專利名稱：半導(dǎo)體光源和發(fā)光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及半導(dǎo)體光源和發(fā)光裝置。
背景技術(shù)：
目前，半導(dǎo)體光源以其長壽命和綠色環(huán)保等特點(diǎn)越來越受到人們的重視。半導(dǎo)體光源分為發(fā)光二極管(LED, light emitting diode)和激光二極管(LD, laser diode)兩種，其中發(fā)光二極管具有成本低的優(yōu)點(diǎn)，但是其缺點(diǎn)在于能量密度太低，不適用于高端投影顯示、高亮度投射燈等對能量密度要求較高的場合；而激光二極管的特性與之相反，由于發(fā)光芯片的尺寸很小，同時(shí)發(fā)光的角度很窄，因此激光二極管具有能量密度很高的優(yōu)點(diǎn)，但是激光二極管制作工藝復(fù)雜，因此成本很高。目前對于要求高能量密度的場合，激光二極管作為光源仍然是主流。然而，在實(shí)際中仍然需要一種低成本高亮度的半導(dǎo)體光源。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型解決的主要技術(shù)問題是半導(dǎo)體光源高亮度與低成本之間的矛盾。本實(shí)用新型提出一種半導(dǎo)體光源，包括第一激光二極管組，該第一激光二極管組包括至少一顆激光二極管；還包括發(fā)光二極管組，該發(fā)光二極管組包括至少一顆發(fā)光二極管；該發(fā)光二極管組的歸一化發(fā)光光譜與第一激光二極管組的歸一化發(fā)光光譜存在交疊；還包括合光裝置，第一激光二極管組和發(fā)光二極管組發(fā)出的光分別入射于該合光裝置相對的兩個(gè)面。在本實(shí)用新型的半導(dǎo)體光源中，發(fā)光二極管發(fā)出的光入射到合光裝置后分為第一光和第二光兩部分；第一激光二極管組發(fā)出的光透射合光裝置，發(fā)光二極管組發(fā)出的第一光被合光裝置反射后與第一激光二極管組發(fā)出的光合為該半導(dǎo)體光源的出射光束，發(fā)光二極管組發(fā)出的第二光透射合光裝置；或第一激光二極管組發(fā)出的光被合光裝置反射，發(fā)光二極管組發(fā)出的第一光透射合光裝置并與第一激光二極管組發(fā)出的光合為該半導(dǎo)體光源的出射光束，發(fā)光二極管組發(fā)出的第二光被合光裝置反射；第一光與第二光的能量比大于等于0. 5且小于等于4。本實(shí)用新型還提出一種發(fā)光裝置，包括用于產(chǎn)生激發(fā)光的激發(fā)光源，該激發(fā)光源包括上述的半導(dǎo)體光源；還包括波長轉(zhuǎn)換層，用于吸收激發(fā)光并發(fā)射受激光。在本實(shí)用新型的半導(dǎo)體光源和發(fā)光裝置中，利用激光二極管和發(fā)光二極管的混合使用，達(dá)到降低成本同時(shí)保持亮度的目的。

圖Ia和Ib是本實(shí)用新型第一實(shí)施例的兩種可能結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2a是第一激光二極管組和發(fā)光二極管組的歸一化發(fā)光光譜和合光裝置的透過、譜；圖2b是第一激光二極管組和發(fā)光二極管組在合光裝置后的光譜；圖3是本實(shí)用新型的第二實(shí)施例的示意圖；圖4是本實(shí)用新型的第三實(shí)施例的示意圖；圖5是本實(shí)用新型的第四實(shí)施例的示意圖；圖6是本實(shí)用新型的第五實(shí)施例的示意圖；圖7是本實(shí)用新型的第六實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型利用激光二極管和發(fā)光二極管的混合使用，達(dá)到降低成本同時(shí)保持亮度的目的。本實(shí)用新型的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)如圖Ia所示。其中，半導(dǎo)體光源IOOa包括第一激光二極管組101a，該第一激光二極管組IOla包括至少一顆激光二極管。半導(dǎo)體光源IOOa還包括發(fā)光二極管組102a，該發(fā)光二極管組102a包括至少一顆發(fā)光二極管。在圖Ia中，第一激光二極管組IOla僅為抽象的畫出，未顯示其細(xì)節(jié)。實(shí)際上，它可能是一個(gè)由多顆激光二極管組成的激光二極管陣列，該多顆激光二極管發(fā)出的光合為一束成為光束111a。同樣的,發(fā)光二極管組102a也可能是一個(gè)由多顆發(fā)光二極管組成的發(fā)光二極管陣列。這是現(xiàn)有技術(shù)，此處不贅述。