CN206918710U - 一种自适应激光照明灯 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自适应激光照明灯，包括激光源单元、波长转换单元和反射单元，所述激光源单元出射的激光束投射至所述波长转换单元的上表面，还包括与所述激光源单元连接的第一调节单元以及与所述第一调节单元连接的控制单元，所述控制单元控制所述第一调节单元调节所述激光源单元的位置，以改变所述激光束投射在所述波长转换单元上表面的位置，所述波长转换单元的上表面位于所述反射单元的焦点处，其包括若干紧密排列的荧光层，每个所述荧光层的侧面外周包设有漫反射层。本实用新型无需调节整个车灯，降低了能量消耗，控制精度高，稳定性好，可适用复杂的道路和行车环境中，适用性广，切实满足了实际应用的需要。

Description

一种自适应激光照明灯

技术领域

本实用新型涉及照明技术领域，具体涉及一种自适应激光照明灯。

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。

在现有的LED汽车大灯中，LED光源位于车灯反光碗的焦点处，LED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。该种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的问题，在例如舞台灯光照明、汽车大灯、投影显示等需要超高亮度光源的应用领域，LED光源便难以满足要求了。

针对上述问题，现有技术中提出一种激光照明灯，通过在车灯反光碗外侧设置激光源发射激光束并投射至车灯反光碗内侧的荧光材料上，激发出荧光并经过车灯反光碗反射后按指定方向出射，以形成在规定的立体角内行进的光束。然而由于激光束投射到荧光材料上时，由于荧光材料具有一定厚度，因此有一部分光会从侧面发散出去，从而形成非指定方向的杂光，降低照明效果。

此外，由于在车辆行驶过程中，经常需要根据路况和当前外界光线强度调节照明灯的照明方向、距离和范围等，以提高行车安全性和舒适度。如在车辆转弯时，由于现有车辆只有当方向盘转动时才会改变车灯的照射方向，因此在夜间或大雾天行车时，在转弯前驾驶员不能很好观察到弯角处路面状况，以至于不能准确掌握路边的情况，导致安全隐患。针对上述问题，自适应前灯照明系统被逐渐广泛应用于各种高档汽车中，即当车辆拐弯、加速或减速时，自适应前灯照明系统移动前灯的位置以改变照明的方向，使得驾驶员能够更好地观察弯角处路面状况，从而提高了车辆行驶的安全性。

针对上述问题，现有技术中提出了一种自适应前灯照明系统，提供了连接到前灯照明模块的至少一个拐角模块。该拐角模块具有按照三维非轴向对称光学方程式而设计的转弯反射镜。

然而，现有的自适应前灯照明系统中，当需要改变车灯的照射方向时，需要整体移动车灯，不仅能量消耗大，且增大了机械操作发生错误的可能性，且控制精度低，稳定性差。此外现有技术中的自适应前灯照明系统主要实现前灯沿水平方向(即左右)转动，且不能调节光斑的大小，特别是针对下坡或上坡的转弯道路时，适用性能差，未能满足实际应用的需要。

实用新型内容

本实用新型提供了一种自适应激光照明灯，以解决现有技术中存在的控制精度低、稳定性差，以及适用性能差的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种自适应激光照明灯，包括激光源单元、波长转换单元和反射单元，所述激光源单元出射的激光束投射至所述波长转换单元的上表面，还包括与所述激光源单元连接的第一调节单元以及与所述第一调节单元连接的控制单元，所述控制单元控制所述第一调节单元调节所述激光源单元的位置，以改变所述激光束投射在所述波长转换单元上表面的位置，所述波长转换单元的上表面位于所述反射单元的焦点处，其包括若干紧密排列的荧光层，每个所述荧光层的侧面外周设有漫反射层。

