激光探照燈制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種激光探照燈，包括激光二極管，透反鏡，第一聚焦透鏡組，第二聚焦透鏡組，熒光粉層，散射層，第一出光透鏡，第二出光透鏡。從激光二極管輸出的激光經(jīng)透反鏡分光變成兩束，一束被第一聚焦透鏡組聚焦到熒光粉層上，另一束被第二聚焦透鏡組聚焦到散射層上；從熒光粉層輸出的熒光和散射層反射的激光混合形成最后的輸出光。其中，第一出光透鏡包含至少兩種不同焦距的透鏡，他們固定在一個(gè)切換裝置上，通過(guò)切換裝置的作用可以將不同焦距的透鏡輪流插入到輸出光路中，從而改變最后輸出光束的發(fā)散角。通過(guò)本發(fā)明專利技術(shù)的激光探照燈的結(jié)構(gòu)，可以獲得遠(yuǎn)近距離照明都適用的激光探照燈。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉照明領(lǐng)域，特別是涉及利用激光照明的特種照明領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
目前，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，但LED亮度有限，在一些需要高亮光源的特殊應(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，LED就無(wú)法滿足要求了。與LED同源的半導(dǎo)體激光二極管，也具有高效，節(jié)能，環(huán)保，壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，利用激光激發(fā)熒光粉技術(shù)（遠(yuǎn)程熒光粉技術(shù)）可以得到超高亮度的點(diǎn)光源，該點(diǎn)光源可用在一些特殊的照明領(lǐng)域。激光激發(fā)熒光粉技術(shù)是將激光聚焦到熒光粉層上，形成一個(gè)發(fā)光點(diǎn)很小的點(diǎn)光源，熒光粉受激產(chǎn)生高亮度的受激光，通常由藍(lán)色激光激發(fā)黃色熒光粉，產(chǎn)生的黃光與剩余的藍(lán)光混合形成白光，再由光學(xué)系統(tǒng)收集出射。激光光源的特點(diǎn)是，由于激光能量集中，因而可以形成超高亮度的點(diǎn)光源，利用該點(diǎn)光源可以設(shè)計(jì)出光束發(fā)散角非常小的激光探照燈。激光探照燈的光束發(fā)散角通常在1°以內(nèi)，因而可以形成幾公里的照射距離，但在近距離照明時(shí)，如此小的發(fā)散角就不合適了。此外，由于激光激發(fā)熒光粉技術(shù)方案的復(fù)雜性，在光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)既要考慮激光的會(huì)聚，又要考慮熒光的收集，尤其是兩種光的混合和勻光，使得傳統(tǒng)LED手電所使用的調(diào)焦方案不再適用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了獲得遠(yuǎn)距離照明和近距離照明都適用的激光探照燈，本專利技術(shù)提出了一種光源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包括激光二極管，透反鏡，第一聚焦透鏡組，第二聚焦透鏡組，熒光粉層，散射層，第一出光透鏡，第二出光透鏡。第一聚焦透鏡組和第二聚焦透鏡組相對(duì)透反鏡對(duì)稱設(shè)置；從激光二極管輸出的激光經(jīng)透反鏡分光變成兩束，一束被第一聚焦透鏡組聚焦到熒光粉層上，另一束被第二聚焦透鏡組聚焦到散射層上；所述熒光粉層吸收入射激光并將其轉(zhuǎn)換為與之波長(zhǎng)不同的熒光。其中，第一出光透鏡包含至少兩種不同焦距的透鏡，他們固定在一個(gè)切換裝置上，通過(guò)所述切換裝置的作用可以將所述不同焦距的透鏡輪流插入到輸出光路中。這樣，通過(guò)對(duì)第一出光透鏡的切換，可以改變最后出射光束的擴(kuò)散角，從而獲得對(duì)應(yīng)不同照射距離的光束。附圖說(shuō)明圖1是本專利技術(shù)的激光探照燈第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是當(dāng)探照燈切換成近距離照明光束的光學(xué)原理圖；圖3是本專利技術(shù)的激光探照燈第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式圖1是本專利技術(shù)設(shè)計(jì)的激光探照燈第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。