一種結(jié)構(gòu)緊湊的光源系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種結(jié)構(gòu)緊湊的光源系統(tǒng)
[0001 ] 本發(fā)明為申請(qǐng)?zhí)枮?01310046130.4、申請(qǐng)日為2013年2月5日、發(fā)明名稱(chēng)為“一種結(jié)構(gòu)緊湊的光源系統(tǒng)”的專(zhuān)利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及照明及顯示技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種結(jié)構(gòu)緊湊的光源系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0003]激光光源作為一種高亮度、高準(zhǔn)直的新型光源，正被逐步應(yīng)用到照明、投影等各個(gè)領(lǐng)域。其中，利用激光激發(fā)熒光粉技術(shù)的光源，具有光學(xué)擴(kuò)展量小、亮度高、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，引起人們廣泛關(guān)注。
[0004]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中利用了激光激發(fā)熒光粉技術(shù)的一種光源系統(tǒng)。如圖1所示，該光源系統(tǒng)包括激發(fā)光源110，散熱裝置120，第一反射鏡130，準(zhǔn)直透鏡140，收集透鏡150，熒光粉層160，第二反射鏡170。典型地，激發(fā)光源110為激光二極管，焊接在散熱裝置120上，散熱裝置120用來(lái)對(duì)其進(jìn)行散熱。激發(fā)光源110產(chǎn)生的激發(fā)光180先入射到第一反射鏡130上并被其反射，反射光然后透過(guò)準(zhǔn)直透鏡140和收集透鏡150，最終入射到熒光粉層160上。熒光粉層160涂覆在第二反射鏡170上。激發(fā)光從熒光粉層160的前表面入射，并被轉(zhuǎn)換為另一波長(zhǎng)范圍的受激光出射。反射鏡170的作用在于將向后輸出的光反射回前表面出射。從熒光粉層160出射的輸出光190包括被熒光粉層吸收轉(zhuǎn)化的受激光以及沒(méi)有被熒光粉層吸收的剩余激發(fā)光，該輸出光190先后經(jīng)透鏡150和160的收集和準(zhǔn)直，最后從反射鏡130的四周出射。反射鏡130處于輸出光路中，所以會(huì)擋住部分輸出光，但由于其面積很小，該部分光可以忽略。
[0005]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中利用激光激發(fā)熒光粉技術(shù)的另一種光源系統(tǒng)。該光源系統(tǒng)包括激發(fā)光源210，散熱裝置220，第一反射鏡230，準(zhǔn)直透鏡240，收集透鏡250，熒光粉層260，第二反射鏡270。典型地，激發(fā)光源210為激光二極管，粘接在散熱裝置220上，散熱裝置220用來(lái)對(duì)其進(jìn)行散熱。它和圖1所示光源系統(tǒng)的區(qū)別在于，將圖1中的小反射鏡130換成了帶開(kāi)孔231的反射鏡230，此時(shí)，激發(fā)光源210發(fā)出的激發(fā)光280將透過(guò)該開(kāi)孔231入射到熒光粉層260的前表面，而從熒光粉層出射的受激光以及沒(méi)有被吸收的剩余激發(fā)光將合成輸出光290，先后經(jīng)透鏡250和240的收集和準(zhǔn)直，最后被反射鏡230反射輸出。這種結(jié)構(gòu)中，雖然開(kāi)孔231會(huì)漏掉部分輸出光，但由于其面積很小，可以忽略。
[0006]以上兩個(gè)例子中，最后的輸出光都是激發(fā)光和受激光的混合光。實(shí)際上也可將光源系統(tǒng)中的小反射鏡等分光裝置替換為整塊的分光濾光片，對(duì)圖1所示光源系統(tǒng)而言，該分光濾光片反射激發(fā)光而透射受激光;對(duì)圖2所不光源系統(tǒng)而言，該分光濾光片透射激發(fā)光而反射受激光。這樣，通過(guò)分光濾光片的濾光，可以阻止激發(fā)光出射，使輸出光中只有受激光。
[0007]然而，在現(xiàn)有的激光激發(fā)焚光粉技術(shù)的光源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中存在著一個(gè)缺陷，那就是激發(fā)光源發(fā)出的激發(fā)光必須先經(jīng)過(guò)收集透鏡和準(zhǔn)直透鏡等光學(xué)元件后才能入射到熒光粉上，導(dǎo)致激發(fā)光源和熒光粉層之間的光路太長(zhǎng)，同時(shí)需考慮所放置的分光裝置的體積，使得整個(gè)系統(tǒng)體積龐大。此外，當(dāng)激發(fā)光功率很大時(shí)，還需要分別設(shè)計(jì)激發(fā)光源和熒光粉的散熱。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的問(wèn)題是，簡(jiǎn)化激光激發(fā)熒光粉的光源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，從而縮小光源系統(tǒng)的體積;同時(shí)優(yōu)化激發(fā)光源和熒光粉層的散熱設(shè)計(jì)，整個(gè)光源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更緊湊。
[0009]為解決以上問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提出了一種結(jié)構(gòu)緊湊的光源系統(tǒng)，包括:
[0010]第一激發(fā)光源，用于出射第一激發(fā)光；
[0011]第一反射鏡，用于反射第一激發(fā)光源出射的第一激發(fā)光；
[0012]波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層，用于吸收第一激發(fā)光以出射受激光，它包括相對(duì)的第一表面和第二表面，其中第一表面用于接收第一反射鏡反射的第一激發(fā)光，并將該第一激發(fā)光或者第一激發(fā)光與受激光的混合光出射；
[0013]第二反射鏡，位于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的第二表面，用于反射波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層產(chǎn)生的受激光；
