CN111023035A - 一种激光照明结构以及车灯 - Google Patents

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Abstract

一种激光照明结构，该结构包括：支撑架；第一反光碗，位于支撑架一侧，所述第一反光碗内曲面朝向所述支撑架；第二反光碗，位于支撑架另一侧，所述第二反光碗内曲面朝向所述支撑架，使得所述支撑架位于所述第一反光碗和第二反光碗之间，所述第一反光碗与第二反光碗呈现为合抱的状态；激发元件，被设置在所述支撑架上，处于所述第一反光碗与第二反光碗的合抱面内；入光孔，设于第一反光碗或者第二反光碗的曲面壁上，用于入射激光通过该入光孔入射至所述激发元件上。所述第一反光碗的内曲面半径与第二反光碗的内曲面半径大小不相等或者第一反光碗的内曲面和第二反光碗的内曲面曲面形状不相同。

Description

一种激光照明结构以及车灯
技术领域
本发明属于激光技术领域，特别涉及采用激光光源的照明结构和车灯。
背景技术
激光光源具有能量密度高、准直性好的特点。基于激光的远程荧光粉技术是把激光聚焦照射到荧光粉上激发出白光，再通过光束整形技术压缩激发光的发散角，实现远距离照明。目前的激光大灯可以达到600米的照射距离，远远超过了LED大灯，从而为驾驶员在夜间行驶提供了更加广阔的视野。
目前主流的车灯是氙气大灯和LED大灯，但是由于两者发光面积和发散角度均较大，即使经过反光碗或者透镜聚焦后仍然不能得到准直性很好的照射光束。因为光束有一定的发散角度，所以氙气大灯和LED大灯具有较宽的照明宽度，但是照射距离有限。在汽车高速行驶时，既要求远光光束具有一定的照射宽度，以便驾驶员看清两侧的道路情况，又要求具有足够的照射距离，以便驾驶员看清远距离的道路情况，而目前的氙气大灯和LED大灯在照射距离方面仍有不足。
发明内容
本发明实施例提供了一种激光照明结构以及车灯，用以解决现有车灯技术照射距离不足的问题。
本发明实施例之一，一种激光照明结构，该结构包括：
支撑架；
第一反光碗，位于支撑架一侧，所述第一反光碗内曲面朝向所述支撑架；
第二反光碗，位于支撑架另一侧，所述第二反光碗内曲面朝向所述支撑架，使得所述支撑架位于所述第一反光碗和第二反光碗之间，所述第一反光碗与第二反光碗呈现为合抱的状态；
激发元件，被设置在所述支撑架上，处于所述第一反光碗与第二反光碗的合抱面内；
入光孔，设于第一反光碗或者第二反光碗的曲面壁上，用于入射激光通过该入光孔入射至所述激发元件上。
本发明实施例通过激光来远程激发荧光片形成照明白光，被激发的白光分为前向发射光和后向发射光，其中前向发射光通过一个反光碗整形，形成具有窄发散角，但是照射距离较远的照明光束。后向发射光通过另外一个反光碗整形，形成具有一定照射宽度，照射距离相对较近的照明光束。同时，本发明实施例还可以实现车灯不同照射距离光源的一体化设计。
附图说明
通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，其中：
图1是根据本发明实施例之一的车灯结构示意图。
图2是根据本发明实施例之一的车灯结构示意图。
图3是根据本发明实施例之一的激光入射激发元件示意图。
图4是根据本发明实施例之一的激发元件安装示意图。
图5是根据本发明实施例之一的激发元件结构示意图。
图6是根据本发明实施例之一的激发元件结构示意图。
图7是根据本发明实施例之一的激发元件结构示意图。
其中，100——激光，101——支撑架，102——第一反光碗，103——第二反光碗，104——激发元件，105——入光孔，106——前向发射光，107——后向发射光，
1011——安装孔，1012——凹槽，
1041——荧光层，1042——胶水，1043——玻璃基板，1044——第一分光膜，1045——第二分光膜。
具体实施方式
根据一个或者多个实施例，如图1所示，一种激光照明结构车灯的整体结构图。该车灯包括一个支撑架、第一反光碗和第二反光碗。第一反光碗位于支撑架一侧，第一反光碗的内曲面朝向支撑架。第二反光碗位于支撑架另一侧，第二反光碗的内曲面朝向支撑架，使得支撑架位于第一反光碗和第二反光碗之间，第一反光碗与第二反光碗呈现为合抱的状态。车灯的激发元件被设置在支撑架上，处于第一反光碗与第二反光碗的合抱面内。第一反光碗曲面壁上设有入光孔，用于入射激光通过该入光孔入射至激发元件上。第一反光碗的内曲面半径可以比第二反光碗的内曲面半径大。支撑架具有支撑板，在支撑板上开有侧边具有凹槽的安装孔，所述激发元件被嵌装在安装孔内。
通过在支撑架两侧分别设置有第一反光碗和第二反光碗，在支撑板的一个凹槽孔处放置有激发元件，激光通过第一反光碗上的入光孔聚焦到激发元件上，激发元件上的荧光片(层)吸收激光后发射出白光。
根据一个或者多个实施例，如图2所示，入光孔设在第二反光碗曲面壁上，激光通过第二反光碗上的入光孔聚焦到激发元件上。同样也实现了激光车灯的功能。
