CN107238004A - 激光激发的白光照明*** - Google Patents

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Abstract

本发明是有关于一种激光激发的白光照明***，该***包括：半球形反射体、透光载板、波长转换层、反射层、及多数散热结构。其中半球形反射体具有反射弧面及开口，反射弧面上设有第一入光孔，透光载板固设于开口位置并具有激发区，波长转换，固着于激发区，反射层形成于透光载板的内侧且于激发区以外的表面，散热结构则固设于透光载板的外侧且于激发区以外的表面，激光光源发出的激光穿过第一入光孔照射至波长转换层并发射出白光。借此本发明可以减少制作流程或制造设备、成本低廉、输出白光准确、提升光子循环效果，在相同的光源条件下提升出光效率，若增加第二入光孔，在光展量不增加的情况下，更可增强射出白光的光强度并扩大应用层面。

Description

激光激发的白光照明***
技术领域
本发明是涉及一种照明***，特别是涉及一种具有半球形反射体并以激光为光源，而能准确输出白光、提升出光效率、增强射出白光的光强度的激光激发的白光照明***。适用于产业界广泛推广和应用。
背景技术
现代生活中，节能光源的使用，正急速地大量普及，其中尤以电能需求量甚低，而又能提供足够亮度需求的LED成长最为快速。
现今使用的LED，以白光LED为大多数，而且多是以蓝光晶粒激发萤光粉完成的。然而蓝光晶粒的发光特性具有较大的光展量，导致其与萤光粉结合的效率一直无法有效提升。另一方面，蓝光LED在高电流驱动时，会产生droop effect，更使发光效率又再降低。
因此如何发展出一种简单有效的技术或照明***，可以改善使用蓝光LED的低效率，并创新结构的设计，使光子可以有效利用并增加整体光展量，便成为LED产业，甚至整个照明应用产业一个重要的进步课题，进而在符合环保节能的需求的同时，更能够提升人类整体的生活品质。
发明内容
本发明的主要目的在于，克服现有照明***发光效率低的缺陷，而提供一种激光激发的白光照明***，其包括：半球形反射体、透光载板、波长转换层、反射层、以及多数散热结构。且激光光源发出的激光穿过半球形反射体的一个第一入光孔照射至波长转换层并发射出白光。借由本发明的实施，照明***不仅不须复杂制作流程或制造设备，实施成本低廉，可以准确输出白光，提升光子循环效果，进而在相同的光源条件下提升出光效率，再增加第二入光孔，进行波长多工或角度多工，在光展量(etendue)不增加的情况下，更可以增强射出白光的光强度(光输出量)并扩大应用层面。更加适于实用。
本发明的目的及解决其技术问题可以采用以下技术方案来实现。本发明是提供一种激光激发的白光照明***，其包括：一半球形反射体，其具有反射弧面及开口，反射弧面上设有至少一个第一入光孔；透光载板，固设于开口位置并具有激发区；波长转换层，固着于激发区；反射层，形成于透光载板的内侧且于激发区以外的表面；以及多数散热结构，固设于透光载板的外侧且于激发区以外的表面，其中，激光光源发出的激光光穿过第一入光孔照射至波长转换层并发射出白光。
本发明的目的及解决其技术问题还可以采用以下技术措施来进一步实现。
前述的白光照明***，该透光载板与该半球形反射体是结合为半球形反射罩体结构。
前述的白光照明***，该透光载板为玻璃、蓝宝石基板、透明陶瓷、单晶铝或多晶铝所构成。
前述的白光照明***，该激光光为蓝色，且该波长转换层为萤光粉层、量子点层(quantum dot layer)或光致发光材料所形成的材料层。
前述的白光照明***，该波长转换层为黄色、红绿混合或橘绿混合的萤光粉层。
前述的白光照明***，该萤光粉层为钇铝石榴石(YAG)、硅酸盐(silicate)或氮化物(nitride)等材质所构成。
前述的白光照明***，该波长转换层是以喷涂方式涂布于该激发区。
前述的白光照明***，该激光发出的光线的波长范围是介于360～480纳米(nm)之间。
前述的白光照明***，至少一个该散热结构为一个散热鳍片。
前述的白光照明***，该半球形反射体进一步形成有至少一个第二入光孔。
前述的白光照明***，该第二入光孔是受蓝光激光照射，该蓝光激光照射出的蓝光穿过该第二入光孔照射至该波长转换层并发射出白光。
前述的白光照明***，是进行430nm及460nm的波长多工或角度多工，在光展量(etendue)不增加的情况下，增加发射出的白光的光强度。
借由上述技术方案，，本发明至少可以达到下列优点及进步功效：
1、不须复杂制作流程或制造设备，实施成本低廉。
2、可以准确输出白光。
3、提升光子循环效果，进而在相同的光源条件下提升出光效率。
4、增加第二入光孔，进行波长多工或角度多工，在光展量(etendue)不增加的情况下，更可以增强射出白光的光强度(光输出量)。
为使任何熟悉相关技艺者了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、申请专利范围及图式，任何熟悉相关技艺者可轻易地理解本发明相关的目的及优点，因此将在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点。
