CN109681839A - 一种远近光一体的激光照明灯 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种远近光一体的激光照明灯，包括背对设置的远光模组和近光模组、设于远光模组和近光模组的出光口之间的可活动遮光板，以及沿光路设于可活动遮光板后方的透镜，远光模组包括远光光源和与远光光源对应的远光反光碗，远光光源包括基板、激光光源组件和与基板连接的驱动机构，激光光源组件包括激光源和激光波长转换组件，远光反光碗上设有与激光源的光束对应的通光孔，激光波长转换组件包括至少两个具有不同波长转换功能的激光波长转换层，驱动机构带动基板移动，激光波长转换组件随着基板移动使激光源出射的光束投射到不同的激光波长转换层上。本发明可以改变照明灯的出光颜色，以满足不同天气条件的照明需要，提高照明灯的实用性。
Description
技术领域
本发明涉及照明技术领域，尤其涉及一种远近光一体的激光照明灯。
背景技术
随着半导体技术的发展，LED(Light Emitting Diode，发光二极管)光源因具有高效，节能，环保、成本低以及寿命长等优点，正逐步取代传统的白炽灯和节能灯，成为一种通用的照明光源，特别在远近光一体的汽车大灯中得到了广泛的应用。然而在形成远光分布时，由于受到当前LED光源亮度的限制，通常存在中心照度明显不够以及光束不集中的问题。
针对上述问题，现有技术提出了一种基于激光和LED相结合的汽车大灯，其中近光光源采用LED光源，远光光源采用激光和LED的组合光源，两组光源位于安装板的两侧，背对设置，且两组光源出射的光束经车灯反光碗收集以及后端光学系统(包括挡板、透镜等)的配光，最终投射出所需要的远近光场分布。然而这种方式只能产生一种固定颜色的照明光，在雨雾天，单纯的白光无法达到足够的穿透效果，而黄光的穿透效果较好；然而在气象条件较好的情况下黄色光的显色指数又不够高，因此，单一颜色的照明光无法完全满足实际应用的需要。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的上述技术问题，提供了一种可提供多种颜色照明光的远近光一体的激光照明灯。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种远近光一体的激光照明灯，包括背对设置的远光模组和近光模组、设于所述远光模组和近光模组的出光口之间的可活动遮光板，以及沿光路设于所述可活动遮光板后方的透镜，所述远光模组包括远光光源和与所述远光光源对应的远光反光碗，所述远光光源包括基板、激光光源组件和与基板连接的驱动机构，所述激光光源组件包括激光源和激光波长转换组件，所述远光反光碗上设有与所述激光源的光束对应的通光孔，所述激光波长转换组件包括至少两个具有不同波长转换功能的激光波长转换层，所述驱动机构带动所述基板移动，激光波长转换组件随着基板移动使激光源出射的光束投射到不同的激光波长转换层上。
进一步的，所述通光孔位于所述远光反光碗靠近顶部的一侧，所述激光源发出的光线与激光波长转换层上表面的夹角小于40°。
进一步的，所述激光波长转换层的横截面为长度大于宽度的矩形结构，所述矩形结构的长度方向与激光源的入射面平行。
进一步的，所述激光波长转换层为陶瓷荧光片，不同的陶瓷荧光片将入射的激光束转换不同波长的出射光，所述陶瓷荧光片下方设有一层反射膜，所述反射膜为多层介质膜或金属反射膜。
进一步的，所述陶瓷荧光片上方设有白色扩散层，所述白色扩散层包含石英颗粒或氧化铝颗粒或氧化钛颗粒。
进一步的，所述激光波长转换层包括玻璃基质的荧光粉层和氧化铝陶瓷基底。
