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CN113606552A - 一种激光灯具 - Google Patents

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CN113606552A
CN113606552A CN202110986899.9A CN202110986899A CN113606552A CN 113606552 A CN113606552 A CN 113606552A CN 202110986899 A CN202110986899 A CN 202110986899A CN 113606552 A CN113606552 A CN 113606552A
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CN
China
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light
laser
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lens
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Inventor
王磊
陈飞
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Shenzhen Zhongkechuang Laser Technology Co ltd
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Shenzhen Zhongkechuang Laser Technology Co ltd
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Abstract

本发明适用于照明灯具领域，提供了一种激光灯具，包括激光发射组件、设置在激光发射组件的出光方向上的混光组件和设置在混光组件的出光方向上的出光调节组件，出光调节组件包括设置在混光组件的出光方向上的TIR棱镜组件、设置在TIR棱镜组件的出光方向上的DMD板和设置在DMD板反射后的出光方向上的投射透镜，激光灯具还包括控制芯片，DMD板与控制芯片电连接。本发明将远光灯和近光灯集成在一个车灯中，减少了车灯占用的空间，利于对汽车的内部结构进行优化、改进。

Description

一种激光灯具
技术领域
本发明属于照明灯具领域，尤其涉及一种激光灯具。
背景技术
为确保汽车安全行驶，驾驶员在驾驶过程中应规范使用车灯。汽车前灯主要包括远光灯和近光灯，远光灯一般用于高速行驶时大范围照明，近光灯一般用于低速行驶或会车时照明。现有的远光灯和近光灯单独设置在汽车前方，占用空间较大，不利于对汽车的内部结构进行优化、改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种激光灯具，旨在解决现有技术的汽车前灯的远光灯和近光灯单独设置在汽车前方，占用空间较大的技术问题。
本发明是这样实现的：一种激光灯具，包括激光发射组件、设置在所述激光发射组件的出光方向上的混光组件和设置在所述混光组件的出光方向上的出光调节组件，所述出光调节组件包括设置在所述混光组件的出光方向上的TIR棱镜组件、设置在所述TIR棱镜组件的出光方向上的DMD板和设置在所述DMD板反射后的出光方向上的投射透镜，所述激光灯具还包括控制芯片，所述DMD板与所述控制芯片电连接。
进一步的，所述激光发射组件包括发射红光的红光激光管、发射绿光的绿光激光管和发射蓝光的蓝光激光管，所述红光激光管、所述绿光激光管和所述蓝光激光管的激光发射端分别设有准直透镜；所述激光灯具还包括承载所述激光发射组件的激光管支撑件，所述激光管支撑件具有散发所述激光发射组件产生的热量的散热部。
进一步的，所述激光发射组件还包括发射红外光束的红外激光管，所述激光灯具还包括用于检测所述TIR棱镜组件反射的红外光束的红外传感器，所述红外传感器与所述DMD板相邻设置。
进一步的，所述混光组件包括设置在所述激光发射组件的出光方向上的光束整形组件和设置在所述光束整形组件的出光方向上的匀光元件。
进一步的，所述光束整形组件为透镜组件，所述透镜组件包括设置在所述激光发射组件的出光方向上的第一凸透镜。
进一步的，所述透镜组件还包括设置在所述第一凸透镜的出光方向上的凹透镜，或者，所述透镜组件还包括设置在所述第一凸透镜的出光方向上的凹透镜及设置在所述凹透镜的出光方向上的第二凸透镜。
进一步的，所述光束整形组件包括光纤。
进一步的，所述光束整形组件还包括设置在所述光纤的出光方向上的第三凸透镜。
进一步的，所述光束整形组件还包括透镜组件，所述光纤设置在所述透镜组件的出光方向上。
