車輛激光前照燈的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種車輛激光前照燈，更具體地，涉及一種下述車輛激光前照燈，包括：激光二極管；磷光體單元，設置為面對激光二極管；第一透鏡單元，設置在激光二極管和磷光體單元之間并接收從激光二極管發射的光束；以及第二透鏡單元，設置在激光二極管和磷光體單元之間并接收從第一透鏡單元發射的光束。
【專利說明】車輛激光前照燈
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求于2015年6月24在韓國知識產權局提交的第10-2015-0089420號韓國專利申請的優先權和權益，該申請的全部內容通過弓I用納入本申請中。
技術領域
[0003]本實用新型涉及一種車輛激光前照燈。
【背景技術】
[0004]—般來說，車輛設置有用于照亮車輛前側的前照燈，以便當車輛在夜間行駛時，能夠識別行人和其他車輛。前照燈通過使用光束照亮車輛的前側，通常使用鹵素燈、高強度放電(HID)燈或LED 二極管作為光源。然而，鹵素燈、HID燈和LED 二極管消耗大量的電功率，從而導致低的發光效率，更具體地，包括光源和透鏡的光學系統的整個尺寸比較大，其結果導致設計自由度低和重量大的缺點。鑒于此，最近正在逐漸開發使用激光二極管作為光源的前照燈，激光二極管非常環保，具有長的使用壽命，并且發光效率高。特別地，使用激光二極管作為光源的前照燈具有優異的光束平直度，并因此照明距離是鹵素燈、HID燈和LED 二極管等現有光源的兩倍長。車輛激光類型的燈包括發射光束的激光二極管、收集發射的光束的聚光透鏡，以及將聚光透鏡收集的光束轉化為白光的磷光體(phosphor)，因為激光的性質，所述光束具有優異的平直度，其結果是，當穿過聚光透鏡的光束被發射到磷光體時，所述光束具有高斯光束圖案。該光束圖案在其中心處具有最高的能量密度，其結果是，存在磷光體耐熱性差的問題。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型致力于提供一種車輛激光前照燈，其通過使用軸棱鏡透鏡將具有高斯光束圖案的光束轉化為具有平頂(top-hat)光束圖案的光束。
[0006]本實用新型的一個示例性實施例提供了一種車輛激光前照燈，包括:激光二極管；磷光體單元，設置為面向激光二極管；第一透鏡單元，設置在激光二極管和磷光體單元之間，使得從激光二極管發射的光束穿過第一透鏡；以及第二透鏡單元，設置在激光二極管和磷光體單元之間，使得從第一透鏡單元發射的光束穿過第二透鏡。
[0007]第一透鏡單元可為球面透鏡或非球面透鏡。
[0008]第二透鏡單元可為軸棱鏡透鏡。
[0009]軸棱鏡透鏡可具有90至180度的角度。
[0010]第一透鏡單元的面向激光二極管的表面可形成為平坦表面或非球面表面。
[0011]第一透鏡單元的面向激光二極管的表面可形成為非球面表面，且其曲率半徑可為2 至 5mm0
[0012]第一透鏡單元的面對所述第二透鏡單元的表面可以形成為球面表面或非球面表面。
[0013]第一透鏡單元的面向第二透鏡單元的表面的曲率半徑可為2至5_。
[0014]第二透鏡單元的面向所述第一透鏡單元的表面可形成為平坦表面或非球面表面。
[0015]第二透鏡單元的面向第一透鏡單元的表面可形成為非球面表面，且其曲率半徑可為250mm或更大。
[0016]第二透鏡單元的面向磷光體單元的表面可形成為非球面表面。
[0017]第二透鏡單元的面向磷光體單元的表面的曲率半徑可為5至20_。
[0018]第一透鏡單元可為由折射率為1.4至1.6的材料制成的透鏡。
[0019]第二透鏡單元可為由折射率為1.4至1.6的材料制成的透鏡。
[0020]第一透鏡單元和第二透鏡單元之間的距離可為O至3mm。
[0021]車輛激光前照燈可以進一步包括反射器，其中所述反射器為MFR類型。
[0022]根據本實用新型示例性實施例的車輛激光前照燈可以通過使用軸棱鏡透鏡，即第二透鏡將穿過第一透鏡然后被收集在高斯圖案中的光束進行分散，從而將高斯圖案轉化為平頂圖案。因此，可以通過使用MFR實現清晰的光束圖案，這在現有的激光模塊中很難實現。
[0023]根據本實用新型示例性實施例的車輛激光前照燈，施加到磷光體的熱負載程度是類似的，其結果是，與使用現有激光模塊的情況相比，可以進一步提高光量和亮度。
