一种使用单色光传输还原白光提高照度的方法及其装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种使用单色光传输还原白光提高照度的方法，其特征在于它包括以下步骤：(1)采用单色光源发出单色光；(2)在单色光源上连接光纤或导光管，通过该光纤或导光管传输单色光源发出的单色光；(3)在光纤或导光管尾端设置由激发荧光粉制成的灯头或者在光纤或导光管尾端设置激发荧光粉层，通过激发荧光粉激发光纤传输的单色光，产生白光。本发明的方法步骤简单，便于操作，通过使用单色光源可光在传输过程的损耗；在光纤或发光管尾端设置激发荧光粉可激发单色光产生白光，同时可使激发荧光粉在室温环境被激发，可使光通量最高，因此可在相同传输距离的条件下提高照度，或者提高光照传输长度，适合推广使用。
【专利说明】一种使用单色光传输还原白光提高照度的方法及其装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种光纤传输装置，尤其涉及一种使用单色光传输还原白光提高照度的方法及其装置。
【背景技术】
[0002]现有的应用于军工、弹药库、油库、煤矿、文物照明等领域的塑料光纤白光传输系统均采用白光光源，由塑料光纤束传输白光后到达目的地。由于塑料光纤在白光400?800nm范围内每个波长具有不同的衰减，尤其在600?740nm橙色、红色波段光损较大，导致作为白光长距离传输后损耗较大的波长光能量损耗较大，最后总光能量降低，甚至出现光色失真的情况。
【发明内容】
[0003]针对现有技术存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种使用单色光传输还原白光提高照度的方法，以期望解决现有的塑料光纤使用白光光源传输，导致作为白光长距离传输后损耗较大的波长光能量损耗较大，最后总光能量降低，甚至出现光色失真的情况。同时，本发明还提供一种使用单色光传输还原白光的装置。
[0004]发明的目的通过下述技术方案实现:
[0005]一种使用单色光传输还原白光提高照度的方法，它包括以下步骤:
[0006](I)采用单色光源发出单色光；
[0007](2)在单色光源上连接光纤或导光管，通过该光纤或导光管传输单色光源发出的单色光；
[0008](3)在光纤或导光管尾端设置由激发荧光粉制成的灯头或者在光纤或导光管尾端设置激发荧光粉层，通过激发荧光粉激发光纤传输的单色光，产生白光。
[0009]根据本发明的一个实施例，所述光纤为塑料光纤、石英光纤、玻璃光纤或聚合物光纤。
[0010]根据本发明的一个实施例，所述单色光源为蓝色光源或绿色光源。
[0011]一种使用单色光传输还原白光的装置，它包括单色光源以及连接在该单色光源上的传输线管，在所述传输线管的尾部设有激发荧光粉层，所述传输线管为光纤或导光管。
[0012]根据本发明的一个实施例，所述荧光粉层涂覆在传输线管上。
[0013]根据本发明的一个实施例，所述传输线管尾端设有灯头，所述激发荧光粉层设置在灯头表面上。
[0014]根据本发明的一个实施例，所述传输线管尾端设有透镜，所述激发荧光粉层设置在透镜表面上。
[0015]根据本发明的一个实施例，所述单色光源为LED单色光源或激光单色光源。
[0016]根据本发明的一个实施例，所述单色光源为蓝色光源或绿色光源。
[0017]根据本发明的一个实施例，所述光纤为塑料光纤、石英光纤、玻璃光纤或聚合物光纤。
[0018]本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果:
[0019]本发明的方法步骤简单，便于操作，通过使用单色光源可降低光在传输过程的损耗；在光纤或光电管尾端设置激发荧光粉可激发单色光产生白光，同时可使激发荧光粉在室温环境被激发，可使光通量最高，因此可在相同传输距离的条件下提高照度，或者提高光照传输长度。本发明的装置不仅结构简单，而且成本低廉，还可实现在相同传输距离的条件下提高照度，或者提高光照传输长度。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本发明的整体结构示意图。
[0021]图2为本发明的另一个实施例的整体结构示意图。
[0022]图3为本发明的另一个实施例的整体结构示意图。
[0023]其中，附图中的附图标记所对应的名称为:
[0024]I一单色光源，2—传输线管，3—灯头，4一透镜。
【具体实施方式】
[0025]下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明:
[0026]实施例1
[0027]本发明的一种使用单色光传输还原白光提高照度的方法，它包括采用单色光源发出单色光的步骤，所述单色光源用于发出单色光。使用光纤传输白色光源发出的白光时，白光长距离传输后损耗较大的波长光能量损耗较大，最后总光能量降低，甚至出现光色失真的情况，光纤在可见光各波段损耗与光传输后透光率变化如表一所不。
[0028]
白光加权透光色波长(nm)损耗(dB/m) 50m传输后透光率光率紫色380O I10.0%0.28%
