CN110469821A - 具有高效稳定光通量的激光光源汽车前照灯及汽车 - Google Patents
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Abstract
本发明属于车灯领域，公开了一种具有高效稳定光通量的激光光源汽车前照灯及汽车，该前照灯包括配光镜(9)、反光镜(7)和安装板(4)，所述安装板(4)上安装有激光光源(5)和激光发射端(6)，其特征在于，在所述安装板(4)的上表面紧密贴合有半导体制冷片(3)的制冷端，所述半导体制冷片(3)的热端连接有散热器(1)，所述散热器(1)上安装有用于强化换热的散热风机(10)。本发明通过半导体制冷片辅以散热器、散热风机和散热片，对作为汽车前照灯光源的激光器的激光光源以及激光发射端进行高效稳定散热，能使激光器的温度保持稳定，从而使激光器稳定高效地输出光通量，提高激光器工作效率，延长其使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及机动车车灯技术领域，具体地涉及一种具有高效稳定光通量的激光光源汽车前照灯及汽车。
背景技术
激光具有能量密度高，方向性及单色性好等特点，采用激光光源的汽车前照灯具有广阔的发展前景。
随着激光二极管技术的发展，与传统前照灯相比，激光前照灯具有如下优点：(1)体积小，设计选择更加自由；(2)照明效率高，可以达到170lm/W；(3)照射距离可达600m，是LED灯的两倍。因此采用激光作为汽车前照灯光源是目前车灯发展的一个重要方向。
然而，现有激光器功率较大，对温度比较敏感，温度升高时，激光器发光效率会下降，使用寿命也会受到较大影响。激光光源汽车前照灯发光效率下降或使用寿命缩短会影响到行车安全，如何保证稳定高效的光通量输出是激光光源汽车前照灯急需解决的主要难题。
发明内容
本发明的目的是为了解决目前激光光源汽车前照灯对温度比较敏感，温度升高时激光器发光效率会下降，进而缩短激光器的使用寿命，导致行车安全隐患大的技术问题，提供一种具有高效稳定光通量的激光光源汽车前照灯及包含该前照灯的汽车，可以使激光器的温度保持稳定，从而使激光器稳定高效地输出激光，提高激光器工作效率，延长使用寿命。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种具有高效稳定光通量的激光光源汽车前照灯，包括配光镜、反光镜和安装板，所述安装板上安装有激光光源和激光发射端，在所述安装板的上表面紧密贴合有半导体制冷片的制冷端，所述半导体制冷片的热端连接有散热器，所述散热器上安装有用于强化换热的散热风机。通过半导体制冷片辅以散热器、散热风机，对作为汽车前照灯光源的激光器进行高效稳定散热，能使激光器的温度保持稳定，从而使激光器稳定高效地输出光通量，提高激光器工作效率，延长其使用寿命。
进一步地，所述半导体制冷片的热端还连接有导热管。导热管可将导体制冷片的热端的热量通过热传导导出，导热管通过热辐射将热量快速耗散，提高散热效率。
进一步地，所述导热管的蒸发端通过螺钉或焊接方式与所述散热器相连，所述导热管的冷凝端通过螺钉或者焊接方式连接有散热片，所述散热片位于前照灯灯腔下方。将导热管与散热器相连，加大了辐射散热的面积，进一步提高散热效率；灯腔内设置的散热片一方面与半导体制冷片的热端连接接触，提高激光器的散热效率，另一方面可以快速将激光器所处环境的热量传导辐射出去，从而有利于形成激光器散热的良性循环，快速降低激光器的温度。
进一步地，所述散热片由铝材成型，其表面经阳极氧化处理，耐磨性好，表面硬度高，清洗钝化，绝缘性高，化学镀镍，吸附性强。
进一步地，所述半导体制冷片连接有用于感应所述散热器的温度的闭环温控电路；所述闭环温控电路适于至少根据其所感应到的所述散热器的温度，通过时间最优PID控制算法来调节所述半导体制冷片的工作电流，以控制所述半导体制冷片制冷端和热端的换热量，使所述激光光源以及激光发射端的温度保持恒定。基于闭环温控电路的时间最优PID控制算法将半导体制冷片的工作电流控制在预设范围，以此调节半导体制冷片的制冷功率，从而将激光器的温度稳定控制在预设区间，有效防止激光器温度大幅波动导致输出光通量的失稳，提高照明质量。
进一步地，所述闭环温控电路还适于根据所述激光光源的耗散功率，通过时间最优PID控制算法来调节所述半导体制冷片的工作电流。在温度闭环控制的基础上，结合激光光源的耗散功率来共同调节半导体制冷片的工作电流，在温度测量不准确或温度传感器损坏时，可基于激光光源的耗散功率来调节半导体制冷片的工作电流，可以提高控制的可靠性和精确性，也就是双保险。
