TW201814203A - 雷射車燈 - Google Patents

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Abstract

一種雷射車燈，包含有複數個雷射二極體、至少一導光元件、一螢光片以及一透鏡。其中，導光元件具有一雷射入光面以及一雷射出光面，而螢光片鄰設於導光元件的雷射出光面，以及透鏡鄰設於導光元件的雷射入光面。此外，雷射二極體則環狀排列於導光元件的雷射入光面。

Description

雷射車燈
本發明揭露一種雷射車燈。特別地，本發明揭露一種雷射車頭燈。
隨著科技日益的進步，車燈的亮度與品質也日益提升。車燈的發展，由煤油燈開始，然後進步到鹵素燈、氙氣大燈、發光二極體燈，以及雷射車燈。
發光二極體燈廣泛的應用於照明光源，相較於傳統的白熾燈或日光燈管，其提供了較高的效率與較長的使用壽命。然而，在高功率的車用照明上，發光二極體燈仍存在著許多的瓶頸與限制。
雷射二極體（Laser diode）可以承受更高的電流，且具有較小的體積，因此，相較於發光二極體，能夠提供更高的亮度與更好的照明品質。因此，雷射車燈具有反應速度快、亮度衰減低、體積小、能耗低、壽命長等優點，在很多方面比發光二極體車燈更勝一籌。
然而，當雷射二極體產生的光束直接射出車外時，其可能造成的不良的影響，甚致於可能造成危險，因此在使用上不得不謹慎考慮。因此，如何能提供一種高效率且安全的雷射車燈，不僅能保護使用者，也更能提高行車的安全性。
有鑒於此，本發明揭露一種雷射車燈，可動態調整投射距離與光型，且避免雷射車燈所帶來的危險。
本發明所揭露之一實施方式是有關於一種雷射車燈，包含有複數個雷射二極體、至少一導光元件具有一雷射入光面以及一雷射出光面、一螢光片設置於導光元件位於雷射出光面的一端以及一透鏡設置於導光元件位於雷射入光面的一端。其中，雷射二極體環狀排列於導光元件位於雷射入光面的一端。
在一個或多個實施例中，雷射入光面面向雷射車燈的外側，雷射出光面則面向雷射車燈的內側，例如是雷射入光面面向車子的前方，而雷射出光面面向車子的後方。
在一個或多個實施例中，上述之導光元件更包含一第一導光元件與一第二導光元件，分別提供雷射車燈之一遠光燈照明以及一近光燈照明之需求。
在一個或多個實施例中，第二導光元件更包含一第一導光部與一第二導光部，兩者成一L形配置。
在一個或多個實施例中，雷射二極體部分照射第一導光元件，而另一部份照射第二導光元件。
在一個或多個實施例中，雷射車燈提供一導光元件矩陣模組。
在一個或多個實施例中，雷射二極體圓環狀排列於導光元件位於雷射入光面的一端，或者雷射二極體以多邊形狀排列於導光元件位於雷射入光面的一端。
在一個或多個實施例中，螢光片包含一螢光粉層與一反射層。
在一個或多個實施例中，雷射入光面包含一垂直入光面、一傾斜入光面、一水平入光面、一曲面入光面或、一入光斜面或其組合。
在一個或多個實施例中，雷射二極體設置於導光元件的一表面。
在一個或多個實施例中，螢光片的後方更安裝有一散熱裝置，例如是一散熱鰭片。
綜上所述，本發明所揭露的雷射車燈，可以利用環形設置，例如是圓環形或多邊環形，的雷射二極體產生所需的雷射光源。本發明所揭露的雷射車燈更可以藉由分別點亮所需的雷射二極體以照射至相應的導光元件，產生車燈所需的光型。此外，由於本發明所揭露的雷射車燈的雷射光源是面向車子的內側，由外向內的方式，射入導光元件，以激發螢光粉，當此雷射車燈，特別是雷射車頭燈故障時，雷射光束不會直接朝外照射，有效地避免對路人造成傷害。此外，本發明所揭露的雷射車燈，更可以藉由單一光軸，簡化雷射車燈的體積與複雜度。
