一种发光设备制造技术

本实用新型专利技术提供的发光设备包括第一光源、第二光源、二向色镜、波长转换装置、第一光路调节装置或第二光路调节装置以及第一散射光学系统。在本实用新型专利技术中，通过使用第一散射光学系统可以改善出射光的混光效果。通过单独调节第一光源和第二光源的功率可以实现发光设备的出射光的色温的自由调节。还可以在第二光源中使用可出射不同主波长的光的激光器来提高发光设备的出射光的显色指数。本实用新型专利技术中的第一光源出射的光全部用于激发波长转换装置，相比于现有技术方案，本实用新型专利技术中所提供的发光设备可以在不增加光学扩展量的情况下实现更高光通量的输出，如果在第一光源中配合使用偏振选择元件，则可以再进一步提高发光设备的光通量的输出。光通量的输出。光通量的输出。

【技术实现步骤摘要】
一种发光设备


[0001]本专利技术属于照明领域，尤其属于固态光源照明领域。本专利技术提供的一种发光设备可适用于需要高光照强度和小光学扩展量的系统中，比如娱乐照明系统、投影系统、汽车照明系统、医疗照明系统、探照照明系统、野外作业照明系统、航海照明系统、便携式照明系统等。

技术介绍

[0002]激光作为理想的点光源，具有光学扩展量小、寿命长且不含汞等优点，由它作为光源，激发荧光材料可以得到彩光或者白光，同时配合使用光学元件，可以得到理想的具有较小光学扩展量的发光设备。
[0003]图1是现有的使用二向色镜的发光设备的结构示意图。如图1所示，现有的使用二向色镜的发光设备包括光源101、光源102、二向色镜103、透镜组104 (包括透镜104a和透镜104b)、波长转换装置105(包括反射层105a和波长转换层105b)、透射式扩散片106、准直透镜107以及聚焦透镜108。其中，光源 101内包含有若干个激光器101a及与若干个激光器101a一一对应的若干个准直透镜101b，激光器101a出射蓝光，光源102内包含有若干个激光器102a及与若干个激光器102a一一对应的若干个准直透镜102b，激光器102a也出射蓝光。
[0004]二向色镜103的特性为使蓝光透射且反射黄光。光源101出射的蓝光透射过二向色镜103后射向透镜组104，透镜组104将来自二向色镜103的蓝光朝向波长转换装置105会聚，波长转换装置105是反射式的，包括反射层105a和设于反射层105a上的波长转换层105b(比如：黄色荧光粉层)，波长转换装置105 将入射的蓝光转换成黄光并使其射向透镜组104，黄光经透镜组104收集后射向二向色镜103，二向色镜103使黄光反射。光源102出射的蓝光射向透射式扩散片106，透射式扩散片106使其均匀化后射向准直透镜107，经准直透镜107准直的蓝光射向二向色镜103，二向色镜103使其透射。经二向色镜103反射的黄光和透射过二向色镜103的蓝光合为一路混合光，而黄光和蓝光的混合光即为白光，最后聚焦透镜108将这些白光会聚并从发光设备出射。
[0005]图1所示的方案的不足之处在于透射式扩散片106无法很好地均匀由光源 102出射的蓝光，而且由透射式扩散片106均匀后的蓝光的光分布和由波长转换装置105出射的黄光的光分布很难完全匹配，因此会导致发光设备的出射光中的蓝光和黄光的混光效果不好。
[0006]图2是现有的使用偏振分光器的发光设备的结构示意图。如图2所示，现有的发光设备包括光源201、四分之一波片202、偏振分光器203、透镜组204(包括透镜204a和透镜204b)、波长转换装置205(包括反射层205a和波长转换层 205b)、四分之一波片206、透镜组207(包括透镜207a和透镜207b)、反射式散射板208以及聚焦透镜209。其中，光源201内包含有若干个激光器201a及与若干个激光器201a一一对应的若干个准直透镜201b，激光器201a出射S偏振光的蓝光。