為了保證該半導(dǎo)體光源發(fā)光的單色性，該發(fā)光二極管組102a的歸一化發(fā)光光譜與第一激光二極管組IOla的歸一化發(fā)光光譜存在交疊，如圖2a所示。在本實(shí)施例中，發(fā)光二極管組102a發(fā)射藍(lán)光114a，其光譜如圖2a中的202所示；第一激光二極管組IOla發(fā)射藍(lán)光激光111a，其光譜如圖2a中的201所示。此處的藍(lán)光只是舉例，并不限制其它顏色光的使用，例如發(fā)光二極管組可以發(fā)射紅光，同時(shí)第一激光二極管組可以發(fā)射紅光激光。本實(shí)施例的半導(dǎo)體光源還包括合光裝置103a，第一激光二極管組IOla發(fā)出的光Illa和發(fā)光二極管組102a發(fā)出的光114a分別入射于該合光裝置103a相對的兩個(gè)面。其中，發(fā)光二極管組102a發(fā)出的光入射到合光裝置103a后分為第一光113a和第二光112a兩部分；第一激光二極管IOla組發(fā)出的光11 Ia透射合光裝置103a,同時(shí)發(fā)光二極管組102a發(fā)出的第一光113a被合光裝置103a反射后與第一激光二極管組發(fā)出的光Illa合為該半導(dǎo)體光源的出射光束，而發(fā)光二極管組102a發(fā)出的第二光112a則透射合光裝置103a后成為損耗光。在本實(shí)施例中，合光裝置為干涉濾光片103a，其透過率譜線如圖2a中的203所示。從圖2a中可以看出，第一激光二極管組發(fā)出的光201可以透射該干涉濾光片203，而發(fā)光二極管組發(fā)出的光202中部分被干涉濾光片203透射成為第二光112a，其余部分被其反射成為第一光113a。具體來說,第一光113a是發(fā)光二極管組發(fā)出的光114a中歸一化光譜不與激光二極管發(fā)出的光Illa的歸一化光譜交疊的部分，第二光112a是發(fā)光二極管組發(fā)出的光中歸一化光譜與激光二極管發(fā)出的光Ula的歸一化光譜交疊的部分。圖2b顯示了發(fā)光二極管組發(fā)出的光經(jīng)過干涉濾光片103a后的光譜，其中第一光113a的光譜表示為202a和202b的組合，而第二光112a的光譜為202e。綜上所述，干涉濾光片103a在保證第一激光二極管組發(fā)出的光Illa進(jìn)入該半導(dǎo)體光源的出射光束的同時(shí)，也使發(fā)光二極管組發(fā)出的光114a中的第一光113a被反射進(jìn)入該半導(dǎo)體光源的出射光束，進(jìn)而提高了該出射光束的能量，同時(shí)由于發(fā)光二極管組的引入而降低了出射光束單位能量的成本。由圖2a和2b可以看出，由于干涉濾光片必須保證第一激光二極管組發(fā)出的光Illa的透射，因此就不可避免的造成發(fā)光二極管組發(fā)出的第二光112a的泄漏。在實(shí)際應(yīng)用中，第一光113a與第二光112a的能量比例大于等于0. 5且小于等于4 ;優(yōu)選的,第一光113a與第二光112a的能量比大于等于I且小于等于3。在實(shí)際操作中，可以通過一些措施盡量的減小第二光112a的泄漏造成的損失，例如通過對第一激光二極管組中的激光二極管分組使其波長一致，這樣可以使第一激光二極管組發(fā)出的光的光譜盡量的窄，進(jìn)而減小第二關(guān)112a的能量；又例如可以通過挑選發(fā)光二極管組的發(fā)光波長和第一激光二極管組的發(fā)光波長使其交疊部分較小，進(jìn)而減小第二光112a的能量。本實(shí)施例的一個(gè)變形如圖Ib所示。在該半導(dǎo)體光源IOOb中，與圖Ia所示的實(shí)施 例不同的是，第一激光二極管組IOlb發(fā)出的光Illb被合光裝置103b反射，同時(shí)發(fā)光二極管組102b發(fā)出的光114b在入射到該合光裝置103b后分為第一光113b和第二光112b，第一光113b透射合光裝置103b并與第一激光二極管組發(fā)出的光Illb合為該半導(dǎo)體光源的出射光束，而發(fā)光二極管組發(fā)出的第二光112b被合光裝置反射成為損耗光。在半導(dǎo)體光源IOOb中，合光裝置103b為透過率譜線與圖2a中的譜線203相反的干涉濾光片，即反射第一激光二極管組發(fā)出的光111b，并透射發(fā)光二極管組發(fā)出的第一光113b。容易理解，半導(dǎo)體光源IOOb的出射光束與半導(dǎo)體光源IOOa相同。在下面的實(shí)施例說明中，都使用了如圖Ia所示的光學(xué)結(jié)構(gòu)，即透射第一激光二極管組發(fā)出的光的結(jié)構(gòu)來舉例說明；可以理解的，下面的實(shí)施例同樣可以采用像圖Ib所示的反射第一激光二極管組發(fā)出的光的光學(xué)結(jié)構(gòu)。