CN108302465A - 激光辅助远光照明模块 - Google Patents

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靳冠洋
王琪时
朱圣银
张立
刘兴
吴少华
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Abstract

本发明提供了一种激光辅助远光照明模块，其包括具有多个激光二极管以发出蓝色激光光线的激光光源，还包括设置在所述激光光线的传输路径上的光学处理单元，所述光学处理单元包括接收所述激光光线并使所述激光光线空间合束后射出的合束单元，接收所述合束的激光光线并使所述激光光线整形后后射出的整形单元，以及接收所述整形合束的激光光线并将其转化为白色光线后发出的白光光源发射单元。本发明所述的激光辅助远光照明模块通过光学处理单元对多个激光二极管所发的光线进行空间合束和整形处理，再将聚焦后的激光光线转化为白色光线而射出，可经由光束的合束而大大提高模块射出白光光线的光通量，从而能够适用于车辆远距离照明的需要。

Description

激光辅助远光照明模块
技术领域
本发明涉及车辆照明技术领域，特别涉及一种激光辅助远光照明模块。
背景技术
作为新一代的半导体光源，激光已逐步被各大灯厂研究和应用，有的车型也已经开始应用激光作为辅助远光，激光光源的研发和应用对于汽车灯具的进一步发展有巨大的作用，其能够使现代科技感和时尚感得到充分的体现。目前，对于激光照明光源的应用尚未有完全成熟的技术，虽有实际应用的产品出现，但由于每个出厂的激光模组都要进行调试以达到需要的效果，因此产量不高。此外，已有的激光模组在功率及光通量上也较低，难以用于车辆远距离照明的需要。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种激光辅助远光照明模块，以可具有较大的功率及高光通量，适于车辆远距离照明的需要。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种激光辅助远光照明模块，包括：
激光光源，具有多个激光二极管，以发出蓝色激光光束；
光学处理单元，设置在所述激光光线的传输路径上；所述光学处理单元包括接收所述激光光线并使所述激光光线合束后射出的合束单元，接收所述合束的激光光线并使所述激光光线整形后射出的整形单元，以及接收所述整形的激光光线并将其转化为白光后发出的光线发射单元。
进一步的，所述合束单元包括设置在所述激光光线传输路径上的、相对于所述激光光源固定设置的菱形棱镜。
进一步的，所述合束单元包括设置在所述激光光线传输路径上的、以对所述激光光线进行反射的反射镜。
进一步的，所述合束单元包括相邻于所述激光光源设置在激光光线传输路径上的准直镜。
进一步的，所述准直镜被设置成相对于所述激光光源的距离可调。
进一步的，所述整形单元包括相对于所述合束单元固定设置的平凸柱面镜和平凹柱面镜；所述平凸柱面镜具有向所述合束单元方向外突的、以接收合束的激光光线的外突曲面；所述平凹柱面镜具有远离所述合束单元的、内凹设置的内凹曲面。
进一步的，所述光线发射单元包括接收所述整形的激光光线并聚焦处理的聚焦镜，以及承接所述聚焦镜处理后的激光光线并转化为白光的光色转换器。
进一步的，所述光线发射单元包括配光反射镜和配光透镜；所述配光反射镜(18)接收所述白色光，以将所述白色光反射至所述配光透镜后射出。
进一步的，所述聚焦镜为离轴抛物反射聚焦镜。
进一步的，所述激光光源和所述光学处理单元收容在形成于盒体内部的容置腔内。
相对于现有技术，本发明具有以下优势：
本发明的激光辅助远光照明模块通过光学处理单元对多个激光二极管所发的蓝色光线进行合束整形处理，再将聚焦后的激光光束转化为白色光而射出，可经由多个激光二极管光束的合束而大大提高模块射出白光光源的光通量，从而能够适用于车辆远距离照明的需要。
本发明还涉及一种灯具，所述灯具装配有如上所述的激光辅助远光照明模块。
