激光探照灯的制作方法

本实用新型涉照明领域，特别是涉及利用激光照明的特种照明领域。

背景技术：

目前，LED 光源正在取代传统的白炽灯和节能灯成为一种新型的照明光源，但LED亮度有限，在一些需要高亮光源的特殊应用领域，例如舞台灯光照明，汽车大灯，投影显示等领域， LED就无法满足要求了。与LED同源的半导体激光二极管，也具有高效，节能，环保，寿命长的优点，利用激光激发荧光粉技术（远程荧光粉技术）可以得到超高亮度的点光源，该点光源可用在一些特殊的照明领域。

激光激发荧光粉技术是将激光聚焦到荧光粉层上，形成一个发光点很小的点光源，荧光粉受激产生高亮度的受激光，通常由蓝色激光激发黄色荧光粉，产生的黄光与剩余的蓝光混合形成白光，再由光学系统收集出射。激光光源的特点是，由于激光能量集中，因而可以形成超高亮度的点光源，利用该点光源可以设计出光束发散角非常小的激光探照灯。激光探照灯的光束发散角通常在1°以内，因而可以形成几公里的照射距离，但在近距离照明时，如此小的发散角就不合适了。此外，由于激光激发荧光粉技术方案的复杂性，在光学系统设计时既要考虑激光的会聚，又要考虑荧光的收集，尤其是两种光的混合和匀光，使得传统LED手电所使用的调焦方案不再适用。

技术实现要素：

为了获得远距离照明和近距离照明都适用的激光探照灯，本实用新型提出了一种光源系统结构，包括激光二极管，透反镜，第一聚焦透镜组，第二聚焦透镜组，荧光粉层，散射层，第一出光透镜，第二出光透镜。第一聚焦透镜组和第二聚焦透镜组相对透反镜对称设置；从激光二极管输出的激光经透反镜分光变成两束，一束被第一聚焦透镜组聚焦到荧光粉层上，另一束被第二聚焦透镜组聚焦到散射层上；所述荧光粉层吸收入射激光并将其转换为与之波长不同的荧光。其中，第一出光透镜包含至少两种不同焦距的透镜，他们固定在一个切换装置上，通过所述切换装置的作用可以将所述不同焦距的透镜轮流插入到输出光路中。这样，通过对第一出光透镜的切换，可以改变最后出射光束的扩散角，从而获得对应不同照射距离的光束。

附图说明

图1是本实用新型的激光探照灯第一实施例的结构示意图；

图2是当探照灯切换成近距离照明光束的光学原理图；

图3是本实用新型的激光探照灯第二实施例的结构示意图。

具体实施方式

图1是本实用新型设计的激光探照灯第一实施例的结构示意图。该激光探照灯包括激光二极管101，透反镜102，第一聚焦透镜组103，第二聚焦透镜组104，荧光粉层105，散射层106，第一出光透镜107，第二出光透镜108，出射光束109。其中，第一聚焦透镜组103和第二聚焦透镜组104相对于透反镜102对称设置。从激光二极管101出射的准直激光作为入射激光光束，先经透反镜102分光变成两束，一束进入反射光路，一束进入透射光路。反射光路的第一聚焦透镜组103将透反镜激光聚焦到荧光粉层105上，透射光路的第二聚焦透镜组104将反射光路的激光聚焦到散射层106上。荧光粉层105设置在一个反射基板上，它能够吸收激光并出射荧光，出射的荧光再经过第一聚焦透镜组103收集，成为准直荧光光束，该准直荧光光束将透过透反镜102出射。散射层106具有散射和反射的作用，散射层106对透射光路的激光散射并反射，反射的激光再经第二聚焦透镜组104收集，成为准直激光光束，该准直激光光束将经透反镜102反射输出。最终反射光路出射的准直荧光光束和透射光路出射的准直激光光束合成一束光，该合成光最后经过第一出光透镜107和第二出光透镜108出射。

在本实施例中，优选的，透反镜102相对于入射激光束成45°倾斜放置，反射光路与透射光路的光轴相互垂直。透反镜102对入射激光光束的分光比例可以根据需要合理设置，例如，反射光束80%，透射光束20%，当透射光路的激光光束经过散射层106反射回来之后，其中的80%将被透反镜102再次反射出去，只有其中的20%会再次透过透反镜102浪费掉，因而总共损失的光能量只有20%×20%=4%，基本可以忽略不计。

