一種基于碳納米粒子的激光白光光源的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型適用于光源領(lǐng)域，提供了基于碳納米粒子的激光白光光源，包括激光源、光束調(diào)整組件、碳納米粒子和反光組件；激光源用于產(chǎn)生激光，激光經(jīng)光束調(diào)整組件調(diào)光后照射在碳納米粒子上以激發(fā)碳納米粒子，碳納米粒子吸收部分激光并轉(zhuǎn)化成可見(jiàn)光，然后可見(jiàn)光與剩余未被吸收的激光混合后產(chǎn)生的白光經(jīng)反光組件反射后射出。本實(shí)用新型采用的碳納米粒子原料來(lái)源廣泛，不受資源限制，對(duì)環(huán)境友好，進(jìn)一步地，采用半導(dǎo)體激光二極管作為白光的激發(fā)光源，相對(duì)于LED作為激發(fā)光源的功耗更低，價(jià)格低廉，有利于降低激光白光光源的制作成本；碳納米材料采用遠(yuǎn)程模式設(shè)計(jì)，與激發(fā)激光的發(fā)光芯片不接觸，熱效應(yīng)小，可提高白光產(chǎn)生的效率以及延長(zhǎng)光源使用壽命。
【專利說(shuō)明】
一種基于碳納米粒子的激光白光光源
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于光源領(lǐng)域，尤其涉及一種基于激光和碳納米粒子發(fā)光材料的激光白光光源。
【背景技術(shù)】
[0002]目前常用三種半導(dǎo)體技術(shù)實(shí)現(xiàn)白光光源:(I)利用紅，綠，藍(lán)三基色發(fā)光二級(jí)管(LED)按一定比例混合產(chǎn)生白光；(2)紫外光LED激發(fā)三基色熒光粉產(chǎn)生白光；(3)利用藍(lán)色光LED激發(fā)釔鋁石榴石為主體的熒光粉產(chǎn)生黃綠光，并混合剩余的藍(lán)光產(chǎn)生白光。上述方法中第一種和第二種技術(shù)不成熟，并未普及，而第三種方法是目前應(yīng)用較廣泛的白光發(fā)光二級(jí)管的制作方法。但第三種方法的缺陷也很明顯，如:光轉(zhuǎn)化的稀土熒光粉涂布于LED發(fā)光芯片上，容易產(chǎn)生散熱問(wèn)題影響白光質(zhì)量和設(shè)備壽命，并降低稀土熒光粉的光轉(zhuǎn)換效率。目前的半導(dǎo)體白光光源均采用稀土基熒光粉作為光轉(zhuǎn)換材料，稀土本身作為稀有資源儲(chǔ)量是有限的，而稀土的大量開(kāi)采和冶煉也會(huì)加大對(duì)環(huán)境的破壞。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種基于碳納米粒子的激光白光光源，旨在解決現(xiàn)有白光光源的缺陷。
[0004]本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種基于碳納米粒子的激光白光光源，包括激光源、光束調(diào)整組件、碳納米粒子和反光組件；
[0005]所述激光源用于產(chǎn)生激光，所述激光經(jīng)所述光束調(diào)整組件調(diào)光后照射在所述碳納米粒子上以激發(fā)所述碳納米粒子，所述碳納米粒子吸收部分所述激光并轉(zhuǎn)化成可見(jiàn)光，然后所述可見(jiàn)光與剩余未被吸收的激光混合后產(chǎn)生的白光經(jīng)所述反光組件調(diào)整方向后集中射出。
[0006]進(jìn)一步地，所述激光源為半導(dǎo)體激光二極管。
[0007 ] 進(jìn)一步地，所述激光源用于產(chǎn)生波長(zhǎng)范圍為350nm-500nm的激光。
[0008]進(jìn)一步地，所述光束調(diào)整組件為一調(diào)光透鏡。
[0009]進(jìn)一步地，所述調(diào)光透鏡為凸透鏡。
[0010]進(jìn)一步地，所述調(diào)光透鏡為凹透鏡。
[0011]進(jìn)一步地，所述反光組件為反光杯。
[0012]進(jìn)一步地，所述碳納米粒子的粒徑為Inm-1Onm，在所述高分子聚合物中呈固態(tài)。
[0013]進(jìn)一步地，所述高分子聚合物為環(huán)氧樹(shù)脂或者有機(jī)硅樹(shù)脂中的一種。
