CN205640619U - 车辆激光前照灯 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种车辆激光前照灯，更具体地，涉及一种下述车辆激光前照灯，包括：激光二极管；磷光体单元，设置为面对激光二极管；第一透镜单元，设置在激光二极管和磷光体单元之间并接收从激光二极管发射的光束；以及第二透镜单元，设置在激光二极管和磷光体单元之间并接收从第一透镜单元发射的光束。

Description

车辆激光前照灯
相关申请的交叉引用
本申请要求于2015年6月24在韩国知识产权局提交的第10-2015-0089420号韩国专利申请的优先权和权益，该申请的全部内容通过引用纳入本申请中。
技术领域
本实用新型涉及一种车辆激光前照灯。
背景技术
一般来说，车辆设置有用于照亮车辆前侧的前照灯，以便当车辆在夜间行驶时，能够识别行人和其他车辆。前照灯通过使用光束照亮车辆的前侧，通常使用卤素灯、高强度放电(HID)灯或LED二极管作为光源。然而，卤素灯、HID灯和LED二极管消耗大量的电功率，从而导致低的发光效率，更具体地，包括光源和透镜的光学***的整个尺寸比较大，其结果导致设计自由度低和重量大的缺点。鉴于此，最近正在逐渐开发使用激光二极管作为光源的前照灯，激光二极管非常环保，具有长的使用寿命，并且发光效率高。特别地，使用激光二极管作为光源的前照灯具有优异的光束平直度，并因此照明距离是卤素灯、HID灯和LED二极管等现有光源的两倍长。车辆激光类型的灯包括发射光束的激光二极管、收集发射的光束的聚光透镜，以及将聚光透镜收集的光束转化为白光的磷光体(phosphor)，因为激光的性质，所述光束具有优异的平直度，其结果是，当穿过聚光透镜的光束被发射到磷光体时，所述光束具有高斯光束图案。该光束图案在其中心处具有最高的能量密度，其结果是，存在磷光体耐热性差的问题。
实用新型内容
本实用新型致力于提供一种车辆激光前照灯，其通过使用轴棱镜透镜将具有高斯光束图案的光束转化为具有平顶(top-hat)光束图案的光束。
本实用新型的一个示例性实施例提供了一种车辆激光前照灯，包括：激光二极管；磷光体单元，设置为面向激光二极管；第一透镜单元，设置在激光二极管和磷光体单元之间，使得从激光二极管发射的光束穿过第一透镜；以及第二透镜单元，设置在激光二极管和磷光体单元之间，使得从第一透镜单元发射的光束穿过第二透镜。
第一透镜单元可为球面透镜或非球面透镜。
第二透镜单元可为轴棱镜透镜。
轴棱镜透镜可具有90至180度的角度。
第一透镜单元的面向激光二极管的表面可形成为平坦表面或非球面表面。
第一透镜单元的面向激光二极管的表面可形成为非球面表面，且其曲率半径可为2至5mm。
第一透镜单元的面对所述第二透镜单元的表面可以形成为球面表面或非球面表面。
第一透镜单元的面向第二透镜单元的表面的曲率半径可为2至5mm。
第二透镜单元的面向所述第一透镜单元的表面可形成为平坦表面或非球面表面。
第二透镜单元的面向第一透镜单元的表面可形成为非球面表面，且其曲率半径可为250mm或更大。
第二透镜单元的面向磷光体单元的表面可形成为非球面表面。
第二透镜单元的面向磷光体单元的表面的曲率半径可为5至20mm。
第一透镜单元可为由折射率为1.4至1.6的材料制成的透镜。
第二透镜单元可为由折射率为1.4至1.6的材料制成的透镜。
第一透镜单元和第二透镜单元之间的距离可为0至3mm。
车辆激光前照灯可以进一步包括反射器，其中所述反射器为MFR类型。
根据本实用新型示例性实施例的车辆激光前照灯可以通过使用轴棱镜透镜，即第二透镜将穿过第一透镜然后被收集在高斯图案中的光束进行分散，从而将高斯图案转化为平顶图案。因此，可以通过使用MFR实现清晰的光束图案，这在现有的激光模块中很难实现。
根据本实用新型示例性实施例的车辆激光前照灯，施加到磷光体的热负载程度是类似的，其结果是，与使用现有激光模块的情况相比，可以进一步提高光量和亮度。
