一种反光器件和白光激光光源的制作方法

1.本发明涉及照明设备技术领域，特别是涉及一种反光器件和白光激光光源。


背景技术：

2.高亮度的白光激光光源在探照灯、舞台灯等方面有广泛的应用，其原理主要是蓝光激光激发荧光材料发出黄光，剩余的蓝光激光与荧光材料发出的黄光同向传播，产生白光效果。
3.目前市面上获得高亮度白光激光光源的方式主要是通过复杂的光学结构、用大功率ld泵浦色轮的方式获得，如图1所示，蓝光激光器发出蓝光，经过聚焦、反射、半反射、再聚焦，打在色轮的荧光材料上，荧光材料发光；而后荧光材料发出的光，经两透镜聚焦出射；蓝光半反射的部分，被反射回，经透镜和半反射镜，与黄光传播路径相同；黄光蓝光共同传播，合光产生白光效果。
4.因此，如何降低现有的白光激光光源结构的复杂度成为本领域亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种反光器件和白光激光光源，通过反光器件的反射原理实现蓝光与黄光的合光，简化白光激光光源结构。
6.为实现上述目的，本发明一方面提供了一种反光器件，所述反光器件包括一凹面，所述凹面的内表面为反射面，且所述凹面的内表面呈椭球面；所述凹面设有一通孔，所述通孔用于通过光束。
7.可选的，所述反光器件还包括壳体，所述凹面设于所述壳体内，所述壳体上设有与所述通孔对应的孔口。
8.可选的，所述凹面上与所述椭球面的开口相对的外表面为平面，所述平面与所述椭球面之间为实体，且所述实体上设有与所述通孔连通的通道。
9.可选的，所述凹面的内表面镀有反射膜，或所述凹面的内表面经抛光成反射面。
10.可选的，所述反光器件的材质为金属、塑料和玻璃中的至少一种。
11.本发明另一方面提供了一种白光激光光源，包括：
12.蓝光光源，用于发射蓝光光束；
13.反光器件，包括一凹面，所述凹面的内表面为反射面，且所述凹面的内表面呈椭球面；所述凹面设有一通孔，所述蓝光光源发射的蓝光光束通过所述通孔，射于荧光器件上，产生的黄光与被所述荧光器件反射的蓝光经所述反光器件的内表面反射和汇聚作用合成白光；所述荧光器件与白光输出口位于所述凹面的开口侧。
14.可选的，还包括第一汇聚单元，所述第一汇聚单元包括至少一个第一聚焦镜，所述第一汇聚单元设于所述蓝光光源的出射光路上，用于将所述蓝光光束整形汇聚于所述荧光器件上。
15.可选的，所述第一汇聚单元还包括第一反射镜，所述第一反射镜设于所述蓝光光
源的出射光路上，用于改变所述蓝光光束的传播方向。
16.可选的，还包括输出器件，所述输出器件位于所述反光器件的白光出射口，用于将白光整形输出。
17.可选的，所述输出器件包括至少一个第二聚焦镜和/或至少一个第二反射镜；所述第二聚焦镜用于汇聚所述白光；所述第二反射镜用于改变白光传播方向。
18.可选的，所述荧光器件为色轮或荧光膜片；所述色轮上涂有荧光材料的区域位于所述蓝光光束照射的位置；所述荧光膜片位于所述蓝光光束照射的位置。
19.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供的一种反光器件包括一凹面，凹面的内表面为反射面，且凹面的内表面呈椭球面；凹面设有一通孔，通孔用于通过光束；由于椭球面有两个焦点，故在其中一个焦点(即荧光材料位置)上发光，另一个焦点(即白光输出口)上就会形成汇聚光线，这样可以通过该反光器件即可实现的光的反射、分光、汇聚以及合光等功能。包含此反射器件的白光激光光源，节省了传统光路中蓝光反射镜、蓝光折返镜头组、分光镜等光学元件，极大程度的简化了白光激光光源的结构，降低了结构复杂度，同时也降低了成本，缩小了白光激光光源体积；且通过在反光器件上通孔，使蓝光直接照射荧光器件上，避免了传统光路中，多次折反射、分光等方式造成的光线损耗，提高了发光效率。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为本发明实施例1提供的反光器件的结构图；
22.图2为本发明实施例1提供的反光器件一种实施方式的结构图；
23.图3为图2的刨面图；
24.图4为本发明实施例1提供的反光器件的光路原理图；
25.图5为本发明实施例1提供的反光器件的光路原理图；
26.图6为本发明实施例1提供的反光器件的光路原理图；
27.图7为本发明实施例2提供的白光激光光源的立体图；
28.图8为本发明实施例2提供的白光激光光源的主视图；
29.图9为本发明实施例2提供的白光激光光源的剖视图；
30.图10为本发明实施例2提供的白光激光光源的光路原理图；
31.图11为本发明实施例2提供的白光激光光源中色轮的结构图；
32.图12为本发明实施例2提供的白光激光光源中色轮的结构图；
33.图13为本发明实施例2提供的白光激光光源中荧光膜片的结构图。