[0014]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果在于:本實(shí)用新型采用的碳納米粒子原料來(lái)源廣泛，不受資源限制，對(duì)環(huán)境友好，進(jìn)一步地，采用半導(dǎo)體激光二極管LD作為白光的激發(fā)光源，相對(duì)于LED作為激發(fā)光源的功耗更低，且光轉(zhuǎn)換碳納米材料采用遠(yuǎn)程模式設(shè)計(jì)，與激發(fā)激光的發(fā)光芯片不接觸，熱效應(yīng)小，可提高白光產(chǎn)生的效率以及延長(zhǎng)光源使用壽命；由于采用價(jià)格相對(duì)低廉的半導(dǎo)體激光二極管LD產(chǎn)生激發(fā)光，這有利于降低激光白光光源的制作成本，另外本實(shí)用新型提供的激光白光光源的色溫可根據(jù)需要選擇不同的波長(zhǎng)的半導(dǎo)體激光二極管LD或者不同濃度的碳納米粒子進(jìn)行靈活調(diào)節(jié)，適應(yīng)性較廣。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種基于碳納米粒子的激光白光光源的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的激光白光光源的光譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0018]為了克服現(xiàn)有白光技術(shù)的缺陷，本實(shí)用新型采用半導(dǎo)體激光二極管(LD，LaSerD1de)作為激發(fā)光源，采用碳納米粒子作為光轉(zhuǎn)換材料，利用半導(dǎo)體激光二極管所產(chǎn)生的激光的一部分來(lái)激發(fā)碳納米粒子以產(chǎn)生可見(jiàn)光，并使得該可見(jiàn)光與剩余的激光混合產(chǎn)生白光。光轉(zhuǎn)換碳納米粒子采用遠(yuǎn)程模式，不與激發(fā)光源的發(fā)光芯片接觸，熱效應(yīng)小，且碳納米粒子原料來(lái)源廣泛，不受資源限制。
[0019]基于上述理論，本實(shí)用新型提供了如圖1所示的一種基于碳納米粒子的激光白光光源，包括激光源100、光束調(diào)整組件200、碳納米粒子300和反光組件400;
[0020]激光源100用于產(chǎn)生激光，所述激光經(jīng)光束調(diào)整組件200調(diào)光后照射在碳納米粒子300上以激發(fā)碳納米粒子300，碳納米粒子300吸收部分所述激光并轉(zhuǎn)化成可見(jiàn)光，然后所述可見(jiàn)光與剩余未被吸收的激光混合后產(chǎn)生的白光經(jīng)反光組件400調(diào)整方向后集中射出。
[0021]下面，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步地闡述。
[0022]本實(shí)用新型提供的激光白光光源由以下部分組成:激光源100，其產(chǎn)生的激光的波長(zhǎng)范圍為350-500nm;光束調(diào)整組件200，可以是調(diào)光透鏡，所述調(diào)光透鏡可以是凸透鏡或者凹透鏡;碳納米粒子300，其粒徑為l-10nm，且均勻分散于高分子聚合物中，在高分子聚合物中呈固態(tài)，濃度(即碳納米粒子在高分子聚合物中的質(zhì)量分?jǐn)?shù))為0.1%-100%;反光組件400;所述高分子聚合物可以是環(huán)氧樹(shù)脂或者有機(jī)硅樹(shù)脂，也可以是其他高分子聚合物。
[0023]本實(shí)用新型的工作原理是這樣的:激光源100發(fā)出一束激光，激光穿過(guò)光束調(diào)整組件200后照射在有碳納米粒子300的高分子聚合物上，碳納米粒子300吸收一定量的激光并將其轉(zhuǎn)化為波長(zhǎng)更長(zhǎng)的可見(jiàn)光，可見(jiàn)光波長(zhǎng)介于450-700nm之間，轉(zhuǎn)化形成的可見(jiàn)光與剩余的尚未吸收的激光混合而得到白光。因?yàn)榧す庠?00發(fā)出的激光的光斑不一定符合實(shí)際應(yīng)用的要求，使用光束調(diào)整組件200的目的是為了使激光通過(guò)光束調(diào)整組件200調(diào)整到實(shí)際應(yīng)用所需要的光斑形狀；白光的色溫可通過(guò)兩種方式進(jìn)行調(diào)節(jié):I)選用不同波長(zhǎng)的激光源發(fā)射的激光來(lái)激發(fā)碳納米粒子，如選擇激發(fā)波長(zhǎng)較長(zhǎng)的半導(dǎo)體激光二極管LD作為激發(fā)源則得到色溫較低的白光，反之亦然;2)通過(guò)碳納米粒子300在高分子聚合物基體中的濃度進(jìn)行調(diào)節(jié)，如選擇濃度較低的碳納米粒子300作為光轉(zhuǎn)換時(shí)產(chǎn)生的白光色溫較高，反之亦然。所產(chǎn)生的白光通過(guò)反光組件400的反射而集中，從而提高白光亮度。
