一種激光光纖固態照明系統的制作方法
【專利摘要】一種激光光纖固態照明系統，由激光光源、導光光纖、擴光裝置和熒光板組成，激光光源與導光光纖的輸入端通過耦合器鏈接，導入光纖的每個輸出端分別與一個擴光裝置連接，擴光裝置為激光擴束器以將激光光束擴大；熒光板置于每個擴光裝置的出光側；激光光源發射的光束經耦合器進入導光光纖，導光光纖輸出的光經擴光裝置擴束后照射在熒光板上。本發明的優點是：該固態照明系統可獲得亮度可調的高亮度固態照明光源，對光源進行處理和準直實現定向固態照明，結合不同的激光光源和熒光板材料得到多種應用目的的固態照明光源；可實現光的長距離輸送，一個激光光源帶動多盞照明燈，特別適于爆炸性環境的安全固態照明領域。
【專利說明】一種激光光纖固態照明系統
【技術領域】
[0001]本發明屬于固態照明領域，尤其是一種激光光纖固態照明系統。
【背景技術】
[0002]人類照明光源經歷了白熾燈、熒光燈和發光二極管(LED)等產品。特別是在近些年，LED固態照明技術得到了突飛猛進的發展。相比于LED，激光具有輸出光效高的優點，可以獲得亮度極高的白色光源；激光可以很容易地進行進一步處理和準直(光線平行對齊)，實現定向照明；此外，激光的光發射角非常小，耦合到光纖中的功勞非常高，充分體現光纖固態照明的一系列優點。發明藍光LED和激光二極管(LD)的2014年諾貝爾物理獎獲得者中村修二就預言下一代固態照明光源將是激光照明光源。奧迪公司在2014年的CES展會上對外界發布了全新的汽車大燈激光照明技術。作為下一代的固態照明光源，關于激光固態照明的相關技術和產品還相對較少。
【
【發明內容】
】
[0003]本發明的目的是針對上述技術分析，提供一種激光光纖固態照明系統，該照明系統將激光固態照明和光纖照明的優勢結合起來，實現高亮度、高安全性下一代固態照明光源。
[0004]本發明的技術方案:
[0005]一種激光光纖固態照明系統，由激光光源、導光光纖、擴光裝置和熒光板組成，激光光源與一進多出導光光纖的輸入端通過I禹合器鏈接，導入光纖的每個輸出端分別與一個擴光裝置連接，擴光裝置為激光擴束器以將激光光束擴大；熒光板置于每個擴光裝置的出光側；激光光源發射的光束經耦合器進入導光光纖，導光光纖輸出的光經擴光裝置擴束后照射在突光板上。
[0006]所述激光光源為功率可調的紫外半導體激光器或藍光半導體激光器；導光光纖為一進多出光纖以使激光光源分成多束；突光板由載體材料和發光物質組成，載體材料為PC、PMMA、環氧樹脂或玻璃，發光物質為有機發光染料、稀土發光熒光粉、發光量子點或上轉換發光材料，發光物質均勻分布在載體材料中或以涂層的形式涂布在載體材料上。
[0007]本發明的工作原理:
[0008]半導體激光器產生的激光經耦合器導入至導光光纖中，一進多出導光光纖按需求將激光分成多束后傳導至目的地；擴光裝置連接在導光光纖的光輸出端，將激光擴大至需要的光斑束；從擴光裝置出來的經擴束的光斑照射在熒光板上，熒光板中的發光發光受激發光。
[0009]本發明的優點和積極效果是:
[0010]該固態照明系統可獲得亮度可調的高亮度固態照明光源，可對光源進行處理和準直實現定向固態照明；可結合不同的激光光源和熒光板材料得到多種應用目的的固態照明光源；可實現光的長距離輸送，一個激光光源帶動多盞照明燈，省去傳統照明設備的220V 電路鋪設，特別適于爆炸性環境的安全固態照明領域。
【【專利附圖】
【附圖說明】】
[0011]圖1為該激光光纖固態照明系統結構示意圖。
[0012]圖中:1.激光光源2.導光光纖3.擴光裝置4.突光板5.f禹合器。
【【具體實施方式】】
[0013]下面結合附圖對本發明提供的激光光纖固態照明系統做進一步詳細說明。本發明提供的激光但本領域技術人員了解，下述實施例不是對本發明保護范圍的限制，任何在本發明基礎上作出的改進和變化都在本發明的保護范圍之內。
[0014]實施例1:
