用于車燈的激光光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于車燈的激光光學(xué)系統(tǒng)，其可以包括多個光源、印刷電路板、光發(fā)射部段、多個反射鏡以及殼體，所述多個光源用于產(chǎn)生激光束；所述印刷電路板固定并連接至所述光源，并且配置為控制至所述光源的電流供應(yīng)；所述光發(fā)射部段用于處理從所述光源輸出的光并輸出白光；所述多個反射鏡用于將從所述光源輸出的光反射至所述光發(fā)射部段；所述印刷電路板和所述光發(fā)射部段固定并連接至所述殼體，其中，所述光源和所述光發(fā)射部段通過下列方式連接至殼體：激光束投射方向和白光投射方向相反，并且面向激光束投射方向的殼體的內(nèi)側(cè)為反射鏡。
【專利說明】
用于車燈的激光光學(xué)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于車燈的激光光學(xué)系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明涉及這樣一種用于車燈的激光光學(xué)系統(tǒng)，其中，多個光源聚集于一個光發(fā)射部段，從而利用激發(fā)光的增加來保證光量并縮小光學(xué)系統(tǒng)的尺寸。
【背景技術(shù)】
[0002]車輛的前照燈是一種用于照亮車輛的前方以保證前方能見度的設(shè)備，并且通常用齒素、高強(qiáng)度放電燈(High intensity discharge, HID)或LED作為光源，最近，已經(jīng)研制出了一種使用具有延長的壽命和較高的光效率的環(huán)保型激光二極管作為光源的前照燈，并且具體地，已經(jīng)研發(fā)出了一項使用多個光源的技術(shù)，從而利用激發(fā)光的增加來保證光量。
[0003]如圖1所示，使用了多個光源的傳統(tǒng)激光光學(xué)系統(tǒng)可以包括:多個光源1、非球面透鏡2、光導(dǎo)部段3 (光纖)、光發(fā)射部段4以及反射鏡5，其中，所述非球面透鏡2用于聚集從光源I投射過來的光；所述光導(dǎo)部段3用于傳輸通過非球面透鏡2聚集的光源I的光；所述光發(fā)射部段4用于響應(yīng)通過光導(dǎo)部段3傳輸?shù)墓庠碔的光并輸出熒光；所述反射鏡5用于將入射至光發(fā)射部段4而隨后向后散射的光反射回光發(fā)射部段4。
[0004]光源I為產(chǎn)生藍(lán)光波長的激光束的激光二極管，光發(fā)射部段4為用于處理從激光二極管輸出的光并輸出白光的焚光體。
[0005]然而，在如上所述的傳統(tǒng)激光光學(xué)系統(tǒng)中，通過殼體6設(shè)置在光源I與反射鏡5之間這樣的方式，光源I設(shè)置在殼體6的外部，并且反射鏡5 (其包括了光發(fā)射部段4)設(shè)置在殼體6的內(nèi)部，因而存在下列缺點:光導(dǎo)部段3 (其為光傳輸介質(zhì))用于將光源I的光傳輸至光發(fā)射部段4，這增加了成本，并且具體地，隨著整個光學(xué)系統(tǒng)的尺寸增加，重量和成本也會增加。
[0006]上述未提及的附圖標(biāo)記7為透明板，白光經(jīng)過該透明板7輸出。
[0007]公開于本發(fā)明的背景部分的信息僅僅旨在加深對本發(fā)明的一般【背景技術(shù)】的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的各個方面致力于提供一種用于車燈的激光光學(xué)系統(tǒng)，其中，多個光源安裝為固定在殼體內(nèi)，并且殼體本身組成為充當(dāng)反射鏡，從而不使用為光傳輸介質(zhì)的光導(dǎo)部段，進(jìn)而能夠?qū)崿F(xiàn)成本的節(jié)約、整個光學(xué)系統(tǒng)尺寸的縮小以及重量的降低。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的各個方面，一種用于車燈的激光光學(xué)系統(tǒng)可以包括多個光源、印刷電路板(PCB)、光發(fā)射部段、多個反射鏡以及殼體，所述多個光源用于產(chǎn)生激光束；所述PCB固定并連接至所述光源，并且配置為控制對所述光源的電流供應(yīng)；所述光發(fā)射部段用于處理從所述光源輸出的光并輸出白光；所述多個反射鏡用于將從所述光源輸出的光反射至所述光發(fā)射部段；所述PCB和所述光發(fā)射部段固定并連接至所述殼體，其中，所述光源和所述光發(fā)射部段可以通過如下方式連接至殼體:激光束投射方向和白光投射方向彼此相反，并且面向激光束投射方向的殼體的內(nèi)側(cè)可以為反射鏡。
[0010]用于車燈的激光光學(xué)系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括散熱器，所述散熱器將在所述光源和所述光發(fā)射部段產(chǎn)生的熱量散逸至外部。
