照明装置的制作方法

1.本发明涉及光学技术领域，具体而言，涉及一种照明装置。


背景技术：

2.利用激光激发荧光体技术可以得到超高亮度的光束，随着人们对车灯、舞台灯、探照灯、手电等特种照明亮度需求的不断提升，激光激发荧光体技术在照明装置上的应用越来越受到重视。通常地，利用激光激发荧光体技术的照明装置包括激光光源和荧光装置，使激光光源出射的激光照射到荧光装置上，部分激光被荧光装置的荧光换材料吸收而产生荧光，该荧光与剩余的未被吸收的激发光一同出射形成照明装置的出射光束。一般由蓝色激光激发黄色荧光装置，产生的黄光与剩余的蓝光混合形成白光。
3.请参阅图1，图1是现有技术的照明装置中激光激发荧光装置后产生的荧光和剩余的激光的光强分布，其纵轴表示归一化的光强强度，横轴表示与光轴中心的距离，图中的虚线a为剩余的激光的光强分布曲线，实线b为荧光装置产生的荧光的光强分布曲线。由图1可知，剩余的激光分布范围较小，荧光装置产生的荧光分布范围较大，即剩余的激光光斑比荧光光斑小，这主要是因为以下两方面原因：一、被激发的荧光在荧光装置内部是4π的发散角度，一部分角度的荧光直接透射出荧光装置，另一部分角度的荧光被多次反射和散射后再透射出荧光装置，因此荧光光斑扩大，二、激光进入荧光装置内部后不断的被吸收和反射及散射，当激光遇到荧光粉就会被转换成荧光，难以横向传播较远的距离，因此荧光光斑也会比激光光斑大；从而使得剩余的激光光斑的扩散比荧光光斑的扩散小，因此在混合后的白光的边缘经常会有一圈黄光，严重影响激光荧光光源出射光颜色的均匀性。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种照明装置，以解决上述问题，本发明提供的照明装置包括：激光光源、扩散元件以及波长转换元件，扩散元件位于激光光源和波长转换元件之间；激光光源用于发射激光，激光为高斯光束；扩散元件用于对激光进行散射，激光经扩散元件散射后在波长转换元件上形成第一光斑，波长转换元件用于将接收的激光至少部分转换成荧光；第一光斑的中心光强为i0，第一光斑中存在至少一个第一点，第一点与第一光斑的中心的距离为r1，第一点的光强i1等于第一光斑的中心光强i0的m倍，且i1等于i0exp(-2(r1/r0)2)，r0为与第一光斑的中心的预设距离；第一光斑中存在至少一个第二点，第二点与第一光斑的中心的距离为r2，第二点的光强i2等于第一光斑的中心光强i0的n倍，且i2大于i0exp(-2(r2/r0)2)；其中，m大于0.4且小于0.7，n大于0且小于m，r2大于r1。
5.在一种实施方式中，第一点和第二点位于过第一光斑的中心的同一直线上。
6.在一种实施方式中，第一点为多个，多个第一点形成以第一光斑的中心为对称中心的圆形或椭圆形。
7.在一种实施方式中，第二点为多个，多个第二点形成以第一光斑的中心为对称中心的环形区域。
8.在一种实施方式中，对于任意的位于所述第一点与所述第一光斑的中心的连线上且与所述第一光斑的中心的距离ra大于r1的点，该点的光强大于i0exp(-2(ra/r0)2)。。
9.在一种实施方式中，第一光斑中存在至少一个第三点，第三点与第一光斑的中心的距离为r3，第三点的光强i3小于i0exp(-2(r3/r0)2)，其中，r3小于r1且大于0。
10.在一种实施方式中，扩散元件对激光的中心区域的散射度小于对激光的边缘区域的散射度。
11.在一种实施方式中，照明装置还包括设置于波长转换元件出光面的遮光件，遮光件包括透光区和围绕透光区的遮光区。
12.在一种实施方式中，透光区的尺寸小于或等于第一光斑的尺寸。
13.在一种实施方式中，波长转换元件的尺寸等于第一光斑的尺寸。
14.在一种实施方式中，照明装置还包括汇聚透镜和收集透镜，汇聚透镜设置于激光光源的出光侧，用于对激光光源出射的激光进行汇聚，扩散元件位于汇聚透镜和波长转换元件之间，收集透镜设置于波长转换元件的出光侧，用于对波长转换元件的出射光进行收集。
15.在一种实施方式中，波长转换元件位于汇聚透镜的焦平面。
16.在一种实施方式中，照明装置还包括折射光学元件，折射光学元件位于扩散元件和波长转换元件之间，折射光学元件包括入射面和折射面，经扩散元件散射后的激光从入射面入射至折射光学元件，并经折射面折射偏转至波长转换元件。
17.在一种实施方式中，照明装置还包括第一偏转光学元件和第二偏转光学元件；第一偏转光学元件位于汇聚透镜和扩散元件之间，用于将汇聚透镜出射的激光偏转并引导至扩散元件，第二偏转光学元件位于扩散元件和波长转换元件之间，用于将扩散元件出射的激光偏转并引导至波长转换元件；或者，第一偏转光学元件和第二偏转光学元件依次位于汇聚透镜和扩散元件之间，第一偏转光学元件用于将汇聚透镜出射的激光偏转并引导至第二偏转光学元件，第二偏转光学元件用于将第一偏转光学元件出射的激光偏转并引导至扩散元件。
18.在一种实施方式中，波长转换元件为反射式波长转换元件，扩散元件位于波长转换元件的出射光的光路上。
19.在一种实施方式中，扩散元件为反射式扩散元件，照明装置还包括第一偏转光学元件，第一偏转光学元件位于汇聚透镜和扩散元件之间，第一偏转光学元件用于将汇聚透镜出射的激光偏转并引导至扩散元件，扩散元件用于将第一偏转光学元件出射的激光进行散射并反射至波长转换元件。
