TWI791327B

TWI791327B - 雷射照明模組

Info

Publication number: TWI791327B
Application number: TW110142820A
Authority: TW
Inventors: 邱煥評; 康家寧; 周展生
Original assignee: 天勤光電股份有限公司
Priority date: 2021-11-17
Filing date: 2021-11-17
Publication date: 2023-02-01
Also published as: TW202321614A

Abstract

本發明係為一種雷射照明模組，其係將三組雷射模組之間相互以特定角度設置，並於下方設置可調整之雷射偏轉裝置，其中該雷射偏轉裝置可調整角度，將三組雷射模組發出雷射反射至數位微鏡元件，經由數位微鏡元件反射將雷射經過鏡頭進行成像，其中三組雷射反射至數位微鏡元件時，三組雷射會相互重疊，使反射至數位微鏡元件亮度充足，並使雷射佈滿整個數位微鏡元件。

Description

雷射照明模組

本發明係關於一種雷射照明模組，尤指一種用於照明裝置。

雷射是一種原子或分子從穩態吸收來自外部光能量後，原子或分子躍升至激發態，之後從激發態回歸至穩態時放射光能量，稱為自發放射，此時放射出光能量的頻率與吸收光能量的頻率相同，且自發放射光會激發其他源子或分子放射出光，經由此過程發出強烈的光過程，稱為雷射振盪，雷射可分類為固體、液體、氣體及半導體四種。

半導體雷射可分為短波長與長波長兩種，短波長雷射的波長介於390nm~950nm，長波長雷射的波長介於980nm~1550nm，其中短波長可細分為390nm~550nm、635nm~670nm及750~950nm三種，半導體雷射常見結構有單異質結構及雙異質結構，單異質結構為一邊與主動區使用相同材質但不同極性，另一邊使用能係較大的材料，雙異質結構則是主動區兩旁皆是能係較大的材料，其中商品化結構又以雙異質結構較為常見，半導體雷射其能量來源來自電流，而雷射皆具有以下特性，單色性、高指向性、相干性佳及高強度。

車頭燈亮度及光亮度分布範圍若不符合規範，使用者於使用時將有行車安全之疑慮，其包含周圍亮度較低時，使用者有更多視線死角，因此對於突然出現人、動物或是其他物體沒有足夠反應時間，因而造成意外發生，因此，業界研發車燈時，在光分佈區域及光亮度都有需要遵守規範。

車頭燈發展至今，依照光源可分為四種型式之產品，包含鹵素頭燈、HID氙氣頭燈、LED頭燈及雷射頭燈。

鹵素車燈屬於早期已經存在車燈，其亦是一種白熾燈，其燈內部使用碘等週期表分類為鹵素之氣體取代惰性氣體，燈內部鎢絲原子蒸發時，其鎢原子與內部鹵素氣體反應形成鹵化鎢，移動至高溫時則分解回鎢原子，並黏附於鎢絲上，並不斷進行此循環，具有低成本及低色溫等優點，但相較於其他車燈，具有壽命短、易發熱等缺點。

HID氙氣車燈，其中HID係High Intensity discharge，其使用氙氣取代惰性氣體，利用電子鎮流器將蓄電池電壓升至23000觸發電壓形成電弧，使燈內氣體進入激發態，而氣體由激發態回歸至穩態時進行發光，相較於鹵素車燈具有高亮度、色溫分部範圍廣及耗能僅鹵素燈三分之二等優點，然而壽命短亦是其缺點。

LED車燈，係利用發光二極體，二極內部體電子及電洞結合進行發光，相較於鹵素燈具有較長壽命、體積小巧、高發光效率及低成本等優點，且其亮度與HID氙氣車燈相同時，其耗能僅有其五分之一之耗能，而其具有照射角度限制之缺點。

雷射車燈，將複數光束經由反射至表面具有黃磷之透鏡，黃磷吸收雷射產生白光，再經過反光器將白光投射，其具有LED車燈之優點，甚至更優於LED車燈，其照明距離為LED車燈兩倍，亮度為LED燈三倍，然其具有高成本、照明寬度較低之缺點，因此使用雷射車燈之車種會選擇使用LED燈作為近燈雷射車燈作為遠燈方式使用。

因此，目前市場上大眾使用車燈種類以鹵素車燈、HID氙氣車燈及LED車燈為主，而雷射車燈缺點業界亦是繼續研究之方向。

參閱專利CN 209819431U，其說明書揭示將車燈分為近光用LED燈模組及遠光用雷射車燈模組。

參閱專利TW I577923B，揭示其設置一種同時具有遠光模式及近光模式之雷射車燈光學模組，利用六組雷射光源及兩面可分開或是結合之反射鏡，於遠光模式時兩面反射鏡進行結合進行反射，近光模式時僅留下一面反射鏡進行反射。

