半导体光源和发光装置的制作方法

专利名称：半导体光源和发光装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及光学技术领域，特别是涉及半导体光源和发光装置。
背景技术：
目前，半导体光源以其长寿命和绿色环保等特点越来越受到人们的重视。半导体光源分为发光二极管(LED, light emitting diode)和激光二极管(LD, laser diode)两种，其中发光二极管具有成本低的优点，但是其缺点在于能量密度太低，不适用于高端投影显示、高亮度投射灯等对能量密度要求较高的场合；而激光二极管的特性与之相反，由于发光芯片的尺寸很小，同时发光的角度很窄，因此激光二极管具有能量密度很高的优点，但是激光二极管制作工艺复杂，因此成本很高。目前对于要求高能量密度的场合，激光二极管作为光源仍然是主流。然而，在实际 中仍然需要一种低成本高亮度的半导体光源。

实用新型内容本实用新型解决的主要技术问题是半导体光源高亮度与低成本之间的矛盾。本实用新型提出一种半导体光源，包括第一激光二极管组，该第一激光二极管组包括至少一颗激光二极管；还包括第二激光二极管组，该第二激光二极管组包括至少一颗激光二极管；第二激光二极管组的归一化发光光谱与第一激光二极管组的归一化发光光谱不存在交叠；还包括发光二极管组，该发光二极管组包括至少一颗发光二极管；该发光二极管组的归一化发光光谱包括第一光谱区域和第二光谱区域，其中第一光谱区域的归一化发光光谱与第一激光二极管组的归一化发光光谱交叠且与第二激光二极管的归一化发光光谱不存在交叠，第二光谱区域的归一化发光光谱与第二激光二极管组的归一化发光光谱交叠且与第一激光二极管组的归一化发光光谱不存在交叠。该半导体光源还包括第一合光装置。第一激光二极管组和发光二极管组的发光分别入射于该第一合光装置，该第一合光装置透射第一激光二极管组发光和发光二极管组的第一光谱区域发光，同时反射发光二极管组的第二光谱区域发光，或者反射第一激光二极管组发光和发光二极管组的第一光谱区域发光，同时透射发光二极管组的第二光谱区域发光，使得第一激光二极管组的发光与发光二极管组的第二光谱区域发光合为一束形成第一光束。该半导体光源还包括第二合光装置。被第一合光装置透射或反射的发光二极管组的第一光谱区域发光和第二激光二极管组的发光分别入射于该第二合光装置，该第二合光装置透射第二激光二极管组发光同时反射发光二极管组的第一光谱区域发光，使二者合为一束形成第二光束。第一光束与第二光束合为一束并形成该半导体光源的出射光。本实用新型还提出一种发光装置，包括用于产生激发光的激发光源，该激发光源包括如上述的半导体光源；还包括波长转换层，用于吸收激发光并发射受激光。在本实用新型的半导体光源和发光装置中，将发光二极管组的发光在波长上分为两个区域，这两个区域的发光分别与第一激光二极管组和第二激光二极管组合光，实现了高效率的激光二极管和发光二极管的混合使用。

图I是本实用新型的半导体光源的结构示意图；图2a是本实用新型中第一激光二极管组、第二激光二极管组、发光二极管组的发光光谱以及第一合光装置和第二合光装置的透过率曲线；图2b是本实用新型中第一激光二极管组、发光二极管组的第二光谱区域的发光光谱以及第一合光装置的透过率曲线；图2c是本实用新型中第二激光二极管组、发光二极管组的第一光谱区域的发光光谱以及第二合光装置的透过率曲线。
具体实施方式
本实用新型的半导体光源的光学结构示意图如图I所示。其中，半导体光源100包括第一激光二极管组101，该第一激光二极管组包括至少一颗激光二极管；还包括第二激光二极管组102，该第二激光二极管组包括至少一颗激光二极管；第一激光二极管组的归一化发光光谱和第二激光二极管组的归一化发光光谱分别在图2a中表示为251和252，两者不存在交叠。半导体光源100还包括发光二极管组103，该发光二极管组103包括至少一颗发光二极管；该发光二极管组的归一化发光光谱在图2中表示为253，光谱253与第一激光二极管组的光谱251以及第二激光二极管的光谱252均分别存在交叠。半导体光源100还包括第一合光装置111。