一种结构紧凑的光源系统的制作方法
【专利说明】一种结构紧凑的光源系统
[0001 ] 本发明为申请号为201310046130.4、申请日为2013年2月5日、发明名称为“一种结构紧凑的光源系统”的专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及照明及显示技术领域，特别是涉及一种结构紧凑的光源系统。
【背景技术】
[0003]激光光源作为一种高亮度、高准直的新型光源，正被逐步应用到照明、投影等各个领域。其中，利用激光激发荧光粉技术的光源，具有光学扩展量小、亮度高、寿命长等优点，引起人们广泛关注。
[0004]图1为现有技术中利用了激光激发荧光粉技术的一种光源系统。如图1所示，该光源系统包括激发光源110，散热装置120，第一反射镜130，准直透镜140，收集透镜150，荧光粉层160，第二反射镜170。典型地，激发光源110为激光二极管，焊接在散热装置120上，散热装置120用来对其进行散热。激发光源110产生的激发光180先入射到第一反射镜130上并被其反射，反射光然后透过准直透镜140和收集透镜150，最终入射到荧光粉层160上。荧光粉层160涂覆在第二反射镜170上。激发光从荧光粉层160的前表面入射，并被转换为另一波长范围的受激光出射。反射镜170的作用在于将向后输出的光反射回前表面出射。从荧光粉层160出射的输出光190包括被荧光粉层吸收转化的受激光以及没有被荧光粉层吸收的剩余激发光，该输出光190先后经透镜150和160的收集和准直，最后从反射镜130的四周出射。反射镜130处于输出光路中，所以会挡住部分输出光，但由于其面积很小，该部分光可以忽略。
[0005]图2为现有技术中利用激光激发荧光粉技术的另一种光源系统。该光源系统包括激发光源210，散热装置220，第一反射镜230，准直透镜240，收集透镜250，荧光粉层260，第二反射镜270。典型地，激发光源210为激光二极管，粘接在散热装置220上，散热装置220用来对其进行散热。它和图1所示光源系统的区别在于，将图1中的小反射镜130换成了带开孔231的反射镜230，此时，激发光源210发出的激发光280将透过该开孔231入射到荧光粉层260的前表面，而从荧光粉层出射的受激光以及没有被吸收的剩余激发光将合成输出光290，先后经透镜250和240的收集和准直，最后被反射镜230反射输出。这种结构中，虽然开孔231会漏掉部分输出光，但由于其面积很小，可以忽略。
[0006]以上两个例子中，最后的输出光都是激发光和受激光的混合光。实际上也可将光源系统中的小反射镜等分光装置替换为整块的分光滤光片，对图1所示光源系统而言，该分光滤光片反射激发光而透射受激光;对图2所不光源系统而言，该分光滤光片透射激发光而反射受激光。这样，通过分光滤光片的滤光，可以阻止激发光出射，使输出光中只有受激光。
[0007]然而，在现有的激光激发焚光粉技术的光源系统结构中存在着一个缺陷，那就是激发光源发出的激发光必须先经过收集透镜和准直透镜等光学元件后才能入射到荧光粉上，导致激发光源和荧光粉层之间的光路太长，同时需考虑所放置的分光装置的体积，使得整个系统体积庞大。此外，当激发光功率很大时，还需要分别设计激发光源和荧光粉的散热。
【发明内容】
[0008]本发明所要解决的问题是，简化激光激发荧光粉的光源系统的结构，从而缩小光源系统的体积;同时优化激发光源和荧光粉层的散热设计，整个光源系统结构更紧凑。
[0009]为解决以上问题，本发明实施例提出了一种结构紧凑的光源系统，包括:
[0010]第一激发光源，用于出射第一激发光；
[0011]第一反射镜，用于反射第一激发光源出射的第一激发光；
[0012]波长转换层，用于吸收第一激发光以出射受激光，它包括相对的第一表面和第二表面，其中第一表面用于接收第一反射镜反射的第一激发光，并将该第一激发光或者第一激发光与受激光的混合光出射；
[0013]第二反射镜，位于波长转换层的第二表面，用于反射波长转换层产生的受激光；
[0014]收集透镜，用于收集波长转换层第一表面的出射光；
