[发明专利]光源

说明书

技术领域

本发明为申请号为201110403775.X、申请日为2011年12月7日、发明名称为“光源”的专利申请的分案申请。本发明涉及光源，尤其涉及基于光波长转换的光源。

背景技术

传统光源如荧光灯、白炽灯、超高性能灯或氙灯等难以做到高效率、长寿命。随着固态光源的发展，发光二极管（LED,Light Emitting Diode）和半导体激光器逐步走入照明和显示市场。

产生白光或色光的方式一般有两种：一种是直接利用色光光源如红、绿或蓝光LED来提供色光，或利用这些色光来合成白光；另一种是基于光波长转换用激发光源来激发光波长转换材料产生色光，进而利用激发光或激发产生的各种色光来合成白光。例如以能产生短波长如蓝光或UV光的光源为激发光源来激发波长转换材料，例如但不限于如荧光粉。以绿光为例，目前的绿光LED或绿光激光器因难以做到高效，价格很高；反之，蓝光和UV光的固态器件效率高且价格低，采用后一种方案来产生绿光无疑具有更大的市场前景。

以荧光粉为例，传统基于光转换及采用LED芯片的光源一般将荧光粉设在LED芯片表面。其不足之处在于：部分受激发光穿透荧光粉层背向散射回LED芯片时，由于LED芯片对光具有一定的吸收率，这部分受激发光不会被完全反射成光源的出射光，会具有一定的损耗；另外，LED芯片发出的热与荧光粉发出的热之间存在互相影响，将降低LED芯片的发光效率和荧光粉的转换效率，甚至缩短LED器件的寿命。因此，此类结构的光源难以做到高亮度。

美国专利US 7,070,300B2为克服上述缺陷，采用一种分离LED和荧光粉的方法，具体如图1所示。将来自一个或多个LED光源102的激发光以光学准直装置108来准直，再利用波长选择片110来把这些激发光反射到另一个准直装置114进行聚焦后投射往荧光粉片112，来自该荧光粉片112的受激发光透射所述波长选择片110而提供为光源的出射光。在该方案中，受激发光不会回射到LED芯片，LED芯片产生的热和荧光粉产生的热不会互相影响。而波长选择片110对激发光和受激发光起到的光路区分作用有助于受激发光的提取，及使绝大部分背向散射的受激发光或激发光得到循环利用，基本能解决上述传统技术所存在的问题。但该方案也存在其不足之处：基于现有LED芯片一般呈方形或矩形，其出射光呈朗伯分布，能高效率收集并准直来自该LED芯片的光的光学模组较难以被设计并制作出来；这或也是该发明产品至今未见商业化的一个重要原因。此外，由于波长选择片110的分光，激发光未能被提供为光源的出射光，以当选择蓝光LED为激发光源时为例，光源若需要蓝光成份需得再加一组蓝光LED和准直系统来进行合光，势必增加光源成本且加大了光源的体积和结构复杂度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足之处，而提出一种光源，以简单的光路和结构来实现激发光源和光波长转换材料的分离。

为解决上述技术问题，本发明的基本构思为：在分离激发光源和光波长转换材料的同时，既要允许受激发光单独被提取的情况存在，也要容许受激发光和未被吸收利用的激发光同时被提取的情况存在，为此为节省光源的占体空间而考虑使激发光和受激发光共用光路时，还要注意避免引入激发光的引入装置对受激发光反射或透射所造成的损失；本发明注意到光波长转换材料的受激发光具有近似朗伯分布的特点，其对应的光收集装置应有较大的光血扩展量，而同时入射的激发光束最好具有较小的光学扩展量来提高光波长转换材料的光转换效率，从而本发明想到可以通过限制所述引入装置的光学扩展量来减少该引入装置对受激发光的影响，即，可以利用入射光源的光学扩展量和光波长转换材料的受激发光的光学扩展量的差异来将激发光的入射光路引入到受激发光的出射光路中，同时降低该引入对未被吸收的受激发光造成的损耗，这样达到区分受激发光和激发光光路的同时，便于简化光源的结构。

作为实现本发明构思的技术方案是，提供一种光源，包括用来提供激发光的激发光源，远离激发光源的光波长转换部件，该光波长转换部件包括用来将激发光转换成受激发光的光波长转换材料；还包括用来引导激发光入射到光波长转换材料上的光引导部件，以及用来收集源自光波长转换材料的受激发光的光收集部件；尤其是，为了区分开受激发光和激发光的光路，所述光引导部件的光学扩展量小或等于所述光收集部件的光学扩展量的1/4，从而利用该光引导部件来引入激发光的同时避免受激发光通过该光引导部件过度逃逸。