該激光探照燈包括激光二極管101，透反鏡102，第一聚焦透鏡組103，第二聚焦透鏡組104，熒光粉層105，散射層106，第一出光透鏡107，第二出光透鏡108，出射光束109。其中，第一聚焦透鏡組103和第二聚焦透鏡組104相對(duì)于透反鏡102對(duì)稱設(shè)置。從激光二極管101出射的準(zhǔn)直激光作為入射激光光束，先經(jīng)透反鏡102分光變成兩束，一束進(jìn)入反射光路，一束進(jìn)入透射光路。反射光路的第一聚焦透鏡組103將透反鏡激光聚焦到熒光粉層105上，透射光路的第二聚焦透鏡組104將反射光路的激光聚焦到散射層106上。熒光粉層105設(shè)置在一個(gè)反射基板上，它能夠吸收激光并出射熒光，出射的熒光再經(jīng)過(guò)第一聚焦透鏡組103收集，成為準(zhǔn)直熒光光束，該準(zhǔn)直熒光光束將透過(guò)透反鏡102出射。散射層106具有散射和反射的作用，散射層106對(duì)透射光路的激光散射并反射，反射的激光再經(jīng)第二聚焦透鏡組104收集，成為準(zhǔn)直激光光束，該準(zhǔn)直激光光束將經(jīng)透反鏡102反射輸出。最終反射光路出射的準(zhǔn)直熒光光束和透射光路出射的準(zhǔn)直激光光束合成一束光，該合成光最后經(jīng)過(guò)第一出光透鏡107和第二出光透鏡108出射。在本實(shí)施例中，優(yōu)選的，透反鏡102相對(duì)于入射激光束成45°傾斜放置，反射光路與透射光路的光軸相互垂直。透反鏡102對(duì)入射激光光束的分光比例可以根據(jù)需要合理設(shè)置，例如，反射光束80%，透射光束20%，當(dāng)透射光路的激光光束經(jīng)過(guò)散射層106反射回來(lái)之后，其中的80%將被透反鏡102再次反射出去，只有其中的20%會(huì)再次透過(guò)透反鏡102浪費(fèi)掉，因而總共損失的光能量只有20%×20%=4%，基本可以忽略不計(jì)。在本實(shí)施例中，透反鏡102除了對(duì)入射激光光束進(jìn)行分光之外，還將對(duì)熒光粉層105出射的熒光進(jìn)行濾光。作為本專利技術(shù)的優(yōu)選實(shí)施例，通常入射激光光束選用藍(lán)光，熒光粉層105選用黃色熒光粉，這樣，熒光粉層105出射的黃光和散射層106反射的藍(lán)光混合可以得到白光。為了輸出白光，熒光粉層105輸出的黃光應(yīng)完全透過(guò)透反鏡102。本專利技術(shù)具有很大的自由度，利用該光源結(jié)構(gòu)只需將入射激光光束和熒光粉換成不同波長(zhǎng)的激光和熒光粉，就能得到不同的輸出光，這種簡(jiǎn)單的替換同理應(yīng)包含在本專利技術(shù)的保護(hù)范圍之內(nèi)。在本實(shí)施例中，熒光粉層105設(shè)置在一個(gè)反射基板上，形成反射式熒光粉層，反射基板能幫助熒光粉層散熱。散射層106也設(shè)置在一個(gè)反射基板上，形成散射反射層，可以提高反射率。為了使最終的輸出光中熒光和激光能混合均勻，經(jīng)第一聚焦透鏡組103收集的熒光和第二聚焦透鏡組104收集的激光應(yīng)具有相同的光束直徑和發(fā)散角分布。在本實(shí)施例中，還包括第一出光透鏡107和第二出光透鏡108，其中第一出光透鏡107包含至少兩種不同焦距的透鏡，這些透鏡固定在一個(gè)切換裝置上，通過(guò)該切換裝置可以輪流將它們插入到輸出光路中。通常從透反鏡102輸出的合成光并不是理想的準(zhǔn)直光，而是具有幾度的發(fā)散角，為了獲得發(fā)散角小于1°的遠(yuǎn)距離照明光束，該混合光還需進(jìn)一步經(jīng)第一出光透鏡107和第二出光透鏡108擴(kuò)束準(zhǔn)直。優(yōu)選的，第一出光透鏡107至少包括一個(gè)凹透鏡和一個(gè)凸透鏡，第二出光透鏡108為凸透鏡。當(dāng)通過(guò)切換裝置將107的凹透鏡插入到輸出光路時(shí)，第一出光透鏡107的焦點(diǎn)和第二出光透鏡108的焦點(diǎn)正好重合或兩者焦點(diǎn)的間距小于5mm，他們組成共焦系統(tǒng)，對(duì)最后的出射光束109進(jìn)行擴(kuò)束準(zhǔn)直，形成發(fā)散角小于1°的遠(yuǎn)距離照明光束；當(dāng)切換裝置將第一出光透鏡107的凸透鏡插入到輸出光路時(shí)，第一出光透鏡107的焦點(diǎn)和第二出光透鏡108的焦點(diǎn)不再重合或兩者焦點(diǎn)的距離不小于5mm，從而可形成具有一定發(fā)散角的出射光束109。