进一步的，所述驱动机构将所需出射光对应的激光波长转换层移动到所述远光反光碗的焦点处，所述远光光源还包括设于所述基板上的LED光源组件，所述LED光源组件紧靠所述激光波长转换层设置。进一步的，所述LED光源组件包括由下至上依次设于所述基板上的LED芯片和LED波长转换层。
进一步的，所述激光波长转换层和LED光源组件的外周包设有漫反射层。
本发明提供的远近光一体的激光照明灯，包括背对设置的远光模组和近光模组、设于所述远光模组和近光模组的出光口之间的可活动遮光板，以及沿光路设于所述可活动遮光板后方的透镜，所述远光模组包括远光光源和与所述远光光源对应的远光反光碗，所述远光光源包括基板、激光光源组件和与基板连接的驱动机构，所述激光光源组件包括激光源和激光波长转换组件，所述远光反光碗上设有与所述激光源的光束对应的通光孔，所述激光波长转换组件包括至少两个具有不同波长转换功能的激光波长转换层，所述驱动机构带动所述基板移动，激光波长转换组件随着基板移动使激光源出射的光束投射到不同的激光波长转换层上。通过驱动机构使得激光波长转换组件移动，可以使得激光源出射的光束在不同的激光波长转换层之间切换，从而改变照明灯的出光颜色，以满足不同天气条件的照明需要，提高照明灯的实用性及使用安全性。
附图说明
图1是本发明远近光一体的激光照明灯一具体结构示意图；
图2a-2b是本发明激光光斑在不同的激光波长转换层之间切换示意图；
图3a-3b是本发明激光束入射方向及光斑与激光波长转换层的位置示意图；
图4是本发明远光光源(除激光源)一具体结构示意图及俯视图；
图5是本发明远光光源(除激光源)另一具体结构示意图；
图6是本发明远光光源(除激光源)又一具体结构示意图。
图中所示：10、远光模组；111、基板；112、椭圆形光斑；113、激光源；114、驱动机构；116、116a-116b、激光波长转换层；1161、玻璃基质的荧光粉层；1162、氧化铝陶瓷基底；117、LED光源组件；118、LED芯片；119、LED波长转换层；120、远光反光碗；121、通光孔；130、白色扩散层；140、漫反射层；20、近光模组；210、LED光源组；220、近光反光碗；30、可活动遮光板；40、透镜。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细描述：
如图1、图2a-2b所示，本发明提供了一种远近光一体的激光照明灯，包括背对设置的远光模组10和近光模组20、设于所述远光模组10和近光模组20的出光口之间的可活动遮光板30，以及沿光路设于所述可活动遮光板30后方的透镜40，所述远光模组10包括远光光源和与所述远光光源对应的远光反光碗120，所述远光光源包括基板111、激光光源组件和与基板111连接的驱动机构114，所述激光光源组件包括激光源113和设于所述基板111上的激光波长转换层116，所述远光反光碗120上设有与所述激光源113的光束对应的通光孔121，所述驱动机构114带动所述基板111移动，所述激光波长转换组件随着基板111移动使激光源113出射的光束投射到不同的激光波长转换层116上。具体的，远光模组10和近光模组20可以是相互独立的结构，分别设置一个散热板，提高散热效果，也可以将其中的光源安装于同一个散热板上，背对设置，以节省空间，本实施例图1中将远光模组10和近光模组20独立设置，近光模组20采用LED光源组210和对应的近光反光碗220，近光反光碗220对LED光源组210发出的光线反射后向对应出光口的下方出射并投射到透镜40上用于近光照明。激光源113发出的光束透过通光孔121投射到激光波长转换组件上，通过驱动机构114带动基板111移动，而激光波长转换组件随之移动，使不同的激光波长转换层116被入射激光照射。本实施例中，激光波长转换组件包括两种激光波长转换层116a、116b，分别将激光束转换为白光和黄光，当然也可以包括更多可以产生其他颜色照明光的激光波长转换层116，在天气状况良好的情况下，激光束投射到激光波长转换层116a上并产生白色照明光，如图2a所示；当处于雨雾天情况下时，驱动机构114带动基板111移动，使激光束投射到激光波长转换层116b上，如图2b所示，此时激光波长转换层116b产生穿透性更强的黄色光束，提高照明灯在雨雾天气下的穿透性，提高其的使用便捷性和安全性。