进一步的，所述波长转换单元呈正方形结构或圆形结构，所述波长转换单元上表面中心与所述反射单元的焦点重合。

进一步的，所述荧光层呈长方形结构或正方形结构，若干所述荧光层排列形成正方形阵列或圆形阵列。

进一步的，所述漫反射层为铝板或氧化硅和硅胶的混合物或氧化钛和硅胶的混合物或碳化硅和硅胶的混合物。

进一步的，所述激光源单元和波长转换单元分设于所述反射单元的两侧，所述反射单元上设有用于透过所述激光束的通光部。

进一步的，所述激光源单元包括至少一个激光源、一个光路转折单元和一个聚焦单元，所述激光源发出的激光束依次经过所述光路转折单元和聚焦单元后透过所述反射单元并投射至所述波长转换单元上，所述第一调节单元连接所述激光源或所述光路转折单元或所述聚焦单元，调节所述激光源或所述光路转折单元或所述聚焦单元的位置。

进一步的，所述第一调节单元采用电动调节机构或手动调节机构或两者的结合。

进一步的，所述反射单元为曲面镜。

进一步的，所述波长转换单元包括荧光层和与所述荧光层连接的散热底座。

进一步的，所述控制单元包括依次连接的控制开关、信息检测单元和中央处理单元，所述信息检测单元包括分别与所述中央处理单元连接的光照检测传感器、弯道图像采集器和照明光束角度检测传感器，所述中央处理单元还与所述第一调节单元连接。

本实用新型提供的自适应激光照明灯，相比现有技术，具有以下优势：

(1)通过控制单元控制第一调节单元调节所述激光源单元的位置，使激光源单元投射至波长转换单元上的激光束沿波长转换单元的上表面移动，从而改变灯光的照射方向，实现车辆前灯根据转弯路面具体状况有效调整照明角度的目的，使驾驶员能够更好地观察路面状况，提高了车辆行驶的安全性；

(2)在波长转换单元中设置若干紧密排列的荧光层，此时激光束沿波长转换单元的上表面移动即激光束在若干荧光层之间移动，在每个荧光层的侧面外周设置漫反射层，可以阻止激光束从荧光层的侧面扩散出去而形成非指定方向的杂光，提高了照明效果，且当激光束同时照射多个荧光层时，可以扩大光斑的大小，改变光斑的形状，从而实现根据道路需要实时调整照明灯的照明范围、照明距离和照明方向，提高了行车安全性和舒适度；

(3)无需调节整个车灯，降低了能量消耗，控制精度高，稳定性好，可适用于复杂的道路和行车环境中，适用性广，切实满足了实际应用的需要。

附图说明

图1是本实用新型自适应照明灯的结构示意图；

图2是本实用新型波长转换单元的结构示意图；

图3是本实用新型控制单元的结构示意图。

图中所示：10、激光源单元；110、激光源；120、光路转折单元；130、聚焦单元；20、波长转换单元；210-210a、荧光层；30、反射单元；310、通光部；40、第一调节单元；50、控制单元；51、控制开关；52、信息检测单元；53、中央处理单元；60、漫反射层；70、散热底座。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作详细描述：

