CN109737354A - 远近光一体的照明灯 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种远近光一体的照明灯，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LED光源组件，激光光源组件包括激光源和设于基板上的激光波长转换层，远光反光碗靠近顶部的一侧设有与激光源的光斑对应的通光孔，激光波长转换层位于远光反光碗的焦点处，LED光源组件紧靠激光波长转换层设置。将通光孔设置在远光反光碗的顶部的一侧，使激光的入射方向与激光波长转换层上表面的夹角较小，减少光线从通光孔中出射，此外将激光和LED很好地结合在一起，满足了远光照明需求。
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。而远近光一体的LED照明灯已经广泛应用于车辆、舞台照明、勘探等领域。
在现有的LED汽车大灯中，近光光源和远光光源位于安装板的两侧，背对设置，且两组光源分别对于对应反光碗的焦点处，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。该种车灯可以得到满足需求的汽车大灯近光的配光分布，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。而激光光源(半导体激光二极管)具有能量集中、照射距离远等优点，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。因此为了提高LED远光灯的中心光强，现有技术中利用激光光源进行远光辅助照明。但目前利用激光光源作为远光辅助的方案中，通常是将激光光源作为单独的模组来使用，并不能和LED光源进行有效结合，导致照明光斑未能切实满足汽车大灯的照明需求。此外，由于挡板需要在远近光之间切换，在近光状态下，远光光源发出的光有大部分被挡板遮挡吸收，不仅浪费了能量，也导致了挡板上温度非常高，影响了车灯的可靠性和使用寿命。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供了一种可以将激光和LED很好地结合，提高远光照明的中心亮度的远近光一体的照明灯。
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LED光源组件，所述激光光源组件包括激光源和设于所述基板上的激光波长转换层，所述远光反光碗靠近顶部的一侧设有与所述激光源的光束对应的通光孔，所述激光波长转换层位于远光反光碗的焦点处，所述LED光源组件紧靠激光波长转换层设置。
进一步的，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，所述激光光源组件还包括沿光路设于所述激光源和通光孔之间的光学组件以及与所述激光源或光学组件连接的调节机构。
进一步的，所述激光波长转换层为陶瓷荧光片，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，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。
进一步的，还包括与所述激光源连接的第一电流调节器和与所述LED光源组件连接的第二电流调节器。
进一步的，近光状态下，所述第一电流调节器控制所述激光源的电流大小，所述第二电流调节器控制所述LED光源组件中LED芯片的电流大小。
本发明提供的远近光一体的照明灯，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LED光源组件，所述激光光源组件包括激光源和设于所述基板上的激光波长转换层，所述远光反光碗靠近顶部的一侧设有与所述激光源的光束对应的通光孔，所述激光波长转换层位于远光反光碗的焦点处，所述LED光源组件紧挨激光波长转换层设置。通过将激光波长转换层设置在远光反光碗的焦点处，同时LED光源组件紧靠激光波长转换层设置，从而形成中间区域亮度高、周围区域亮度低的光源面，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汽车大灯的远光照明需求。此外为了提高远光反光碗的利用率，将通光孔设置在远光反光碗的顶部的一侧，使激光的入射方向与激光波长转换层上表面的夹角小于40°，从而减少光线从通光孔中出射而损失，提高远光照明的中心亮度。
附图说明
图1是本发明实施例1中远近光一体的照明灯一具体结构示意图；
图2是本发明实施例1中激光束投射到激光波长转换层一具体示意图；
图3是本发明实施例1中激光束在激光波长转换层上形成的光斑一具体示意图；
图4-5是本发明实施例2中远光光源(除激光源)一具体结构示意图及俯视图；
图6是本发明实施例3中远光光源(除激光源)一具体结构示意图；
图7是本发明实施例4中远光光源(除激光源)一具体结构示意图；
图8是本发明实施例5中远光光源一具体结构示意图。
图中所示：10、远光模组；111、基板；112、激光源；113、激光波长转换层；1131、玻璃基质的荧光粉层；1132、氧化铝陶瓷基底；114、光学组件；115、调节机构；116、LED光源组件；117、LED芯片；118、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；510、第一电流调节器；520、第二电流调节器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细描述。
实施例1
