CN204201727U - 一种照明装置、汽车激光大灯及汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种照明装置、汽车激光大灯及汽车，照明装置包括激光光源、激发***，光收集***，匀光***和光出射***；所述激光光源包括用于提供激发光的蓝光激光器；激发***位于所述激光光源的出射方向上，用于接收所述激光激发荧光粉，产生荧光；光收集***用于收集所述激发***产生的荧光以及从所述激发***反射的激光，并使收集的光线出射至匀光***；匀光***位于所述光收集***的出射端，用于对入射的荧光和激光进行混合匀光处理，得到白光；光出射***位于所述匀光***的出射端，用于对入射的白光进行收集和准直处理。本实用新型的照明装置，用于汽车激光大灯及汽车上时，可提高汽车前照灯的性能，且方案成本也较低。

Description

一种照明装置、汽车激光大灯及汽车

【技术领域】

本实用新型涉及照明装置，特别是涉及一种可应用于汽车激光大灯的照明装置。

【背景技术】

2011年，德国宝马公司及奥迪公司先后声称将在其2014年量产的概念车上装配激光大灯。2014年5月，奥迪公司率先发布了配备激光大灯的R8 LMX车型。应用于汽车上的激光大灯一时成为热点。目前，对于汽车上使用的激光大灯有利用紫外激光二次激发方式产生白光的方案，也有采用三基色激光混合产生白光作为汽车大灯的方案，如公告号为CN103499061A，名称为三基色***车大灯的专利申请。上述两种方案作为汽车大灯，前一种由于激光激发效率不佳，导致照明亮度不理想。后一种由于当前绿光激光发展缓慢，功率较小，且价格昂贵，存在相应的技术瓶颈及成本问题。

【实用新型内容】

本实用新型所要解决的技术问题是：弥补上述现有技术的不足，提出一种照明装置、汽车激光大灯及汽车，照明装置照明亮度理想，且成本也较低。

本实用新型的技术问题通过以下的技术方案予以解决：

一种照明装置，包括激光光源、激发***，光收集***，匀光***和光出射***；所述激光光源包括用于提供激发光的蓝光激光器；激发***位于所述激光光源的出射方向上，用于接收所述激光激发荧光粉，产生荧光；光收集***用于收集所述激发***产生的荧光以及从所述激发***反射的激光，并使收集的光线出射至匀光***；匀光***位于所述光收集***的出射端，用于对入射的荧光和激光进行混合匀光处理，得到白光；光出射***位于所述匀光***的出射端，用于对入射的白光进行收集和准直处理。

一种汽车激光大灯，所述汽车激光大灯中的照明装置为如上所述的照明装置。

一种汽车，所述汽车的前照灯为如上所述的汽车激光大灯。

本实用新型与现有技术对比的有益效果是：

本实用新型的照明装置，采用蓝光激光光源激发荧光粉产生荧光，收集荧光和未被荧光吸收经反射的激光，将荧光和激光混合得到白光，作为照明光。由于采用技术成熟且价格较低的蓝光激光光源，大大降低了成本。且通过蓝光激光远程激发荧光粉的方式，相对于传统的通过紫外激光二次激发的方式，激发效率也较高，照明亮度较理想。本实用新型的照明装置，照明亮度理想，且成本较低，用于汽车激光大灯及汽车上时，可提高汽车前照灯的性能，且方案成本也较低。

【附图说明】

图1是本实用新型具体实施方式一的照明装置的结构示意图；

图2是本实用新型具体实施方式一中的荧光色轮的剖面结构示意图；

图3是本实用新型具体实施方式一中的荧光色轮上的荧光粉层的分布示意图；

图4是本实用新型具体实施方式二的照明装置的结构示意图；

图5是本实用新型具体实施方式三的照明装置的结构示意图；

图6是本实用新型具体实施方式四的照明装置中的荧光色轮上的荧光粉层的分布示意图。

【具体实施方式】

下面结合具体实施方式并对照附图对本实用新型做进一步详细说明。

具体实施方式一

如图1所示，为本具体实施方式中照明装置的结构示意图。照明装置包括激光光源1、激发***2，光收集***3，匀光***4和光出射***5。

其中，激光光源1包括用于提供激发光的蓝光激光器。具体地，如图1所示，激光光源1包括多组子光源，子光源包括蓝光半导体激光器101、光学整形透镜102和光纤103。激光器101出射端对准光学整形透镜102的入射端，光学整形透镜102的出射端对准光纤103的入射端，光学整形透镜102对入射的蓝色激光整形并耦合进光纤103，再通过N*1光纤耦合器出射。多个光纤103的出射端集合在一起作为激光光源1的出射端。通过多组子光源的组合，可实现高功率的激发光源。

