CN114135800A - 一种激光发光装置及灯具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种激光发光装置及灯具，包括激光二极管，激光二极管包括管壳，管壳一端设置有出光口玻璃，出光口玻璃向管壳内凹形成凹槽，还包括荧光片，荧光片包括透明导热的基底和基底表面设置的荧光材料，基底另一面嵌入凹槽内，基底嵌入凹槽的一面与出光口玻璃之间设置有间隙。通过缩小荧光片与出光口玻璃之间的距离，缩小激光照射在荧光上的光点，缩小激发光的光斑，获得更加利于激光照明的小光斑，为收集激发光提供便利条件，可以进一步缩小激光光源的体积。

Description

一种激光发光装置及灯具
技术领域
本发明涉及激光照明技术领域。
具体地说，是涉及一种体积小的激光照明装置以及灯具。
背景技术
目前，激光照明以及显示的技术越来越成熟，与LED照明相比，激光照明的效率更高，亮度更高，可调性也比LED更好。其次，激光的发散角很小，利用激光来激发荧光粉，其光点比LED的光点要小，所需要的收光透镜的口径小，更容易进行收光。
通过上述分析可知，激光照明领域中缩小激光在荧光材料上的光点可以简化收光***，并且可以缩小光源的体积，因此缩小激光在荧光材料上的光点大小是激光照明领域的一个发展方向。
发明内容
本发明的目的在于克服上述传统技术的不足之处，针对现有激光照明装置的结构，进一步缩小激光在荧光材料上形成的光点。
本发明的目的是通过以下技术措施来达到的：一种激光发光装置，包括激光二极管，激光二极管包括管壳，管壳一端设置有出光口玻璃，出光口玻璃向管壳内凹形成凹槽，还包括荧光片，荧光片包括透明导热的基底和基底表面设置的荧光材料，基底另一面嵌入凹槽内，基底嵌入凹槽的一面与出光口玻璃之间设置有间隙。
作为上述技术方案的一种改进：还包括固定板，固定板上设置有通光孔，所述荧光片覆盖在通光孔上。
作为上述技术方案的一种改进：荧光片设置有荧光材料的一面。
作为上述技术方案的一种改进：荧光片设置有荧光材料的一面和侧面粘接在固定板上。
作为上述技术方案的一种改进：荧光片设置有荧光材料的一面或侧面粘接在固定板上。
作为上述技术方案的一种改进：通光孔为长条形，所述出光口玻璃出射的激光光斑呈长条形，所述通光孔的长度方向沿着出光口玻璃出射的激光光斑的长度方向设置。
作为上述技术方案的一种改进：激光光斑的中心与通光孔中心重合。
作为上述技术方案的一种改进：还包括一个覆盖通光孔的光阑片，光阑片设置在固定板与荧光片之间。
作为上述技术方案的一种改进：光阑片设置在通光孔远离荧光片的一端，光阑片覆盖通光孔的区域至少有一个光阑孔。
作为上述技术方案的一种改进：基底嵌入凹槽内的一面是粗糙面。
作为上述技术方案的一种改进：荧光材料表面覆盖有漫散射片，所述漫散射片包括透明的第二基底和第二基底与荧光材料之间的白色颗粒。
作为上述技术方案的一种改进：荧光材料和漫散射片之间设置有空气隙，空气隙的厚度小于等于荧光材料的厚度。
由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明的优点是：通过缩小荧光片与出光口玻璃之间的距离，缩小激光照射在荧光上的光点，缩小激发光的光斑，获得更加利于激光照明的小光斑，为收集激发光提供便利条件，可以进一步缩小激光光源的体积。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
附图说明
附图1是一种激光发光装置的立体图。
附图2是图1的剖视图。
附图3是图1的剖视图。
附图4是固定板的结构示意图。
附图5是荧光片与漫散射片的结构示意图。
附图6是另一种激光发光装置的剖视图。
具体实施方式
实施例1：
如附图1-3所示，一种激光发光装置，包括激光二极管，所述激光二极管包括管壳101，管壳101一端设置有出光口玻璃102，出光口玻璃102向管壳101内凹形成凹槽。出光口玻璃102属于易损件，运输或使用过程中容易因为碰撞损坏。该设计减少了出光口玻璃102与外界的接触的机会，减小了出光口玻璃102破碎的概率。本技术方案需要进一步的缩小发光装置的体积，为了缩短光路的长度，采用了透射式荧光片103，荧光片103包括透明导热的基底103a和基底103a表面的荧光材料103b。透射式荧光片103比反射式荧光片103的光路短，更适合本设计使用。