本发明涉及的灯具，与如上的激光辅助远光照明模块具有相同的效果，在此不再赘述。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例一所述的激光辅助远光照明模组的外部结构示意图；
图2为本发明实施例一所述的激光辅助远光照明模组的内部结构示意图；
图3为本发明实施例一所述的壳体的结构示意图；
图4为图3的仰视图；
图5为本发明实施例一所述的激光二极管及准直镜的安装示意图；
图6为本发明实施例一所述的准直镜安装轴套的结构示意图；
图7为本发明实施例一所述的准直镜压圈的结构示意图；
图8为本发明实施例一所述的离轴抛物聚焦反射镜的结构示意图；
图9为本发明实施例一所述的准直镜、菱形棱镜及平凸柱面镜和平凹柱面镜的光路示意图；
图10为本发明实施例一所述的激光辅助远光照明模块的光路示意图；
图11为本发明实施例二所述的激光辅助远光照明模块的光路示意图；
附图标记说明：
1-盒体，2-固定座，3-PCB板，4-菱形棱镜，5-菱形棱镜固定座，6-平凸柱面镜，7-平凸柱面镜固定座，8-平凹柱面镜，9-平凹柱面镜固定座，10-离轴抛物聚焦反射镜，11-散热风扇，12-固定耳，13-激光二极管，14-准直镜，15-激光二极管压圈，151-豁口，16-准直镜安装轴套，17-准直镜压圈，18-配光反射镜，19-配光透镜，20-反射镜，100-壳体，101-固定孔，111-固定座安装位，112-菱形棱镜安装槽，113-平凸柱面镜安装槽，114-平凹柱面镜安装槽，115-光色转换器安装槽，116-通孔，117-散热鳍片，200-盖板。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
实施例一
本实施例涉及一种激光辅助远光照明模块，其整体上包括具有多个激光二极管以发出蓝色激光光线的激光光源，以及设置在激光光源所发出激光光线的传递路径上的光学处理单元。该光学处理单元则包括接收所述激光光线并使所述激光光线合束后射出的合束单元，接收所述合束的激光光线并使所述激光光线整形后射出的整形单元，以及接收所述整形的激光光线并将其转化为白光后发出的光线发射单元。。
基于如上的整体结构，由图1结合图2所示，本实施例中激光光源及光学处理单元收容设置在盒体1内，盒体1具体包括内部形成有容置腔的壳体100，以及扣合在壳体100上的盖板200，激光光源和光学处理单元具体安装于壳体100中的容置腔内。本实施例中，构成激光光源的激光二极管通过固定于壳体100中的固定座2进行安装，在固定座2的一侧安装有和激光二极管电连接的PCB板3，PCB板3为各激光二极管供电，以使激光二极管发出蓝色激光，且在PCB板3也与设置在壳体100中的热敏电阻电连接，以采集热敏电阻的温度检测信号，而用于保证模组的正常工作。
本实施例中，在壳体100靠近于固定座2的一端还连接有散热风扇11，通过散热风扇11可对壳体100内的各部件进行强制降温，以避免出现高温破坏。而上述光学处理单元内的合束单元包括于固定座2的一侧设置在壳体100中的菱形棱镜4，菱形棱镜4为相对布置的两个，且其通过菱形棱镜固定座5固定在壳体100内。菱形棱镜4用于对固定座2中的激光二极管发出的光线进行空间合束，并可使合束后的光线平行射出，以此可减小整个模块的尺寸。
为使的激光二极管发出的光线到达菱形棱镜4上，本实施例中合束单元还包括位于激光二极管和菱形棱镜4之间，且也安装于固定座2中的准直镜，通过准直镜的设置可使激光二极管射出的光线具有很好的平行度，以使更多的光线进入菱形棱镜4处。准直镜和激光二极管在固定座2中的具体布置结构见下文所述。
本实施例中上述的整形单元包括相对于固定座2而于菱形棱镜4另一侧依次固定设置的平凸柱面镜6和平凹柱面镜8。平凸柱面镜6具有向菱形棱镜4一侧外突的，以接收菱形棱镜4一次合束的激光光线的外突曲面，其可将所接收的激光光线进行一维方向上的聚焦，从而缩小光束直径的尺寸。平凹柱面镜8则具有远离菱形棱镜4且内凹设置，以使经平凸柱面镜6和平凹柱面镜8整形后的激光光线射出的内凹曲面，平凹柱面镜8可将经平凸柱面镜6聚焦的光线变成平行光，并可使光束直径进一步变小。平凸柱面镜6和平凹柱面镜8分别通过位于其两端的平凸柱面镜固定座7及平凹柱面镜固定座9固定在壳体100内。