激发***2位于激光光源1的出射方向，用于接收激光激发荧光粉，产生荧光。具体地，如图1所示，激发***2包括荧光色轮和带动所述荧光色轮转动的马达203。荧光色轮包括基板202和设置在所述基板202上的荧光粉层201。所述荧光色轮的位置使得荧光粉层201能接收到入射的激光。马达203高速旋转，带动荧光色轮转动，使荧光粉层201和入射的激发光之间做高速的相对运动，使得荧光粉因激发产热还未达到热猝灭温度时，就及时与激发光分离，从而有效解决荧光粉因高功率激光激发而导致的热衰减，保证荧光粉的热稳定性。荧光粉层201优选为氮氧化物系荧光粉(如：赛隆荧光粉)或III-V族化合物半导体纳米粒子荧光粉(如：磷化铟)。上述荧光粉对于高功率的入射激光的耐热性高，可进一步提高荧光粉层201的热稳定性。

优选地，荧光色轮的基板可设置金属反射膜和增透膜保护层进行改进。如图2所示，为本具体实施方式中荧光色轮的剖面结构示意图，荧光色轮包括基板202和由外向内依次设置在基板202上的增透膜保护层205，荧光粉层201、金属反射膜204。荧光粉层201中涂有荧光材料，用于接收激光激发产生荧光，荧光粉层201和基板202中间的金属高反射膜204以反射未被荧光粉层201吸收的激光，最外层的增透保护层205用作光学保护层，其上镀有增透膜，可使激发产生的荧光全透过。通过设置上述3层结构，荧光色轮中激发产生的荧光和反射的激光均可高效出射，进而提高产生的白光的亮度。

进一步优选地，如图3所示，荧光色轮上的荧光粉层按照环形设置，所述环形均分为四段，分别涂覆有黄色荧光粉层2011、绿色荧光粉层2012、黄色荧光粉层2011和绿色荧光粉层2012。当蓝光激光激发时，分别产生黄光和绿光，黄光、绿光分别与部分没有被吸收的蓝光激光混合成为蓝黄光、蓝绿光。采用环形分布设计，可提高荧光粉层的利用率。而将环形均分为多段，则激发时，旋转的分段荧光粉层能够以时序叠加的方式将蓝黄光和蓝绿光混合成白光。环形均分的段数越多(例如六段，八段甚至更多段)，激发产生的黄色荧光，绿色荧光交错的频率越高，从而使得混合后得到的白光的颜色稳定性越好。

光收集***3用于收集激发***2产生的荧光以及从所述激发***2反射的激光，并使收集的光线出射至匀光***。具体地，如图1所示，光收集***3为弧形反射镜，弧形反射镜上设置有一个透光孔，激光光源1提供的激光经过聚焦透镜6聚焦后，通过透光孔照射激发***2的荧光粉，弧形反射镜收集激发***2产生的荧光以及从激发***2反射的激光，并将所述荧光和激光反射至匀光***4中。弧形反射装置优选为半球形或半球形的一部分，激发***中的荧光粉层201放置在该半球形球心附近的第一点，匀光***4的入口位置放置在该半球形球心附近的第二点。第一点跟第二点关于该半球形的球心对称，这样，高功率的激光照射到荧光粉层201上并激发产生荧光，荧光与未被荧光粉层201吸收的激光经弧形反射镜反射被匀光***4收集，这样就能有效保证光线入射到匀光***4的效率较高。

匀光***4位于光收集***3的出射端，用于对入射的荧光和激光进行混合匀光处理，得到白光。具体地，如图1所示，匀光***4为方棒透镜。方棒一般为长条棒状，端面形状为矩形，内部分为中空与实心两种。中空的方棒内部镀有高反膜来反射光线，实心的方棒则利用全反射原理实现反射。本具体实施方式中，采用实心方棒对入射的激光进行全反射。当激光与激发产生的荧光以一定角度从一端进入方棒后，光线开始在内部不断的反射，每次反射就相当于形成了一个新的虚拟光源，最终出射的光相当于这些虚拟光源的叠加，激光与荧光混合均匀较好，因此从方棒另一端出射的白光的均匀性较好。