在本实施例中第一合光装置111具体为第一分光滤光片，而在实际应用中第一合光装置111还可以是合光棱镜等其它形式，本实用新型不做具体限制。在本实施例中，第一分光滤光片111的透过率光谱在图2a和2b中表示为211。在本实施例中，第一激光二极管组101的发光151和发光二极管组103的发光153分别入射于该第一分光滤光片111的相对的两面，该第一分光滤光片111透射第一激光二极管组发光151,同时将发光二极管组的发光153分为两束,一束透射第一分光滤光片111形成光束153a, —束被第一分光滤光片111反射形成光束153b。可以理解,光束153a和153b的光谱不同，处于不同的光谱区域。光束153a的光谱在图2c中表不为253a,称为第一光谱区域，光束153b的光谱在图2b中表示为253b，称为第二光谱区域。可以理解，发光二极管组103的发光153的第一光谱区域和第二光谱区域的位置具体由第一分光滤光片111的透过率光谱决定，因此可以通过对第一分光滤光片的光谱进行设计来实现对第一光谱区域和第二光谱区域的控制。在本实施例中，由于第一激光二极管组的发光光谱251与第二激光二极管的发光光谱252不存在交叠，同时两者又分别与发光二极管组的发光光谱253交叠，因此一定可以通过设计第一分光滤光片控制第一光谱区域和第二光谱区域的位置，使其满足如下条件第一光谱区域的归一化发光光谱253a与第一激光二极管组的归一化发光光谱251交叠且与第二激光二极管的归一化发光光谱252不存在交叠，第二光谱区域的归一化发光光谱253b与第二激光二极管组的归一化发光光谱252交叠且与第一激光二极管组的归一化发光光谱251不存在交叠。如图I所示，第一分光滤光片111透射第一激光二极管组的发光151，同时反射发光二极管组103的第二波长区域发光153b,将二者合为一束形成第一光束；同时第一分光滤光片111透射发光二极管组103的第一波长区域发光153a。可以理解，在本实施例中第一激光二极管组101与发光二极管组103的位置可以互换，同时重新设计第一分光滤光片111的透过率曲线使得第一分光滤光片能够反射第一激光二极管组的发光，同时透射发光二极管组的第二波长区域发光，将二者合为一束；同时第一分光滤光片反射发光二极管组的第一波长区域发光。在半导体光源100中还包括第二合光装置112。具体来说，在本实施例中第二合光装置为第二分光滤光片；在实际应用中，与第一合光装置相似的，第二合光装置也可以有其它的实现形式。在本实施例中，被第一合光装置111透射或反射的发光二极管组的第一光谱区域发光153a和第二激光二极管组102的发光152分别入射于该第二分光滤光片的相对的两·面，该第二分光滤光片分别透射第二激光二极管组发光152同时反射发光二极管组的第一光谱区域发光153a，使二者合为一束形成第二光束。如图2c所示的，可以理解，由于第一光谱区域的归一化发光光谱253a与第一激光二极管组的归一化发光光谱251不存在交叠，所以该第二分光滤光片是容易设计实现的。在本实施例中第二分光滤光片的透过率谱线在图2a和2c中表示为212。这样，第一光束与第二光束合为一束并形成该半导体光源100的出射光。在本实用新型的半导体光源中，利用第一合光装置将发光二极管组的发光在波长上分为两个区域，同时利用第一合光装置和第二合光装置这两个区域的发光分别与第一激光二极管组和第二激光二极管组合光，实现了高效率的激光二极管和发光二极管的混合使用。优选的，为了使半导体光源100的发光强度最大,第一光束与第二光束相互邻接。为了实现这个目的，首先需要第一分光滤光片111与第二分光滤光片112相互平行，这样才能够保证第一光束与第二光束具有相互平行的发光方向。另一方面则需要控制第一分光滤光片和第二分光滤光片的尺寸使得其刚好能够覆盖第一激光二极管组、第二激光二极管组和发光二极管组的光束范围。在本实施例中，第一激光二极管组可以只包括一颗激光二极管，也可以包括多颗激光二极管，这多颗激光二极管形成阵列，其发光可以形成一束。同样道理，第二激光二极管组和发光二极管组可以分别只包括一颗激光二极管和发光二极管，也可以分别包括多颗激光二极管构成的发光阵列和多颗发光二极管构成的发光阵列。作为本实用新型的另一个实施例，本实用新型还提出一种发光装置，包括用于产生激发光的激发光源，该激发光源包括如上述的半导体光源；还包括波长转换层，用于吸收激发光并发射受激光。为了降低该波长转换层的工作温度，优选的，该发光装置还包括驱动装置，用于驱动波长转换层使其与激发光周期性相对运动。以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