[0024]根據本實用新型示例性實施例的車輛激光前照燈，光束沒有被收集在磷光體的中心部位，其結果是與現有激光模塊相比，可以增加磷光體極限亮度水平的區域，并增加發射到磷光體的光量。
[0025]前面的內容概述僅僅是說明性的并無意以任何方式進行限制。除了以上描述的示例性的方面、實施例和特征之外，其他的方面、實施例和特征將通過參照附圖和以下的詳細描述變得顯而易見。
【附圖說明】
[0026]圖1為示出了根據本實用新型的一個示例性實施例的車輛激光前照燈的視圖。
[0027]圖2為示出了根據本實用新型的一個示例性實施例的車輛激光前照燈中光束的光收集路徑的視圖。
[0028]圖3為示出了根據本實用新型的一個示例性實施例的車輛激光前照燈的光束圖案的視圖。
[0029]應理解，附圖不一定是按照比例繪制，呈現的是說明本實用新型的基本原理的各種特征的稍微簡化的表示。本文公開的本實用新型的特定設計特征，包括例如特定的尺寸、方向、位置和形狀，將部分地通過具體的預期應用和使用環境確定。
[0030]附圖中，附圖標記指代貫穿附圖的幾幅圖的本實用新型的相同或等同的部件。
【具體實施方式】
[0031]下文中，將參照附圖詳細說明本實用新型的示例性實施例。首先，在表示各圖的構成元件的附圖標記中，應注意的是，相同的構成元件將由相同的附圖標記表示，即使它們在不同的附圖中被示出。此外，下文將描述本實用新型的示例性實施例，但是顯然本實用新型的技術精神并不受其限制或局限于此，而是本實用新型的示例性實施例可以由本領域普通技術人員進行修改，并且可以以不同方式實施。
[0032]圖1為示出了根據本實用新型的一個示例性實施例的車輛激光前照燈的視圖，圖2為示出了根據本實用新型的一個示例性實施例的車輛激光前照燈中的第二透鏡單元的光收集路徑的視圖，以及圖3為示出了根據本實用新型的一個示例性實施例的車輛激光前照燈的光束圖案的視圖。
[0033]首先，將描述根據本實用新型的一個示例性實施例的車輛激光前照燈的配置。
[0034]如圖1所示，本實用新型的車輛激光前照燈包括激光模塊I。具體地，激光模塊I包括激光二極管10、第一透鏡單元20、第二透鏡單元30和磷光體單元40。在這種情況下，激光模塊I可基于從激光二極管10發射的光束的光軸，按照第一透鏡單元20、第二透鏡單元30和磷光體單元40的順序進行設置。另外，在第一透鏡單元20和第二透鏡單元30之間可以有O至3mm的間隙。
[0035]具體地，激光二極管10是產生具有優異光平直度的激光的設備，并且與現有車輛燈所使用的鹵素燈、HID燈、LED等相比，具有高亮度和高的檢測信號與周圍干擾光的比值。在這種情況下，可使用短波長約為450nm的藍色激光二極管作為激光二極管10。
[0036]第一透鏡單元20是從激光二極管10發射的光束首先進入的透鏡，并可配置為具有折射率的透鏡。在這種情況下，第一透鏡單元20可配置為具有折射率1.4至1.6的透鏡，以使得從激光二極管10發射的光束可被折射。因此，從激光二極管10發射的光束在穿過第一透鏡單元20時，可以以預定角度折射，然后進入第二透鏡單元30。
[0037]第一透鏡單元20可配置為球面透鏡或非球面透鏡。
[0038]在這種情況下，第一透鏡單元20可包括面向激光二極管10的第一表面，以及面向第二透鏡單元30的第二表面。具體地，第一透鏡單元20的第一表面為光入射表面，從激光二極管10發射的光束進入該光入射表面，第一透鏡單元20的第二表面是一個光出射表面，進入第一表面的光束從該光出射表面出射到第二透鏡單元30。
[0039]在這種情況下，第一透鏡單元20的第一表面可形成為平坦表面或非球面表面。
[0040]具體地，第一透鏡單元20的第一表面的形狀沒有限制，只要光束可進入光束的光入射表面即可。因此，光束可進入第一透鏡單元20的第一表面，即使第一透鏡單元20的第一表面沒有形成為彎曲表面。另外，第一透鏡單元20本身具有折射率，使得進入第一表面的光束可在第一透鏡單元20中折射。因此，第一透鏡單元20的第一表面可形成為平坦表面或非球面表面。同時，在第一表面形成為非球面表面的情況下，第一表面的曲率半徑可為2至5mm ο
[0041 ]第一透鏡單元20的第二表面可形成為球面表面或非球面表面。