20.在一种实施方式中，照明装置还包括分光元件和散射反射装置，分光元件位于扩散元件和波长转换元件之间，分光元件用于将经扩散元件散射后的激光的一部分透射至波长转换元件上形成第一光斑，另一部分反射至散射反射装置上形成第二光斑，波长转换元件为反射式波长转换元件，波长转换元件还用于荧光并反射至分光元件，散射反射装置用于将接收的激光进行散射并反射至分光元件，分光元件还用于反射荧光，以使波长转换元件出射的荧光和散射反射装置出射的激光合光。
21.相较于现有技术，本发明提供的照明装置包括：激光光源、扩散元件以及波长转换元件，扩散元件位于激光光源和波长转换元件之间；激光光源用于发射激光，激光为高斯光
束；扩散元件用于对激光进行散射，激光经扩散元件散射后在波长转换元件上形成第一光斑，波长转换元件用于将接收的激光至少部分转换成荧光；第一光斑的中心光强为i0，第一光斑中存在至少一个第一点，第一点与第一光斑的中心的距离为r1，第一点的光强i1等于第一光斑的中心光强i0的m倍，且i1等于i0exp(-2(r1/r0)2)，r0为与第一光斑的中心的预设距离；第一光斑中存在至少一个第二点，第二点与第一光斑的中心的距离为r2，第二点的光强i2等于第一光斑的中心光强i0的n倍，且i2大于i0exp(-2(r2/r0)2)；其中，m大于0.4且小于0.7，n大于0且小于m，r2大于r1。上述方案能够提高波长转换元件上形成的第一光斑的边缘区域的光强，使波长转换元件上的第一光斑的边缘区域有足够的激光与荧光进行混合，从而提高波长转换元件出射光的颜色均匀性。
附图说明
22.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1是现有技术的照明装置中激光激发荧光装置后产生的荧光和剩余的激光的光强分布曲线图；
24.图2是本发明第一实施例提供的照明装置的光路示意图；
25.图3是本发明第一实施例中激光光源出射的激光经扩散元件散射后的光强分布曲线图；
26.图4是本发明第二实施例提供的照明装置的光路示意图；
27.图5是本发明第二实施例中的遮光件的结构示意图；
28.图6是本发明第三实施例提供的照明装置的光路示意图；
29.图7是本发明第四实施例提供的照明装置的光路示意图；
30.图8是本发明第五实施例提供的照明装置的光路示意图；
31.图9是本发明第六实施例提供的照明装置的光路示意图；
32.图10是本发明第七实施例提供的照明装置的光路示意图；
33.图11是本发明第八实施例提供的照明装置的光路示意图；
34.图12是本发明第九实施例提供的照明装置的光路示意图。
具体实施方式
35.为了便于理解本发明实施例，下面将参照相关附图对本发明实施例进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
36.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明实施例中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
37.请参阅图2，图2是本发明第一实施例提供的照明装置100的光路示意图，照明装置
100包括激光光源110、扩散元件120以及波长转换元件130，扩散元件120位于激光光源110和波长转换元件130之间，激光光源110用于发射激光，激光为高斯光束；扩散元件120用于对激光进行散射，激光经扩散元件120散射后在波长转换元件130上形成第一光斑，波长转换元件130用于将接收的激光至少部分转换成荧光；第一光斑的中心光强为i0，第一光斑中存在至少一个第一点，第一点与第一光斑的中心的距离为r1，第一点的光强i1等于第一光斑的中心光强i0的m倍，且i1等于i0exp(-2(r1/r0)2)，r0为与第一光斑的中心的预设距离；第一光斑中存在至少一个第二点，第二点与第一光斑的中心的距离为r2，第二点的光强i2等于第一光斑的中心光强i0的n倍，且i2大于i0exp(-2(r2/r0)2)；其中，m大于0.4且小于0.7，n大于0且小于m，r2大于r1。
38.具体地，在本实施例中，激光光源110用于出射激光，该激光为高斯光束，其光强分布中心最强，边缘较弱，光强集中于激光的轴线及其附近。激光光源110可以包括激光器，激光器可以是单个的激光器、激光芯片或者激光二极管(ld)等，或者其他激光发射装置。可以理解地，激光光源110也可以包括两个、三个或者多个激光器，多个激光器可以阵列设置，以增加激光的光强。
39.在本实施例中，激光光源110可以为蓝光光源。在其他实施方式中，激光光源110还可以是紫光光源或绿光光源等，满足发出激光的条件即可。还可以是多种颜色激光发光单元的组合。
40.扩散元件120用于对激光光源110发射的激光进行散射处理，改变激光的角分布，使激光经散射后的发散角扩大，而且由于激光光源110发射的激光具有相干性，扩散元件120还可以起到消相干的作用，避免了照明装置100出射光的照明图案中存在散斑。在本技术中，激光散射后的发散角指激光光线与激光光轴中心线的夹角。扩散元件120可以为透射式，也可以是反射式，扩散元件120的形状可以是圆形、矩形、椭圆形、梯形或者其他多边形中的一种。本实施例中，以扩散元件120为透射式、形状为圆形为例进行说明。
41.现有技术中使用激光激发荧光体技术的照明装置，为了提高出射光颜色的均匀性，通常采用高斯扩散片对激光光源发射的激光进行散射。然而，由于激光光源发射的激光为高斯光束，激光经高斯扩散片散射后其光强分布仍满足高斯分布，其光强公式为：