进一步的，所述混光组件还包括设置在所述匀光元件的出光方向上的第四凸透镜。
本发明的有益效果是：本发明通过激光发射组件发射激光束，经混光组件聚焦处理后，再通过出光调节组件射出，用于照明。因出光调节组件的DMD板可根据控制芯片发出的指令，对出射光束的形状或者亮度进行更改，即出射光束可根据使用场景变换为远光灯照明或近光灯照明。本发明将远光灯和近光灯集成在一个车灯中，减少了车灯占用的空间，利于对汽车的内部结构进行优化、改进。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的激光灯具的结构示意图；
图2是本发明提供的激光管支撑件的结构示意图一；
图3是本发明提供的激光管支撑件的结构示意图二；
图4是本发明提供的激光管支撑件的结构示意图三；
图5是本发明提供的激光管支撑件的结构示意图四；
图6是本发明提供的激光发射组件的结构示意图一；
图7是本发明提供的激光发射组件的结构示意图二；
图8是本发明提供的激光发射组件的结构示意图三；
图9是本发明实施例二提供的激光灯具的结构示意图；
图10是本发明实施例三提供的激光灯具的结构示意图；
图11是本发明实施例四提供的激光灯具的结构示意图；
图12是本发明实施例五提供的激光灯具的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
还需要说明的是，本实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。
如附图1所示，为本发明实施例一提供的激光灯具，包括激光发射组件10、设置在激光发射组件10的出光方向上的混光组件20和设置在混光组件20的出光方向上的出光调节组件30。激光发射组件10发射激光束，经混光组件20聚焦处理后，再通过出光调节组件30射出，用于照明。
本实施例优选的激光发射组件10包括RGB三色激光管，即包括发射红光的红光激光管11、发射绿光的绿光激光管12和发射蓝光的蓝光激光管13。红光激光管11、绿光激光管12和蓝光激光管13的激光发射端分别设有准直透镜15，准直透镜15可对激光束进行准直处理，减少发散的光束，提高激光束的使用效率。本实施例优选的红光激光管11、绿光激光管12和蓝光激光管13平行设置，多束激光束位于主光轴或者主光轴附近，易于后期对激光束的会聚或者光路调整，减少光束发散的可能。可通过承载激光管的机械结构，使激光管的出射端保持平行，也可通过光学元件的作用，使激光管出射的光束保持平行。对于激光管的设置方式，可以根据实际需要进行选择，只要使得出射的激光束能够保持平行出射即可。
如附图2所示，本实施例优选的激光灯具还包括承载激光发射组件10的激光管支撑件50，激光管支撑件50可以为放置散发激光发射组件10的铜板、钢板或支架等。激光管支撑件50具有散发激光发射组件10产生的热量的散热部51，以及与散热部51相连的导热部52。散热部51和导热部52的制备材料可以为铜、铝等金属或者其它合金材料，从而使得热量较容易传导和散发。导热部52和散热部51中内置导线，导线的一端与激光发射组件10相连，导线的另一端与驱动电路板相连。驱动电路板生成驱动电流点亮激光发射组件10的激光管。本实施例的激光发射组件10安装于导热部52的外部，激光发射组件10工作时产生的热量通过导热部52传导至散热部51，再由散热部51将热量散发至空气或者其它空间。
当然，在其他实施例中，激光发射组件10也可安装于导热部52的内部，如附图3所示，激光发射组件10嵌装于导热部52内部，导热部52可以对激光发射组件10形成保护。
为了加快激光发射组件10的热量的散发，如附图4所示，可将激光发射组件10直接嵌装于散热部51内部，激光发射组件10直接与散热部51接触，激光发射组件10工作时产生的热量更容易被散发。为了利于激光束的会聚，如附图5所示，在散热部51靠近出射光的一侧还设有会聚透镜53。
安装于激光管支撑件50的激光发射组件10，可根据实际需要选择红光激光管11、绿光激光管12和蓝光激光管13的安装数量，只要使得三色激光管的光束混合后能够形成白光即可。如附图6所示，本实施例的激光发射组件10包括一个红光激光管11、一个绿光激光管12和一个蓝光激光管13。三个激光管围绕激光管支撑件50一端表面的中心点排列，三个激光管排列紧密，可节省空间。当然，在其他实施例中，每种颜色的激光管数量各为两个；或者，红色激光管11的数量为三个，绿色激光管12的数量为一个，蓝色激光管13的数量为两个；或者，红色激光管11的数量为两个，绿色激光管12的数量为一个，蓝色激光管13的数量为一个。对于激光管的设置可以根据实际需要进行选择，对此不作限定。
可根据一定的规律对多个激光管进行排布，如附图7所示，本实施例的多个激光管围绕激光管支撑件50一端表面的中心点呈环形排布，采用这种结构，激光管的空间分布均匀，可以避免激光管工作时，热量过于集中。如附图8所示，本实施例的多个激光管在激光管支撑件50一端表面呈阵列排布，采用这种结构，激光管发出的多束激光较为规则，易于后期光束的调整与会聚，另一方面，也容易根据光束的排布规律进行故障排查。