进一步地，所述时间最优PID控制算法为Bang-Bang控制和PID控制相结合的控制算法，当所述闭环温控电路中的温度传感器输出值Ti和目标值T之差△T大于设定值a时，采用所述Bang-Bang控制，所述半导体制冷片开始全功率制冷；当所述温度传感器输出值Ti和目标值T之差△T小于设定值a时，采用所述PID控制，目前制冷器所采用的半导体材料主要为碲化铋，加入不纯物经过特殊处理而成N型或P型半导体温差元件。所述半导体制冷片的输出功率根据温度传感器输出信号的强弱进行整定，最终使所述激光光源以及激光发射端的温度达到稳定。
进一步地，所述散热器由铝材成型，其表面经阳极氧化处理。
进一步地，所述安装板和半导体制冷片的整个表面均涂布有导热介质。安装板由高导热材料成型，可缓冲激光器耗散热量的冲击；导热介质可提高传热和辐射散热效率。
另一方面，本发明提供一种汽车，包括第一方面所述的任一种具有高效稳定光通量的激光光源汽车前照灯。
本发明通过半导体制冷片辅以散热器、散热风机和散热片，对作为汽车前照灯光源的激光器的激光光源以及激光发射端进行高效稳定散热，能使激光器的温度保持稳定，从而使激光器稳定高效地输出光通量，提高激光器工作效率，延长其使用寿命。附图说明
图1是本发明前照灯一个实施例的结构示意图。
附图标记说明
散热器1；导热管2；半导体制冷片3；安装板4；激光光源5；激光发射端6；反光镜7；散热片8；配光镜9；散热风机10。
具体实施方式
本发明的具有高效稳定光通量的激光光源汽车前照灯的一个实施例，如图1所示，包括配光镜9、反光镜7和安装板4，所述安装板4上安装有激光光源5和激光发射端6，在所述安装板4的上表面紧密贴合有半导体制冷片3的制冷端，所述半导体制冷片3的热端连接有散热器1，所述散热器1上安装有用于强化换热的散热风机10。通过半导体制冷片3辅以散热器1、散热风机10，对作为汽车前照灯光源的激光器进行高效稳定散热，能使激光器的温度保持稳定，从而使激光器稳定高效地输出光通量，提高激光器工作效率，延长其使用寿命。
在一个实施例中，如图1所示，所述半导体制冷片3的热端还连接有导热管2。导热管2可将导体制冷片3的热端的热量通过热传导导出，导热管2通过热辐射将热量快速耗散，提高散热效率。
在一个实施例中，如图1所示，所述导热管2的蒸发端通过螺钉或焊接方式与所述散热器1相连，所述导热管2的冷凝端通过螺钉或者焊接方式连接有散热片8，所述散热片8位于前照灯灯腔下方。将导热管2与散热器1相连，加大了辐射散热的面积，进一步提高散热效率；灯腔内设置的散热片8一方面与半导体制冷片的热端连接接触，提高激光器的散热效率，另一方面可以快速将激光器所处环境的热量传导辐射出去，从而有利于形成激光器散热的良性循环，快速降低激光器的温度。
在一个实施例中，所述散热片8由铝材成型，其表面经阳极氧化处理，耐磨性好，表面硬度高，清洗钝化，绝缘性高，化学镀镍，吸附性强。
在一个实施例中，所述半导体制冷片3连接有用于感应所述散热器的温度的闭环温控电路；所述闭环温控电路适于至少根据其所感应到的所述散热器的温度，通过时间最优PID控制算法来调节所述半导体制冷片的工作电流，以控制所述半导体制冷片制冷端和热端的换热量，使所述激光光源以及激光发射端的温度保持恒定。基于闭环温控电路的时间最优PID控制算法将半导体制冷片的工作电流控制在预设范围，以此调节半导体制冷片的制冷功率，从而将激光器的温度稳定控制在预设区间，有效防止激光器温度大幅波动导致输出光通量的失稳，提高照明质量。
在一个实施例中，所述闭环温控电路还适于根据所述激光光源的耗散功率，通过时间最优PID控制算法来调节所述半导体制冷片3的工作电流。在温度闭环控制的基础上，结合激光光源的耗散功率来共同调节半导体制冷片的工作电流，在温度测量不准确或温度传感器损坏时，可基于激光光源5的耗散功率来调节半导体制冷片的工作电流，可以提高控制的可靠性和精确性，也就是双保险。
在一个实施例中，所述时间最优PID控制算法为Bang-Bang控制和PID控制相结合的控制算法，当所述闭环温控电路中的温度传感器输出值Ti和目标值T之差△T大于设定值a时，采用所述Bang-Bang控制，所述半导体制冷片开始全功率制冷；当所述温度传感器输出值Ti和目标值T之差△T小于设定值a时，采用所述PID控制，目前制冷器所采用的半导体材料主要为碲化铋，加入不纯物经过特殊处理而成N型或P型半导体温差元件。所述半导体制冷片3的输出功率根据温度传感器输出信号的强弱进行整定，最终使所述激光光源5以及激光发射端6的温度达到稳定。
