CN105570790A - 激光车前灯 - Google Patents

Abstract

一种激光车前灯(100)包括一个激光光源组件(50)，为其提供光源。激光光源组件(50)包括一个激光模块(10)，其包括红色，绿色和蓝色激光管(22，24，26)，用于发射一个连续波可见光激光束(37)。一发散镜(112)反射激光束(37)以形成向后传播的光束(127)。反射杯(102)反射向后传播的光束(127)以产生一向前传播宽阔光束(129)。宽阔光束(129)透过镜头前端透镜(118)，形成一光束(131)照亮车辆前方空间。激光驱动器(51)调整光束(131)颜色和强度。以执行器(58)调整光束(131)的方向和/或形状。

Description

激光车前灯

技术领域

本发明涉及一车辆照明灯，更具体的，涉及一种采用激光作为光源的车前灯。

背景技术

汽车的前灯光源已经历许多代的演变进化。

早期车辆前灯光源使用在真空或惰性气体填充灯泡中操作一个或多个钨质灯丝。这种灯的光产生效率较低。另外，这种灯正常工作期间，钨灯丝表面汽化并凝结在灯泡玻璃上，使之变黑。这降低灯丝光产生率并阻挡本营穿过玻璃的光输出。由于这些原因，车辆前灯光源已不再使用一般的钨丝灯。

钨-卤，也称为石英卤素或石英-碘，技术通过提高灯丝工作温度增加钨的光产生效率。该技术还通过卤素再生循环显著增加灯泡亮度寿命。透射可见光但反射红外线的双向色涂层进一步提高钨卤素灯泡的光产生效率。反射的红外线辐射位于所述玻璃壳的中心的灯丝，将灯丝加热到比单独通过电阻加热来可实现更高的温度。被超级加热的灯丝发出更多的光在不增加功耗。

高强度放电(HID)灯，也被称为氙灯，通过电弧，而不是一发光灯丝，产生光。电弧来自电弧室中汽化金属卤化物。这些灯具有比钨和卤素灯更高的光产生效率。一般来说，HID前灯用35至38瓦特电能产生2800至3500流明的光，而卤素灯丝前灯用40和72瓦特电产生700至2100流明的光。由于从HID灯可获得比卤素灯泡更多的光，为产生相似的光束，HID前灯生产可制成比卤前灯小。若保留较大的尺寸，氙气前照灯可产生更强劲的光束图案。HID头灯不是直流电运行，因此它们需要镇流器控制灯泡电流。电头前灯泡中电弧产生大量短波长紫外线(UV)辐射。为防止对紫外线敏感的组件和材料，例如聚碳酸酯透镜和反射镜硬涂层，的降解，通常用一吸收UV硬玻璃屏蔽围绕灯泡的电弧管。相较于卤素灯450至1000小时的使用寿命为，HID灯的平均使用寿命为大约2000个小时。然而，HID灯比具有相同亮度的卤素灯往往多产生大约百分之四十(40％)的耀斑。

发光二极管(LED)前灯应用多个，比如，二十五，三十，LED段组成矩阵。一控制单元可单独开启，关闭，或调暗各个LED段。LED前灯性能介于卤素灯和HID前灯之间，但功耗略低，寿命更长，设计更灵活。随着LED技术的不断发展，预计LED前灯的性能将进一步提高，并接近，达到，甚至可能超过HID前灯。然而，LED灯每单位光输出产生显著热量。不同于传统光源热源与光源吻合，LED的热产生在后部。不同于白炽灯和HID氙气灯，LED灯易被高温损坏。长时间在超过接面最高允许温度的高温下运行会不可逆地降低LED灯性能，并最终缩短其使用寿命。为在高功率运行时保持LED接面低温，需有热管理措施，例如非常笨重和昂贵的散热器和/或冷却风扇。在冬季，需加热融化灯前透镜上的冰雪，因为来自LED的少量红外辐射无法有效加热灯前透镜。

随着法规对燃料效率要求的不断提高，以及消费者期望安全性，便利性，舒适性，和整体驾驶经验继续优化，一个高效车前灯的益处日益彰显。高效车前灯应是紧凑和重量轻的。车前灯应容易操控并能各种适应道路条件。车前灯在各种使用环境下可靠和耐用将是一优势。此外，车前灯的长使用寿命也是有利的。

发明概要

本发明的一宗旨是提供一种高功效汽车或其它车辆前照灯。本发明的另一宗旨是使车前灯具有低眩光,同时具有多功能性和紧凑的尺寸。

根据本发明的一特征，一车前灯，包括一反射杯，具有一含有一开孔的顶点和与所述顶点相对的一开放前端，和一耦合于所述反射杯开放前端的前端透镜。所述前端透镜与所述反射杯界定一腔室。车前灯还包括：一与所述反射杯在所述顶点与所述开孔耦合的激光光源组件，设定为发射一激光束至所述腔室；及一位于所述腔室中所述激光束光路上的反射镜，设定为反射所述激光束，以产生一向后传播光束，其中所述反射杯设定为反射所述向后传播光束，以产生一向前传播光束透射穿过所述前端透镜。

