一种基于激光激发荧光粉的白光照明装置及其实现方法与流程

本发明涉及固态光源设计领域，特别是一种基于激光激发荧光粉的白光照明装置及其实现方法。

背景技术：

目前应用于照明领域的固态光源主要是白光LED，其中采用蓝光芯片加不同颜色的荧光粉来实现白光输出的方式是目前白光LED照明的主流方案，但因为“droop”现象而只能工作在较低的驱动功率密度下，限制了单个蓝光LED器件产生的光通量，给器件成本的降低带来了难度。

由于无“droop”现象使得激光二极管成为LED最佳替代者，其具有许多优点：(1)激光光束与出光面近似垂直，出光效率高，光电转换效率高，出光功率大；(2)无“droop”现象，因此可以提高单芯片的出光强度来降低光源成本；(3)近单色性，可根据LD输出波长匹配合适的荧光体以实现高转换效率。

但其缺陷也很明显，如：传统的发光装置采用激发光与未激发光混合成白光的方式，此方式并不能应用于激光器，由于激光束指向性强，很难与散色的激发光混合；激光指向性强也限制了其在日常照明的应用，即使使用扩束方式也很难达到与LED相近的出光面积。

在传统激光发光装置中，激光束直接照射到荧光粉表面上时会迅速产生大量的热，导致荧光粉迅速衰减，导致光转换效率变低。目前的半导体白光光源均采用稀土基荧光粉作为光转换材料，稀土本身作为稀有资源储量是有限的，而稀土的大量开采和冶炼也会加大对环境的破坏。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提出一种基于激光激发荧光粉的白光照明装置及其实现方法，有效的解决了荧光粉过热问题，能够改变出光面，所需荧光粉少，结构多变且结构简单，有效降低生产成本。

本发明采用以下方案实现：一种基于激光激发荧光粉的白光照明装置，包括柱体，所述柱体侧面设有开口，所述开口处设置有激光光源；所述柱体上部为出光面；所述柱体的底部设置有反光镜；所述柱体的内部填充有荧光粉。

进一步地，所述激光光源为半导体激光器，所述激光器的出光口设置有扩束器，也可以不设置。

进一步地，所述柱体为圆柱体或其他多面体，例如长方体。

进一步地，所述荧光粉的填充区域与入射激光处于同一平面，也可以填充于整个柱体内。

进一步地，所述荧光粉为黄色荧光粉或红黄蓝三色混合荧光粉。

进一步地，所述柱体由环氧树脂或硅树脂构成，也可以是其他有机硅凝胶构成。

进一步地，所述反光镜为平面反光镜或碗型反光镜。

进一步地，所述出光面设置有透光镜，也可以不设置。

本发明还提供了一种基于上文所述的基于激光激发荧光粉的白光照明装置的实现方法，具体为：将所述激光光源从开口处以一定方向射向柱体内部，激光照射在柱体内的荧光粉激发出白光或者单色光，一部分光线沿柱体上部的出光面射出，一部分光线经由柱体底部的反光镜折射再经出光面射出，一部分未被吸收的激光因全反射原理继续照射到荧光粉上并激发出白光或单色光。

进一步地，当柱体为圆柱体时，所述一定方向为：激光光源的出光方向与柱体侧面垂直，且射入的激光角度大于全反射角θ，其中θ满足以下条件：

θ＝Sin^-1n₂/n₁；

其中,n₂为柱体的构成材料的折射率，n₁为空气的折射率，且n₂<n₁。

满足上述要求的入射方向，未被吸收的入射激光理论上能够持续的在柱体内部产生全反射，使其充分的激发荧光粉。

与现有技术相比，本发明有以下有益效果：采用本发明的结构，入射激光或未被荧光粉吸收的激光可以多次激发荧光粉产生白光，提高了激光白光的光转化效率，并且所述结构所需的荧光粉的量可以大大减少。

附图说明

图1为本发明实施例中圆柱形实施例剖开结构示意图。

图2为本发明实施例中圆柱形实施例横截面结构示意图。

图3为本发明实施例中长方体实施例俯视图。

[主要组件符号说明]

图中：1为半导体激光器，2为入射激光，3为荧光粉，4为激发出的白光，5为构成柱体的环氧树脂，6为反光镜，7为环氧树脂相对于空气的全反射角θ。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

本实施例提供了一种基于激光激发荧光粉的白光照明装置，包括柱体，所述柱体侧面设有开口，所述开口处设置有激光光源；所述柱体上部为出光面；所述柱体的底部设置有反光镜；所述柱体的内部填充有荧光粉。

在本实施例中，所述激光光源为半导体激光器，所述激光器的出光口设置有扩束器，也可以不设置。所述柱体为圆柱体或其他多面体，例如长方体。所述荧光粉的填充区域与入射激光处于同一平面，也可以填充于整个柱体内。进一步地，所述荧光粉为黄色荧光粉或红黄蓝三色混合荧光粉。所述柱体由环氧树脂或硅树脂构成，也可以是其他有机硅凝胶构成。所述反光镜为平面反光镜或碗型反光镜。所述出光面设置有透光镜，也可以不设置。

在本实施例中，将所述激光光源从开口处以一定方向射向柱体内部，激光照射在柱体内的荧光粉激发出白光或者单色光，一部分光线沿柱体上部的出光面射出，一部分光线经由柱体底部的反光镜折射再经出光面射出，一部分未被吸收的激光因全反射原理继续照射到荧光粉上并激发出白光或单色光。

在本实施例中，当柱体为圆柱体时，所述一定方向为：激光光源的出光方向与柱体侧面垂直，且射入的激光角度大于全反射角θ，其中θ满足以下条件：

θ＝Sin^-1n₂/n₁；

其中,n₂为柱体的构成材料的折射率，n₁为空气的折射率，且n₂<n₁。

满足上述要求的入射方向，未被吸收的入射激光理论上能够持续的在柱体内部产生全反射，使其充分的激发荧光粉。

如图1所示，本实施例包括半导体激光器1；所述半导体激光器产生入射激光2从装置柱体的侧面开口处射入，所述圆柱形的柱体由环氧树脂5构成并且为圆柱体；圆柱形的柱体内填充黄色荧光粉或者多色荧光粉3且荧光粉填充在与入射激光的同一平面；柱体底部有反光镜6；按光路描述：入激光2从柱体侧面的开口打入，激光照射在位于柱体内部的荧光粉3激发出白光4或者单色光，一部分白光4或者单色光沿圆柱体顶部射出，一部分经由圆柱体底部反光镜折射再射出，而一部分未被吸收的激光因为全反射原理，能够继续激发柱体内部的荧光粉并不断的激发出白光。

在本实施例中，如图2可以直观的看到激光在本实施例结构中的光路，入射激光中未被吸收的激光，其与圆柱体侧面法线所成的入射角要大于环氧树脂相对于空气的全反射角θ。

在本实施例中，如图3所示，图3中，所述柱体为长方体，其他结构或说明与图1一致，其光路如图3所示；此装置剖开结构示意图类似如图1所示。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。