CN210219611U - 一种激光照明系统及其汽车激光照明装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种激光照明系统及其汽车激光照明装置，涉及汽车照明领域。本实用新型包括激光光源、波长选择组件和波长转换组件，波长转换组件设置于激光光源与波长选择组件之间；激光光源用于向波长选择组件发射触发激光；波长转换组件用于在接收到触发激光时，发射照明荧光；波长选择组件用于在接收到触发激光以及照明荧光，反射波长小于或等于第一预设波长的触发激光和照明荧光，以及透射波长大于第二预设波长的照明荧光；第二预设波长大于第一预设波长。本实用新型触发激光无需通过多次路径的转换即可形成稳定白光，光线的传输路径较为简单，光线在传输过程中损耗较小，增大了激光照明系统的发光效率。

Description

一种激光照明系统及其汽车激光照明装置

技术领域

本发明涉及汽车照明领域，尤指一种激光照明系统及其汽车激光照明装置。

背景技术

随着科技的发展，交通工具的逐渐成熟，人们的日常出行越来越便捷。汽车的前照灯之于汽车就如同人的眼睛之于人，是汽车在夜晚行驶时至关重要的部分，当汽车的前照灯的亮度不足时，会极大地影响用户在汽车行驶时的安全性，无法给用户带来放心的使用体验。

随着照明技术的不断发展，汽车前照灯已经从氙气灯、卤素大灯逐渐发展到LED大灯，部分汽车也已经安装上了激光大灯，但因为激光技术的不够成熟以及成本的居高不下，导致激光大灯普及程度较低。

除了亮度以外，对汽车前照灯的色度也有一定的要求，例如，由于激光发射器产生的激光的波长单一，并不满足前照灯色度的要求，所以出射的激光需要经过一个波长转换装置。

目前，现有的激光大灯需要形成稳定的白光时，通常通过设置转动的荧光轮和多个透镜组，才能够实现光线波长的转换以及光线路径的多次转换，但上述结构较为复杂，光线在传输过程中损耗较大，激光大灯的发光效率较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种激光照明系统及其汽车激光照明装置，触发激光无需通过多次路径的转换即可形成稳定白光，光线的传输路径较为简单，光线在传输过程中损耗较小，增大了激光照明系统的发光效率。

本发明提供的技术方案如下：

一种激光照明系统，包括激光光源、波长选择组件和波长转换组件，所述波长转换组件设置于所述激光光源与所述波长选择组件之间；所述激光光源用于向所述波长选择组件发射触发激光；所述波长转换组件用于在接收到所述触发激光时，发射照明荧光；所述波长选择组件用于在接收到所述触发激光以及所述照明荧光，反射波长小于或等于第一预设波长的所述触发激光和所述照明荧光，以及透射波长大于第二预设波长的所述照明荧光；所述第二预设波长大于所述第一预设波长。

本技术方案中，光线仅通过一次反射与一次的折射，触发激光无需通过多次路径的转换即可形成稳定白光，光线的传输路径较为简单，光线在传输过程中损耗较小，增大了激光照明系统的发光效率。

进一步，所述波长选择组件向远离所述波长转换组件的一侧弯曲；所述激光光源沿垂直于所述波长转换组件的方向，向所述波长选择组件发射所述触发激光。

本技术方案中，通过波长选择组件形状的限定，发射至波长选择组件上的触发激光被波长选择组件反射后，触发激光能够汇聚，降低了触发激光反射后的宽度，减小了波长转换组件的需求宽度，继而增大了触发激光能够射入波长选择组件的面积，增大了激光照明系统的发光效率。

进一步，所述波长选择组件为旋转体；所述波长转换组件沿所述波长选择组件的轴线方向上的投影，位于所述波长选择组件沿其轴线方向上的投影内。

本技术方案中，通过旋转设置的波长选择组件的设置，从波长转换组件外侧射入至波长选择组件上的触发激光，经过波长选择组件发射后均能够反射至波长转换组件上，增加了反射后的触发激光的汇聚程度，降低了触发激光反射后的面积，减小了波长转换组件的需求面积，继而增大了触发激光能够射入波长选择组件的面积，增大了激光照明系统的发光效率。

进一步，所述波长转换组件为旋转体，所述波长转换组件的轴线与所述波长选择组件的轴线重合。

本技术方案中，通过同轴设置的波长转换组件与波长选择组件的设置，增加了波长转换组件上能够接收到的反射的触发激光，增大了激光照明系统的发光效率。

进一步，还包括：光源汇聚组件，所述光源汇聚组件设置于所述波长选择组件远离所述激光光源的一侧；所述光源汇聚组件用于接收透射穿过所述波长选择组件的所述照明荧光，并控制接收到的所所述照明荧光平行出射。