除了设置RGB三色激光管，本实施例优选的激光发射组件10还包括发射红外光束的红外激光管14，红外激光管14发射的红外光束可用于路况检测。本实施例优选的红外激光管14与RGB三色激光管平行设置，红外激光管14的激光发射端也设有进行准直处理的准直透镜15。
本实施例优选的混光组件20包括设置在激光发射组件10的出光方向上的光束整形组件21和设置在光束整形组件21的出光方向上的匀光元件22。激光发射组件10发射的激光束通过光束整形组件21进行整形，再通过匀光元件22将RGB三色激光束混为白光后发射至出光调节组件30。基于实现光束整形功能，光束整形组件21可有多种设计，本实施例优选的光束整形组件21为透镜组件211。可根据车灯的安装空间，选用合适的光学元件作为透镜组件211。本实施例的透镜组件211包括设置在激光发射组件10的出光方向上的第一凸透镜2111。激光发射组件10发射的激光束通过第一凸透镜2111整形后，射入匀光元件22中，本实施例优选的匀光元件22为匀光棒。实施例一仅选用第一凸透镜2111进行光束整形，适合在车灯安装空间较小时使用。
本实施例优选的出光调节组件30包括设置在混光组件20的出光方向上的TIR棱镜组件31、设置在TIR棱镜组件31的出光方向上的DMD板32和设置在DMD板32反射后的出光方向上的投射透镜33。本实施例优选的投射透镜33包括凸透镜331。激光灯具还包括控制芯片，DMD板32与控制芯片电连接。本实施例优选的TIR(total internal reflection，全反射，或全内反射)棱镜组件31可以是由两块棱镜组成的组件，两块棱镜相互贴合，贴合处形成有较薄的空气间隙层，通过TIR棱镜组件31改变光束的传输方向，使得光束按照预期路线射向DMD板32，再射向凸透镜331。当然，在其他实施例中，TIR棱镜组件31也可以由N块棱镜组成，N为≥3的整数，N块棱镜件的夹角可以根据实际的光路设计进行调整。本实施例仅使用一个TIR棱镜组件31就可将光线投射至DMD板32，再传送至出射方向，简化了光路系统。控制芯片依据使用场景向DMD板32发出控制指令，DMD板32接收控制指令并对出射光束的形状或者亮度进行更改，使出射光束符合远光灯照明或近光灯照明的要求，采用这种方式，不用再单独设置远光灯和近光灯，车灯占用空间小。需要说明的是，之后的实施例中提及的TIR棱镜组件31与此相同或者相似，之后将不再赘述。
实施例一的激光束由激光发射组件10发出后，经过第一凸透镜2111整形后射入匀光元件22，再射入至TIR棱镜组件31，经TIR棱镜组件31反射至DMD板32，由DMD板32反射至凸透镜331，凸透镜331具有较大的尺寸，激光束由凸透镜331射出后，用于照明。
如附图9所示，为本发明实施例二提供的激光灯具，实施例二与实施例一的原理相同，主要区别点在于混光组件20的结构。实施例二的混光组件20包括具有透镜组件211的光束整形组件21、匀光元件22和设置在匀光元件22的出光方向上的第四凸透镜23。本实施例的透镜组件211包括第一凸透镜2111和设置在第一凸透镜2111的出光方向上的凹透镜2112，第一凸透镜2111和凹透镜2112组成第一透镜组211a。与实施例一相比，混光组件20增加了凹透镜2112和第四凸透镜23，更加利于光束聚焦，实施例二适合在车灯安装空间较大时使用。实施例二的激光束由激光发射组件10发出后，经过由第一凸透镜2111和凹透镜2112组成的第一透镜组211a整形后射入匀光元件22，再经过第四凸透镜23聚焦后射入至TIR棱镜组件31，经TIR棱镜组件31反射至DMD板32，由DMD板32反射至凸透镜331，最后经凸透镜331射出后，用于照明。
如附图10所示，为本发明实施例三提供的激光灯具，实施例三与实施例二的原理相同，主要区别点在于透镜组件211的结构和出光调节组件30的结构。本实施例的透镜组件211包括第一凸透镜2111、设置在第一凸透镜2111的出光方向上的凹透镜2112及设置在凹透镜2112的出光方向上的第二凸透镜2113，第一凸透镜2111、凹透镜2112和第二凸透镜2113组成第二透镜组211b。与实施例二相比，透镜组件211增加了第二凸透镜2113，可对光束进一步聚焦，实施例三适合在车灯安装空间充裕时使用。实施例三的激光束由激光发射组件10发出后，经过由第一凸透镜2111、凹透镜2112和第二凸透镜2113组成的第二透镜组211b整形后射入匀光元件22，再经过第四凸透镜23聚焦后射入至TIR棱镜组件31，经TIR棱镜组件31反射至DMD板32，由DMD板32反射至凸透镜331，最后经凸透镜331射出后，用于照明。