[0014]收集透鏡，用于收集波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層第一表面的出射光；
[0015]準(zhǔn)直透鏡，具有朝向波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的第一表面，用于接收收集透鏡的出射光，并對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)直出射；
[0016]其中，第一激發(fā)光源和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層位于準(zhǔn)直透鏡的第一表面的同側(cè)，第一反射鏡固定于準(zhǔn)直透鏡的第一表面上，且處于收集透鏡的出射光在準(zhǔn)直透鏡的第一表面所形成的光斑范圍內(nèi)。
[0017]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的第一反射鏡起到了原有的分光裝置的作用，卻省去了原分光裝置所占的體積，同時(shí)將激發(fā)光源和熒光粉層設(shè)置于準(zhǔn)直透鏡的同側(cè)，使他們之間的距離也不再受到收集透鏡和準(zhǔn)直透鏡的限制，從而使得整個(gè)光源系統(tǒng)的體積大大減小。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中一種激光激發(fā)熒光粉的光源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是現(xiàn)有技術(shù)中另一種激光激發(fā)熒光粉的光源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[°02°]圖3a為本發(fā)明的光源系統(tǒng)的第一實(shí)施例的一種結(jié)構(gòu)不意圖；
[0021]圖3b為本發(fā)明的光源系統(tǒng)的第一實(shí)施例的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖4a為本發(fā)明的光源系統(tǒng)的第二實(shí)施例的一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖4b為本發(fā)明的光源系統(tǒng)的第二實(shí)施例的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖4c為本發(fā)明的光源系統(tǒng)的第二實(shí)施例的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖5為本發(fā)明的光源系統(tǒng)的第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖6a為本發(fā)明的光源系統(tǒng)的第四實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖6b為本發(fā)明的光源系統(tǒng)的第四實(shí)施例的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0029]第一實(shí)施例
[0030]圖3a為本發(fā)明的光源系統(tǒng)的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。在圖3a中，光源系統(tǒng)包括激發(fā)光源310，散熱裝置320，第一反射鏡330，準(zhǔn)直透鏡340，收集透鏡350，熒光粉層360，第二反射鏡370。準(zhǔn)直透鏡340具有朝向熒光粉層360的第一表面341。激發(fā)光源310和熒光粉層360設(shè)置在準(zhǔn)直透鏡340的第一表面341的同側(cè)，第一反射鏡330固定在該第一表面341上。收集透鏡350位于準(zhǔn)直透鏡340和熒光粉層360之間。此外，激發(fā)光源310傾斜固定來(lái)使其出射的激發(fā)光380相對(duì)于準(zhǔn)直透鏡340的光軸傾斜，從而保證激發(fā)光源310出射的激發(fā)光380能入射到第一反射鏡330上，并被其反射至熒光粉層360。
[0031]在本實(shí)施例中，激發(fā)光源310固定(最常用的是焊接)在散熱裝置320上，散熱裝置320用來(lái)對(duì)其進(jìn)行散熱。第一反射鏡330固定在準(zhǔn)直透鏡340的第一表面341上，其作用是將激發(fā)光源310發(fā)出的激發(fā)光380反射至熒光粉層360，所以它應(yīng)位于一個(gè)合適的位置:該位置須處于收集透鏡350的出射光在準(zhǔn)直透鏡340的第一表面341上所形成的光斑范圍內(nèi)。因?yàn)楦鶕?jù)光路可逆的原理，如果從熒光粉層360出射的全角發(fā)光能夠照射到第一反射鏡330，那么也必然存在一個(gè)光路，使得經(jīng)第一反射鏡330反射的激發(fā)光也能夠入射到熒光粉層360上。由于第一反射鏡330位于輸出光的光路中，所以從焚光粉層360輸出的光(包括受激光和沒(méi)被熒光粉層吸收的剩余激發(fā)光)會(huì)有一部分入射到第一反射鏡330上，該部分光將被反射而無(wú)法輸出，為了使該反射損失最大程度地減小，必須將第一反射鏡330的面積設(shè)計(jì)得足夠??；而同時(shí)，為保證第一反射鏡330能最大程度反射從激發(fā)光源310發(fā)出的激發(fā)光380，其面積又不能太小。故第一反射鏡330的尺寸應(yīng)該折中考慮，且選擇光學(xué)擴(kuò)展量小的光源作為激發(fā)光源310。優(yōu)選地，激發(fā)光源310選用激光二極管，第一反射鏡330的尺寸設(shè)置為正好全部反射從該激光二極管出射的所有激發(fā)光。
[0032]為了最大程度減小第一反射鏡330對(duì)輸出光390的遮擋造成的損失，優(yōu)選地，設(shè)置該第一反射鏡330位于從收集透鏡350出射的光在準(zhǔn)直透鏡340的第一表面341上所形成的光斑范圍的邊緣，使得激發(fā)光源310發(fā)出的激發(fā)光380經(jīng)第一反射鏡330反射后，以盡可能大的入射角入射于收集透鏡350，最終以盡可能大的入射角入射于熒光粉層360上。這樣布局的好處在于，因?yàn)閺臒晒夥蹖?60出射的光在空間的光強(qiáng)分布將大致呈現(xiàn)朗伯余弦