一种光源装置及照明系统的制作方法

本实用新型涉及照明技术领域，具体地，涉及一种光源装置及照明系统。

背景技术：

目前用于远距离照明的(20m-1000m)的灯具结构主要以高压汞灯为光源，与光学透镜配合来实现小角度、远距离照明。如图1所示，高压汞灯1发出的光401可以为会聚的，也可以为近似平行的，如果是平行的，一般会通过透镜或是透镜组对其实现会聚。其会聚点在位置2，位置2处可以布置小孔进行光斑的处理。透镜3为一个透镜或是透镜组，其焦点位于位置2，从而实现小角度的出光。位置2处光斑的大小及透镜3焦距的大小决定了出光角度的大小。

然而，上述方案存在以下不足：(1)光源高压汞灯的寿命小于 1000小时，需要定期更换维护，成本高；(2)高压汞灯(或其他气体灯)的亮度有限，但随着体积与散热要求的提高，发光光斑增大，输出光的角度较大；(3)只能输出灯固有的色温而无法调节色温，若采用滤光片改善色温则导致亮度下降。

因此，有必要提出一种新的光源装置及照明系统，以解决上述问题。

技术实现要素：

在实用新型内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本实用新型的实用新型内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本实用新型提供一种光源装置，包括：

光源，所述光源产生激发光；

第一透镜单元，配置为对所述激发光进行会聚；

波长转换装置，配置为对所述激发光进行波长转换以产生受激光；

第二透镜单元，配置为对所述激发光进行会聚并对所述受激光进行准直；

第三透镜单元，配置为对所述受激光进行准直以形成出射光。

进一步，所述第一透镜单元包括一个凸透镜，所述第二透镜单元包括一个凸透镜，所述第三透镜单元包括一个凸透镜。

进一步，所述光源装置还包括：

二向色元件，配置为实现对所述激发光的反射与对所述受激光的透射，或者对所述激发光的透射与对所述受激光的反射。

进一步，所述第二透镜单元位于所述二向色元件与所述波长转换装置之间，所述第三透镜单元与所述第二透镜单元分别位于所述二向色元件的两侧。

进一步，所述波长转换装置包括波长转换材料、位于所述波长转换材料上方的遮光板以及紧贴所述波长转换材料设置的散热底座。

本实用新型还提供一种光源装置，包括：

光源，所述光源产生激发光；

第一透镜单元，配置为对所述激发光进行缩束；

波长转换装置，配置为对所述激发光进行波长转换以产生受激光；

第二透镜单元，配置为对所述激发光进行会聚并对所述受激光进行准直；

第三透镜单元，配置为对所述受激光进行扩束以形成出射光。

进一步，所述光源包括一个或更多个激光光源。

进一步，所述第一透镜单元包括沿所述激发光传播方向依次设置的第一凸透镜、凹透镜、复眼透镜和第二凸透镜，所述第二透镜单元包括一个凸透镜，所述第三透镜单元包括沿所述受激光传播方向依次设置的凹透镜与凸透镜。

进一步，所述光源装置还包括：

二向色元件，配置为实现对所述激发光的反射与对所述受激光的透射，或者对所述激发光的透射与对所述受激光的反射。

进一步，所述第二透镜单元位于所述二向色元件与所述波长转换装置之间，所述第三透镜单元与所述第二透镜单元分别位于所述二向色元件的两侧。

进一步，所述波长转换装置包括旋转式的基体以及带动所述基体旋转的驱动元件，所述基体为盘式转轮结构或桶式转轮结构。

进一步，所述波长转换装置包括若干分区，在若干分区上包括至少一个波长转换分区，所述波长转换分区的表面设置有波长转换材料。

本实用新型还提供一种照明系统，其包括上述光源装置。

根据本实用新型提供的光源装置，采用激光光源产生激发光，并利用波长转换装置将所述激发光进行波长转换以产生受激光，以实现高亮度的光输出，并且可以调节出射光的色温，同时利用多个透镜单元对光路进行整形，减小光路的出光角度，以实现小角度的光输出。