根据本发明的另一特征，反射镜包括一个发散反射面，以产生具有投射领域覆盖所述反射杯一部分的的向后传播光束,及一机械连接反射镜与反射杯的连杆。

根据本发明的另一特征，车前灯还包括一设置于所述激光光源组件和所述反射镜之间所述激光束光路上的发散透镜，设定为折射所述激光束，以产生一向所述反射镜传播的发散光束。

根据本发明的另一特征，反射杯包括一面向前端镜透镜的抛物面反射表面。反射镜位于邻近所述抛物面反射面的焦点。

根据本发明的另一特征，反射杯具有一表面含有多个粒状特征的反射面。

根据本发明的另一特征，反射杯具有一设定为产生水平扩展大于垂直扩展的所述向前传播光束的反射面。

根据本发明的另一特征，反射杯具有进一步设定为产生垂直向下扩展大于垂直向上扩展的所述向前传播光束的反射面。

根据本发明的另一特征，所述激光光源组件包括：一个激光模块，包括一第一激光管，一第二激光管，以及一第三激光管；一激光驱动器耦合于所述激光管。

根据本发明的另一特征，激光光源组件还包括一散热器，与所述激光模块的所述第一激光管，所述第二激光管，和所述第三激光管热接触。

根据本发明另一特征，激光光源组件还包括一执行器，机械地耦合于激光模块。

根据本发明的另一特征，激光模块进一步包括：一光学透明体，包含：一第一面和与之相对和平行的一第二面；一第三面和一第四面彼此相对且平行并连接所述第一面和所述第二面，所述第一激光管，所述第二激光管，和所述第三激光管设置于所述第四面；及一第五面和一第六面彼此相对，并连接所述第一面，所述第二面，所述第三面，和所述第四面；一设置于所述光学透明体的所述第五面上并在从所述第一激光管发射的一激光束光路上的第一膜，所述第一膜对射至其面向所述第一激光管的第一侧的光具有反射性；一平行于所述第一膜，设置于所述光学透明体内，并在从所述第二激光管发射的一激光束光路上的第二膜，所述第二膜对射至其面向所述第二激光管的第一侧的光具有反射性，对射至其与第一侧反面的第二侧的光具有透射性；及一平行于所述第二膜，设置于所述光学透明体内，并在从所述第三激光管发射的一激光束光路上的第三膜，所述第三膜对射至其面向所述第三激光管的第一侧的光具有反射性，对射至其与第一侧反面的第二侧的光具有透射性。

根据本发明的另一特征，所述第一膜通过一镀膜过程设置于所述光学透明体的所述第五面上；及所述第二膜和所述第三膜通过一植入过程设置于所述光学透明体内。

根据本发明的另一特征，光学透明体的所述第四面具有三凹陷形成其中以容纳所述第一激光管，所述第二激光管，和所述第三激光管。

根据本发明的另一特征，所述第一膜，所述第二膜和所述第三膜与从相应所述第一激光管，所述第二激光管，和所述第三激光管发射的激光束形成四十五度角。

根据本发明的另一特征，所述激光模块进一步包括：一第一透明体，包含：一第一面和与之相对和平行的一第二面；一第三面和一第四面相对且彼此平行，并连接所述第一面和所述第二面，其中所述第一激光管设置于所述第四面；及一第五面和一第六面彼此相对，并连接所述第一面，所述第二面，所述第三面，和所述第四面；一设置于所述第一透明体的所述第五面上并在从所述第一激光管发射的一激光束光路上的第一膜，所述第一膜对射至其面向所述第一激光管的第一侧的光具有反射性；一第二透明体，邻近所述第一透明体面，包含：一第一面和与之相对和平行的一第二面；一第三面和一第四面相对且彼此平行，并连接所述第一面和所述第二面，其中所述第二激光管设置于所述第四面；及一第五面和一第六面彼此相对，并连接所述第一面，所述第二面，所述第三面，和所述第四面，所述第五面与所述第一透明体所述第六面接触；一设置于所述第二透明体的所述第五面上并在从所述第二激光管发射的一激光束光路上的第二膜，所述第二膜对射至其面向所述第二激光管的第一侧的光具有反射性，对射至其与第一侧反面的第二侧的光具有透射性；一第三透明体，邻近所述第二透明体面，包含：一第一面和一第二面彼此平行并为三角形；一第三面连接所述第一面和所述第二面，并与所述第二透明体所述第六面接触；一第四面连接所述第一面，所述第二面和所述第三面，其中所述第三激光管设置于所述第四面；及一第五面连接所述第一面，所述第二面，所述第三面，和所述第四面；及一设置于所述第三透明体的所述第三面上并在从所述第三激光管发射的一激光束光路上的第三膜，所述第三膜对射至其面向所述第三激光管的第一侧的光具有反射性，对射至其与第一侧反面的第二侧的光具有透射性。

根据本发明的另一特征，所述第一膜，所述第二膜，和所述第三膜通过一镀膜过程设置于相应所述第一透明体所述第五面，所述第二透明体所述第五面，和所述第三透明体所述第三面上。

根据本发明的另一特征，所述第一透明体，所述第二透明体，和所述第三透明体的所述第四面各有一凹陷形成其中以容纳相应所述第一激光管，所述第二激光管，和所述第三激光管。

根据本发明的另一特征，所述第一透明体的所述第五面和所述第六面与所述第四面成四十五度角；所述第二透明体的所述第五面和所述第六面与所述第四面成四十五度角；所述第三透明体的所述第三面与所述第四面成四十五度角；及所述第三透明体的所述第五面与所述第四面成九十度角。