42.i(r)＝a exp(-2(r/ω)2)
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(1)
43.其中，a为激光经高斯扩散片散射后的中心光强(或峰值光强)，ω为激光经高斯扩散片散射后的半径，r为激光经高斯扩散片散射后截面内离中心光轴的距离。经高斯扩散片散射后的激光入射在波长转换装置上形成的激光光斑的光强分布也为高斯分布。
44.扩散元件120不同于高斯扩散片对激光进行散射得的高斯分布的光强，扩散元件120使激光光源110发射的激光散射后形成非高斯分布的光强。在判断扩散元件120是否满足本发明的设计要求时，使激光光源110发射的激光经扩散元件120散射后在波长转换元件130上形成的第一光斑，测量获得该第一光斑的中心的中心光强(即峰值光强)为i0，再测量与该第一光斑中心的距离为r1的第一点的光强i1，并保证i1等于m倍的i0，其中m大于0.4且小于0.7。根据该第一光斑中心的光强为i0、半径为0以及第一点的光强为i1、半径为r1，通过上述公式(1)，可以计算得到上述公式(1)中待确定的参数a等于i0以及激光光斑的半径ω的特定值，将该激光光斑的半径ω的特定值定义为r0(即r0为形成在波长转换元件130上的中心与第一光斑的中心重合、且在中心和第一点处的光强与第一光斑相同的高斯分布的激
光光斑的半径)，从而得到一光强为高斯分布的激光光斑的光强公式：
45.i(r)＝i0exp(-2(r/r0)2)
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(2)
46.进一步再测量与该第一光斑中心的距离为r2的第二点的光强i2，并保证i2等于n倍的i0，其中n大于0且小于m，r2大于r1；通过比较第二点的光强i2与i0exp(-2(r2/r0)2)的大小，若第二点的光强i2大于i0exp(-2(r2/r0)2)，表明激光光源110发射的激光经扩散元件120散射后在波长转换元件130上形成的第一光斑的边缘区域，较对比的光强为高斯分布的激光光斑的边缘区域有更大的光强，则扩散元件120能够满足本发明的设计要求。优选地，在选取第一点及第二点时，使第一点和第二点位于过第一光斑的中心的同一直线上。
47.为了便于对本发明的设计原理进行说明，选择散射度适当的预设高斯扩散片作为对比，在相同的条件下，使激光光源110发射的激光经该预设高斯扩散片散射后在波长转换元件130上形成的对比光斑，该对比光斑的中心光强(即峰值光强)为i0，与第一光斑的中心光强i0相同且其中心第一光斑的中心重合，该对比光斑的半径为r0，其光强分布呈高斯分布，即该对比光斑的光强分布满足上述公式(2)。
48.请参阅图3，图3表示激光光源110发射的激光分别经扩散元件120和预设高斯扩散片散射后在波长转换元件130上形成的第一光斑和对比光斑的光强分布曲线，图中的横坐标表示与光斑中心的距离，纵坐标表示归一化后的光强，实线c表示激光光源110发射的激光经预设高斯扩散片的散射后在波长转换元件130上形成的对比光斑的光强分布曲线，其呈高斯分布，图中的虚线d表示激光光源110发射的激光经扩散元件120散射后在波长转换元件130上形成的第一光斑的光强分布曲线，其呈非高斯分布。
49.激光光源110发射的激光经扩散元件120散射后在波长转换元件130上形成的第一光斑中，存在至少一个第一点，该第一点与该第一光斑的中心的距离为r1，该第一点的光强i1等于该第一光斑的中心光强i0的m倍，且i1等于i0exp(-2(r1/r0)2)。即激光经扩散元件120散射后形成的非高斯分布的第一光斑中在距离其中心r1的位置至少存在一个第一点的光强i1，等于该激光经预设高斯扩散片的散射后形成的高斯分布的对比光斑中在距离其中心r1的位置的光强。可以理解的是，激光经扩散元件120散射后在波长转换元件130上形成的第一光斑的形状为圆形或椭圆形，第一光斑中存在多个第一点，多个第一点形成以第一光斑的中心为对称中心的圆形或椭圆形。
50.在本实施例中，m为0.43，即第一点的光强为中心光强i0的0.43倍。在光学实际工程应用中，半峰全度fwhm(full width at half maximum)是一重要的参数，此时的光强为峰值光强的一半，因此m可以为0.5。m的取值并不仅限于上述列举，当m大于0.4且小于0.7时均可以实现本发明的效果。相比于预设高斯扩散片，扩散元件120能够对散射的激光的光强分布进行调整，将激光光束中心区域的光强调整到边缘区域，当m取较大值时，可将激光光束中心区域较多的光强调整到边缘区域，使得波长转换元件130上形成的第一光斑的边缘区域具有更高的光强，当m取较小值时，可将激光光束中心区域较少的光强调整到边缘区域，能够使得波长转换元件130上形成的第一光斑的中心区域的光强减少的较少，保证了波长转换元件130出射光的中心亮度，通过使m大于0.4且小于0.7，使激光光源110发射的激光经扩散元件120散射后的第一光斑从中心到r1范围内的光强分布曲线，相比于对比的高斯分布的光强分布曲线较为尖锐，而在大于r1时的光强分布曲线则比对比的高斯分布的光强曲线平坦，如此既能够使波长转换元件130上形成的第一光斑的边缘区域具有足够的光强，
又能够保证波长转换元件130出射光的中心亮度。
51.激光光源110发射的激光经扩散元件120散射后的光强从中心到边缘逐渐减小，相应地，波长转换元件130上形成的第一光斑的光强从其中心到边缘逐渐减小。为了提高波长转换元件130出射光的颜色均匀性，本发明采用的方案是使波长转换元件130上形成的第一光斑的边缘区域的光强大于光强为高斯分布的对比光斑的边缘区域的光强。具体地，激光光源110发射的激光经扩散元件120散射后在波长转换元件130上形成的第一光斑中，还存在至少一个第二点，该第二点与该第一光斑的中心的距离为r2，且r2大于r1，即第二点位于第一点的径向外侧，该第二点的光强i2等于该第一光斑的中心光强i0的n倍，且i2大于i0exp(-2(r2/r0)2)。即激光经扩散元件120散射后形成的非高斯分布的第一光斑中在距离其中心r2的位置至少存在有一个点的光强为i2，i2大于该激光经预设高斯扩散片的散射后形成的高斯分布的对比光斑中在距离其中心r2的位置的光强。换言之，与激光经预设高斯扩散片散射后形成的光强呈高斯分布的第一光斑相比，激光经扩散元件120散射后形成的光强呈非高斯分布的第一光斑在与光斑中心的距离为r2时，具有更大的光强。同样地，激光经扩散元件120散射后在波长转换元件130上形成的第一光斑中存在多个第二点，多个第二点形成以第一光斑的中心为对称中心的环形区域，该环形区域的内侧边缘为多个第一点所形成的圆形或椭圆形，外侧边缘为第一光斑的边缘，在该环形区域中每一个点的位置，第一光斑的光强均大于对比光斑的光强，即对于任意的位于所述第一点径向外侧的点，该点与第一光斑的中心的距离为ra，其光强大于i0exp(-2(ra/r0)2)，也就是说，任意的位于所述第一点与所述第一光斑的中心的连线上且与所述第一光斑的中心的距离ra大于r1的点，该点的光强大于i0exp(-2(ra/r0)2)。通过本发明的方案，使得激光光源110发射的激光经扩散元件120散射后在波长转换元件130上形成的第一光斑的边缘区域的光强比经预设高斯扩散片高斯散射后在波长转换元件130上形成的对比光斑的边缘区域的光强更大。
52.优选地，激光光源110发射的激光经扩散元件120散射后在波长转换元件130上形成的第一光斑中，还存在至少一个第三点，该第三点与该第一光斑的中心的距离为r3，且r3大于r1，第三点所在的区域为散射后激光的中心区域，该第三点的光强i3小于i0exp(-2(r3/r0)2)。即激光经扩散元件120散射后形成的非高斯分布的第一光斑中在距离其中心r3的位置至少存在有一个点的光强为i3，i3小于该激光经预设高斯扩散片的散射后形成的高斯分布的第一光斑中在距离其中心r3的位置的光强。换言之，与激光经预设高斯扩散片散射后形成的光强呈高斯分布的对比光斑相比，激光经扩散元件120散射后形成的光强呈非高斯分布的第一光斑在与光斑中心的距离为r3时，对应着较小的光强。同样地，激光经扩散元件120散射后在波长转换元件130上形成的第一光斑中存在多个第三点，多个第三点形成第一光斑的中心区域，在该中心区域中每一个点的位置，第一光斑的光强均小于对比光斑的光强。通过上述设置，能够使激光光源110发射的激光经扩散元件120散射后在中心区域的光强分布减少的较少，保证了照明装置100出射光的亮度。
53.上述的说明中，采用预设高斯扩散片作为对比，来说明扩散元件120所具有的特性，通过使激光光源110发射的激光分别经过扩散元件120和选取的预设高斯扩散片，分别通过测量经过扩散元件120和该预设高斯扩散片后光强得到两者的光强分布曲线，再比较两者的中心光强、距离光斑中心r1时两者的光强、距离光斑中心r2时两者的光强的大小，从而确定激光经扩散元件120散射后的光强分布是否满足要求。需要说明的是，应当在相同的
条件下分别测量激光经过扩散元件120和预设高斯扩散片散射后的光强，例如激光光源110的功率、激光光源110与扩散元件120和预设高斯扩散片的距离、测量的位置等条件相同。
54.扩散元件120对激光的中心区域的散射度小于对激光的边缘区域的散射度，从而使激光光源110发射的激光经扩散元件120的散射后形成非高斯分布光强曲线。散射度是指偏离入射光预设角度(例如1.5
°
)以上的透射光强占总透射光强的百分数，散射度越大意味着扩散片对入射光的偏离角度越大。扩散元件120可以是在其基板表面形成散射光的微结构，由于激光具有一定的发散角，激光中心区域的光束入射到扩散元件120上的入射角与边缘区域的光束入射到扩散元件120上的入射角具有一定的差异，通过设置微结构的形状及尺寸，使扩散元件120对激光的中心区域的散射度小于对激光的边缘区域的散射度；扩散元件120也可以在中心区域微结构的密度小于边缘区域微结构的密度，或者扩散元件120在中心区域为透明设置或具有开孔，从而使得扩散元件120中心区域对激光的散射度小于边缘区域对激光的散射度；扩散元件120也可以是中心区域的厚度小于边缘区域的厚度，从而使得扩散元件120中心区域对激光的散射度小于边缘区域对激光的散射度；扩散元件120也可以包括基材以及分散于基材中的散射粒子，在中心区域散射粒子的密度小于边缘区域散射粒子的密度，从而使得扩散元件120中心区域对激光的散射度小于边缘区域对激光的散射度；也可以通过调节散射粒子和微结构的尺寸、形状等参数，使得扩散元件120中心区域对激光的散射度小于边缘区域对激光的散射度。