如图1所示，本实用新型一种自适应激光照明灯，包括激光源单元10、波长转换单元20和反射单元30，所述激光源单元10出射的激光束投射至所述波长转换单元20的上表面，该自适应激光照明灯还包括与所述激光源单元10连接的第一调节单元40以及与所述第一调节单元40连接的控制单元50，所述控制单元50控制所述第一调节单元40调节所述激光源单元10的位置，以改变所述激光束投射在所述波长转换单元20上表面的位置，即改变激光束投射至波长转换单元20上的光斑与反射单元30的焦点之间的相对位置，使激光束在波长转换单元20的上表面移动，以改变照明光束的照射方向，实现车辆前灯根据路面特别是拐弯处路面的情况有效调整照明角度的目的，使驾驶员能够更好地观察路面状况，提高了车辆行驶的安全性。所述波长转换单元20的上表面位于所述反射单元30的焦点处，其包括若干紧密排列的荧光层210，每个所述荧光层210的侧面外周设有漫反射层60。具体的，激光源单元10发射的激光束投射至所述波长转换单元20上并激发出荧光，所述荧光经过所述反射单元30反射后按指定方向出射，以形成在规定的立体角内行进的照明光束，车辆正常直行时，需保证激光源单元10发出的激光束投射至波长转换单元20上表面且与反射单元30的焦点位置对应，由于本实用新型中，波长转换单元20由多个荧光层210紧密排列而成，在正常情况下，激光束投射至波长转换单元20上与反射单元30的焦点对应的一个荧光层210上，从而形成沿水平方向出射的照明光束，而当需要调节照明光束的方向时，如遇到弯道时，通过控制单元50需根据转弯处的弯曲度和倾斜角度，计算出照明光束需要转过的角度以及对应激光源单元10的位置调整参数，并据此控制第一调节单元40带动激光源单元10进行位置调节，使激光束在波长转换单元20上表面移动，即在若干荧光层210之间移动，从而改变激光束投射至波长转换单元20上表面的位置，使波长转换单元20上激发出的荧光经所述反射单元30反射后沿指定方向偏转相应的角度，比如左转需要使灯光左偏时，此时控制单元50调整激光源单元10的位置使激光束向波长转换单元20上表面右侧的荧光层210移动，反之在右转需要使灯光右偏时，则控制单元50调整激光源单元10的位置使激光束向波长转换单元20上表面左侧的荧光层移动，当转弯处位于下坡或上坡时，则可以根据需要调整激光源单元10的位置使激光束在波长转换单元20上表面向上或向下移动，当然也可以根据弯道的特点向左上方、左下方、右上方或右下方移动，即激光束在波长转换单元20上表面的移动方向与光束的偏转方向相反。此外，本实用新型在每个荧光层210的侧面外周设置漫反射层60，可以阻止激光束从荧光层210的侧面扩散出去而形成非指定方向的杂光，提高了照明效果，且当激光束同时照射多个荧光层210时，即激光束投射至波长转换单元20上的光斑位于多个荧光层210之间时，可以扩大光斑的大小，改变光斑的形状，如同时照射两个荧光层210时，光斑的的尺寸增大了一倍，且呈长条状，若同时照射四个荧光层时，光斑的尺寸增大了三倍，更好地适合了上坡和下坡的道路，本实用新型的自适应激光照明灯实现了根据道路需要实时调整照明灯的照明范围、照明距离和照明方向，提高了行车安全性和舒适度。

优选的，所述波长转换单元20呈正方形结构或圆形结构，所述波长转换单元20上表面中心与所述反射单元30的焦点重合，从而提高照明光束的可调节范围和适用性；所述荧光层210呈长方形结构或正方形结构，若干所述荧光层210紧密排列形成正方形阵列或圆形阵列。如图2所示，荧光层210呈正方形结构，设有25个，形成5行5列的正方形阵列，其中第3行第3个荧光层210a位于中心位置，即与反射单元30的焦点对应，在正常行驶状态下，激光束投射至该荧光层210上，从而形成沿水平方向出射的照明光束，在遇到转弯道路或者上下坡时，调节激光源单元10的位置，使激光束投射至波长转换单元20上表面的光斑位置向对应方向的荧光层210移动，以调节照明光束的照明方向和照明范围，从而形成所需的照明光。

优选的，所述漫反射层60为铝板或氧化硅和硅胶的混合物或氧化钛和硅胶的混合物或碳化硅和硅胶的混合物，具有很好的反射率，用于对激光束进行反射，使其最终从荧光层210的上表面出射，避免出现沿非指定方向出射的杂光，提高照明效果。具体的，由于荧光层210设有多个，当使用铝板时，可以直接将漫反射层60包覆于每个荧光层210的侧面外周，也可以将铝板插在相邻荧光层210的间隙中，当然针对边缘的荧光层210，同样需要将铝板包覆于裸露的侧面上，当然为了使若干荧光层210形成一个整体，也可以使用一长条形铝板围设于所有荧光层210形成的阵列的外周，以免相互之间发生移动，同时也便于整体固定；当使用氧化硅和硅胶的混合物或氧化钛和硅胶的混合物或碳化硅与硅胶的混合物时，可以将混合物涂覆在每个荧光层210的侧面外周，也可以将其注入相邻荧光层210的间隙中，这样可利于多个荧光层210粘接在一起，同样，对于边缘的荧光层210，需要单独对其裸露的侧面进行涂覆混合物。

优选的，所述激光源单元10和波长转换单元20分设于所述反射单元30的两侧，所述反射单元30上设有用于透过所述激光束的通光部310。具体的，此处的两侧是指反射单元30沿光路方向的两侧，通光部310的数量可以是一个或多个，根据激光源单元10中激光源110的数量进行设计，其可以是通孔，也可以是设有可透过激光束的透明构件的通孔，或者是与反射单元30一体而成的可透过激光束的透明构件，所述可透过激光的透明构件可以是具有滤光片的透明板，该透明板可以透过激光，同时反射经波长转换单元20激发出的荧光，即白光，如此能够防止经波长转换单元20出射的荧光从通光部310中泄漏。通光部310用于将激光束导向波长转换单元20，其可以是椭圆形、圆形或其他形状，本实施例中，通光部310大于激光束的尺寸(即投射至波长转换单元20上的光斑尺寸)，具体根据实际需要进行设定，以保证激光束在波长转换单元20上表面移动时也可以顺利透过通光部310，避免激光束被反射单元30遮挡而不能全部投射至波长转换单元20上。将激光源单元10安装在波长转换单元20相对于反射单元30的另一侧，便于根据使用的空间条件对激光源单元10的结构和位置进行灵活设计以及便于更换，当然激光源单元10也可以安装于波长转换单元20相对反射单元30的同一侧，如此可以简化照明灯的结构。

请继续参照图1，所述激光源单元10包括至少一个激光源110和一个光路转折单元120，所述激光源110发出的激光束经过所述光路转折单元120后透过所述反射单元30并投射至所述波长转换单元20上，所述第一调节单元40连接所述激光源110或光路转折单元120，在控制单元50的控制下调节所述激光源110或所述光路转折单元120的位置，此处主要调节激光源110或光路转折单元120在三维空间内的倾斜角度，如带动激光源110绕X轴/Y轴/Z轴转动，或带动光路转折单元120绕u₁轴/v₁轴/w₁轴转动从而调节激光源110的激光束出射方向或调节经光路转折单元120转折后的激光束的方向，从而使激光束根据需要在波长转换单元20上表面移动。具体的，激光源单元10中激光源110的数量根据输出光的功率，特别是照明灯的中心照度需要进行设计，当然也可以直接设置多个激光源110，在使用时根据需要选择当前工作的激光源110的数量，如通过开关等元件进行选择，如此可以进一步提高使用便捷度和通用性能。当然，若激光源110的数量为多个时，需设置相应的光束整形元件或聚焦元件，用于将多个激光源110发出的激光束转换成一束光或者多束平行光，并投射至光路转折单元120上。光路转折单元120用于对激光光束进行偏转，以改变其行进方向，从而使整个系统结构紧凑，光路转折单元120可以采用平面反射镜或曲面反射镜，也可以采用金属膜或介质膜等，能达到相同的效果即可。所述通光部310的数量为一个或多个，具体的，当激光源110只有一个时，通光部310也对应设有一个；当激光源110的数量为多个，即≥2个时，通光部310的数量也可以只有一个，此时，多个激光源110发射的光束共用一个通光部310；当然通光部310也可以设有多个，与激光源110一一对应，每个通光部310用于将对应激光源110发射的激光束导向波长转换单元20。本实施例中，激光源110优选为半导体激光器，也即激光二极管，具有体积小、寿命长特点，进一步降低了装置的体积，提高了使用寿命和稳定性。此处使用的半导体激光器可以是在1个芯片上具有1个发光点的元件，也可以是在1个芯片上具有多个发光点的元件。