在如圖Ia所示的半導(dǎo)體光源的結(jié)構(gòu)中，發(fā)光二極管組發(fā)出的第二光112a由于不能進(jìn)入該半導(dǎo)體光源的出射光束而形成損耗；為了挽回這種損耗，作為本實(shí)用新型的第二實(shí)施例，如圖3所示，半導(dǎo)體光源300中，包括第一反射膜片304，用于反射第二光312進(jìn)入該半導(dǎo)體光源的出射光束。這樣做可以提高該半導(dǎo)體光源的出射光束的能量，但是同時(shí)也會(huì)擴(kuò)大該出射光束的光束直徑。本實(shí)施例中的第一反射膜片304是一個(gè)反射鏡，它由在一個(gè)金屬或玻璃襯底表面鍍反射膜制作而成。這屬于現(xiàn)有技術(shù)，此處不贅述。在如圖Ia所示的半導(dǎo)體光源中，合光裝置103a是干涉濾光片，實(shí)際上該合光裝置還可以是線偏振片，如圖4所示。作為本實(shí)用新型的第三實(shí)施例，半導(dǎo)體光源400中，第一激光二極管組401發(fā)出的光411為線偏振光,其偏振方向垂直于紙面,在圖中以原點(diǎn)表不；合光裝置403為第一線偏振片,其偏振方向平行于光線411的偏振方向，因此光線411可以透射該第一線偏振片403。發(fā)光二極管組402發(fā)出的光不是偏振光，因此在入射到第一線偏振片403后分為第一光413和第二光412，其中第一光413是發(fā)光二極管組發(fā)出的光414中的偏振態(tài)與第一激光二極管組發(fā)出的光411的偏振方向垂直的部分，即第一光413的偏振態(tài)平行于紙面且垂直于光線的傳輸方向，在圖中以雙向的箭頭表不。根據(jù)偏振的原理，第一光413會(huì)被第一線偏振片403反射。同時(shí)第二光412是發(fā)光二極管組發(fā)出的光414中的偏振態(tài)與第一激光二極管組發(fā)出的光411的偏振方向平行的部分，即第二光412的偏振方向垂直于紙面,這部分光會(huì)被第一線偏振片403透射而成為損耗光。與第一實(shí)施例相同的，本實(shí)施例也在保證第一激光二極管組發(fā)出的光進(jìn)入半導(dǎo)體光源的出射光束的同時(shí)，可以使部分發(fā)光二極管組發(fā)出的光也進(jìn)入該出射光束。在本實(shí)施例中，第一光413與第二光412的能量比例大約為I。本實(shí)用新型的第四實(shí)施例的半導(dǎo)體光源的結(jié)構(gòu)如圖5所示，與第三實(shí)施例不同的是，該半導(dǎo)體光源500還包括第二反射膜片504，該第二反射膜片504用于反射第二光512 進(jìn)入該半導(dǎo)體光源的出射光束，從而提高了該出射光束的能量。在本實(shí)施例中，第二反射膜片504可以是反射鏡,也可以是偏振方向與第二光512的偏振方向垂直的第二線偏振片，該第二線偏振片的偏振方向也與第一激光二極管組發(fā)出的光511的偏振方向垂直。本實(shí)用新型的第五實(shí)施例的半導(dǎo)體光源的結(jié)構(gòu)如圖6所示，與第四實(shí)施例不同的是，該半導(dǎo)體光源600還包括第二激光二極管組605，該第二激光二極管組605發(fā)出的光615的偏振方向與第二線偏振片604的偏振方向平行，因此該第二激光二極管組發(fā)出的光615透射該第二線偏振片604并進(jìn)入該半導(dǎo)體光源的出射光束。作為本實(shí)用新型的第六實(shí)施例，本實(shí)用新型還提出一種發(fā)光裝置，如圖7所示。該發(fā)光裝置700包括用于產(chǎn)生激發(fā)光751的激發(fā)光源750，該激發(fā)光源750包括上述的半導(dǎo)體光源；還包括波長轉(zhuǎn)換層752，用于吸收激發(fā)光751并發(fā)射受激光(圖中未畫出)。為了降低該波長轉(zhuǎn)換層752的工作溫度，優(yōu)選的，該發(fā)光裝置700還包括驅(qū)動(dòng)裝置753，用于驅(qū)動(dòng)波長轉(zhuǎn)換層752使其與激發(fā)光751周期性相對運(yùn)動(dòng)。以上所述僅為本實(shí)用新型的實(shí)施例，并非因此限制本實(shí)用新型的專利范圍，凡是利用本實(shí)用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種半導(dǎo)體光源,其特征在于,包括 第一激光二極管組，該第一激光二極管組包括至少一顆激光二極管； 發(fā)光二極管組，該發(fā)光二極管組包括至少一顆發(fā)光二極管；該發(fā)光二極管組的歸一化發(fā)光光譜與所述第一激光二極管組的歸一化發(fā)光光譜存在交疊； 合光裝置，所述第一激光二極管組和發(fā)光二極管組發(fā)出的光分別入射于該合光裝置相對的兩個(gè)面； 其特征在于 發(fā)光二極管組發(fā)出的光入射到所述合光裝置后分為第一光和第二光兩部分； 所述第一激光二極管組發(fā)出的光透射所述合光裝置，所述發(fā)光二極管組發(fā)出的第一光被所述合光裝置反射后與所述第一激光二極管組發(fā)出的光合為該半導(dǎo)體光源的出射光束，所述發(fā)光二極管組發(fā)出的第二光透射所述合光裝置； 或所述第一激光二極管組發(fā)出的光被所述合光裝置反射，所述發(fā)光二極管組發(fā)出的第一光透射所述合光裝置并與所述第一激光二極管組發(fā)出的光合為該半導(dǎo)體光源的出射光束，所述發(fā)光二極管組發(fā)出的第二光被所述合光裝置反射； 所述第一光與第二光的能量比大于等于0. 