一種高亮度激光激發可見光光源裝置的制作方法

本實用新型屬于光結構領域，具體為一種高亮度激光激發可見光光源裝置。

背景技術：

目前照明市場對高密度大功率可見光照明的需求在不斷增加，其應用包括投影機，數字影院，車輛照明，舞臺燈，景觀照明等。常見的大功率高密度光源除了傳統熱光源還有LED光源，而激光作為新型照明光源已開始出現。激光照明具有體積小、能量密度高，結構緊湊、投射距離遠等特點，在某些領域將會逐漸取代傳統照明光源，如在車燈和顯示技術領域。

可見光激光照明，按原理分為以下幾種：（1）藍光激發熒光材料實現白光照明；（2）紅綠藍激光合成白色激光；（3）激光加LED混合光源技術。根據原理（2）形成的技術目前成本較高，技術難度偏大，原理（3）形成的技術受制于普通LED本身出光密度的極限限制，在高亮度照明方面有所欠缺，因此藍光激發熒光材料將是高亮度激光照明光源的重要方向。

而目前激光激發熒光在大功率情況下主要采用藍色光激發高速旋轉的熒光粉輪，從而形成紅綠藍黃四色光源。藍光激光打到涂有熒光的色輪上產生黃綠光，但工作時色輪需要高速旋轉并不斷吹風散熱，還需其他配套的精密系統，整體機械結構復雜，容易損耗。

技術實現要素：

為了解決上述技術問題，本實用新型提供一種高亮度激光激發可見光光源裝置，其具有高光密度，簡單緊湊的機械結構和良好的穩定性。

為實現上述技術目的，本實用新型采取的具體的技術方案為：一種高亮度激光激發可見光光源裝置，包括固態熒光轉化基體、反射層以及散熱體；所述固態熒光轉化基體包括用于接收入射光的入光面、輸出光的出光面、以及光反射面；反射層覆于固態熒光轉化基體的光反射面上；散熱體覆于反射層外表面。

作為本實用新型改進的技術方案，還包括與入射光波長匹配的入射光增透膜，入射光增透膜覆于固態熒光轉化基體的入光面上。

作為本實用新型改進的技術方案，還包括與輸出光波長匹配的出射光增透膜，出射光增透膜設于固態熒光轉化基體的出光面上。

作為本實用新型改進的技術方案，所述固態熒光轉化基體采用的是Ce離子、Ti離子、Mn離子、Cr離子、Eu離子、Ga離子中一種或者任意質量比的多種組合摻雜的YAG晶體，Ce離子、Ti離子、Mn離子、Cr離子、Eu離子、Ga離子中一種或者任意質量比的多種組合摻雜的LuAG晶體，Ce離子、Ti離子、Mn離子、Cr離子、Eu離子、Ga離子中一種或者任意質量比的多種組合摻雜的LuYAG晶體，Ce離子、Ti離子、Mn離子、Cr離子、Eu離子、Ga離子中一種或者任意質量比的多種組合摻雜的TAG晶體，Ce離子、Ti離子、Mn離子、Cr離子、Eu離子、Ga離子中一種或者任意質量比的多種組合摻雜的YAGG晶體，Ce離子、Ti離子、Mn離子、Cr離子、Eu離子、Ga離子中一種或者任意質量比的多種組合摻雜的GGG晶體，透明陶瓷，或透明玻璃。

作為本實用新型改進的技術方案，固態熒光轉化基體的體積不大于1立方厘米，形狀為柱狀、長方體、梯臺狀或者片狀。

作為本實用新型改進的技術方案，反射層為鍍膜；鍍膜包括覆于光反射面的多層介質膜，金屬膜，或者介質膜和金屬膜的組合膜。

作為本實用新型改進的技術方案，金屬膜的厚度為0.2-2um。

作為本實用新型改進的技術方案，反射層為反射率高于95%的金屬層，金屬層貼合于固態熒光轉化基體的光反射面上。

作為本實用新型改進的技術方案，散熱體的材質為紫銅、鋁或者石墨烯。

本實用新型有益效果

本實用新型的光源裝置的光源功率可調，波長可調，若入射光選為藍光激光，入射的藍光激光最大光功率可達百瓦級別；經過可見光光源裝置對入射光的折射與反射，使得出光面輸出的光密度高（光通量高），且光轉化效率好；其穩態工作溫度超過200℃。

本實用新型的固態熒光轉化基體在反射面覆有反射層，當具有一定長度時（通常5毫米左右），固態熒光轉化基體的腔體本身具有勻光器的作用，能保證出光光束在空間分布的均勻性。

本實用新型的可見光光源裝置結構簡單緊湊，性能穩定，無需高速旋轉的機械散熱結構。

附圖說明

圖1 本實用新型可見光光源裝置的第一種結構示意圖；

圖2本實用新型可見光光源裝置的第二種結構示意圖；

圖3 本實用新型可見光光源裝置的第三種結構示意圖；

圖4 本實用新型可見光光源裝置的第四種結構示意圖；

圖中：1、固態熒光轉化基體；2、散熱體；3、入射光增透膜；4、出射光增透膜；5、反射層；6、入射光；7、出射光；圖中箭頭代表光的方向。

具體實施方式

為使本實用新型實施例的目的和技術方案更加清楚，下面將結合本實用新型實施例的附圖，對本實用新型實施例的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于所描述的本實用新型的實施例，本領域普通技術人員在無需創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

本技術領域技術人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術語（包括技術術語和科學術語）具有與本實用新型所屬領域中的普通技術人員的一般理解相同的意義。還應該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術語應該被理解為具有與現有技術的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會用理想化或過于正式的含義來解釋。

