TWI647403B - 具光循環作用之雷射車燈光源模組 - Google Patents

Abstract

一種具光循環作用之雷射車燈光源模組，依序包含有：數個雷射光發射器、數個準直器、一光循環器、一液晶面板，以及一光學透鏡。該光循環器依序具有：一過濾器、一第一偏振器、一第一反射器、一波長轉換層、一第二反射器，以及一第二偏振器。藉此，該等雷射光發射器所產生的雷射光可在該光循環器中反覆循環已產生具一預定偏振性的白光，以供該液晶面板產生預定的圖像，並由該透鏡投影成像。

Description

具光循環作用之雷射車燈光源模組

本發明係關於一種照明裝置，特別是具光循環作用之雷射車燈光源模組。

車用照明，是與行車安全相關的項目，隨著車輛所使用的照明設備與技術，使得車用照明裝置不但更為光亮，更能增加行車的主動安全性，同時也更加節省電力。

以車用頭燈為例：由早期的燈泡，進步到在石英燈管中填充氙氣，以超高的電壓通電，利用氣體放電產生的電弧激發出光芒的HID，之後又進步到半導體原理發光的LED。近來，雷射頭燈又成為各大車廠發展的方向。跟LED車燈相比，其所配備之雷射車燈可以有1.5倍視覺認知距離，因此可以進一步提高安全性，更重要的是，雷射光源的發光面積比同亮度LED相比，僅為其1/10，亮度密度可達2.5倍，因此雷射光源可以減少大燈的尺寸和重量。

然而，雷射頭燈仍存在著許多問題，例如：耐震耐熱的可靠性以及散熱等問題，是需要業界人員努力改善的部分。

本發明的發明目的在於提供一種具光循環作用之雷射車燈光源模組，其可提高光利用率以及降低熱的產生。

為達上述的目的與功效，本發明揭示一種具光循環作用之雷射車燈光源模組依序包含有：至少一個雷射光發射器、一光循環器、一液晶面板，以及一光學透鏡，其中：該雷射光發射器產生具有預定波長範圍的雷射光；該光循環器，由該雷射光發射器往該液晶面板之方向，依序具有：一第一偏振器、一第一反射器、一波長轉換層、一第二反射器，以及一第二偏振器，其中：該第一偏振器使具有一預定偏振性的雷射光通過該第一偏振器；該第一反射器將來自該第一偏振器的光線反射至該波長轉換層，以及將來自該波長轉換層的光線反射至該第一偏振器；該波長轉換層將該雷射光轉變為白光；該第二反射器將來自該波長轉換層的光線反射至該第二偏振器，以及將來自該第二偏振器的光線反射至該波長轉換層；以及該第二偏振器使具有該預定偏振性的白光通過該第二偏振器；該液晶面板接收離開該光循環器之具有該預定偏振性的白光，以產生一預定之圖像；以及該光學透鏡接收來自該液晶面板的白光以投射成像。

是以根據以上所揭示的結構，本發明所揭示的具光循環作用之雷射車燈光源模組可顯著提高光利用率以及降低熱的產生。

10‧‧‧光源模組

12‧‧‧車燈

14‧‧‧基座

16‧‧‧燈罩

18‧‧‧反射區

20‧‧‧雷射光發射器

22‧‧‧準直器

24‧‧‧光循環器

26‧‧‧液晶面板

28‧‧‧光學透鏡

30‧‧‧過濾器

32‧‧‧第一偏振器

34‧‧‧第一反射器

36‧‧‧波長轉換層

38‧‧‧第二反射器

40‧‧‧第二偏振器

第1圖係本發明一較佳實施例的示意圖。

第2圖係本發明一較佳實施例的剖視圖。

請參閱第1圖所示，本發明一較佳實施例所提供之具光循環作用之雷射車燈光源模組10，是使用於一車輛之車燈12中，該車燈12具有一基座14、 一燈罩16，以及二該光源模組10。該基座14具有二個成凹弧狀的反射區18。該燈罩16是以透明之材質所製成，並連接於該基座14，使該基座與該燈罩間形成一空間。該二光源模組10設置於該基座14上，並未於該二反射區18中。

請參閱第2圖所示，各該光源模組10依序具有：複數個雷射光發射器20、與該等雷射光發射器20同數量之準直器(collimator)22、一光循環器24、一液晶面板(liquid crystal panel)26，以及一光學透鏡(projection lens)28。

在本實施例中，該等雷射光發射器20為藍色雷射光光發射器，可發射波長介於360到480奈米(nm)之間的藍色雷射光。每一雷射光發射器20的前方設置有一個該等準直器22，該等準直器22分別準直該等雷射光發射器20所發出的藍色雷射光，使其改變為近似平行光的形態，以進入該光循環器24。

該光循環器24依序具有一過濾器(filter)30、一第一偏振器(first polarizer)32、一第一反射器(first reflector)34、一波長轉換層(phosphor layer)36、一第二反射器(second reflector)38，以及一第二偏振器(second polarizer)40。

通過該等準直器22的該藍色雷射光首先會到達該光循環器24的過濾器30，用以將一預定波長閾值以外的藍色雷射光過濾掉。在本實施例中，該過濾器30為一低通過濾器(short pass filter)，僅容許特定波長以下的雷射光線通過。

通過該等準直器22之平行藍色雷射光會接著到達該第一偏振器32，使具有一預定偏振性的藍色雷射光方能通過該第一偏振器32。接著該預定偏振性的藍色雷射光會朝向該波長轉換層36前進。

