CN110686211A - 一种小体积激光照明模组 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种小体积激光照明模组，包括激光源单元、波长转换单元和反射单元，激光源单元位于反射单元的一侧，反射单元为顶部具有开孔的半球形反光碗，半球形反光碗由玻璃制成，内表面镀设反射膜且其中一侧设有贯穿半球形反光碗顶部和底部的缺口，波长转换单元位于半球形反光碗的球心处，激光源单元出射的激光束穿过缺口后投射至波长转换单元上并激发出荧光，一部分荧光从半球形反光碗的开孔处直接出射，另一部分荧光经半球形反光碗反射后从开孔处出射。本发明不仅有效降低小体积激光照明模组的占用体积和安装难度，提高了使用便捷度，增强了中心亮度，而且可以避免荧光从反射单元的边缘处沿非指定方向出射，提高安全性能和光源的利用率。

Description

一种小体积激光照明模组
技术领域
本发明涉及照明领域，尤其涉及一种小体积激光照明模组。
背景技术
随着半导体技术的发展，LED(Light Emitting Diode，发光二极管)光源因具有高效，节能，环保、成本低以及寿命长等优点，正逐步取代传统的白炽灯和节能灯，成为一种通用的照明光源。
在现有的LED汽车大灯中，LED光源位于车灯反光碗的球心处，LED光源出射的光束经车灯反光碗收集以及后端光学***(包括挡板、透镜等)的配光，最终投射出所需要的远近光场分布。该种可以得到满足需求的汽车大灯近光的配光分布，然而在形成远光分布时，由于受到当前LED光源亮度的限制，通常存在中心照度明显不够的问题，在例如舞台灯光照明、汽车前照灯、投影显示、探照等需要超高亮度光源的应用领域，LED光源便难以满足要求了。
针对上述问题，现有技术中提出一种激光照明灯，通过在车灯反光碗外侧设置激光源发射激光束并投射至车灯反光碗内侧的荧光材料上，激发出荧光并经过车灯反光碗反射后按指定方向出射，以形成在规定的立体角内行进的光束。然而由于现有结构中反光碗的边缘会留设照明光束出射的开口，因此经荧光材料激光出的荧光有一部分会直接从反光碗的边缘沿非指定方向出射，降低了光源的利用率和使用安全性；此外现有的激光照明灯通常体积较大，安装难度高，特别是在手提探照领域使用时，提高了使用者的劳动强度，大大降低了使用便捷度。
发明内容
本发明提供了一种小体积激光照明模组，以解决现有技术中存在的光源的利用率低、使用安全性差，照明灯体积大、安装难度高以及使用便捷度低的问题。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种小体积激光照明模组，包括激光源单元、波长转换单元和反射单元，所述激光源单元位于所述反射单元的一侧，所述反射单元为顶部具有开孔的半球形反光碗，所述半球形反光碗由玻璃制成，内表面镀设反射膜且其中一侧设有贯穿半球形反光碗顶部和底部的缺口，所述波长转换单元位于所述半球形反光碗的球心处，所述激光源单元出射的激光束穿过所述缺口后投射至所述波长转换单元上并激发出荧光，一部分所述荧光从所述半球形反光碗的开孔处直接出射，另一部分荧光经所述半球形反光碗反射后从所述开孔处出射。
进一步的，所述缺口沿周向对应的圆心角为10～30°。
进一步的，所述反射膜的反射率大于90％。
进一步的，所述反射膜包括金属膜和氧化物保护层。
进一步的，所述金属膜由银制成。
进一步的，所述反射膜为介质膜。
进一步的，所述激光源单元的中轴线与反射单元的中轴线平行。
进一步的，所述激光源单元包括沿光路依次设置的激光源、聚焦透镜和反射镜，所述激光源发出的激光束依次经过所述聚焦透镜和反射镜后透过所述缺口并投射至所述波长转换单元上，所述聚焦透镜的横截面为长方形，其中长边与所述反射单元的邻近边平行。
进一步的，所述激光源为半导激光器，发出椭圆形光斑，所述椭圆形光斑的长轴与所述聚焦透镜的横截面的长边平行。
进一步的，所述开孔对应的圆心角为60～90°。
本发明提供的一种小体积激光照明模组，通过设置具有开孔的半球形反光碗作为反射单元，并将波长转换单元设于其球心处，当激光源单元出射的激光束投射至波长转换单元上激发出荧光时，使一部分荧光从半球形反光碗的开孔处直接出射，另一部分荧光经所述半球形反光碗反射后从开孔处出射，不仅可以避免荧光从反射单元的边缘处沿非指定方向出射，而且增强了中心亮度，提高了安全性和光源的利用率。半球形反光碗采用光学面较光滑的玻璃制成，相比光学面不够光滑的塑料或其他材质形成的半球形反光碗，可以更好地将光线反射回到波长转换单元上，然而由于玻璃材质的半球形反光碗不方便打孔，因此通过在其上切割形成缺口，便于激光束透过该缺口投射到波长转换单元上。本发明提供的小体积激光照明模组结构简单，体积小，使用便捷度高。