在本实施例中，透反镜102除了对入射激光光束进行分光之外，还将对荧光粉层105出射的荧光进行滤光。作为本实用新型的优选实施例，通常入射激光光束选用蓝光，荧光粉层105选用黄色荧光粉，这样，荧光粉层105出射的黄光和散射层106反射的蓝光混合可以得到白光。为了输出白光，荧光粉层105输出的黄光应完全透过透反镜102。本实用新型具有很大的自由度，利用该光源结构只需将入射激光光束和荧光粉换成不同波长的激光和荧光粉，就能得到不同的输出光，这种简单的替换同理应包含在本实用新型的保护范围之内。

在本实施例中，荧光粉层105设置在一个反射基板上，形成反射式荧光粉层，反射基板能帮助荧光粉层散热。散射层106也设置在一个反射基板上，形成散射反射层，可以提高反射率。为了使最终的输出光中荧光和激光能混合均匀，经第一聚焦透镜组103收集的荧光和第二聚焦透镜组104收集的激光应具有相同的光束直径和发散角分布。

在本实施例中，还包括第一出光透镜107和第二出光透镜108，其中第一出光透镜107包含至少两种不同焦距的透镜，这些透镜固定在一个切换装置上，通过该切换装置可以轮流将它们插入到输出光路中。通常从透反镜102输出的合成光并不是理想的准直光，而是具有几度的发散角，为了获得发散角小于1°的远距离照明光束，该混合光还需进一步经第一出光透镜107和第二出光透镜108扩束准直。优选的，第一出光透镜107至少包括一个凹透镜和一个凸透镜，第二出光透镜108为凸透镜。当通过切换装置将107的凹透镜插入到输出光路时，第一出光透镜107的焦点和第二出光透镜108的焦点正好重合或两者焦点的间距小于5mm，他们组成共焦系统，对最后的出射光束109进行扩束准直，形成发散角小于1°的远距离照明光束；当切换装置将第一出光透镜107的凸透镜插入到输出光路时，第一出光透镜107的焦点和第二出光透镜108的焦点不再重合或两者焦点的距离不小于5mm，从而可形成具有一定发散角的出射光束109。图2是当凸透镜插入输出光路时的光学系统图。因为第一出光透镜107从凹透镜变换到凸透镜时，焦距的变化比较大，因而出射光束109的发散角的变化也会比较大，可以通过这种切换直接得到发散角大于10°的出射光束109。

在本实施例中，第一出光透镜107可以包含多个不同焦距的透镜，这些透镜包括凹透镜和凸透镜，或者不同透镜的组合。这些透镜可以固定在多种形式的切换装置上，使得所需的透镜可以被快速准确地切换到输出光路中，优选的，这些不同焦距的透镜可以固定在平移切换装置上，通过平移进行切换；也可以固定在轮盘切换装置上，通过旋转轮盘进行切换。通过对第一出光透镜107进行切换，既可以获得发散角小于1°的远距离照明光束，也可以获得发散角很大的近距离照明光束，且从远距离照明到近距离照明的切换非常方便快捷。

图3是本实用新型的激光探照灯的第二实施例的结构示意图。本实施例的激光探照灯包括激光二极管201，透反镜202，第一聚焦透镜组203，第二聚焦透镜组204，荧光粉层205，散射层206，第一出光透镜207，第二出光透镜208，出射光束209，调焦透镜210。与第一实施例的区别在于，在本实施例中，切换装置不是将第一出光透镜207切换成不同焦距的透镜，而是在第一出光透镜207和第二出光透镜208之间的输出光路中插入调焦透镜210，从而起到改变最后出射光束209的发散角的作用。当切换装置使调焦透镜210离开输出光路时，第一出光透镜207的焦点和第二出光透镜208的焦点正好重合或两者焦点的距离小于5mm，他们组成共焦系统，对最后的出射光束209进行准直，形成发散角小于1°的远距离照明光束；当切换装置将调焦透镜210插入到输出光路时，经过输出光路中这三片透镜的共同作用，可形成具有一定发散角的近距离照明光束。这样，通过切换装置对调焦透镜210插入和抽出的操作，可以改变最后出射光束209的发散角，即可获得发散角小于1°的远距离照明光束，也可以获得发散角很大的近距离照明光束，且远近光束的切换非常方便快捷。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。