[0024]下面通過(guò)一具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的闡述:在本實(shí)施例中，激光源100采用半導(dǎo)體激光二極管LD，光束調(diào)整組件200采用凸透鏡，反光組件400采用反光杯來(lái)進(jìn)行說(shuō)明:
[0025]LD栗浦光源100產(chǎn)生栗浦光的波長(zhǎng)為405nm，栗浦光經(jīng)過(guò)凸透鏡200后聚焦在光轉(zhuǎn)化碳納米粒子300的高分子聚合物上，碳納米粒子300受到栗浦光的激發(fā)，產(chǎn)生波長(zhǎng)較長(zhǎng)的可見(jiàn)光，發(fā)光峰位置為470-580nm的可見(jiàn)光區(qū)域，碳納米粒子產(chǎn)生的可見(jiàn)光與剩余的405nm栗浦光混合形成白光，所產(chǎn)生的白光通過(guò)反光杯400調(diào)整方向后集中射出。
[0026]在本實(shí)施例中，光轉(zhuǎn)化碳納米粒子300為分散于環(huán)氧樹(shù)脂中的碳納米粒子，碳納米粒子的直徑為2至5納米，碳納米粒子在環(huán)氧樹(shù)脂中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%。在本實(shí)施例中使用了成熟的LD作為激光源，相比于現(xiàn)有采用LED作為激發(fā)光源，功耗更低，而光轉(zhuǎn)換碳納米粒子采用遠(yuǎn)程模式的設(shè)計(jì)，不與激光發(fā)光芯片接觸，有效減少了熱效應(yīng)，提高發(fā)光效率，延長(zhǎng)了使用壽命。
[0027]本實(shí)施例的白光光源的光譜圖如圖2所示，其色度坐標(biāo)和色溫分別為CIE1931(0.305，0.371)和6625K。
[0028]本實(shí)用新型采用半導(dǎo)體激光二極管(LD)產(chǎn)生的激光為激發(fā)光，碳納米粒子作為光轉(zhuǎn)換材料，通過(guò)碳納米粒子吸收部分激光，并轉(zhuǎn)化成波長(zhǎng)較長(zhǎng)的可見(jiàn)光。轉(zhuǎn)化的可見(jiàn)光與剩余的激光混合形成白光。此實(shí)用新型的碳納米粒子均勻分散于高分子聚合物中且采用遠(yuǎn)程模式設(shè)計(jì)，不與激光的發(fā)光芯片相接觸，熱效應(yīng)小，半導(dǎo)體激光二極管功耗更低，可實(shí)現(xiàn)可調(diào)白光色溫。
[0029]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于碳納米粒子的激光白光光源，其特征在于，所述激光白光光源包括激光源、光束調(diào)整組件、碳納米粒子和反光組件； 所述激光源用于產(chǎn)生激光，所述激光經(jīng)所述光束調(diào)整組件調(diào)光后照射在所述碳納米粒子上以激發(fā)所述碳納米粒子，所述碳納米粒子吸收部分所述激光并轉(zhuǎn)化成可見(jiàn)光，然后所述可見(jiàn)光與剩余未被吸收的激光混合后產(chǎn)生的白光經(jīng)所述反光組件調(diào)整方向后集中射出。2.如權(quán)利要求1所述的激光白光光源，其特征在于，所述激光源為半導(dǎo)體激光二極管。3.如權(quán)利要求1所述的激光白光光源，其特征在于，所述激光源用于產(chǎn)生波長(zhǎng)范圍為350nm-500nm 的激光。4.如權(quán)利要求1所述的激光白光光源，其特征在于，所述光束調(diào)整組件為一調(diào)光透鏡。5.如權(quán)利要求4所述的激光白光光源，其特征在于，所述調(diào)光透鏡為凸透鏡。6.如權(quán)利要求4所述的激光白光光源，其特征在于，所述調(diào)光透鏡為凹透鏡。7.如權(quán)利要求1所述的激光白光光源，其特征在于，所述反光組件為反光杯。8.如權(quán)利要求1所述的激光白光光源，其特征在于，所述碳納米粒子的粒徑為Inm-10nm，在高分子聚合物中呈固態(tài)。9.如權(quán)利要求8所述的激光白光光源，其特征在于，所述高分子聚合物為環(huán)氧樹(shù)脂或者有機(jī)娃樹(shù)脂中的一種。
【文檔編號(hào)】F21V13/14GK205592703SQ201620032154
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年1月13日
【發(fā)明人】張文飛, 余兆豐, 阮雙琛
【申請(qǐng)人】深圳大學(xué)