优选的，所述激光源单元10还包括位于所述光路转折单元120和反射单元30之间的聚焦单元130。具体的，聚焦单元130可以采用聚焦透镜或其它聚焦元件，用于汇聚激光束，使其更好地通过通光部310投射到波长转换单元20上，同时也可以通过调整该聚焦单元130的曲面从而使激光束入射到波长转换单元20上时形成合适大小的光。此时，所述第一调节单元40可以连接所述聚焦单元130，根据控制单元50的控制命令调节所述聚焦单元130的位置，如带动聚焦单元130沿v₂轴或w₂轴移动，从而使激光束在所述波长转换单元20的上表面移动。需要说明的是，为了降低激光源单元10的结构复杂度，只需调节激光源110、光路转折单元120和聚焦单元130三者中的其中一个即可。如图1中所示，为调节光路转折单元120的示意图。此外，当激光源110设有多个时，可以仅调节其中的一个激光源110，即第一调节单元40仅与其中的一个激光源110连接，此时可增大照明灯的照明范围，进一步提高行车安全。

优选的，所述第一调节单元40采用电动调节机构或手动调节机构或两者的结合，其中电动调节机构可以是电机或气缸或压电陶瓷，手动调节机构可以是调节螺丝或调节螺杆与弹性件的组合，该弹性件可以采用弹簧、金属垫片、硅胶、橡胶或者其他具有弹性变形的垫片。

优选的，所述反射单元30为曲面镜，该曲面镜可以是两个表面均镀有金属薄膜的构件，或金属制的构件、镀有反射膜的玻璃制构件，或镀介质膜的构件等，只要能实现所需的功能即可，此处不作限制。当曲面镜采用玻璃制的构件时，可以在除通光部310之外的区域镀反射膜，而在通光部310处不开设通孔或设置可透过激光的透明构件，简化了曲面镜的结构。此外，本实施例中曲面镜的表面面型可以是抛物面、椭球面或其它曲面，只需符合以下条件：至少包含以抛物线的对称轴为回转轴而使该抛物线回转所形成的曲面(抛物曲面)被上述回转轴的平面切断而得到的曲面的一部分。

优选的，所述自适应激光照明灯还包括与所述波长转换单元20连接的散热底座70，用于对波长转换单元20中的荧光层210进行有效散热。

如图3所示，所述控制单元50包括依次连接的控制开关51、信息检测单元52和中央处理单元53，所述中央处理单元53与所述第一调节单元40连接。具体的，控制开关51用于用户输入控制命令，如转弯前开始工作，转弯结束后停止工作。所述信息检测单元52包括分别与所述中央处理单元53连接的光照检测传感器、弯道图像采集器、照明光束角度检测传感器，其中光照检测传感器用于检测当前外界光照的强度，并将检测信息发送至中央处理单元53进行判断，若当前外界光照充足时，如在日间非雾天行车，则无需调节照明光束的照射方向，此时控制第一调节单元40不进行调节工作，若当前外界光照不充足时，如在夜间或大雾天气行车，则需调节照明光束的照射方向，此时通过弯道图像采集器采集弯道的图像发送至中央处理单元53，通过中央处理单元53进行图像处理，得到弯道的弯曲度和倾斜角度，并转换成激光束在波长转换单元20上表面的移动参数以及对应的激光源单元10的位置调整参数，其中该调整参数具体为激光源110或光路转折单元120或聚焦单元130的位置调整参数，与当前需要调节的部件一致。将上述参数发送至第一调节单元40，第一调节单元40根据上述调整参数信息调节激光源单元10的位置，即调节其中的激光源110或光路转折单元120或聚焦单元130的位置，从而改变激光束投射至波长转换单元20上表面的位置，使照明光束沿指定方向偏转相应的角度，与此同时，照明光束角度检测传感器与照明光束的位置对应，对照明光束的照射角度进行实时检测，并将检测到的数据发送至中央处理单元53进行反馈调节，提高调节精度和稳定性。

综上所述，本实用新型提供的自适应激光照明灯，相比现有技术，具有以下优势：

(1)通过控制单元50控制第一调节单元40调节所述激光源单元10的位置，使激光源单元10投射至波长转换单元20上的激光束沿波长转换单元20的上表面移动，从而改变灯光的照射方向，实现车辆前灯根据转弯路面具体状况有效调整照明角度的目的，使驾驶员能够更好地观察路面状况，提高了车辆行驶的安全性；