附图说明
图1是本发明一具体实施例中小体积激光照明模组的结构示意图。
图中所示：10、激光源单元；110、激光源；120、聚焦透镜；130、反射镜；20、波长转换单元；30、反射单元；310、开孔；320、缺口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细描述：
如图1所示，本发明提供了一种小体积激光照明模组，包括激光源单元10、波长转换单元20和反射单元30，所述激光源单元10位于所述反射单元的一侧，所述反射单元30为顶部具有开孔310的半球形反光碗，所述半球形反光碗由玻璃制成，内表面镀设反射膜且其中一侧设有贯穿半球形反光碗顶部和底部的缺口320，所述波长转换单元20位于所述半球形反光碗的球心处，所述激光源单元10出射的激光束穿过所述缺口320后投射至所述波长转换单元20上并激发出荧光，一部分所述荧光从所述半球形反光碗的开孔310处直接出射，另一部分荧光经所述半球形反光碗反射后从所述开孔310处出射。具体的，将激光源单元10设于反射单元30的一侧，紧密布置，降低了两者的封装体积。通过设置具有开孔310的半球形反光碗作为反射单元30，并将波长转换单元20设于其球心处，当激光源单元10出射的激光束投射至波长转换单元20上激发出荧光时，使一部分荧光从半球形反光碗的开孔310处直接出射，另一部分荧光经所述半球形反光碗反射后从开孔310处出射，不仅可以避免荧光从反射单元30的边缘处沿非指定方向出射，而且增强了中心亮度，提高了安全性和光源的利用率。半球形反光碗采用玻璃制成，由于采用塑料或其他材质形成的半球形反光碗的光学面的光滑程度达不到所需的要求，导致反射的光线不能回到波长转换单元20上，而玻璃材质的半球形反光碗的光学面比较光滑，可以满足需要，该玻璃材质可以是石英、蓝宝石或其他成分。本实施例中，激光源单元10和波长转换单元20分设于反射单元30的内外两侧，然而由于玻璃材质的半球形反光碗不方便打孔，因此通过在其上切割形成缺口320，便于激光束透过该缺口320投射到波长转换单元20上。需要说明的是，由于反射单元30为半球形反光碗，因此波长转换单元20上激发出的荧光一部分直接从开孔310处出射，另一部分经反射单元30反射后依然投射至波长转换单元20上进行再次激发，而再次激发出的一部分光会直接从开孔310处出射，另一部分光则经反射单元30多次反射以及波长转换单元20多次激发后，最终所有的光线都将从开孔310处出射。
优选的，所述缺口320沿周向对应的圆心角为10～30°。缺口320不能太大，以免很多由波长转换单元20上激发出的荧光直接从缺口处射出而浪费，本实施例中缺口320不大于30°，为整体的30/360＝1/12，不大于10％，浪费的光线在可接受的范围之内。当然也可以在该缺口320中设置滤光片，该滤光片透射激光反白光，可以进一步降低光线浪费。
优选的，所述反射膜的反射率大于90％。从而半球形反光碗的整体反射率可以达到90％*(1-1/12)>80％，激光的利用率较高。优选的，所述反射膜包括金属膜和氧化物保护层，所述金属膜可以是银，当然也可以是其他高反射的金属，且由于金属膜容易氧化，故在金属膜外设置氧化物保护层，该氧化物可以是氧化硅或其他可以达到保护金属膜的氧化物。优选的，所述反射膜也可以采用介质膜，介质膜不容易被氧化，因此无需在外层设置保护膜，然而介质膜的反射率低于金属膜的反射率，因此本实施例中，金属膜优于介质膜。
优选的，所述激光源单元10的中轴线与反射单元30的中轴线平行。激光源单元10的中轴线与反射单元30的中轴线平行，有效降低了两者的封装体积和安装难度，特别是在手提探照领域使用时，大大降低了人工劳动强度，提高了使用便捷度。
优选的，所述激光源单元10包括沿光路依次设置的激光源110、聚焦透镜120和反射镜130，所述激光源110发出的激光束依次经过所述聚焦透镜120和反射镜130后透过所述缺口并投射至所述波长转换单元20上，所述聚焦透镜120的横截面为长方形，其中长边与所述反射单元30的邻近边平行。具体的，聚焦透镜120与反射单元30并排放置，将聚焦透镜120设置成截面为长方形的结构，且长边与所述反射单元30的邻近边平行，从而降低聚焦透镜120的占用体积，使整个照明模组更加小巧，大大提高了使用便捷度。