390O, 1615.8%0,44%
4000.1517,8%0.49%
410O, 1420.0%0,55%
4200.131,6%0.88%
4300.0935.5%0,99%
4400.131,6%0.88%
蓝色4500.0935.5%0,99%
[0029]460O 0839.8%1.11/
470O 0744.7%1.24%
4850.0650, 1%1.39%
青色 4900.0935.5%0.99%
500O 0839.8%I IU
绿色 510O 0839.8%1.11%
5200.0839.8%1.11%
5300.0935.5%0.99%
5400.131.6%0.88%
5500.1420.0%0.55%
5650.131.6%0.88%
黄色 570O 0744.7%1.24%
5b00.0839.8%1.11%
5900.1322.4%0.62%
橙色 6000.1517.8%0.49%
6100.210.0%0.28%
6250.450.6%0.02%
红色 6300.41.0%0.03%
640O ^55.6%0.16%
6500.1517 8%0.49%
6600.210.0%0.28%
6700.30.09%
[0030]6800.322.5%0.07%
b400.351.8%0.05%
7000.41,0%0.03%
7100.70.0%0.00%
7201.60.0%0.00%
7301.80.0%0.00%
7401.60.0%0.00%
50m透光率合计21.78%
[0031]表一
[0032]本发明的单色光源选用具有最低光损耗的蓝色光源，该单色光源可以是LED单色光源，也可以是激光单色光源。在所述单色光源上连接传输光的传输线管，通过该传输相关传输单色光源发出的单色光。所述传输线管为光纤，所述光纤选用塑料光纤，该光纤也可以使用石英光纤、玻璃光纤或聚合物光纤。采用相同光通量(流明)LED蓝光单色光源传输后透光率变化如表二:
[0033]
波长损耗光色50m传输后透光率白光加权透光率
nm dB/ra
LED 蓝光单色 470 0.0744.7%22.33%
光源480 0.0650.1%25.06%
50m透光率合计47.39%
[0034]表二
[0035]对比表一与表二可见，采用LED蓝光单色光源进行传输，在相同光通量(流明)输入，相同长度50m塑料光纤传输后,透光率从使用白光传输的21.78%增加到了使用蓝光传输的47.39%，增加幅度约为120%。
[0036]采用相同光通量(流明)激光蓝光单色光源传输后透光率变化如表三:
[0037]
波长损耗光色50m传输后透光率白光加权透光率
nmdB/m
激光蓝光 480 0.0650.1%50 12% 单色光源 50m透光率合计50.12%
[0038]表二
[0039]对比表一与表三可见，采用激光蓝光单色光源进行传输，在相同光通量(流明)输入，相同长度50m塑料光纤传输后,透光率从使用白光传输的21.78%增加到了使用蓝光传输的50.12%，增加幅度约为130%。
[0040]采用相同光通量(流明)LED蓝光单色光源达到与白光透光率相同的21.78%时的传输长度如表四:
[0041]
波长损耗光色102m传输后透光率白光加权透光率
nmdB/m
LH)蓝光单 470 0.0719.3%9.66% 色光源480 0.0624.4%12.22% 102tn透光率合计21.88%
[0042]表四
[0043]由表四可知，相同光通量的LED白光光源和LED蓝光单色光源，经过相同塑料光纤束的传输后，达到相同的透光率21.78%，传输长度由LED白光光源的50m增加到LED蓝光单色光源的102m，增加幅度为104%。
[0044]在所述光纤的尾端设置有激发荧光粉，该激发荧光粉可通过涂覆的方式设置在光纤尾端，也可以在光纤尾端连接灯头，将激发荧光粉设置在灯头的表面上即可。所述激发荧光粉可设置在灯头的内表面，也可设置在灯头的外表面，所述激发荧光粉设置在灯头表面可形成一层激发荧光粉层。通过在光纤尾端设置的激发荧光粉可激发光纤传输的蓝光产生白光。所述激发荧光粉采用铝酸盐类激发荧光粉，该激发荧光粉也可以采用硅酸盐类激发荧光粉，还可以采用氮化物激发荧光粉。
[0045]目前，作为光源的白光光源，通常是将荧光粉涂覆在光源芯片上。但是，光源发光时产生较高的热量，光源温度通常大于85°C，荧光粉介质随温度升高，光通量(流明，Im)随之下降，而在常温25°C以下光通量是最高的。将荧光粉涂覆在光源芯片上，荧光粉的涂覆面积非常小，通常只有几个平方毫米，即便目前最大功率150W集成LED芯片，并将荧光粉涂覆于透镜上，面积也仅增加到30平方毫米，直接影响到光源发光的转化光效。将激发荧光粉设置在光纤尾端，由于光纤尾端的激发荧光粉处于室温环境被激发，因此其效率将大大优于在高温环境中被激发。同时，将激发荧光粉设置在光纤尾端，其激发荧光粉的面积也将比荧光粉直接涂覆在光源芯片上要高出数倍。因此，将激发荧光粉设置在光纤尾端，可充分激发出白光。激发突光粉在25°C环境下与85°C环境下的相对光通量如表五:
[0046]
700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800
mA
25Τ1相对
70% 80% 85% 95% 100% 110% 115% 122% 130% 135% 140% 145%尤通重_____________
SrTC1相对
60% 70% 75% 80% 88% 95% 100/o 105% 110% 112% 122/o 125%光通量_____________
10% 10% 10% 15% 12% 15% 15% 17% 20% 23% 18% 20%MSt __________
[0047]表五
[0048]由表五可见，25°C下相对光通量比85°C时普遍高出10% -20%。
[0049]实施例2
[0050]本实施例的实施方式与实施例1相同，只是本实施例中使用的单色光源为光损耗较低的绿色光源。
[0051]实施例3
[0052]本实施例的实施方式与实施例1相同，只是本实施例中的传输管线为导光管。
[0053]实施例4
[0054]如图1所示，一种使用单色光传输还原白光的装置，它包括单色光源1，所述单色光源I为LED单色光源或激光单色光源，且该单色光源I优选光损耗较低的蓝色光源或绿色光源。在该单色光源I上连接有传输管线2，所述传输管线2为光纤，所述光纤选用塑料光纤，该光纤也可选用石英光纤、玻璃光纤或聚合物光纤。在所述光纤2的尾端还设有激发荧光粉层(图中未示出)，所述激发荧光粉层用于将单色光源I发出的单色光激发呈白光。所述激发荧光粉层设置在光纤2的尾端，可使该激发荧光粉层在常温环境被激发，可使光通量最高，即可提高照度。所述激发荧光粉层通过将激发荧光粉涂覆在光纤2上实现。
[0055]实施例4
[0056]本实施例的实施方式与实施例3相同，只是本实施例中的传输管线2为导光管。
[0057]实施例5
[0058]如图2所示，本实施例的实施方式与实施例3相同，只是本实施例中的激发荧光粉层的设置方式与实施例3不同。在所述光纤2的尾端设有灯头3，所述激发荧光粉层则设置在灯头3表面上，所述激发荧光粉层可以设置在灯头3内表面上，该激发荧光粉层还可以设置在灯头3外表面上。
[0059]实施例6
[0060]本实施例的实施方式与实施例5相同，只是本实施例中的传输管线2为导光管。
[0061]实施例7
[0062]如图3所示，本实施例的实施方式与实施例3相同，只是本实施例中的激发荧光粉层的设置方式与实施例3不同。在所述光纤2的尾端设有透镜4，所述激发荧光粉层则设置在透镜4的表面上，所述透镜4可以是凸透镜，也可以是凹透镜。
[0063]实施例8
[0064]本实施例的实施方式与实施例7相同，只是本实施例中的传输管线2为导光管。
[0065]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种使用单色光传输还原白光提高照度的方法，其特征在于它包括以下步骤: (1)采用单色光源发出单色光； (2)在单色光源上连接光纤或导光管，通过该光纤或导光管传输单色光源发出的单色光; (3)在光纤或导光管尾端设置由激发荧光粉制成的灯头或者在光纤或导光管尾端设置激发荧光粉层，通过激发荧光粉激发光纤传输的单色光，产生白光。
2.按照权利要求1所述的一种使用单色光传输还原白光提高照度的方法，其特征在于所述光纤为塑料光纤、石英光纤、玻璃光纤或聚合物光纤。
3.按照权利要求1所述的一种使用单色光传输还原白光提高照度的方法，其特征在于所述单色光源为蓝色光源或绿色光源。
4.一种使用单色光传输还原白光的装置，其特征在于它包括单色光源(I)以及连接在该单色光源(I)上的传输线管(2)，在所述传输线管(2)的尾部设有激发荧光粉层，所述传输线管(2)为光纤或导光管。
5.按照权利要求4所述的一种使用单色光传输还原白光的装置，其特征在于所述荧光粉层涂覆在传输线管(2)上。
6.按照权利要求4所述的一种使用单色光传输还原白光的装置，其特征在于所述传输线管(2)尾端设有灯头(3)，所述激发荧光粉层设置在灯头(3)表面上。
7.按照权利要求4所述的一种使用单色光传输还原白光的装置，其特征在于所述传输线管(2)尾端设有透镜(4)，所述激发荧光粉层设置在透镜(4)表面上。
8.按照权利要求5所述的一种使用单色光传输还原白光的装置，其特征在于所述单色光源(I)为LED单色光源或激光单色光源。
9.按照权利要求5所述的一种使用单色光传输还原白光的装置，其特征在于所述单色光源(I)为蓝色光源或绿色光源。
10.按照权利要求5所述的一种使用单色光传输还原白光的装置，其特征在于所述光纤为塑料光纤、石英光纤、玻璃光纤或聚合物光纤。
【文档编号】F21V8/00GK104154498SQ201410424507
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月26日 优先权日:2014年8月26日
【发明者】李凯, 储九荣, 唐波, 刘中一 申请人:四川汇源塑料光纤有限公司