(2)在波长转换单元20中设置若干紧密排列的荧光层210，此时激光束沿波长转换单元20的上表面移动即激光束在若干荧光层210之间移动，在每个荧光层210的侧面外周设置漫反射层60，可以阻止激光束从荧光层侧面扩散出去而形成非指定方向的杂光，提高了照明效果，且当激光束同时照射多个荧光层210时，可以扩大光斑的大小，改变光斑的形状，从而实现根据道路需要实时调整照明灯的照明范围、照明距离和照明方向，提高了行车安全性和舒适度；

(3)本实用新型无需调节整个车灯，降低了能量消耗，控制精度高，稳定性好，可适用复杂的道路和行车环境中，适用性广，切实满足了实际应用的需要。

虽然说明书中对本实用新型的实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为提示，不应限定本实用新型的保护范围。在不脱离本实用新型宗旨的范围内进行各种省略、置换和变更均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种自适应激光照明灯，包括激光源单元(10)、波长转换单元(20)和反射单元(30)，所述激光源单元(10)出射的激光束投射至所述波长转换单元(20)的上表面，其特征在于，还包括与所述激光源单元(10)连接的第一调节单元(40)以及与所述第一调节单元(40)连接的控制单元(50)，所述控制单元(50)控制所述第一调节单元(40)调节所述激光源单元(10)的位置，以改变所述激光束投射在所述波长转换单元(20)上表面的位置，所述波长转换单元(20)的上表面位于所述反射单元(30)的焦点处，其包括若干紧密排列的荧光层(210)，每个所述荧光层(210)的侧面外周设有漫反射层(60)。

2.根据权利要求1所述的自适应激光照明灯，其特征在于，所述波长转换单元(20)呈正方形结构或圆形结构，所述波长转换单元(20)上表面中心与所述反射单元(30)的焦点重合。

3.根据权利要求2所述的自适应激光照明灯，其特征在于，所述荧光层(210)呈长方形结构或正方形结构，若干所述荧光层(210)排列形成正方形阵列或圆形阵列。

4.根据权利要求1所述的自适应激光照明灯，其特征在于，所述漫反射层(60)为铝板或氧化硅和硅胶的混合物或氧化钛和硅胶的混合物或碳化硅和硅胶的混合物。

5.根据权利要求1所述的自适应激光照明灯，其特征在于，所述激光源单元(10)和波长转换单元(20)分设于所述反射单元(30)的两侧，所述反射单元(30)上设有用于透过所述激光束的通光部(310)。

6.根据权利要求5所述的自适应激光照明灯，其特征在于，所述激光源单元(10)包括至少一个激光源(110)、一个光路转折单元(120)和一个聚焦单元(130)，所述激光源(110)发出的激光束依次经过所述光路转折单元(120)和聚焦单元(130)后透过所述反射单元(30)并投射至所述波长转换单元(20)上，所述第一调节单元(40)连接所述激光源(110)或所述光路转折单元(120)或所述聚焦单元(130)，调节所述激光源(110)或所述光路转折单元(120)或所述聚焦单元(130)的位置。

7.根据权利要求1所述的自适应激光照明灯，其特征在于，所述第一调节单元(40)采用电动调节机构或手动调节机构或两者的结合。

8.根据权利要求1所述的自适应激光照明灯，其特征在于，所述反射单元(30)为曲面镜。

9.根据权利要求1所述的自适应激光照明灯，其特征在于，所述波长转换单元(20)包括荧光层(210)和与所述荧光层(210)连接的散热底座(70)。

10.根据权利要求1所述的自适应激光照明灯，其特征在于，所述控制单元(50)包括依次连接的控制开关(51)、信息检测单元(52)和中央处理单元(53)，所述信息检测单元(52)包括分别与所述中央处理单元(53)连接的光照检测传感器、弯道图像采集器和照明光束角度检测传感器，所述中央处理单元(53)还与所述第一调节单元(40)连接。