圖2是當(dāng)凸透鏡插入輸出光路時(shí)的光學(xué)系統(tǒng)圖。因?yàn)榈谝怀龉馔哥R107從凹透鏡變換到凸透鏡時(shí)，焦距的變化比較大，因而出射光束109的發(fā)散角的變化也會(huì)比較大，可以通過(guò)這種切換直接得到發(fā)散角大于10°的出射光束109。在本實(shí)施例中，第一出光透鏡107可以包含多個(gè)不同焦距的透鏡，這些透鏡包括凹透鏡和凸透鏡，或者不同透鏡的組合。這些透鏡可以固定在多種形式的切換裝置上，使得所需的透鏡可以被快速準(zhǔn)確地切換到輸出光路中，優(yōu)選的，這些不同焦距的透鏡可以固定在平移切換裝置上，通過(guò)平移進(jìn)行切換；也可以固定在輪盤切換裝置上，通過(guò)旋轉(zhuǎn)輪盤進(jìn)行切換。通過(guò)對(duì)第一出光透鏡107進(jìn)行切換，既可以獲得發(fā)散角小于1°的遠(yuǎn)距離照明光束，也可以獲得發(fā)散角很大的近距離照明光束，且從遠(yuǎn)距離照明到近距離照明的切換非常方便快捷。圖3是本專利技術(shù)的激光探照燈的第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施例的激光探照燈包括激光二極管201，透反鏡202，第一聚焦透鏡組203，第二聚焦透鏡組204，熒光粉層205，散射層206，第一出光透鏡207，第二出光透鏡208，出射光束209，調(diào)焦透鏡210。與第一實(shí)施例的區(qū)別在于，在本實(shí)施例中，切換裝置不是將第一出光透鏡207切換成不同焦距的透鏡，而是在第一出光透鏡207和第二出光透鏡208之間的輸出光路中插入調(diào)焦透鏡210本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種激光探照燈，其特征在于，包括：激光二極管，透反鏡，第一聚焦透鏡組，第二聚焦透鏡組，熒光粉層，散射層，第一出光透鏡，第二出光透鏡；第一聚焦透鏡組和第二聚焦透鏡組相對(duì)透反鏡對(duì)稱設(shè)置；從激光二極管輸出的激光經(jīng)透反鏡分光變成兩束，一束被第一聚焦透鏡組聚焦到熒光粉層上，另一束被第二聚焦透鏡組聚焦到散射層上；所述熒光粉層吸收入射激光并將其轉(zhuǎn)換為與之波長(zhǎng)不同的熒光；其中，第一出光透鏡包含至少兩種不同焦距的透鏡，其固定在一個(gè)切換裝置上，所述切換裝置根據(jù)需要將不同焦距的透鏡切換插入到輸出光路中。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種激光探照燈，其特征在于，包括：激光二極管，透反鏡，第一聚焦透鏡組，第二聚焦透鏡組，熒光粉層，散射層，第一出光透鏡，第二出光透鏡；第一聚焦透鏡組和第二聚焦透鏡組相對(duì)透反鏡對(duì)稱設(shè)置；從激光二極管輸出的激光經(jīng)透反鏡分光變成兩束，一束被第一聚焦透鏡組聚焦到熒光粉層上，另一束被第二聚焦透鏡組聚焦到散射層上；所述熒光粉層吸收入射激光并將其轉(zhuǎn)換為與之波長(zhǎng)不同的熒光；其中，第一出光透鏡包含至少兩種不同焦距的透鏡，其固定在一個(gè)切換裝置上，所述切換裝置根據(jù)需要將不同焦距的透鏡切換插入到輸出光路中。2.如權(quán)利要求1所述的激光探照燈，其特征在于，所述第一出光透鏡至少包含一個(gè)凹透鏡和一個(gè)凸透鏡；當(dāng)凹透鏡插入輸出光路時(shí)，對(duì)應(yīng)遠(yuǎn)距離照明光束；當(dāng)凸透鏡插入輸出光路時(shí)，對(duì)應(yīng)近距離照明光束。3.如權(quán)利要求2所述的激光探照燈，其特征在于，當(dāng)所述凹透鏡插入光路時(shí)，第一出光透鏡的焦點(diǎn)和第二出光透鏡的焦點(diǎn)重合或兩者的焦點(diǎn)的間距小于5mm。4.如權(quán)利要求1所述的激光探照燈，其特征在于，所述激光為藍(lán)色激光，所述熒光粉層為黃色熒光粉涂層。5.如權(quán)利要求4所述的激光探照燈，其特征在于，所述透反鏡對(duì)入射的激光實(shí)現(xiàn)20%透射，80%反射，同時(shí)透射從熒光粉層出射的黃光。6.如權(quán)利要求1所述的激光探照燈，其特征在于，所...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：黃帆，龍濤，鄒誠(chéng)，韓捷飛，初寧，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：超視界激光科技蘇州有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：江蘇;32