如图1所示，本发明提供了一种远近光一体的照明灯，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LED光源组件116，所述激光光源组件包括激光源112和设于所述基板111上的激光波长转换层113，所述远光反光碗120靠近顶部一侧设有与所述激光源112的光束对应的通光孔，所述激光波长转换层113位于远光反光碗120的焦点处，所述LED光源组件116紧靠激光波长转换层113设置。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上形成近光照明。远光光源包括基板111、激光光源组件和LED光源组件116，激光光源组件和LED光源组件116发出的光线经远光反光碗120反射后向出光口上方出射，其中激光波长转换层113位于远光反光碗120的焦点处(即激光波长转换层113上表面的中心与远光反光碗120的焦点重合)，LED光源组件116则会稍微偏离远光反光碗120的焦点，如此则可形成中间区域亮度高、周围区域亮度低的光源面，本实施例中以LED光源组件116设有两个为例，LED光源组件116分布于激光波长转换层113的两侧，当然也可以分布在激光波长转换层113的同一侧(此处不做限定)。本发明的照明灯可将激光和LED很好地结合在一起，形成一体，从而可以很好地满足汽车大灯的远光照明需求。
如图2-3所示，所述激光源112发出的光线透过远光反光碗120投射到激光波长转换层113上，激光源112发出的光线与激光波长转换层113上表面的夹角小于40°。由于激光源112发出的光线透过远光反光碗120投射到激光波长转换层113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112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(顶部是指远离出光口的一侧)，使激光的入射方向与激光波长转换层113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113上，从而减少光线损失。
优选的，所述激光波长转换层113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112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113的上表面，因此在激光波长转换层113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，激光波长转换层113的横截面也应该是长宽不同的矩形结构，其中长度方向(较长边)与激光源112的入射面平行，即与椭圆形光斑的长轴方向平行，如图2-3所示。
请继续参照图1，所述激光光源组件还包括沿光路设于所述激光源112和通光孔121之间的光学组件114以及与所述激光源112或光学组件114连接的调节机构115。具体的，光学组件114可以包括准直透镜、聚焦透镜等，对激光源112发出的光束进行准直聚焦，以便于透过通光孔121，由于激光光束以很小的角度斜入射到激光波长转换层113上，因此激光的投影光斑位置对角度的变化将异常灵敏，如果装配过程中角度有偏差，可能会导致投影光斑超出激光波长转换层113的范围，导致杂光的产生，影响照明效果，甚至破坏其他元件。为了解决该问题，设置一个调节机构115使激光入射到激光波长转换层113上的角度在一个小角度范围可调，调节机构115可以和激光源112或光学组件114连接，带动激光源112或光学组件114移动或转动，以调节激光源112或光学组件114的位置，从而改变激光光束的入射角度。
优选的，所述LED光源组件116包括由下至上依次设于所述基板上的LED芯片117和LED波长转换层118。LED芯片117发出的光线直接进入LED波长转换层118，由LED波长转换层118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，导热性好。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117供电，另一方面便于与LED芯片117进行共晶焊接，以形成粘接层。
优选的，所述LED波长转换层118为由硅胶与荧光粉混合形成的硅胶荧光片或由玻璃基质与荧光粉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。
激光波长转换层113的尺寸无需和LED波长转换层118尺寸一致，激光波长转换层113的尺寸小于LED波长转换层118的尺寸，可以使激光波长转换层113发光更集中，亮度更高。本实施例中，LED芯片117的发光面尺寸可以为1.5*1.2mm，LED波长转换层118与LED芯片117的横截面尺寸相同，激光波长转换层113的横截面尺寸可以为1.5*0.8mm，当然LED芯片117的发光面尺寸和激光波长转换层113的尺寸可根据实际需要进行设计，此处不做限定。
实施例2
如图4-5所示，与实施例1不同的是，本实施例中所述激光波长转换层113为陶瓷荧光片，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113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出光，可以先将陶瓷荧光片底部抛光，然后镀上反射膜，再粘接到底部的基板111上。反射膜可以采用多层介质膜或金属反射膜，粘接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，并不用于导热；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。
激光波长转换层113和LED波长转换层118的上表面高度可以一致也可以不一致，激光波长转换层113的上表面可以高于或低于LED波长转换层118的上表面，本实施例图4中，两者的高度一致即激光波长转换层113和LED波长转换层118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。
