CN108758549A - 交通工具激光灯具防护装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种交通工具激光灯具防护装置，包括激光光源、二次光学元件；所需防护的蓝光波长为λ0；所述二次光学元件外侧固定设有平板玻璃内罩；所述平板玻璃内罩基底的内侧镀有若干层叠加而成的反射薄膜单元；所述反射薄膜单元自内向外具有两层，内层是光学厚度为λ0/4的高折射率薄膜，外层是光学厚度为λ0/4的低折射率薄膜。本发明在激光光源的二次配光元件前方增加一包含多层介质薄膜的玻璃平板内罩，通过对平板上多层薄膜的设计，可以实现对激光光源的445nm‑455nm波长范围的高反射，避免蓝光泄露至外侧，保护行人和驾驶员的安全。

Description

交通工具激光灯具防护装置
技术领域
本发明涉及一种汽车灯具，具体来说，是一种交通工具激光灯具防护装置。
背景技术
随着半导体技术的飞速发展,LED光源已经大规模的应用在汽车照明上,同时,激光光源也开始逐步的被应用在汽车照明上。激光光源具有单色性好，方向性强以及光亮度高等特点，特别是高亮度的这一特性，已经被部分产生作为辅助远光的光源应用在量产灯具上。但是激光光源在使用上也有额外的要求，根据国家法规，CLASS 3B以及CLASS 4级的激光都可能对人眼产生永久损伤，如果使用不当会对行人和驾驶员造成伤害。
激光白光光源与LED白光光源在本质上没有太大的区别，其都是通过蓝光激发荧光粉产生黄光，透过荧光粉的蓝光和激发的黄光形成白光。两种光源的最大区别在于LED光源的发光角度大，而激光半导体的发光角度小，一般会搭配一个激光整形透镜。
当由于外力或者内部情况导致荧光粉失效时，高能量的蓝光便会泄露到外侧，由于使用在车灯上的激光光源都大于1W以上，根据安全组织的定义，其被归类为CLASS 4类激光器，此级别的激光器意味着产生蓝色激光泄露时，会对人眼造成永久伤害。
目前国内外对于激光防护的方法，一般是只采取紧急保护措施，即在激光光源上方开一小孔，放置对应监测器，当监测到有蓝光泄露时，便主动关闭激光光源。
这种紧急情况下主动关闭激光光源的方式，虽然实现了主动式防护的功能，但是，一方面，对于使用者的体验造成一定不良的影响，另一方面，仅仅具有紧急切断的保护措施，而没有预防的措施，对于防激光泄露的防范效果有所欠缺。
发明内容
本发明的目的是：提供一种交通工具激光灯具防护装置，即在激光光源的二次配光元件前方增加一包含多层介质薄膜的玻璃平板内罩，通过对平板上多层薄膜的设计，可以实现对激光光源的445nm-455nm波长范围的高反射，避免蓝光泄露至外侧，保护行人和驾驶员的安全。
本发明采取以下技术方案：
一种交通工具激光灯具防护装置，包括激光光源10、二次光学元件20；所需防护的蓝光波长为λ0；所述二次光学元件外侧固定设有平板玻璃内罩30；所述平板玻璃内罩30基底的内侧镀有若干层叠加而成的反射薄膜单元；所述反射薄膜单元自内向外具有两层，内层是光学厚度为λ0/4的高折射率薄膜31，外层是光学厚度为λ0/4的低折射率薄膜32。
进一步的，所述平板玻璃内罩30的基底材质为玻璃。
进一步的，所述λ0的为445-455nm，带宽为10nm。
进一步的，所述平板玻璃内罩30与二次光学元件20卡扣连接或熔接。
更进一步的，所述λ0为450nm。
进一步的，相邻反射薄膜单元之间通过涂镀连接。涂镀的方式有很多种，比如溶胶凝胶，磁控溅射等。
进一步的，所述反射薄膜单元的层数为2-4层。
进一步的，所述激光灯具为汽车大灯或前照灯。
本发明的有益效果在于：
1)在激光光源的二次配光元件前方增加一包含多层介质薄膜的玻璃平板内罩，通过对平板上多层薄膜的设计，可以实现对激光光源的445nm-455nm波长范围的高反射，避免蓝光泄露至外侧，保护行人和驾驶员的安全。
2)可以大幅降低主动关闭激光光源的概率，从而减少由于蓝光泄露对于使用者的体验造成的不良影响。
3)在主动紧急切断保护措施的基础上，相当于增加了预防的措施，提升了蓝光泄露的防范的效果，提升了安全可靠性。
附图说明
图1是交通工具激光灯具防护装置的整体示意图。
图2是交通工具激光灯具防护装置的剖视图。
