CN218441864U - 一种反射式大功率激光照明模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型的目的在于提供一种反射式大功率激光照明模组，包含用于发射激光光束的激光光源，还包含位于激光发射的光路中，用于将激光光束分成光束A与光束B的二向色镜、用于将光束A散射成光束A’并将光束A’反射回所述二向色镜的散射装置、通过改变所述光束B的颜色得到光束B’并将光束B’反射回所述二向色镜的波长转换装置，所述二向色镜相对光束B’的入射面上设有用于反射光束B’的反射层；所述光束A’透射过所述二向色镜后与所述光束B’整合，得到白色照明光束。该激光照明模组能够利用激光光源提供无色差的照明光源，照明效果好且减少了占用的空间。

Description

一种反射式大功率激光照明模组

技术领域

本实用新型涉及激光照明技术领域，具体涉及一种反射式大功率激光照明模组。

背景技术

现有的大功率照明***，光源多数采用LED，单个LED无法实现百瓦级别功率的光输出，需要多个LED光源来实现，存在成本高的缺陷。激光照明是一种使用激光或激光二极管作为发光源的新型照明技术，激光具有良好的单色性、能量集中度高与亮度高等优点，单个激光光源就能达到大功率的光输出要求。

公开号为CN210573158U的中国专利文件公开了一种激光光源***、投影机及照明设备。激光光源***包括：用于发射激发光的激光光源；用于将激发光分为第一激发光和第二激发光的旋转色轮；用于回收旋转色轮产生的第二激发光的光回收装置；用于接收第一激发光，以使第一激发光激发波长转换材料产生受激光的波长转换装置；用于透射激发光、反射受激光或反射激发光、透射受激光的第一二向色镜；第一二向色镜使受激光与经光回收装置回收后入射到第一二向色镜的第二激发光合光，从而得到照明光源。但存在以下技术缺陷：照明光源存在色差，颜色不统一，照明效果差且结构多占用空间。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种反射式大功率激光照明模组，该激光照明模组能够利用激光光源提供无色差的照明光源，照明效果好且减少了占用的空间。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案实现的：

一种反射式大功率激光照明模组，包含用于发射激光光束的激光光源，还包含位于激光发射的光路中，用于将激光光束分成光束A与光束B的二向色镜、用于将光束A散射成光束A’并将光束A’反射回所述二向色镜的散射装置、通过改变所述光束B的颜色得到光束B’并将光束B’反射回所述二向色镜的波长转换装置，所述二向色镜相对光束B’的入射面上设有用于反射光束B’的反射层；所述光束A’透射过所述二向色镜后与所述光束B’整合，得到照明光束。

由此，通过现有技术可知，激光为单色光，如红色、蓝色激光。要达到照明的效果，需要对其进行处理得到颜色适用于照明的光束。具体操作如下：激光光源首先发出激光光束，二向色镜设置在激光光束的投射光路上，激光光束投射至二向色镜后，根据二向色镜的特性，能够反射部分激光，被反射的激光光束统称为光束A；二向色镜同时能够透射部分激光，被透射、穿过二向色镜的部分激光成为光束B。其中，根据现有技术中二向色镜的特性可知，透射的光束B的数量大于反射的光束A的数量。

激光光束被分成光束A与光束B后，光束A被反射到散射装置，散射装置对光束A进行散射匀光处理，得到出射半径更大的、更加发散的光束A’。散射装置对光束A进行散射得到光束A’的同时将光束A’反射，使其投射至二向色镜，根据上述二向色镜的特点，大部分的光束A’能从二向色镜透射出去。散射装置可为常见的非镜面材料、偏振材料等材质做成的结构。

光束B穿过二向色镜后，透射至波长转换装置，波长转换装置用于改变光束B的颜色，可为现有技术中的荧光色轮、带荧光材质的结构。光束B照射波长转换装置，得到不同颜色的激光，即光束B’, 光束B’生成的同时被波长转换装置反射至二向色镜，此时二向色镜相对光束B’的入射面设有用于反射光束B’的反射层，光束B’被反射层反射后与光束A’的路径重合，具体路径的调节可通过调节各个装置的摆放角度、位置实现。