在一个实施例中，所述散热器1由铝材成型，其表面经阳极氧化处理。
在一个实施例中，所述安装板4和半导体制冷片3的整个表面均涂布有导热介质。安装板4由高导热材料成型，可缓冲激光器耗散热量的冲击；导热介质可提高传热和辐射散热效率。
在本发明的汽车的实施例中，包括上述任一实施例的前照灯，上述前照灯所能实现的技术效果必然属于本汽车实施例能实现的技术效果，在此不予赘述。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种具有高效稳定光通量的激光光源汽车前照灯，包括配光镜(9)、反光镜(7)和安装板(4)，所述安装板(4)上安装有激光光源(5)和激光发射端(6)，其特征在于，在所述安装板(4)的上表面紧密贴合有半导体制冷片(3)的制冷端，所述半导体制冷片(3)的热端连接有散热器(1)，所述散热器(1)上安装有用于强化换热的散热风机(10)。
2.根据权利要求1所述的具有高效稳定光通量的激光光源汽车前照灯，其特征在于，所述半导体制冷片(3)的热端还连接有导热管(2)。
3.根据权利要求2所述的具有高效稳定光通量的激光光源汽车前照灯，其特征在于，所述导热管(2)的蒸发端通过螺钉或焊接方式与所述散热器(1)相连，所述导热管(2)的冷凝端通过螺钉或者焊接方式连接有散热片(8)，所述散热片(8)位于前照灯灯腔下方。
4.根据权利要求3所述的具有高效稳定光通量的激光光源汽车前照灯，其特征在于，所述散热片(8)由铝材成型，其表面经阳极氧化处理。
5.根据权利要求1所述的具有高效稳定光通量的激光光源汽车前照灯，其特征在于，所述半导体制冷片(3)连接有用于感应所述散热器(1)的温度的闭环温控电路；所述闭环温控电路适于至少根据其所感应到的所述散热器(1)的温度，通过时间最优PID控制算法来调节所述半导体制冷片(3)的工作电流，以控制所述半导体制冷片(3)制冷端和热端的换热量，使所述激光光源(5)以及激光发射端(6)的温度保持恒定。
6.根据权利要求5所述的具有高效稳定光通量的激光光源汽车前照灯，其特征在于，所述闭环温控电路还适于根据所述激光光源(5)的耗散功率，通过时间最优PID控制算法来调节所述半导体制冷片(3)的工作电流。
7.根据权利要求5或6所述的具有高效稳定光通量的激光光源汽车前照灯，其特征在于，所述时间最优PID控制算法为Bang-Bang控制和PID控制相结合的控制算法，当所述闭环温控电路中的温度传感器输出值Ti和目标值T之差△T大于设定值a时，采用所述Bang-Bang控制，所述半导体制冷片(3)开始全功率制冷；当所述温度传感器输出值Ti和目标值T之差△T小于设定值a时，采用所述PID控制，所述半导体制冷片(3)的输出功率根据输出信号的强弱进行整定，最终使所述激光光源(5)以及激光发射端(6)的温度达到稳定。
8.根据权利要求1所述的具有高效稳定光通量的激光光源汽车前照灯，其特征在于，所述散热器(1)由铝材成型，其表面经阳极氧化处理。
9.根据权利要求1所述的具有高效稳定光通量的激光光源汽车前照灯，其特征在于，所述安装板(4)和半导体制冷片(3)的整个表面均涂布有导热介质。
10.一种汽车，其特征在于，包括根据权利要求1-9任一项所述的具有高效稳定光通量的激光光源汽车前照灯。
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| CN113625799B (zh) * | 2021-08-02 | 2023-02-17 | 北京京仪自动化装备技术股份有限公司 | 用于半导体生产的热交换器温控方法及温控系统 |
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| PB01 | Publication | ||
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Application publication date: 20191119 |
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| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |