设有波长转换构件的反射式激光照明系统的制作方法

本发明涉及照明系统，尤其涉及激光照明系统。

背景技术：

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，在航空航天、船舶、军工探照、警用照明、搜救、汽车、户外照明等领域有着广泛的应用前景。

目前的激光照明系统，如中国专利申请号2012203086829公开的一种激光照明分光镜装置，包括凸透镜，光源发射器，透镜镜框以及底板，所述凸透镜装设在远端盖上，所述远端盖与所述光源发射器通过固定在所述透镜镜框上的两根固定导杆相连接，所述远端盖通过螺丝装设在所述底板上，在所述透镜镜框上还装设有双层高斯均光膜，该专利存在的一个明显的缺陷是光束受安装精度影响较大，难以大批量应用；再如中国专利申请号2011204387369公开的采用光纤整形与匀化的激光照明装置，包括带有柱面镜的激光器和作为匀化器的光纤段；柱面镜与光纤段之间设置有用于耦合经柱面镜整形之后的激光光束进入光纤段的短焦聚焦透镜；安装要求高、生产效率非常低。

综上，目前的激光照明器件及设计普遍存在的明显缺陷是安装要求高、光利用率低、组装定位要求高、结构件加工精密度要求非常高、成本高、生产效率低。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种设有波长转换构件的反射式激光照明系统，以克服现有技术存在的缺陷，满足相关领域应用的需要。

本发明所述的设有波长转换构件的反射式激光照明系统，包括激光光源、基板和波长转换构件；

所述的基板上设有反射膜层；

所述的波长转换构件，包括波长转换区域和光反射区域，所述的波长转换区域和光反射区域相互拼接，贴合在所述的反射膜层上；

所述的激光光源设置在所述的波长转换构件的一侧；

本发明的有益效果是：本发明的波长转换系统同时兼具了波长转换、反射光、混光、匀光等功能，使得出光均匀、混色好。本发明可用于日常照明及汽车等生活领域，色域覆盖宽、色纯度高，满足美好生活；用于军事舰船、警用系统，照射距离远，可达10公里以上，色域覆盖宽、色纯度高；用于搜救、探照等领域，光束几乎不受环境影响，光路结构简单、易加工，可在现有照明器件中直接替换其他光源使用，激光光效使用率高，成本低，激光照明寿命长，是目前主流照明led的5倍以上、氙气灯的10倍以上。

附图说明

图1为设有波长转换装置的反射式激光照明系统结构示意图。

图2为图1的右视图。

图3为另一种结构的波长转换区域和光反射区域相互拼接结构示意图。

图4为基板结构示意图。

图5为设有光程调制组件的反射式激光照明系统结构示意图。

具体实施方式

参见图1、图2和图3，本发明所述的设有波长转换构件的反射式激光照明系统，包括激光光源1、基板2和波长转换构件；

参见图4，所述的基板2上设有反射膜层4，所述的反射膜层4为通过物理或化学沉降，或研磨、抛光等处理后形成的膜层，或者为涂覆在所述的基板2上的光反射材料层，反射膜层4对光反射率50％及以上；

所述的光反射材料层的材料为公知的，包括金属反射材料，如银、铝、金、铬、镍、铜、铂、铑及银/铝、金/银、金/铝、金/银/铝等至少一种或两种及两种以上的复合材料；非金属反射材料，如氧化硅、氟化镁、硫化锌、氧化钽、氧化铈、氧化锆、氧化铝、氧化钛等至少一种或两种及两种以上的复合材料；上述金属-非金属复合材料，上述金属与非金属材料的两种及两种以上形成的复合材料；

优选的为银、铝、金、铬、镍、高反射陶瓷或其中任意两种形成的复合材料；

参见图2和图3，所述的波长转换构件，包括波长转换区域301和光反射区域302，所述的波长转换区域301和光反射区域302相互拼接，贴合在所述的反射膜层4上；

所述的激光光源1设置在所述的波长转换构件的一侧；

所述的基板2为任意曲面或平面，优选曲面板，如图2；

所述的波长转换区域301的材料为公知材料，可以是陶瓷荧光体材料、yag荧光粉、硅酸盐、氯硅酸盐、铝酸盐、氮氧化物、氮化物、钨酸盐、钼酸盐、硫氧化物、硫化物等荧光粉材料，在受激发后，可以直接激发出光波长为300-800nm的光；

所述的波长转换区域301的几何形状没有特别要求，优选的形状为圆形、椭圆形、三角形、长方形、正方形孔、星形、曲边/直边多边形等；

所述的波长转换区域301在所述的反射膜层4上随机分布；

所述的波长转换区域301可以采用印刷、喷涂、刮涂、点胶、贴合、热压、机械连接等工艺方式将波长转换材料涂布或贴合在基板2上制备而成；

优选的，所述的波长转换区域为波长转换材料与透明粘结剂的混合物；

所述的透明粘结剂可采用商业化的透明胶或半透明胶产品，硅胶类如美国道康宁公司的oe6336粘结剂、环氧胶如株洲世林聚合物有限公司的sl3307胶水、无机透明胶如上海振大助剂有限公司的耐高温无机胶2638/1638及210a/200a等；

波长转换材料与透明粘结剂的重量比为1∶0.001～10；

优选的，所述的波长转换区域301和光反射区域302的当量直径为1nm-10000m；

术语“当量直径”定义如下，当量直径＝通波长转换区域301和光反射区域302的周长/圆周率；

优选的，所述的基板2上，波长转换区域301在基板2上的面积为基板2总面积的0.01％-100％；

优选的，参见图5，所述的激光照明系统，还包括光程调制组件6，所述的光程调制组件6设置在所述的波长转换构件的另一侧，所述的光程调制组件6包括凸透镜、凹透镜或方棒光隧道中的一种或其组合；

所述的方棒光隧道为本领域通用的部件，横截面可以是正方形、长方形、平行四边形；纵截面可以是长方形、正方形、梯形等，具体的，可参见《现代投影显示技术》，刘旭/李海峰著，2009年3月第一版，本发明不再赘述。

到达方棒光隧道的光束入射光道的角度范围为1°-89°；

进一步，本发明还包括透镜及棱镜阵列，所述的透镜及棱镜阵列设置在以下位置中的一个以上：

(1)所述的透镜及棱镜阵列设置在所述的反射面的任意一侧；

(2)所述的透镜及棱镜阵列设置在所述的波长转换构件的任意一侧；

(3)所述的透镜及棱镜阵列设置在所述的光程调制组件6中的透镜的任意一侧；

(4)所述的透镜及棱镜阵列设置在所述的光程调制组件6中的方棒光隧道的任意一侧；

所述的透镜及棱镜阵列中的透镜为凸透镜阵列、凹透镜阵列、菲涅尔透镜阵列、麦克斯韦鱼眼透镜阵列、鲁尼伯格透镜阵列或三棱镜阵列中的一种或其组合；

其中：所述的透镜和棱镜可以是单面结构，也可以是双面结构；

术语“菲涅尔透镜”的定义及相关知识在《非成像光学设计》(张航、严金华著，科学出版社，2016年第一版)中有详细的定义；

术语“麦克斯韦鱼眼透镜阵列”及“鲁尼伯格透镜阵列”定义及相关知识在《微小光学与微透镜阵列》(刘德森等著，科学出版社，2013年第一版)中有详细的定义；

其中，三棱镜阵列、凹透镜阵列、麦克斯韦鱼眼透镜阵列、鲁尼伯格透镜阵列、凸透镜阵列和菲涅尔透镜阵中的单个棱镜及透镜的空间尺寸、光学规格没有特别的要求；

所述的透镜阵列可采用《微小光学与微透镜阵列》(刘德森等著，科学出版社，2013年第一版)中的方法制备；

本发明所述的设有波长转换装置的反射式激光照明系统，包括：激光光源1、基板2、波长转换构件和光程调制组件6；

所述的基板2上涂覆有反射膜层4，所述的波长转换区域301为圆形，贴合在所述的基板2上，相邻两个所述的波长转换区域301之间的区域为光反射区域302；

所述的反射膜层的材料为银，反射率为99％；

所述的激光光源1设置在所述的波长转换构件的一侧，激光光源1为发射波长100-10000nm的激光二极管或led或其他光源；选用日亚化学工业株式会社的ndb4216蓝光激光二极管，波长450-460nm；

所述的基板2为曲面板；

所述的波长转换材料为美国英特美公司硅酸盐系列y-4156型黄色荧光粉；在受激发后，可以直接激发出波长为550-560nm的光；

所述的波长转换区域301的几何形状圆形；

所述的波长转换区域301在所述的基板2上随机分布；

所述的波长转换区域301采用辊涂方式将波长转换材料涂布在基板2上；

所述的波长转换区域301的当量直径为0.1m；

所述的基板2上，波长转换区域301在基板2上的面积为基板2总面积的80％；

所述的光程调制组件6为凸透镜，方棒光隧道的组合，如图5，所述的凸透镜设置在波长转换构件3的一侧，所述的方棒光隧道设置在所述的波长转换构件3的另一侧；

到达方棒光隧道的光束入射光道的角度范围为20～30°；

所述的激光光源选用420-480nm的蓝光激光二极管；

上述设有波长转换装置的反射式激光照明系统工作原理如下：激光光源发出的蓝光，一部分照射到波长转换构件上，被转换成波长为550-560nm的黄色光后出射；另一部分蓝光直接经过反射后出射；上述的两束出射光经凸透镜汇合后进入方棒光隧道进行混合、均匀化后形成所需的光出射，实现照明效果。