55.波长转换元件130用于将接收的激发光至少部分转换为荧光。具体而言，波长转换元件130包括波长转换材料，当激光光源110发射的激光经扩散元件120散射后入射至波长转换元件130上时，波长转换元件130对接收的激光进行波长转换从而产生荧光，然后出射包括荧光和剩余未被吸收的激光的混合光。波长转换元件130可以为透射式波长转换元件，也可以为反射式波长转换元件。例如，波长转换元件130可以是荧光陶瓷或荧光玻璃，荧光陶瓷或荧光玻璃的出光效率高、性能稳定、耐高温，从而能够提高照明装置100的出光质量和使用寿命。在本实施例中，波长转换元件130可以包括黄光荧光粉，其能够在蓝色激光的激发下产生黄色的荧光，波长转换元件130出射黄色的荧光和剩余未被吸收的蓝色激光混合而成白光。当然，波长转换元件130也可以包括能够产生其他颜色光的波长转换材料，从而在激光的激发下产生其他颜色的荧光。
56.在本实施例中，照明装置100包括激光光源110、扩散元件120以及波长转换元件130，扩散元件120位于激光光源110和波长转换元件130之间；激光光源110用于发射激光，激光为高斯光束；扩散元件120用于对激光进行散射，激光经扩散元件120散射后在波长转换元件130上形成第一光斑，波长转换元件130用于将接收的激光至少部分转换成荧光；第一光斑的中心光强为i0，第一光斑中存在至少一个第一点，第一点与第一光斑的中心的距离为r1，第一点的光强i1等于第一光斑的中心光强i0的m倍，且i1等于i0exp(-2(r1/r0)2)，r0为与第一光斑的中心的预设距离；第一光斑中存在至少一个第二点，第二点与第一光斑的中心的距离为r2，第二点的光强i2等于第一光斑的中心光强i0的n倍，且i2大于i0exp(-2(r2/r0)2)；其中，m大于0.4且小于0.7，n大于0且小于m，r2大于r1。本发明的方案能够提高激光经散射后在其横截面的边缘区域的光强，使波长转换元件130上的第一光斑的边缘区域有足够的激光与荧光进行混合，从而提高波长转换元件130出射光的颜色均匀性。
57.请参阅图4，图4是本发明第二实施例提供的照明装置200的光路示意图，照明装置
200包括激光光源110、扩散元件120、波长转换元件130以及遮光件210。本实施例的照明装置200中与实施例一的照明装置100中相同的部件用相同的序号表示。本实施例的照明装置200与实施例一的照明装置100的不同在于，照明装置200还包括设置于波长转换元件130出光面的遮光件210，如图5所示，遮光件210包括透光区211和围绕透光区的遮光区212，遮光件210和波长转换元件130出光面紧密连接，遮光件210可以是由带孔的不透光的金属片制成，此时通过胶水将遮光件210粘接在波长转换元件130出光面；遮光件210也可以是直接涂覆在波长转换元件130出光面的遮光涂层。遮光件210透光区211与第一光斑相对。在本实施例中，通过设置遮光件210，使长转换元件130出射的混合光中心区域颜色均匀的部分光线穿过遮光件210透光区211，波长转换元件130出射的混合光边缘区域多余的荧光被遮光件210的遮光区212遮挡，从而提高照明装置200出射光颜色的均匀性。由于遮光件210和波长转换元件130出光面紧密连接，两者之间没有光线的传播距离，使得遮光区212的遮挡效果更准确。优选地，使遮光件210的透光区211的尺寸小于或等于第一光斑的尺寸，能够对在波长转换元件130中横向传播至透光区211以外的光线均进行遮挡，从而进一步地提高照明装置200出射光颜色的均匀性。
58.请参阅图6，图6是本发明第三实施例提供的照明装置300的光路示意图，照明装置300包括激光光源110、扩散元件120、以及波长转换元件330。本实施例的照明装置300中与实施例一的照明装置100中相同的部件用相同的序号表示。本实施例的照明装置300与实施例一的照明装置100的不同在于，波长转换元件330的尺寸等于第一光斑的尺寸。照明装置300还可以包括一基板310，基板310的尺寸大于波长转换元件330的尺寸，基板310用于承载波长转换元件330，基板310可以由玻璃、石英、蓝宝石等透光材料制成。本实施例中，通过使波长转换元件330的尺寸等于第一光斑的尺寸，避免了激光和荧光在波长转换元件330内部的第一光斑以外的区域的散射和传播，使波长转换元件330能够将荧光和剩余未被吸收的激光混合均匀，从而提高照明装置300出射光颜色的均匀性。
59.请参阅图7，图7是本发明第四实施例提供的照明装置400的光路示意图，照明装置100包括激光光源110、扩散元件120、波长转换元件130、汇聚透镜410以及收集透镜420。本实施例的照明装置400中与实施例一的照明装置100中相同的部件用相同的序号表示。本实施例的照明装置400与实施例一的照明装置100的不同在于，照明装置还包括汇聚透镜410和收集透镜420，汇聚透镜410设置于激光光源110的出光侧，用于对激光光源110发射的激光进行汇聚，扩散元件120位于汇聚透镜410和波长转换元件130之间；收集透镜420设置于波长转换元件130的出光侧，用于对波长转换元件130的出射光进行收集，将波长转换元件130的出射光由大的发散角度光压缩为小的发散角度。
60.波长转换元件130位于汇聚透镜410的焦平面。当不设置扩散元件120时，激光光源110发射的激光经汇聚透镜410，直接聚焦于波长转换元件130，形成面积很小的聚焦光斑。该汇聚光斑的光能量密度很高，激发荧光材料时容易出现热猝灭现象，而且由于波长转换元件130上入射的聚焦光斑面积很小，波长转换元件130出光侧的荧光光斑比剩余未被转换的激光光斑大的多，造成波长转换元件130出射光的边缘区域颜色不均匀现象严重。本实施例中，扩散元件120位于汇聚透镜410和波长转换元件130之间，且波长转换元件130位于汇聚透镜410的焦平面，使激光光源110发射的激光经汇聚透镜410汇聚后，通过扩散元件120散射处理，改变激光的角分布，使激光的发散角扩大，从而在波长转换元件130上形成面积
扩大的第一光斑，该第一光斑具有非高斯分布的光强。一方面减小了入射到波长转换元件130的激光光斑的光能量密度，提高了波长转换元件130的光转换效率，另一方面第一光斑的光强为非高斯分布，在第一光斑的边缘区域具有比对比的光强为高斯分布的激光光斑的边缘区域更大的光强，使得第一光斑的边缘区域有足够的激光与荧光混合，提高了波长转换元件130出射光的颜色均匀性。
61.其中，扩散元件120在汇聚透镜410和波长转换元件130之间的具体位置可以实际需要设定，例如，扩散元件120与波长转换元件130的距离较远时，波长转换元件130上形成的第一光斑具有较大的面积，扩散元件120与波长转换元件130的距离较近时，波长转换元件130上形成的第一光斑具有较小的面积。但是相比于不设置扩散元件120的情况，将扩散元件120设置于汇聚透镜410和波长转换元件130之间，能够扩大激光在波长转换元件130上形成的入射光斑的面积。
62.收集透镜420设置于波长转换元件130的出光侧，用于对波长转换元件130的出射光进行收集。波长转换元件130的出射光具有较大的发散角度，其范围通常为120
°
～160
°
，通过收集透镜420的收集，将大角度的出射光压缩为小角度的出射光，经收集透镜420的收集、压缩后，收集透镜420出射光的发散角度的60
°
～80
°
。收集透镜420与波长转换元件130出光面之间的间隔可以根据实际情况而定，在此不做具体的限定。进一步地，照明装置400还可以包括设置在收集透镜420出光侧的准直透镜，对收集透镜420的出射光进行准直处理，得到准直光束，其发散角度在1
°
以内，从而可以应用于远距离照明、光束灯照明等。
63.汇聚透镜410和收集透镜420可以分别为双凸透镜、平凸透镜或者凹凸透镜中的一种。在本实施例中，汇聚透镜410和收集透镜420均为双凸透镜，且收集透镜420的曲率大于汇聚透镜410的曲率，以增强对波长转换元件130出射光的收集作用。
64.请参阅图8，图8是本发明第五实施例提供的照明装置500的光路示意图，照明装置500包括激光光源110、扩散元件120、波长转换元件530、汇聚透镜410、收集透镜420、以及折射光学元件510。本实施例的照明装置500中与实施例四的照明装置400中相同的部件用相同的序号表示。本实施例的照明装置500与实施例四的照明装置400的不同在于，波长转换元件530为反射式波长转换元件，照明装置500还包括折射光学元件510，折射光学元件510位于扩散元件120和波长转换元件530之间，折射光学元件包括入射面511和折射面512，经扩散元件120散射后的激光从入射面511入射至折射光学元件510，并经折射面512折射偏转至波长转换元件530。
65.具体地，折射光学元件510为梯形棱镜，折射光学元件510包括入射面511、折射面512以及全反射面513，入射面511与全反射面513的夹角为锐角，入射面511与折射面512的夹角也为锐角，激光光源110发射的激光经汇聚透镜410汇聚后从入射面511入射至，折射光学元件510，经全反射面513的全反射后从折射面512折射偏转至波长转换元件530。折射光学元件510也可以为直角梯形棱镜、三角形棱镜等其他，此时不用包括全反射面，就能够实现对激光光线的偏折。
66.其中，波长转换元件530为反射式波长转换元件，波长转换元件530的背离入光面的表面设有反射层，波长转换元件530的入光面与出光面为波长转换元件530同一表面。通过设置反射层可以使波长转换元件530产生的荧光和剩余未被吸收的激光均从同一侧出射，提高出光效率，也方便在波长转换元件530的反射层上设置散射器进行散热。
67.本实施例中，通过在扩散元件120和波长转换元件530之间设置折射光学元件510，可以改变激光的传输方向，从而使激光光光路折叠，减少照明装置500的体积。
68.请参阅图9，图9是本发明第六实施例提供的照明装置600的光路示意图，照明装置600包括激光光源110、扩散元件120、波长转换元件530、汇聚透镜410、收集透镜420、第一偏转光学元件610以及第二偏转光学元件620。本实施例的照明装置600中与实施例四的照明装置400中相同的部件用相同的序号表示。本实施例的照明装置600与实施例四的照明装置400的不同在于，照明装置600还包括第一偏转光学元件610以及第二偏转光学元件620。第一偏转光学元件610位于汇聚透镜410和扩散元件420之间，用于将汇聚透镜410出射的激光偏转并引导至扩散元件120；第二偏转光学元件620位于扩散元件120和波长转换元件530之间，用于将扩散元件120出射的激光偏转并引导至波长转换元件530。
69.具体地，第一偏转光学元件610以及第二偏转光学元件620可以为反射平面镜、反射棱镜或者能够反射激光的镀膜膜片中的一种，能够对激光进行反射而使激光发生偏转。在本实施例中，第一偏转光学元件610和第二偏转光学元件620的反射面均与入射的激光呈45