本發明提供一種雷射照明模組，其藉由一照明裝置內相互間隔特定角度之三組雷射照明模組，其雷射照明模組發出一第一雷射、一第二雷射及一第三雷射，經由一雷射偏轉裝置反射至一雷射轉換裝置，該第一雷射、該第二雷射及該第三雷射佈滿該雷射轉換裝置並相互形成部分重疊區，最後再經由透鏡將其投射形成一成像，改善單一雷射光源光展量不足及光照不足。

本發明之主要目的，係提供一種雷射照明模組，其係將另外增加兩組雷射鏡頭模組，配合可調整雷射偏轉裝置，將雷射佈滿整個雷射轉換裝置，利用雷射轉換裝置進行成像並將透過透鏡裝置投射成像。

為了達到上述之目的，本發明提供一種雷射照明模組，其包含一照明裝置、一雷射偏轉裝置、一雷射轉換裝置及一透鏡裝置，其中該照明裝置包含一第一雷射模組、一第二雷射模組及一第三雷射模組，該第一雷射模組發出一第一雷射，該第二雷射模組發出一第二雷射，該第三雷射模組發出一第三雷射，該第一雷射模組及該第二雷射模組具有一第一角度，該第二雷射模組及該第三雷射模組具有一第二角度。

該雷射偏轉裝置，其係設置於該照明模組下方，該第一雷射、該第二雷射及該第三雷射經過該雷射偏轉裝置予以反射。

該雷射轉換裝置，其設置於該雷射偏轉裝置之一側，該雷射轉換裝置設置於該照明裝置下方，該第一雷射、該第二雷射及該第三雷射分別反射至該雷射轉換裝置，並經雷射轉換裝置予以反射一重疊光形，其中，該重疊光形由左至右包含一第一雷射光形、一第二雷射光形及一第三雷射光形，部分該第一雷射光形及該第二雷射光形之一第一部分於該雷射轉換裝置形成一第一重疊區，該第二雷射光形之一第二部分及與部分該第三雷射光形於該雷射轉換裝置形成一第二重疊區。

該透鏡裝置，其設置於該雷射轉換裝置之一出光側，該重疊光形係經過該透鏡裝置投射出一成像。

於本發明之一實施例中，更進一步設置一基座，該雷射轉換裝置係設置於該基座之一側，且該雷射偏轉裝置及該透鏡裝置分別設置於該基座前端。

於本發明之一實施例中，其中該第一角度範圍介於-5度~10度之間。

於本發明之一實施例中，其中該第二角度範圍介於-5度~10度之間。

於本發明之一實施例中，該透鏡裝置包含一中空殼體、一透鏡組，該透鏡組設置於中空殼體之一前端。

於本發明之一實施例中，其中，該雷射轉換裝置係一數位微鏡元件(Digital Micromirror Device，DMD)。

於本發明之一實施例中，該第一重疊區佔該第一雷射光形50%面積，該第一重疊區佔該第二雷射光形50%面積。

於本發明之一實施例中，該第二重疊區佔該第二雷射光形50%面積，該第二重疊區佔該第三雷射光形50%面積。

於本發明之一實施例中，該第一重疊區及該第二重疊區合計佔該第二雷射光形100%面積。

本發明另提供一種雷射照明模組，其包含一照明裝置、一雷射偏轉裝置、一基座、一雷射轉換裝置及一透鏡裝置，其中該照明裝置包含一第一雷射模組、一第二雷射模組及一第三雷射模組，該第一雷射模組發出一第一雷射，該第二雷射模組發出一第二雷射，該第三雷射模組發出一第三雷射，該第一雷射模組及該第二雷射模組具有一第一角度，該第二雷射模組及該第三雷射模組具有一第二角度。