优选的，所述激光源110为半导体激光器，发出椭圆形光斑，所述椭圆形光斑的长轴与所述聚焦透镜120的横截面的长边平行。具体的，激光源110通常采用半导体激光器即激光二极管，发出的光斑为椭圆形光斑，该椭圆形光斑经过准直透镜后投射到聚焦透镜120上，且椭圆形光斑的长轴与聚焦透镜120上表面的长边对应，避免激光光斑从聚焦透镜120的边缘泄漏出去。
优选的，所述开孔310对应的圆心角为60～90°。由于经波长转换单元20激发出的荧光沿半球形反光碗均匀分布，因此开孔310的大小直接决定出射光线的比例，由于光线经反射单元30反射后会造成衰减，因此若开孔310太小，则会导致光线的衰减大，从而降低光源的利用率。而若开孔310太大，则会引起光线的扩散角太大，从而影响其准直性和能量集中性。此外，开孔310可以直接是通孔或者为设有可透过白光的透明构件的通孔，或者是与反射单元30一体而成的可透过白光的透明构件，所述可透过白光的透明构件可以是具有滤光片的透明板，该透明板可以透过白光，反射激光，以免激光从开孔310中泄露出去，保证其使用安全性。
综上所述，本发明提供的一种小体积激光照明模组，将激光源单元10设于反射单元30的一侧，紧密布置，降低了两者的封装体积。通过设置具有开孔310的半球形反光碗作为反射单元30，并将波长转换单元20设于其球心处，当激光源单元10出射的激光束投射至波长转换单元20上激发出荧光时，使一部分荧光从半球形反光碗的开孔310处直接出射，另一部分荧光经所述半球形反光碗反射后从开孔310处出射，不仅可以避免荧光从反射单元30的边缘处沿非指定方向出射，而且增强了中心亮度，提高了安全性和光源的利用率。半球形反光碗采用光学面较光滑的玻璃制成，相比光学面不够光滑的塑料或其他材质形成的半球形反光碗，可以更好地将光线反射回到波长转换单元20上，然而由于玻璃材质的半球形反光碗不方便打孔，因此通过在其上切割形成缺口320，便于激光束透过该缺口320投射到波长转换单元20上。本发明提供的小体积激光照明模组结构简单，体积小，使用便捷度高。
虽然说明书中对本发明的实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为提示，不应限定本发明的保护范围。在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种省略、置换和变更均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种小体积激光照明模组，包括激光源单元、波长转换单元和反射单元，其特征在于，所述激光源单元位于所述反射单元的一侧，所述反射单元为顶部具有开孔的半球形反光碗，所述半球形反光碗由玻璃制成，内表面镀设反射膜且其中一侧设有贯穿半球形反光碗顶部和底部的缺口，所述波长转换单元位于所述半球形反光碗的球心处，所述激光源单元出射的激光束穿过所述缺口后投射至所述波长转换单元上并激发出荧光，一部分所述荧光从所述半球形反光碗的开孔处直接出射，另一部分荧光经所述半球形反光碗反射后从所述开孔处出射。
2.根据权利要求1所述的小体积激光照明模组，其特征在于，所述缺口沿周向对应的圆心角为10～30°。
3.根据权利要求1所述的小体积激光照明模组，其特征在于，所述反射膜的反射率大于90％。
4.根据权利要求1所述的小体积激光照明模组，其特征在于，所述反射膜包括金属膜和氧化物保护层。
5.根据权利要求4所述的小体积激光照明模组，其特征在于，所述金属膜由银制成。
6.根据权利要求1所述的小体积激光照明模组，其特征在于，所述反射膜为介质膜。
7.根据权利要求1所述的小体积激光照明模组，其特征在于，所述激光源单元的中轴线与反射单元的中轴线平行。
8.根据权利要求1所述的小体积激光照明模组，其特征在于，所述激光源单元包括沿光路依次设置的激光源、聚焦透镜和反射镜，所述激光源发出的激光束依次经过所述聚焦透镜和反射镜后透过所述缺口并投射至所述波长转换单元上，所述聚焦透镜的横截面为长方形，其中长边与所述反射单元的邻近边平行。
9.根据权利要求8所述的小体积激光照明模组，其特征在于，所述激光源为半导激光器，发出椭圆形光斑，所述椭圆形光斑的长轴与所述聚焦透镜的横截面的长边平行。
10.根据权利要求1所述的小体积激光照明模组，其特征在于，所述开孔对应的圆心角为60～90°。
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