优选的，所述驱动机构114可以采用普通直线移动机构，例如齿轮齿条结构机构或螺杆传动机构，也可以采用电磁铁吸附式移动机构，也可以采用压电陶瓷电机变形移动机构，当然也可以采用其他可以实现基板111快速、准确的切换移动机构。
如图1、3a-3b所示，所述通光孔121位于所述远光反光碗120靠近顶部的一侧，所述激光源113发出的光线与激光波长转换层116上表面的夹角小于40°。由于激光源113发出的光线透过远光反光碗120投射到激光波长转换层116上，因此，远光反光碗120上设有供该光线通过的通光孔121，通光孔121的形状和尺寸与激光源113的光斑适配，在保证光斑通过的前提下尽可能小，当然该通光孔121会损失远光反光碗120对光的收集效率，为了提高远光反光碗120的利用率，将通光孔121设置在远光反光碗120的顶部，使激光的入射方向与激光波长转换层116上表面的夹角θ小于40°，即以一个非常小的夹角斜入射到激光波长转换层116上，从而减少光线损失。
优选的，所述激光波长转换层116的横截面为长度(x轴方向)大于宽度(y轴方向)的矩形结构，所述矩形结构的长度方向与激光源113的入射面平行。具体的，由于激光以小于40°的倾角入射到激光波长转换层116的上表面，因此在激光波长转换层116上的投影光斑为椭圆形，此时为了更好地匹配该椭圆形光斑112，激光波长转换层116的横截面也应该是长宽不同的矩形结构，其中长度方向与激光源113的入射面平行，即与椭圆形光斑112的长轴方向(x轴)平行，如图3a-3b所示。
如图4所示，所述激光波长转换层116为陶瓷荧光片，不同的陶瓷荧光片将入射的激光束产生不同波长的出射光，所述陶瓷荧光片下方设有一层反射膜(图中未示出)，所述反射膜为多层介质膜或金属反射膜。由于激光光源能量集中，产生的热量高，因此选用具有良好的热导率和耐候性的陶瓷荧光片有助于快速散热和可靠工作，避免激光波长转换层116温度过高而烧坏，陶瓷荧光片可以直接固定在基板111上，本实施例中，基板111优选陶瓷基板，可以选用氮化铝或氧化铝等材料制成，导热性能好，陶瓷荧光片与基板111的固定可以通过胶水粘接或者锡膏焊接等形式，只要保证良好的导热即可。此外，为了减少陶瓷荧光片底面发光，可以先将陶瓷荧光片底部抛光，然后镀上反射膜，再粘结到底部的基板111上。反射膜可以采用多层介质膜或金属反射膜，粘结工艺可以选用固晶技术。本实施例中还提供另一种优选的方案：先在基板111上固定陶瓷荧光片的区域镀上金或者银层，该镀层的作用是方便与陶瓷荧光片粘接以及提高陶瓷荧光片底面的反射率；然后将陶瓷荧光片的底部抛光并镀上高反射膜；最后通过固晶胶将陶瓷荧光片粘接到基板111上。
如图5所示，所述陶瓷荧光片上方设有白色扩散层130，所述白色扩散层130包含石英颗粒或氧化铝颗粒或氧化钛颗粒，也可以采用其他白色或透明的氧化物颗粒形态，通过设置该白色扩散层130可以使陶瓷荧光片输出的白光或其他颜色的光更加均匀，进一步提高照明效果。
如图6所示，作为另一实施例，所述激光波长转换层116包括玻璃基质的荧光粉层1161和氧化铝陶瓷基底1162。优选的，所述玻璃基质的荧光粉层1161的厚度小于0.1mm，所述氧化铝陶瓷基底1162的厚度为0.1-0.3mm，由此形成的激光波长转换层116的厚度约为0.2-0.4mm。本实施例中氧化铝陶瓷基底1162优选为白色，提高漫反射效果，当然也可以使用其他颜色，此处不做限制。
