激光裝置、發(fā)光裝置和燈具的制作方法
【專利摘要】一種激光裝置、發(fā)光裝置和燈具，包括三個(gè)用于發(fā)射激光束的激光源，三個(gè)激光束的截面形狀均具有長(zhǎng)軸；還包括第一合光裝置和第二合光裝置，第二激光束在其截面長(zhǎng)軸方向上分為兩部分，兩部分分別入射于第一合光裝置和第二合光裝置并分別透射；第一激光束和第三激光束分別入射于第一合光裝置和第二合光裝置并被其反射，合光后第一激光束/第三激光束的截面長(zhǎng)軸方向與第二激光束的截面長(zhǎng)軸方向正交。第二激光束被沿長(zhǎng)軸方向上分為兩份，這兩份光束分別與第一激光束和第三激光束截面正交的合光，這樣形成的合光后的總光束在截面形狀的直徑上并沒有增大，同時(shí)激光功率增強(qiáng)了三倍。
【專利說明】
激光裝置、發(fā)光裝置和燈具[0001 ]
技術(shù)領(lǐng)域
:
[0002]本發(fā)明涉及照明光源領(lǐng)域，特別涉及一種激光裝置和使用該激光裝置的發(fā)光裝置和燈具。
[0003]【背景技術(shù)】:
[0004]隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，LED光源正在取代傳統(tǒng)的白熾燈和節(jié)能燈成為一種新型的照明光源，作為一種普通照明光源，它具有高效，節(jié)能，環(huán)保以及壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。然而，在一些特殊的應(yīng)用領(lǐng)域，例如舞臺(tái)燈光照明，汽車大燈，投影顯示等領(lǐng)域，需要的是一種超高亮度的光源，此時(shí)LED就難以滿足要求了。與LED同屬半導(dǎo)體光源的激光二極管，也具有LED 高效，節(jié)能，環(huán)保，壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)由于其光學(xué)擴(kuò)展量(Etendue)小，特別適合用來制作高亮度的特種光源。
[0005]在利用激光二極管制作高亮度特種光源時(shí)，為了提高亮度，一個(gè)光源通常會(huì)使用多個(gè)激光二極管。然而，如何使得多顆激光排列更緊湊，光束更集中，是需要進(jìn)一步解決的問題。
[0006]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種激光裝置，包括用于發(fā)射第一激光束的第一激光源、用于發(fā)射第二激光束的第二激光源和用于發(fā)射第三激光束的第三激光源，三個(gè)激光束的截面形狀均具有長(zhǎng)軸，且截面在長(zhǎng)軸方向上的寬度不小于在正交于長(zhǎng)軸方向上寬度的二倍;還包括放置在第二激光束光路上的第一合光裝置和第二合光裝置，第二激光束在其截面長(zhǎng)軸方向上分為兩部分，第一部分入射于第一合光裝置并透射，第二部分入射于第二合光裝置并透射;其中，第一激光束入射于第一合光裝置，第一合光裝置反射第一激光束并將第一激光束和第二激光束的第一部分合為一束，合光后第一激光束的截面長(zhǎng)軸方向與第二激光束的截面長(zhǎng)軸方向正交;第三激光束入射于第二合光裝置，第二合光裝置反射第三激光束并將第三激光束和第二激光束的第二部分合為一束，合光后第三激光束的截面長(zhǎng)軸方向與第二激光束的截面長(zhǎng)軸方向正交。
[0008]本發(fā)明還提出一種發(fā)光裝置，包括上述的激光裝置，還包括波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置，激光裝置出射的激光入射于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置并使其受激發(fā)射受激光。
[0009]本發(fā)明還提出一種燈具，包括上述的發(fā)光裝置。[〇〇1〇]第二激光束被沿長(zhǎng)軸方向上分為兩份，這兩份光束分別與第一激光束和第三激光束截面正交的合光。由于每個(gè)激光束的截面在長(zhǎng)軸方向上的寬度不小于在正交于長(zhǎng)軸方向上寬度的二倍，這樣形成的合光后的總光束在截面形狀的直徑上并沒有增大，同時(shí)激光功率增強(qiáng)了三倍。
[0011]【附圖說明】:
[0012]圖1A是本發(fā)明的激光裝置的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖1B是圖1A實(shí)施例中激光束截面示意圖；
[0014]圖1C是圖1A實(shí)施例的俯視圖；
[0015]圖2是本發(fā)明發(fā)光裝置的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3A是本發(fā)明的激光裝置的另一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3B是圖3A實(shí)施例的俯視圖。[〇〇18]【具體實(shí)施方式】:
[0019]本發(fā)明提出一種激光裝置，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1A所示。該激光裝置包括用于發(fā)射第一激光束121a的第一激光源101a、用于發(fā)射第二激光束121b的第二激光源101b和用于發(fā)射第三激光束121c的第三激光源101c。這三個(gè)激光束的截面形狀均具有長(zhǎng)軸，且截面在長(zhǎng)軸方向上的寬度不小于在正交于長(zhǎng)軸方向上寬度的二倍。[〇〇2〇]圖1B是本實(shí)施例中激光束的截面形狀示意圖。激光束的截面形狀具有長(zhǎng)軸指的是在長(zhǎng)軸方向上的截線長(zhǎng)度大于其它方向上的截線長(zhǎng)度。例如，在本實(shí)施例中，激光束的截面形狀均為橢圓形，橢圓形就具有長(zhǎng)軸M。一般來說，激光光束呈現(xiàn)高斯分布，高斯分布的光束截面形狀就是橢圓形或者接近橢圓形的。在本實(shí)施例中，激光束的截面形狀是比較扁長(zhǎng)的橢圓形，即在長(zhǎng)軸M方向上的寬度不小于在正交于長(zhǎng)軸方向(N方向)上的寬度的二倍。[〇〇21] 激光裝置還包括放置在第二激光束121b光路上的第一合光裝置104a和第二合光裝置104c。圖1C是激光裝置迎著出射光方向看過去的視圖。參考圖1A和圖1C，第二激光束 121b在其截面長(zhǎng)軸方向上(在圖1C中為上下方向上)分為兩部分，第一部分入射于第一合光裝置104a并透射，第二部分入射于第二合光裝置104c并透射。其中，第一激光束121a也入射于第一合光裝置l〇4a，第一合光裝置104a反射第一激光束12 la并將第一激光束和第二激光束的第一部分合為一束，合光后第一激光束121a的截面長(zhǎng)軸方向與第二激光束121b的截面長(zhǎng)軸方向正交;第三激光束121c入射于第二合光裝置104c，第二合光裝置反射第三激光束 121c并將第三激光束和第二激光束的第二部分合為一束，合光后第三激光束121c的截面長(zhǎng)軸方向與第二激光束121b的截面長(zhǎng)軸方向正交。
[0022]在本實(shí)施例中，第二激光束121b被沿長(zhǎng)軸方向上等分為兩份，這兩份光束分別與第一激光束121a和第三激光束121c截面正交的合光。由于每個(gè)激光束的截面在長(zhǎng)軸方向上的寬度不小于在正交于長(zhǎng)軸方向上寬度的二倍，這樣形成的合光后的總光束在截面形狀的直徑上并沒有增大(參考圖1C中的虛線102b)，同時(shí)激光功率增強(qiáng)了三倍。[〇〇23] 在本實(shí)施例中，第一激光源101a、第二激光源101b和第三激光源101c面向相同方向發(fā)射激光束。同時(shí)，激光裝置還包括第一反射鏡l〇3a和第二反射鏡103c，第一反射鏡103a 用于反射第一激光束121a使其入射于第一合光裝置104a，第二反射鏡103c用于反射第三激光束121c使其入射于第二合光裝置104c，圖1C中的實(shí)線箭頭代表的是反射的光線。這樣的好處在于系統(tǒng)設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)潔;而且，激光可以方便的安裝于同一個(gè)散熱基座，系統(tǒng)安裝復(fù)雜度低。[〇〇24] 在本實(shí)施例中，還包括三個(gè)準(zhǔn)直透鏡102a、102b和102c，用于將激光源發(fā)出的激光準(zhǔn)直。圖1C中虛線102a、102b和102c就是這三個(gè)準(zhǔn)直透鏡的投影。
[0025]在本實(shí)施例中，合光裝置(包括第一合光裝置和第二合光裝置)分別反射和透射兩個(gè)入射激光束以將它們合為一束。對(duì)兩個(gè)入射激光束分別反射和透射，就要求這兩個(gè)光束在某一個(gè)屬性上不同，合光裝置就是利用這種不同對(duì)兩個(gè)光束進(jìn)行區(qū)分。例如，兩個(gè)入射激光束的波長(zhǎng)不同，合光裝置就可以使用分光濾光片/膜來實(shí)現(xiàn)，即對(duì)一個(gè)波長(zhǎng)的激光束透射同時(shí)對(duì)另一個(gè)波長(zhǎng)的激光束反射(即利用波長(zhǎng)的不同合光)。再例如，兩個(gè)入射激光束具有相互正交的偏振方向，此時(shí)合光裝置就可以使用反射型偏振分光片/膜來實(shí)現(xiàn)，即對(duì)一個(gè)偏振方向的入射激光束透射同時(shí)對(duì)正交的偏振方向的入射激光束反射。當(dāng)然，如果兩個(gè)入射激光束的波長(zhǎng)和偏振方向都不同，同時(shí)利用波長(zhǎng)和偏振方向合光可以使得合光更簡(jiǎn)單，直接的效果就是合光裝置易于加工。
[0026]在本實(shí)施例中，各激光束(121 a、121 b和121 c)的偏振方向與其截面的長(zhǎng)軸方向的角度夾角為相同的特定值，例如都平行于其長(zhǎng)軸方向或者垂直于其長(zhǎng)軸方向。此時(shí)，由于第一激光束和第二激光束的截面長(zhǎng)軸方向正交，那么其偏振方向一定正交，第一合光裝置就可以利用偏振方向的正交性對(duì)第一激光束和第二激光束的第一部分合光。同樣道理，第二合光裝置也可以利用偏振方向的正交性對(duì)第三激光束和第二激光束的第二部分合光。當(dāng)然，第一合光裝置和第二合光裝置也可以利用不同的方法合光，例如一個(gè)利用偏振方向正交合光，另一個(gè)利用波長(zhǎng)的不同合光，這顯然也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0027]在本實(shí)施例中，第一激光源、第二激光源和第三激光源都分別是單顆的激光二極管。實(shí)際上這些激光源也可以是由多個(gè)激光二極管組成的激光源，例如第一激光源可以是由多個(gè)波長(zhǎng)不同但偏振方向相同的激光二極管利用波長(zhǎng)合光合為一束形成第一激光束，該第一激光束再與第二激光束中的第一部分以偏振方向的正交性合光。此處并不能對(duì)多顆激光和多種合光方式進(jìn)行窮舉，但顯然只要符合上述描述的方案都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。 [〇〇28]在圖1A所示的實(shí)施例中，三個(gè)激光源沿x方向排列，第一激光束和第三激光束的截面長(zhǎng)軸方向沿x方向(即沿激光源的排列方向)，第二激光束的截面長(zhǎng)軸方向沿y方向(即正交于激光源排列方向)。此時(shí)，第一激光源和第三激光源的位置在y方向上需要稍有錯(cuò)開以實(shí)現(xiàn)激光束的合光。在實(shí)際操作中還有另一種方式，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖3A所示，圖3B是該激光裝置迎著出射光方向看過去的視圖。
