CN109099339A - 路面照明装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种路面照明装置，包括：二维半导体激光光源阵列和光源阵列驱动电路；二维半导体激光光源阵列设置在垂直于路面的长度方向的平面上，二维半导体激光光源阵列中每一半导体激光光源的激光输出方向与水平面所成的夹角随所在行距离路面的高度的减小而增加；光源驱动电路阵列包括多个驱动电路，处于同一行的半导体激光光源对应一驱动电路，驱动电路用于改变对应行内的半导体激光光源的激光输出功率。通过设置二维半导体激光光源阵列以及对应的驱动电路可实现对路面的均匀照明，进而可在一定的水平距离范围内为监控摄像头提供均匀的补光，解决现有技术中监控补光灯不能实现均匀照明的问题。

Description

路面照明装置
技术领域
本发明实施例涉及激光应用技术领域，更具体地，涉及路面照明装置。
背景技术
目前，视频监控是安防领域的一个重要组成部分，监控图像在众多应用中也具有越来越明显的作用，例如随着路面上交通车辆的增多，为防止交通事故的发生以及在事故发生后能够有效快速的处理事故，需要对路面的交通状态进行视频监控，以获取监控图像。对于远距离清晰成像的需求也日益强烈，因此需要一种路面照明装置为监控摄像头的图像拍摄进行补光，以实现更远距离的监控。
近年来，利用LED作为监控补光灯进行补光的技术已广泛应用于安防领域，但LED光源仍存在一些不足，例如LED芯片不仅体积较大、发光效率低，而且其光束发散角大，光束准直性差，导致LED光源的照射距离有限，用于为监控摄像头补光时只能覆盖很短的水平距离范围，只适用于短距离的补光。
若要实现一定水平距离范围内的清晰成像，不仅需要提高监控补光灯的照射距离，监控补光灯的光照强度也需满足一定的要求，而目前监控补光灯的光源大多具有固定的发光功率，光照强度也是固定的，这导致不同水平距离处接收的光照度分布不均匀，与光源的水平距离较近处接收的光照度较强，而与光源的水平距离较远处接收的光照度较弱，则监控画面中的图像清晰度较差。因此，先现急需提供一种路面照明装置，以在一定的水平距离范围内为监控摄像头提供均匀的补光。
发明内容
为克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本发明实施例提供了一种路面照明装置。
一方面，本发明实施例提供了一种路面照明装置，包括：二维半导体激光光源阵列和光源阵列驱动电路；
所述二维半导体激光光源阵列设置在垂直于路面的长度方向的平面上，所述二维半导体激光光源阵列包括多个半导体激光光源，所述二维半导体激光光源阵列中每一所述半导体激光光源的激光输出方向与所述水平面所成的夹角随所在行距离所述路面的高度的减小而增加；
所述光源驱动电路阵列包括多个驱动电路，处于同一行的所述半导体激光光源对应一所述驱动电路，所述驱动电路用于改变对应行内的所述半导体激光光源的激光输出功率，以使所述路面上被所述二维半导体激光光源阵列照射的范围内每一位置处接收到的光照度在预设范围内。
优选地，所述装置还包括：多个准直透镜；
所述准直透镜与所述半导体激光光源一一对应，所述准直透镜分别设置在对应的所述半导体激光光源的激光输出光路上，所述准直透镜用于准直对应的所述半导体激光光源输出的激光光束。
优选地，所述驱动电路具体包括：若干半导体激光驱动芯片和一定值电阻；
所述半导体激光驱动芯片与所处的驱动电路对应的处于同一行的所述半导体激光光源一一对应；
若干所述半导体激光驱动芯片之间串联连接，且与所述定值电阻串联连接。
优选地，任意两个所述驱动电路之间并联连接。
优选地，所述定值电阻的阻值与所述驱动电路一一对应；
所述定值电阻的阻值根据所述路面上、所述定值电阻对应的处于同一行的所述半导体激光光源照射的范围内每一位置处接收到的光照度、所述定值电阻对应的处于同一行的所述半导体激光光源距离路面的高度以及所述定值电阻对应的处于同一行的每一所述半导体激光光源的激光输出方向与所述水平面所成的夹角确定。
优选地，所述装置还包括：多个散热单元；
所述半导体激光光源与所述散热单元一一对应，所述半导体激光光源设置在对应的所述散热单元上，所述散热单元用于为对应的所述半导体激光光源降温。
优选地，所述散热单元上还设置有基板，所述散热单元对应的所述半导体激光光源固定在所述基板上。
优选地，每个所述半导体激光光源均为近红外垂直腔面发射激光光源。
优选地，所述装置还包括：供电模块；