[0042]具體地，第二表面為光束的光出射表面，當進入第一表面的光束在穿過第一透鏡單元20的內部而發生折射然后從第一透鏡單元20出射時，第二表面用于使從第一透鏡單元20出射的光束容易地進入第二透鏡單元30。因此，第二表面需要形成為彎曲表面，以便收集被發射的同時在第一透鏡單元20中發生折射的光束。也就是說，第二表面可形成為具有彎曲表面的球面表面或非球面表面。在這種情況下，第二表面的曲率半徑可為2至5_。
[0043]第二透鏡單元30是穿過第一透鏡單元20的光束進入并發生折射的透鏡，并可配置為具有類似于第一透鏡單元20的折射率的透鏡。在這種情況下，第二透鏡單元30的折射指數可以為1.4至1.6。相應地，從第一透鏡單元20出射的光束在穿過第二透鏡單元30時，可以以預定角度折射。
[0044]第二透鏡單元30可為非球面透鏡或軸棱鏡透鏡。在這種情況下，第二透鏡單元30可包括面向第一透鏡單元20的第三表面，以及面向磷光體單元40的第四表面。具體地，第二透鏡單元30的第三表面是光入射表面，從第一透鏡單元20出射的光束進入該光入射表面，第二透鏡單元30的第四表面是光出射表面，進入第三表面的光束從該光出射表面出射到磷光體單元40。
[0045]同時，第二透鏡單元30只有一個表面配置為具有軸棱鏡特性，以便實現適于低光束的四棱柱光束圖案。因此，第二透鏡單元30的第三表面可形成為平坦表面或非球面表面，第二透鏡單元30的第四表面可形成為具有軸棱鏡特性的非球面表面。在這種情況下，在第三表面形成為非球面表面的情況，第三表面可以形成接近平坦表面的形狀，以便使進入第三表面的光束的變化最小化。也就是說，第三表面的曲率半徑可為250mm或更大。另外，第四表面可配置成具有90至180度的軸棱鏡角度，其曲率半徑可為5至20_。
[0046]在這種情況下，進入第二透鏡單元30的光束在穿過第四表面時發生折射，并在其局部部分互相重疊。在這種情況下，在重疊部分處，各個光束具有的光束強度通過彼此重疊而增大，從而形成清晰的光束圖案。換句話說，如圖2所示，從第二透鏡單元30出射的光束的形狀可為平頂形，即帽子形狀。特別是，平頂光束圖案在整個熱負載中相似，從而與現有激光模塊中實現的高斯光束圖案相比，進一步提高了相同熱負荷下的光量和亮度。另外，在使用同一磷光體的情況下，對于高斯光束圖案，由于能量密度集中在中心部分(即使LD的數量增加)，使得極限亮度區域較窄，因此很難增加光量，但是在平頂光束圖案的情況下，優點是極限亮度水平被提高，并且光量進一步增加。
[0047]如圖3所示，在進入磷光體單元40(將在下文描述)的光束的一部分處實現的光束圖案，除了重疊部分之外，，可能不清晰。因此，具有預定形狀的光束圖案可清晰地形成，尤其是，形成切掉(cut-off)部分的四棱柱光束圖案可容易地實現。因此，甚至通過利用MFR類型反射器，仍能夠實現現有激光模塊中很難實現的尖銳光束圖案。具體地，在現有MFR類型反射器的情況下，由于圖案是通過消除圖像形成的，因此通過使用由現有激光模塊形成的不清晰光束圖案難以形成上述光束圖案，這是因為在無法形成清晰光束圖案的情況下很難實現切掉部分，其結果是，MFR類型反射器不能在現有激光模塊中被利用。與此相反，由于根據本實用新型的激光模塊設置有軸棱鏡透鏡，并形成以上描述的清晰光束圖案，優點是，甚至可通過利用現有的MFR類型反射器，可實現清晰的光束圖案。
[0048]同時，為了實現適于遠光束的平頂光束圖案，需要使用轉動式軸棱鏡透鏡。在這種情況下，平頂光束圖案可以形成為圓形，并可形成對稱的光束圖案。
[0049]磷光體單元40是一個將從激光二極管10發射的藍色激光光束轉化為白光的結構。在這種情況下，磷光體單元40可形成為具有比第一透鏡單元20和第二透鏡單元30更大的面積，以便容易地接收穿過第一透鏡單元20和第二透鏡單元30的藍色激光光束。
[0050]接下來，將描述一種操作本實用新型的示例性實施例的車輛激光前照燈的方法。
