小角度激光光源获得装置及其实现方法与流程

本发明涉及一种小角度激光光源获得装置及其实现方法，特别是一种小角度激光白光光源获得装置及其实现方法，应用在照明领域。

背景技术

现有的激光激发一般是在光转换介质的光线出射面背部进行照射对其进行激发，获得的出射激光光源由光源出射面(即正面)出射。但由于激光的光强较一般光束强得多，且光斑比较集中，一般的光转换介质不易完全被激发，因而在出射激光光源的边沿常出现颜色不均等现象且所获得的出射激光光源较为分散、亮度不够，影响了出射激光光源的光源质量和亮度。因此提供一种光转换介质激发完全、出射激光光源均匀、出光效果佳、出光集中、亮度高的小角度激光光源获得装置及其实现方法己成为当务之亟。

技术实现要素：

为了克服现有激光通过光转换介质激发采用的是光线出射面背面照射光线出射面出光所导致的光转换介质激发不完全、出射激光光源不均匀且分散、亮度不够的缺点，本发明提供一种小角度激光光源获得装置及其实现方法，其采用光线出射面照射光线出射面出光的方式激发光转换介质，具有光转换介质激发完全、出射激光光源均匀、出光效果佳、出光集中、亮度高的优点。

本发明的技术方案如下：

一种小角度激光光源获得装置，包括激光发射装置以及面对所述激光发射装置的激光出射端设置并与该激光发射装置保持有设定的间距(一般在1mm-30cm之间)的光转换介质，所述光转换介质能吸收所述激光发射装置发射出的激光，获得所需色温的出射激光光源。所述光转换介质的光线出射面为凹面状，能将所述出射激光光源汇聚成小角度激光光源；该光线出射面朝向所述激光发射装置的激光出射端，且该激光发射装置偏离所述光转换介质的中心轴线位置；所述小角度激光光源获得装置还包括设置在所述光转换介质背对所述激光发射装置的激光出射端一面正后方的反光层；所述反光层朝向光转换介质的一面为反射面，所述反光层通过该反射面将穿透所述光转换介质的所述激光反射回该光转换介质进行再次激发转换，所述反射面的面积略大于所述光转换介质背对所述激光发射装置的激光出射端一面在该反射面上的投影面积。

区别于现有激光激发装置所采用的在光转换介质的背面照射而从其正面出射的实现方法，本申请的小角度激光光源获得装置在光转换介质背对所述激光发射装置的激光出射端一面的正后方设置了反光层，当激光从光转换介质正面入射后，激发光转换介质发光并穿透该光转换介质，单次激发不能完全激发光转换介质。所述穿透光转换介质的激光到达反光层的反射面后，被反射回光转换介质对其进行再次激发，不仅能将光转换介质激发完全，而且能改善光转换介质激发不均匀的情况。同时光转换介质被激发发出的光若到达反射面位置时也被反射，从光转换介质正面出光。最终出射激光光源(出射激光光源为所述激光和光转换介质被激发发出的光的混合体)经光转换介质的光线出射面(正面)汇聚成小角度激光光源出光，克服了传统激光对光转换介质背面照射正面出光，以及由于激光光束太强且光斑比较集中，所导致的光转换介质激发不完全，出射激光光源的边沿常出现颜色不均等现象且所获得的出射激光光源较为分散、亮度不够，影响了出射激光光源的光源质量和亮度的缺点。该小角度激光光源获得装置的出射光激发完全、出射激光光源均匀、出光集中、亮度大。其中，反光层可紧贴设置于所述光转换介质背对所述激光发射装置的激光出射端一面的正后方，或者该反光层可与所述光转换介质背对所述激光发射装置的激光出射端一面保持一定的间距。

所述反光层为白度＞85％的耐温板材或者所述反光层包括耐温材质板以及至少涂制在所述耐温材质板朝向光转换介质一面的反射涂层，所述反射涂层为镀银层或白度＞85％的耐温涂层。

该优选的反光层反射效果佳。镀银层成本低、易制备且反射效果好。

所述反光层为平板状、弧形板状或其他形状。

所述激光发射装置发射出的激光里至少含有波长范围介于200-470nm的激光，所述光转换介质的发射光谱为介于460-800nm中的一种或多种光谱组合，所述光转换介质吸收所述激光，获得1500-8000k色温的小角度激光白光光源。

