一种激光光源及照明装置的制作方法

1.本发明涉及照明技术领域，具体地说，一种通过荧光片侧边缘散热的激光发光装置，以及利用该激光发光装置发光的照明装置。


背景技术：

2.激光用于照明和显示属于新兴的行业，在照明领域，白光led为代表的半导体照明技术以其高效节能、超长寿命、绿色环保、安全可靠等优点，成为目前照明领域的主要光源。然而，蓝光led芯片具有效率骤降的特点。因此大流明、高功率白光照明器件只能通过增加led的数量来实现。白激光照明为了弥补白光led在超大功率超高亮度照明领域的需求而开发，拥有广阔的市场前景。
3.激光照明装置在实际应用上仍有诸多缺点，例如，在荧光片的散热上，如图1所示，现有散热的技术方案主要依靠荧光片中的基底来传递热量，上述散热方式主要的热量还是集中在荧光片上，基底虽然可以将热量传递到系统外，但是荧光片整体的温度仍然偏高。如图2所示，根据上述问题现有的解决方案是将荧光片其中一面通过粘接等固定方式固定在散热器件上，该散热方式中，激光装置产生的激光照射在荧光片上，产生的热量由荧光片上被激光激发的中心向周边扩散，然后向连接散热器的一面传导，直至传导到固定板上，该技术方案增加了固定板来传递激光激发荧光片产生的热量，但是上述技术方案的缺点是，热量从荧光片传递到固定板的距离长，传导效率低，没有充分发挥出固定板传递热量的优势。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服上述传统技术的不足之处，本发明提供一种荧光片侧面散热的激光光源。
5.为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：提出一种激光光源，包括激光二极管，还包括被激光二极管激发的荧光片、固定荧光片的固定板和固定块，所述固定板上至少设置有一个固定块，所述荧光片的侧边缘和与其相邻的固定块连接，两者之间填充有导热介质，所述固定板上设置有通光口，通光口覆盖荧光片被激光激发的区域，荧光片至少部分区域紧靠固定板位于通光口边缘的区域。
6.作为上述技术方案的一种改进：所述荧光片侧边缘包括两个长边和两个短边，至少有一个固定块与荧光片其中一个长边连接。
7.作为上述技术方案的一种改进：所述固定板上包括两个固定块，一个固定块与荧光片一个长边连接，另一个固定块与荧光片另一个长边连接。
8.作为上述技术方案的一种改进：所述荧光片一面设置荧光材料，该面朝向固定板或背向固定板。
9.作为上述技术方案的一种改进：还包括光阑，光阑设置在荧光片设置有荧光材料的一面，所述光阑至少包括一个光阑孔，所述光阑孔中心与激光在荧光片上形成的光斑的中心重合。
10.作为上述技术方案的一种改进：所述光阑孔中心与激光在荧光片上形成的光斑的中心重合。
11.作为上述技术方案的一种改进：所述荧光片的长边和与其相邻的固定块通过胶水粘接固定。
12.作为上述技术方案的一种改进：所述激光二极管包括管壳，所述管壳一端设置有出光口玻璃，所述出光口玻璃向管壳内凹形成凹槽，两个所述固定块与荧光片放入凹槽内。
13.作为上述技术方案的一种改进：所述固定块和荧光片与出光口玻璃之间有间隙。
14.作为上述技术方案的一种改进：所述第一散射层与第二散射层均为若干白色颗粒组成。
15.由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明中通过荧光片的侧向导热缩短了热量传递的距离，加快了热量传递的的效率，减少了热量聚集，延长了荧光片寿命，从而增加了整个激光照明装置的使用寿命。本发明中通过荧光片的侧向导热缩短了热量传递的距离，加快了热量传递的效率，减少了热量聚集，延长了荧光片寿命，从而增加了整个激光照明装置的使用寿命。
16.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
附图说明
17.图1是一种现有技术中荧光片的散热示意图。
18.图2是另一种现有技术中荧光片的散热示意图。
19.图3是激光光源的立体图。
20.图4是图3的剖视图。
21.图5是图3的剖视图。
22.图6是固定板与固定块的结构示意图。
23.图7是激光光源及照明装置中荧光片的散热示意图。
具体实施方式