穿过出光口玻璃102发出的激光包括一个快轴和一个慢轴，激光在快轴方向的发光角度大于该激光在慢轴方向上的发光角度。所以穿过出光口玻璃102发出的激光在近场和远场形成的光点大小不同，激光在近场形成的光点小于远场形成的光点。因此，为了减小激光在荧光片103上的发光点大小，本技术方案中基底103a远离荧光材料103b的一面嵌入到出光口玻璃102向管壳101内凹形成的凹槽中。上述技术方案记载的是基底103a远离荧光材料103b的一面嵌入出光口玻璃102内，荧光片整体在凹槽内或者部分在凹槽内都满足上述技术方案的要求。上述技术方案减小了基底103a与出光口玻璃102之间的距离，通过减小激光光路的距离，缩小激光在荧光片103上的光点大小。
通过上述分析可知，基底103a远离荧光材料103b的一面与出光口玻璃102的距离越小越好，但是具体装配的时候基底103a嵌入凹槽内的面与出光口玻璃102之间有间隙。设置间隙的原因是，激光二极管使用过程中产生大量的热，当荧光片103与出光口玻璃紧贴的时候容易损坏荧光片103。不但缩短荧光片的寿命，还影响该装置的照明效果。基底103a与出光口玻璃102之间设置间隙是很有必要的。
根据上述技术方案记载的内容，出光口玻璃102与基底103a之间的距离越小，在荧光片上形成的光点越小，这是实际使用种希望得到的结果，但是两者又不可以靠在一起。一旦荧光片103的位置发生改变，则会造成激光在荧光片103上的光点变大或高温烧坏荧光片103，所以两者之间的距离控制难度大。为了解决该问题，该激光发光装置还包括固定板104，荧光片103固定在固定板104上。固定板104对荧光片103进行固定，避免使用过程中荧光片103与出光口玻璃102的相对位置发生改变而造成激光在荧光片103上的光点变大或贴在一起，因为高温损坏荧光片103。
上述技术方案采用固定板104对荧光片103进行固定，由于荧光片103采用透射式荧光片103，固定板104对荧光片103的固定容易遮挡穿过荧光片103的激光和激光激发荧光材料103b所发出的荧光。由于上述问题，本实施方式给出了一种优选的实施方式，在固定板104上开设一个通光孔105，将荧光片103覆盖在该通光孔105上。该技术方案避免了固定荧光片103的固定板104对激光与荧光的出射，避免降低该发光装置的光强。
固定板104的作用是对荧光片103进行固定，由于荧光片103一个表面涂覆有荧光材料103b，固定板104与荧光片103采用何种连接方式，并且需要给出连接位置。本实施方式将荧光片103的侧面粘接在固定板104上，一种优选的实施方式是，将荧光片103的侧面粘接在通光孔105的内壁上。该固定方式不会破坏荧光材料103b，通光孔105还会对荧光材料103b起到保护的作用。
由于，穿过出光口玻璃102发出的激光包括一个快轴和一个慢轴，激光在快轴方向的发光角度大于该激光在慢轴方向上的发光角度。激光到达通光孔105的时候所形成的光斑为长条形，为了充分利用激光，本申请中通光孔105设计为长条形，通光孔105的长度方向沿着出光口玻璃102出射的激光光斑的长度方向设置。穿过出光口玻璃102出射的激光形成的光斑与通光孔105均呈长条形，通光孔105的长度方向与激光光斑的长度方向相同，该设计避免了部分激光不能由通光孔105出射，提高激光的利用率。一种优选的实施方式是，出光口玻璃102，出射的激光光斑的中心与通光孔105中心重合。该设计避免激光光斑的边界被通光孔105遮挡，影响激光发光装置出射光的效果。
激光激发荧光材料103b发出的荧光光斑边界比较模糊。其次，无法根据使用者的需求改变光斑形状。本实施例给出了一种优选的实施方式是，在荧光片103光路后端增加一个光阑片106，该光阑片106一侧为荧光材料103b，另一侧覆盖在通光孔105上，光阑片106覆盖通光孔105的区域至少设置有一个光阑孔107。通过增加光阑片106来遮挡荧光光斑的边界，使激光发光装置出射的白光更加均匀。其次，光阑片106上设置所需要的光阑孔107，光阑孔107的形状根据需要设计。该具体施方式中给出了一个光阑孔107的例子，但是光阑孔107可以根据需要设置有多个。
穿过光口玻璃102出射的激光在荧光片103上形成的光斑面积较小，此时激光的能量密度较大，已经明显超出了单位面积内的荧光材料103b转换激光的能力。为了充分利用激光，避免激光的浪费，本实施例一种优选的实施方式是，基底103a嵌入凹槽内的一面为粗糙面。基底103a嵌入凹槽内的一面为粗糙面，粗糙面对穿过基底103a的激光进行散射扩大了荧光片103上形成的光斑的面积。其次，还可以对荧光片103上形成的长条形激光光斑进行整形，缩小激光光斑的长度，增大激光光斑的宽度。