光转换介质吸收含有上述波长的激光后，获得到波长为所述色温的较纯的小角度激光白光光源。

所述光转换介质为荧光玻璃、透明荧光陶瓷、荧光单晶或荧光粉块体中的任一种。

所述荧光粉块体由荧光粉与透明胶水混合凝固而成。其中，光转换介质采用荧光玻璃、透明荧光陶瓷、荧光单晶中的任一种为优选方案。由于200-470nm的激光能量较高，若光转换介质采用传统的荧光粉加硅胶所制成的荧光片，其在长期在接受所述激光照射的情况下，会受激光产生的高温而出现颜色变化和失效，减短光源的寿命、导致出光质量不稳定。而若光转换介质采用荧光玻璃、透明荧光陶瓷、荧光单晶中的任一种时，其可见光透过率高且性质稳定，能高效稳定地将所述激光所发出的光转换为一种可标准应用的激光白光，光源的寿命长且出光质量稳定，大大节省成本。

所述光转换介质为荧光玻璃、透明荧光陶瓷或荧光单晶中的任一种，该荧光玻璃、透明荧光陶瓷或荧光单晶为铝酸盐、氮化物、氧化物、氮氧化物、硅酸盐、磷酸盐、硫酸盐或钨酸盐体系中的任一种。

采用铝酸盐、氮化物、氧化物、氮氧化物、硅酸盐、磷酸盐、硫酸盐或钨酸盐体系所制备的荧光玻璃、透明荧光陶瓷或荧光单晶的激发转换效率更高。

该光转换介质的可见光透过率≥80％。

高可见光透过率的光转换介质，吸收激发激光及出光的效率更高，实现了高的光转换效率。

所述光转换介质的光线出射面上镀有能提升小角度激光白光光源出光效果的400-800nm的增透膜。

增透膜的设置使得更多激发转换成的400-800nm波长范围的小角度激光白光光源从光转换介质的光线出射面出射效果更好，提升了其的亮度和质量。

所述激光发射装置为固体激光器、光纤激光器或半导体激光中的任一种或其任意组合，当采用多种激光发射装置组合时，所述激光发射装置射出的激光经合束或聚光后射向光转换介质。

上述的小角度激光光源获得装置的实现方法包括所述激光发射装置发射出的激光照射到光转换介质后，被该光转换介质吸收，获得所需色温的出射激光光源。所述实现方法还包括穿透该光转换介质的所述激光到达设置在所述光转换介质背对所述激光发射装置的激光出射端一面正后方的反光层位置时，被该反光层的反射面反射回所述光转换介质进行再次激发转换，所述出射激光光源经所述光转换介质的凹面状光线出射面汇聚后成小角度激光光源射出。

本申请的小角度激光光源获得装置的实现方法不同于现有激光激发采用背面照射正面出光的方式，而是采用正面照射正面出光，通过增设反光层，使得激发光转换介质后穿透该光转换介质的激光可以对光转换介质进行二次转换，大大提高了转换效率，使得激光激发转换完全、出射激光光源均匀。同时出射激光光源通过凹面状光线出射面汇聚后成小角度激光光源射出，出光集中、亮度大。

所述激光发射装置向所述光转换介质发射出至少含有波长范围介于200-470nm的激光，所述发射光谱为介于460-800nm中的一种或多种光谱组合的光转换介质吸收该激光，获得1500-8000k色温的小角度激光白光光源。

通过上述优选的入射激光和光转换介质的配合，可获得纯度好的所述色温的小角度激光白光光源。

与现有技术相比，本发明申请具有以下优点：

1)本申请的小角度激光光源获得装置及其实现方法通过在光转换介质背对所述激光发射装置的激光出射端一面设置一反光层的方式，采用正面照射正面出光，替代了的传统背面照射正面出光的激发转换方式，使得激光能对光转换介质进行二次激发，同时反光层也对光转换介质被激发发出的光进行反射，因此光转换介质激发更完全、出射激光光源更均匀、出光效果更好；