5且小于等于4。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種半導(dǎo)體光源，其特征在于，所述第一光與第二光的能量比大于等于I且小于等于3.
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種半導(dǎo)體光源，其特征在于，所述合光裝置為干涉濾光片，所述第一光是發(fā)光二極管組發(fā)出的光中歸一化光譜不與所述激光二極管發(fā)出的光的歸一化光譜交疊的部分，所述第二光是發(fā)光二極管組發(fā)出的光中歸一化光譜與所述激光二極管發(fā)出的光的歸一化光譜交疊的部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種半導(dǎo)體光源，其特征在于，還包括第一反射膜片，用于反射第二光進(jìn)入該半導(dǎo)體光源的出射光束。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種半導(dǎo)體光源，其特征在于，所述合光裝置為第一線偏振片，所述第一光是所述發(fā)光二極管組發(fā)出的光中的偏振態(tài)與所述第一激光二極管組發(fā)出的光的偏振方向垂直的部分，所述第二光是所述發(fā)光二極管組發(fā)出的光中的偏振態(tài)與所述第一激光二極管組發(fā)出的光的偏振方向平行的部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種半導(dǎo)體光源，其特征在于，還包括第二反射膜片，用于反射第二光進(jìn)入該半導(dǎo)體光源的出射光束。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種半導(dǎo)體光源，其特征在于，所述第二反射膜片為第二線偏振片，該第二線偏振片的偏振方向與所述第一激光二極管組發(fā)出的光的偏振方向垂直。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種半導(dǎo)體光源，其特征在于，還包括第二激光二極管組，該第二激光二極管組發(fā)出的光的偏振方向與所述第二線偏振片的偏振方向平行，其特征在于 該第二激光二極管組發(fā)出的光透射所述第二線偏振片并進(jìn)入該半導(dǎo)體光源的出射光束。
9.一種發(fā)光裝置，其特征在于，包括 用于產(chǎn)生激發(fā)光的激發(fā)光源，該激發(fā)光源包括如權(quán)力要求I至8所述的半導(dǎo)體光源； 波長轉(zhuǎn)換層，用于吸收所述激發(fā)光并發(fā)射受激光。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種發(fā)光裝置，其特征在于，還包括驅(qū)動(dòng)裝置，用于驅(qū)動(dòng)所述波長轉(zhuǎn)換層使其與所述激發(fā)光周期性相對運(yùn)動(dòng)。
專利摘要本實(shí)用新型提出一種半導(dǎo)體光源，利用合光裝置可以將歸一化光譜存在交疊的激光二極管組和發(fā)光二極管組發(fā)出的光合成一束，從而降低了該半導(dǎo)體光源的出射光束中單位能量的成本。同時(shí)本實(shí)用新型還提出一種發(fā)光裝置，包括用于產(chǎn)生激發(fā)光的激發(fā)光源，該激發(fā)光源包括上述的半導(dǎo)體光源；還包括波長轉(zhuǎn)換層，用于吸收激發(fā)光并發(fā)射受激光。在本實(shí)用新型的半導(dǎo)體光源和發(fā)光裝置中，利用激光二極管和發(fā)光二極管的混合使用，達(dá)到降低成本同時(shí)保持亮度的目的。
文檔編號(hào)F21V7/00GK202432315SQ20122001263
公開日2012年9月12日 申請日期2012年1月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月1日
發(fā)明者李屹, 楊毅 申請人:深圳市光峰光電技術(shù)有限公司