[0007]偏振分光器203的特性为反射S偏振光的蓝光且使P偏振光的蓝光透射，同时偏振
分光器203还使黄光透射。光源201出射的S偏振光的蓝光透射过四分之一波片202后被转换成由S偏振光成分和P偏振光成分按照规定的比例混合而成的蓝光，然后入射至偏振分光器203，偏振分光器203将其分离成S偏振光的蓝光和P偏振光的蓝光，并且反射其中的S偏振光的蓝光且使其中的P偏振光的蓝光透射。其中，经偏振分光器203反射的S偏振光的蓝光射向透镜组204，透射过偏振分光器203的P偏振光的蓝光射向四分之一波片206。透镜组204将S偏振光的蓝光朝向波长转换装置205会聚，波长转换装置205是反射式的，包括反射层205a和设于反射层205a上的波长转换层205b(比如：黄色荧光粉层)，波长转换装置205将S偏振光的蓝光转换成黄光并使其射向透镜组204，黄光经透镜组204收集后射向偏振分光器203，偏振分光器203使黄光透射。P偏振光的蓝光透射过四分之一波片206后被转换为圆偏振光的蓝光，透镜组207将圆偏振光的蓝光朝向反射式散射板208会聚，圆偏振光的蓝光经反射式散射板208反射后射向透镜组207，然后经透镜组207收集后射向四分之一波片206，圆偏振光的蓝光透射过四分之一波片206后被转换为S偏振光的蓝光，这些S偏振光的蓝光射向偏振分光器203，偏振分光器203反射S偏振光的蓝光。透射过偏振分光器203的黄光和经偏振分光器203反射的S偏振光的蓝光合为一路混合光，而黄光和蓝光的混合光即为白光，最后聚焦透镜209将这些白光会聚并从发光设备出射。
[0008]图2所示的方案有以下几点不足之处：
[0009]第一，在图2所示的方案中，光源201出射的S偏振光的蓝光透射过四分之一波片202后被转换成由S偏振光成分和P偏振光成分按照规定的比例混合而成的蓝光，此S偏振光成分和P偏振光成分的比例会决定发光设备的出射光中的蓝光和黄光的比例，从而决定整个发光设备的出射光的色温，但此结构无法实现出射光的色温可调。在此结构的基础上，可以通过旋转四分之一波片202来改变S 偏振光成分和P偏振光成分的比例，从而使发光设备的出射光实现色温可调，但由于此时的蓝光和黄光的调节不是相互独立的，增加或减少蓝光的比例会直接影响黄光的光通量的输出，因而在调节色温的过程中，会影响发光设备的光通量的输出。
[0010]第二，在图2所示的方案中，光源201出射的蓝光一部分被波长转换装置 205转换成黄光，剩余的蓝光和黄光混合形成白光。波长转换装置205包括反射层205a和设于反射层205a上的波长转换层205b(比如：黄色荧光粉层)，黄色荧光粉受蓝光激发后发出黄光，通常为了实现高效的光输出，一般都会选择能够出射最易激发黄色荧光粉的波段的光的激光器来尽可能多地得到黄光，比如选择主波长为455nm的蓝色激光器，但这样所合成出的白光中的蓝光波段的光谱就会非常窄，因为此时的蓝光波段的主要成份为455nm的单色光，因此发光设备的出射光的显色指数一般都比较低。
[0011]第三，在图2所示的方案中，如需显著提升发光设备的光通量的输出，就需要在光源201中增加激光器201a的数量，但这样就会使整个发光设备的光学扩展量变大，从而无法满足一些需要小光学扩展量的应用领域，比如：娱乐照明系统、投影系统等。