光出射***5位于匀光***4的出射端，用于对入射的白光进行收集和准直处理。具体地，如图1所示，光出射***5包括半抛物面反光杯501和扩散板502。方棒透镜的出射端部位于半抛物面反光杯501的焦点位置上，使方棒透镜的出射端部射出的光线作为点光源发挥作用，从而更好地控制调整照明白光L的光路。扩散板502位于所述半抛物面反光杯501的光线出射方向上。通过半抛物面反光杯501和扩散板502，使得方棒出射的白光被有效收集，并被准直出射。从最终的出射方向上看，实现了相对方棒透镜出射光方向旋转90°的出射调整，与此同时，也能够进一步提高照明白光L的颜色均匀性。半抛物面反光杯501也可以根据具体的照明光L进行相应的设计。

本具体实施方式中还提供一种使用上述照明装置的汽车激光大灯，以及在汽车前照灯中采用该汽车激光大灯的汽车。

本具体实施方式的照明装置，采用蓝色激光激发荧光粉，混合荧光和激光后得到白光，作为照明光。照明装置中由于采用技术成熟且价格较低的蓝光激光光源，大大降低了成本。且通过蓝光激光远程激发荧光粉的方式，相对于传统的通过紫外激光二次激发的方式，激发效率也较高，照明亮度较理想。本实用新型的照明装置，照明亮度理想，且成本较低，用于汽车激光大灯及汽车上时，可提高汽车前照灯的性能，且方案成本也较低。

具体实施方式二

本具体实施方式与实施方式一的不同之处在于：光出射***的具体组成及其与匀光***的相对位置。

如图4所示，为本具体实施方式中的照明装置的结构示意图。照明装置包括激光光源1、激发***2，光收集***3，匀光***4和光出射***5。各***的相对位置设置，工作原理与具体实施方式一中的相同，在此不重复说明。以下仅针对不同之处进行详细说明。光出射***5包括全抛物面反光杯501’和扩散板502。方棒透镜的出射端部位于全抛物面反光杯501’的顶点，从而更好地收集方棒出射的白光并控制调整照明白光L的光路。扩散板502位于所述全抛物面反光杯501’的光线出射方向上。通过全抛物面反光杯501’和扩散板502，使得方棒出射的白光被有效收集，并被准直出射。从最终的出射方向上看，实现了与方棒透镜出射光方向相同的出射调整。

本具体实施方式的照明装置，仅在于方棒出射的白光被收集准直的光学器件不同，最终出射光方向的调整不同，其余具体组成及工作原理与具体实施方式一相同，因此同样具有照明亮度理想，且成本较低的优点。当用于汽车激光大灯及汽车上时，同样可提高汽车前照灯的性能，且方案成本也较低。

具体实施方式三

本具体实施方式与实施方式一的不同之处在于：光出射***的具体组成及其与匀光***的相对位置。

如图5所示，为本具体实施方式中的照明装置的结构示意图。照明装置包括激光光源1、激发***2，光收集***3，匀光***4和光出射***5。各***的相对位置设置，工作原理与具体实施方式一中的相同，在此不重复说明。以下仅针对不同之处进行详细说明。光出射***5包括凸透镜501”。方棒透镜的出射端部位于凸透镜501”的焦点位置，从而较好地收集方棒出射的白光。关于方棒的出射光的收集，除使用前述两个实施方式所述的抛物面形状反光杯，本具体实施方式的凸透镜之外，其它可收集准直出射光线的器件均可应用于照明装置的中。

本具体实施方式的照明装置，仅白光出射时的准直光学器件有不同，其余具体组成及工作原理与具体实施方式一相同，因此同样具有照明亮度理想，且成本较低的优点。当用于汽车激光大灯及汽车上时，同样可提高汽车前照灯的性能，且方案成本也较低。

