扭转装置209a，所述第一光路扭转装置209a包括第一进光区和第一出光区，所述第一进光区与第二激光光源211b的发光区对准，所述第一出光区与收束透镜207对准。第一光路扭转装置209a内部由反射镜组成，可以将来自第二激光光源211b的激光225经过多次反射后朝向收束透镜207出射，进而激光225可以穿过收束透镜207出射。激光225在经过收束透镜207的收束后，激光225最终形成一个近似圆形的光斑，进而使得从装置出射的光形成的光斑也会是近似圆形的。同理，还包括与固定装置208连接的第二光路扭转装置209b，所述第二光路扭转装置209b包括第二进光区和第二出光区，所述第二进光区接收来自第三激光光源211c的激光226，所述第二出光区与收束透镜207对准。第二光路扭转装置209b同样内部由反射镜组成，将来自第三激光光源211c的激光226引导至收束透镜207。激光216也同样被收束透镜207收束，因而激光226也会同样形成一个近似圆形的光斑。
32.综上所述，为了增加出射光的整体亮度，所以我们选用三个激光光源作为激发光光源；而为防止激光光能的浪费，我们选择使用第一光路扭转装置209a和第二光路扭转装置209b来对第二激光光源211b发出的激光225，和第三激光光源211c发出的激光226进行引导。
33.以上对本实用新型的数个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。