附图说明

本实用新型的下列附图在此作为本实用新型的一部分用于理解本实用新型。附图中示出了本实用新型的实施例及其描述，用来解释本实用新型的装置及原理。在附图中，

图1为现有技术中远距离照明装置的结构的示意图；

图2为本实用新型的实施例一的光源装置的示意图；

图3为本实用新型的实施例二的光源装置的示意图；

图4为图3的第三透镜单元的局部放大图；

图5A为本实用新型的包含盘式转轮结构的波长转换装置的主视图；

图5B为本实用新型的包含盘式转轮结构的波长转换装置的侧视图；

图5C为本实用新型的盘式转轮结构的示意图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本实用新型可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底理解本实用新型，将在下列的描述中提出详细的步骤，以便阐释本实用新型提出的光源装置及照明系统。显然，本实用新型的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本实用新型的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式。

应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。

实施例一

本实用新型提供一种光源装置，包括：

光源，所述光源产生激发光；

第一透镜单元，配置为对所述激发光进行会聚；

波长转换装置，配置为对所述激发光进行波长转换以产生受激光；

第二透镜单元，配置为对所述激发光进行会聚并对所述受激光进行准直；

第三透镜单元，配置为对所述受激光进行准直以形成出射光。

其中，所述第一透镜单元包括一个凸透镜，所述第二透镜单元包括一个凸透镜，所述第三透镜单元包括一个凸透镜；所述光源装置还包括：二向色元件，配置为实现对所述激发光的反射与对所述受激光的透射，或者对所述激发光的透射与对所述受激光的反射；所述第二透镜单元位于所述二向色元件与所述波长转换装置之间，所述第三透镜单元与所述第二透镜单元分别位于所述二向色元件的两侧；所述波长转换装置包括波长转换材料、位于所述波长转换材料上方的遮光板以及紧贴所述波长转换材料设置的散热底座。

参照附图2，本实用新型的光源装置包括光源101，用于发射激发光201。示例性地，光源101为激光光源，可以为蓝色光、紫色光或者紫外光等，但并不以上述为限，激发光可以为任意颜色。

作为一个实例，所述光源101为激光光源，由特定的激光光源装置发射具有单一波长的激光，目前使用较多的是日本日亚公司的 445nm/30W的激光光源，当然也可以使用其他激光光源，相比现有技术中的高压汞灯，激光光源可以实现光的高亮度输出。

本实用新型的光源装置还包括位于所述光源和所述波长转换装置之间的第一透镜单元，所述第一透镜单元配置为对所述激发光进行会聚。

示例性地，所述第一透镜单元至少包括透镜阵列，所述透镜阵列包括多个透镜，其中透镜的数目、种类以及设置方式，可以根据实际需要进行设置。在本实施例中，参照附图2，第一透镜单元包括在激发光201的光路上设置的凸透镜102，以对光源的激发光201进行会聚和收集。

本实用新型的光源装置还包括二向色元件103，配置为实现对激发光的反射与对受激光的透射，或者对激发光的透射与对受激光的反射。在本实施例中，经过第一透镜单元中透镜102的激发光201经二向色元件103反射，以入射到波长转换装置上。

本实用新型的光源装置还包括波长转换装置，配置为对激发光进行波长转换以产生受激光。示例性地，波长转换装置包括波长转换材料1051、位于所述波长转换材料1051上方的遮光板1052以及紧贴所述波长转换材料1051设置的散热底座1053。

示例性地，所述波长转换材料包括但不限于蓝色、黄色、红色、绿色或是其他颜色的波长转换材料。通过调整不同颜色波长转换材料的比例实现各种色温的输出，此处的比例可以是混合粉的比例。

示例性地，由于超过设计尺寸的光斑会造成光的大角度输出，因此配置遮光板1052以对超过尺寸的光进行遮挡，避免光束发散、控制光输出的角度，从而实现光的小角度输出。进一步，遮光板1052 的孔径包括但不限于圆形或方形，可以采用任何能够实现上述目的的孔径遮光板。