所述供电模块与所述光源阵列驱动电路电连接，所述供电模块用于为所述光源阵列驱动电路以及所述二维半导体激光光源阵列供电。
所述装置，所述二维半导体激光光源阵列中每一行的所述半导体激光光源的数量相同。
本发明实施例提供的一种路面照明装置，包括：二维半导体激光光源阵列和光源阵列驱动电路；二维半导体激光光源阵列设置在垂直于路面的长度方向的平面上，二维半导体激光光源阵列包括多个半导体激光光源，二维半导体激光光源阵列中每一所述半导体激光光源的激光输出方向与水平面所成的夹角随所在行距离所述路面的高度的减小而增加；光源驱动电路阵列包括多个驱动电路，处于同一行的半导体激光光源对应一所述驱动电路，驱动电路用于改变对应行内的半导体激光光源的激光输出功率，以使路面上被二维半导体激光光源阵列照射的范围内每一位置处接收到的光照度在预设范围内。本发明实施例中提供的路面照明装置，通过设置二维半导体激光光源阵列可实现对路面的均匀照明，进而可在一定的水平距离范围内为监控摄像头提供均匀的补光，解决现有技术中监控补光灯不能实现均匀照明的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例提供的一种路面照明装置的结构示意图；
图2为图1中半导体激光光源阵列的结构示意图；
图3为本发明另一实施例提供的一种路面照明装置中不同高度的半导体激光光源具有不同的俯仰角的示意图；
图4为本发明另一实施例提供的一种路面照明装置中任一半导体激光光源与对应的准直透镜的结构关系示意图；
图5为本发明另一实施例提供的一种路面照明装置中驱动电路的结构示意图；
图6为本发明另一实施例提供的一种路面照明装置中散热单元与对应的半导体激光光源的位置关系示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
由于现有技术中，在视频监控领域，若要保证监控摄像头实现一定水平距离范围内的清晰成像，不仅需要提高监控补光灯的照射距离，监控补光灯的光照强度也需满足一定的要求，而目前监控补光灯的光源大多具有固定的发光功率，光照强度也是固定的，这导致不同水平距离处接收的光照度分布不均匀，与光源的水平距离较近处接收的光照度较强，而与光源的水平距离较远处接收的光照度较弱，则监控画面中的图像清晰度较差。因此，本发明实施例中提供了一种路面照明装置，以在一定的水平距离范围内为监控摄像头提供均匀的补光，解决现有技术中监控补光灯不能实现均匀照明的问题。
本发明一实施例提供了一种路面照明装置，包括：二维半导体激光光源阵列和光源阵列驱动电路；
所述二维半导体激光光源阵列设置在垂直于路面的长度方向的平面上，所述二维半导体激光光源阵列包括多个半导体激光光源，所述二维半导体激光光源阵列中每一所述半导体激光光源的激光输出方向与所述水平面所成的夹角随所在行距离所述路面的高度的减小而增加；
所述光源驱动电路阵列包括多个驱动电路，处于同一行的所述半导体激光光源对应一所述驱动电路，所述驱动电路用于改变对应行内的所述半导体激光光源的激光输出功率，以使所述路面上被所述二维半导体激光光源阵列照射的范围内每一位置处接收到的光照度之差在预设范围内。
具体地，如图1和图2所示，图1为本发明实施例中提供的一种路面照明装置的结构示意图，为侧视图；图2为图1中半导体激光光源阵列1的结构示意图，为正视图。从图1中可以看出，路面照明装置包括：二维半导体激光光源阵列1和光源阵列驱动电路2。需要说明的是，图1和图2中仅以二维半导体激光光源阵列1中包括4行4列半导体激光光源为例，相应地，由于处于同一行的半导体激光光源对应一驱动电路，图1中仅以4个驱动电路为例进行说明，但对于包含其他数量的半导体激光光源的二维半导体激光光源阵列结构也同样适用于本发明实施例提供的路面照明装置。二维半导体激光光源阵列中的半导体激光光源可以为激光芯片。
本发明实施例中的二维半导体激光光源阵列可为m×n的阵列，m≥1，n≥1，且m和n不能同时为1。二维半导体激光光源阵列中每一行的半导体激光光源的数量可相同也可不相同，本发明图1中仅示出了数量相同的情况，在这种情况下，不仅可以保证在路面的长度方向上每一位置处接收到的光照度之差在预设范围内，还可以很容易的保证在路面的宽度方向上每一位置处接收到的光照度之差在预设范围内，即只需将同一行的半导体激光光源的激光输出功率调整为相同即可保证在路面的宽度方向上每一位置处接收到的光照度之差在预设范围内。当二维半导体激光光源阵列中每一行的半导体激光光源的数量不相同时则需要针对不同情况进行激光扩束处理。例如，二维半导体激光光源阵列中依然包括4行，但是第一行中有一个半导体激光光源，第二行有两个，第三行有三个，第四行有四个，则此时需要根据每一行中半导体激光光源数量的不同，选取合适的扩束装置，以使得每一行中的半导体激光光源的综合效果可以使路面的宽度方向上每一位置处接收到的光照度之差在预设范围内。