實施例

一種高亮度激光激發可見光光源裝置，包括固態熒光轉化基體1、反射層5以及散熱體2；所述固態熒光轉化基體1包括用于接收入射光6的入光面、輸出光的出光面、以及光反射面；反射層5覆于固態熒光轉化基體1的光反射面上；散熱體2覆于反射層5外表面。在本實施例中的可見光光源裝置中固態熒光轉化基體1為激光光轉化核心，所述固態熒光轉化基體1根據材料不同可以將特定波長的入射光轉化為另一波長的出射光，形成白光、或窄波段的綠光與紅光；具體為固態熒光轉化基體1中存在大量發光中心，這些發光中心通過激發和發射過程會將接收到的藍光激光高效的轉化為另一波長的光，在本實施例中入射光6為藍光激光，經固態熒光轉化基體1轉化后在出光面輸出黃綠光和部分紅光。而光反射面外覆有散熱體2，由于固態熒光材料本身具有較高的熱導率，且其有效工作溫度不低于200℃，配合良好的散熱體2可有效散發熱量，確保固態熒光材料基體能穩定工作。

在本實施例中所述固態熒光轉化基體1采用的是Ce離子、Ti離子、Mn離子、Cr離子、Eu離子、Ga離子中一種或者任意質量比的多種組合摻雜的YAG晶體，Ce離子、Ti離子、Mn離子、Cr離子、Eu離子、Ga離子中一種或者任意質量比的多種組合摻雜的LuAG晶體，Ce離子、Ti離子、Mn離子、Cr離子、Eu離子、Ga離子中一種或者任意質量比的多種組合摻雜的LuYAG晶體，Ce離子、Ti離子、Mn離子、Cr離子、Eu離子、Ga離子中一種或者任意質量比的多種組合摻雜的TAG晶體，Ce離子、Ti離子、Mn離子、Cr離子、Eu離子、Ga離子中一種或者任意質量比的多種組合摻雜的YAGG晶體，Ce離子、Ti離子、Mn離子、Cr離子、Eu離子、Ga離子中一種或者任意質量比的多種組合摻雜的GGG晶體，透明陶瓷，或透明玻璃。

更進一步的有固態熒光轉化基體1的長度大于5mm，固態熒光轉化基體1將入射光6轉化并輸出，在這個過程中由于固態熒光轉化基體1具有一定的長度，結合光反射面，使得固態熒光轉化基體1具有勻光器的作用，能保證輸出光具有良好的空間均勻性。

更具體的實施方式為，當入光面與出光面為非同一平面時，為了減少入光面處的反射光強度，增加透射光的強度，還包括在固態熒光轉化基體1的入光面上涂覆入射光6波長匹配的入射光增透膜3。在入射光6為藍光激光時，入射光增透膜3能選擇性透過的波長為藍光波長，這里也將入射光增透膜3稱為藍光增透膜。為了增加出光面黃綠光的輸出強度，還包括在固態熒光轉化基體1的出光面上涂覆與輸出光波長匹配的出射光增透膜4。

如附圖2與附圖3所示：

在附圖2所示的具體應用中，固態熒光轉化基體1為長方體，尺寸為3×3×3mm³，其底面為入光面，一個側面為光反射面，其余多面為出光面，入光面鍍藍光增透膜，出光面鍍有黃綠光增透膜，光反射面度反射層5后，再覆散熱體2，這里反射層5為鍍膜，鍍膜包括覆于光反射面的介質膜、以及覆于介質膜外的金屬膜，介質膜為20-90層的多層膜。散熱體2為紫銅材質。反射層5還可以用反射率高于95%的金屬層直接貼合在固態熒光轉化基體的光反射面上。

在附圖3所示的具體應用中，紅光固態熒光轉化基體1為長方體，尺寸為3×3×3mm³，包括一個入光面與一個出光面，入光面與出光面垂直設置，其余面為光反射面，為了增加入光面對藍光的透射性，入光面覆有藍光增透膜，出光面覆有紅光增透膜4，反射面覆有紅光反射層5以及散熱體2。散熱體2為紫銅。

當入光面的垂線與出光面的垂線在同一直線上時，也可為入射光6與出射光7在同一直線上時，為了增加入光面對藍光的透射性，也為了提高出射光7所輸出的紅光密度，在入光面不僅設有藍光增透膜還設有紅光反射膜，在出光面還設有出射紅光增透膜4。

如附圖1所示的具體應用。附圖1中將固態熒光轉化基體1選用圓柱狀（也可為柱狀、長方體、梯臺狀或者片狀）體積不大于1立方厘米，具體尺寸為Φ5×8mm³，圓柱狀固態熒光轉化基體1的底面為入光面，入光面上鍍有藍光增透膜以及黃綠光反射膜，端面為出光面，出光面鍍有黃綠光增透膜；側面拋光處理后鍍金屬膜，具體為鋁反射膜。這里鋁反射膜即為反射層5，2為金屬散熱體，在鋁反射膜與散熱體之間夾雜有金屬銦用于輔助導熱。

當入光面與出光面位于同一面時，其余面皆為光反射面，具體應用如附圖4所示，固態熒光轉化基體1為片狀結構，尺寸為2.6×3.2×0.3mm³，光反射面上覆有反射層5與散熱體2。反射層5為金屬膜，金屬膜的厚度為0.2-2um。散熱體2的材質為紫銅或者石墨烯。

以上僅為本實用新型的實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本實用新型專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些均屬于本實用新型的保護范圍。