根据本发明的另一特征，所述激光模块包括一个绿色激光管；及所述激光模块的所述第三激光管包括蓝色激光管。

附图描述

图1描述根据本发明一实施例的一激光模块；

图2描述根据本发明另一实施例的一激光模块；

图3描述根据本发明一实施例的一激光光源组件；及

图4描述根据本发明一实施例的一车前灯。

具体实施例的详细描述

本发明将通过实施例的方式结合附图予以阐述。在附图中，各图中结构或功能相同或相似的元素会使用相同的标号。附图中元素的尺寸和特点仅是作为方便阐述的目的。它们不对本发明的范围有所界定，且并不一定表示实际尺寸和比例关系。

本发明提供一种以可见光激光发射器为光源的车前灯。本发明的激光车前灯适用于各种类型的车辆，例如，轿车，越野车，卡车，公共汽车，礼宾车，休闲车，摩托车，雪地摩托等。与现有光源，如，钨丝灯，卤素灯，高强度放电(HID)灯，发光发光二极管(LED)灯相比，激光灯将电能转化成光能的效率显著提高。此外，由于激光具有很高的一致性或相干性，用激光作光源的车前灯比其他类型的车前灯眩光更少，因而更安全。

图1是描述根据本发明一实施例的激光模块10的横截面视图。如本文下面所述，激光模块10可以为一个车前灯提供光源。

激光模块10包括一个由光学透明，无色，均质材料，如石英玻璃，构成的透明体11。透明体11具有六个四边形表面：彼此相对两个梯形面和与两梯形相连的四个矩形面。两梯形面之间的距离定义为透明体11的厚度。图1描述透明体11彼此相对，平行，且全等的前后梯形面之间的一个横截面。一顶边12和一底边16分别代表透明体11彼此平行的顶矩形面和底矩形面。一左边14代表透明体11的一左矩形面，其连接顶边12代表的顶面和底边16代表的底面，并与底边16形成四十五度(45°)角。一右边18个代表透明体11的一右矩形面，其与左边14代表左面相对并与顶边12代表的顶面和底边16代表的底面连接。右边18垂直于顶边12和底边16表示右面垂直于顶面和底面。应该理解的是，顶，底，左，右，前，和后等词汇只是参照图1的描述，因此不构成对激光模块10的透明体11取向的任何限制。

激光模块10还包括设置于透明体11由底边16代表的底面的一红色激光管22，一绿色激光管24，和一蓝色激光管26。优选地，激光管22，24，和26是产生连续激光输出光束的连续发光激光管。根据本发明一优选实施例，透明体11由底边16代表的底面上有三个半球形凹陷或缺口32，34，和36的分别容纳激光管22，24，和26。举例而言，激光管22，24，和26是用光学胶(图1未显示)定位于各自的缺口32，34，和36和透明体11连接。根据另一优选实施例，激光管22，24，和26安装在一紧固件或支架上(图1未显示)，其激光束发射孔定位靠近并垂直于透明体11的底面。

透明体11由左边14代表的左面上有一个反射膜42在红色激光管22发射的一红色激光束21的光径中。优选地，反射膜42具有较高的反射系数。反射膜42用于反射红色激光管22发射的红色激光束21产生反射红激光束31。反光膜42可以包括一种银，铝，铜或类似材料制成的膜。

透明体11内在绿色激光管24发射的一绿色激光束23的光径中有一个平行于反射膜42并与底边16成45°角的膜44。根据一优选实施例，膜44对射至其左侧的光具有高透射系数但对射至其面向绿色激光管24的右侧的光具有高反射系数。膜44可以包括一个银，铝，或类似材料制成的膜。为提高其对左侧入射光的透视率，膜44左侧有一抗反射涂层如折射率匹配涂层，单层干涉涂层，多层干涉涂层，蛾眼涂涂层，等。膜44用于透射反射红激光束31，并反射绿色激光束23以产生反射绿激光束33。

透明体11内在蓝色激光管26发射的一个蓝色激光束25的光径中有一个平行于反射膜44并与底边16成45°角的膜46。根据一优选实施例，膜46对射至其左侧的光具有高透射系数但对射至其面向蓝色激光管26的右侧的光具有高反射系数。膜46可以包括一个银，铝，或类似材料制成的膜。为提高其对左侧入射光的透视率，膜46左侧有一抗反射涂层如折射率匹配涂层，单层干涉涂层，多层干涉涂层，蛾眼涂涂层，等。膜46用于透射反射红激光束31与反射绿激光束33，并反射蓝色激光束25以产生反射蓝激光束35。

根据本发明的一实施例，反射膜42可以通过镀或其它技术施与透明体11的左面。根据本发明的另一实施例，通过一个植入过程中在透明体11内紧邻由左边14代表的左面形成膜42。如图1所示，膜44和膜46在透明体11块内形成。本发明一优选实施例，膜44和膜46通过一植入过程形成。

在膜46右边，反射红激光束31，反射绿激光束33，和反射蓝激光束35重合并通过由右边18代表的透明体11的右面，从而形成一个组合激光束37。为了最大限度地减少或消除激光束37的色散，透明体11的右面最好垂直于反射红激光束31，反射绿激光束33，和反射蓝色激光束35。此外，一抗反射涂层(图1中未显示)如折射率匹配层，单层干涉膜，多层干涉膜，蛾眼涂层，等，可施于由右边18代表的透明体11的右面以进一步减少其对激光束31,33，和35的反射。如下所述，根据本发明，组合激光束37可作为车前灯的光源。