这里的预设范围是指允许路面上每一位置处接收到的光照度不相等，而是在一个较小的范围内波动，当接收到的光照度在预设范围内时即可认为路面上接收到的光照度是相差不大的，二维半导体激光光源阵列对路面的照明是均匀的，进而可为监控摄像头提供均匀的补光。
本发明实施例中，二维半导体激光光源阵列中处于同一行的半导体激光光源的激光输出方向可以相同也可以不相同，只要能保证均匀覆盖待照射范围即可。每一半导体激光光源的激光输出方向均会与水平面成一夹角。
作为优选方案，可以使二维半导体激光光源阵列中处于同一行的半导体激光光源的激光输出方向相同，如此可以更容易实现均匀覆盖路面，即路面上每一位置处接收到的光照度在预设范围内。如图1中第一行的半导体激光光源的激光输出方向相同且与水平面成夹角α1，第二行的半导体激光光源的激光输出方向相同且与水平面成夹角α2，第三行的半导体激光光源的激光输出方向相同且与水平面成夹角α3，第四行的半导体激光光源的激光输出方向相同且与水平面成夹角α4。其中，α1<α2<α3<α4。也就是说，不同高度的半导体激光光源的激光输出方向分别与水平面具有大小不同的夹角，使不同高度的半导体激光光源产生的光束能够分别覆盖不同的水平距离，这里的水平距离是指二维半导体激光光源阵列所在的平面与光束照射在路面上的位置之间的距离。如图3所示，为不同高度的半导体激光光源具有不同的俯仰角的示意图。以半导体激光光源的激光输出方向为水平方向时对应的俯仰角为0进行说明，其中第一行的半导体激光光源的俯仰角较小，使得激光输出方向与地面的夹角较小，可照射到较远的水平距离，第二行、第三行和第四行的半导体激光光源的俯仰角依次增大，使得激光输出方向与地面的夹角依次减小，则光束的照射距离可覆盖由远及近的一定范围，达到在一定照射距离范围内的补光效果。
二维半导体激光光源阵列中的每一半导体激光光源对应一驱动电路，由驱动电路驱动，并改变半导体激光光源的激光输出功率，使路面上被二维半导体激光光源阵列照射的范围内每一位置处接收到的光照度之差在预设范围内。半导体激光光源与对应的驱动电路可物理连接，也可电连接，可根据需要进行设置，本发明实施例中在此不作具体限定。在路面照明装置进行工作时，二维半导体激光光源阵列中的所有半导体激光光源同时受驱动工作，发出阵列激光光束为摄像头进行补光。
本发明实施例中提供的一种路面照明装置，包括：二维半导体激光光源阵列和光源阵列驱动电路；二维半导体激光光源阵列设置在垂直于路面的长度方向的平面上，二维半导体激光光源阵列包括多个半导体激光光源，二维半导体激光光源阵列中每一所述半导体激光光源的激光输出方向与水平面所成的夹角随所在行距离所述路面的高度的减小而增加；光源驱动电路阵列包括多个驱动电路，处于同一行的半导体激光光源对应一所述驱动电路，驱动电路用于改变对应行内的半导体激光光源的激光输出功率，以使路面上被二维半导体激光光源阵列照射的范围内每一位置处接收到的光照度在预设范围内。本发明实施例中提供的路面照明装置，通过设置二维半导体激光光源阵列可实现对路面的均匀照明，进而可在一定的水平距离范围内为监控摄像头提供均匀的补光，解决现有技术中监控补光灯不能实现均匀照明的问题。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的路面照明装置还包括：多个准直透镜；
所述准直透镜与所述半导体激光光源一一对应，所述准直透镜分别设置在对应的所述半导体激光光源的激光输出光路上，所述准直透镜用于准直对应的所述半导体激光光源输出的激光光束。
具体地，由于需要远距离的照射与补光，因此要求每个半导体激光光源发出的激光光束具有很小的发散角，以提高激光光束的照射距离，因此本发明实施例中引入光束准直模块，光束准直模块中包括多个准直透镜，准直透镜与半导体激光光源一一对应，即每个半导体激光光源的激光输出光路上均设置有一个准直透镜，具体可将半导体激光光源的出光面设置在对应的准直透镜的焦点处，从而使半导体激光光源发出激光光束被准直，如图4所示为任一半导体激光光源与对应的准直透镜的结构关系示意图，从图4中可以看出，半导体激光光源11发出的激光光束被对应的准直透镜31准直后具有更小的发散角，可覆盖更远的路面距离。