为了进一步提高激光发光装置的显色能力，需要控制激光发光装置的色温，激光发光装置的色温通过控制激光发光装置的激光与荧光的比例来实现。本实施例给出了一种控制色温的方法，荧光材料103b表面覆盖有漫散射片，所述漫散射片包括透明的第二基底和第二基底与荧光材料之间的白色颗粒。增加漫散射片，漫散射片中的白色颗粒将激光反射回荧光材料103b重新激发荧光材料103b。因此，可以根据需要增加或减少白色颗粒的多少，起到控制出射光中激光与荧光的比例。
增加漫散射片的目的是为了控制激光发光装置的色温，如果荧光材料103b与漫散射片之间完全紧密贴合，相当于漫散射片与荧光材料103b组成了一个整体，由荧光材料103b出射的激光和荧光进入漫散射片后出射到空气中，相当于，由折射率大的材料到折射率小的材料中，此时大部分激光与荧光在漫散射片内发生全反射，只有小部分可以出射到空气中。因此，本实施例中给出了，荧光材料和漫散射片之间设置有空气隙的一种技术方案，该技术方案避免激光与荧光需要经过多次反射或折射后才可以从漫散射片内出射。作为一种优选的实施方式是，空气隙的厚度小于等于荧光材料103b的厚度。空气隙的设置通常是将漫散射片直接放置到荧光材料103b表面，漫散射片与荧光材料不可能完全贴合，便可以形成空气隙。但是，空气隙厚度过大，会导致从漫散射片出射的光斑变大，不利于照明领域的应用。
实施例2：
实施例1中，将荧光片103侧面粘接在通光孔105内壁的方式对荧光片103进行固定，该固定方式不会破坏荧光材料103b，通光孔105还会对荧光材料103b起到保护的作用。但是荧光片103放入通光孔105中后，粘接难度增大，容易导致粘接不牢固。如图6所示，本实施方式通过将荧光片103覆盖有荧光材料103b的一面粘接在固定板104上，此时，将荧光片材料103b靠近荧光片侧面的部分粘接在固定板104上，避免对产生的荧光造成影响。该方式通过荧光片103覆盖有荧光材料103b的一面与荧光片103的侧面与固定板104连接，保证了连接的牢固性，其次，避免破坏用于产生荧光的荧光材料103b。
光阑片206在荧光材料103b与固定板104之间，荧光材料103b与固定板104粘接的同时将光阑片206夹在中间，无需额外固定光阑片206。
以上对本发明的数个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种激光发光装置，包括激光二极管，所述激光二极管包括管壳，管壳一端设置有出光口玻璃，出光口玻璃向管壳内凹形成凹槽，其特征在于：还包括荧光片，荧光片包括透明导热的基底和基底表面的荧光材料，基底远离荧光材料的一面嵌入凹槽内，基底嵌入凹槽内的面与出光口玻璃之间设置有间隙。
2.根据权利要求1所述的一种激光发光装置，其特征在于：还包括固定板，荧光片固定在固定板上，固定板上设置有通光孔，所述荧光片覆盖在通光孔上。
3.根据权利要求2所述的一种激光发光装置，其特征在于：所述荧光片设置有荧光材料的一面和/或侧面粘接在固定板上。
4.根据权利要求2所述的一种激光发光装置，其特征在于：所述通光孔为长条形，所述出光口玻璃出射的激光光斑呈长条形，所述通光孔的长度方向沿着出光口玻璃出射的激光光斑的长度方向设置。
5.根据权利要求2所述的一种激光发光装置，其特征在于：所述出光口玻璃出射的激光光斑的中心与通光孔中心重合。
6.根据权利要求2所述的一种激光发光装置，其特征在于：还包括一个覆盖通光孔的光阑片，所述光阑片位于荧光片的出光光路上，所述光阑片覆盖通光孔的区域至少有一个光阑孔。
7.根据权利要求1所述的一种激光发光装置，其特征在于：所述基底嵌入凹槽内的一面是粗糙面。
8.根据权利要求1所述的一种激光发光装置，其特征在于：所述荧光材料表面覆盖有漫散射片，所述漫散射片包括透明的第二基底和第二基底与荧光材料之间的白色颗粒。
9.根据权利要求8所述的一种激光发光装置，其特征在于：所述荧光材料和漫散射片之间设置有空气隙，所述空气隙的厚度小于等于荧光材料的厚度。
10.一种灯具，其特征在于：包括权利要求1-9其中任意一项所述的一种激光发光装置。
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