实施例3
如图6所示，与实施例1-2不同的是，本实施例中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。
实施例4
如图7所示，与实施例1-3不同的是，本实施例中所述激光波长转换层113包括玻璃基质的荧光粉层和氧化铝陶瓷基底。所述激光波长转换层113包括玻璃基质的荧光粉层1131和氧化铝陶瓷基底1132。优选的，所述玻璃基质的荧光粉层1131的厚度小于0.1mm，所述氧化铝陶瓷基底1132的厚度为0.1-0.3mm，由此形成的激光波长转换层113的厚度约为0.2-0.4mm。本实施例中氧化铝陶瓷基底1132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。
实施例5
如图8所示，与实施例1-4不同的是，本实施例中该远近光一体的照明灯还包括与所述激光源112连接的第一电流调节器510和与所述LED光源组件116连接的第二电流调节器520。具体的，通过第一电流调节器510对激光源112的电流进行调节，同时通过第二电流调节器520对LED光源组件116中的LED芯片117的电流进行调节，在远光状态下，使激光源112和LED芯片满功率(即额定功率)工作，在近光状态下，调节激光源112和/或LED芯片117的电流，从而降低两者的工作功率，在下表1中列出了其中三种方案，其中方案一为：调节激光源112的工作功率为额定功率的60％，而LED芯片117的工作功率为额定功率；方案二为：调节激光源112和LED芯片117的工作功率均为额定功率的80％；方案三为：激光源112的工作功率为额定功率，而LED芯片117不点亮；当然在实际应用中根据需要对激光源112和LED芯片117的工作功率进行实时调节，实现在不影响近光照明的前提下尽可能降低激光源112和LED芯片117的工作功率，从而降低能量浪费，避免挡板上的温度过高而容易损坏，提高车灯的可靠性和使用寿命。
表1远、近光状态下激光源和LED芯片其中三种工作方案
本发明提供的远近光一体的照明灯中所述激光波长转换层113和LED光源组件116的外周包设有漫反射层140。如图5-6所示，该漫反射层140包设在激光波长转换层113和LED光源组件116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113和LED波长转换层118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，改善照明光型质量。
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，本发明提供的远近光一体的照明灯，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LED光源组件116，所述激光光源组件包括激光源112和设于所述基板111上的激光波长转换层113，所述远光反光碗120靠近顶部一侧设有与所述激光源112的光斑对应的通光孔，所述激光波长转换层113位于远光反光碗120的焦点处，所述LED光源组件116紧靠激光波长转换层113设置。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的顶部的一侧，使激光的入射方向与激光波长转换层113上表面的夹角比较小，从而减少光线从通光孔121中出射而损失。通过将激光波长转换层113设于远光反光碗120的焦点处，同时LED光源组件116紧靠激光波长转换层113设置，形成中间区域亮度高、周围区域亮度低的光源面，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汽车大灯的远光照明需求。
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 (10)
1.一种远近光一体的照明灯，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LED光源组件，所述激光光源组件包括激光源和设于所述基板上的激光波长转换层，所述远光反光碗靠近顶部的一侧设有与所述激光源的光束对应的通光孔，所述激光波长转换层位于远光反光碗的焦点处，所述LED光源组件紧靠激光波长转换层设置。
2.根据权利要求1所述的远近光一体的照明灯，其特征在于，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1所述的远近光一体的照明灯，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3所述的远近光一体的照明灯，其特征在于，所述激光光源组件还包括沿光路设于所述激光源和通光孔之间的光学组件以及与所述激光源或光学组件连接的调节机构。
5.根据权利要求1所述的远近光一体的照明灯，其特征在于，所述激光波长转换层为陶瓷荧光片，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，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。
8.根据权利要求1所述的远近光一体的照明灯，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。
9.根据权利要求1所述的远近光一体的照明灯，其特征在于，还包括与所述激光源连接的第一电流调节器和与所述LED光源组件连接的第二电流调节器。
10.根据权利要求9所述的远近光一体的照明灯，其特征在于，近光状态下，所述第一电流调节器控制所述激光源的电流大小，所述第二电流调节器控制所述LED光源组件中LED芯片的电流大小。
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