为便于检测反射的红外线，本实施例优选的激光灯具还包括用于检测TIR棱镜组件31反射的红外光束的红外传感器40，红外传感器40与DMD板32相邻设置。激光发射组件10的RGB三色激光管和红外激光管14发射相应的激光束，经混光组件20聚焦处理后，射入出光调节组件30，基于红外线和RGB的折射率不同，TIR棱镜组件31将红外线的光路和RGB的光路分出。红外传感器40接收返回的红外光束，识别出行驶时的周围环境，例如车辆、障碍物等，并将相应的信息反馈给后台系统，后台系统基于上述信息进行后续的处理。本实施例的红外传感器40也可同样应用于其他实施例中。
如附图11所示，为本发明实施例四提供的激光灯具，实施例四与实施例一的原理相同，主要区别点在于光束整形组件21的结构。本实施例优选的光束整形组件21包括光纤212。激光发射组件10的激光管与光纤212相连，通过光纤212将激光束引导至匀光元件22。实施例四的激光束由激光发射组件10发出后，经过光纤212引导射入匀光元件22，再射入至TIR棱镜组件31，经TIR棱镜组件31反射至DMD板32，由DMD板32反射至凸透镜331，最后经凸透镜331射出后，用于照明。
如附图12所示，为本发明实施例五提供的激光灯具，实施例五与实施例四的原理相同，主要区别点在于光束整形组件21的结构。为进一步的聚焦光束，本实施例优选的将透镜组件211和光纤212组合使用，光束整形组件21包括透镜组件211和光纤212，光纤212设置在透镜组件211的出光方向上。本实施例选用的透镜组件211为实施例三使用的第二透镜组211b，当然，在其他实施例中，也可使用实施例一的第一凸透镜2111或实施例二的第一透镜组211a与光纤212搭配。
可在激光发射组件10的出光方向上整体设置一套第二透镜组211b，也可为每一个激光管单独设置一套第二透镜组211b，本实施例优选的红光激光管11、绿光激光管12、蓝光激光管13和红外激光管14的出光方向上均设有一套对应的第二透镜组211b，进行光束整形。
在本实施例中，为进一步聚焦，本实施例优选的光束整形组件21还包括设置在光纤212的出光方向上的第三凸透镜213。本实施例的第三凸透镜213也可同样应用于实施例四中。
实施例五的激光束由红光激光管11、绿光激光管12、蓝光激光管13和红外激光管14的发出后，分别经过由第一凸透镜2111、凹透镜2112和第二凸透镜2113组成的第二透镜组211b整形后，经过光纤212引导，再经过第三凸透镜213聚焦后，射入匀光元件22，再射入至TIR棱镜组件31，经TIR棱镜组件31反射至DMD板32，由DMD板32反射至凸透镜331，最后经凸透镜331射出后，用于照明。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光灯具，其特征在于：包括激光发射组件、设置在所述激光发射组件的出光方向上的混光组件和设置在所述混光组件的出光方向上的出光调节组件，所述出光调节组件包括设置在所述混光组件的出光方向上的TIR棱镜组件、设置在所述TIR棱镜组件的出光方向上的DMD板和设置在所述DMD板反射后的出光方向上的投射透镜，所述激光灯具还包括控制芯片，所述DMD板与所述控制芯片电连接。
2.如权利要求1所述的激光灯具，其特征在于：所述激光发射组件包括发射红光的红光激光管、发射绿光的绿光激光管和发射蓝光的蓝光激光管，所述红光激光管、所述绿光激光管和所述蓝光激光管的激光发射端分别设有准直透镜；所述激光灯具还包括承载所述激光发射组件的激光管支撑件，所述激光管支撑件具有散发所述激光发射组件产生的热量的散热部。
3.如权利要求2所述的激光灯具，其特征在于：所述激光发射组件还包括发射红外光束的红外激光管，所述激光灯具还包括用于检测所述TIR棱镜组件反射的红外光束的红外传感器，所述红外传感器与所述DMD板相邻设置。
4.如权利要求1所述的激光灯具，其特征在于：所述混光组件包括设置在所述激光发射组件的出光方向上的光束整形组件和设置在所述光束整形组件的出光方向上的匀光元件。
5.如权利要求4所述的激光灯具，其特征在于：所述光束整形组件为透镜组件，所述透镜组件包括设置在所述激光发射组件的出光方向上的第一凸透镜。
6.如权利要求5所述的激光灯具，其特征在于：所述透镜组件还包括设置在所述第一凸透镜的出光方向上的凹透镜，或者，所述透镜组件还包括设置在所述第一凸透镜的出光方向上的凹透镜及设置在所述凹透镜的出光方向上的第二凸透镜。
7.如权利要求4所述的激光灯具，其特征在于：所述光束整形组件包括光纤。
8.如权利要求7所述的激光灯具，其特征在于：所述光束整形组件还包括设置在所述光纤的出光方向上的第三凸透镜。
9.如权利要求7或8所述的激光灯具，其特征在于：所述光束整形组件还包括透镜组件，所述光纤设置在所述透镜组件的出光方向上。
10.如权利要求4所述的激光灯具，其特征在于：所述混光组件还包括设置在所述匀光元件的出光方向上的第四凸透镜。
CN202110986899.9A 2021-08-26 2021-08-26 一种激光灯具 Pending CN113606552A (zh)

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