一种激光照明装置、设备和方法与流程

1.本发明涉及光学照明领域，尤指一种激光照明装置、设备和方法。


背景技术：

2.现有技术中的照明设备，一种是使用led灯等作为光源，另一种是 使用激光作为光源。
3.在通过激光作为光源时，现有架构荧光轮在激光反射段不加入荧光粉， 产生之白光照明光源组成为黄色激发光和蓝色激光，或是红色激发光、绿 色激发光和蓝色激光共同作为激发光。
4.现有技术存在蓝色激光若含量过高较易使眼睛疲劳，以及容易产生激 光散斑的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是解决现有的照明架构中蓝色激光若含量过高较易使 眼睛疲劳，以及容易产生激光散斑的问题。
6.一方面，本发明提供一种激光照明装置，包括：
7.激光光源，用于发射激发光；
8.组合镜片，设置于所述激光光源的出射方向，用于透射和聚焦所述激 发光；
9.反射荧光轮，经所述组合镜片聚焦后的所述激发光射向所述反射荧光 轮；所述反射荧光轮包括第一波长转换部、第二波长转换部；所述第一波 长转换部将所述激发光转换为第一受激发光并反射至所述组合镜片；所述 第二波长转换部将所述激发光转换为第二受激发光并反射至所述组合镜 片；
10.所述组合镜片，还用于将所述第一受激发光和第二受激发光反射至所 述照明光路，以进行照明；
11.其中，所述第一受激发光的波长小于所述第二受激发光的波长；所述 第一波长转换部包括体积浓度范围处于0％＜ρ＜20％的短波长转换层。
12.进一步优选地，所述组合镜片包括：二向色片；
13.所述二向色片，用于透射所述激发光至所述聚焦镜片，并反射所述第 一受激发光和所述第二受激发光至所述照明光路。
14.进一步优选地，所述组合镜片还包括：
15.聚焦镜片，设置于所述二向色片和所述反射荧光轮之间，用于将所述 激发光聚焦至所述反射荧光轮，并将所述第一受激发光和所述第二受激发 光沿所述照明光路的垂直方向入射至所述二向色片。
16.进一步优选地，还包括：
17.反射镜，设置于所述二向色片的一侧，与所述二向色片平行，用于将所述 二向色片透射出的激发光反射至所述照明光路。
18.进一步优选地：
19.所述第一受激发光的波长的范围为475nm＜λ1＜510nm；
20.所述第二受激发光的波长的范围为510nm＜λ2＜650nm。
21.进一步优选地，所述激光光源包括蓝色激光光源，用于发射蓝色激发光：
22.其中，蓝色激发光的波长<470nm。
23.一种激光照明设备，包括所述激光照明装置、显示芯片；
24.所述激光照明装置为所述显示芯片提供光源，以供照明设备进行照明。
25.一种激光照明方法，包括：
26.通过出射方向与照明光路垂直的激光光源发射激发光；
27.通过设置于所述激光光源的出射方向的组合镜片透射和聚焦所述激 发光；
28.经所述组合镜片聚焦后的所述激发光射向所述反射荧光轮；所述反射 荧光轮包括第一波长转换部、第二波长转换部；
29.通过所述第一波长转换部将所述激发光转换为第一受激发光并反射 至所述组合镜片；
30.通过所述第二波长转换部将所述激发光转换为第二受激发光并反射 至所述组合镜片；
31.利用所述组合镜片将所述第一受激发光和第二受激发光反射至所述 照明光路，以进行照明；
32.其中，所述第一受激发光的波长小于所述第二受激发光的波长；所述 第一波长转换部包括体积浓度范围处于0％＜ρ＜20％的短波长转换层。
33.进一步优选地，还包括：
34.通过反射镜将所述二向色片透射出的激发光反射至所述照明光路；
35.其中，所述反射镜设置于所述二向色片的一侧且与所述二向色片平行。
36.本发明提供的一种激光照明装置、设备和方法至少具备以下一种技术 效果：
37.1)通过使用短波长频谱之荧光粉使蓝色激光含量降低，产生的白 光照明光源更为护眼，以及蓝色激光含量降低有益于降低照明光源的激光 散斑。
38.2)通过本发明可以实现简单的调整荧光粉之浓度，来控制白色照 明光源之色温及蓝色照明光源之色点，可以使照明光亮度分布更加均匀。
附图说明
39.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
40.图1是本发明的一种激光照明装置的一个实施例的结构示意图；