24.如图1所示，现有的荧光片106中，激光121穿过基底106b后激发基底106b表面的荧光材料106a，并且发出荧光122的过程中产生的热量131由荧光材料106a的受激发光斑向四周传递，该荧光片106受激发光产生的热量131全部集中在荧光片106上，导致荧光片106整体的问题过高，影响荧光片106的荧光转化率和使用寿命。为了降低荧光片106的温度，提高荧光片106的荧光转化效率和使用寿命，现有技术中的一种改进是，将荧光片106一面固定在散热装置上，荧光片106通过与散热装置固定的一面散热。如图2所示，荧光片106设置荧光材料106a的一面连接用于散热的固定板102，激光121穿过基底106b激发荧光材料106a后激发基底106b表面的荧光材料106a，并且发出荧光122的过程中产生的热量131在荧光材料106a的受激发光斑向四周传递，然后向荧光片106连接固定板102的一面传递，最终将热量传递到固定板102上。通过增加固定板102的方式将部分热量131传递到固定板102上，降低了荧光片106整体的温度。然而该现有技术中，热量131传递到固定板102的路径较长，不利于热量131由荧光片106传递到固定板102上，没有发挥出固定板102散热的最大作用。
25.实施例：
26.如图3-7所示，一种激光光源，包括发射激光121的激光二极管以及被激光二极管激发的荧光片106,所述荧光片106包括透明的导热基底106b和基底106b表面覆盖的荧光材料106a。还包括固定荧光片106的固定板102和固定块103，由于固定块103用于将荧光片106的热量131传递到固定板102，固定块103需要与荧光片106和固定板102相连接。因此，固定块103设置在固定板102上。固定块103与固定板102直接接触，热量传递速度快，热量传递效率高；例如优选的，固定块103与固定板102一体成型，此时两者之间不存在界面，热量传递效率最高。又因为本技术方案为了缩短热量131在荧光片106内的传递距离，因此，荧光片106的侧边缘与固定块103连接。此时，如图7所示，激光121穿过基底106b激发荧光材料106a后激发基底106b表面的荧光材料106a，并且发出荧光122的过程中产生的热量131从荧光材料106a的受激发光光光斑的中心向四周传递，热量131由荧光片106的侧边缘传递到固定块103，缩短了热量131在荧光片106内的传播距离，提高了热量的传递速度，有效的降低了荧光片106的温度，达到了保护荧光片106的目的。为了保证热量131在不同材质之间进行传递的效率，并且加快荧光片106与固定块103的热传递效率，荧光片106侧边缘与固定块103之间填充有导热介质。一种优选的实施方式导热介质选用银胶，热量131由荧光片106向固定块103传递的效率提高，荧光片106的温度降低。
27.增加固定板102的目的是传递荧光片106受激发光过程中产生的热量，相当于增加一个荧光片106的散热装置，增加上述散热装置的同时还要保证激光121可以激发荧光材料106a，并且产生的受激光122能够出射。为了避让激光121与受激光122的光路，在固定板102上开设一个通光口107。通光口107可以确保部分激光121和受激光122能够穿过固定板102。一种优选的实施方式是，通光口107覆盖荧光片106被激光121激发的区域。该实施方式能够保证尽量多的荧光122和激光121由通光口107穿过，固定板102不会对激光121和荧光122的光路产生影响。若想实现通光口107覆盖荧光片106被激光121激发的区域这一技术方案，需要对荧光片106在固定板102的位置进行定位，荧光片106平行于固定板102的方向上已经通过与固定块103连接进行了定位，垂直于固定板102的方向上并没有进行定位。本实施例给出了一种定位的方式是，荧光片106至少部分区域紧靠固定板102上位于通光口107边缘的区域。通过将荧光片106的部分区域贴紧固定板102上通光口107的边缘区域的方式进行定位，保证通光口107覆盖荧光片106被激光121激发的区域。
28.通过上述分析可知，荧光片106的形状对其在固定板102上的定位至关重要。为了方便裁切和存放，荧光片106通常切割成规则的形状。本实施例中，荧光片106切割成长方形，长方形的荧光片106侧边缘包括两个长边和两个短边，固定块103与荧光片106其中一个长边连接，一种优选的实施方式是，荧光片106的长边与固定块103通过具有导热功能的银胶粘接。由于通光口107覆盖荧光片106被激光121激发的区域，并且荧光片106至少部分区域紧靠固定板102上位于通光口107边缘的区域，激光121穿过基底106b激发荧光材料106a后发出荧光122的过程中产生的热量131从荧光材料106a的受激发光光斑经过荧光片106的长边侧边缘传递到固定块103。因为固定块103与荧光片106其中一个长边连接，所以导热路径为短边长度，缩短了导热距离，提高了热量的传递速度，有效的降低了荧光片106的温度，起到了保护荧光片106的目的。