光束A’与光束B’重合后，得到照明光源，得到照明光源的原理为：三原色红、蓝、绿不同颜色的激光进行叠加后，能得到白色或近乎于白色的激光。因此，只需通过设置激光的颜色与波长转换装置所改变的激光颜色，就能得到照明用光束，例如，激光光源的颜色可为蓝光，波长转换装置对应的颜色可为黄色，蓝色激光与黄色激光整合后就能得到白色或近乎白色的照明光束。

在本案中，仅使用了激光光源、二向色镜、散射装置、波长转换装置就能的得到高强度的照明光源，结构简单紧凑，占用空间小，节省体积便于使用。另外，由于激光光束经过二向色镜后，分成光束A与光束B，光束A的数量小于光束B的的数量，因此光束A的数量也小于光束B’的数量。若光束A直接与光束B’进行整合，不进行散射处理，由于光束A的数量少，投射范围有限，那么必定有部分光束B’未能被整合。未被整合的光束B’仍为单色激光，导致最后得到的照明光束为：部分为光束A’与光束B’整合后的贴近白色的照明光、部分为光束B’形成的单色光，该照明光束存在明显的色差，照明效果差。而在本案中，设置了用于对光束A进行散射匀光处理的散射装置，光束A经过散射后得到更加发散、范围数量更多的光束A’，光束A’能够与光束B’完全整合，从而得到单一颜色的照明光，不出现色差，照明效果好。

作为本实用新型的优选，所述激光光源与所述二向色镜之间设有用于对激光光束进行汇聚，使激光光束集中投射到所述二向色镜的光束整形装置。

由此，激光光源发出的光束存在发散不集中的情况，需要对光束进行汇聚整形，减小发散角度，使激光光束需要尽可能多的投射到二向色镜上。光束整形装置可为平凸透镜、双凸透镜等类型的聚焦透镜，经过聚焦汇聚后的光源光束发散角度减小，增加了投射到二向色镜上光束数量。

作为本实用新型的优选，所述光束整形装置包含依次按激光出射光路设置的汇聚透镜与准直透镜。

由此，光束整形装置包含按激光出射光路依次设置的汇聚透镜与准直透镜。汇聚透镜用于对光束进行汇聚，减小光束发散角度，使尽可能多的光束投射到二向色镜，也可对光束聚焦，使光束能量更集中，光照强度更高。准直透镜用于减少每一束光源的发散角，使得每一束光变为准直的平行光，有利于光的传输。汇聚透镜与准直透镜均沿光路中心设置，汇聚透镜的球面朝向激光光源，汇聚透镜的平面朝向准直透镜。

作为本实用新型的优选，所述二向色镜与所述散射装置之间设有用于对光束A进行聚焦使其投射到所述散射装置的第一聚焦装置；所述二向色镜与所述波长转换装置设有用于对光束B进行聚焦使其投射到所述波长转换装置的第二聚焦装置。

由此，光束A与光束B需要分别投射到散射装置与波长转换装置，由于散射装置、波长转换装置的接收面积有限，因此需要对光束进行聚焦，使光束A与光束B分别尽可能多的投射到散射装置与波长转换装置。在本案中通过第一聚焦装置与第二聚焦装置分别对光束A与光束B进行聚焦，第一聚焦装置与第二聚焦装置可为各种型号的凸透镜。

作为本实用新型的优选，所述第一聚焦装置与所述第二聚焦装置均包含沿光束光路设置的平凸透镜，两个所述平凸透镜的平面分别朝向所述散射装置与所述波长转换装置。

由此，第一聚焦装置与第二聚焦装置均包含沿光路设置的平凸透镜，平凸透镜具有一个凸面与一个平面。平凸透镜的平面朝向散射装置与波长转换装置，使得光束A与光束B能够被汇聚聚焦，集中投射在散射装置与波长转换装置上。光束A’与光束B’从平凸透镜的平面射出后，能够被准直，点光源变成平行光，有利于光的传输，因此选用平凸透镜具有两种优点。