下文係舉實施例配合所附圖式進行詳細說明，但所提供之實施例並非用以限制本揭露所涵蓋的範圍，而結構運作之描述非用以限制其執行之順序，任何由元件重新組合之結構，所產生具有均等功效的裝置，皆為本揭露所涵蓋的範圍。另外，圖式僅以說明為目的，並未依照原尺寸作圖。為使便於理解，下述說明中相同元件或相似元件將以相同之符號標示來說明。
另外，在全篇說明書與申請專利範圍所使用之用詞（terms），除有特別註明外，通常具有每個用詞使用在此領域中、在此揭露之內容中與特殊內容中的平常意義。某些用以描述本揭露之用詞將於下或在此說明書的別處討論，以提供本領域技術人員在有關本揭露之描述上額外的引導。
關於本文中所使用之『第一』、『第二』、…等，並非特別指稱次序或順位的意思，亦非用以限定本發明，其僅僅是為了區別以相同技術用語描述的元件或操作而已。
其次，在本文中所使用的用詞『包含』、『包括』、『具有』、『含有』等等，均為開放性的用語，即意指包含但不限於。
第1圖是依照本發明一實施例所繪示的一種雷射車燈示意圖。如圖所示，雷射車燈100包含有複數個雷射二極體110固定於一燈架120，一導光元件140、一螢光片150以及一透鏡130。雷射二極體110產生的雷射光束114，由導光元件140的雷射入光面142進入導光元件140，並由導光元件140的雷射出光面144射出導光元件140，以激發設置於雷射出光面144的螢光片150的螢光材料，產生所需的光線，例如是白光，然後再經由導光元件140引導至透鏡130，以發射出所需的車燈光線160。因此，導光元件140的雷射入光面142同時也構成了雷射車燈100光源的輸出面，而導光元件140的雷射出光面144則可接收雷射光束114所激發螢光片150的螢光材料所產生的光線，而形成雷射車燈100光源的輸入面。所以，本發明可以藉由單一光軸同時導引雷射光束以及雷射光束所激發螢光粉所產生的光線，有效地節省雷射車燈100所需的體積。導光元件140，例如是一具有全內反射（Total Internal Reflection；TIR）特性的導光元件。
雷射車燈100的導光元件140的雷射入光面142設置於透鏡130的一側，而導光元件140的雷射出光面144則設置於螢光片150的一側，亦即，以雷射車頭燈為例，雷射二極體110由雷射車燈100的前方向後方發射雷射光束114，經由導光元件140引導，以激發後方的螢光片150的螢光材料，產生所需的白光，然後又經由導光元件140，導引產生的白色光線至透鏡130，進而發射出所需的車燈光線160。
其中值得注意的是，雷射二極體110可以產生單色波長的雷射光源，例如是藍光雷射二極體，或者是其他顏色的雷射二極體。而螢光片150的螢光材料則可以是黃色螢光粉，或配合所需發射的車燈光線的顏色以及雷射二極體110的雷射光束的種類，選擇合適的螢光粉，其均不脫離本發明之精神與範圍。
複數個雷射二極體110可以環狀地安裝於燈架120上，並根據使用時的需求，例如是開啟遠光燈、開啟近光燈等不同的需求，開啟適當位置的雷射二極體110，以產生所需角度與位置的雷射光束114，通過導光元件140激發螢光片150的螢光粉，並進而產生所需的車燈光線160的光型，以照射不同區域以及提供不同的亮度的照明。而燈架120可以是一圓環形燈架、一矩形燈架、一四邊形燈架、一梯形燈架或一三角形燈架，其均不脫離本發明之精神與範圍。
複數個雷射二極體110可以設置於燈架120之上，或者設置於導光元件140之上，亦或者是設置於透鏡的周圍，其均不脫離本發明之精神與範圍。
第2圖是依照本發明另一實施例所繪示的一種雷射車燈示意圖。其中，雷射車燈100的複數個雷射二極體110、燈架120以及透鏡130與第1圖的配置方式相似。而導光元件則分成了第一導光元件210以及第二導光元件230。其中，第一導光元件210具有雷射入光面212與雷射出光面214，而第一螢光片220配置於雷射出光面214的一端。在一實施例中，第一導光元件210具有一圓錐形的外觀形狀，一般而言，可以提供例如是遠光燈的照明需求。雷射車燈100的複數個雷射二極體110部分照射於第一導光元件210，而另一部分照射於第二導光元件230。
