CN106287434A - 激光探照灯 - Google Patents

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龙涛
邹诚
韩捷飞
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Abstract

本发明提供了一种激光探照灯，包括激光二极管，透反镜，第一聚焦透镜组，第二聚焦透镜组，荧光粉层，散射层，第一出光透镜，第二出光透镜，距离检测装置和激光调节装置。激光二极管输出的激光作为入射激光束，入射激光束经透反镜分光变成两束，一束被第一聚焦透镜组聚焦到荧光粉层上，另一束被第二聚焦透镜组聚焦到散射层上；从荧光粉层输出的荧光和散射层反射的激光混合形成最后的输出光。距离检测装置实时检测照射前方物体的距离，当距离小于安全距离时，通过激光调节装置调节输出光强或关闭激光输出。通过本发明的激光探照灯的结构，可以实现近距离范围照射时自动降低光强，防止错误照射人眼，危害人身安全。

Description

激光探照灯
技术领域
本发明涉照明领域，特别是涉及利用激光照明的特种照明领域。
背景技术
目前，LED 光源正在取代传统的白炽灯和节能灯成为一种新型的照明光源，但LED亮度有限，在一些需要高亮光源的特殊应用领域，例如舞台灯光照明，汽车大灯，投影显示等领域， LED就无法满足要求了。与LED同源的半导体激光二极管，也具有高效，节能，环保，寿命长的优点，利用激光激发荧光粉技术（远程荧光粉技术）可以得到超高亮度的点光源，该点光源可用在一些特殊的照明领域。
激光激发荧光粉技术是将激光聚焦到荧光粉层上，形成一个发光点很小的点光源，荧光粉受激产生高亮度的受激光，通常由蓝色激光激发黄色荧光粉，产生的黄光与剩余的蓝光混合形成白光，再由光学系统收集出射。激光光源的特点是，由于激光能量集中，因而可以形成超高亮度的点光源，利用该点光源可以设计出光束发散角非常小的激光探照灯。激光探照灯的光束发散角通常在1°以内，因而可以形成几公里的照射距离，当近距离照明时，由于发散角度小，光束能量集中，如果误照射到人眼，很容易造成人眼暂时性失明甚至永久性失明，对人身产生伤害。
发明内容
为了实现近距离检测光束亮度自动调节的激光探照灯，本发明提出了一种光源系统结构，包括：激光二极管，透反镜，第一聚焦透镜组，第二聚焦透镜组，荧光粉层，散射层，第一出光透镜，第二出光透镜，距离检测装置和激光调节装置；其中，第一聚焦透镜组和第二聚焦透镜组相对透反镜对称设置；从激光二极管输出的激光作为入射激光束，所述的入射激光束经透反镜分光变成两束，一束被第一聚焦透镜组聚焦到荧光粉层上，另一束被第二聚焦透镜组聚焦到散射层上；所述荧光粉层吸收入射激光并将其转换为与之波长不同的荧光；所述的距离检测装置检测所述的激光探照灯前方物体的距离，距离检测装置与激光调节装置连接，将距离信号反馈到激光调节装置，所述的激光调节装置与所述的激光二极管连接，当检测到的距离信号值小于设定值时，激光调节装置控制激光二极管的发光亮度或关闭激光二极管。这样，通过距离检测装置检测激光探照灯前方物体的距离，当距离小于一定值时，通过激光调节装置对激光的亮度进行调节或控制激光的开关和关闭。这样可以尽可能地保证当探照灯前方较近距离出现物体或人时，可以改变最后出射光束的亮度或探照灯出光光束的开通或关闭，从而减小对人眼的伤害。
附图说明
图1是本发明的激光探照灯的一种实施例的结构示意图。
具体实施方式
图1是本发明设计的激光探照灯的一种实施例的结构示意图。该激光探照灯包括激光二极管101，透反镜102，第一聚焦透镜组103，第二聚焦透镜组104，荧光粉层105，散射层106，第一出光透镜107，第二出光透镜108，距离检测装置2，激光调节装置3。其中，第一聚焦透镜组103和第二聚焦透镜组104相对于透反镜102对称设置。从激光二极管101出射的准直激光作为入射激光光束，本实施例中，优选的，激光二极管101采用恒流驱动模式，激光二极管101出射的准直激光强度随电流的增大而增加，先经透反镜102分光变成两束，一束进入反射光路，一束进入透射光路。反射光路的第一聚焦透镜组103将透反镜102反射的激光聚焦到荧光粉层105上，透射光路的第二聚焦透镜组104将透反镜102透射的激光聚焦到散射层106上。荧光粉层105设置在一个反射基板上，它能够吸收激光并出射荧光，出射的荧光再经过第一聚焦透镜组103收集，成为准直荧光光束，该准直荧光光束将透过透反镜102出射。散射层106具有散射和反射的作用，散射层106对透射光路的激光散射并反射，反射的激光再经第二聚焦透镜组104收集，成为准直激光光束，该准直激光光束将经透反镜102反射输出。最终反射光路出射的准直荧光光束和透射光路出射的准直激光光束合成一束光，该合成光最后经过第一出光透镜107和第二出光透镜108出射。