根据本实用新型示例性实施例的车辆激光前照灯，光束没有被收集在磷光体的中心部位，其结果是与现有激光模块相比，可以增加磷光体极限亮度水平的区域，并增加发射到磷光体的光量。
前面的内容概述仅仅是说明性的并无意以任何方式进行限制。除了以上描述的示例性的方面、实施例和特征之外，其他的方面、实施例和特征将通过参照附图和以下的详细描述变得显而易见。
附图说明
图1为示出了根据本实用新型的一个示例性实施例的车辆激光前照灯的视图。
图2为示出了根据本实用新型的一个示例性实施例的车辆激光前照灯中光束的光收集路径的视图。
图3为示出了根据本实用新型的一个示例性实施例的车辆激光前照灯的光束图案的视图。
应理解，附图不一定是按照比例绘制，呈现的是说明本实用新型的基本原理的各种特征的稍微简化的表示。本文公开的本实用新型的特定设计特征，包括例如特定的尺寸、方向、位置和形状，将部分地通过具体的预期应用和使用环境确定。
附图中，附图标记指代贯穿附图的几幅图的本实用新型的相同或等同的部件。
具体实施方式
下文中，将参照附图详细说明本实用新型的示例性实施例。首先，在表示各图的构成元件的附图标记中，应注意的是，相同的构成元件将由相同的附图标记表示，即使它们在不同的附图中被示出。此外，下文将描述本实用新型的示例性实施例，但是显然本实用新型的技术精神并不受其限制或局限于此，而是本实用新型的示例性实施例可以由本领域普通技术人员进行修改，并且可以以不同方式实施。
图1为示出了根据本实用新型的一个示例性实施例的车辆激光前照灯的视图，图2为示出了根据本实用新型的一个示例性实施例的车辆激光前照灯中的第二透镜单元的光收集路径的视图，以及图3为示出了根据本实用新型的一个示例性实施例的车辆激光前照灯的光束图案的视图。
首先，将描述根据本实用新型的一个示例性实施例的车辆激光前照灯的配置。
如图1所示，本实用新型的车辆激光前照灯包括激光模块1。具体地，激光模块1包括激光二极管10、第一透镜单元20、第二透镜单元30和磷光体单元40。在这种情况下，激光模块1可基于从激光二极管10发射的光束的光轴，按照第一透镜单元20、第二透镜单元30和磷光体单元40的顺序进行设置。另外，在第一透镜单元20和第二透镜单元30之间可以有0至3mm的间隙。
具体地，激光二极管10是产生具有优异光平直度的激光的设备，并且与现有车辆灯所使用的卤素灯、HID灯、LED等相比，具有高亮度和高的检测信号与周围干扰光的比值。在这种情况下，可使用短波长约为450nm的蓝色激光二极管作为激光二极管10。
第一透镜单元20是从激光二极管10发射的光束首先进入的透镜，并可配置为具有折射率的透镜。在这种情况下，第一透镜单元20可配置为具有折射率1.4至1.6的透镜，以使得从激光二极管10发射的光束可被折射。因此，从激光二极管10发射的光束在穿过第一透镜单元20时，可以以预定角度折射，然后进入第二透镜单元30。
第一透镜单元20可配置为球面透镜或非球面透镜。
在这种情况下，第一透镜单元20可包括面向激光二极管10的第一表面，以及面向第二透镜单元30的第二表面。具体地，第一透镜单元20的第一表面为光入射表面，从激光二极管10发射的光束进入该光入射表面，第一透镜单元20的第二表面是一个光出射表面，进入第一表面的光束从该光出射表面出射到第二透镜单元30。
在这种情况下，第一透镜单元20的第一表面可形成为平坦表面或非球面表面。
具体地，第一透镜单元20的第一表面的形状没有限制，只要光束可进入光束的光入射表面即可。因此，光束可进入第一透镜单元20的第一表面，即使第一透镜单元20的第一表面没有形成为弯曲表面。另外，第一透镜单元20本身具有折射率，使得进入第一表面的光束可在第一透镜单元20中折射。因此，第一透镜单元20的第一表面可形成为平坦表面或非球面表面。同时，在第一表面形成为非球面表面的情况下，第一表面的曲率半径可为2至5mm。
第一透镜单元20的第二表面可形成为球面表面或非球面表面。
具体地，第二表面为光束的光出射表面，当进入第一表面的光束在穿过第一透镜单元20的内部而发生折射然后从第一透镜单元20出射时，第二表面用于使从第一透镜单元20出射的光束容易地进入第二透镜单元30。因此，第二表面需要形成为弯曲表面，以便收集被发射的同时在第一透镜单元20中发生折射的光束。也就是说，第二表面可形成为具有弯曲表面的球面表面或非球面表面。在这种情况下，第二表面的曲率半径可为2至5mm。
第二透镜单元30是穿过第一透镜单元20的光束进入并发生折射的透镜，并可配置为具有类似于第一透镜单元20的折射率的透镜。在这种情况下，第二透镜单元30的折射指数可以为1.4至1.6。相应地，从第一透镜单元20出射的光束在穿过第二透镜单元30时，可以以预定角度折射。
第二透镜单元30可为非球面透镜或轴棱镜透镜。在这种情况下，第二透镜单元30可包括面向第一透镜单元20的第三表面，以及面向磷光体单元40的第四表面。具体地，第二透镜单元30的第三表面是光入射表面，从第一透镜单元20出射的光束进入该光入射表面，第二透镜单元30的第四表面是光出射表面，进入第三表面的光束从该光出射表面出射到磷光体单元40。
同时，第二透镜单元30只有一个表面配置为具有轴棱镜特性，以便实现适于低光束的四棱柱光束图案。因此，第二透镜单元30的第三表面可形成为平坦表面或非球面表面，第二透镜单元30的第四表面可形成为具有轴棱镜特性的非球面表面。在这种情况下，在第三表面形成为非球面表面的情况，第三表面可以形成接***坦表面的形状，以便使进入第三表面的光束的变化最小化。也就是说，第三表面的曲率半径可为250mm或更大。另外，第四表面可配置成具有90至180度的轴棱镜角度，其曲率半径可为5至20mm。
在这种情况下，进入第二透镜单元30的光束在穿过第四表面时发生折射，并在其局部部分互相重叠。在这种情况下，在重叠部分处，各个光束具有的光束强度通过彼此重叠而增大，从而形成清晰的光束图案。换句话说，如图2所示，从第二透镜单元30出射的光束的形状可为平顶形，即帽子形状。特别是，平顶光束图案在整个热负载中相似，从而与现有激光模块中实现的高斯光束图案相比，进一步提高了相同热负荷下的光量和亮度。另外，在使用同一磷光体的情况下，对于高斯光束图案，由于能量密度集中在中心部分(即使LD的数量增加)，使得极限亮度区域较窄，因此很难增加光量，但是在平顶光束图案的情况下，优点是极限亮度水平被提高，并且光量进一步增加。
如图3所示，在进入磷光体单元40(将在下文描述)的光束的一部分处实现的光束图案，除了重叠部分之外，，可能不清晰。因此，具有预定形状的光束图案可清晰地形成，尤其是，形成切掉(cut-off)部分的四棱柱光束图案可容易地实现。因此，甚至通过利用MFR类型反射器，仍能够实现现有激光模块中很难实现的尖锐光束图案。具体地，在现有MFR类型反射器的情况下，由于图案是通过消除图像形成的，因此通过使用由现有激光模块形成的不清晰光束图案难以形成上述光束图案，这是因为在无法形成清晰光束图案的情况下很难实现切掉部分，其结果是，MFR类型反射器不能在现有激光模块中被利用。与此相反，由于根据本实用新型的激光模块设置有轴棱镜透镜，并形成以上描述的清晰光束图案，优点是，甚至可通过利用现有的MFR类型反射器，可实现清晰的光束图案。
同时，为了实现适于远光束的平顶光束图案，需要使用转动式轴棱镜透镜。在这种情况下，平顶光束图案可以形成为圆形，并可形成对称的光束图案。
磷光体单元40是一个将从激光二极管10发射的蓝色激光光束转化为白光的结构。在这种情况下，磷光体单元40可形成为具有比第一透镜单元20和第二透镜单元30更大的面积，以便容易地接收穿过第一透镜单元20和第二透镜单元30的蓝色激光光束。
接下来，将描述一种操作本实用新型的示例性实施例的车辆激光前照灯的方法。
