用于前照燈的激光光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]概括而言，本發(fā)明涉及用于前照燈的激光光學(xué)系統(tǒng)，更具體而言，涉及這樣的用于前照燈的激光光學(xué)系統(tǒng)，其可以最小化光學(xué)損失并且從而提高光學(xué)效率，并且其具有減小的尺寸，使得設(shè)計中的自由度可以得到增強(qiáng)。
【背景技術(shù)】
[0002]用于車輛的前照燈(頭燈)是用于照亮前面的道路以確保駕駛員的前方能見度的燈。鹵素?zé)?、HID (高強(qiáng)度放電)燈或LED 二極管一般用作前照燈的光源。
[0003]然而，鹵素?zé)?、HID燈、LED 二極管燈等具有因?yàn)楦吖牡牡凸鈱W(xué)效率的缺點(diǎn)。具體而言，因?yàn)榘ü庠春屯哥R的整個光學(xué)系統(tǒng)的尺寸相對較大，所以存在著設(shè)計中的自由度較低的缺點(diǎn)，而且其也相對而言較重。
[0004]最近，研發(fā)出了使用激光二極管作為光源的前照燈而且其正變得越來越普遍，激光二極管是環(huán)境友好的并且具有長壽命和高光學(xué)效率。
[0005]如圖1和圖2所示，常規(guī)的用于前照燈的激光光學(xué)系統(tǒng)包括激光二極管1，其產(chǎn)生藍(lán)色波長范圍的激光光束；熒光體2，其與從激光二極管1輸出的光發(fā)生作用并且輸出白色光；反射器3，其向前反射從熒光體2輸出的白色光；以及非球面透鏡4，其設(shè)置在反射器3的前面，收集并漫射由反射器3反射的白色光并且向前發(fā)射白色光。
[0006]在具有上述構(gòu)造的該常規(guī)激光光學(xué)系統(tǒng)中，激光二極管1配置為使得其相對于參考線L1傾斜預(yù)定角度，而參考線L1垂直于熒光體2的入射表面2a。這樣，因?yàn)榧す舛O管1以將其傾斜預(yù)定角度al的方式安裝，所以進(jìn)入熒光體2的激光光束的直徑a2增加了。激光光束的直徑a2的增加增加了出射角，即在通過熒光體2出射之后向反射器3輸出的白色光的有效輻射角a3。隨著有效輻射角a3增加，白光離開反射器3的光損失范圍a4也增加。因此，光學(xué)系統(tǒng)的整體光學(xué)損失增加，從而其光學(xué)效率減小。
[0007]優(yōu)選的是，從激光二極管1輸出的激光光束全部可以進(jìn)入熒光體2以最小化激光光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)損失。因?yàn)檫@個原因，如常規(guī)技術(shù)所示的，如果激光二極管1傾斜預(yù)定角度al并且從而進(jìn)入熒光體2的激光光束的直徑a2相對較大，則熒光體2的尺寸a5也必須增加以便能夠接收從激光二極管1輸出的全部激光光束。因此，整個光學(xué)系統(tǒng)的尺寸增加，從而其重量和生產(chǎn)成本增加，并且設(shè)計中的自由度減小。
[0008]在該【背景技術(shù)】部分公開的信息僅用于提高對本發(fā)明的一般背景的理解，而不應(yīng)作為對該信息形成本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的承認(rèn)或任何形式的暗示。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]因此，考慮到出現(xiàn)于現(xiàn)有技術(shù)中的問題和/或其他問題而做出了本發(fā)明，本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種用于前照燈的激光光學(xué)系統(tǒng)，其配置為使得進(jìn)入熒光體的激光光束的直徑可以減小，并且從而減小出射角，即在通過熒光體出射之后向反射器離開熒光體的激光光束的有效輻射角，從而可以最小化光學(xué)損失，可以增強(qiáng)光學(xué)效率，尤其是可以減小光學(xué)系統(tǒng)的尺寸；從而使得能夠減小光學(xué)系統(tǒng)的重量和生產(chǎn)成本，并且增加設(shè)計中的自由度。
[0010]在各個方面，本發(fā)明提供一種用于前照燈的激光光學(xué)系統(tǒng)，包括:激光二極管，激光二極管產(chǎn)生激光光束；熒光體，熒光體與激光光束發(fā)生作用并且輸出白色光；主反射器，主反射器向前反射從熒光體輸出的白色光；非球面透鏡，非球面透鏡向前導(dǎo)引由主反射器反射的白色光；以及光束透鏡，光束透鏡設(shè)置在熒光體的前表面上，光束透鏡收縮進(jìn)入熒光體的激光光束并且減小從熒光體輸出的白色光的輻射角，其中激光二極管配置為使得激光二極管的中心軸與參考線對齊，參考線實(shí)質(zhì)上垂直于熒光體的入射表面并且穿過熒光體的中心或中心部分。
[0011]光束透鏡的直徑可以大于進(jìn)入光束透鏡的透鏡表面的激光光束的直徑并且小于主反射器的尺寸。熒光體和光束透鏡可以設(shè)置在由主反射器限定的空間中，并且激光二極管可以設(shè)置在主反射器的外側(cè)。光束透鏡可以包括非球面透鏡或凸透鏡。
[0012]在各個其他方面，本發(fā)明提供一種用于前照燈的激光光學(xué)系統(tǒng)，包括:激光二極管，激光二極管產(chǎn)生激光光束；熒光體，熒光體與激光光束發(fā)生作用并且輸出白色光；主反射器，主反射器向前反射從熒光體輸出的白色光；非球面透鏡，非球面透鏡向前導(dǎo)引由主反射器反射的白色光；光束透鏡，光束透鏡設(shè)置在熒光體的前表面上，光束透鏡收縮進(jìn)入熒光體的激光光束并且減小從熒光體輸出的白色光的輻射角；以及光束反射器，光束反射器向光束透鏡反射從激光二極管輸出的激光光束，其中由光束反射器反射的激光光束的路徑與參考線對齊，參考線實(shí)質(zhì)上垂直于熒光體的入射表面并且穿過熒光體的中心或中心部分。
[0013]熒光體和光束透鏡可以設(shè)置在由主反射器限定的空間中，并且激光二極管和光束反射器可以設(shè)置在主反射器的外側(cè)。光束反射器可以包括鏡子。
[0014]在一些其他方面，本發(fā)明提供一種用于前照燈的激光光學(xué)系統(tǒng)，包括:激光二極管，激光二極管產(chǎn)生激光光束；熒光體，熒光體與激光光束發(fā)生作用并且輸出白色光；主反射器，主反射器向前反射從熒光體輸出的白色光；以及非球面透鏡，非球面透鏡向前導(dǎo)引由主反射器反射的白色光，其中激光二極管配置為使得激光二極管的中心軸與參考線對齊，參考線實(shí)質(zhì)上垂直于熒光體的入射表面并且穿過熒光體的中心或中心部分。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的用于前照燈的激光光學(xué)系統(tǒng)配置為使得從激光二極管輸出的激光光束沿著其行進(jìn)的路徑與參考線對齊，該參考線垂直于或?qū)嵸|(zhì)上垂直于熒光體的入射表面并且穿過熒光體的中心或中心部分。憑借這樣的配置，該光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)損失可以最小化，從而該光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)效率可以顯著增強(qiáng)。此外，因?yàn)闊晒怏w的尺寸可以大大減小，該光學(xué)系統(tǒng)的尺寸、重量和生成成本也可以減小，而且其設(shè)計中的自由度也可以得到增強(qiáng)。
[0016]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(shí)施方式】，本發(fā)明的方法和裝置所具有的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將更為具體地變得清楚或得以闡明。
【附圖說明】
[0017]通過隨后結(jié)合附圖所呈現(xiàn)的詳細(xì)描述將會更為清楚地理解本發(fā)明的以上和其它目的、特征以及優(yōu)點(diǎn)，在這些附圖中:
[0018]圖1和圖2是示出常規(guī)的用于前照燈的激光光學(xué)系統(tǒng)的視圖；
[0019]圖3和圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性的用于前照燈的激光光學(xué)系統(tǒng)的視圖；以及