[0015]一種激光光纖固態照明系統，如圖1所示，由激光光源1、導光光纖2、擴光裝置3和突光板4組成,激光光源I與導光光纖2的輸入端通過稱合器5鏈接,導入光纖2的每個輸出端分別與一個擴光裝置3連接,擴光裝置3為激光擴束器以將激光光束擴大；突光板4置于每個擴光裝置3的出光側；激光光源發射的光束經耦合器進入導光光纖，導光光纖輸出的光經擴光裝置擴束后照射在熒光板上。
[0016]該實施例中，激光光源采用功率可調的254nm紫外半導體激光器；導光光纖為一進多出光纖以使激光光源分成多束；熒光板由PC載體和紫外光可激發的藍色稀土熒光材料BaMgAlltlO17:Eu2+、綠色稀土熒光材料CeMgAl11O19 =Tb3+和紅色稀土熒光材料Y2O3 =Eu3+按1:1:1比例組成，熒光板中的藍、綠、紅三種稀土熒光材料在254nm紫外光的激發下分別發射藍光、綠光、紅光，復合后得到白光，可用于需要白光光源的普通固態照明領域，例如家庭、醫院、道路、險道、廣場等。
[0017]實施例2:
[0018]—種激光光纖固態照明系統,與實施例1相同。不同之處在于:
[0019]該實施例中，激光光源采用功率可調的447nm藍光(447nm)半導體激光器，熒光板由無機玻璃載體和藍光可激發的黃色稀土熒光材料YA =Ce3+組成。熒光板中的黃色稀土熒光材料在447nm藍光的激發下分別發射黃光,與部分透射出來的藍光復合后得到白光。
[0020]實施例3:
[0021]—種激光光纖固態照明系統,結構與實施例1相同。不同之處在于:
[0022]激光光源采用功率可調的447nm紫外光半導體激光器，熒光板由無機玻璃載體和藍光可激發的綠色稀土熒光材料SrSi2Al2O2 =Eu2+和紅色稀土熒光材料Sr2Si5N8 =Eu2+按1:1比例組成。熒光板中的綠色、紅色稀土熒光材料在447nm藍光的激發下分別發射綠光和紅光，與部分透射出來的藍光復合后得到白光。
[0023]實施例4:
[0024]—種激光光纖固態照明系統,結構與實施例1相同。不同之處在于:
[0025]激光光源采用功率可調的447nm藍光半導體激光器，熒光板由PMMA載體和藍光可激發的綠色、紅色量子點CdSe組成。熒光板中的綠色、紅色量子點在447nm藍光的激發下分別發射綠光和紅光，與部分透射出來的藍光復合后得到白光。
[0026]實施例5:
[0027]—種激光光纖固態照明系統,結構與實施例1相同。不同之處在于:
[0028]激光光源采用功率可調的375nm紫外半導體激光器，熒光板由無機玻璃載體和紫外光可激發的藍色稀土熒光材料Ba3MgSi208:Eu2+、紅色稀土熒光材料CaAlSiN3:Eu2+按1:2比例組成。熒光板中的藍、紅兩種稀土熒光材料在375nm紫外光的激發下分別發射藍光和紅光，復合后得到紅藍雙光的植物生長光源，可用于植物工廠，垂直種植的特殊固態照明領域。
[0029]實施例6:
[0030]—種激光光纖固態照明系統,結構與實施例1相同。不同之處在于:
[0031]激光光源采用功率可調的254nm紫外半導體激光器，熒光板由環氧樹脂載體和紫外光可激發的藍色稀土熒光材料BaMgAlltlO17:Eu2+、紅色稀土熒光材料Y2O3:Eu3+按1:2比例組成。突光板中的藍、紅兩種稀土突光材料在254nm紫外光的激發下分別發射藍光和紅光，復合后得到紅藍雙光的植物生長光源，可用于植物工廠，垂直種植的特殊照明領域。
[0032]實施例7:
[0033]—種激光光纖固態照明系統,結構與實施例1相同。不同之處在于:
[0034]激光光源米用功率可調375nm紫外半導體激光器,突光板由無機玻璃載體和一種紫外光激發同時發射紅光和藍光的熒光粉材料Ba3MgSi208:Eu2+，Mn2+組成。熒光板中的熒光粉材料在375nm紫外光的激發下同時發射藍光,獲得紅藍雙光的植物生長光源，可用于植物工廠，垂直種植的特殊固態照明領域。
[0035]實施例8:
[0036]—種激光光纖固態照明系統,結構與實施例1相同。不同之處在于:
[0037]激光光源米用功率可調的447nm藍光半導體激光器,突光板由無機玻璃載體和藍光可激發的紅色熒光粉材料CaAlSiN3 =Eu2+組成。熒光板中的熒光材料在447nm紫外光的激發下同時發射紅光，與部分投射出來的藍光得到紅藍雙光的植物生長光源，可用于植物工廠，垂直種植的特殊照明領域。
[0038]實施例9:
[0039]—種激光光纖固態照明系統,結構與實施例1相同。不同之處在于:
[0040]激光光源采用功率可調的980nm近紅外半導體激光器，熒光板由無機玻璃載體和近紅外光可激發的藍色NaYF4:Yb3+、Tm3+、綠色NaYF4:Yb3+、Er3+、紅色NaYF4:Yb3\Pr3+三種上轉換材料按1:1:1比例組成。熒光板中的三種上轉換材料在980nm近紅外光的激發下分別發射藍光、綠光和紅光，復合后可得到白光光源。
[0041]實施例10:
[0042]—種激光光纖固態照明系統,結構與實施例1相同。不同之處在于:
[0043]激光光源采用功率可調的980nm近紅外半導體激光器，熒光板由PC載體和近紅外光可激發的藍色NaYF4:Yb3\ Tm3+、紅色NaYF4:Yb3\ Pr3+兩種上轉換材料按1:1比例組成。熒光板中的兩種上轉換材料料在980nm近紅外光的激發下發射藍光和紅光，得到紅藍雙光的植物生長光源，可用于植物工廠，垂直種植的特殊固態照明領域，改變熒光板中藍色和紅色上轉換材料的相對含量可獲得不同紅藍光比的植物生長燈。
[0044]實施例11:
[0045]—種激光光纖固態照明系統,結構與實施例1相同。不同之處在于:
[0046]激光光源采用功率可調的248nm深紫外半導體激光器，熒光板由無機玻璃載體和深紫外光可激發的紫外熒光粉BaSi2O5:Pb組成。熒光板中的紫外熒光粉在248nm深紫外光的激發下發射365nm長波紫外光，得到的長波紫外光光源可用于紫外固化、誘捕蚊蟲等。
[0047]實施例12:
[0048]—種激光光纖固態照明系統,結構與實施例1相同。不同之處在于:
[0049]激光光源采用功率可調的254nm紫外半導體激光器，導光光纖是一進三出的光纖，連接在導光光纖出口端的熒光板在紫外光下分別發射紅光、綠光和黃光，其中:紅色熒光板由PMMA載體和紫外光可激發的紅色熒光粉Y2O3 =Eu3+組成；綠色熒光板有PMMA載體和紫外光可激發的綠色熒光粉CeMgAl11O19 =Tb3+組成；黃色熒光板由PMMA載體和黃色熒光粉TTCP:Cu+組成。激光光源發射的光束經I禹合器進入一進三出導光光纖,導光光纖輸出的三束光經擴光裝置擴束后分別照射在紅、綠、黃熒光板上。紅、綠、黃熒光板在375nm紫外光的激發下分別發射紅光、綠光、黃光。分別得到紅、綠、黃三種光源，可用于交通信號燈系統。
【權利要求】
1.一種激光光纖固態照明系統，其特征在于:由激光光源、導光光纖、擴光裝置和突光板組成，激光光源與導光光纖的輸入端通過稱合器鏈接，導入光纖的每個輸出端分別與一個擴光裝置連接，擴光裝置為激光擴束器以將激光光束擴大；熒光板置于每個擴光裝置的出光側；激光光源發射的光束經耦合器進入導光光纖，導光光纖輸出的光經擴光裝置擴束后照射在滅光板上。
2.根據權利要求1所述激光光纖固態照明系統，其特征在于:所述激光光源為功率可調的紫外半導體激光器或藍光半導體激光器；導光光纖為一進多出光纖以使激光光源分成多束；熒光板由載體材料和發光物質組成，載體材料為PC、PMMA、環氧樹脂或玻璃，發光物質為有機發光染料、稀土發光熒光粉、發光量子點或上轉換發光材料，發光物質均勻分布在載體材料中或以涂層的形式涂布在載體材料上。
【文檔編號】F21V8/00GK104315458SQ201410609581
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年11月3日 優先權日:2014年11月3日
【發明者】毛智勇, 王達健, 宋維偉, 李廣浩, 盧志娟, 孫濤 申請人:天津理工大學