在一實施例中，第二導光元件230例如是提供一近光燈的照明需求，相較於第一導光元件210，第二導光元件230提供較近的照明需求，以減少干擾對向的來車或行人。其中，第二導光元件230包含有第一導光部240以及第二導光部250，一般而言，其可形成一L形的配置，主要係根據各國法規的需求，呈現出適合的光型。第一導光部240具有一雷射入光面242以及一雷射出光面244，而第二導光部250則具有一雷射入光面252與一雷射出光面254。
第一導光部240以及第二導光部250可以分別製造且分別安裝，或者分別製造然後再安裝在一起，或者是兩者係由單一材料所構成，均不脫離本發明之精神與範圍。
此外，螢光片260則包含有一第一螢光部262以及一第二螢光部264分別對應第一導光部240以及第二導光部250設置，其可以貼合於第一導光部240以及第二導光部250，亦或者與第一導光部240以及第二導光部250具有一距離的方式配置，其均不脫離本發明之精神與範圍。
第3圖是依照本發明又一實施例所繪示的一種雷射車燈示意圖。如圖所示，雷射車燈100包含有一導光元件矩陣模組300，其進一步包含有複數個導光元件310以構成矩陣排列的導光模組。雷射二極體110可以一對一、一對多或多對多個導光元件310，反之亦然。導光元件310分別包含有一雷射入光面312以及一雷射出光面314，其後方接近雷射出光面314之一端則分別包含有一螢光片320。
當雷射車燈100欲進行遠光燈照明時，被選擇的雷射二極體110可發出雷射光束至相應的導光元件310，激發螢光片320的螢光粉，並產生所需的光線，再經由透鏡130聚光，以投射出所需光型的車燈光線160。相同地，當雷射車燈100欲進行近光燈照明，或者其他不同型態的照明，例如智慧型照明或閃爍警示時，亦可以經由適當的控制相應的雷射二極體110，以提供相應的照明或警示的需求。
第4A至4F圖是依照本發明多個實施例所繪示的雷射車燈的導光元件的雷射入光面示意圖，如前所述，雷射入光面亦提供了車燈光源的輸出面。如第4A圖所示，雷射入光面410具有單一平面，而第4B圖之雷射入光面420則具有單一傾斜面。第4C圖的雷射入光面430則具有組合式的入光面，例如由垂直入光面432、傾斜入光面434以及垂直入光面436所共同組合而成。第4D圖的雷射入光面440則包含有複數個水平入光面441以及複數個傾斜入光面442。第4E圖的雷射入光面450則包含有一曲面入光面452，例如是一部分球形的入光面，或者一半球形的入光面，一般而言，曲面係以凹陷的方式形成，然曲面若以凸出的方式形成，亦不脫離本發明之精神與範圍。而第4F圖的雷射入光面460則係由複數個斜面與曲面所形成，例如由複數個第一入光斜面462、複數個第二入光斜面464、複數個第三入光斜面466以及底部入光面468所共同形成。藉由上述之不同形狀的雷射入光面，雷射光束可以被分配在螢光片的不同位置，以降低螢光片工作的溫度，進而改善螢光片老化的時間，有效地提升螢光片的使用壽命。
在提升了螢光片的使用壽命之後，參閱第5A至5C圖是依照本發明多個實施例所繪示的雷射車燈的導光元件示意圖。為更進一步提高雷射車燈100的工作效率，導光元件與螢光材料可進一步地加以整合，以有效地提高每一導光元件的效率。
參閱第5A圖，其揭露了導光元件510包含有一雷射入光面512、一雷射出光面514、一螢光粉層516以及一反射層518。螢光粉層516位於雷射出光面514的一端，包覆於雷射出光面514，或與雷射出光面514具有一距離，而螢光粉層516之後方則形成有反射層518，以加強光線反射至透鏡的能力，進一步增加雷射車燈100的工作效率。其中，螢光粉層516與反射層518可以構成一有造型的螢光片，例如是一圓錐形、一三角錐形或者一多角錐形，或者直接塗佈於雷射出光面514，其均不脫離本發明之精神與範圍。其中，雷射出光面514可以是一圓錐形、一三角錐形或者一多角錐形，其均不脫離本發明之精神與範圍。