在上述实施例的基础上，所述驱动电路具体包括：若干半导体激光驱动芯片和一定值电阻；
所述半导体激光驱动芯片与所处的驱动电路对应的处于同一行的所述半导体激光光源一一对应；
若干所述半导体激光驱动芯片之间串联连接，且与所述定值电阻串联连接。
具体地，驱动电路的结构示意图如图5所示，以图2中所示的二维半导体激光光源阵列结构为例，图2中二维半导体激光光源阵列1中包括4行4列半导体激光光源，所以共有四个驱动电路，分别为驱动电路21、驱动电路22、驱动电路23和驱动电路24。每个驱动电路中均包含有4个半导体激光驱动芯片和一个定值电阻，驱动电路21中包含有定值电阻211、驱动电路22中包含有定值电阻212、驱动电路23中包含有定值电阻23以及驱动电路24中包含有定值电阻214。每个半导体激光驱动芯片用于驱动对应的半导体激光光源，定值电阻用于调整每个驱动电路中的电流，以使每一行的半导体激光光源的激光输出功率不同，达到均匀照射路面的目的。
在上述实施例的基础上，为保证各行半导体激光光源独立控制，任意两个驱动电路之间并联连接。
在上述实施例的基础上，所述定值电阻的阻值与所述驱动电路一一对应；
所述定值电阻的阻值根据所述路面上、所述定值电阻对应的处于同一行的所述半导体激光光源照射的范围内每一位置处接收到的光照度、所述定值电阻对应的处于同一行的所述半导体激光光源距离路面的高度以及所述定值电阻对应的处于同一行的每一所述半导体激光光源的激光输出方向与所述水平面所成的夹角确定。
具体地，为确定每一驱动电路内定值电阻的阻值，可先确定出路面需要的光照度，再确定出根据半导体激光光源距离路面的高度以及定值电阻对应的处于同一行的半导体激光光源的激光输出方向与水平面所成的夹角即可确定出需要的半导体激光光源的激光输出功率，再根据确定的激光输出功率确定出每一行半导体激光光源需要流过的电流，根据确定的供电电源的电压，即可确定出每一驱动电路内定值电阻的阻值。距离路面较高的半导体激光光源发出的激光光束与水平面的夹角较小，可覆盖较远的距离，同时对应的驱动电路内定值电阻的阻值较小，以为该半导体激光光源提供较高的电流，使其具有较大的发光功率，在远距离处具有较高的光照度；随着距离路面高度的降低，半导体激光光源的激光光束与水平面的夹角变大，可覆盖由远及近的一定距离，同时对应的驱动电路内定值电阻的阻值逐渐变大，以为对应的半导体激光光源提供的电流依次变小，即发光功率与光照度也依次变小，则在照射距离的范围内，可提供均匀的光照效果。
本发明实施例中为每一驱动电路内定值电阻的阻值确定提供了一种行之有效的方法。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的路面照明装置还包括：多个散热单元；
所述半导体激光光源与所述散热单元一一对应，所述半导体激光光源设置在对应的所述散热单元上，所述散热单元用于为对应的所述半导体激光光源降温。
具体地，由于半导体激光光源在实际工作中会将一部分电能转化为热能，产生一定的温度，而当半导体激光光源的温度过高时，将会产生光衰现象，即发光功率会明显降低，达不到预期的照射距离，因此在实际应用中需要及时为半导体激光光源散热降温，以保持其长期具有良好的照射效果。
在上述实施例的基础上，所述散热单元上还设置有基板，所述散热单元对应的所述半导体激光光源固定在所述基板上。
具体地，如图6所示，为散热单元与对应的半导体激光光源的位置关系示意图，从图6中可以看出，任一散热单元41上还设置有基板51，散热单元41对应的半导体激光光源11固定在基板51上。作为优选方案，基板51可以为铝基板，可将半导体激光光源11焊接在基板51上，再将基板51固定在散热单元41上。这里散热单元具体可以为散热器，或其他具有散热功能的器件，本发明实施例中对此不作具体限定。
在上述实施例的基础上，每个所述半导体激光光源均为近红外垂直腔面发射激光光源。