[0029]與圖1A所示的實(shí)施例相同的是，在本實(shí)施例中，第一合光裝置304a和第二合光裝置304c放置在第二激光束321b的光路上，第二激光束321b在其截面長(zhǎng)軸方向上分為兩部分，第一部分入射于第一合光裝置304a并透射，第二部分入射于第二合光裝置304c并透射。 其中，第一激光束32la經(jīng)過反射鏡303a的反射入射于第一合光裝置，第一合光裝置304a反射第一激光束32 la并將第一激光束和第二激光束的第一部分合為一束，合光后第一激光束 321a的截面長(zhǎng)軸方向與第二激光束321b的截面長(zhǎng)軸方向正交。第三激光束321c經(jīng)過反射鏡 303c的反射入射于第二合光裝置304c，第二合光裝置反射第三激光束321c并將第三激光束和第二激光束的第二部分合為一束，合光后第三激光束321c的截面長(zhǎng)軸方向與第二激光束 321b的截面長(zhǎng)軸方向正交。
[0030]與圖1A所示實(shí)施例不同的是，參考圖3B，第一激光束321a和第三激光束321c的截面長(zhǎng)軸方向沿y方向(即正交于激光源排列方向)，第二激光束321b的截面長(zhǎng)軸方向沿x方向 (即沿激光源的排列方向)。此時(shí)，第一激光源和第三激光源的位置在y方向上不需要錯(cuò)開就可以實(shí)現(xiàn)激光束的合光。
[0031]在本實(shí)施例中，第一合光裝置304a和第二合光裝置304c可以是兩個(gè)元件，也可以是同一個(gè)元件上的兩個(gè)功能面，例如三棱柱的兩個(gè)面，這樣的好處在于其組裝的方便性。
[0032]在以上激光裝置的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還提出一種發(fā)光裝置，包括上述的激光裝置，還包括波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置，激光裝置出射的激光入射于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置并使其受激發(fā)射受激光。
[0033]具體而言，以圖1A所示的實(shí)施例為例(當(dāng)然圖3A所示的實(shí)施例也可以應(yīng)用)，在該激光裝置的實(shí)施例的基礎(chǔ)上，發(fā)光裝置的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。從合光裝置204a和204c出射的合光后的激光，先入射于聚焦透鏡205，聚焦后的激光束入射于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置207。該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置207包括帶有通孔208的基板，通孔208內(nèi)設(shè)置有波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料。聚焦后的激光束聚焦于通孔208內(nèi)并激發(fā)通孔內(nèi)的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料。優(yōu)選的，通孔內(nèi)壁具有光反射性，這樣可以提高發(fā)光效率。通孔內(nèi)部的光反射性可能來自于基板材料本身，例如使用鋁基板或者白色陶瓷基板，也可能來自于對(duì)通孔內(nèi)壁的鍍膜或涂膜。優(yōu)選的，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料涂覆于通孔的內(nèi)表面上，這樣可以充分的將熱量傳遞出去以提高波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換效率。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料可能是熒光粉或熒光染料或發(fā)光納米材料，對(duì)此本發(fā)明不做限制。
[0034]當(dāng)然，圖2所示的發(fā)光裝置只是一個(gè)舉例，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置還可以有其它的形式，例如涂敷于反射板上的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層，或者波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換色輪，這都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0035]在本實(shí)施例中，還包括位于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置207和激光裝置光路之間的分光裝置 206,該分光裝置206透射激光并反射波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置產(chǎn)生的受激光。這樣從通孔中向后出射的受激光就會(huì)被分光裝置206反射會(huì)孔內(nèi)并從正面出射出來，從而提高了系統(tǒng)效率。