2)将光转换介质的光线出射面设计成凹面状，可将出射激光光源汇聚成小角度激光光源出射，提升出光集中度和亮度；

3)优选的入射激光、光转换介质以及反光层的搭配可以获得高纯度的所述色温的小角度激光白光光源；

4)所述光转换介质的光线出射面上优选增透膜的设置，提升了小角度激光白光光源的亮度和质量。

附图说明

图1是本发明所述的小角度激光光源获得装置实施例1-5反光层为平板状时的整体结构示意图；

图2是本发明所述的小角度激光光源获得装置实施例1-6反光层为白度＞85％的平板状耐温板材时反光层的剖视图；

图3是本发明所述的小角度激光光源获得装置实施例1-6反光层包括平板状耐温材质板以及涂制在所述耐温材质板朝向光转换介质一面的反射涂层时反光层的剖视图；

图4是本发明所述的小角度激光光源获得装置实施例1-6反光层包括平板状耐温材质板以及涂制整个所述耐温材质板上的反射涂层时反光层的剖视图；

图5是本发明所述的小角度激光光源获得装置实施例1-5反光层为弧形板状时的整体结构示意图；

图6是本发明所述的小角度激光光源获得装置实施例1-6反光层为白度＞85％的弧形板状耐温板材时反光层的剖视图；

图7是本发明所述的小角度激光光源获得装置实施例1-6反光层包括弧形板状耐温材质板以及涂制在所述耐温材质板朝向光转换介质一面的反射涂层时反光层的剖视图；

图8是本发明所述的小角度激光光源获得装置实施例1-6反光层包括弧形板状耐温材质板以及涂制整个所述耐温材质板上的反射涂层时反光层的剖视图；

图9是本发明所述的小角度激光光源获得装置实施例6反光层为平板状时的整体结构示意图；

图10是本发明所述的小角度激光光源获得装置实施例6反光层为弧形板状时的整体结构示意图。

标号说明：

激光发射装置1、光转换介质2、反光层3、激光出射端11、光线出射面21、增透膜22、反射面31、耐温材质板32、反射涂层33。

具体实施方式

下面结合说明书附图1-10对本发明的技术方案进行详细说明。

实施例1

如图1-8所示，本发明所述的一种小角度激光光源获得装置，包括激光发射装置1以及面对所述激光发射装置1的激光出射端11设置并与该激光发射装置1保持有设定的间距的光转换介质2，所述光转换介质2能吸收所述激光发射装置1发射出的激光，获得所需色温的出射激光光源。所述光转换介质2的光线出射面21为凹面状，能将所述出射激光光源汇聚成小角度激光光源；该光线出射面21朝向所述激光发射装置1的激光出射端11，且该激光发射装置1偏离所述光转换介质2的中心轴线位置；所述小角度激光光源获得装置还包括设置在所述光转换介质2背对所述激光发射装置1的激光出射端11一面正后方的反光层3；所述反光层3朝向光转换介质2的一面为反射面31，所述反光层3通过该反射面31将穿透所述光转换介质2的所述激光反射回该光转换介质2进行再次激发转换，所述反射面31的面积略大于所述光转换介质2背对所述激光发射装置1的激光出射端11一面在该反射面31上的投影面积。所述反光层3为白度＞85％的耐温板材或者所述反光层3包括耐温材质板32以及至少涂制在所述耐温材质板32朝向光转换介质2一面的反射涂层33，所述反射涂层33为镀银层或白度＞85％的耐温涂层。该反射涂层33可以仅涂制在所述耐温材质板32朝向光转换介质2的一面，也可以涂布整个耐温材质板32。所述反光层可为平板状或弧形板状。

所述的小角度激光光源获得装置的实现方法包括所述激光发射装置1发射出的激光照射到光转换介质2后，被该光转换介质2吸收，获得所需色温的出射激光光源。所述实现方法还包括穿透该光转换介质2的所述激光到达设置在所述光转换介质2背对所述激光发射装置1的激光出射端11一面正后方的反光层3位置时，被该反光层3的反射面31反射回所述光转换介质2进行再次激发转换，所述出射激光光源经所述光转换介质2的凹面状光线出射面21汇聚后成小角度激光光源射出。