作为本实用新型的优选，所述第一聚焦装置与所述第二聚焦装置均包含两个以上的所述平凸透镜。

由此，设置两个平凸透镜能够增加光的聚焦与准直效果。

作为本实用新型的优选，所述波长转换装置包含荧光色轮及用于带动所述荧光色轮转动的无刷电机。

由此，荧光色轮为现有技术中用于改变激光颜色的装置，表面设有荧光层、波长转换层等结构，激光照射至荧光色轮后，颜色改变并被反射。无刷电机用于带动荧光色轮转动，改变光束B的照射区域，防止光束B始终照射在同一区域导致该区域温度上升，损坏荧光色轮。

作为本实用新型的优选，包含用于对光束A’与光束B’进行聚焦整形的照明光束整形装置。

由此，为了得到更好的光照效果，设有用于对光束A’与光束B’聚焦整形的照明光束整形装置，照明光束整形装置可为各种型号的凸透镜。

作为本实用新型的优选，所述照明光束整形装置包含两个按光束出射光路依次设置的平凸透镜。

由此，平凸透镜相比于两面凸的凸透镜，只有一个凸面，一个凸面使得光源能够被汇聚的同时，不会将光束集中汇聚成一个高强度的光斑，从而防止局部热量高。两个平凸透镜增加汇聚效果。

作为本实用新型的优选，所述激光光源为多个呈阵列分布的激光二极管。

由此，激光光源为多个呈阵列分布的激光二极管，使得能够形成光照强度大的照明光束，照明效果好。

综上所述，本实用新型的实施例具有如下有益效果：

1、使用了激光光源、二向色镜、散射装置、波长转换装置就能的得到高强度的照明光源，结构简单紧凑，占用空间小，节省体积便于使用。

2、设置了用于对光束A进行散射匀光处理的散射装置，光束A经过散射后得到更加发散、范围数量更多的光束A’，光束A’能够与光束B’完全整合，从而得到近乎单一的照明光，减少照明光的色差，照明效果好。

3、光束整形装置包含按激光出射光路依次设置的汇聚透镜与准直透镜。汇聚透镜用于对光束进行汇聚，减小光束发散角度，使尽可能多的光束投射到二向色镜，也可对光束聚焦，使光束能量更集中，光照强度更高。准直透镜用于减少每一束光源的发散角，使得每一束光变为准直的平行光，有利于光的传输。

4、第一聚焦装置与第二聚焦装置分别对光束A与光束B进行聚焦，使光束A与光束B分别尽可能多的投射到散射装置与波长转换装置。

5、第一聚焦装置与第二聚焦装置均包含沿光路设置的平凸透镜，平凸透镜具有一个凸面与一个平面。平凸透镜的平面朝向散射装置与波长转换装置，使得光束A与光束B能够被汇聚聚焦，集中投射在散射装置与波长转换装置上。

6、无刷电机用于带动荧光色轮转动，改变光束B的照射区域，防止光束B始终照射在同一区域导致该区域温度上升，损坏荧光色轮。

附图说明

图1是本实施例的示意图；

图2是激光照明模组的示意图。

图中：

1、激光光源，2、二向色镜，3、散射装置，4、波长转换装置，41、荧光色轮，5、光束整形装置，51、汇聚透镜，52、准直透镜，6、第一聚焦装置，7、第二聚焦装置，8、光束整形装置。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

实施例1，如图1与图2所示，一种反射式大功率激光照明模组，包含用于发射激光光束的激光光源1，还包含位于激光发射的光路中，用于将激光光束分成光束A与光束B的二向色镜2、用于将光束A散射成光束A’并将光束A’反射回二向色镜2的散射装置3、通过改变光束B的颜色得到光束B’并将光束B’反射回二向色镜2的波长转换装置4，二向色镜2相对光束B’的入射面上设有用于反射光束B’的反射层；光束A’透射过二向色镜2后与光束B’整合，得到照明光束。

具体的，通过现有技术可知，激光为单色光，如红光、蓝光。要达到照明的效果，需要对其进行处理得到颜色适用于照明的白色光束或贴近于白色的照明光束。具体操作如下：

激光光源1首先发出激光光束，二向色镜2设置在激光光束的投射光路上，激光光束投射至二向色镜2后，根据二向色镜2的特性，能够反射部分激光，被反射的激光光束统称为光束A；二向色镜2同时能够透射部分激光，被透射、穿过二向色镜2的部分激光成为光束B。其中，根据现有技术中二向色镜2的特性可知，透射的光束B的数量大于反射的光束A的数量。