具体地，本发明实施例中的半导体激光光源均为近红外垂直腔面发射激光光源，这是由于垂直腔面发射激光光源(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，VCSEL)的激光芯片兼具LD和LED的优点，具有光斑模式好、发光阈值低、稳定性好、寿命长、集成高、体积小、耦合效率高、价格便宜、波长带宽窄等优点，光束质量好，出射光是圆形光束，不需要复杂昂贵的光束整形系统，降低了耦合光束整形系统的复杂性和成本，尤其是VCSEL激光芯片产生的激光光束具有较小的发散角，光束准直性好，可照射到更远的距离，使监控摄像头能够实现远距离监控。而且，VCSEL激光芯片制造工艺简单，可实现量产，其出光方向垂直于衬底，可以很容易地实现高密度二维面阵的集成，实现更高功率输出。
具体可选取波长为850nm的近红外VCSEL激光芯片，该波长的光为红外光，摄像头容易捕捉。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的路面照明装置还包括：供电模块；
所述供电模块与所述光源阵列驱动电路电连接，所述供电模块用于为所述光源阵列驱动电路以及所述二维半导体激光光源阵列供电。
具体地，供电模块为光源阵列驱动电路以及二维半导体激光光源阵列提供恒定的电流。供电模块与光源阵列驱动电路之间可通过导线连接。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种路面照明装置，其特征在于，包括：二维半导体激光光源阵列和光源阵列驱动电路；
所述二维半导体激光光源阵列设置在垂直于路面的长度方向的平面上，所述二维半导体激光光源阵列包括多个半导体激光光源，所述二维半导体激光光源阵列中每一所述半导体激光光源的激光输出方向与所述水平面所成的夹角随所在行距离所述路面的高度的减小而增加；
所述光源驱动电路阵列包括多个驱动电路，处于同一行的所述半导体激光光源对应一所述驱动电路，所述驱动电路用于改变对应行内的所述半导体激光光源的激光输出功率，以使所述路面上被所述二维半导体激光光源阵列照射的范围内每一位置处接收到的光照度在预设范围内。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：多个准直透镜；
所述准直透镜与所述半导体激光光源一一对应，所述准直透镜分别设置在对应的所述半导体激光光源的激光输出光路上，所述准直透镜用于准直对应的所述半导体激光光源输出的激光光束。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述驱动电路具体包括：若干半导体激光驱动芯片和一定值电阻；
所述半导体激光驱动芯片与所处的驱动电路对应的处于同一行的所述半导体激光光源一一对应；
若干所述半导体激光驱动芯片之间串联连接，且与所述定值电阻串联连接。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，任意两个所述驱动电路之间并联连接。
5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述定值电阻的阻值与所述驱动电路一一对应；
所述定值电阻的阻值根据所述路面上、所述定值电阻对应的处于同一行的所述半导体激光光源照射的范围内每一位置处接收到的光照度、所述定值电阻对应的处于同一行的所述半导体激光光源距离路面的高度以及所述定值电阻对应的处于同一行的每一所述半导体激光光源的激光输出方向与所述水平面所成的夹角确定。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：多个散热单元；
所述半导体激光光源与所述散热单元一一对应，所述半导体激光光源设置在对应的所述散热单元上，所述散热单元用于为对应的所述半导体激光光源降温。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述散热单元上还设置有基板，所述散热单元对应的所述半导体激光光源固定在所述基板上。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的装置，其特征在于，每个所述半导体激光光源均为近红外垂直腔面发射激光光源。
9.根据权利要求1-7中任一项所述的装置，其特征在于，还包括：供电模块；
所述供电模块与所述光源阵列驱动电路电连接，所述供电模块用于为所述光源阵列驱动电路以及所述二维半导体激光光源阵列供电。
10.根据权利要求1-7中任一项所述的装置，其特征在于，所述二维半导体激光光源阵列中每一行的所述半导体激光光源的数量相同。
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