本技术方案中，波长选择组件将照明荧光发散后，通过光源汇聚组件的设置，能够调节照明荧光的角度，继而实现了激光照明系统白光的平行出射。

进一步，所述波长选择组件靠近所述波长转换组件的一侧为抛物面或半圆球面。

本技术方案中，通过波长选择组件的限定，波长选择组件在接收到平行射入的触发激光时，反射后的触发激光能够汇聚于一点，进一步增加了反射后的触发激光的聚焦程度，方便了波长转换组件位置的设置。

进一步，当所述波长选择组件靠近所述波长转换组件的一侧为抛物面时，所述波长转换组件位于所述波长选择组件的焦点位置。

本技术方案中，通过将波长转换组件设置于波长选择组件的焦点位置，反射的触发激光均能够聚焦于波长转换组件的一点，减小了波长转换组件的需求面积，继而增大了触发激光能够射入波长选择组件的面积，增大了激光照明系统的发光效率。

进一步，当所述波长选择组件靠近所述波长转换组件的一侧为半圆球面时，沿平行于所述波长选择组件的轴线方向，所述波长转换组件与所述波长选择组件之间的最大间距为所述波长选择组件半径的一半。

本技术方案中，本实施例中，通过将波长转换组件设置于波长选择组件的焦点位置，反射的触发激光均能够聚焦于波长转换组件的一点，减小了波长转换组件的需求面积，继而增大了触发激光能够射入波长选择组件的面积，增大了激光照明系统的发光效率。

进一步，所述波长选择组件包括透射镜和半透半反膜；所述半透半反膜设置于所述透射镜靠近所述波长转换组件的一侧，所述半透半反膜在接收到所述触发激光以及所述照明荧光时，反射波长小于或等于第一预设波长的所述触发激光和所述照明荧光，以及透射波长大于第二预设波长的所述照明荧光。

本技术方案中，通过半透半反膜的设置，实现基于波长的光线选择，且用户通过更换半透半反膜即可实现光线选择范围的更改，操作较为方便。

进一步，所述触发激光的波长等于或略小于所述第一预设波长。

本技术方案中，通过减小触发激光的波长与第一预设波长之间的波长差，继而减小了触发激光与跃迁后的照明荧光之间的能量差，减小了触发激光在波长转换过程中的损耗，增大了激光照明系统的发光效率。

进一步，所述第二预设波长大于450nm，小于500nm。

本技术方案中，通过第二预设波长范围的限定，复合形成的白光具有较大的波长范围，增大了激光照明系统的色度，且减小了短波蓝光复合在白光内的可能，增加了白光的安全性。

进一步，所述波长转换组件为荧光粉或发光陶瓷或单晶激发材料。

本技术方案中，通过特定的材料的选用即可实现波长转换组件的功能。

本发明的目的之一还在于提供一种汽车激光照明装置，包括一种激光照明系统。

与现有技术相比，本发明提供的一种激光照明系统及其汽车激光照明装置具有以下有益效果：

1、光线仅通过一次反射与一次的折射，激光无需通过多次路径的转换即可形成稳定白光，光线的传输路径较为简单，光线在传输过程中损耗较小，增大了激光照明系统的发光效率。

2、通过波长选择组件形状的限定，发射至波长选择组件上的触发激光被波长选择组件反射后，触发激光能够汇聚，降低了触发激光反射后的宽度，减小了波长转换组件的需求宽度，继而增大了触发激光能够射入波长选择组件的面积，增大了激光照明系统的发光效率。

3、通过波长选择组件的限定，波长选择组件在接收到平行射入的触发激光时，反射后的触发激光能够汇聚于一点，进一步增加了反射后的触发激光的聚焦程度，方便了波长转换组件位置的设置。

4、通过将波长转换组件设置于波长选择组件的焦点位置，反射的触发激光均能够聚焦于波长转换组件的一点，减小了波长转换组件的需求面积，继而增大了触发激光能够射入波长选择组件的面积，增大了激光照明系统的发光效率。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种激光照明系统及其汽车激光照明装置的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是本发明一种激光照明系统的结构示意图；