參閱第5B圖，其揭露了導光元件520包含有一雷射入光面522、一雷射出光面524、一螢光粉層526以及一反射層528。相同地，螢光粉層526位於雷射出光面524的一端，包覆於雷射出光面524，或與雷射出光面524具有一距離，而螢光粉層526之後方則形成有反射層528，以加強光線反射至透鏡的能力，進一步增加雷射車燈100的工作效率。其中，螢光粉層526與反射層528可以構成一有造型的螢光片，例如是一曲面或一半圓形，或者直接塗佈於雷射出光面524，其均不脫離本發明之精神與範圍。其中，雷射出光面524可以是一曲面或者一半圓形，其均不脫離本發明之精神與範圍。
進一步參閱第5C圖，其揭露了導光元件530包含有一雷射入光面532、一雷射出光面534、一螢光粉層536以及一反射層538。相同地，螢光粉層536位於雷射出光面534的一端，包覆於雷射出光面534，或與雷射出光面534具有一距離，而螢光粉層536之後方則形成有反射層538，以加強光線反射至透鏡的能力，進一步增加雷射車燈100的工作效率。其中，螢光粉層536與反射層538可以構成一有造型的螢光片，例如是由多個斜面所構成，或者直接塗佈於雷射出光面534，其均不脫離本發明之精神與範圍。其中，雷射出光面534可以是由多個斜面所構成的出光面。
第6圖是依照本發明再一實施例所繪示的一種雷射車燈示意圖。如圖所示，複數個雷射二極體610係環狀安裝於導光元件640的一端的雷射入光面642上，而導光元件640的另一端則設置有雷射出光面644。雷射二極體610產生的雷射光束612在導光元件640反射至雷射出光面644，然後再激發螢光粉層646，使產生所需的光線，以經由透鏡630聚光後產生車燈光線660。其中，螢光粉層646的後方更可以包含有一反射層648。如此，雷射車燈100的體積可以進一步的縮小，而使得應用範圍更為廣泛。此外，反射層648的後方更可以包含有一散熱裝置650，以降低螢光粉層646的工作溫度，其亦可以直接安裝於螢光粉層646的後方，亦不脫離本發明之精神與範圍。其中，散熱裝置650，例如是一散熱鰭片，然並不限定於此。
綜上所述，本發明所揭露的雷射車燈，利用環狀設置於導光元件雷射入光面的複數個雷射二極體，以產生雷射光源。本發明所揭露的雷射車燈更可以藉由分別點亮所需的雷射二極體，照射至相應的導光元件，以產生車燈所需的光型。由於本發明所揭露的雷射車燈的雷射光源是面向車子內側，一般為車子的後方，產生雷射光束射入導光元件，以激發螢光粉，當此雷射車燈，特別是雷射車頭燈故障時，雷射光束不會直接往外照射，有效地避免對他人造成傷害。此外，本發明所揭露的雷射車燈更可以藉由單一光軸以簡化雷射車燈的體積與複雜度。
雖然本揭露已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何本領域具通常知識者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧雷射車燈
110‧‧‧雷射二極體
114‧‧‧雷射光束
120‧‧‧燈架
130‧‧‧透鏡
140‧‧‧導光元件
142‧‧‧雷射入光面
144‧‧‧雷射出光面
150‧‧‧螢光片
160‧‧‧車燈光線
210‧‧‧第一導光元件
212‧‧‧雷射入光面
214‧‧‧雷射出光面
220‧‧‧第一螢光片
230‧‧‧第二導光元件
240‧‧‧第一導光部
242‧‧‧雷射入光面
244‧‧‧雷射出光面