如图1所示，激光光学模块1按照激光二极管10、第一透镜单元20、第二透镜单元30和磷光体单元40的顺序设置。激光二极管10通过使用光源产生蓝色激光光束，并向第一透镜单元20发射该蓝色激光光束。从激光二极管10发射的蓝色激光光束进入第一透镜单元20的第一表面。在这种情况下，蓝色在第一透镜单元20中按第一透镜单元20本身的折射率在第一透镜单元20中发生折射，然后被发射。在第一透镜单元20中发生折射的蓝色激光光束被第一透镜单元20的第二表面收集，然后进入第二透镜单元30。在这种情况下，被第一透镜单元20的第二表面收集的光束进入第二透镜单元30，同时形成高斯光束分布。进入第二透镜单元30的第三表面的光束在第二透镜单元30中发生折射。进入第二透镜单元30的第三表面的光束经由第二透镜单元30的内部从第二透镜单元30的第四表面出射。在这种情况下，从第二透镜单元30的第四表面出射的各光束在预定距离内彼此部分地重叠。结果是，蓝色激光光束形成平顶光束分布，且部分地重叠的光束的强度增强，形成清晰的光束。因此，该光束的多个重叠部分形成预定的形状。
也就是说，如图3所示，当从激光二极管10发射的光束经由第一透镜单元20和第二透镜单元30进入磷光体单元40中时，该光束可以以四棱柱光束形状的形式进入。
如上所述，已经在说明书和附图中描述和图示了示例性实施例。这些示例性实施例的选择和描述是为了说明本实用新型的某些原理及其实际应用，进而使得本领域技术人员能够实现和使用本实用新型的各种示例性实施方案，及其替换和修改方案。通过前面描述显然可知的是，本实用新型的某些方面并不限于本文示出的例子的特定细节，并且因此可以认识到，本领域技术人员可以想到其他修改和应用，或其等效物。然而，在考虑本说明书和附图之后，本结构的许多改变、修改、变形以及其它用途和应用对本领域技术人员而言变得明显。所有的这些不背离本实用新型的精神和范围的改变、修改、变形以及其它用途和应用都应认为被仅由随后所附权利要求限定的本实用新型覆盖。

Claims (16)

1.一种车辆激光前照灯，其特征在于，包括：
激光二极管；
磷光体单元，设置为面对所述激光二极管；
第一透镜单元，设置在所述激光二极管和所述磷光体单元之间，使得从所述激光二极管发射的光束穿过所述第一透镜；以及
第二透镜单元，设置在所述激光二极管和所述磷光体单元之间，使得从所述第一透镜单元发射的光束穿过所述第二透镜。
2.根据权利要求1所述的激光前照灯，其特征在于，所述第一透镜单元为球面透镜或非球面透镜。
3.根据权利要求1所述的激光前照灯，其特征在于，所述第二透镜单元为轴棱镜透镜。
4.根据权利要求3所述的激光前照灯，其特征在于，所述轴棱镜透镜具有90至180度的角度。
5.根据权利要求1所述的激光前照灯，其特征在于，所述第一透镜单元的面向所述激光二极管的表面形成为平坦表面或非球面表面。
6.根据权利要求5所述的激光前照灯，其特征在于，所述第一透镜单元的面向所述激光二极管的表面形成为非球面表面，并且其曲率半径为2至5mm。
7.根据权利要求1所述的激光前照灯，其特征在于，所述第一透镜单元的面向所述第二透镜单元的表面形成为球面表面或非球面表面。
8.根据权利要求1所述的激光前照灯，其特征在于，所述第一透镜单元的面向所述第二透镜单元的表面的曲率半径为2至5mm。
9.根据权利要求1所述的激光前照灯，其特征在于，所述第二透镜单元的面向所述第一透镜单元的表面形成为平坦表面或非球面表面。
10.根据权利要求9所述的激光前照灯，其特征在于，所述第二透镜单元的面向所述第一透镜单元的表面形成为非球面表面，并且其曲率半径为250mm或更大。
11.根据权利要求1所述的激光前照灯，其特征在于，所述第二透镜单元的面向所述磷光体单元的表面形成为非球面表面。
12.根据权利要求1所述的激光前照灯，其特征在于，所述第二透镜单元的面向所述磷光体单元的表面的曲率半径为5至20mm。
13.根据权利要求1所述的激光前照灯，其特征在于，所述第一透镜单元为由折射率为1.4至1.6的材料制成的透镜。
14.根据权利要求1所述的激光前照灯，其特征在于，所述第二透镜单元为由折射率为1.4至1.6的材料制成的透镜。
15.根据权利要求1所述的激光前照灯，其特征在于，所述第一透镜单元和所述第二透镜单元之间的距离为0至3mm。
16.根据权利要求1所述的激光前照灯，其特征在于，进一步包括：反射器，其中所述反射器为MFR类型。
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