技术实现思路

[0012]本专利技术要解决的技术问题是：第一)现有的使用二向色镜的发光设备的出射光的混光效果不好；第二)现有的使用偏振分光器的发光设备在调节色温的过程中，会影响光通量的输出；第三)现有的使用偏振分光器的发光设备的出射光的显色指数较低；第四)如需
显著提升发光设备的光通量的输出，则会使现有的使用偏振分光器的发光设备的光学扩展量变大。
[0013]为了解决上述技术问题，本专利技术的一个技术方案是提供了一种发光设备，其特征在于，包括第一光源、第二光源、二向色镜、波长转换装置、第一光路调节装置以及第一散射光学系统，其中：
[0014]所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种发光设备，其特征在于，包括第一光源、第二光源、二向色镜、波长转换装置、第一光路调节装置以及第一散射光学系统，其中：所述第一光源用于出射第一波段的光；所述第二光源用于出射第二波段的光且所述第二波段与所述第一波段相同或不同；所述二向色镜接收由所述第一光源出射的所述第一波段的光，使其透射或反射；当所述二向色镜使所述第一光源出射的所述第一波段的光透射时，所述波长转换装置接收透射过所述二向色镜的所述第一波段的光，将其转换成与所述第一波段和所述第二波段均不同的第三波段的光；所述二向色镜反射来自所述波长转换装置的所述第三波段的光；经所述二向色镜反射的所述第三波段的光射向所述第一光路调节装置；当所述二向色镜使所述第一光源出射的所述第一波段的光反射时，所述波长转换装置接收自所述二向色镜反射而来的所述第一波段的光，将其转换成与所述第一波段和所述第二波段均不同的第三波段的光；所述二向色镜使来自所述波长转换装置的所述第三波段的光透射；透射过所述二向色镜的所述第三波段的光射向所述第一光路调节装置；所述第一光路调节装置接收由所述第二光源出射的所述第二波段的光，使其至少部分透射或至少部分反射；当所述第一光路调节装置使所述第二光源出射的所述第二波段的光至少部分透射时，所述第一散射光学系统接收透射过所述第一光路调节装置的所述第二波段的光，将其反射并形成散射的所述第二波段的光；所述第一光路调节装置反射至少部分来自所述第一散射光学系统的所述第二波段的光；所述第一光路调节装置使来自所述二向色镜的所述第三波段的光透射；当所述第一光路调节装置使所述第二光源出射的所述第二波段的光至少部分反射时，所述第一散射光学系统接收自所述第一光路调节装置反射而来的所述第二波段的光，将其反射并形成散射的所述第二波段的光；所述第一光路调节装置使至少部分来自所述第一散射光学系统的所述第二波段的光透射；所述第一光路调节装置反射来自所述二向色镜的所述第三波段的光。2.根据权利要求1所述的一种发光设备，其特征在于，所述第一光路调节装置为第一偏振分光器，所述第一偏振分光器关于所述第二波段的入射光具有以下第一特性：反射具有第一偏振方向的所述第二波段的线偏振光且使具有第二偏振方向的所述第二波段的线偏振光透射，其中，所述第一偏振方向不同于所述第二偏振方向；所述第一偏振分光器关于所述第三波段的入射光具有以下第二特性：使所述第三波段的光透射或反射。3.根据权利要求1所述的一种发光设备，其特征在于，还包括偏振转换元件，所述偏振转换元件位于所述第一光路调节装置和所述第一散射光学系统之间的光路上，用于使自所述第一光路调节装置射向所述第一散射光学系统的所述第二波段的光经所述第一散射光学系统反射并返回到所述第一光路调节装置时，其偏振方向或偏振状态发生改变。4.根据权利要求3所述的一种发光设备，其特征在于，所述偏振转换元件为第一四分之一波片。5.根据权利要求1所述的一种发光设备，其特征在于，所述第一光源内包含N个第一激光器以及与N个所述第一激光器一一对应的N个第一准直元件，N≥1，其中：所述第一激光器用于出射所述第一波段的光；