图2是本发明一种激光照明系统中波长选择组件的透射光谱图；

图3是本发明另一种激光照明系统的结构示意图；

图4是本发明又一种激光照明系统的结构示意图；

图5是本发明一种汽车激光照明装置的结构示意图。

附图标号说明：10.激光照明系统，11.激光光源，12.波长选择组件，13.波长转换组件，14.光源汇聚组件，20.照明透镜组，30.DMD，40.投影透镜组。

具体实施方式

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，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅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，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

根据本发明提供的一种实施例，如图1所示，一种激光照明系统10，包括激光光源11、波长选择组件12和波长转换组件13，波长转换组件13设置于激光光源11与波长选择组件12之间，本实施例中，激光光源11能够设置在左侧，波长转换组件13设置在中部，波长选择组件12能够设置在右侧。

激光光源11能够向右侧的波长选择组件12发射触发激光，激光光源11能够设置为一个或多个。

波长选择组件12能够反射波长小于或等于第一预设波长的光线，因此，波长选择组件12接收触发激光，且在触发激光的波长小于或等于第一预设波长时，波长选择组件12能够反射该触发激光。

反射后的触发激光能够向左侧发射，并发射于激光光源11与波长选择组件12之间的波长转换组件13上；波长转换组件13在接收到触发激光时，能够发射照明荧光；具体地，波长转换组件13能够将短波长的光线转换成为长波长的光线，更具体的，波长转换组件13能够接收蓝色或紫色的触发激光，继而波长转换组件13能够将触发激光跃迁形成蓝色或绿色或红色的照明荧光。

波长选择组件12在接收到照明荧光时，能够透射波长大于第二预设波长的所述照明荧光；第二预设波长大于所述第一预设波长，即波长选择组件12能够反射波长较短的光线，而折射波长较长的光线。

在波长选择组件12在接收到照明荧光时，当照明荧光中存在波长小于或等于第一预设波长的照明荧光时，波长选择组件12也能够继续反射上述照明荧光。

本实施例中，光线仅通过一次反射与一次的折射，触发激光无需通过多次路径的转换即可形成稳定白光，光线的传输路径较为简单，光线在传输过程中损耗较小，增大了激光照明系统10的发光效率。

具体地，本实施例中，触发激光的波长等于或略小于第一预设波长；通过减小触发激光的波长与第一预设波长之间的波长差，继而减小了触发激光与跃迁后的照明荧光之间的能量差，减小了触发激光在波长转换过程中的损耗，增大了激光照明系统10的发光效率。

如图2所示，第二预设波长大于450nm，小于500nm；优选地，第二预设波长为470nm；通过第二预设波长范围的限定，复合形成的白光具有较大的波长范围，增大了激光照明系统10的色度，且减小了短波蓝光复合在白光内的可能，增加了白光的安全性。

第一预设波长为440nm至480nm，优选地，第一预设波长为450nm。

在第一预设波长与第二预设波长之间的光线，波长选择组件12的透射率随着波长的增大而增大。

更具体地，在波长小于或等于450nm的范围内，波长选择组件12的透射率小于0.5％；在波长大于470nm的范围内，波长选择组件12的透射率大于97.5％。

波长转换组件13为荧光粉或发光陶瓷或单晶激发材料；本实施例中，通过特定的材料的选用即可实现波长转换组件13的功能。

根据本发明提供的另一种实施例，一种激光照明系统10，本实施例与第一种实施例的区别在于波长选择组件12的具体结构。

在第一种实施例的基础上，本实施例中，波长选择组件12包括透射镜和半透半反膜，透射镜为厚度相同的平面镜或曲面镜。

半透半反膜设置于透射镜靠近波长转换组件13的一侧，即半透半反膜设置在透射镜的左侧，半透半反膜在接收到触发激光以及照明荧光时，反射波长小于或等于第一预设波长的触发激光和照明荧光，以及透射波长大于第二预设波长的所述照明荧光。

本实施例中，通过半透半反膜的设置，实现基于波长的光线选择，且用户通过更换半透半反膜即可实现光线选择范围的更改，操作较为方便。

具体地，投射镜的右侧还设有增透膜，通过增透膜的设置，减小了光线穿过透射镜的损耗，增大了激光照明系统10的发光效率。

根据本发明提供的又一种实施例，如图3和图4所示，一种激光照明系统10，本实施例与第一种实施例的区别在于波长选择组件12的具体结构。

在第一种实施例的基础上，本实施例中，波长选择组件12向远离波长转换组件13的一侧弯曲，即波长选择组件12能够向右侧弯曲；激光光源11沿垂直于波长转换组件13的方向，向波长选择组件12发射触发激光，即激光光源11能够水平向右侧发射触发激光。