[0015]准直透镜，具有朝向波长转换层的第一表面，用于接收收集透镜的出射光，并对其进行准直出射；
[0016]其中，第一激发光源和波长转换层位于准直透镜的第一表面的同侧，第一反射镜固定于准直透镜的第一表面上，且处于收集透镜的出射光在准直透镜的第一表面所形成的光斑范围内。
[0017]相对于现有技术，本发明的第一反射镜起到了原有的分光装置的作用，却省去了原分光装置所占的体积，同时将激发光源和荧光粉层设置于准直透镜的同侧，使他们之间的距离也不再受到收集透镜和准直透镜的限制，从而使得整个光源系统的体积大大减小。
【附图说明】
[0018]图1是现有技术中一种激光激发荧光粉的光源系统的结构示意图；
[0019]图2是现有技术中另一种激光激发荧光粉的光源系统的结构示意图；
[°02°]图3a为本发明的光源系统的第一实施例的一种结构不意图；
[0021]图3b为本发明的光源系统的第一实施例的另一种结构示意图；
[0022]图4a为本发明的光源系统的第二实施例的一种结构示意图；
[0023]图4b为本发明的光源系统的第二实施例的另一种结构示意图；
[0024]图4c为本发明的光源系统的第二实施例的另一种结构示意图；
[0025]图5为本发明的光源系统的第三实施例的结构示意图；
[0026]图6a为本发明的光源系统的第四实施例的结构示意图；
[0027]图6b为本发明的光源系统的第四实施例的另一种结构示意图；
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图和实施例对本发明的实施方式进行详细说明。
[0029]第一实施例
[0030]图3a为本发明的光源系统的第一实施例的结构示意图。在图3a中，光源系统包括激发光源310，散热装置320，第一反射镜330，准直透镜340，收集透镜350，荧光粉层360，第二反射镜370。准直透镜340具有朝向荧光粉层360的第一表面341。激发光源310和荧光粉层360设置在准直透镜340的第一表面341的同侧，第一反射镜330固定在该第一表面341上。收集透镜350位于准直透镜340和荧光粉层360之间。此外，激发光源310倾斜固定来使其出射的激发光380相对于准直透镜340的光轴倾斜，从而保证激发光源310出射的激发光380能入射到第一反射镜330上，并被其反射至荧光粉层360。
[0031]在本实施例中，激发光源310固定(最常用的是焊接)在散热装置320上，散热装置320用来对其进行散热。第一反射镜330固定在准直透镜340的第一表面341上，其作用是将激发光源310发出的激发光380反射至荧光粉层360，所以它应位于一个合适的位置:该位置须处于收集透镜350的出射光在准直透镜340的第一表面341上所形成的光斑范围内。因为根据光路可逆的原理，如果从荧光粉层360出射的全角发光能够照射到第一反射镜330，那么也必然存在一个光路，使得经第一反射镜330反射的激发光也能够入射到荧光粉层360上。由于第一反射镜330位于输出光的光路中，所以从焚光粉层360输出的光(包括受激光和没被荧光粉层吸收的剩余激发光)会有一部分入射到第一反射镜330上，该部分光将被反射而无法输出，为了使该反射损失最大程度地减小，必须将第一反射镜330的面积设计得足够小；而同时，为保证第一反射镜330能最大程度反射从激发光源310发出的激发光380，其面积又不能太小。故第一反射镜330的尺寸应该折中考虑，且选择光学扩展量小的光源作为激发光源310。优选地，激发光源310选用激光二极管，第一反射镜330的尺寸设置为正好全部反射从该激光二极管出射的所有激发光。
[0032]为了最大程度减小第一反射镜330对输出光390的遮挡造成的损失，优选地，设置该第一反射镜330位于从收集透镜350出射的光在准直透镜340的第一表面341上所形成的光斑范围的边缘，使得激发光源310发出的激发光380经第一反射镜330反射后，以尽可能大的入射角入射于收集透镜350，最终以尽可能大的入射角入射于荧光粉层360上。这样布局的好处在于，因为从荧光粉层360出射的光在空间的光强分布将大致呈现朗伯余弦