实施例2

如图1-8所示，本发明所述的一种小角度激光光源获得装置，包括激光发射装置1以及面对所述激光发射装置1的激光出射端11设置并与该激光发射装置1保持有设定的间距的光转换介质2，所述光转换介质2能吸收所述激光发射装置1发射出的激光，获得所需色温的出射激光光源。所述光转换介质2的光线出射面21为凹面状，能将所述出射激光光源汇聚成小角度激光光源；该光线出射面21朝向所述激光发射装置1的激光出射端11，且该激光发射装置1偏离所述光转换介质2的中心轴线位置；所述小角度激光光源获得装置还包括设置在所述光转换介质2背对所述激光发射装置1的激光出射端11一面正后方的反光层3；所述反光层3朝向光转换介质2的一面为反射面31，所述反光层3通过该反射面31将穿透所述光转换介质2的所述激光反射回该光转换介质2进行再次激发转换，所述反射面31的面积略大于所述光转换介质2背对所述激光发射装置1的激光出射端11一面在该反射面31上的投影面积。所述反光层3为白度＞85％的耐温板材或者所述反光层3包括耐温材质板32以及至少涂制在所述耐温材质板32朝向光转换介质2一面的反射涂层33，所述反射涂层33为镀银层或白度＞85％的耐温涂层。该反射涂层33可以仅涂制在所述耐温材质板32朝向光转换介质2的一面，也可以涂布整个耐温材质板32。所述反光层可为平板状或弧形板状。所述激光发射装置1发射出的激光里至少含有波长范围介于200-470nm的激光，所述光转换介质2的发射光谱为介于460-800nm中的一种或多种光谱组合，所述光转换介质2吸收所述激光，获得1500-8000k色温的小角度激光白光光源。

所述激光发射装置1向所述光转换介质2发射出至少含有波长范围介于200-470nm的激光，所述发射光谱为介于460-800nm中的一种或多种光谱组合的光转换介质2吸收该激光，获得1500-8000k色温的出射激光白光光源。穿透该光转换介质2的所述激光到达设置在所述光转换介质2背对所述激光发射装置1的激光出射端11一面正后方的反光层3位置时，被该反光层3的反射面31反射回所述光转换介质2进行再次激发转换，所述出射激光白光光源经所述光转换介质2的凹面状光线出射面21汇聚后成小角度激光白光光源射出。

实施例3

如图1-8所示，本发明所述的一种小角度激光光源获得装置，包括激光发射装置1以及面对所述激光发射装置1的激光出射端11设置并与该激光发射装置1保持有设定的间距的光转换介质2，所述光转换介质2能吸收所述激光发射装置1发射出的激光，获得所需色温的出射激光光源。所述光转换介质2的光线出射面21为凹面状，能将所述出射激光光源汇聚成小角度激光光源；该光线出射面21朝向所述激光发射装置1的激光出射端11，且该激光发射装置1偏离所述光转换介质2的中心轴线位置；所述小角度激光光源获得装置还包括设置在所述光转换介质2背对所述激光发射装置1的激光出射端11一面正后方的反光层3；所述反光层3朝向光转换介质2的一面为反射面31，所述反光层3通过该反射面31将穿透所述光转换介质2的所述激光反射回该光转换介质2进行再次激发转换，所述反射面31的面积略大于所述光转换介质2背对所述激光发射装置1的激光出射端11一面在该反射面31上的投影面积。所述反光层3为白度＞85％的耐温板材或者所述反光层3包括耐温材质板32以及至少涂制在所述耐温材质板32朝向光转换介质2一面的反射涂层33，所述反射涂层33为镀银层或白度＞85％的耐温涂层。该反射涂层33可以仅涂制在所述耐温材质板32朝向光转换介质2的一面，也可以涂布整个耐温材质板32。所述反光层可为平板状或弧形板状。所述激光发射装置1发射出的激光里至少含有波长范围介于200-470nm的激光，所述光转换介质2的发射光谱为介于460-800nm中的一种或多种光谱组合，所述光转换介质2吸收所述激光，获得1500-8000k色温的小角度激光白光光源。所述光转换介质2为荧光粉块体。