优选的，所述驱动机构将所需出射光对应的激光波长转换层116移动到所述远光反光碗120的焦点处，所述远光光源还包括设于所述基板111上的LED光源组件117，所述LED光源组件117紧靠激光波长转换层116设置。具体的，驱动机构114根据当前的照明需要，将当前所需颜色的照明光对应的激光波长转换层116移动到远光反光碗120的焦点处，LED光源组件117的数量可以是一个或多个，且紧挨激光波长转换组件设置，本实施例图2a-2b中，每个激光波长转换层116对应两个LED光源组件117，即一个激光波长转换层116与两个LED光源组件117形成一组光源，当然每个激光转换层116对应的LED光源组件117可以是一个或大于2个，在实际应用中，两组光源可以单独控制，独立使用，也可以使其中的LED光源组件117一直点亮，仅改变激光波长转换组件的出光颜色。由于激光波长转换层116位于远光反光碗120的焦点处(激光波长转换层116上表面的中心与远光反光碗120的焦点重合)，LED光源组件117则会稍微偏离远光反光碗120的焦点，如此即可形成中间区域亮度高、周围区域亮度低的光源面，本实施例中两个LED光源组件117分布于激光波长转换层116的两侧，当然也可以分布在激光波长转换层116的同一侧，，以将激光和LED很好地结合在一起，形成一体，从而可以很好地满足照明灯的远光照明需求。优选的，所述LED光源组件117包括由下至上依次设于所述基板111上的LED芯片118和LED波长转换层119。LED芯片118发出的光线直接进入LED波长转换层119，由LED波长转换层119转换成荧光，并与未转换的LED光线混合形成白光或其他颜色的光，基板111优选陶瓷基板，由于其不导电，可以在其上镀导电层。导电层优选金或者银，一方面用于给LED芯片118供电，另一方面便于与LED芯片118进行共晶焊接，以形成粘接层。
优选的，所述LED波长转换层119为硅胶与荧光粉混合形成的硅胶荧光片或荧光粉与玻璃基质形成的玻璃荧光片或陶瓷荧光片。当然从热导率方面考虑，从高到低依次为陶瓷荧光片、玻璃荧光片、硅胶荧光片，因此优选陶瓷荧光片。
优选的，所述激光波长转换层116和LED光源组件117的外周包设有漫反射层140。如图4-6所示，该漫反射层140包设在激光波长转换层116和LED光源组件117的外周，可以采用硅胶和白色氧化物粒子混合而成的白墙胶，一方面该白墙胶将从激光波长转换层116和LED波长转换层119侧面发出的光线反射回波长转换层，有助于提高波长转换层内部的光密度，即减少侧面发光，提高上表面发光，另一方面白墙胶又消除了从波长转换层侧面发出的杂光的影响，提高照明亮度和光源利用率。
激光波长转换层116的尺寸无需和LED波长转换层119尺寸一致，激光波长转换层116的尺寸小于LED波长转换层119的尺寸，可以使激光波长转换层116发光更集中，亮度更高。本实施例中，LED芯片118的发光面尺寸可以为1.5*1.2mm，激光波长转换层116的横截面尺寸可以为1.5*0.8mm，当然LED芯片118的发光面尺寸和激光波长转换层116的尺寸可根据实际需要进行设计，此处不做限定。
激光波长转换层116和LED波长转换层119的上表面高度可以一致也可以不一致，激光波长转换层116的上表面可以高于或低于LED波长转换层119的上表面，在图4中，两者的高度一致即激光波长转换层116和LED波长转换层119的发光面在同一个平面上，然而高度不一致的发光面在某些应用中也许更有优势，因此此处不做限定，可以根据实际需要进行设计。
该远近光一体的照明灯可以用于车辆、飞机、船舶、舞台照明、户外探照等领域，具有广泛的适用性。