41.图2是本发明的一种激光照明装置的另一个实施例的结构示意图；
42.图3是本发明的反射荧光轮的结构示意图；
43.图4是本发明的一种激光照明装置的另一个实施例的结构示意图；
44.图5是本发明的短波长频谱示意图；
45.图6是本发明的长波长频谱示意图；
46.图7是本发明的一种激光照明方法的一个实施例的示意图；图8是本发明中激光照明装置的一个实施例的示意图；
图9是本发明中荧光粉浓度与照明光的关系的示意图；图10是本发明中短波长荧光粉与照明光的关系图。
具体实施方式
47.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对 实施例或现有技术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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员 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。
48.为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它 们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有 些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅 标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示
ꢀ“
多于一个”的情形。
49.还应当进一步理解，在本技术说明书和所附权利要求书中使用的术语
ꢀ“
和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组 合，并且包括这些组合。
50.在本文中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、
ꢀ“
相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸 连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相 连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本 领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体 含义。
51.另外，在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述， 而不能理解为指示或暗示相对重要性。
52.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对 照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅 是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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，并获得其他的实施 方式。
53.实施例一
54.如图1所示，本发明提供一种激光照明装置的实施例，包括：
55.激光光源1，所述激光光源1的出射方向与照明光路垂直，用于发射 激发光。
56.组合镜片2，设置于所述激光光源的出射方向，用于透射和聚焦所述 激发光。
57.反射荧光轮3，经所述组合镜片2聚焦后的所述激发光射向所述反射 荧光轮3；所述反射荧光轮3包括第一波长转换部、第二波长转换部；所 述第一波长转换部将所述激发光转换为第一受激发光并反射至所述组合 镜片2；所述第二波长转换部将所述激发光转换为第二受激发光并反射至 所述组合镜片2。
58.所述组合镜片2，还用于将所述第一受激发光和第二受激发光反射至 所述照明光路，以进行照明。
59.其中，所述第一受激发光的波长小于所述第二受激发光的波长。
60.所述第一波长转换部包括体积浓度范围处于0％＜ρ＜20％的短波长转换层。