图2是描述根据本发明另一实施例的激光模块10的横截面视图。如本文下面所述，激光模块10可以作为一个车前灯提供光源。

激光模块10包括按序排列且相邻的包括三个多面透明体11R，11G，和11B。透明体11R，11G，和11B可用紧固件，支架，和/或光学胶(未显示在图2)固定在一起。优选地，透明体11R，11G，和11B由光学透明，无色，均质材料，如石英玻璃，制成。应该理解的是，顶，底，左，右，前，和后等词汇只是参照图2的描述，因此不构成对激光模块10的透明体11R，11G，和11B取向的任何限制。

透明体11R是一个平行六面体，具有彼此相对，平行，且全等的两平行四边形面和四个连接两平行四边形面的矩形面。两平行四边形面之间的距离定义了透明体11R的厚度。图2描述透明体11R的前后平行四边形面之间的一个横截面。透明体11R包含由一顶边12R代表的一顶矩形面和由一底边16R代表的一底矩形面，彼此相对，平行，且全等。透明体11R还包含由一左边14R代表的一左矩形面和由一右边18R代表的一右矩形面，彼此相对，平行，且全等，并与顶边12R代表的顶面和底边16R代表的底面成45°角。

激光模块10还包括一个红色激光管22设置于底边16R代表的透明体11R底面。根据本发明一优选实施例，透明体11R由底边16R代表的底面上有一个半球形凹陷或缺口32容纳红色激光管22。举例而言，激光管22是用光学胶(图2未显示)定位于缺口32和透明体11R连接。

透明体11R由左边14R代表的左面上有一个反射膜42在红色激光管22发射的一红色激光束21的光径中。优选地，反射膜42具有较高的反射系数。反射膜42用于反射红色激光管22发射的红色激光束21产生反射红激光束31。反光膜42可以包括一种银，铝，铜或类似材料制成的膜。反射膜42可以通过镀或其它技术施与透明体11R的左面。根据本发明的另一实施例，通过一个植入过程中在透明体11R内紧邻由左边14R代表的左面形成反射膜42。

透明体11G是一个平行六面体，具有彼此相对，平行，且全等的两平行四边形面和四个连接两平行四边形面的矩形面。两平行四边形面之间的距离定义了透明体11G的厚度。优选地，透明体11G与透明体11R厚度相同。然而，这种限制并非本发明所需。换句话说，透明体11G与透明体11R厚度可以不相同。图2描述透明体11G的前后平行四边形面之间的一个横截面。透明体11G包含由一顶边12G代表的一顶矩形面和由一底边16G代表的一底矩形面，彼此相对，平行，且全等。透明体11G还包含由一左边14G代表的一左矩形面和由一右边18G代表的一右矩形面，彼此相对，平行，且全等，并与顶边12G代表的顶面和底边16G代表的底面成45°角。根据本发明一优选实施例，顶边12G代表的顶面和底边16G代表的底面分别与透明体11R中相应顶边12R代表的顶面和底边16R代表的底面排齐。

激光模块10还包括一个绿色激光管24设置于底边16G代表的透明体11G底面。根据本发明一优选实施例，透明体11G由底边16G代表的底面上有一个半球形凹陷或缺口34容纳绿色激光管24。举例而言，激光管24是用光学胶(图2未显示)定位于缺口34和透明体11G连接。

透明体11G由左边14G代表的左面上有一个膜44在绿色激光管24发射的一绿色激光束23的光径中。根据一优选实施例，膜44对射至其左侧的光具有高透射系数但对射至其面向绿色激光管24的右侧的光具有高反射系数。膜44可以包括一个银，铝，或类似材料制成的膜。为提高其对左侧入射光的透视率，膜44左侧有一抗反射涂层如折射率匹配涂层，单层干涉涂层，多层干涉涂层，蛾眼涂涂层，等。膜44用于透射反射红激光束31，并反射绿色激光束23以产生反射绿激光束33。膜44可以通过镀或其它技术施与透明体11G的左面。根据本发明的另一实施例，通过一个植入过程中在透明体11G内紧邻由左边14G代表的左面形成反射膜44。

透明体11B是一个五面体，具有彼此相对，平行，且全等的两等腰直角三角形面和三个连接两三角形面的矩形面。两三角形面之间的距离定义了透明体11B的厚度。优选地，透明体11B与透明体11G厚度相同。然而，这种限制并非本发明所需。换句话说，透明体11B与透明体11G厚度可以不相同。图2描述透明体11B的前后两三角形面之间的一个横截面。一左边14B代表一左矩形面与一底边16B代表的一底矩形面成45°角。一右边1BB代表一右矩形面垂直于与底边16B代表的底矩形面。根据本发明一优选实施例，底边16B代表的底面与透明体11G中底边16G代表的底面排齐。

激光模块10还包括一个蓝色激光管26设置于底边16B代表的透明体11B底面。根据本发明一优选实施例，透明体11B由底边16B代表的底面上有一个半球形凹陷或缺口36容纳绿色激光管26。举例而言，激光管26是用光学胶(图2未显示)定位于缺口36和透明体11B连接。