所述第一准直元件集成于所述第一激光器内或设于所述第一激光器外，用于准直所述第一激光器出射的所述第一波段的光。6.根据权利要求5所述的一种发光设备，其特征在于，所述第一光源内还包含偏振选择元件，所述偏振选择元件的特性为反射所述第一波段的S偏振光且使所述第一波段的P偏振光透射，所述第一光源内的至少一个所述第一激光器用于出射所述第一波段的S偏振光，形成入射光一，所述第一光源内剩余的所述第一激光器用于出射所述第一波段的P偏振光，形成入射光二，由所述偏振选择元件将所述入射光一和所述入射光二合并为一路光后出射。7.根据权利要求1所述的一种发光设备，其特征在于，所述第二光源内包含M个第二激光器以及与M个所述第二激光器一一对应的M个第二准直元件，M≥1，其中：所述第二激光器用于出射所述第二波段的光；所述第二准直元件集成于所述第二激光器内或设于所述第二激光器外，用于准直所述第二激光器出射的所述第二波段的光。8.根据权利要求1所述的一种发光设备，其特征在于，所述第一散射光学系统由第一反射式散射板构成，或由第一透射式散射板和第一反射镜构成。9.根据权利要求1所述的一种发光设备，其特征在于，还包括第一收集光学系统，所述第一收集光学系统位于所述二向色镜和所述波长转换装置之间的光路上，用于将来自所述二向色镜的所述第一波段的光朝向所述波长转换装置会聚，同时用于收集来自所述波长转换装置的所述第三波段的光并使其射向所述二向色镜。10.根据权利要求1所述的一种发光设备，其特征在于，还包括第二收集光学系统，所述第二收集光学系统位于所述第一光路调节装置和所述第一散射光学系统之间的光路上，用于将来自所述第一光路调节装置的所述第二波段的光朝向所述第一散射光学系统会聚，同时用于收集来自所述第一散射光学系统的所述第二波段的光并使其射向所述第一光路调节装置。11.根据权利要求1所述的一种发光设备，其特征在于，还包括第一匀光光学系统，所述第一匀光光学系统位于从所述第一光源到所述二向色镜的光路上，用于均匀由所述第一光源出射的所述第一波段的光。12.根据权利要求1所述的一种发光设备，其特征在于，还包括第二匀光光学系统，所述第二匀光光学系统位于从所述第二光源到所述第一光路调节装置的光路上，用于均匀由所述第二光源出射的所述第二波段的光。13.根据权利要求1所述的一种发光设备，其特征在于，还包括聚光光学系统，用于使自所述第一光路调节装置出射的光会聚。14.根据权利要求1所述的一种发光设备，其特征在于，还包含第一透镜组，所述第一透镜组位于从所述第一光源到所述二向色镜的光路上，用于缩小由所述第一光源出射的所述第一波段的光所形成的光束。15.根据权利要求1所述的一种发光设备，其特征在于，还包含第二透镜组，所述第二透镜组位于从所述第二光源到所述第一光路调节装置的光路上，用于缩小由所述第二光源出射的所述第二波段的光所形成的光束。16.根据权利要求1所述的一种发光设备，其特征在于，还包括反射元件，所述反射元件位于所述第二光源和所述第一光路调节装置之间的光路上，所述反射元件具有透射区和反
射区，所述透射区允许所述第二波段的光通过或透射过，所述反射区用于反射来自所述第一光路调节装置的所述第二波段的光，并使其中的至少部分光射回所述第一光路调节装置。17.根据权利要求16所述的一种发光设备，其特征在于，还包括导光光学系统，所述导光光学系统位于从所述第二光源到所述第一光路调节装置的光路上，用于引导至少部分由所述第二光源出射的所述第二波段的光通过或透射过所述反射元件的所述透射区后入射至所述第一光路调节装置。18.根据权利要求1所述的一种发光设备，其特征在于，还包括第二散射光学系统，所述第一光路调节装置使由所述第二光源出射的所述第二波段的光部分透射且部分反射后从不同光路出射，所述第一散射光学系统接收从其中一个光路出射的所述第二波段的光，所述二向色镜接收从另一个光路出射的所述第二波段的光，使其透射或反射后射向所述第二散射光学系统，所述第二散射光学系统将其反射并形成散射的所述第二波段的光；所述二向色镜使来自所述第二散射光学系统的所述第二波段的光反射或透射后射向所述第一光路调节装置，所述第一光路调节装置使其透射或反射。19.根据权利要求18所述的一种发光设备，其特征在于，所述第二散射光学系统由第二反射式散射板构成，或由第二透射式散射板和第二反射镜构成。20.根据权利要求18所述的一种发光设备，其特征在于，还包括第三收集光学系统，所述第三收集光学系统位于所述二向色镜和所述第二散射光学系统之间的光路上，用于将来自所述二向色镜的所述第二波段的光朝向所述第二散射光学系统会聚，同时用于收集来自所述第二散射光学系统的所述第二波段的光并使其射向所述二向色镜。21.根据权利要求18所述的一种发光设备，其特征在于，还包括第二四分之一波片，所述第二四分之一波片位于所述二向色镜和所述第二散射光学系统之间的光路上...

【专利技术属性】
技术研发人员：万民，
申请(专利权)人：万民，
类型：新型
国别省市：