根据一个或者多个实施例，如图3所示，激发元件吸收入射激光后所发射的光有前向发射光和后向发射光。入射激光与激发元件法线方向的夹角在0°到45°之间。激光可以是波长在200nm-500nm之间的紫外激光，近紫外激光或者蓝光激光；激光器一般为半导体激光器，也可以是固态激光器、气体激光器或者染料激光器。根据图1中结构，后向发射光入射到第一反光碗上，前向发射光入射到第二反光碗上。在图2中，后向发射光入射到第二反光碗上，前向发射光入射到第一反光碗上。
第一反光碗和第二反光碗具有不同的面型，第一反光碗对激发元件的发射光束进行整形形成具有一定照射宽度，但是照射距离有限的照明光束。第二反光碗对光束进行整形可以实现窄发散角，但是照射距离较远的照明光束。其中，第一反光碗和第二反光碗的反射面可以镀金属反射膜，也可以是介质反射膜。第一反光碗和第二反光碗的反射面型可以是二次曲面、高阶曲面或者自由曲面。激光以聚焦的形式入射到激发元件上，聚焦光斑≥0.1mm。
如图4所示，激发元件被放置于支撑架板的凹槽孔中，凹槽孔的中心是一个通孔。在图1中，激发元件的前向发射光可以穿过通孔到达第二反光碗，而后向发射光到达第一反光碗。在图2中，激发元件的前向发射光可以穿过通孔到达第一反光碗，而后向发射光到达第二反光碗。激发元件通过胶水固定在凹槽孔中。支撑架除了作为整体结构的支撑结构件，同时起到散热作用，材质可以是铝、铜、钢等任何金属。
其中，激发元件、凹槽及通孔的形状可以是矩形，也可以是圆形等任何形状，激发元件的尺寸≥聚焦聚焦光斑的尺寸，使得激光聚焦光斑可以完全入射到激发元件上。凹槽孔的尺寸≥激发元件的尺寸，使得激发元件可以放置于凹槽孔中。
根据一个或者多个实施例，如图5所示，是激发元件的一种结构，从上到下依次为荧光层、胶水层和玻璃基板，荧光层通过胶水固定于玻璃基板上。其中，荧光层优选为陶瓷荧光材料，例如YAG:Ce荧光陶瓷，YAG:Ce荧光玻璃，YAG:Ce单晶等材料，在荧光粉本体中可以掺杂其他物质以调节发射光谱，例如Cr3+离子、Pr3+离子、Gd3+离子等。荧光层也可以是普通荧光材料，例如BaZrSi3O9:Eu2+，Ba2Ca(PO4)2:Eu2+，Ca3.93(PO4)2O:0.07Eu2+。荧光层厚度≥0.05mm。胶水起到粘接作用，且对可见光透明。
当入射激光位于紫外波段或者近紫外波段，例如365nm、405nm时，激发元件发射的白光由荧光层材料吸收激光后激发的蓝色荧光和黄色荧光，或者蓝色荧光、绿色荧光和红色荧光形成。当入射激光位于蓝光波段时，例如445nm，激发元件发射的白光由荧光层材料吸收激光后形成的黄色荧光和未被吸收的蓝光激光形成。
荧光层吸收激光后发射的荧光为各向同性发射，因此当激发元件为图5所示结构时，在图1和图2的结构中，前向发射光和后向发射光的能量基本相等。
根据一个或者多个实施例，在实际情况中，车辆对两种光能量的需求可能不同，图6为激发元件的另一种结构，从上到下依次为荧光层、胶水、分光膜和玻璃基板，荧光层通过透明胶水固定于具有分光膜的玻璃基板上。分光膜和玻璃基板组成一个分光片，可以对可见光波段的光进行分光，分光比例依据实际情况反射透射比例可以从0到1之间变化，分光膜可以对可见光进行分光。
在图1中，如果分光膜的反射透射比不为0，则有一部分原本是前向发射的光线被反射，因此到达第一反光碗的光线能量将大于第二反光碗，也就是具有一定照射宽度的光束具有较多能量。在图2中，如果分光膜的反射透射比不为0，则有一部分原本是前向发射的光线被反射，因此到达第二反光碗的光线能量将大于第一反光碗，也就是具有较远照射距离的光束具有较多能量。可以根据实际情况调节反光膜的反射透射比，从而满足实际的需求。
根据一个或者多个实施例，当激光为蓝光激光时，入射到激发元件荧光片(层)上后，蓝光被荧光层中的粒子散射而分为前向散射光和后向散射光，在激光传播方向的蓝光散射光，也就是激发元件的前向蓝光发射光，其能量大于非激光传播方向的蓝光散射光，也就是激发元件的后向蓝光发射光。而荧光的发射具有各项同性的特点，也就是荧光层发射的黄色荧光的前向发射光和后向发射光的能量相等，因此当蓝光和黄光混合成白光时，前向发射光由于包含较多蓝光而偏蓝，而后向发射光由于包含较少蓝光而偏黄。
为了解决上述问题，可以设置如图7的结构。第一分光膜为窄带分光膜，只对激光，例如波长为445nm左右的蓝光激光实现分光，而第二分光膜为宽带分光膜，可以只对被激发的荧光实现分光，也可以同时对激发光以及荧光实现分光。通过第一分光膜和第二分光膜对不同波长分光比例的调节，实现对蓝光和黄光的均匀分光，保证两种出射光颜色的统一。
根据一个或者多个实施例，一种汽车远光灯，采用前述的的激光照明结构。同时，一种汽车车辆，也可以安装这种汽车远光灯。
值得说明的是，虽然前述内容已经参考若干具体实施方式描述了本发明创造的精神和原理，但是应该理解，本发明并不限于所公开的具体实施方式，对各方面的划分也不意味着这些方面中的特征不能组合，这种划分仅是为了表述的方便。本发明旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。