透明体11B由左边14GB代表的左面上有一个膜46在蓝色激光管26发射的一绿色激光束25的光径中。根据一优选实施例，膜46对射至其左侧的光具有高透射系数但对射至其面向蓝色激光管26的右侧的光具有高反射系数。膜46可以包括一个银，铝，或类似材料制成的膜。为提高其对左侧入射光的透视率，膜46左侧有一抗反射涂层如折射率匹配涂层，单层干涉涂层，多层干涉涂层，蛾眼涂涂层，等。膜46用于透射反射红激光束31和反射绿激光束33，并反射蓝色激光束25以产生反射蓝激光束35。膜46可以通过镀或其它技术施与透明体11B的左面。根据本发明的另一实施例，通过一个植入过程中在透明体11B内紧邻由左边14B代表的左面形成反射膜46。

在透明体11B中，反射红激光束31，反射绿激光束33，和反射蓝激光束35重合并通过由右边18B代表的透明体11B的右面，从而形成一个组合激光束37。为了最大限度地减少或消除激光束37的色散，透明体11B的右面最好垂直于反射红激光束31，反射绿激光束33，和反射蓝色激光束35。此外，一抗反射涂层(图2中未显示)如折射率匹配层，单层干涉膜，多层干涉膜，蛾眼涂层，等，可施于由右边18B代表的透明体11B的右面以进一步减少其对激光束31,33，和35的反射。如下所述，根据本发明，组合激光束37可作为车前灯的光源。

参考图1所描述的激光模块10包括三个激光管22,24，和26设置于含有三层膜42,44,和46的单一透明体11。与其它结构相比，图1所示的激光模块10中的单一透明体11结构更加简单，易于组装和可靠。至少两个膜44和46在透明体11内部形成，因此涉及一个植入过程以。参考图2所描述的激光模块10包括通过紧固件，支架，和/或粘合剂组装在一起三个透明体11R，11G,和11B。然而，三个膜42，44，和46可形成于相应透明体11R，11G，和11B的右表面。形成如图2所示的激光模块10中的膜42，44，和46只需要通过一个简单的和成熟的电镀工艺。

应该明白，作为车前灯光源的激光模块可以不同于如上参考图1和图2描述的结构和形式。例如，激光模块可以包含多于三个激光管。根据本发明的另一实施例，激光管包括两根红色激光管，两根绿色激光管，和一根蓝色激光管。根据另一个实施例，三个用于分别容纳激光管22，24，26的半圆形缺口的32，34，和36可被圆柱孔或隧道取代。按照另一个实施方案中，激光模块的光学透明块体为由一个与图1所示透明体11相似的顶部和一个长方体底部组成的七面体。

图3是描述根据本发明一实施例的一激光光源组件50的功能方框图。举例而言，激光光源组件50包括一如上参考图1或图2所描述的激光模块10，并如下所述可用于车前灯。

激光光源组件50包括一激光驱动器51，设定为从车辆上一电源管理单元(图3未显示)接收电源和一指令信号71。激光驱动器51与红色激光管22，绿色激光管24，和蓝色激光管26电连接。激光驱动器51与三激光管22，24，和26之间的电连接可以通过导线直接连接或通过电插座连接。响应来自电源管理单元的指令信号71，激光驱器51生成三个模拟激光驱动信号52，54和56，分别驱动激光模块10中的红色激光管22，绿色激光管24，和蓝色激光管26。激光模块10产生组合激光束37，其颜色和强度取决于模拟激光驱动信号52，54，和56。激光驱动器51的模拟激光驱动信号52，54，和56，分别决定激光管22，24，和26发出相应红色激光束21，绿色激光束23，和蓝色激光束25的功率水平，从而决定组合激光束37的颜色和强度。

根据本发明一优选实施例，激光光源组件50还包括一个散热件61连接于如图1所示激光模块10中透明体11的底面或如图2所示激光模块10中透明体11R，11G,11B的底面。举例而言，散热件61包括一块热传导材料，例如，氮化铝，铜，或类似材料，并通过紧固件，支撑，和/或粘合剂连接到激光模块10。散热件61形成有三个通孔或隧道62，64，和66，三个激光管22，24，和26分别安装其中并与散热件61保持热接触。因此，散热件61激光管22，24，和26提供一安装底座或安装基础，并在激光光源组件50运行时消散激光管22，24，和26产生的热量。

根据本发明一具体实施例，激光光源组件50还包括一个连接到或以其他方式耦合到激光模块10的执行器58。按照本发明，执行器58可能包括一伺服电机，一步进电机，一压电执行器，一继电器，一电磁继电器，或其它类似器件。执行器58可以直接连接到激光模块10，或可通过齿轮、皮带、链条、杠杆等与激光模块10耦合。执行器58接收来自一车上控制器(图3未所示)的指令信号78。响应于控制器的指令信号78，执行器58调整激光模块10的位置和/或方向。

根据本发明，激光光源组件50是不限于包括如上所述的所有功能。例如，执行器58用于调整组合激光束37的方向，是激光光源组件50的可选功能。一些小的经济型轿车一般不具备对不同路况和驾驶需求，自动调整前灯等功能。当用于这种车辆的前灯，激光光源组件50可不包括执行器58，以达到更加结构紧凑，重量轻，效率高和成本低的目的。