[0020]圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的另一個示例性的用于前照燈的激光光學(xué)系統(tǒng)的視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]現(xiàn)在將具體參考本發(fā)明的各個實(shí)施方式，在附圖中和以下的描述中示出這些實(shí)施方式的實(shí)例。雖然本發(fā)明與示例性實(shí)施方式相結(jié)合進(jìn)行描述，但應(yīng)當(dāng)了解，本說明書并非旨在將本發(fā)明限制為那些示例性實(shí)施方式。相反，本發(fā)明旨在不僅涵蓋示例性【具體實(shí)施方式】，也涵蓋包含于如權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍內(nèi)的各種變化、改變、等同和其他【具體實(shí)施方式】。
[0022]如圖3和圖4所示，根據(jù)本發(fā)明的各個實(shí)施方式的用于前照燈的激光光學(xué)系統(tǒng)包括:激光二極管10，其產(chǎn)生激光光束，比如藍(lán)色波段(一般而言，大約450nm的短波波段)的激光的激光束；熒光體20，其與激光光束發(fā)生作用并且輸出白色光；主反射器30，其向前反射從熒光體20輸出的白色光；非球面透鏡40，其設(shè)置在主反射器30的前面，收集并漫射由主反射器30反射的白色光并且然后向前導(dǎo)引白色光；以及光束透鏡50，其設(shè)置在熒光體20的前表面上，壓縮(condense)或收縮(contract)進(jìn)入焚光體20的激光光束，并且減小在通過熒光體20出射之后從熒光體20輸出的白色光的輻射角。激光二極管10配置為使得激光二極管10的中心軸與參考線L3對齊，而參考線L3垂直于熒光體20的入射表面21并且穿過熒光體20的中心或中心部分。
[0023]熒光體20、主反射器30和光束透鏡50被固定并安裝在該光學(xué)系統(tǒng)的外殼60中。非球面透鏡40通過固定器安裝在外殼60中，并且設(shè)置在主反射器30的前面。主反射器30具有弧形的橫截面。熒光體20以及光束透鏡50設(shè)置在由主反射器30所限定的空間中。激光二極管10設(shè)置在主反射器30的外側(cè)。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的激光光學(xué)系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括PCB (印刷電路板)，其控制到激光二極管10的電流的供應(yīng)；以及散熱器，其耗散來自激光二極管10和熒光體20的熱量。
[0025]優(yōu)選地，在一些實(shí)施方式中，光束透鏡50的直徑D1大于進(jìn)入光束透鏡50的透鏡表面51的激光光束的直徑D2。這么做的原因是，從激光二極管10輸出的激光光束的整體或大致上的整體進(jìn)入光束透鏡50而沒有損失，從而可以減小光學(xué)損失并同時可以增強(qiáng)光學(xué)效率。
[0026]此外，光束透鏡50的直徑D1優(yōu)選小于主反射器30的尺寸。這么做的原因是，光束透鏡50的中心(熒光體的中心)設(shè)置在主反射器30的焦點(diǎn)處，從而不需要使得光束透鏡50的直徑D1大于主反射器30的焦距。
[0027]光束透鏡50壓縮或收縮入射激光光束并反射光束，以便使其進(jìn)入熒光體20。在一些實(shí)施方式中，優(yōu)選使用非球面透鏡或凸透鏡作為光束透鏡50，以減小在白色光通過熒光體20出射之后從主反射器輸出的白色光的輻射角，但是本發(fā)明不限于此。
[0028]如上所述，在根據(jù)本發(fā)明的這樣的實(shí)施方式的激光光學(xué)系統(tǒng)中，激光二極管10安裝為使得激光二極管10的中心軸與參考線L3對齊，而參考線L3垂直于熒光體20的入射表面21并且穿過熒光體20的中心。這樣，如果激光二極管10設(shè)置為使得激光二極管10的中心軸與參考線L3對齊，進(jìn)入光束透鏡50的透鏡表面51的激光光束的直徑D2可以相比于常規(guī)技術(shù)的激光光束的直徑顯著減小(a2>D2)。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的光束透鏡50壓縮或收縮通過透鏡表面51進(jìn)入光束透鏡50的激光光束，然后折射激光光束以使得激光光束能夠進(jìn)入熒光體20。通過光束透鏡50，進(jìn)入熒光