[0051]如圖1所示，激光光學模塊I按照激光二極管10、第一透鏡單元20、第二透鏡單元30和磷光體單元40的順序設置。激光二極管10通過使用光源產生藍色激光光束，并向第一透鏡單元20發射該藍色激光光束。從激光二極管10發射的藍色激光光束進入第一透鏡單元20的第一表面。在這種情況下，藍色在第一透鏡單元20中按第一透鏡單元20本身的折射率在第一透鏡單元20中發生折射，然后被發射。在第一透鏡單元20中發生折射的藍色激光光束被第一透鏡單元20的第二表面收集，然后進入第二透鏡單元30。在這種情況下，被第一透鏡單元20的第二表面收集的光束進入第二透鏡單元30，同時形成高斯光束分布。進入第二透鏡單元30的第三表面的光束在第二透鏡單元30中發生折射。進入第二透鏡單元30的第三表面的光束經由第二透鏡單元30的內部從第二透鏡單元30的第四表面出射。在這種情況下，從第二透鏡單元30的第四表面出射的各光束在預定距離內彼此部分地重疊。結果是，藍色激光光束形成平頂光束分布，且部分地重疊的光束的強度增強，形成清晰的光束。因此，該光束的多個重疊部分形成預定的形狀。
[0052]也就是說，如圖3所示，當從激光二極管10發射的光束經由第一透鏡單元20和第二透鏡單元30進入磷光體單元40中時，該光束可以以四棱柱光束形狀的形式進入。
[0053]如上所述，已經在說明書和附圖中描述和圖示了示例性實施例。這些示例性實施例的選擇和描述是為了說明本實用新型的某些原理及其實際應用，進而使得本領域技術人員能夠實現和使用本實用新型的各種示例性實施方案，及其替換和修改方案。通過前面描述顯然可知的是，本實用新型的某些方面并不限于本文示出的例子的特定細節，并且因此可以認識到，本領域技術人員可以想到其他修改和應用，或其等效物。然而，在考慮本說明書和附圖之后，本結構的許多改變、修改、變形以及其它用途和應用對本領域技術人員而言變得明顯。所有的這些不背離本實用新型的精神和范圍的改變、修改、變形以及其它用途和應用都應認為被僅由隨后所附權利要求限定的本實用新型覆蓋。
【主權項】
1.一種車輛激光前照燈，其特征在于，包括: 激光二極管； 磷光體單元，設置為面對所述激光二極管； 第一透鏡單元，設置在所述激光二極管和所述磷光體單元之間，使得從所述激光二極管發射的光束穿過所述第一透鏡；以及 第二透鏡單元，設置在所述激光二極管和所述磷光體單元之間，使得從所述第一透鏡單元發射的光束穿過所述第二透鏡。2.根據權利要求1所述的激光前照燈，其特征在于，所述第一透鏡單元為球面透鏡或非球面透鏡。3.根據權利要求1所述的激光前照燈，其特征在于，所述第二透鏡單元為軸棱鏡透鏡。4.根據權利要求3所述的激光前照燈，其特征在于，所述軸棱鏡透鏡具有90至180度的角度。5.根據權利要求1所述的激光前照燈，其特征在于，所述第一透鏡單元的面向所述激光二極管的表面形成為平坦表面或非球面表面。6.根據權利要求5所述的激光前照燈，其特征在于，所述第一透鏡單元的面向所述激光二極管的表面形成為非球面表面，并且其曲率半徑為2至5_。7.根據權利要求1所述的激光前照燈，其特征在于，所述第一透鏡單元的面向所述第二透鏡單元的表面形成為球面表面或非球面表面。8.根據權利要求1所述的激光前照燈，其特征在于，所述第一透鏡單元的面向所述第二透鏡單元的表面的曲率半徑為2至5_。9.根據權利要求1所述的激光前照燈，其特征在于，所述第二透鏡單元的面向所述第一透鏡單元的表面形成為平坦表面或非球面表面。10.根據權利要求9所述的激光前照燈，其特征在于，所述第二透鏡單元的面向所述第一透鏡單元的表面形成為非球面表面，并且其曲率半徑為250mm或更大。11.根據權利要求1所述的激光前照燈，其特征在于，所述第二透鏡單元的面向所述磷光體單元的表面形成為非球面表面。12.根據權利要求1所述的激光前照燈，其特征在于，所述第二透鏡單元的面向所述磷光體單元的表面的曲率半徑為5至20_。13.根據權利要求1所述的激光前照燈，其特征在于，所述第一透鏡單元為由折射率為1.4至1.6的材料制成的透鏡。14.根據權利要求1所述的激光前照燈，其特征在于，所述第二透鏡單元為由折射率為1.4至1.6的材料制成的透鏡。15.根據權利要求1所述的激光前照燈，其特征在于，所述第一透鏡單元和所述第二透鏡單元之間的距離為O至3mm。16.根據權利要求1所述的激光前照燈，其特征在于，進一步包括:反射器，其中所述反射器為MFR類型。
【文檔編號】F21Y115/30GK205640619SQ201620096340
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年1月29日
【發明人】郭南赫
【申請人】現代摩比斯株式會社