Claims (10)

1.一种激光照明结构，其特征在于，该结构包括：
支撑架；
第一反光碗，位于支撑架一侧，所述第一反光碗内曲面朝向所述支撑架；
第二反光碗，位于支撑架另一侧，所述第二反光碗内曲面朝向所述支撑架，使得所述支撑架位于所述第一反光碗和第二反光碗之间，所述第一反光碗与第二反光碗呈现为合抱的状态；
激发元件，被设置在所述支撑架上，处于所述第一反光碗与第二反光碗的合抱面内；
入光孔，设于第一反光碗或者第二反光碗的曲面壁上，用于入射激光通过该入光孔入射至所述激发元件上。
2.根据权利要求1所述的激光照明结构，其特征在于，所述第一反光碗的内曲面半径与第二反光碗的内曲面半径数值不相等或者第一反光碗的内曲面和第二反光碗的内曲面曲面形状不相同，分别可以形成照射距离、照射宽度不同的照明光束。
3.根据权利要求1所述的激光照明结构，其特征在于，所述支撑架具有支撑板，在支撑板上开有侧边具有凹槽的安装孔，所述激发元件被嵌装在安装孔内。
4.根据权利要求1所述的激光照明结构，其特征在于，所述激发元件依次包括相互贴合的荧光层、胶水层和玻璃基板。
5.根据权利要求1所述的激光照明结构，其特征在于，所述激发元件依次包括相互贴合的荧光层、胶水层、第一分光膜和玻璃基板。
6.根据权利要求1所述的激光照明结构，其特征在于，所述激发元件依次包括相互贴合的荧光层、胶水层、第一分光膜、第二分光膜和玻璃基板。
7.一种车灯，其特征在于，包括如权利要求1所述的激光照明结构。
8.一种汽车远光灯，其特征在于，包括如权利要求1所述的激光照明结构。
9.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求8所述的汽车远光灯。
10.一种探照灯，其特征在于，包括如权利要求1所述的激光照明结构。
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