°
的夹角，使得入射的激光和反射偏折后的激光呈90
°
的夹角。
70.其中，波长转换元件530为反射式波长转换元件，波长转换元件530的背离入光面的表面5设有反射层，波长转换元件530的入光面与出光面为波长转换元件530同一表面。通过设置反射层可以使波长转换元件530产生的荧光和剩余未被吸收的激光均从同一侧出射，提高了出光效率，也方便在波长转换元件530的反射层上设置散射器进行散热。此时，收集透镜420和第二偏转光学元件620依次设置在波长转换元件530的出射光的光路上，为了减少第二偏转光学元件620对波长转换元件530出射光造成的遮挡损失，使第二偏转光学元件620在波长转换元件530出射光光轴方面上的投影尺寸小于收集透镜420直径的1/3。
71.本实施例中，通过在汇聚透镜410和扩散元件120之间设置第一偏转光学元件610、在扩散元件120和波长转换元件530之间设置第二偏转光学元件620，可以改变激光的传输方向，从而使激光光光路折叠，减少照明装置600的体积。
72.请参阅图10，图10是本发明第七实施例提供的照明装置700的光路示意图，照明装置700包括激光光源110、扩散元件120、波长转换元件530、汇聚透镜410、收集透镜420、第一偏转光学元件710以及第二偏转光学元件720。本实施例的照明装置700中与实施例四的照明装置400中相同的部件用相同的序号表示。本实施例的照明装置700与实施例四的照明装置400的不同在于，照明装置700还包括第一偏转光学元件710以及第二偏转光学元件720。第一偏转光学元件710和第二偏转光学元件720依次位于汇聚透镜410和扩散元件120之间，第一偏转光学元件710用于将汇聚透镜410出射的激光偏转并引导至第二偏转光学元件720，第二偏转光学元件720用于将第一偏转光学元件710出射的激光偏转并引导至扩散元件120。
73.具体地，第一偏转光学元件710以及第二偏转光学元件720可以为反射平面镜、反射棱镜或者能够反射激光的镀膜膜片中的一种，它们能够对激光进行反射而使激光发生偏转。在本实施例中，第一偏转光学元件710和第二偏转光学元件720的反射面均与入射的激光呈45
°
的夹角，使得入射的激光和反射偏折后的激光呈90
°
的夹角。
74.其中，波长转换元件530为反射式波长转换元件，波长转换元件530的背离入光面的表面设有反射层，波长转换元件530的入光面与出光面为波长转换元件530同一表面。通
过设置反射层可以使波长转换元件530产生的荧光和剩余未被吸收的激光均从同一侧出射，提高出光效率，也方便在波长转换元件530的反射层上设置散射器进行散热。此时，收集透镜420、扩散元件120和第二偏转光学元件620依次设置在波长转换元件530的出射光的光路上，为了减少第二偏转光学元件620对波长转换元件530出射光造成的遮挡损失，使第二偏转光学元件620在波长转换元件530出射光光轴方面上的投影尺寸小于收集透镜420直径的1/3。由于扩散元件120同时位于激光光源110发射的激光和波长转换元件530出射的荧光的光路上，能够进一步地提供照明装置700出射光颜色的均匀性。
75.本实施例中，通过在汇聚透镜410和扩散元件120之间依次设置第一偏转光学元件710、第二偏转光学元件720，可以改变激光的传输方向，从而使激光光光路折叠，减少照明装置700的体积，并且使扩散元件120位于波长转换元件530的出射光的光路上，能够进一步地提供照明装置700出射光颜色的均匀性。
76.请参阅图11，图11是本发明第八实施例提供的照明装置800的光路示意图，照明装置800包括激光光源110、扩散元件820、波长转换元件530、汇聚透镜410、收集透镜420、第一偏转光学元件810。本实施例的照明装置800中与实施例四的照明装置800中相同的部件用相同的序号表示。本实施例的照明装置800与实施例四的照明装置400的不同在于，扩散元件820为反射式扩散元件，照明装置800还包括第一偏转光学元件810，第一偏转光学元件810位于汇聚透镜410和扩散元件820之间，第一偏转光学元件810用于将汇聚透镜410出射的激光偏转并引导至扩散元件820，扩散元件820用于将第一偏转光学元件810出射的激光进行散射并反射至波长转换元件530。
77.具体地，第一偏转光学元件810可以为反射平面镜、反射棱镜或者能够反射激光的镀膜膜片中的一种，其能够对激光进行反射而使激光发生偏转。扩散元件820背离入光面的表面还设有反射层或者反射镜，使扩散元件820为反射式扩散元件。在本实施例中，第一偏转光学元件810的反射面和扩散元件820的入光面均与入射的激光呈45
°
的夹角，使得入射的激光和反射偏折后的激光呈90
°
的夹角。
78.其中，波长转换元件530为反射式波长转换元件，波长转换元件530的背离入光面的表面设有反射层，波长转换元件530的入光面与出光面为波长转换元件530同一表面。通过设置反射层可以使波长转换元件530产生的荧光和剩余未被吸收的激光均从同一侧出射，提高了出光效率，也方便在波长转换元件530的反射层上设置散射器进行散热。此时，收集透镜420和扩散元件820依次设置在波长转换元件530的出射光的光路上，为了减少扩散元件820对波长转换元件530出射光造成的遮挡损失，使扩散元件820在波长转换元件530出射光光轴方面上的投影尺寸小于收集透镜420直径的1/3。