[0011 ] 所述散熱器在數(shù)量上可以為一個，并且來自多個光源和光發(fā)射部段的熱量可以通過所述散熱器來散逸。
[0012]所述光發(fā)射部段在數(shù)量上可以為一個，并且所述光發(fā)射部段可以設(shè)置在所述多個光源的中心。
[0013]所述多個光源可以沿著圓周方向(其中，光發(fā)射部段可以位于中心)以等間隔布置，以相對于光發(fā)射部段彼此交叉布置。
[0014]所述多個反射鏡在數(shù)量上等于所述光源，并且所述光源和所述反射鏡可以一對一地彼此匹配。
[0015]所述光發(fā)射部段的入射面的中心與所述反射鏡的焦點可以重合。
[0016]每個反射鏡可以形成橢圓，該橢圓的焦點為與對應(yīng)的反射鏡相匹配的光源的投射面的中心，和光發(fā)射部段的入射面的中心；并且每個反射鏡可以形成相對于軸線的標(biāo)準(zhǔn)圓，所述軸線穿過前述中心。
[0017]每個反射鏡的表面沉積有反射性能較好的鋁或進(jìn)行銀反射涂覆處理，以增加反射效率。
[0018]所述殼體可以包括下罩和上蓋，其中，所述下罩的上側(cè)可以開放并且內(nèi)底面可以為反射鏡；所述上蓋連接至所述下罩以密封所述下罩的上開放側(cè)，PCB連接至所述上蓋的內(nèi)側(cè)以使得光源面向反射鏡，光發(fā)射部段連接至所述上蓋，并且散熱器形成于所述上蓋的外側(cè)。
[0019]用于車燈的激光光學(xué)系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括聚光透鏡，該聚光透鏡可以固定至所述下罩以設(shè)置在每個光源的前側(cè)，從而聚集從光源投射的光。
[0020]用于車燈的激光光學(xué)系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括輔助反射鏡，該輔助反射鏡可以連接至所述上蓋的外表面以設(shè)置在所述殼體的外部，并且向著所需的方向來反射通過所述光發(fā)射部段投射的白光。
[0021]所述輔助反射鏡為拋物線型反射面，該拋物線型反射面的焦點為所述光發(fā)射部段或矩形投影儀的投射表面的中心。
[0022]應(yīng)當(dāng)理解，此處所使用的術(shù)語“車輛”或“車輛的”或其它類似術(shù)語一般包括機(jī)動車輛，例如包括運(yùn)動型多用途車輛(SUV)、大客車、卡車、各種商用車輛的乘用汽車，包括各種舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合動力車輛、電動車輛、插電式混合動力電動車輛、氫動力車輛以及其它替代性燃料車輛(例如源于非石油能源的燃料)。正如此處所提到的，混合動力車輛是具有兩種或更多動力源的車輛，例如汽油動力和電力動力兩者的車輛。
[0023]通過納入本文的附圖以及隨后與附圖一起用于說明本發(fā)明的某些原理的【具體實施方式】，本發(fā)明的方法和裝置所具有的其他特征和優(yōu)點將更為具體地變得清楚或得以闡明。
【附圖說明】
[0024]圖1為用于車燈的傳統(tǒng)激光光學(xué)系統(tǒng)圖。
[0025]圖2為根據(jù)本發(fā)明的用于車燈的示例性激光光學(xué)系統(tǒng)的立體圖。
[0026]圖3為圖2的分解立體圖。
[0027]圖4和圖5為圖示了根據(jù)本發(fā)明的光源布置的配置的圖。
[0028]圖6A、圖6B及圖7為圖示了根據(jù)本發(fā)明的反射鏡的圖，其中，圖6A和圖6B為沿著圖2的線1-1獲取的截面圖，圖7為沿著圖6A的線I1-1I獲取的截面圖；并且
[0029]圖8和圖9為圖不了根據(jù)本發(fā)明的輔助反射鏡的圖。
[0030]應(yīng)當(dāng)理解，所附附圖并非是按照比例，而是呈現(xiàn)了本發(fā)明基本原理的各種圖示性特征的略微簡化的表示。本發(fā)明所公開的本發(fā)明的具體設(shè)計特征(包括例如具體尺寸、方向、位置和形狀)將部分地由具體所要應(yīng)用和使用的環(huán)境來確定。
【具體實施方式】
[0031 ] 下面將詳細(xì)參考本發(fā)明的各個實施方案，這些實施方案的示例被顯示在附圖中并描述如下。盡管本發(fā)明將與示例性實施方案相結(jié)合進(jìn)行描述，應(yīng)當(dāng)理解本說明書并非旨在將本發(fā)明限制為那些示例性實施方案。相反，本發(fā)明旨在不但覆蓋這些示例性實施方案，而且覆蓋可以被包括在由所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)的各種選擇形式、修改形式、等價形式及其它實施方案。