該第一反射器34設置於該第一偏振器32與該波長轉換層36之間，將來自該第一偏振器32的藍色雷射光反射至該波長轉換層36，以及將來自該波長轉換層36的藍色雷射光反射至該第一偏振器32。此處所的反射路徑，有 可能是經第一反射器34的一次反射或是多次反射才到達目的。在本實施例中，該第一反射器34為一中空筒狀物件，其直徑由靠近該波長轉換層36之一端，往靠近該第一偏振器32的一端逐漸增大。詳而言之，該第一反射器34為一複合抛物面聚光器(Compound Parabolic Concentrator)，也就是該中空筒狀物件的內表面為一拋物面，可將來自該第一偏振器32的藍色雷射光聚集至該波長轉換層36，亦可將來自該波長轉換層36的白光反射至該第一偏振器32。

該波長轉換層36可改變通過之藍色雷射光的波長，以產生白光。在本實施例中，該波長轉換層36中具有預定的螢光粉，用以激發該藍色雷射光為白光。當該藍色雷射光在該波長轉換層36中被激發後，部分的白光會向前通過該波長轉換層36，往該第二偏振器40的方向前進；部分的白光則被反射，往該第一偏振器32的方向前進。

被反射的白光會直接或者經該第一反射器34的反射而射向該第一偏振器32。該第一偏振器32會反射非該預定偏振性的白光，並讓具該預定偏振性的白光通過。通過該第一偏振器32的白光會到達該過濾器30，該過濾器30會反射該預定波長閾值以外的白光。被該過濾器30反射的白光會再次通過該第一偏振器，而往該波長轉換層36前進。

通過該波長轉換層36的白光會直接或者經該第二反射器38的反射而射向該第二偏振器40。在本實施例中，該第二反射器38與該第一反射器34相同，為一複合抛物面聚光器，其直徑由靠近該波長轉換層36之一端，往靠近該第二偏振器40的一端逐漸增大。該第二偏振器40與該第一偏振器32相同，使具有該預定偏振性的白光方能通過該第二偏振器40，而離開該光循環器24。

非該預定偏振性的白光則會被該第二偏振器40反射，而往該波長轉換層36前進。接著，部分的白光通過該波長轉換層36而往該第一偏振器32，部分的白光則被反射回該第二偏振器40。

光線會反覆進行之前所述的作用，使大部分的由該等雷射光發射器20所產生的雷射光均可轉變為具該預定偏振性的白光而射向該液晶面板26。

通過該光循環器24之具該預定偏振性的白光會經過該液晶面板26，以產生一預定之圖像(圖中未示)，之後再經過該光學透鏡28投射成像。

綜上所論，本發明利用該光循環器，令該等雷射光發射器所產生的大部分的雷射光均可轉變為具有該預定偏振性的白光，以提高光利用率，進而降低能量損耗與降低熱的產生。

上述實施例僅為例示性說明本發明之技術及其功效，而非用於限制本發明。任何熟於此項技術人士均可在不違背本發明之技術原理及精神的情況下，對上述實施例進行修改及變化，因此本發明之權利保護範圍應如後所述之申請專利範圍所列。

Claims (9)

1. 一種具光循環作用之雷射車燈光源模組，依序包含有：至少一個雷射光發射器、一光循環器、一液晶面板，以及一光學透鏡，其中：該雷射光發射器產生具有預定波長範圍的雷射光；該光循環器，由該雷射光發射器往該液晶面板之方向，依序具有：一第一偏振器、一第一反射器、一波長轉換層、一第二反射器，以及一第二偏振器，其中：該第一偏振器使具有一預定偏振性的雷射光通過該第一偏振器；該第一反射器將來自該第一偏振器的光線反射至該波長轉換層，以及將來自該波長轉換層的光線反射至該第一偏振器；該波長轉換層將該雷射光轉變為白光；該第二反射器將來自該波長轉換層的光線反射至該第二偏振器，以及將來自該第二偏振器的光線反射至該波長轉換層；以及該第二偏振器使具有該預定偏振性的白光通過該第二偏振器；該液晶面板接收離開該光循環器之具有該預定偏振性的白光，以產生一預定之圖像；以及該光學透鏡接收來自該液晶面板的白光以投射成像。
2. 依據請求項1所述之具光循環作用之雷射車燈光源模組，更包含有至少一準直器，位於該雷射發射器與該光循環器之間，以準直該等雷射光發射器所發出的雷射光。
3. 依據請求項1所述之具光循環作用之雷射車燈光源模組，其中該光循環器更具有一過濾器，位於該第一偏振器與該雷射光發射器之間，將一預定波長閾值以外的該雷射光過濾掉。
4. 依據請求項3所述之具光循環作用之雷射車燈光源模組，其中該過濾器為一低通過濾器。
5. 依據請求項1所述之具光循環作用之雷射車燈光源模組，其中該第一反射器具有一中空筒狀物件，其直徑由靠近該波長轉換層之一端，往靠近該第一偏振器的一端逐漸增大。
6. 依據請求項1所述之具光循環作用之雷射車燈光源模組，其中該第一反射器具有一中空筒狀物件，其內表面為一拋物面。
7. 依據請求項1所述之具光循環作用之雷射車燈光源模組，其中該第二反射器具有一中空筒狀物件，其直徑由靠近該波長轉換層之一端，往靠近該第二偏振器的一端逐漸增大。
8. 依據請求項1所述之具光循環作用之雷射車燈光源模組，其中該第二反射器具有一中空筒狀物件，其內表面為一拋物面。
9. 依據請求項1所述之具光循環作用之雷射車燈光源模組，其中該波長轉換層中具有預定的螢光粉，以激發該雷射光為該白光。