图4是描述根据本发明一实施例的一车前灯100的一个截面的示意图。举例而言，车前灯100使用如上参考图3所述的激光光源组件50为光源。然而，这并不是本发明的限制范围。依据本发明，车前灯100可以使用任何类型能发出适当强度和适当颜色连续波激光束的激光源。

车前灯100包括一个反射杯102，具有一个大致为二次曲面(quadric)的反射表面，例如，一大致圆抛物面或椭圆抛物面的反射面104。优选地，反射表面104具有高反射系数。激光光源组件50安装与反射杯102上位于反射表面104一顶点的一洞或孔105。一个凸面镜或散光反射镜112放置在反射表面104的一轴线上115上。在激光光源组件50和散光反射镜112之间的轴线115上设置一凹透镜或散光透镜114。根据本发明一具体实施例，一个或多个杆件116将凸面镜112和凹透镜114机械地耦合于反射杯102。根据本发明一优选实施例，凸面镜112放置在轴线115上抛物面反射面104的一焦点上或附近。一前端透镜118在反射杯102开放的前端与其耦合。反射杯102和前端透镜118定义了一包含激光光源组件50发光端，凸面镜112，和凹透镜114的一个前灯灯泡或前灯腔室121。根据本发明一个优选实施例中，前灯腔室121密封并充满惰性气体以提高车前灯100的可靠性和使用寿命。

当道路状况要求的打开车前灯100时，司机或一车载前灯控制器开启激光光源组件50发射组合激光束37沿大致抛物面反射面104的轴线115射入前灯腔室121。通过轴线115上散光透镜114，组合激光束37略分发散为光束125向散光反射镜112传播。反射镜112反射光束125形成向后传播的发散光束127射向反射杯102。向后传播光束127具有一个投射领域，覆盖反射表面104的主要部分。反射面104反射光束127产生一向前传播的光束129。由于反射镜112位于抛物面反射面104的焦点附近，反射光束129大致平行于轴线115。光束129透过前端透镜118射出腔室121，成为一光束131，为车辆提供前方道路照明。

依据本发明，前端透镜118可包含各种结构特征(图4中未示出)，以影响光束131的形状和/或方向。此外，前端透镜118可以包含反射特征(图4中未示出)将部分光束129反射回腔室121向反射杯102传播。反射面104再此反射向后传播光束至前端透镜118。按照本发明，反射杯102的反射面104不限于为抛物面。反射面104可能有其他形状以产生具有各种特征的光束129。此外，根据本发明一具体实施例，反射镜112和/或反射表面104可以包含颗粒特征以产生有点模糊的反射光束127和/或129。反射杯102的反射表面104可以偏离轴向或旋转对称以使光束129及最终的光束131水平方向扩展大于垂直方向扩展。反射面104也可一投射光束129使其及最终使光束131垂直方向向下扩展大于向上扩展。此外，车前灯100可以包括挡光结构(图4中未示出)限制光束131于某些指定的区域。这通常在车前灯100作为车辆低光(近光)灯时有益。

车前灯100光束131的颜色和强度可通过激光驱动器51(图3所示)的三个模拟激光驱动信号，52，54，和56控制。黑暗中一个物体被蓝光照射时通常会产生一更强烈更清晰的反射。因此根据本发明一个优选实施方案，在夜间驾驶时，车前灯100中激光光源组件50调接产生具有更多蓝色光的组合激光束37。另一方面，在夜间行车时，一个主要的安全隐患是迎面而来车辆的车灯产生的眩光。由于黄光眩光较小，根据本发明一个优选实施方案。当开车接近迎面而来的车辆，紧跟前方同方向车辆，或有雾时，车前灯100中激光光源组件50调接以产生更多的红色光和绿色光以使组合激光束37呈现黄色。一些专用车辆，如警车，救护车，消防车，公路维护车，紧急救援车，冰淇淋贩卖车等，经常使用特殊的颜色灯或闪光灯提醒附近的其他车辆或引起人们的注意。在这样的应用中，激光驱动器51，响应于驾驶员指令或车辆控制器控制信号，产生相应模拟激光驱动信号以生成具有一定颜色，强度和/或时间模式的组合激光束37。例如，组合激光束37的颜色和/或强度可随时间变化。

激光光源组件50中执行器58(如图3所示)设定为调节激光模块10相对于车前灯100的位置与方向。具体来说，执行58调整组合激光束37在灯腔室121中相对于反射镜112和和反射杯102的方向，从而有效地影响车前灯100的光束131。根据本发明一优选实施例，执行器58接收来自驾驶员指令，将激光模块10在两个位置间调整，以将光束131按投低光灯(超车灯)或高光灯(驾驶灯)方向上投射。对应于车前灯100为低光灯或高光灯状态，激光驱动器51可相应调节光束131的颜色和/或强度。此外，执行器58也可响应一控制信号调整激光模块10将光束131朝左前方向或右前方向投射。该控制信号可通过司机打开左转或右转信号灯或汽车方向盘向左或向右转向。此外，光束131向左或向右偏转程度可能取决于车辆方向盘转向左或向右转向的幅度。

根据本发明另一实施例，车前灯100包括两激光光源组件，每个类似于如上参照图3所描述激光光源组件50，但不包含执行器58。此外，反射杯102的反射面104形状不再是一精确的抛物面。对应于低光灯操作，一控制信号开启第一激光光源组件发射出预定颜色和强度的光束。对应于高光灯操作，另一控制信号开启第一激光光源组件或同时两个激光光源组件发射出预定颜色和强度的光束。根据另一实施例，车辆采用低光灯操作与高光灯操作采用不同的前灯。换句话说，每一个车前灯只用于低光灯操作或高光灯操作。在这一实施例中，车前灯只需包括一个激光光源组件，且该激光光源组件不需包括执行器。