61.其中，所述短波长转换层包括短波长转换材料，短波长转换材料可以为荧 光粉等进行波长转换的物质。
62.具体的，激光光源1通过组合镜片2汇聚至反射荧光轮3，经过反射 荧光轮的波长转换和反射，发出激发光线，再被组合镜片2反射导出为照 明光源。
63.示例性的，在反射荧光轮3的第一波长转换部设有短波长频谱的荧光 粉，使得激发光能够经过短波长频谱的荧光粉后，受激发光，发射出蓝色 激光含量低的白光。
64.其中，本实施例中的荧光粉是使用的浓度可调荧光粉。
65.在实际应用场景中，反射荧光轮3在控制模块的控制下会进行旋转， 当旋转到黄色荧光粉时就激发出黄色，当旋转到短波长荧光粉就激发短波 长的光。激光激发黄色荧光粉得到黄色光，然后经过滤波得到红光r跟绿 光g；激光激发短波长荧光粉得到蓝色光b。
66.具体的，在本实施例中，还利用反射荧光轮各区域的大小(角度)来控 制白平衡，如果短波长区域过小则白色看起来就会偏黄，如果过大则看起 来会偏蓝。
67.在现有技术中，通常蓝色是直接利用激光的蓝(蓝色激光)，所以会 有一分区是没有转换层。
68.为了实现护眼，在本实施例中，反射荧光轮3的全区都有转换层，所 以使用短波长荧光粉即短波材料替代蓝色激光，然后通过调节短波材料的 浓度去调节色温，调整白平衡，以实现护眼的效果。
69.在本实施例中，通过使用短波长频谱的荧光粉使蓝色激光含量降低， 产生之白光照明光源更为护眼。
70.实施例二
71.基于上述实施例在本实施例中，与上述实施例相同的部分就不意义赘 述了，本实施例提供一种激光照明装置，具体包括：激光光源1、组合镜 片2、反射荧光轮3。
72.在本实施例中优选地，如图2所示，所述组合镜片2包括：二向色片21。
73.所述二向色片21，用于透射所述激发光至所述聚焦镜片22，并反射 所述第一受激发光和所述第二受激发光至所述照明光路。
74.具体的，二向色片21上进行镀膜操作，使得激发光和受激发光能够 穿透和反射分离。
75.其中，如图3所示，反射荧光轮的结构上有一段或一段以上的部分涂 有被蓝色激光激发后产生短波长频谱的荧光粉，此处涂有短波长频谱的荧 光粉的部位为第一波长转换部31。
76.具体的，图4为实际产品使用的架构，其中萤光轮的荧光粉分布如图 3，两个或两个以上的分区由长波长荧光粉及短波长荧光粉组成，调整短 波长荧光粉浓度时可达到效果如下图。在短波长荧光粉浓度上升时激发光 含量及散斑对比度降低，较为护眼；色温亦可调低。蓝色色点为激光及被 激发之短波长转换层之混合，可使蓝色色坐标更接近目标之色坐标。
77.同时，反射荧光轮的结构上有两段或两段段以上的部分涂有被蓝色激 光激发后产生长波长频谱的荧光粉，此处涂有长波长频谱的荧光粉的部位 为第二波长转换部32。
78.在本实施例中优选地，所述组合镜片2还包括：
79.聚焦镜片22，设置于所述二向色片21和所述反射荧光轮3之间，用 于将所述激发光聚焦至所述反射荧光轮3，并将所述第一受激发光和所述 第二受激发光沿所述照明光路的垂直方向入射至所述二向色片21。
80.具体的，所述第一受激发光的波长的范围为475nm＜λ1＜510nm；所述第二受 激发光的波长的范围为510nm＜λ2＜650nm。
81.所述激光光源包括蓝色激光光源，用于发射蓝色激发光：其中，蓝色激发 光的波长<470nm。
82.所述第一波长转换部包括短波长转换层，所述短波长转换层的体积浓度范 围包括0％＜ρ＜20％。
83.示例性的，所述光路由蓝色激光光源；聚焦镜片；荧光轮；二向色片 组成。
84.所述蓝色激光光源通过所述二向色片及聚焦镜片汇聚至荧光轮激发 出光线，激发光线再被二向色片反射导出为照明光源。所述蓝色激光光源 波长为<470nm。
85.所述荧光轮如图3所示，结构上有一段或以上涂上被蓝色激光激发后 产生短波长频谱之荧光粉，有两段或以上被蓝色激光激发后产生长波长频 谱。
86.所述短波长频谱主波长>475nm，<510nm，举例如图5。所述长波长 频谱主波长>510nm，<650nm，举例如图6。所述短波长荧光粉依照明使 用需求体积浓度为>0％，<＝20％。