附图说明
图1为本发明实施例的一种激光激发的白光照明***的剖面示意图。
图2为本发明实施例的一种透光载板的正面示意图。
图3为本发明实施例的一种激光激发的白光照明***的斜视立体示意图。
图4为本发明实施例的一种反射光于半球形反射体及透光载板内的行进示意图。
图5为本发明实施例的一种进一步具有第二入光孔的激光激发的白光照明***的剖面示意图。
图6为图5实施例中的半球形反射体后方视图的示意图。
[符号的说明]
100：激光激发之白光照明*** 10：半球形反射体
11：第一入光孔 12：开口
13：反射弧面 20：透光载板
21：激发区 30：波长转换层
40：反射层 50：散热结构
60：第二入光孔 90：蓝光激光
BR1：激光光 BR2：蓝光
WL：白光 RR：反射光
具体实施方式
请参阅图1及图3所示，为实施例的一种激光激发的白光照明***100，其包括：半球形反射体10；透光载板20；波长转换层30；反射层40；以及多数散热结构50。
如图1及图3所示，激光激发白光照明***100的半球形反射体10，具有反射弧面13及开口12，反射弧面13上则设有第一入光孔11。
半球形反射体10材质则无特殊的限定，可以为陶瓷、金属或其他耐热物质所构成。而半球形反射体10的形状则形成为可以将透光载板20上反射层40所反射的光线，再反射至激发区21位置。
如图1、图2及图3所示，透光载板20，固设于开口12的位置并具有激发区21。激光激发的白光照明***100的设置，是在于使照明光源用的激光光BR1穿过第一入光孔11射入半球形反射体10之内，并且对着激发区21照射至波长转换层30并发射出白光WL。
如图1及图3所示，透光载板20可以与半球形反射体10结合为一个半球形反射罩体结构，而自第一入光孔11进入且受反射层40反射的激光BR1，则再受半球形反射体10的反射弧面13反射至激发区21。
至于形成透光载板20的材质，可以为玻璃、蓝宝石基板、透明陶瓷、单晶铝或多晶铝所构成。
同样如图1及图3所示，透光载板20的激发区21则固着有波长转换层30。波长转换层30可以是以喷涂的方式涂布于透光载板20的激发区21。
如图1及图3所示的波长转换层30是用以受自第一入光孔11进入的激光光BR1照射，并混和产生白光WL，自激发区21照射出激光激发的白光照明***100之外。
其中，激光光BR1可以是蓝色，而激光BR1的波长范围则可以介于360～480纳米(nm)之间。且波长转换层30可以为萤光粉层、量子点层(quantum dot layer)或光致发光材料所形成的材料层。
而当波长转换层30为萤光粉层之时，波长转换层30可以为黄色、红绿混合或橘绿混合的萤光粉层。而萤光粉层的材质则可以为钇铝石榴石(YAG)、硅酸盐(silicate)或氮化物(nitride)。
再如图1及图3所示，透光载板20的内表面，也就是与反射弧面13相对的表面，除了激发区21的部份以外形成或涂布有一反射层40。
如图1、图3及图4所示，反射层40可以将照射至激发区21***的激光BR1的反射光RR，反射至反射弧面13，再由反射弧面13将这些反射光RR反射至激发区21与波长转换层30进行混和为白光WL。
请再参阅图1及图3所示，为了增强整体激光激发的白光照明***100的散热效果，多数散热结构50，固设于透光载板20之外侧且于激发区21以外的表面。
而所使用的散热结构50，其中至少一个散热结构50可以为一个容易取得、散热效果佳、使用成本又较为低廉的散热鳍片。
接下来，请参阅图5及图6所示，半球形反射体10可以进一步形成有至少一个第二入光孔60。
借由至少一个第二入光孔60的形成，每一个第二入光孔60可以受蓝光激光90照射，蓝光激光90照射出的蓝光BR2穿过第二入光孔60照射至波长转换层30，并且与波长转换层30产生混和作用而发射出白光WL。
如此，穿过第一入光孔11与第二入光孔60的激光BR1及蓝光BR2，同时照射至波长转换层30，进行波长多工或角度多工，在光展量(etendue)不增加的情况下，可以增强与波长转换层30产生混和作用而发射出的白光WL的光强度(光输出量)，使激光激发的白光照明***100可以扩大其应用范围。其中，光展量(etendue)又称光学不变量(opticalinvariant)，用来描述光束的几何特性(如发散角、切面面积)。
总而言之，激光激发的白光照明***100借由波长转换层30涂布于具有散热结构50的透光载板20，再以激光光BR1或激光光BR1加上蓝光BR2照射，可以准确输出白光WL；半球形反射体10可以提升激光BR1或蓝光BR2的光子循环效果，提升出光效率；增加第二入光孔60，可以进行波长多工或角度多工，在光展量(etendue)不增加的情况下，更可以增强射出的白光WL的光强度(光输出量)。
以上所述，仅是本发明的较佳实例而已，并非对发明作任何形式上的显示，虽然本发明以较佳实例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改，等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (12)