所述激光发射装置1向所述光转换介质2发射出至少含有波长范围介于200-470nm的激光，所述发射光谱为介于460-800nm中的一种或多种光谱组合的光转换介质2吸收该激光，获得1500-8000k色温的出射激光白光光源。穿透该光转换介质2的所述激光到达设置在所述光转换介质2背对所述激光发射装置1的激光出射端11一面正后方的反光层3位置时，被该反光层3的反射面31反射回所述光转换介质2进行再次激发转换，所述出射激光白光光源经所述光转换介质2的凹面状光线出射面21汇聚后成小角度激光白光光源射出。

实施例4

如图1-8所示，本发明所述的一种小角度激光光源获得装置，包括激光发射装置1以及面对所述激光发射装置1的激光出射端11设置并与该激光发射装置1保持有设定的间距的光转换介质2，所述光转换介质2能吸收所述激光发射装置1发射出的激光，获得所需色温的出射激光光源。所述光转换介质2的光线出射面21为凹面状，能将所述出射激光光源汇聚成小角度激光光源；该光线出射面21朝向所述激光发射装置1的激光出射端11，且该激光发射装置1偏离所述光转换介质2的中心轴线位置；所述小角度激光光源获得装置还包括设置在所述光转换介质2背对所述激光发射装置1的激光出射端11一面正后方的反光层3；所述反光层3朝向光转换介质2的一面为反射面31，所述反光层3通过该反射面31将穿透所述光转换介质2的所述激光反射回该光转换介质2进行再次激发转换，所述反射面31的面积略大于所述光转换介质2背对所述激光发射装置1的激光出射端11一面在该反射面31上的投影面积。所述反光层3为白度＞85％的耐温板材或者所述反光层3包括耐温材质板32以及至少涂制在所述耐温材质板32朝向光转换介质2一面的反射涂层33，所述反射涂层33为镀银层或白度＞85％的耐温涂层。该反射涂层33可以仅涂制在所述耐温材质板32朝向光转换介质2的一面，也可以涂布整个耐温材质板32。所述反光层可为平板状或弧形板状。所述激光发射装置1发射出的激光里至少含有波长范围介于200-470nm的激光，所述光转换介质2的发射光谱为介于460-800nm中的一种或多种光谱组合，所述光转换介质2吸收所述激光，获得1500-8000k色温的小角度激光白光光源。所述光转换介质2为荧光玻璃、透明荧光陶瓷或荧光单晶中的任一种，该荧光玻璃、透明荧光陶瓷或荧光单晶为铝酸盐、氮化物、氧化物、氮氧化物、硅酸盐、磷酸盐、硫酸盐或钨酸盐体系中的任一种。

所述激光发射装置1向所述光转换介质2发射出至少含有波长范围介于200-470nm的激光，所述发射光谱为介于460-800nm中的一种或多种光谱组合的光转换介质2吸收该激光，获得1500-8000k色温的出射激光白光光源。穿透该光转换介质2的所述激光到达设置在所述光转换介质2背对所述激光发射装置1的激光出射端11一面正后方的反光层3位置时，被该反光层3的反射面31反射回所述光转换介质2进行再次激发转换，所述出射激光白光光源经所述光转换介质2的凹面状光线出射面21汇聚后成小角度激光白光光源射出。

实施例5

如图1-8所示，本发明所述的一种小角度激光光源获得装置，包括激光发射装置1以及面对所述激光发射装置1的激光出射端11设置并与该激光发射装置1保持有设定的间距的光转换介质2，所述光转换介质2能吸收所述激光发射装置1发射出的激光，获得所需色温的出射激光光源。所述光转换介质2的光线出射面21为凹面状，能将所述出射激光光源汇聚成小角度激光光源；该光线出射面21朝向所述激光发射装置1的激光出射端11，且该激光发射装置1偏离所述光转换介质2的中心轴线位置；所述小角度激光光源获得装置还包括设置在所述光转换介质2背对所述激光发射装置1的激光出射端11一面正后方的反光层3；所述反光层3朝向光转换介质2的一面为反射面31，所述反光层3通过该反射面31将穿透所述光转换介质2的所述激光反射回该光转换介质2进行再次激发转换，所述反射面31的面积略大于所述光转换介质2背对所述激光发射装置1的激光出射端11一面在该反射面31上的投影面积。所述反光层3为白度＞85％的耐温板材或者所述反光层3包括耐温材质板32以及至少涂制在所述耐温材质板32朝向光转换介质2一面的反射涂层33，所述反射涂层33为镀银层或白度＞85％的耐温涂层。该反射涂层33可以仅涂制在所述耐温材质板32朝向光转换介质2的一面，也可以涂布整个耐温材质板32。所述反光层可为平板状或弧形板状。所述激光发射装置1发射出的激光里至少含有波长范围介于200-470nm的激光，所述光转换介质2的发射光谱为介于460-800nm中的一种或多种光谱组合，所述光转换介质2吸收所述激光，获得1500-8000k色温的小角度激光白光光源。所述光转换介质2为荧光玻璃、透明荧光陶瓷或荧光单晶中的任一种，该荧光玻璃、透明荧光陶瓷或荧光单晶为铝酸盐、氮化物、氧化物、氮氧化物、硅酸盐、磷酸盐、硫酸盐或钨酸盐体系中的任一种。该光转换介质2的可见光透过率≥80％。