[0036]本發(fā)明還提出一種燈具，包括上述的發(fā)光裝置。
[0037]本說明書中各個(gè)部分采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)部分重點(diǎn)說明的都是與其他部分的不同之處，各個(gè)部分之間相同相似部分相互參見即可。以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(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)技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種激光裝置，其特征在于:包括用于發(fā)射第一激光束的第一激光源、用于發(fā)射第二激光束的第二激光源和用于發(fā) 射第三激光束的第三激光源，所述三個(gè)激光束的截面形狀均具有長(zhǎng)軸，且截面在長(zhǎng)軸方向 上的寬度不小于在正交于長(zhǎng)軸方向上寬度的二倍；還包括放置在第二激光束光路上的第一合光裝置和第二合光裝置，第二激光束在其截 面長(zhǎng)軸方向上分為兩部分，第一部分入射于第一合光裝置并透射，第二部分入射于第二合 光裝置并透射；其中，第一激光束入射于第一合光裝置，第一合光裝置反射第一激光束并將第一激光 束和第二激光束的第一部分合為一束，合光后第一激光束的截面長(zhǎng)軸方向與第二激光束的 截面長(zhǎng)軸方向正交;第三激光束入射于第二合光裝置，第二合光裝置反射第三激光束并將 第三激光束和第二激光束的第二部分合為一束，合光后第三激光束的截面長(zhǎng)軸方向與第二 激光束的截面長(zhǎng)軸方向正交。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光裝置，其特征在于，各激光束的偏振方向與其截面的長(zhǎng)軸 方向的角度夾角為相同的特定值，第一合光裝置和/或第二合光裝置利用偏振方向的正交 性合光。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光裝置，其特征在于，第一合光裝置和/或第二合光裝置利 用波長(zhǎng)的不同合光。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的激光裝置，其特征在于，第一激光源、第二激光源 和第三激光源面向相同方向發(fā)射激光束;還包括第一反射鏡和第二反射鏡，第一反射鏡用 于反射第一激光束使其入射于第一合光裝置，第二反射鏡用于反射第三激光束使其入射于第二合光裝置。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的激光裝置，其特征在于，三個(gè)激光源安裝于同一個(gè)散熱基座上。6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的激光裝置，其特征在于，所述第一合光裝置和第 二合光裝置為同一個(gè)元件上的兩個(gè)功能面。7.—種發(fā)光裝置，其特征在于，包括根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的激光裝置，還包 括波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置，激光裝置出射的激光入射于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置并使其受激發(fā)射受激光。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)光裝置，其特征在于，所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置包括帶有通孔的基 板，通孔內(nèi)設(shè)置有波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料。9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的發(fā)光裝置，其特征在于，還包括位于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置和激光 裝置光路之間的分光裝置，該分光裝置透射激光并反射波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置產(chǎn)生的受激光。10.—種燈具，其特征在于，包括根據(jù)權(quán)利要求7至9中任一項(xiàng)所述的發(fā)光裝置。
【文檔編號(hào)】F21K9/69GK205579180SQ201620198326
【公開日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2016年3月15日
【發(fā)明人】吳震
【申請(qǐng)人】上海藍(lán)湖照明科技有限公司