79.本实施例中，通过设置反射式的扩散元件820、以及在汇聚透镜410和扩散元件820之间设置第一偏转光学元件810，可以改变激光的传输方向，从而使激光光光路折叠，减少照明装置800的体积。
80.请参阅图12，图12是本发明第九实施例提供的照明装置900的光路示意图，照明装置900包括激光光源110、扩散元件120、波长转换元件930、分光元件910以及散射反射装置920。本实施例的照明装置900中与实施例一的照明装置100中相同的部件用相同的序号表示。本实施例的照明装置900与实施例一的照明装置100的不同在于，波长转换元件930为反射式波长转换元件，波长转换元件930的背离入光面的表面还设有反射层，使波长转换元件
930产生的荧光能够反射出射；照明装置900还包括分光元件910和散射反射装置920，分光元件910位于扩散元件120和波长转换元件930之间，分光元件910用于将经扩散元件120散射后的激光的一部分透射至波长转换元件930上形成第一光斑，另一部分反射至散射反射装置920上形成第二光斑，波长转换元件930还用于产生的荧光并反射至分光元件910，散射反射装置920用于将接收的激光进行散射并反射至分光元件910，分光元件910还用于反射荧光，以使波长转换元件930出射的荧光和散射反射装置920出射的激光合光。
81.分光元件910为波长分光片，分光元件910上设置有镀膜，从而能够透射部分激光光源110发射的激光，并反射部分激光光源110发射的激光，波长转换元件930设置在经透射部分的激光光路上，散射反射装置920经反射部分的激光光路上。具体地，本实施例中，激光光源110出射准直的激光，扩散元件120准直的激光进行散射处理，使得经扩散元件120散射后的激光具有一定的发散角度，且其光强分布为非高斯分布。经扩散元件120散射后的激光入射至分光元件910，分光元件910将散射后的激光的一部分透射至波长转换元件930，另一部分反射至散射反射装置920。照明装置900还包括位于分光元件910和波长转换元件930之间且临近波长转换元件930设置的第一收集透镜940、以及分光元件910和散射反射装置920之间且临近散射反射装置920设置的第二收集透镜950，第一收集透镜940和第二收集透镜950分别可以为一个透镜，也可以为透镜组。分光元件910透射的一部分散射后的激光经第一收集透镜940的汇聚作用，将该部分散射后的激光的角分布转换为面分布，在波长转换元件130上形成第一光斑，该第一光斑的光强分布为非高斯分布。分光元件910反射的另一部分散射后的激光经第二收集透镜950的汇聚作用，将其角分布转换为面分布，在散射反射装置920上形成第二光斑，该第二光斑的光强分布为非高斯分布。第一光斑和第二光斑的光强分布如实施例一中的说明，此处不再赘述。由于激光光源110出射激光经过扩散元件的散射处理，第一光斑和第二光斑的面积相比于不设置扩散元件120时都有所扩大。波长转换元件930将第一光斑处的激光转换为荧光，并反射出射，第一收集透镜940对波长转换元件930出射的荧光进行收集并对其发散角度进行压缩，再出射至分光元件910；散射反射装置920将第二光斑处的激光进行散射处理，并反射出射，第二收集透镜950对散射反射装置920出射的激光进行收集并对其发散角度进行压缩，再出射至分光元件910；第一收集透镜940出射的荧光和第二收集透镜950出射的激光在分光元件910处进行合光。分光元件910的出射光路上还可以设置中继透镜、投影镜头等。通过合理设置波长转换元件930上形成的第一光斑的大小和散射反射装置920上形成的第二光斑的大小、波长转换元件930与第一收集透镜940之间的距离与散射反射装置920与第二收集透镜950的距离等条件，使波长转换元件930出射的荧光和散射反射装置920出射的激光在距照明装置900出光口的特定的距离处形成的荧光光斑和激光光斑重合，且荧光光斑和激光光斑具有相匹配的光强分布，从而在特定的距离处形成颜色均匀的照明光斑。例如，在照明装置900的装配时，首先使波长转换元件930与第一收集透镜940之间的距离与散射反射装置920与第二收集透镜950的距离大致相等，使得波长转换元件130上形成的第一光斑的大小与散射反射装置920上形成的第二光斑的大小也会大致相等；由于波长转换元件930转换生成的荧光的横向传输，波长转换元件930上的荧光出射光斑会略大于第一光斑，此外第一收集透镜940对荧光的色散与第一收集透镜940对激光的色散不同、第一收集透镜940和第二收集透镜950之间可能存在误差，通过调节散射反射装置920的位置，使波长转换元件930出射的荧光和散射反射装置920出射的
激光在距照明装置900出光口的特定的距离处形成的荧光光斑和激光光斑重合，从而得到颜色均匀的照明光斑。
82.本实施例中，通过设置分光元件910和散射反射装置920，分光元件910将经扩散元件120散射后的激光的一部分反射至散射反射装置920，该部分激光经散射反射装置920散射后与波长转换元件930产生的荧光混合，能够使照明装置900出射光的颜色更加均匀。本实施例中的照明装置900可以应用于舞台灯等。
83.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。