具体实施方式
34.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.本发明的目的是提供一种反光器件和白光激光光源，通过反光器件的反射原理实现蓝光与黄光的合光，简化白光激光光源结构。
36.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
37.实施例1
38.如图1所示，本实施例1提供的反光器件1包括一凹面11，所述凹面11的内表面为反射面，且所述凹面11的内表面呈椭球面；所述凹面11设有一通孔12，所述通孔12用于通过光束。
39.该反光器件1是一种反射、聚光元件，可以是金属加工件，其内表面抛光、电镀形成反射面；也可以是塑料、玻璃等其他材料，其内表面进行光学镀膜形成反射面。反光杯的材料的变更和反射面的制备方法的变更都在本发明的保护范围内。
40.在本实施例中，为了方便与其他器件的安装和布置，本反光器件1的凹面11上与椭球面的开口相对的外表面为平面13，如图2和3所示，所述平面11与所述椭球面之间为实体，且所述实体上设有与所述通孔12连通的通道14。实际上在不影响影响凹面11内部反射面的前提下，该外表面的形状不影响本发明功能的实现，因此只要含有该凹面，无论凹面的外部设置壳体、还是设置成其他任何形状，都仅仅是外饰和安装辅助作用，因此都在本发明保护范围之内。同样的，该凹面的开口侧，即图1
‑
3所示的下表面，在超出凹面11的部分，设有平面台阶，同样使为了方便装配，在不影响凹面11内部反射面的前提下，该台阶的有无，以及该台阶的形状的变更，都不能回避本发明。
41.因此，本实施例还提供了另一种实施方式，如图2所示，即该反光器件1还包括壳体15，所述凹面11设于所述壳体15内，所述壳体15上设有与所述通孔对应的孔口。该图2中示出的壳体形状为圆柱形，实际应用中可以是任意可以容纳凹面11的壳体形状。
42.下面详细说明该反光器件1的工作原理：
43.凹面11的内表面是一种椭球面，由于椭球面有两个焦点，故在其中一个焦点上发光，另一个焦点上就会形成汇聚光线。椭球面的面型，是根据不同蓝光光束聚焦点的大小、荧光器件上荧光材料的厚度、荧光材料的散射率、实际想要得到的光斑形状、实际想要得到的光斑能量密度、实际想要得到的光斑象差等方面设计而成。椭球面型设计的过程可以根据实际需要进行设计，面型得到过程的变更不能规避本发明的保护范围，只要得到与本发明功能相同的反光器件都在本发明的保护范围之内。
44.该凹面11的通孔12即椭球面的一个焦点，其作用是通过蓝光激光光束。该通孔12的位置，可以是凹面11的中心，也可以是凹面11的边缘等位置，如图4
‑
6所示，不同的孔的位置，蓝光激光光束的传播形式略有不同，但对应的光路原理相同，即不论是斜着将蓝光激光光束汇聚在荧光材料上，还是垂直将蓝光激光汇聚在荧光材料上，最终，都是汇聚在荧光材料上，且荧光材料的发光点位于椭球面的第一焦点，而后荧光材料发光，蓝光的分光经反射与荧光发出的黄光合光成白光，汇聚在第二焦点上射出。
45.实施例2
46.如图7
‑
10所示，本实施例提供的白光激光光源，包括蓝光光源2、反光器件1和荧光
器件3。
47.蓝光光源2用于发射蓝光光束。蓝光光源2是一种提供蓝光激光的激光器元件，是市面上通用的元部件，比如日亚、欧司朗、夏普等厂家做的蓝光激光器。该激光器元件主要作用是提供蓝光激光。
48.在实际应用中，蓝光光源2可以是单个蓝光激光管，也可以是多个蓝光激光管，也可以是蓝光激光器模块、蓝光激光器阵列，提供蓝光激光的形式很多，在此不做详细介绍，蓝色光源2只要发射出蓝光光束都在本发明的保护范围之内。本实施例采用的是蓝光光源2是已整形好的，可以提供准直的、类平行的蓝光激光阵列，这样可以提高蓝光利用率。
49.反光器件1包括一凹面11，凹面11的内表面为反射面，且凹面11的内表面呈椭球面；凹面设有一通孔12，蓝光光源2发射的蓝光光束通过通孔12，射于荧光器件3上，产生的黄光与被所述荧光器件3反射的蓝光经所述反光器件1的内表面反射和汇聚作用合成白光；荧光器件3与白光输出口位于凹面11的开口侧。
50.需要说明的是，本实施例中所采用的反光器件1是实施例1中所述的任意一种反光器件1，因此反光器件1的任何变形都在本白光激光光源的保护范围之内。
51.为了提高发光效率，可以设置蓝光光源的入射角度，且使荧光器件上的荧光材料恰好位于第一焦点。而白光输出口位于第二焦点，具体原理参见实施例1，在此不再赘述。
52.荧光器件3一种涂附有荧光材料的器件，荧光材料是一种光致发光材料，在本发明中，该荧光材料受蓝光照射后，会发出黄光，黄蓝光混合传播，会产生白光效果。
53.本实施例中的荧光器件3可以是色轮，如图11
‑