根据本发明一优选的实施方案，车辆设计包括空气通道或渠道将车辆行驶时产生的气流引导至车前灯100中激光光源组件50的散热器61。气流有效地消散车前灯100运行过程中产生的热量。一些特殊车辆例如推土机，压路机等经常静止或低速运行。此类车的车前灯100可以包括一风扇产生额外的气流一辅助有效地耗消消散车前灯100运行过程中产生的热量。

至此，应领会本发明已提供一种汽车或车辆前照灯。按照本发明，车前灯包括一个能够发射连续可见波激光的激光光源组件作为光源。激光光源组件包括由发射多种颜色，如，红色，绿色和蓝色，激光的激光发射管组成的一激光模块。一种激光驱动器产生多个激光驱动信号，以产生多个彩色激光束。每一色激光的强度由相应的激光驱动信号确定。将激光管的多个激光束组合在一起，形成具有预定颜色和预定强度的一组合可见光激光束。组合激光推进传播进入一由车前灯的一反射杯形成的腔室。一散光反射镜将组合激光束反射向后传播至反射杯。根据本发明一实施例，散光反射镜设置在反射杯大致抛物面的焦点。抛物面反射杯反射向后传播的发散光束一产生一宽光束。宽光束向前传播通过一反射杯前端透镜照亮，以形成一光束车辆前面区域。光束的颜色和强度可调节一应当不同道路条件和驾驶要求。在激光光源组件含有一执行器调节光束的模式和方向，一提供更安全和更好的驾驶经验。

与现有光源，例如：钨丝灯，卤素灯，高强度放电(HID)灯，发光二极管(LED)等，相比，激光光源光转化效率显著提高。随着法规对燃料效率要求的不断提高，汽车设计和制造中对高能效车前灯的需求日益增加。此外，激光本质上具有高度时间和空间相关性。因此，采用激光光源的车前灯将投射出照明区与非照明区边界清晰的光束，从而减少眩光。眩光是干扰驾驶员视物的一主因，是夜间驾驶的重大安全隐患。此外，根据本发明的各种实施例，可以很容易地调整由激光光源产生的光束的颜色和强度，以增强安全性。激光车前灯光线投射光束的方向也可以因不同的驾驶行为和交通状况调整，从而提供一种自动调节车前照明，并进一步加强安全和提升驾驶经验。

本发明各种实施例已被参照附图阐释。在相关技术中具有普通技能的人可以根据上述说明对本发明做出各种修改。例如，根据本发明的车前灯并不限于一定包括参照图3描述的激光光源组件；根据本发明的激光光源组件也不限于一定包括参照图1和图2描述的激光模块。根据本发明的车前灯可以包括一个或多个任何能够产生合适的颜色和强度的连续可见波激光束激光光源组件，任何能够产生连续波可见光激光束合适的颜色和强度型组件。根据本发明的激光光源组件可以包括一个或多个激光模块，其中每个激光模块包括多个激光管，并能够合并多个激光管发射的激光束以产生一组合激光束。因此，说明书中的详细说明，不应被解释为可限制发明的范围。本发明的范围只受所附权利要求所限。

Claims (20)

1.一车前灯，包括一反射杯，具有一含有一开孔的顶点和与所述顶点相对的一开放前端，和一耦合于所述反射杯开放前端的前端透镜，所述前端透镜与所述反射杯界定一腔室，其特征在于所述车前灯还包括：

一与所述反射杯在所述顶点与所述开孔耦合的激光光源组件，设定为发射一激光束至所述腔室；及

一位于所述腔室中所述激光束光路上的反射镜，设定为反射所述激光束，以产生一向后传播光束，

其中所述反射杯设定为反射所述向后传播光束，以产生一向前传播光束透射穿过所述前端透镜。

2.如权利要求1所述的车前灯，其特征在于所述反射镜包括一个发散反射面，以产生具有投射领域覆盖所述反射杯一部分的的所述向后传播光束。

3.如权利要求1所述的车前灯，还包括一机械连接所述反射镜与所述反射杯的连杆。

4.如权利要求1所述的车前灯，还包括一设置于所述激光光源组件和所述反射镜之间所述激光束光路上的发散透镜，设定为折射所述激光束，以产生一向所述反射镜传播的发散光束。