示例性地，散热底座1053紧贴所述波长转换材料1051设置，以实现良好的散热。

本实施例采用激光光源产生激发光，并利用波长转换装置将所述激发光进行波长转换以产生受激光，可以以实现高亮度的光输出，并且可以调节出射光的色温。

本实用新型的还包括位于所述二向色元件与所述波长转换装置之间的第二透镜单元，所述第二透镜单元配置为对所述激发光进行会聚并且对所述受激光进行准直。

示例性地，所述第二透镜单元包括一个凸透镜104，其可以将激发光201会聚后使其入到波长转换装置上，以产生受激光202。由于产生的受激光202呈大角度输出，如图2所示，所述凸透镜104还配置为将所述受激光202准直。

本实用新型的整形透镜单元还包括与所述第二透镜单元分别位于所述二向色元件两侧的第三透镜单元，所述第三透镜单元配置为对所述受激光进行会聚以形成出射光，以减小出射光的出光角度。

示例性地，所述第三透镜单元包括至少一个凸透镜106，其可以减小所述受激光202的出光角度。

在本实施例中，为了得到小角度的光输出，第二透镜单元104与第三透镜单元106组合的整形透镜单元的有效焦距需要满足一定的大小。入射到波长转换材料1051上的光斑直径为D，有效焦距为F，则发散全角θ(弧度)近似为：θ＝D/F。

实施例二

本实用新型还提供一种光源装置，包括：

光源，所述光源产生激发光；

第一透镜单元，配置为对所述激发光进行缩束；

波长转换装置，配置为对所述激发光进行波长转换以产生受激光；

第二透镜单元，配置为对所述激发光进行会聚并对所述受激光进行准直；

第三透镜单元，配置为对所述受激光进行扩束以形成出射光。

其中，所述光源包括一个或更多个激光光源；所述第一透镜单元包括沿所述激发光传播方向依次设置的第一凸透镜、凹透镜、复眼透镜和第二凸透镜，所述第二透镜单元包括一个凸透镜，所述第三透镜单元包括沿所述受激光传播方向依次设置的凹透镜与凸透镜；所述光源装置还包括：二向色元件，配置为实现对所述激发光的反射与对所述受激光的透射，或者对所述激发光的透射与对所述受激光的反射；所述第二透镜单元位于所述二向色元件与所述波长转换装置之间，所述第三透镜单元与所述第二透镜单元分别位于所述二向色元件的两侧；所述波长转换装置包括旋转式的基体以及带动所述基体旋转的驱动元件，所述基体为盘式转轮结构或桶式转轮结构；所述波长转换装置包括若干分区，在若干分区上包括至少一个波长转换分区，所述波长转换分区的表面设置有波长转换材料。

参照附图3，本实用新型的光源装置包括光源101，用于发射激发光201。示例性地，光源101为激光光源，可以为蓝色光、紫色光或者紫外光等，但并不以上述为限，激发光可以为任意颜色。

作为一个实例，所述光源101为激光光源，由特定的激光光源装置发射具有单一波长的激光，目前使用较多的是日本日亚公司的 445nm/30W的激光光源，当然也可以使用其他激光光源。

示例性地，光源101可以包括一个或更多个激光光源，以实现光的高亮度输出。在本实施例中，为了获得更高的亮度，需要提升激发光的功率，即实现多个激发光光源的集成或是耦合，但因此也造成光束直径的增加。

本实用新型的光源装置还包括位于所述光源和所述波长转换装置之间的第一透镜单元，所述第一透镜单元配置为对所述激发光进行缩束。

示例性地，所述第一透镜单元至少包括透镜阵列，所述透镜阵列包括多个透镜，其中透镜的数目、种类以及设置方式，可以根据实际需要进行设置。

在本实施例中，参照附图3，第一透镜单元包括在激发光201的光路上依次设置的第一凸透镜1021、凹透镜1022、复眼透镜1023以及第二凸透镜1024，以对光源的激发光201进行整形。

示例性地，第一凸透镜1021和第二凸透镜1024配置为对激发光 201进行会聚，凹透镜1022配置为对激发光201进行发散，复眼透镜1023配置为提高激发光201的均匀性。