激光光束被分成光束A与光束B后，光束A被反射到散射装置3，散射装置3对光束A进行散射匀光处理，得到出射半径更大的、更加发散的光束A’。散射装置3对光束A进行散射得到光束A’的同时将光束A’反射，使其投射至二向色镜2，根据上述二向色镜2的特点，大部分的光束A’能从二向色镜2透射出去。

光束B穿过二向色镜2后，透射至波长转换装置4，波长转换装置3用于改变光束B的颜色。光束B照射波长转换装置4，得到不同颜色的激光，即光束B’, 光束B’生成的同时被波长转换装置4反射至二向色镜2，此时二向色镜2相对光束B’的入射面设有用于反射光束B’的反射层，光束B’被反射层反射后与光束A’的路径重合，具体路径的调节可通过调节各个装置的摆放角度、位置实现。

光束A’与光束B’重合后，得到白色或贴近于白色的照明光源，得到照明光源的原理为：三原色红、蓝、绿不同颜色的激光进行叠加后，能得到近乎白色的激光光束。因此，只需通过设置激光的颜色与波长转换装置4所改变的激光颜色，就能得到近乎白色的照明光束，例如在本实施例中，激光光源1的颜色为蓝光，波长转换装置4对应的颜色可为黄色，蓝色激光与黄色激光整合后就能得到近乎白色的照明光束。另外，若为了得到颜色正确的白色光束，可额外适用红色或蓝色的激光光束进行校正，从而进一步混合出纯正的白色光。

由于激光光束经过二向色镜2后，分成光束A与光束B，光束A的数量小于光束B的的数量，因此光束A的数量也小于光束B’的数量。若光束A直接与光束B’ 整合，由于光束A的数量少，投射范围有限，那么必定有部分光束B’未能被整合。未被整合的光束B’仍为单色激光，导致最后得到的照明光束为：部分为光束A’与光束B’整合后的白色或贴近于白色的单色照明光、部分为光束B’形成的单色光，那么该照明光束会存在明显的色差，照明效果差。

为解决以上问题，在本实施例中，设置了用于对光束A进行散射匀光处理的散射装置3，光束A经过散射后得到更加发散、范围数量更多的光束A’，光束A’能够与光束B’完全整合，从而得到单一的白色或贴近于白色的照明光，不出现色差，照明效果好。散射装置3可为常见的非镜面材料、偏振材料等材质做成的结构。

为了得到更好的光照效果，设有用于对光束A’与光束B’整合后的光束进行聚焦整形的照明光束整形装置8，照明光束整形装置8包含两个按光束出射光路依次设置的平凸透镜。由此，平凸透镜相比于两面凸的凸透镜，只有一个凸面，一个凸面使得光源能够被汇聚的同时，不会将光束集中汇聚成一个高强度的光斑，从而防止局部热量高。两个平凸透镜增加汇聚效果。

另外，激光光源1与二向色镜2之间设有用于对激光光束进行汇聚，使激光光束集中投射到二向色镜2的光束整形装置5。激光光源1发出的光束存在发散不集中的情况，需要对光束进行汇聚整形，减小发散角度，使激光光束需要尽可能多的投射到二向色镜2上。

光束整形装置5包含依次按激光出射光路设置的汇聚透镜51与准直透镜52。汇聚透镜51用于对光束进行汇聚，减小光束发散角度，使尽可能多的光束投射到二向色镜2，也可对光束聚焦，使光束能量更集中，光照强度更高。准直透镜52用于减少每一束光源的发散角，使得每一束光变为准直的平行光，有利于光的传输。汇聚透镜51与准直透镜52均沿光路中心设置，汇聚透镜51的球面朝向激光光源，汇聚透镜51的平面朝向准直透镜52。