[0032]如圖2至圖9所示，根據(jù)本發(fā)明的用于車燈的激光光學(xué)系統(tǒng)包括:多個光源10、PCB 20、光發(fā)射部段30、多個反射鏡40以及殼體50，其中，所述多個光源10用于產(chǎn)生激光束；所述PCB 20固定并連接至光源10，并且控制對光源10的電流供應(yīng)；所述光發(fā)射部段30用于處理從光源10輸出的光并輸出白光；所述多個反射鏡40用于將從光源10輸出的光反射至光發(fā)射部段30 ;PCB 20和光發(fā)射部段30固定并連接至所述殼體50。
[0033]光源10為產(chǎn)生藍(lán)光波長波段的激光束的激光二極管，光發(fā)射部段30為用于處理從激光二極管輸出的光并輸出白光的熒光體。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的光源10和光發(fā)射部段30以下列的方式連接至殼體50:激光束投射方向(Al，參考圖6A)和白光投射方向(BI，參考圖6A)彼此相反。
[0035]此外，面向激光束投射方向Al的殼體50的內(nèi)側(cè)成為反射鏡40。
[0036]因此，在根據(jù)本發(fā)明的用于車燈的激光光學(xué)系統(tǒng)中，多個光源10的光通過一個光發(fā)射部段30來聚集并輸出，從而可以利用激發(fā)光的增加來保證大量的光，以顯著地提高光效率。
[0037]此外，由于光源10、光發(fā)射部段30以及反射鏡40都設(shè)置在殼體50中，因此整個光學(xué)系統(tǒng)的尺寸可以縮小。
[0038]具體地，在本發(fā)明中，由于未使用為傳統(tǒng)光傳輸介質(zhì)的光導(dǎo)部段(即光纖)，因而存在以下優(yōu)點:能夠?qū)崿F(xiàn)成本的節(jié)約和重量的降低，并且能夠縮小整個光學(xué)系統(tǒng)的尺寸。
[0039]此外，在本發(fā)明中，由于未使用按照慣例單獨的非球面透鏡(聚光透鏡)來聚集從光源10輸出的光，因而能夠?qū)崿F(xiàn)成本的節(jié)約和重量的降低。
[0040]本發(fā)明進(jìn)一步包括散熱器60，該散熱器60用于將在光源10和光發(fā)射部段30產(chǎn)生的熱量散逸到外部。
[0041]由于使用散熱器60，能夠改進(jìn)光源10、PCB 20以及光發(fā)射部段30的壽命延長和耐用性。
[0042]散熱器60在數(shù)量上為一個，來自多個光源10和光發(fā)射部段30的熱量通過一個散熱器60來釋放，因此能夠降低成本、簡化布局并縮小光學(xué)系統(tǒng)的尺寸。
[0043]由于一個光發(fā)射部段30設(shè)置在多個光源10的中心，從而能夠保證光量達(dá)到最大。
[0044]在前述結(jié)構(gòu)中，考慮到半導(dǎo)體二極管的屬性，一個光發(fā)射部段30設(shè)置在多個光源10的中心，多個光源10沿著中心為光發(fā)射部段30的圓周方向以等間隔布置，以相對于光發(fā)射部段30彼此交叉布置。
[0045]作為示例，在如圖4所示的具有四個光源10的情況下，四個光源10沿著中心為光發(fā)射部段30的圓周方向以90度的間隔布置，在如圖5所示的具有三個光源10的情況下，三個光源10沿著中心為光發(fā)射部段30的圓周方向以120度的間隔布置。
[0046]多個反射鏡40組成為與光源10的數(shù)量相等，并且光源10和反射鏡40 —對一地互相匹配。
[0047]即，一個光源10和一個反射鏡40組成一對，并且從任一個光源10輸出的光僅僅通過與該光源10配對的那個反射鏡40向光發(fā)射部段30反射。
[0048]光發(fā)射部段30的入射面的中心與所有反射鏡40的焦點重合，即，通過所有反射鏡40反射的光源10的光全部都聚集到光發(fā)射部段30的入射面的中心，從而可以盡可能地保證光量達(dá)到最大。
[0049]在光發(fā)射部段30的入射面的中心與所有反射鏡40的焦點重合的狀態(tài)下，如圖6A、圖6B及圖7所示，每個反射鏡40形成具有焦點Fl和F2的橢圓M1，并且形成相對于軸線LI的標(biāo)準(zhǔn)圓M2，其中，F(xiàn)l為與對應(yīng)的反射鏡40相匹配的光源10的投射面的中心，F(xiàn)2為光發(fā)射部段30的入射面的中心，軸線LI穿過中心Fl和F2。
[0050]反射鏡40的表面沉積有反射性能較好的鋁或進(jìn)行銀反射涂覆處理，以增加反射效率。
[0051]然而，在必要的時候才使用銀反射膜。
[0052]殼體50包括下罩51和上蓋52，其中，所述下罩51的上側(cè)開放并且內(nèi)底面為反射鏡40 ;所述上蓋52連接至下罩51以密封下罩的上開放部分，PCB 20連接至上蓋52的內(nèi)側(cè)以使得光源10面向反射鏡40，光發(fā)射部段30連接至上蓋52，并且散熱器60形成于上蓋52的外側(cè)。
[0053]由于下罩51的內(nèi)部通過上蓋52的組合而被密封，因此能夠防止光的泄漏，從而使得光效率最大化。