在本实施例中，第一凸透镜1021和凹透镜1022组合设置可以起到缩束的作用，这样就可以降低光束的直径，解决了上述光束直径增加的问题，实现后续器件的会聚及小型化。

在本实施例中，复眼透镜1023与第二凸透镜1024组合设置可以实现对后续入射到波长转换材料上光斑的匀光，以提升激发效率。

可选地，采用扩散片替代复眼透镜1023与第二凸透镜1024的组合，以实现对激发光入射到波长转换材料上光斑的匀光。

本实用新型的光源装置还包括波长转换装置，配置为对激发光进行波长转换以产生受激光。

在本实施例中，如图5A-5C所示，波长转换装置包括旋转式的基体以及带动所述基体旋转的驱动元件，其中，所述基体为转轮结构，例如盘式转轮结构或桶式转轮结构。

作为一个实例，基体是由铜、铝等形成的金属基材，通过银蒸镀等对该基体的激发光照射装置侧的表面进行镜面加工，以使受激光反射出波长转换装置105。

参照图5B，所述波长转换装置还包括驱动元件，用于驱动所述基体按照预定的周期旋转。可选地，所述驱动装置包括马达，其中所述基体紧贴所述马达设置，由所述马达带动所述基体转动。例如所述基体为盘式，其中心部由马达的旋转轴固定且能旋转。作为一种实施方式，在所述基体的中心设置有轴孔，在轴孔处设置固定环，旋转马达以转轴穿入该轴孔与固定环紧固，使该旋转马达能以转轴带动基体，当激发光打在基体的不同分区时进行相应的处理。可选择的，驱动元件带动所述基体进行匀速或非匀速的旋转，如此设置可以更加灵活的控制出射光的输出时序。

如图5A-5B所示，所述基体设置为可以旋转的盘式转轮结构，所述盘式转轮表面包括若干分区，所述若干分区至少包括一个波长转换分区，波长转换分区表面设置有波长转换材料。

如图5C所示，所述基体设置为可以旋转的桶式转轮结构，所述桶式转轮的曲面上包括若干分区，所述若干分区至少包括一个波长转换分区，波长转换分区表面设置有波长转换材料。

通过将波长转换材料设置在旋转式基体的表面上，可以以实现更好的散热以及高亮度的光输出。

示例性地，所述波长转换材料包括但不限于蓝色、黄色、红色、绿色或是其他颜色的波长转换材料。通过调整不同颜色波长转换材料的比例实现各种色温的输出，此处的比例可以是混合粉的比例或是若干分区的角度比例。

需要说明的是，本实施例中的波长转换装置与实施例一中的波长转换装置可互换设置。

本实用新型还包括位于所述二向色元件与所述波长转换装置之间的第二透镜单元，所述第二透镜单元配置为对所述激发光进行会聚并且对所述受激光进行准直。

示例性地，所述第二透镜单元包括至少一个凸透镜104，其可以将激发光201会聚后使其入到波长转换装置上，以产生受激光202。由于产生的受激光202呈大角度输出，如图3所示，所述凸透镜104 还配置为将所述受激光202准直。

本实用新型还可以包括与所述第二透镜单元分别位于所述二向色元件两侧的第三透镜单元，所述第三透镜单元配置为对所述受激光进行扩束以形成出射光。

可选地，当经过第二透镜单元的受激光的出光角度满足某些场合的照明需要时，则无需设置第三透镜单元106。

进一步，在本实施例中，经过第二透镜单元的受激光的出光角度仍然偏大，需要第三透镜单元106进一步减小出光角度，以满足某些场合的需要。

在本实施例中，所述第三透镜单元106包括沿受激光203传播方向依次设置的凹透镜1061和凸透镜1062。如图3所示，受激光的直径D1，发光角度θ1，经过第三透镜单元106整形后的出射光203 的直径为D2，发光角度θ2，则θ2＝D1/D2*θ1，实现扩束及减小发散角的作用。

根据本实用新型提供的光源装置，采用激光光源产生激发光，并利用波长转换装置将所述激发光进行波长转换以产生受激光，以实现高亮度的光输出，并且可以调节出射光的色温，同时利用整形透镜单元对光路进行整形，减小光路的出光角度，以实现小角度的光输出。

本实用新型还提供一种照明系统，其包括上述光源装置。

本实用新型已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本实用新型限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本实用新型并不局限于上述实施例，根据本实用新型的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本实用新型所要求保护的范围以内。本实用新型的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。