12所示，该色轮包括电机34、与电机34的输出轴连接的转轮33，设置与转轮33表面的荧光材料32，连接电机34的电源线和电路板31，以及转轮固定件35。电机34是利用电磁感应、通电转动的电动元件，为色轮的转动提供主要的动力源；电源线和电路板31为电机34提供接线和电路转换；转轮33用来承载荧光材料32，同时固定在电机34上，带动荧光材料32旋转，特别的，转轮33的材料一般是金属，也可以是蓝宝石、ito玻璃、石英等材料，转轮33的材料更换不能规避本发明的保护范围；转轮固定件35就是将转轮33固定在电机34上的结构件；荧光材料32为本实施例中的光致发光材料。
54.色轮主要作用是提供一种光致发光的荧光材料，由于带有电机34能够旋转，不断变换发光位置、降低发热效应，高速转动、快速带走热量，因此能够承受大功率的蓝光泵浦，而不至于损坏。色轮的结构不限于上述描述，只要能够实现旋转变换荧光材料位置的荧光器件都在本发明的保护范围之内。
55.本实施例采用色轮是因其能承受大功率泵浦，进而该白光激光光源能够实现高亮度。
56.上述色轮是一种动态的荧光材料器件，本实施例中的荧光器件3还可以是荧光膜片，该荧光膜片是一种静态的荧光材料承载器件，二者都是涂附了光致发光材料的荧光材料器件。膜片一般使用金属或其他导热材料作为基底，而后涂附荧光材料，如图13。
57.由于荧光膜片体积小、静态不转动，故散热能力相对较差，一般不能耐受大功率泵浦，故荧光膜片做的光源发光亮度比色轮做的光源低。但实际应用中可以根据亮度需求选取合适的荧光器件3。
58.作为一种可选的实施方式，该白光激光光源还包括第一汇聚单元4，如图7
‑
10所
示，该第一汇聚单元4包括至少一个第一聚焦镜，第一汇聚单元设于蓝光光源2的出射光路上，用于将蓝光光束整形汇聚于荧光器件3上。
59.该第一汇聚单元4的作用是将平行光束聚焦，在使用未整形的蓝光光源2，或使用整形不到位、带有一定发散角的蓝光光源2时，可以使用至少1个第一聚焦镜来将蓝光光束汇聚于荧光材料上，该第一聚焦镜的面型与使用平行蓝光光束的聚焦镜不同，但聚焦镜1的作用同样是汇聚。在一些可选的实施方案中，该第一汇聚单元4可以包括两个、三个、甚至更多个第一聚焦镜，只要达到将蓝光光束汇聚于荧光材料上即可。
60.至于第一聚焦镜的面型，可以是球面，聚焦效果一般低于1个非球面，即蓝光能量浪费多、效率低。也可以是1个非球面透镜，1个非球面成本价格比两个球面的透镜成本高，且两个球面的透镜也能实现1个非球面透镜的光学功能。故在选择第一聚焦镜的面型时可以综合实际需要适当选取。
61.该第一汇聚单元4还可以有另一中实施方案，即不汇聚在荧光材料上，聚焦点与荧光材料有一定的距离，则光斑不如焦点小，功率密度比焦点处功率密度小，荧光材料的转化效率低，但仍能实现本发明的功能，因此，未聚焦在荧光材料上，不能规避本发明的保护范围。
62.另外，该第一汇聚单元4还可以包括第一反射镜，第一反射镜设于蓝光光源2的出射光路上，用于改变蓝光光束的传播方向。该第一反射镜可以设置在蓝光光源2与第一聚焦镜之间，也可以设置在第一聚焦镜与通孔12之间，这样可以改变光路，也就可以按照需求设置蓝光光源2与反光器件1。当然在蓝光光束至荧光材料的光路上，还可以设置散射片、分光片等等光学元件，这都在本发明的保护范围之内。
63.作为另一种可选的实施方式，该白光激光光源还包括输出器件5，所述输出器件5位于所述反光器件1的白光出射口，用于将白光整形输出。
64.该输出器件5可以包括至少一个第二聚焦镜和/或至少一个第二反射镜；第二聚焦镜用于汇聚所述白光；第二反射镜用于改变白光传播方向。
65.本实施例中该输出器件5包括两个第二聚焦镜，其作用就是将黄光和蓝光整形输出，实现白光输出的效果。当然该输出器件5还可以包含1个，2个，3个，甚至更多个第二聚焦镜，这需要根据实际设计需要进行选定，但都在本发明的保护范围之内。
66.如果为了改变白光的输出光路，输出器件5还可以包括反射镜
67.需要强调的是，在白光输出光路上还可以设置该反光器件1，也可以实现白光发光，这些都可以根据实际设计需求选定，但都在本发明的保护范围之内。
68.另外，该输出器件5还可以使用透镜配合光纤耦合输出，或不使用透镜，直接光纤耦合输出，都在本发明的保护范围之内。
69.这里需要统一说明的是，上述第一聚焦镜、第二聚焦镜的材料可以是玻璃、塑料、石英、蓝宝石等。第一聚焦镜、第二聚焦镜的面型可以是双凸、平凸、月凸等，球面、非球面。
70.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
71.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不
应理解为对本发明的限制。