本实施例中，优选的，距离检测装置2采用超声检测装置，包括超声发射装置201和超声接收装置202，超声发射装置201沿出射光束的方向向前发射超声波，超声接收装置202接收到前方物体的回波后由距离检测装置2计算出前方物体的距离，距离检测装置2将该距离值传送给激光调节装置3，激光调节装置3控制激光二极管101的驱动电流，当距离值小于设定的值，例如10m，则激光调节装置3将激光二极管101的输入电流值等比例调低，当距离值小于极限值，例如5m时，则激光调节装置3将激光二极管101关闭，停止出光照射。
在本实施例中，优选的，透反镜102相对于入射激光束成45°倾斜放置，反射光路与透射光路的光轴相互垂直。透反镜102对入射激光光束的分光比例可以根据需要合理设置，例如，反射光束80%，透射光束20%，当透射光路的激光光束经过散射层106反射回来之后，其中的80%将被透反镜102再次反射出去，只有其中的20%会再次透过透反镜102浪费掉，因而总共损失的光能量只有20%×20%=4%，基本可以忽略不计。
在本实施例中，透反镜102除了对入射激光光束进行分光之外，还将对荧光粉层105出射的荧光进行滤光。作为本发明的优选实施例，通常入射激光选用蓝光，荧光粉层105选用黄色荧光粉，这样，荧光粉层105出射的黄光和散射层106反射的蓝光混合可以得到白光。为了输出白光，荧光粉层105输出的黄光应完全透过透反镜102。本发明具有很大的自由度，利用该光源结构只需将入射激光光束和荧光粉换成不同波长的激光和荧光粉，就能得到不同的输出光，这种简单的替换同理应包含在本发明的保护范围之内。
在本实施例中，荧光粉层105设置在一个反射基板上，形成反射式荧光粉层，反射基板能帮助荧光粉层散热。散射层106也设置在一个反射基板上，形成散射反射层，可以提高反射率。为了使最终的输出光中荧光和激光能混合均匀，经第一聚焦透镜组103收集的荧光和第二聚焦透镜组104收集的激光应具有相同的光束直径和发散角分布。
本实施例中，该混合光经过第一出光透镜107和第二出光透镜108扩束准直，形成发散角小于1°的远距离照射出射光束。
通过距离检测装置2的作用，可以实时检测激光探照灯前方近处可能出现的物体，通过自动调节方式快速降低输出光束的强度或关闭激光二极管，避免可能伤害人眼的情况出现。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种激光探照灯，其特征在于，包括：
激光二极管，透反镜，第一聚焦透镜组，第二聚焦透镜组，荧光粉层，散射层，第一出光透镜，第二出光透镜，距离检测装置和激光调节装置；其中，第一聚焦透镜组和第二聚焦透镜组相对透反镜对称设置；从激光二极管输出的激光作为入射激光束，所述的入射激光束经透反镜分光变成两束，一束被第一聚焦透镜组聚焦到荧光粉层上，另一束被第二聚焦透镜组聚焦到散射层上；所述荧光粉层吸收入射激光并将其转换为与之波长不同的荧光；所述的距离检测装置检测所述的激光探照灯前方物体的距离，距离检测装置与激光调节装置连接，将距离信号反馈到激光调节装置，所述的激光调节装置与所述的激光二极管连接，当检测到的距离信号值小于设定值时，激光调节装置控制激光二极管的发光亮度或关闭激光二极管。
2.如权利要求1所述的激光探照灯，其特征在于，所述激光为蓝色激光，所述荧光粉层为黄色荧光粉涂层。
3.如权利要求2所述的激光探照灯，其特征在于，所述透反镜对入射的激光实现20%透射，80%反射，同时透射从荧光粉层出射的黄光。
4.如权利要求1所述的激光探照灯，其特征在于，所述距离检测装置采用红外距离检测、激光距离检测、无线电波距离检测、超声距离检测或图像距离检测方法中的一种或几种的组合。
5.如权利要求1所述的激光探照灯，其特征在于，激光调节装置通过电流或电压方式控制激光二极管的发光亮度或激光二极管的开通和关闭。
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