250‧‧‧第二導光部
252‧‧‧雷射入光面
254‧‧‧雷射出光面
260‧‧‧螢光片
262‧‧‧第一螢光部
264‧‧‧第二螢光部
300‧‧‧導光元件矩陣模組
310‧‧‧導光元件
312‧‧‧雷射入光面
314‧‧‧雷射出光面
320‧‧‧螢光片
410‧‧‧雷射入光面
420‧‧‧雷射入光面
430‧‧‧雷射入光面
432‧‧‧垂直入光面
434‧‧‧傾斜入光面
436‧‧‧垂直入光面
440‧‧‧雷射入光面
441‧‧‧水平入光面
442‧‧‧傾斜入光面
450‧‧‧雷射入光面
452‧‧‧曲面入光面
460‧‧‧雷射入光面
462‧‧‧第一入光斜面
464‧‧‧第二入光斜面
466‧‧‧第三入光斜面
468‧‧‧底部入光面
510‧‧‧導光元件
512‧‧‧雷射入光面
514‧‧‧雷射出光面
516‧‧‧螢光粉層
518‧‧‧反射層
520‧‧‧導光元件
522‧‧‧雷射入光面
524‧‧‧雷射出光面
526‧‧‧螢光粉層
528‧‧‧反射層
530‧‧‧導光元件
532‧‧‧雷射入光面
534‧‧‧雷射出光面
536‧‧‧螢光粉層
538‧‧‧反射層
610‧‧‧雷射二極體
612‧‧‧雷射光束
630‧‧‧透鏡
640‧‧‧導光元件
642‧‧‧雷射入光面
644‧‧‧雷射出光面
646‧‧‧螢光粉層
648‧‧‧反射層
650‧‧‧散熱裝置
660‧‧‧車燈光線
為讓本揭露之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下： 第1圖是依照本發明一實施例所繪示的一種雷射車燈示意圖。 第2圖是依照本發明另一實施例所繪示的一種雷射車燈示意圖。 第3圖是依照本發明又一實施例所繪示的一種雷射車燈示意圖。 第4A至4F圖是依照本發明多個實施例所繪示的雷射車燈的導光元件的雷射入光面示意圖。 第5A至5C圖是依照本發明多個實施例所繪示的雷射車燈的導光元件示意圖。 第6圖是依照本發明再一實施例所繪示的一種雷射車燈示意圖。

Claims (10)

  1. 一種雷射車燈，包含： 複數個雷射二極體； 至少一導光元件，具有一雷射入光面以及一雷射出光面； 一螢光片，設置於該導光元件位於該雷射出光面的一端；以及 一透鏡，設置於該導光元件位於該雷射入光面的一端，其中該些雷射二極體環狀排列於該導光元件位於該雷射入光面的該端。
  2. 如請求項1所述之雷射車燈，其中上述之雷射入光面位於該雷射車燈的外側，該雷射出光面位於該雷射車燈的內側。
  3. 如請求項1所述之雷射車燈，其中上述之至少一導光元件更包含一第一導光元件與一第二導光元件，分別提供該雷射車燈之一遠光燈照明以及一近光燈照明。
  4. 如請求項3所述之雷射車燈，其中上述之第二導光元件更包含一第一導光部與一第二導光部，兩者成一L形配置。
  5. 如請求項4所述之雷射車燈，其中上述之雷射二極體部分照射該第一導光元件，而另一部份照射該第二導光元件。
  6. 如請求項5所述之雷射車燈，其中上述之至少一導光元件，具有複數個導光元件以構成一導光元件矩陣模組，該些雷射二極體分別照射對應的導光元件。
  7. 如請求項1所述之雷射車燈，其中上述之雷射二極體以圓環形或多邊形排列於該導光元件位於該雷射入光面的該端。
  8. 如請求項1所述之雷射車燈，其中上述之螢光片包含一螢光粉層與一反射層。
  9. 如請求項1所述之雷射車燈，其中上述之雷射入光面包含一垂直入光面、一傾斜入光面、一水平入光面、一曲面入光面或、一入光斜面或其組合。
  10. 如請求項1所述之雷射車燈，其中上述之雷射二極體設置於該導光元件的一表面，而該螢光片的後方更安裝有一散熱裝置。
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