权利要求1.一种半导体光源,其特征在于,包括 第一激光二极管组，该第一激光二极管组包括至少一颗激光二极管； 第二激光二极管组，该第二激光二极管组包括至少一颗激光二极管；第二激光二极管组的归一化发光光谱与第一激光二极管组 的归一化发光光谱不存在交叠； 发光二极管组，该发光二极管组包括至少一颗发光二极管；该发光二极管组的归一化发光光谱包括第一光谱区域和第二光谱区域，其中第一光谱区域的归一化发光光谱与所述第一激光二极管组的归一化发光光谱交叠且与所述第二激光二极管的归一化发光光谱不存在交叠，第二光谱区域的归一化发光光谱与所述第二激光二极管组的归一化发光光谱交叠且与所述第一激光二极管组的归一化发光光谱不存在交叠； 第一合光装置；第一激光二极管组和发光二极管组的发光分别入射于该第一合光装置，该第一合光装置透射第一激光二极管组发光和发光二极管组的第一光谱区域发光，同时反射发光二极管组的第二光谱区域发光，或者反射第一激光二极管组发光和发光二极管组的第一光谱区域发光，同时透射发光二极管组的第二光谱区域发光，使得第一激光二极管组的发光与发光二极管组的第二光谱区域发光合为一束形成第一光束； 第二合光装置；被第一合光装置透射或反射的发光二极管组的第一光谱区域发光和第二激光二极管组的发光分别入射于该第二合光装置，该第二合光装置透射第二激光二极管组发光同时反射发光二极管组的第一光谱区域发光，使二者合为一束形成第二光束； 所述第一光束与第二光束合为一束并形成该半导体光源的出射光。
2.根据权利要求I所述的一种半导体光源，其特征在于，所述第一合光装置为第一分光滤光片，所述第二合光装置为第二分光滤光片。
3.根据权利要求2所述的一种半导体光源,其特征在于,所述第一分光滤光片与第二分光滤光片相互平行。
4.根据权利要求2所述的一种半导体光源,其特征在于,所述第一分光滤光片与第二分光滤光片的尺寸刚好覆盖所述第一激光二极管组、第二激光二极管组和发光二极管组的光束范围。
5.根据权利要求I所述的一种半导体光源，其特征在于，所述第一光束和第二光束相互邻接。
6.根据权利要求I所述的一种半导体光源，其特征在于，所述第一激光二极管组包括多颗激光二极管，该多颗激光二极管形成阵列。
7.根据权利要求I所述的一种半导体光源，其特征在于，所述第二激光二极管组包括多颗激光二极管，该多颗激光二极管形成阵列。
8.根据权利要求I所述的一种半导体光源，其特征在于，所述发光二极管组包括多颗发光二极管，该多颗发光二极管形成阵列。
9.一种发光装置，其特征在于，包括 用于产生激发光的激发光源，该激发光源包括如权利要求I至8所述的半导体光源；波长转换层，用于吸收所述激发光并发射受激光。
10.根据权利要求9所述的一种发光装置，其特征在于，还包括驱动装置，用于驱动所述波长转换层使其与所述激发光周期性相对运动。
专利摘要本实用新型提出一种半导体光源和发光装置，包括第一激光二极管组、第二激光二极管组和发光二极管组；还包括第一合光装置和第二合光装置。第一合光装置用于将第一激光二极管组的发光与发光二极管组的发光中的一部分波长光合为一束，同时第二合光装置将发光二极管组的发光的另一部分波长光与第二激光二极管组的发光合为一束，两束光共同构成半导体光源的出射光和发光装置中的激发光，实现了高效率的激光二极管和发光二极管的混合使用。
文档编号F21V9/00GK202674975SQ201220351770
公开日2013年1月16日 申请日期2012年7月19日 优先权日2012年7月19日
发明者杨毅 申请人:深圳市绎立锐光科技开发有限公司