图3是激光光源的光线通过二次光学元件和平板玻璃内罩的光线示意图。
图4是平板玻璃内罩多层薄膜中高低折射率以及通过的光线示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。
首先，对于基本原理进行说明：
在折射率为ng的基底上镀以光学厚度为λ0/4的高折射率n1的膜层后，由于空气-膜层和膜层-基片界面的反射光同位相，使反射率大大增加。对于中心波长λ0单层膜和基片组合的导纳为：
垂直入射的反射率为：
其中n0为入射第一层介质的折射率，如第一层介质为空气，则n0＝1。
用高、低折射率交替的，每层λ0/4厚的介质多层膜能够得到更高的反射率。这是因为从膜系所有界面上反射的光束，当它们回到前表面时具有相同位相，从而产生相长干涉，对这样一组介质膜系，在理论上可望得到十分接近于100％的反射率。
接下来，如果nH和nL是高、低折射率层的折射率，并使介质膜系两边的最外层为高折射率层，其每层的厚度均为λ0/4，对于中心波长λ0组合导纳为：
式中，ng是基片的折射率，2S+1是多层薄膜的层数。
因而，在空气中垂直入射时，中心波长λ0的反射率，即极大值反射率为：
由上次可知，nH/nL比值越大，或层数越多，则反射率越高。
基于多层膜的反射特性，我们在激光远光装置前面增加一平板玻璃灯罩，具体方案如下：
汽车激光灯具防护装置，包括激光光源10、二次光学元件20；所需防护的蓝光波长为λ0；所述二次光学元件外侧固定设有平板玻璃内罩30；所述平板玻璃内罩30基底的内侧镀有若干层叠加而成的反射薄膜单元；所述反射薄膜单元自内向外具有两层，内层是光学厚度为λ0/4的高折射率薄膜31，外层是光学厚度为λ0/4的低折射率薄膜32，为了增加反射率，薄膜层数必须为两层以上。
所述平板玻璃内罩30的基底材质为玻璃。
所述平板玻璃内罩30与二次光学元件20卡扣连接或熔接。
所述λ0为450nm。
相邻反射薄膜单元之间通过涂镀连接。
所述反射薄膜单元的层数为2-4层。
在此平板玻璃灯罩上镀以高低折射率间隔的薄膜，每层薄膜的厚度为需要防护波长的1/4。这里我们使用的激光光源其蓝光范围445nm-455nm，中心波长为450nm，带宽为10nm。当激光光源在正常工作时，产生的为白光，平板玻璃面罩不影响使用，当激光光源由于某些原因产生蓝光泄露时，外侧的平板玻璃面罩可以对大部分中心波长附近的蓝光进行反射，实现防护目的。
以上是本发明的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本发明要求保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种交通工具激光灯具防护装置，其特征在于：
包括激光光源(10)、二次光学元件(20)；所需防护的蓝光波长为λ0；
所述二次光学元件外侧固定设有平板玻璃内罩(30)；所述平板玻璃内罩(30)基底的内侧镀有若干层叠加而成的反射薄膜单元；
所述反射薄膜单元自内向外具有两层，内层是光学厚度为λ0/4的高折射率薄膜，外层是光学厚度为λ0/4的低折射率薄膜。
2.如权利要求1所述的交通工具激光灯具防护装置，其特征在于：所述平板玻璃内罩(30)的基底材质为玻璃。
3.如权利要求1所述的交通工具激光灯具防护装置，其特征在于：所述λ0的为445-455nm，带宽为10nm。
4.如权利要求1所述的交通工具激光灯具防护装置，其特征在于：所述平板玻璃内罩(30)与二次光学元件(20)卡扣连接或熔接。
5.如权利要求3所述的交通工具激光灯具防护装置，其特征在于：所述λ0为450nm。
6.如权利要求1所述的交通工具激光灯具防护装置，其特征在于：相邻反射薄膜单元之间通过涂镀连接。
7.如权利要求1所述的交通工具激光灯具防护装置，其特征在于：所述反射薄膜单元的层数为2-4层。
8.如权利要求1所述的交通工具激光灯具防护装置，其特征在于：所述交通工具为汽车。
9.如权利要求8所述的交通工具激光灯具防护装置，其特征在于：所述激光灯具为汽车大灯或前照灯。
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