[0054]在必要的時候本發(fā)明可以進(jìn)一步包括聚光透鏡70。
[0055]聚光透鏡70固定至下罩51，以在每個光源10的前側(cè)設(shè)置一個聚光透鏡70，從而通過聚集從光源10投射的光來為保證光量提供幫助。
[0056]然而，在本發(fā)明中，由于光源10、光發(fā)射部段30以及反射鏡40全部都設(shè)置在殼體50中，從而盡可能最大程度地消除光泄漏和光損失，以使得光量的保證最大化，如果與由于聚光透鏡70的使用而成本上升相比，光量的額外保證的效果不明顯，那么可以不使用聚光透鏡70以節(jié)約成本。
[0057]此外，本發(fā)明可以進(jìn)一步包括輔助反射鏡80，該輔助反射鏡80連接至上蓋52的外表面以設(shè)置在殼體50的外部，并且朝著所需的方向反射白光(其通過光發(fā)射部段30來投射)，并且當(dāng)使用了輔助反射鏡80時，輔助反射鏡80可以為一個拋物線型反射面，該拋物線型反射面的焦點為如圖8中所示的光發(fā)射部段30的投射表面的中心，或者為如圖9中所示的矩形投影儀的投射表面的中心。
[0058]如上所述，本發(fā)明的各個實施方案具有如下優(yōu)點:來自多個光源10的光通過一個光發(fā)射部段30來聚集并輸出，從而能夠利用光的增加來保證較大的光量，由此顯著地提高光效率。
[0059]此外，光源10、光發(fā)射部段30以及反射鏡40全部都設(shè)置在殼體50中，并且具體地，從光源10輸出的光不利用光導(dǎo)部段(即光纖，其為傳統(tǒng)光傳輸介質(zhì))來進(jìn)行傳輸，而是通過殼體50中的反射鏡40來向著光發(fā)射部段30反射，從而實現(xiàn)了成本和重量的降低以及光學(xué)系統(tǒng)整體尺寸的縮小。
[0060]此外，由于按照慣例單獨的非球面透鏡(聚光透鏡)未用于聚集從光源10輸出的光，因此具有能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)約成本和降低重量的優(yōu)點。
[0061]此外，由于來自多個光源10和光發(fā)射部段30的熱量利用一個散熱器60來散逸，因此具有如下優(yōu)點:通過簡化布局，能夠降低成本，并且能夠縮小光學(xué)系統(tǒng)的尺寸。
[0062]此外，由于一個光發(fā)射部段30設(shè)置在多個光源10的中心，因此具有能夠盡可能地保證最大光量的優(yōu)點。
[0063]此外，由于光發(fā)射部段30的入射面的中心與所有反射鏡40的焦點重合，即，通過所有反射鏡40反射的光源10的光全部都聚集到光發(fā)射部段30的入射面的中心，因此具有能夠盡可能地保證最大光量的優(yōu)點。
[0064]根據(jù)本發(fā)明，來自多個光源的光通過一個光發(fā)射部段聚集，以通過增加光量來提高光效率，并且光源、光發(fā)射部段以及反射鏡全部都設(shè)置在殼體中，并且從光源輸出的光通過在殼體中的反射鏡來向著光發(fā)射部段反射，由此實現(xiàn)了成本和重量的降低以及光學(xué)系統(tǒng)整體尺寸的縮小。
[0065]此外，根據(jù)本發(fā)明，來自多個光源和光發(fā)射部段的熱量利用一個散熱器來散逸，從而具有如下優(yōu)點:通過簡化布局，能夠降低成本，并且能夠縮小光學(xué)系統(tǒng)的尺寸。
[0066]為了方便解釋和精確限定所附權(quán)利要求，術(shù)語“上”、“下”、“內(nèi)”和“外”等等被用于參考附圖中所顯示的這些特征的位置來描述示例性實施方式的特征。
[0067]前面對本發(fā)明具體示例性實施方案所呈現(xiàn)的描述是出于說明和描述的目的。前面的描述并不旨在成為窮舉的，也并不旨在把本發(fā)明限制為所公開的精確形式，顯然，根據(jù)上述教導(dǎo)很多改變和變化都是可能的。選擇示例性實施方案并進(jìn)行描述是為了解釋本發(fā)明的特定原理及其實際應(yīng)用，從而使得本領(lǐng)域的其它技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)并利用本發(fā)明的各種示例性實施方案及其不同選擇形式和修改形式。本發(fā)明的范圍意在由所附權(quán)利要求書及其等價形式所限定。
【主權(quán)項】