本实施例中，通过波长选择组件12形状的限定，发射至波长选择组件12上的触发激光被波长选择组件12反射后，触发激光能够汇聚，降低了触发激光反射后的宽度，减小了波长转换组件13的需求宽度，继而增大了触发激光能够射入波长选择组件12的面积，增大了激光照明系统10的发光效率。

波长选择组件12为旋转体，即波长选择组件12的中部能够向右侧弯曲；波长转换组件13沿波长选择组件12的轴线方向上的投影，位于波长选择组件12沿其轴线方向上的投影内，即在竖直平面内，波长选择组件12的面积大于波长转换组件13的面积。

因此，波长转换组件13与波长选择组件12的外端之间设有间隙，触发激光即可从波长转换组件13与波长选择组件12之间的间隙射入至波长选择组件12上。

本实施例中，通过旋转设置的波长选择组件12的设置，从波长转换组件13外侧射入至波长选择组件12上的触发激光，经过波长选择组件12发射后均能够反射至波长转换组件13上，增加了反射后的触发激光的汇聚程度，降低了触发激光反射后的面积，减小了波长转换组件13的需求面积，继而增大了触发激光能够射入波长选择组件12的面积，增大了激光照明系统10的发光效率。

具体地，波长转换组件13为旋转体，波长转换组件13的轴线与波长选择组件12的轴线重合；本实施例中，通过同轴设置的波长转换组件13与波长选择组件12的设置，增加了波长转换组件13上能够接收到的反射的触发激光，增大了激光照明系统10的发光效率。

根据上述实施例的改进，本实施例中，还包括光源汇聚组件14，光源汇聚组件14设置于波长选择组件12远离激光光源11的一侧，即光源汇聚组件14设置在波长选择组件12的右侧；光源汇聚组件14用于接收透射穿过波长选择组件12的照明荧光，并控制接收到的照明荧光平行出射。

本实施例中，波长选择组件12将照明荧光发散后，通过光源汇聚组件14的设置，能够调节照明荧光的角度，继而实现了激光照明系统10白光的平行出射。

具体地，光源汇聚组件14为一个或多个透镜，且透镜为凸透镜，透镜与波长选择组件12之间的间距，以及相邻透镜之间的间距能够依据波长选择组件12的形状进行更改。

根据本发明提供的再一种实施例，如图3和4所示，一种激光照明系统10，本实施例与第三种实施例的区别在于波长选择组件12的具体结构。

在第三种实施例的基础上，本实施例中，波长选择组件12靠近波长转换组件13的一侧为抛物面或半圆球面，即波长选择组件12的左侧为抛物面或半圆球面。

本实施例中，通过波长选择组件12的限定，波长选择组件12在接收到平行射入的触发激光时，反射后的触发激光能够汇聚于一点，进一步增加了反射后的触发激光的聚焦程度，方便了波长转换组件13位置的设置。

具体地，如图3所示，当波长选择组件12靠近波长转换组件13的一侧为抛物面时，波长转换组件13位于波长选择组件12的焦点位置。

本实施例中，波长选择组件12为抛物面镜，将波长选择组件12左侧抛物面的最右端作为原点，因此，抛物面的方程可以为-x＝y²+z²，如图2所示的波长选择组件12为y＝0时抛物面的状态，波长选择组件12的方程-x＝z²，因此，抛物面的焦点为(-1/4,0,0)，抛物面的焦点能够落在波长转换组件13的右侧，因此，反射的触发激光均能够聚焦于波长转换组件13的一点。

结合第三种实施例所描述的旋转设置的波长转换组件13，波长转换组件13的右侧的轴心能够与抛物面的焦点重合。

本实施例中，通过将波长转换组件13设置于波长选择组件12的焦点位置，反射的触发激光均能够聚焦于波长转换组件13的一点，减小了波长转换组件13的需求面积，继而增大了触发激光能够射入波长选择组件12的面积，增大了激光照明系统10的发光效率。

具体地，当波长选择组件12靠近波长转换组件13的一侧为半圆球面时，沿平行于波长选择组件12的轴线方向，波长转换组件13与波长选择组件12之间的最大间距为波长选择组件12半径的一半。

本实施例中，波长选择组件12为球面镜，将波长选择组件12的球形作为原点，因此，波长选择组件12的球面的方程为x²+y²+z²＝1(x≥0)，如图3所示的波长选择组件12为y＝0时抛物面的状态，波长选择组件12的方程为x²+z²＝1(x≥0)，球面镜在接收到平行射入的触发激光后，激光均能够聚焦于(1/2,0,0)，半圆球面的焦点能够落在波长转换组件13的右侧，因此，反射的触发激光均能够聚焦于波长转换组件13的一点。