1.一种激光激发的白光照明***，其特征在于：该***包含：半球形反射体，其具有反射弧面及开口，该反射弧面上设有第一入光孔；透光载板，固设于该开口位置并具有激发区；波长转换层，固着于该激发区；反射层，形成于该透光载板的内侧且于该激发区以外的表面；以及多数散热结构，固设于该透光载板的外侧且于该激发区以外的表面，其中，激光光源发出的激光穿过该第一入光孔照射至该波长转换层并发射出白光。
2.如权利要求1所述的白光照明***，其特征在于：该透光载板与该半球形反射体是结合为半球形反射罩体结构。
3.如权利要求1所述的白光照明***，其特征在于：该透光载板为玻璃、蓝宝石基板、透明陶瓷、单晶铝或多晶铝所构成。
4.如权利要求1所述的白光照明***，其特征在于：该激光的光为蓝色，且该波长转换层为萤光粉层、量子点层(quantum dot layer)或光致发光材料所形成的材料层。
5.如权利要求1所述的白光照明***，其特征在于：该波长转换层为黄色、红绿混合或橘绿混合的萤光粉层。
6.如权利要求5所述的白光照明***，其特征在于：该萤光粉层为钇铝石榴石(YAG)、硅酸盐(silicate)或氮化物(nitride)等材质所构成。
7.如权利要求1所述的白光照明***，其特征在于：该波长转换层是以喷涂方式涂布于该激发区。
8.如权利要求1所述的白光照明***，其特征在于：该激光发出的光线的波长范围是介于360～480纳米(nm)之间。
9.如权利要去1所述的白光照明***，其特征在于：至少一个散热结构为一个散热鳍片。
10.如权利要求1所述的白光照明***，其特征在于：该半球形反射体进一步形成有至少一个第二入光孔。
11.如权利要求10所述的白光照明***，其特征在于：该第二入光孔是受蓝光激光照射，该蓝光激光照射出的蓝光穿过该第二入光孔照射至该波长转换层并发射出白光。
12.如权利要求10所述的白光照明***，其特征在于：是进行430nm及460nm的波长多工或角度多工，在光展量(etendue)不增加的情况下，增加发射出的白光的光强度。
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