5.如权利要求1所述的车前灯，其特征在于：

所述反射杯包括一面向所述前端镜透镜的抛物面反射面；及

所述反射镜位于邻近所述抛物面反射面的焦点。

6.如权利要求1所述的车前灯，其特征在于所述反射杯具有一表面含有多个粒状特征的反射面。

7.如权利要求1所述的车前灯，其特征在于所述反射杯具有一设定为产生水平扩展大于垂直扩展的所述向前传播光束的反射面。

8.如权利要求7所述的车前灯，其特征在于所述反射杯具有进一步设定为产生垂直向下扩展大于垂直向上扩展的所述向前传播光束的反射面。

9.如权利要求1所述的车前灯，其特征在于所述激光光源组件包括：

一个激光模块，包括一第一激光管，一第二激光管，以及一第三激光管；及

一激光驱动器，具有一第一驱动信号输出耦合于所述第一激光管，一第二驱动信号输出耦合于所述第二激光管，和一第三驱动信号输出耦合于所述第三激光管。

10.如权利要求9所述的车前灯，其特征在于，所述激光光源组件还包括一散热器，与所述激光模块的所述第一激光管，所述第二激光管，和所述第三激光管热接触。

11.如权利要求9所述的车前灯，其特征在于所述激光光源组件还包括一执行器，机械地耦合于所述激光模块。

12.如权利要求9所述的车前灯，其特征在于所述激光模块进一步包括：

一光学透明体，包含：

一第一面和与之相对和平行的一第二面；

一第三面和一第四面彼此相对且平行并连接所述第一面和所述第二面，所述第一激光管，所述第二激光管，和所述第三激光管设置于所述第四面；及

一第五面和一第六面彼此相对，并连接所述第一面，所述第二面，所述第三面，和所述第四面；

一设置于所述光学透明体的所述第五面上并在从所述第一激光管发射的一激光束光路上的第一膜，所述第一膜对射至其面向所述第一激光管的第一侧的光具有反射性；

一平行于所述第一膜，设置于所述光学透明体内，并在从所述第二激光管发射的一激光束光路上的第二膜，所述第二膜对射至其面向所述第二激光管的第一侧的光具有反射性，对射至其与第一侧反面的第二侧的光具有透射性；及

一平行于所述第二膜，设置于所述光学透明体内，并在从所述第三激光管发射的一激光束光路上的第三膜，所述第三膜对射至其面向所述第三激光管的第一侧的光具有反射性，对射至其与第一侧反面的第二侧的光具有透射性。

13.如权利要求12所述的车前灯，其特征在于：

所述第一膜通过一镀膜过程设置于所述光学透明体的所述第五面上；及

所述第二膜和所述第三膜通过一植入过程设置于所述光学透明体内。

14.如权利要求12所述的车前灯，其特征在于所述光学透明体的所述第四面具有三凹陷形成其中以容纳所述第一激光管，所述第二激光管，和所述第三激光管。

15.如权利要求12所述的车前灯，其特征在于所述第一膜，所述第二膜和所述第三膜与从相应所述第一激光管，所述第二激光管，和所述第三激光管发射的激光束形成四十五度角。

16.如权利要求9所述的车前灯，其特征在于所述激光模块进一步包括：

一第一透明体，包含：

一第一面和与之相对和平行的一第二面；

一第三面和一第四面相对且彼此平行，并连接所述第一面和所述第二面，其中所述第一激光管设置于所述第四面；及

一第五面和一第六面彼此相对，并连接所述第一面，所述第二面，所述第三面，和所述第四面；

一设置于所述第一透明体的所述第五面上并在从所述第一激光管发射的一激光束光路上的第一膜，所述第一膜对射至其面向所述第一激光管的第一侧的光具有反射性；

一第二透明体，邻近所述第一透明体面，包含：

一第一面和与之相对和平行的一第二面；

一第三面和一第四面相对且彼此平行，并连接所述第一面和所述第二面，其中所述第二激光管设置于所述第四面；及

一第五面和一第六面彼此相对，并连接所述第一面，所述第二面，所述第三面，和所述第四面，所述第五面与所述第一透明体所述第六面接触；

一设置于所述第二透明体的所述第五面上并在从所述第二激光管发射的一激光束光路上的第二膜，所述第二膜对射至其面向所述第二激光管的第一侧的光具有反射性，对射至其与第一侧反面的第二侧的光具有透射性；

一第三透明体，邻近所述第二透明体面，包含：

一第一面和一第二面彼此平行并为三角形；

一第三面连接所述第一面和所述第二面，并与所述第二透明体所述第六面接触；

一第四面连接所述第一面，所述第二面和所述第三面，其中所述第三激光管设置于所述第四面；及

一第五面连接所述第一面，所述第二面，所述第三面，和所述第四面；及

一设置于所述第三透明体的所述第三面上并在从所述第三激光管发射的一激光束光路上的第三膜，所述第三膜对射至其面向所述第三激光管的第一侧的光具有反射性，对射至其与第一侧反面的第二侧的光具有透射性。

17.如权利要求16所述的车前灯，其特征在于所述第一膜，所述第二膜，和所述第三膜通过一镀膜过程设置于相应所述第一透明体所述第五面，所述第二透明体所述第五面，和所述第三透明体所述第三面上。

18.如权利要求16所述的车前灯，其特征在于所述第一透明体，所述第二透明体，和所述第三透明体的所述第四面各有一凹陷形成其中以容纳相应所述第一激光管，所述第二激光管，和所述第三激光管。

19.如权利要求16所述的车前灯，其特征在于：

所述第一透明体的所述第五面和所述第六面与所述第四面成四十五度角；

所述第二透明体的所述第五面和所述第六面与所述第四面成四十五度角；

所述第三透明体的所述第三面与所述第四面成四十五度角；及

所述第三透明体的所述第五面与所述第四面成九十度角。

20.如权利要求9所述的车前灯，其特征在于：

所述激光模块的所述第一激光管包括一红色激光管；

所述激光模块的所述第二激光管包括一个绿色激光管；及

所述激光模块的所述第三激光管包括蓝色激光管。