所述激光发射装置1向所述光转换介质2发射出至少含有波长范围介于200-470nm的激光，所述发射光谱为介于460-800nm中的一种或多种光谱组合的光转换介质2吸收该激光，获得1500-8000k色温的出射激光白光光源。穿透该光转换介质2的所述激光到达设置在所述光转换介质2背对所述激光发射装置1的激光出射端11一面正后方的反光层3位置时，被该反光层3的反射面31反射回所述光转换介质2进行再次激发转换，所述出射激光白光光源经所述光转换介质2的凹面状光线出射面21汇聚后成小角度激光白光光源射出。

实施例6

如图9、10、2-4、6-8所示，本发明所述的一种小角度激光光源获得装置，包括激光发射装置1以及面对所述激光发射装置1的激光出射端11设置并与该激光发射装置1保持有设定的间距的光转换介质2，所述光转换介质2能吸收所述激光发射装置1发射出的激光，获得所需色温的出射激光光源。所述光转换介质2的光线出射面21为凹面状，能将所述出射激光光源汇聚成小角度激光光源；该光线出射面21朝向所述激光发射装置1的激光出射端11，且该激光发射装置1偏离所述光转换介质2的中心轴线位置；所述小角度激光光源获得装置还包括设置在所述光转换介质2背对所述激光发射装置1的激光出射端11一面正后方的反光层3；所述反光层3朝向光转换介质2的一面为反射面31，所述反光层3通过该反射面31将穿透所述光转换介质2的所述激光反射回该光转换介质2进行再次激发转换，所述反射面31的面积略大于所述光转换介质2背对所述激光发射装置1的激光出射端11一面在该反射面31上的投影面积。所述反光层3为白度＞85％的耐温板材或者所述反光层3包括耐温材质板32以及至少涂制在所述耐温材质板32朝向光转换介质2一面的反射涂层33，所述反射涂层33为镀银层或白度＞85％的耐温涂层。该反射涂层33可以仅涂制在所述耐温材质板32朝向光转换介质2的一面，也可以涂布整个耐温材质板32。所述反光层可为平板状或弧形板状。所述激光发射装置1发射出的激光里至少含有波长范围介于200-470nm的激光，所述光转换介质2的发射光谱为介于460-800nm中的一种或多种光谱组合，所述光转换介质2吸收所述激光，获得1500-8000k色温的小角度激光白光光源。所述光转换介质2的光线出射面21上镀有能提升小角度激光白光光源出光效果的400-800nm的增透膜22。

所述激光发射装置1向所述光转换介质2发射出至少含有波长范围介于200-470nm的激光，所述发射光谱为介于460-800nm中的一种或多种光谱组合的光转换介质2吸收该激光，获得1500-8000k色温的出射激光白光光源。穿透该光转换介质2的所述激光到达设置在所述光转换介质2背对所述激光发射装置1的激光出射端11一面正后方的反光层3位置时，被该反光层3的反射面31反射回所述光转换介质2进行再次激发转换，所述出射激光白光光源经所述光转换介质2的凹面状光线出射面21汇聚后成小角度激光白光光源射出。

本发明所述的小角度激光光源获得装置及其实现方法并不只仅仅局限于上述实施例，凡是依据本发明原理的任何改进或替换，均应在本发明的保护范围之内。