29.通过上述技术方案分析可知，荧光片106被激光121激发产生热量的传递方向与荧光片106在固定板102的位置无关。本实施例给出了一种具体的实施方式是，荧光片106包括
荧光材料的一面朝向固定板。该方式中基底106a更靠近激光二极管，此时激光121在基底106a上的光斑较小。
30.虽然基底106a朝向激光二极管，激光121在基底106a上的光斑较小，根据光学扩展量守恒可知，激光发光装置的中心亮度得到了提高。由于荧光材料106a发光的特点，激光121激发荧光材料106a发出的荧光122光斑边界比较模糊。其次，也无法根据使用者的需求改变光斑形状。本实施例给出了一种优选的实施方式是在荧光片光路后端增加一个光阑104，该光阑104一侧为荧光材料106a，另一侧为固定板102。通过增加光阑104来遮挡荧光光斑的边界，使照明用白光更加均匀，由于荧光片106粘接在固定块103上，此时光阑104被夹在固定板102与荧光片106之间，无需粘接，装配比较方便。一种优选的实施方式是，光阑104上设置所需要的光阑孔105，光阑孔105中心与激光121在荧光片106上形成的光斑的中心重合。由于光斑中心的光强最强，光阑孔105的中心与荧光片106上形成的光斑的中心重合，保证光斑中心光强最强的区域发出的光可以穿过光阑104，避免浪费光能。光阑孔105的形状根据需要设计。该具体施方式中给出了一个光阑孔105的例子，但是光阑孔105可以根据需要设置有多个。
31.激光二极管发出的激光121包括一个快轴和一个慢轴，激光121在快轴方向的发光角度大于该激光121在慢轴方向上的发光角度。所以激光121形成一个长条形光斑，并且在近场和远场形成的光斑大小不同，激光121在近场形成的光斑小于远场形成的光斑。因此，为了减小激光在荧光片106上的发光光斑尺寸，需要缩小激光二极管到荧光片106之间的距离。本实施方式中，激光二极管包括管壳109，管壳109一端设置有出光口玻璃108，出光口玻璃108向管壳109内凹形成凹槽。出光口玻璃108属于易损件，运输或使用过程中容易因为碰撞损坏。该设计减少了出光口玻璃108与外界的接触的机会，减小了出光口玻璃108破碎的概率。本技术方案需要进一步的缩小发光装置的体积，为了缩短光路的长度，采用了透射式荧光片106，荧光片106包括透明导热的基底106b和基底106b表面的荧光材料106a。透射式荧光片106比反射式荧光片106的光路短，更适合本设计使用。本技术方案中基底106b远离荧光材料106a的一面与固定块103一同嵌入到出光口玻璃108向管壳109内凹形成的凹槽中。上述技术方案记载的是基底106b远离荧光材料106a的一面与固定块103嵌入出光口玻璃108内，荧光片106与固定块103的整体在凹槽内或者部分在凹槽内都满足上述技术方案的要求。上述技术方案减小了基底106b与出光口玻璃108之间的距离，通过减小激光光路的距离，缩小激光在荧光片106上的光斑大小。
32.通过上述分析可知，基底106b远离荧光材料106a的一面与固定块103到出光口玻璃108的距离越小越好，但是具体装配的时候基底106b与固定块103嵌入凹槽内的面与出光口玻璃108之间有间隙。设置间隙的原因是，激光二极管使用过程中产生大量的热，当荧光片106、固定块103与出光口玻璃紧贴的时候激光二极管使用过程中产生的热量直接传递给荧光片106，容易损坏荧光片106。不但缩短荧光片106的寿命，还影响该装置的照明效果。
33.当基底106b与固定块103嵌入凹槽内的时候，激光二极管发出的激光121到基底106的距离小，在基底106b上的光斑小，激光121在基底106b上的能量密度集中容易导致荧光材料106a瞬时温度过高，损坏荧光片106，单位面积能荧光材料106a对激光121的转化效率一定，激光121的能量密度过于集中则造成激光121的利用率降低。其次，因为激光121快轴和慢轴的存在，激光121在快轴方向的发光角度大于该激光121在慢轴方向上的发光角
度，激光121在基底106b上形成的光斑为长条形，为了解决上述问题，该实施方式中，基底106b远离荧光材料106a的一面为粗糙面。本实施方式中粗糙面是将基底106b表面通过砂纸等工具打毛。基底106b表面被打毛后激光121穿过基底106b后激光121慢轴方向上到达荧光材料106a后的光斑的长度比之前要长。此时，激光121在荧光材料106a的能量密度减小，荧光材料106a的瞬时温度降低。并且扩大了激光121在荧光材料106a上的光斑，提高了激光121与荧光122之间的转化效率。
34.以上对本发明的数个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应归属于本发明的专利涵盖范围之内。