具体实施方式四

本具体实施方式与实施方式一的不同之处在于：激光光源以及激发***中使用的荧光色轮有不同。

本具体实施方式中的照明装置仍然包括激光光源、激发***，光收集***，匀光***和光出射***。只是激光光源除包括用于提供激发光的蓝光激光器之外，还包括用于提供混合用红光的红光激光器。即本具体实施方式中采用不同波长的激光作为初始的激光源，例如选用450nm蓝色激光器和635nm红色激光器组合，蓝光激光器出射蓝光用于激发荧光粉产生荧光，红光激光器出射红光参与混光以混合得到白光。相应地，激发***中的荧光色轮的分布示意如图6所示，荧光色轮上的荧光粉层按照环形设置，所述环形均分为三段，分别涂覆有黄色荧光粉层2011、绿色荧光粉层2012和红光反射材料层2013。工作时，通过调节马达驱动的转速以及激光光源中蓝光激光器和红光激光器出射激光的间隔，使得当荧光色轮上黄色荧光粉层2011或绿色荧光粉层2012转到激光照射位置时，激光光源中蓝光激光器工作，红光激光器不工作，从而出射蓝光，激发产生黄光或者绿光；当荧光色轮上红光反射材料层2013转到激光照射位置时，激光光源中蓝光激光器不工作，红光激光器工作，从而出射红光，被红光反射材料层反射后红光从激发***中出射。最终，黄光加未被吸收的蓝光，绿光加未被吸收的蓝光，红光三束光以高于人眼响应频率的时序交错频率进入匀光***中混合，从而混合后产生白光。

采用上述多激光器以及荧光色轮的设置，虽然增加激光源会导致激光器部分成本有所上升，但相对于实施方式一仅使用蓝光，黄光和绿光混合的方案，本具体实施方式中引入红光参与混光，使得混合后得到的白光的显色性能更好，更趋于自然光。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下做出若干替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种照明装置，其特征在于：包括激光光源、激发***，光收集***，匀光***和光出射***；所述激光光源包括用于提供激发光的蓝光激光器；激发***位于所述激光光源的出射方向上，用于接收所述激光激发荧光粉，产生荧光；光收集***用于收集所述激发***产生的荧光以及从所述激发***反射的激光，并使收集的光线出射至匀光***；匀光***位于所述光收集***的出射端，用于对入射的荧光和激光进行混合匀光处理，得到白光；光出射***位于所述匀光***的出射端，用于对入射的白光进行收集和准直处理。

2.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于：所述激光光源包括多组子光源，所述子光源包括蓝光半导体激光器、光学整形透镜和光纤；所述蓝光半导体激光器的出射端对准所述光学整形透镜的入射端，所述光学整形透镜的出射端对准所述光纤的入射端；所述多组子光源的多个光纤的出射端集合在一起作为所述激光光源的出射端。

3.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于：所述激发***为荧光色轮和带动所述荧光色轮转动的马达，所述荧光色轮包括基板和设置在所述基板上的荧光粉层；所述荧光色轮的位置使得所述荧光粉层能接收到所述激光。

4.根据权利要求3所述的照明装置，其特征在于：所述荧光色轮还包括设置在所述基板上的金属反射膜和增透膜保护层；从外至内，所述基板上依次为所述增透膜保护层、所述荧光粉层和所述金属反射膜。

5.根据权利要求3所述的照明装置，其特征在于：所述激光光源还包括用于提供混合用红光的红光激光器；所述荧光粉层在所述基板上按照环形设置，所述环形分为三段，分别涂覆有黄色荧光粉层、绿色荧光粉层和红光反射材料层。

6.根据权利要求3所述的照明装置，其特征在于：所述荧光粉层在所述基板上按照环形设置，所述环形均分为四段，分别涂覆有黄色荧光粉层、绿色荧光粉层、黄色荧光粉层和绿色荧光粉层。

7.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于：所述光出射***包括半抛物面反光杯和扩散板；所述匀光***的出射端位于所述半抛物面反光杯的焦点位置上，所述扩散板位于所述半抛物面反光杯的光线出射方向上。

8.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于：所述光出射***包括全抛物面反光杯和扩散板；所述匀光***的出射端位于所述全抛物面反光杯的顶点，所述扩散板位于所述全抛物面反光杯的光线出射方向上。

9.一种汽车激光大灯，其特征在于：所述汽车激光大灯中的照明装置为权利要求1至8任意一项所述的照明装置。

10.一种汽车，其特征在于：所述汽车的前照灯为权利要求9所述的汽车激光大灯。