1.一種用于車燈的激光光學(xué)系統(tǒng)，其包括: 多個光源，其用于產(chǎn)生激光束； 印刷電路板，其固定并連接至光源，并且配置為控制對所述光源的電流供應(yīng)； 光發(fā)射部段，其配置為處理從光源輸出的光并輸出白光； 多個反射鏡，其配置為將從光源輸出的光反射至光發(fā)射部段；以及 殼體，印刷電路板和光發(fā)射部段固定并連接至所述殼體， 其中，光源和光發(fā)射部段連接至殼體，并且激光束投射方向和白光投射方向彼此相反， 面向激光束投射方向的殼體的內(nèi)側(cè)為反射鏡。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于車燈的激光光學(xué)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括散熱器，其將在光源和光發(fā)射部段產(chǎn)生的熱量散逸至外部。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于車燈的激光光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述散熱器在數(shù)量上為一個，并且 來自多個光源和光發(fā)射部段的熱量通過所述散熱器來散逸。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于車燈的激光光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述光發(fā)射部段在數(shù)量上為一個，并且 所述光發(fā)射部段設(shè)置在所述多個光源的中心。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于車燈的激光光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述多個光源沿著中心為光發(fā)射部段的圓周方向以等間隔布置，以相對于光發(fā)射部段彼此交叉布置。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于車燈的激光光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述多個反射鏡在數(shù)量上等于所述光源，并且 所述光源和所述反射鏡一對一地彼此匹配。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于車燈的激光光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述光發(fā)射部段的入射面的中心與所述反射鏡的焦點重合。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于車燈的激光光學(xué)系統(tǒng)，其中，每個反射鏡形成橢圓，該橢圓的焦點為與對應(yīng)的反射鏡相匹配的光源的投射面的中心，和光發(fā)射部段的入射面的中心；并且每個反射鏡形成相對于軸線的標(biāo)準(zhǔn)圓，所述軸線穿過所述中心。9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于車燈的激光光學(xué)系統(tǒng)，其中，每個反射鏡的表面沉積有反射性能較好的鋁或進(jìn)行銀反射涂覆處理，以增加反射效率。10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于車燈的激光光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述殼體包括: 下罩，其上側(cè)開放并且內(nèi)底面為反射鏡；以及 上蓋，其連接至所述下罩以密封所述下罩的開放的上側(cè)，印刷電路板連接至所述上蓋的內(nèi)側(cè)以使得光源面向反射鏡，光發(fā)射部段連接至所述上蓋，并且散熱器形成于所述上蓋的外側(cè)。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于車燈的激光光學(xué)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括聚光透鏡，其固定至所述下罩以設(shè)置在每個光源的前側(cè)，從而聚集從光源投射過來的光。12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于車燈的激光光學(xué)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括輔助反射鏡，其連接至所述上蓋的外表面以設(shè)置在所述殼體的外部，并且向著所需的方向來反射通過所述光發(fā)射部段投射的白光。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的用于車燈的激光光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述輔助反射鏡為拋物線型反射面，該拋物線型反射面的焦點為所述光發(fā)射部段或矩形投影儀的投射表面的中心。
【文檔編號】F21V7/10GK105937741SQ201510494090
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2015年8月12日
【發(fā)明人】安秉石
【申請人】現(xiàn)代自動車株式會社