本实施例中上述的光线发射单元包括相邻于平凹柱面镜8而固定安装于壳体100端部的聚焦镜，聚焦镜用于接收平凹柱面镜8所射来的经整形的激光光线，并可对激光光线进行聚焦处理。而光学处理单元还包括设置于壳体100内的可接收经聚焦镜聚焦的激光光线，并可将激光光线转化为白色光的图中未示出的光色转换器，以及固定安装于盒体1外的配光发射镜18和配光透镜19。配光发射镜18用于接收光色转换器所转换发出的白色光，并可将白色光发射至配光透镜19处，以由配光透镜19射出而用于照明。通过配光发射镜19和配光透镜19可对用于照明的光线进行配光，以扩散光线的出射角度，同时也可调整光线的光强分布，其具体可根据照明需要而进行适应性设计。
本实施例中图3和图4示出了壳体100的结构，在壳体100中靠近于散热风扇11的部位设置有固定座安装位111，在固定座安装位111处设置有螺纹孔，以用于固定座2的安装固定，同时为便于固定座2的定位，固定座安装位111处也设置有外突的定位柱，其可与固定座2上的孔类结构配合，而实现固定座2的准确布置。相邻于固定座安装位111，在壳体100内设置有菱形棱柱安装槽112，以用于菱形棱柱4的定位，在菱形棱柱安装槽112的侧壁上可设置外突状的凸台结构，以可与菱形棱镜4的端面抵接，而便于其准确定位。
相对于固定座安装位111，在菱形棱柱安装槽112的另一侧则设置有平凸柱面镜安装槽113和平凹柱面镜安装槽114，以分别用于平凸柱面镜6和平凹柱面镜8的定位。本实施例中，在壳体100内靠近于菱形棱镜安装槽112、平凸柱面镜安装槽113及平凹柱面镜安装槽114还分别设置有用于菱形棱镜固定座5、平凸柱面镜固定座7和平凹柱面镜固定座9连接固定的螺纹孔，而于壳体100靠近于平凹柱面镜安装槽114的端部也设置有用于聚焦镜安装固定的固定孔。
本实施例中，对应于平凹柱面镜安装槽114的中部位置，在壳体100上还设置有位置低于平凹柱面镜安装槽114的光色转换器安装槽115，光色转换器即卡置固定在光色转换器安装槽115中，并且在光色转换器安装槽115的中部也设置有用于转换后的激光光线射出的通孔116。本实施例中为利于光线的射出，通孔116也设置为向壳体100外端面一侧孔径渐大的锥形孔。
为进一步提高模块的散热性，在壳体100的外壁上还设置有多道散热鳍片117，而为用于模块于相关部件上的安装，在壳体100的两个相对侧端面上也固连有固定耳12，在固定耳12上设置有安装孔。如图5中所示，本实施例中激光二极管13为插装于固定座2内，在激光二极管13的一侧设置有螺纹连接于固定座2上的激光二极管压圈15，以用于将激光二极管压紧固定。准直镜14则通过准直镜安装轴套16沿激光二极管15的出光方向设置于固定座2内，准直镜安装轴套16螺接于固定座2内，以使得准直镜14与激光二极管13之间的距离可调，在准直镜安装轴套16内也螺接有准直镜压圈17，以用于准直镜14的压紧固定。
本实施例中，激光二极管压圈15的结构如图6所示，其为管状结构，在其外周壁上设置有螺纹，为便于承接如螺丝刀等工具的驱使，在激光二极管压圈15的一端端面上还设置有豁口151，豁口151可为对称布置的两个或四个。准直镜安装轴套16的结构如图7中所示，其同为管状结构，在其外周壁上设置有螺纹，在准直镜安装轴套16内设置有一个退刀槽，以用于准直镜14的定位。在准直镜安装轴套16内也设置有内螺纹，以用于准直镜压圈17的连接，而准直镜压圈17的结构则可与激光二极管压圈15相同。
本实施例中，前述的聚焦镜采用安装于壳体100中的离轴抛物反射聚焦镜10，其结构如图8中所示，在离轴抛物反射聚焦镜10上设置有固定孔101以用于和壳体100的连接。本实施例中离轴抛物反射聚焦镜10采用60°离轴抛物反射聚焦镜，当然根据需要也可采用90°离轴抛物反射聚焦镜，以获得不同的出射光线角度。而本实施例中的光色转换器则采用现有的用于将蓝色光线转变为白色光线的转换器结构即可。