结合第三种实施例所描述的旋转设置的波长转换组件13，波长转换组件13的右侧的轴心能够与半圆球面的焦点重合。

本实施例中，通过将波长转换组件13设置于波长选择组件12的焦点位置，反射的触发激光均能够聚焦于波长转换组件13的一点，减小了波长转换组件13的需求面积，继而增大了触发激光能够射入波长选择组件12的面积，增大了激光照明系统10的发光效率。

具体地，本实施例中，半圆球面的曲率半径R满足15mm≤R≤20mm，因此，波长选择组件12与波长转换组件13之间的间距也为R，且波长选择组件12与第三种实施例中所描述的光源汇聚组件14之间的间距也为R，且光源汇聚组件14的半径大于波长选择组件12的半径；当前状态下，本激光照明系统能够提供5000lm的照射光。

根据本发明提供的一种实施例，如图5所示，一种汽车激光照明装置，包括上述任意一种实施例所描述的激光照明系统10。

本实施例中，汽车激光照明装置能够通过激光照明系统10、照明透镜组20、DMD30(数字微镜器件)以及投影透镜组40共同形成。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种激光照明系统，其特征在于，包括激光光源、波长选择组件和波长转换组件，所述波长转换组件设置于所述激光光源与所述波长选择组件之间；

所述激光光源用于向所述波长选择组件发射触发激光；

所述波长转换组件用于在接收到所述触发激光时，发射照明荧光；

所述波长选择组件用于在接收到所述触发激光以及所述照明荧光，反射波长小于或等于第一预设波长的所述触发激光和所述照明荧光，以及透射波长大于第二预设波长的所述照明荧光；所述第二预设波长大于所述第一预设波长。

2.根据权利要求1所述的一种激光照明系统，其特征在于：

所述波长选择组件向远离所述波长转换组件的一侧弯曲；

所述激光光源沿垂直于所述波长转换组件的方向，向所述波长选择组件发射所述触发激光。

3.根据权利要求2所述的一种激光照明系统，其特征在于：

所述波长选择组件为旋转体；

所述波长转换组件沿所述波长选择组件的轴线方向上的投影，位于所述波长选择组件沿其轴线方向上的投影内。

4.根据权利要求3所述的一种激光照明系统，其特征在于：

所述波长转换组件为旋转体，所述波长转换组件的轴线与所述波长选择组件的轴线重合。

5.根据权利要求2或3所述的一种激光照明系统，其特征在于，还包括：

光源汇聚组件，所述光源汇聚组件设置于所述波长选择组件远离所述激光光源的一侧；

所述光源汇聚组件用于接收透射穿过所述波长选择组件的所述照明荧光，并控制接收到的所述照明荧光平行出射。

6.根据权利要求4所述的一种激光照明系统，其特征在于：

所述波长选择组件靠近所述波长转换组件的一侧为抛物面或半圆球面。

7.根据权利要求6所述的一种激光照明系统，其特征在于：

当所述波长选择组件靠近所述波长转换组件的一侧为抛物面时，所述波长转换组件位于所述波长选择组件的焦点位置。

8.根据权利要求6所述的一种激光照明系统，其特征在于：

当所述波长选择组件靠近所述波长转换组件的一侧为半圆球面时，沿平行于所述波长选择组件的轴线方向，所述波长转换组件与所述波长选择组件之间的最大间距为所述波长选择组件半径的一半。

9.根据权利要求1所述的一种激光照明系统，其特征在于，所述波长选择组件包括透射镜和半透半反膜；

所述半透半反膜设置于所述透射镜靠近所述波长转换组件的一侧，所述半透半反膜在接收到所述触发激光以及所述照明荧光时，反射波长小于或等于第一预设波长的所述触发激光和所述照明荧光，以及透射波长大于第二预设波长的所述照明荧光。

10.根据权利要求1所述的一种激光照明系统，其特征在于：

所述触发激光的波长等于或略小于所述第一预设波长。

11.根据权利要求1所述的一种激光照明系统，其特征在于：

所述第二预设波长大于450nm，小于500nm。

12.根据权利要求1所述的一种激光照明系统，其特征在于：

所述波长转换组件为荧光粉或发光陶瓷或单晶激发材料。

13.一种汽车激光照明装置，其特征在于，包括权利要求1至12中任意一项所述的一种激光照明系统。

Images