漏射式激光照明系统的制作方法

文档序号:15956293发布日期:2018-11-16 21:35阅读:267来源:国知局

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难以适用大功率照明、光效率低、光束受安装精度影响较大,成本高,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;难以适用大功率照明、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难以适用大功率照明、光效率低、安装定位要求高、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漏射式激光照明系统,以克服现有技术存在的缺陷,满足相关领域应用的需要。

本发明所述的漏射式激光照明系统,包括光源、基板、波长转换层、反射膜层、第一光路调整组件和第二光路调整组件;

所述的反射膜层间隔的复合在所述的基板上,所述的波长转换层复合在所述的反射膜层上,相邻两个反射膜层之间的基板上设有光漏空;

所述的第一光路调整组件设置在所述的波长转换层的一侧;

所述的第二光路调整组件设置在所述的光漏空的一侧;

所述的第一光路调整组件包括分光镜、反光镜、凹透镜、凸透镜或方棒光隧道中的一种或其组合;

所述的第二光路调整组件包括凹透镜、凸透镜或方棒光隧道中的一种或其组合。

本发明的有益效果是:

本发明的照明系统同时兼具了波长转换及反射光、透射光、混光、匀光等功能,光效率高,波长转换器件结构组装简便,可实现大功率激光照明,且光效高、出光均匀、混色好。本发明可用于工程车、施工场所及舞台灯光等生活领域,色域覆盖宽、色纯度高,满足美好生活;用于航空航天、军工、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为漏射式激光照明系统结构示意图,其中,第一光路调整组件为一个凸透镜和2个反光镜的组合,第二光路调整组件为凸透镜和方棒光隧道的组合。

图2为光源与波长转换层和光漏空之间的光路上,设有第三光路调整组件的结构示意图,其中,第三光路调整组件为分光镜和反光镜的组合。

图3为优选的漏射式激光照明系统结构示意图。

具体实施方式

本发明所述的漏射式激光照明系统,包括光源1、基板3、波长转换层4、反射膜层5、第一光路调整组件6和第二光路调整组件7;

所述的反射膜层5间隔的复合在所述的基板3上,所述的波长转换层4复合在所述的反射膜层5上,相邻两个反射膜层5之间的基板3上设有光漏空2,所述的光漏空2为孔洞或者是透明材料;

所述的第一光路调整组件6设置在所述的波长转换层4的一侧;

所述的第二光路调整组件7设置在所述的光漏空2的一侧;

所述的第一光路调整组件6包括分光镜、反光镜、凹透镜、凸透镜或方棒光隧道中的一种或其组合;

所述的第二光路调整组件7包括凹透镜、凸透镜或方棒光隧道中的一种或其组合;

所述的光源1发射的光束穿过所述的光漏空2,并同时射在反射膜层5上的波长转换层4反射后,通过所述的第一光路调整组件6后,与穿过所述的光漏空2的光束,通过所述的第二光路调整组件7汇合,获得混合光;

优选的,在所述的光源1与波长转换层4和光漏空2之间的光路上,设有第三光路调整组件8,所述的第三光路调整组件8包括分光镜和反光镜中的一种或其组合,如图2;

所述的光源1发射的光束,通过所述的分光镜,一方面射向反射膜层5上的波长转换层4反射后,并通过第一光路调整组件6,射向所述的第二光路调整组件7;

所述的光源1发射的光束,通过所述的分光镜,另一方面射向反光镜,射向所述的第二光路调整组件7,两路光束汇合,获得混合光;

所述的分光镜为一种A面透光、B面反光的光学器件,可参见《薄膜光学与薄膜技术》,曹建章等著,2014年1月第一版,本发明不再赘述;

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。

所述的光源1为波长10-1600nm的激光或UV或LED或其他光源;

所述的反射膜层5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3上的光反射材料层,反射膜层5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及以上形成的复合材料;

所述的基板3为任意曲面或平面;

进一步参见图1,在以下位置中的一个及以上,设有透镜阵列层11:

所述的光源1与波长转换层4之间;

波长转换层4与反射镀层5之间;

反射镀层5的任意一侧;

光源1与第二光路调整组件8之间;

第一光路调整组件6与第二光路调整组件8之间;

波长转换层4与第一光路调整组件6之间;

所述的透镜阵列层11由承载体和承载在所述的承载体上的透镜构成,所述的透镜包括凸透镜阵列、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;

所述的波长转换层4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;

所述的波长转换层4的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;

所述的波长转换层4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,所述的波长转换层4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∶0.001~100;

特别优选的,参见图3。

所述的漏射式激光照明系统,包括光源1、基板3、波长转换层4、反射膜层5、第一光路调整组件6、第二光路调整组件7和第三光路调整组件8;

所述的反射膜层5间隔的复合在所述的基板3上,所述的波长转换层4复合在所述的反射膜层5上,相邻两个反射膜层5之间的基板3上设有光漏空2,所述的光漏空2为孔洞;

所述的第一光路调整组件6设置在所述的波长转换层4上方,所述的第一光路调整组件6为依次设置的凸透镜和倾斜且两个对称设置的反光镜,光源1射出的光束通过所述的波长转换层4下部的反射膜层5反射后,通过反光镜后进入所述的第二光路调整组件7;

所述的第二光路调整组件7设置在所述的光漏空2下方,所述的第二光路调整组件7为方棒光隧道;

所述的第三光路调整组件8设置在光源1与波长转换层4和光漏空2之间的光路上,所述的第三光路调整组件8包括依次设置的凸透镜、分光镜和反光镜;光源1射出的光束通过所述的分光镜,反射出的光束通过反光镜反射后,进入第二光路调整组件7,即方棒光隧道,从而获得混合光;

上述的激光照明系统工作原理如下:光源发出的(如波长为440-460nm)激光经过凸透镜进行光束整合后再经分光镜,一部分到达表面设有发射膜层的基板上的波长转换层,经波长转换材料(如转换为波长为510-580nm)及反射后再经第一光路调整组件后形成第一光束;光源发出的(如波长为440-460nm)激光经过凸透镜进行光束整合后再经分光镜的另一部分光则通过第三光路调整组件后形成第二光束;第一光束和第二光束进入方棒光隧道中混合、匀光调制后,形成所需照明光线出射。

采用美国海洋光学公司的HR4000光谱仪测试系统及杭州远方光电信息股份有限公司的ALPS-3000光学测试系统进行检测,结果显示:

本发明的设有双光源的反射式激光照明系统,照射距离远,可达10公里以上,NTSC色域覆盖可达90%及以上、色纯度可达99%及以上,光束几乎不受环境影响,激光照明寿命可达到20000小时以上,是目前主流照明LED的5倍以上、氙气灯的10倍以上。

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