87.在本实施例中，二向色片需镀膜将蓝色激光及荧光轮之被激发光做穿 透及反射分离，波长为<475nm为穿透，波长为>475nm则为反射。或是的 相反的情况：波长为<475nm则为反射，波长>475nm则为穿透。
88.示例性的，如图9、10所示，本实施例中对于荧光粉浓度的控制，与 照明光的关系如图9所示，当短波长荧光粉浓度增加，激发光含量减少、 受激光含量增加。
89.其中，短波长荧光粉浓度与散斑对比度的关系如图9所示，当短波长 荧光粉浓度增加，散斑对比度减少。
90.另外、短波长荧光粉浓度与照明光色温的关系如图9所示，当短波长 荧光粉浓度增加，色温降低。
91.通过本发明使用短波长频谱之荧光粉使蓝色激光含量降低，产生之白 光照明光源更为护眼，可以简单的调整荧光粉之浓度来控制白色照明光源 之色温及蓝色照明光源之色点。
92.同时，蓝色激光含量降低有益于降低照明光源的激光散斑，可以使照 明光亮度分布更加均匀。
93.实施例三
94.基于上述实施例在本实施例中，与上述实施例相同的部分就不意义赘 述了，本实施例提供一种激光照明装置，具体包括：激光光源1、组合镜 片2、反射荧光轮3和反射镜4。
95.其中，反射镜4，设置于所述二向色片21的一侧，与所述二向色片21平 行，用于将所述二向色片21透射出的激发光反射至所述照明光路。
96.具体的，通过本实施例设置的反射镜可将部分蓝色激光收回系统。
97.实施例四
98.基于上述实施例，在本实施例中，与上述实施例相同的部分就不意义 赘述了，本实施例提供一种激光照明装置，具体包括：激光光源1、组合 镜片2、反射荧光轮3和反射镜4。
99.在本实施例中，如图8所示，激光照明装置还包括：
100.与上述实施例不同的是上述实施例中使用的萤光轮短波长区段基底为反 射层，
本实施例使用的萤光轮短波长区段基底为为穿透层。
101.穿透层具体包括：透镜5、第一二向色片6和第二二向色片7。
102.其中，荧光粉分布与上述实施例相同。
103.通过本发明使用短波长频谱之荧光粉使蓝色激光含量降低，产生之白 光照明光源更为护眼，可以简单的调整荧光粉之浓度来控制白色照明光源 之色温及蓝色照明光源之色点。
104.同时，蓝色激光含量降低有益于降低照明光源的激光散斑，可以使照 明光亮度分布更加均匀。
105.实施例五
106.基于上述实施例，在本实施例中，与上述实施例相同的部分就不意义 赘述了，本实施例提供一种激光照明设备，包括所述激光照明装置、显示芯 片；所述激光照明装置为所述显示芯片提供光源，以供照明设备进行照明。
107.实施例五
108.基于上述实施例，在本实施例中，与上述实施例相同的部分就不意义 赘述了，本实施例提供一种激光照明方法，包括：
109.s100通过出射方向与照明光路垂直的激光光源发射激发光。
110.s200通过设置于所述激光光源的出射方向的组合镜片透射和聚焦所 述激发光。
111.s300经所述组合镜片聚焦后的所述激发光射向所述反射荧光轮；所 述反射荧光轮包括第一波长转换部、第二波长转换部。
112.s400通过所述第一波长转换部将所述激发光转换为第一受激发光并 反射至所述组合镜片。
113.s500通过所述第二波长转换部将所述激发光转换为第二受激发光并 反射至所述组合镜片。
114.s600利用所述组合镜片将所述第一受激发光和第二受激发光反射至 所述照明光路，以进行照明。
115.其中，所述第一受激发光的波长小于所述第二受激发光的波长。
116.优选地，通过反射镜将所述二向色片透射出的激发光反射至所述照明光路； 其中，所述反射镜设置于所述二向色片的一侧且与所述二向色片平行。
117.通过使用短波长频谱之荧光粉使蓝色激光含量降低，产生的白光照明 光源更为护眼，以及蓝色激光含量降低有益于降低照明光源的激光散斑。 通过本发明可以实现简单的调整荧光粉之浓度，来控制白色照明光源之色 温及蓝色照明光源之色点，可以使照明光亮度分布更加均匀。
118.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的 普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进 和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。