综上所述，本发明提供了一种远近光一体的激光照明灯，包括背对设置的远光模组10和近光模组20、设于所述远光模组10和近光模组20的出光口之间的可活动遮光板30，以及沿光路设于所述可活动遮光板30后方的透镜40，所述远光模组10包括远光光源和与所述远光光源对应的远光反光碗120，所述远光光源包括基板111、激光光源组件和与基板111连接的驱动机构114，所述激光光源组件包括激光源113和设于所述基板111上的激光波长转换层116，所述远光反光碗120上设有与所述激光源113的光束对应的通光孔121，所述驱动机构114带动所述基板111移动，所述激光波长转换组件随着基板111移动使激光源113出射的光束投射到不同的激光波长转换层116上。通过驱动机构114使得激光波长转换组件移动，可以使得激光源113出射的光束在不同的激光波长转换层之间切换，从而改变照明灯的出光颜色，以满足不同天气条件的照明需要，提高照明灯的实用性及使用安全性。
虽然说明书中对本发明的实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为提示，不应限定本发明的保护范围。在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种省略、置换和变更均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种远近光一体的激光照明灯，其特征在于，包括背对设置的远光模组和近光模组、设于所述远光模组和近光模组的出光口之间的可活动遮光板，以及沿光路设于所述可活动遮光板后方的透镜，所述远光模组包括远光光源和与所述远光光源对应的远光反光碗，所述远光光源包括基板、激光光源组件和与基板连接的驱动机构，所述激光光源组件包括激光源和激光波长转换组件，所述远光反光碗上设有与所述激光源的光束对应的通光孔，所述激光波长转换组件包括至少两个具有不同波长转换功能的激光波长转换层，所述驱动机构带动所述基板移动，所述激光波长转换组件随着基板移动使激光源出射的光束投射到不同的激光波长转换层上。
2.根据权利要求1所述的远近光一体的激光照明灯，其特征在于，所述通光孔位于所述远光反光碗靠近顶部的一侧，所述激光源发出的光线与激光波长转换层上表面的夹角小于40°。
3.根据权利要求2所述的远近光一体的激光照明灯，其特征在于，所述激光波长转换层的横截面为长度大于宽度的矩形结构，所述矩形结构的长度方向与激光源的入射面平行。
4.根据权利要求1所述的远近光一体的激光照明灯，其特征在于，所述激光波长转换层为陶瓷荧光片，不同的陶瓷荧光片将入射的激光束产生不同波长的出射光，所述陶瓷荧光片下方设有一层反射膜，所述反射膜为多层介质膜或金属反射膜。
5.根据权利要求4所述的远近光一体的激光照明灯，其特征在于，所述陶瓷荧光片上方设有白色扩散层，所述白色扩散层包含石英颗粒或氧化铝颗粒或氧化钛颗粒。
6.根据权利要求1所述的远近光一体的激光照明灯，其特征在于，所述激光波长转换层包括玻璃基质的荧光粉层和氧化铝陶瓷基底。
7.根据权利要求1所述的远近光一体的激光照明灯，其特征在于，所述驱动机构将所需出射光对应的激光波长转换层移动到所述远光反光碗的焦点处，所述远光光源还包括设于所述基板上的LED光源组件，所述LED光源组件紧靠所述激光波长转换层设置。
8.根据权利要求7所述的远近光一体的激光照明灯，其特征在于，所述LED光源组件包括由下至上依次设于所述基板上的LED芯片和LED波长转换层。
9.根据权利要求7所述的远近光一体的激光照明灯，其特征在于，所述激光波长转换层和LED光源组件的外周包设有漫反射层。
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