二向色镜2与散射装置3之间设有用于对光束A进行聚焦使其投射到散射装置3的第一聚焦装置6；二向色镜2与波长转换装置4设有用于对光束B进行聚焦使其投射到波长转换装置4的第二聚焦装置7。由此，光束A与光束B需要分别投射到散射装置3与波长转换装置4，由于散射装置3、波长转换装置4的接收面积有限，因此需要对光束进行聚焦，使光束A与光束B分别尽可能多的投射到散射装置3与波长转换装置4。在本实施例中。通过第一聚焦装置6与第二聚焦装置7分别对光束A与光束B进行聚焦。

第一聚焦装置6与第二聚焦装置7均包含沿光束光路设置的平凸透镜，平凸透镜具有一个凸面与一个平面。平凸透镜的平面朝向散射装置3与波长转换装置4，使得光束A与光束B能够被汇聚聚焦，集中投射在散射装置3与波长转换装置4上。光束A’与光束B’从平凸透镜的平面射出后，能够被准直，点光源变成平行光，有利于光的传输，因此选用平凸透镜具有两种优点。

另外，第一聚焦装置6与第二聚焦装置7均包含两个以上的平凸透镜，增加光的聚焦与准直效果。

波长转换装置4包含荧光色轮41及用于带动荧光色轮41转动的无刷电机。由此，荧光色轮为现有技术中用于改变激光颜色的装置，表面设有荧光层、波长转换层等结构，激光照射至荧光色轮41后，颜色改变并被反射。无刷电机用于带动荧光色轮41转动，改变光束B的照射区域，防止光束B始终照射在同一区域导致该区域温度上升，损坏荧光色轮41。

另外，激光光源1为多个呈阵列分布的激光二极管，使得能够形成光照强度大的照明光束，照明效果好。

Claims (10)

1.一种反射式大功率激光照明模组，包含用于发射激光光束的激光光源（1），其特征在于，还包含位于激光发射的光路中，用于将激光光束分成光束A与光束B的二向色镜（2）、用于将光束A散射成光束A’并将光束A’反射回所述二向色镜（2）的散射装置（3）、通过改变所述光束B的颜色得到光束B’并将光束B’反射回所述二向色镜（2）的波长转换装置（4），所述二向色镜（2）相对光束B’的入射面上设有用于反射光束B’的反射层；所述光束A’透射过所述二向色镜（2）后与所述光束B’整合，得到照明光束。

2.根据权利要求1所述的一种反射式大功率激光照明模组，其特征在于，所述激光光源（1）与所述二向色镜（2）之间设有用于对激光光束进行汇聚，使激光光束集中投射到所述二向色镜（2）的光束整形装置（5）。

3.根据权利要求2所述的一种反射式大功率激光照明模组，其特征在于，所述光束整形装置（5）包含依次按激光出射光路设置的汇聚透镜（51）与准直透镜（52）。

4.根据权利要求1所述的一种反射式大功率激光照明模组，其特征在于，所述二向色镜（2）与所述散射装置（3）之间设有用于对光束A进行聚焦使其投射到所述散射装置（3）的第一聚焦装置（6）；所述二向色镜（2）与所述波长转换装置（4）设有用于对光束B进行聚焦使其投射到所述波长转换装置（4）的第二聚焦装置（7）。

5.根据权利要求4所述的一种反射式大功率激光照明模组，其特征在于，所述第一聚焦装置（6）与所述第二聚焦装置（7）均包含沿光束光路设置的平凸透镜，两个所述平凸透镜的平面分别朝向所述散射装置（3）与所述波长转换装置（4）。

6.根据权利要求5所述的一种反射式大功率激光照明模组，其特征在于，所述第一聚焦装置（6）与所述第二聚焦装置（7）均包含两个以上的所述平凸透镜。

7.根据权利要求1所述的一种反射式大功率激光照明模组，其特征在于，所述波长转换装置（4）包含荧光色轮（41）及用于带动所述荧光色轮（41）转动的无刷电机。

8.根据权利要求1所述的一种反射式大功率激光照明模组，其特征在于，包含用于对光束A’与光束B’进行聚焦整形的照明光束整形装置（8）。

9.根据权利要求8所述的一种反射式大功率激光照明模组，其特征在于，所述照明光束整形装置（8）包含两个按光束出射光路依次设置的平凸透镜。

10.根据权利要求1所述的一种反射式大功率激光照明模组，其特征在于，所述激光光源（1）为多个呈阵列分布的激光二极管。

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