該基座，其係設有複數個調整結構，其中，該些個調整結構設有複數個結構調整螺絲，該些個結構調整螺絲調整該些個調整結構使該基座於每個軸向具有正負5度角度調整量。

於本發明之另一實施例中，其中，該雷射轉換裝置係設置於該基座之一側，且該雷射偏轉裝置及該透鏡裝置分別設置於該基座前端。

於本發明之另一實施例中，其中該第一角度範圍介於-5度~10度之間。

於本發明之另一實施例中，其中該第二角度範圍介於-5度~10度之間。

於本發明之另一實施例中，該透鏡裝置包含一中空殼體、一透鏡組，該透鏡組設置於中空殼體之一前端。

於本發明之另一實施例中，其中，該雷射轉換裝置係一數位微鏡元件(Digital Micromirror Device，DMD)。

於本發明之另一實施例中，該第一重疊區佔該第一雷射光形50%面積，該第一重疊區佔該第二雷射光形50%面積。

於本發明之另一實施例中，該第二重疊區佔該第二雷射光形50%面積，該第二重疊區佔該第三雷射光形50%面積。

於本發明之另一實施例中，該第一重疊區及該第二重疊區合計佔該第二雷射光形100%面積。

1:雷射照明模組

2:照明裝置

21:基板

22:第一雷射模組

221:第一雷射

222:第一雷射光形

23:第二雷射模組

231:第二雷射

232:第二雷射光形

24:第三雷射模組

241:第三雷射

242:第三雷射光形

3:雷射偏轉裝置

4:雷射轉換裝置

41:重疊光形

411:第一重疊區

412:第二重疊區

5:透鏡裝置

51:中空殼體

52:透鏡組

6:基座

61:風扇

62:調整結構

621:結構調整螺絲

7:出光側

R1:第一角度

R2:第二角度

第1圖：其為本發明一實施例之分解示意圖；第2A圖：其為本發明一實施例之光路線立體圖；第2B圖：其為本發明一實施例之光路線前視圖；第3A圖：其為本發明一實施例之雷射轉換裝置上重疊光形中第一雷射光形示意圖；第3B圖：其為本發明一實施例之雷射轉換裝置上重疊光形中第二雷射光形示意圖；第3C圖：其為本發明一實施例之雷射轉換裝置上重疊光形中第三雷射光形示意圖；第3D圖：其為本發明一實施例之雷射轉換裝置上重疊光形中第一重疊區及第二重疊區示意圖；第4圖：其為本發明另一實施例之分解示意圖；第5A圖：其為本發明另一實施例之光路線立體圖；第5B圖：其為本發明另一實施例之光路線前視圖；以及第6A圖：其為本發明另一實施例之雷射轉換裝置上重疊光形中第一雷射光形示意圖；第6B圖：其為本發明另一實施例之雷射轉換裝置上重疊光形中第二雷射光形示意圖；第6C圖：其為本發明另一實施例之雷射轉換裝置上重疊光形中第三雷射光形示意圖；以及第6D圖：其為本發明另一實施例之雷射轉換裝置上重疊光形中第一重疊區及第二重疊區示意圖。

為使貴審查委員對本發明之特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以實施例及配合說明，說明如後：習知，單一雷射模組具有光展量不足及光照度不足之問題，若處理以上問題，會提升其照明模組用於車燈之方便性。

有鑑於的問題。據此，本發明遂提出依雷射照明模組，以解決習知技術所造成之問題。

以下，將進一步說明本發明所包含之特性、所搭配之結構：請參閱第1圖，其係為本發明一實施例之分解示意圖，如圖所示，一雷射照明模組1包含一照明裝置2、一雷射偏轉裝置3、一雷射轉換裝置4及一透鏡裝置5。

參閱第1圖、第2A圖及第2B圖，第2A圖其係為本發明一實施例之光路線立體圖，第2B圖其係為本發明一實施例之光路線前視圖，如圖所示，該照明裝置2包含一基板21、一第一雷射模組22、一第二雷射模組23及一第三雷射模組24，該第一雷射模組22發出一第一雷射221、該第二雷射模組23發出一第二雷射231，該第三雷射模組24發出一第三雷射241，該第一雷射模組22及該第二雷射模組23具有一第一角度R1，該第二雷射模組23及該第三雷射模組24具有一第二角度R2，其中該第一角度R1及該第二角度R2介於-5度~10度之間。

其中，該雷射偏轉裝置3，其係設置於該照明裝置2下方，該第一雷射221、該第二雷射231及該第三雷射241經過該雷射偏轉裝置3予以反射。

其中，該雷射轉換裝置4，其設置於該雷射偏轉裝置3之一側，該雷射轉換裝置4設置於該照明裝置2下方，該第一雷射221、該第二雷射231及該第三雷射241分別反射至該雷射轉換裝置4，並經雷射轉換裝置4予以反射一重疊光形41，其中，該重疊光形41由左至右包含一第一雷射光形222、一第二雷射光形232及一第三雷射光形242，部分該第一雷射光形222及該第二雷射光形232之一第一部分於該雷射轉換裝置4形成一第一重疊區411，該第二雷射光形232之一第二部分及與部分該第三雷射光形242於該雷射轉換裝置4形成一第二重疊區412。

其中，該透鏡裝置5，其設置於該雷射轉換裝置4之一出光側7，該重疊光形41係經過該透鏡裝置5投射出一成像。

接續上述，更進一步設置一基座6，該雷射轉換裝置4係設置於該基座6之一側，且該雷射偏轉裝置3及該透鏡裝置5分別設置於該基座6前端，更進一步說明，該透鏡裝置5係包含一中空殼體51及一透鏡組52，該中空殼體51設於該基座6前端，也就是說，該雷射偏轉裝置3設置於該中空殼體51內，該透鏡組52係設置於該中空殼體51之前端內側，更進一步說明，該透鏡組52係相對設置於該中空殼體51一端設置於該基座6前端之另一端，該基座6之另一側設置一風扇61，以加強該基座6之散熱。