本实施例中，准直镜14、菱形棱镜4、平凸柱面镜6和平凹柱面镜8对激光二极管13所发光线的处理过程如图9中所示，而本激光辅助远光照明模块整体的光路情况如图10中所示。各激光二极管13发出的蓝色激光光线，经准直镜14后平行射于两个菱形棱镜4上，经两个菱形棱镜4一次合束，激光光束的整体直径变小并平行射于平凸柱面镜6上，在平凸柱面镜6处经整形激光光束的整体直径再次变小，然后激光光束经平凹柱面镜8后平行射于离轴抛物反射聚焦镜10处，在离轴抛物反射聚焦镜10处激光光束改变方向，并聚焦于光色转换器处，通过光色转换器的转化，蓝色激光光束变为白色，并由通孔116射出壳体100而到达配光反射镜18处，最后通过配光反射镜18和配光透镜19的处理，白色激光光束射出可进行照明。
本激光辅助远光照明模块通过光学处理单元对多个激光二极管13所发的光线进行两次合束处理，再将合束后的激光转化为白色光而射出，可经由光束的合束而大大提高模块射出光线的功率和光通量，从而能够适用于车辆远距离照明的需要。
实施例二
本实施例涉及一种激光辅助远光照明模块，其具有和实施例一中的激光辅助远光照明模块大致相同的结构，不同之处在于如图11中所示，在准直镜14与平凸柱面镜6之间设置为对激光光线进行反射的反射镜20，并通过控制相邻反射镜20的位置，使两个相邻发射镜20上光线反射处的入射光束间距离a小于出射光束间距离b，而同样可达到减小射于平凸柱面镜6处的激光光束直径的目的，以此实现对激光光束的合束。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种激光辅助远光照明模块，其特征在于，包括：
激光光源，具有多个激光二极管(13)，以发出蓝色激光光束；
光学处理单元，设置在所述激光光线的传输路径上；所述光学处理单元包括接收所述激光光线并使所述激光光线合束后射出的合束单元，接收所述合束的激光光线并使所述激光光线整形后射出的整形单元，以及接收所述整形的激光光线并将其转化为白光后发出的光线发射单元。
2.根据权利要求1所述的激光辅助远光照明模块，其特征在于：所述合束单元包括设置在所述激光光线传输路径上的、相对于所述激光光源固定设置的菱形棱镜(4)。
3.根据权利要求1所述的激光辅助远光照明模块，其特征在于：所述合束单元包括设置在所述激光光线传输路径上的、以对所述激光光线进行反射的反射镜(20)。
4.根据权利要求2或3所述的激光辅助远光照明模块，其特征在于：所述合束单元包括相邻于所述激光光源设置在激光光线传输路径上的准直镜(14)。
5.根据权利要求4所述的激光辅助远光照明模块，其特征在于：所述准直镜(14)被设置成相对于所述激光光源的距离可调。
6.根据权利要求1所述的激光辅助远光照明模块，其特征在于：所述整形单元包括相对于所述合束单元固定设置的平凸柱面镜(6)和平凹柱面镜(8)；所述平凸柱面镜(6)具有向所述合束单元方向外突的、以接收合束的激光光线的外突曲面；所述平凹柱面镜(8)具有远离所述合束单元的、内凹设置的内凹曲面。
7.根据权利要求1所述的激光辅助远光照明模块，其特征在于：所述光线发射单元包括接收所述整形的激光光线并聚焦处理的聚焦镜，以及承接所述聚焦镜处理后的激光光线并转化为白光的光色转换器。
8.根据权利要求7所述的激光辅助远光照明模块，其特征在于：所述光线发射单元包括配光反射镜(18)和配光透镜(19)；所述配光反射镜(18)接收所述白色光，以将所述白色光反射至所述配光透镜(19)后射出。
9.根据权利要求7所述的激光辅助远光照明模块，其特征在于：所述聚焦镜为离轴抛物反射聚焦镜(10)。
10.根据权利要求1所述的激光辅助远光照明模块，其特征在于：所述激光光源和所述光学处理单元收容在形成于盒体(1)内部的容置腔内。
11.一种灯具，其特征在于：所述灯具装配有如权利要求1至10中任一项所述的激光辅助远光照明模块。
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