參閱第3A圖-第3D圖，第3A圖其係為本發明一實施例之雷射轉換裝置上重疊光形中第一雷射光形示意圖，第3B圖其係為本發明一實施例之雷射轉換裝置上重疊光形中第二雷射光形示意圖，第3C圖其係為本發明一實施例之雷射轉換裝置上重疊光形中第三雷射光形示意圖，第3D圖其係為本發明一實施例之雷射轉換裝置上重疊光形中第一重疊區及第二重疊區示意圖，如圖所示，其中該雷射轉換裝置4係一數位微鏡元件(Digital Micromirror Device，DMD)，該第一重疊區411佔該第一雷射光形222共50%面積，該第一重疊區411佔該第二雷射光形232共50%面積，該第二重疊區412佔該第二雷射光形232共50%面積，該第二重疊區412佔該第三雷射光形242共50%面積，該第一重疊區411及該第二重疊區412合計佔該第二雷射232共100%面積。

參閱本案第4圖，其為本發明另一實施例之分解示意圖，如圖所示，一雷射照明模組1包含一照明裝置2、一雷射偏轉裝置3、一基座6、一雷射轉換裝置4及一透鏡裝置5。

參閱第4圖、第5A圖及第5B圖，第5A圖其係為本發明另一實施例之光路線立體圖，第5B圖其係為本發明另一實施例之光路線前視圖，如圖所示，該照明裝置2包含一基板21、一第一雷射模組22、一第二雷射模組23及一第三雷射模組24，該第一雷射模組22發出一第一雷射221、該第二雷射模組23發出一第二雷射231，該第三雷射模組24發出一第三雷射241，該第一雷射模組22及該第二雷射模組23具有一第一角度R1，該第二雷射模組23及該第三雷射模組24具有一第二角度R2，其中該第一角度R1及該第二角度R2介於-5度~10度之間。

其中，該基座6設有複數個調整結構62，該些個調整結構62設有複數個結構調整螺絲621，該些個結構調整螺絲621調整該些個調整結構62使該基座6於每個軸向具有正負5度角度調整量。

該雷射轉換裝置4，其設置於該雷射偏轉裝置3之一側，該雷射轉換裝置4設置於該照明裝置2下方，該第一雷射221、該第二雷射231及該第三雷射241分別反射至該雷射轉換裝置4，並經雷射轉換裝置4予以反射一重疊光形41，其中，該重疊光形41由左至右包含一第一雷射光形222、一第二雷射光形232及一第三雷射光形242，部分該第一雷射光形222及該第二雷射光形232之一第一部分於該雷射轉換裝置4形成一第一重疊區411，該第二雷射光形232之一第二部分及與部分該第三雷射光形242於該雷射轉換裝置4形成一第二重疊區412。

接續上述，該雷射轉換裝置4係設置於該基座6之一側，且該雷射偏轉裝置3及該透鏡裝置5分別設置於該基座6前端，更進一步說明，該透鏡裝置5係包含一中空殼體51及一透鏡組52，該中空殼體51設於該基座6前端，也就是說，該雷射偏轉裝置3設置於該中空殼體51內，該透鏡組52係設置於該中空殼體51之前端內側，更進一步說明，該透鏡組52係相對設置於該中空殼體51一端設置於該基座6前端之另一端，該基座6之另一側設置一風扇61，以加強該基座6之散熱。

參閱第6A圖-第6D圖，第6A圖其係為本發明另一實施例之雷射轉換裝置上重疊光形中第一雷射光形示意圖，第6B圖其係為本發明另一實施例之雷射轉換裝置上重疊光形中第二雷射光形示意圖，第6C圖其係為本發明另一實施例之雷射轉換裝置上重疊光形中第三雷射光形示意圖，第6D圖其係為本發明另一實施例之雷射轉換裝置上重疊光形中第一重疊區及第二重疊區示意圖，如圖所示，其中該雷射轉換裝置4係一數位微鏡元件(Digital Micromirror Device，DMD)，該第一重疊區411佔該第一雷射光形222共50%面積，該第一重疊區411佔該第二雷射光形232共50%面積，該第二重疊區412佔該第二雷射光形232共50%面積，該第二重疊區412佔該第三雷射光形242共50%面積，該第一重疊區411及該第二重疊區412合計佔該第二雷射光形232共100%面積。

故本發明實為一具有新穎性、進步性及可供產業上利用者，應符合我國專利法專利申請要件無疑，爰依法提出發明專利申請，祈鈞局早日賜准專利，至感為禱。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。