用于前照灯的激光光学系统的制作方法
【技术领域】
[0001]概括而言，本发明涉及用于前照灯的激光光学系统，更具体而言，涉及这样的用于前照灯的激光光学系统，其可以最小化光学损失并且从而提高光学效率，并且其具有减小的尺寸，使得设计中的自由度可以得到增强。
【背景技术】
[0002]用于车辆的前照灯(头灯)是用于照亮前面的道路以确保驾驶员的前方能见度的灯。卤素灯、HID (高强度放电)灯或LED 二极管一般用作前照灯的光源。
[0003]然而，卤素灯、HID灯、LED 二极管灯等具有因为高功耗的低光学效率的缺点。具体而言，因为包括光源和透镜的整个光学系统的尺寸相对较大，所以存在着设计中的自由度较低的缺点，而且其也相对而言较重。
[0004]最近，研发出了使用激光二极管作为光源的前照灯而且其正变得越来越普遍，激光二极管是环境友好的并且具有长寿命和高光学效率。
[0005]如图1和图2所示，常规的用于前照灯的激光光学系统包括激光二极管1，其产生蓝色波长范围的激光光束；荧光体2，其与从激光二极管1输出的光发生作用并且输出白色光；反射器3，其向前反射从荧光体2输出的白色光；以及非球面透镜4，其设置在反射器3的前面，收集并漫射由反射器3反射的白色光并且向前发射白色光。
[0006]在具有上述构造的该常规激光光学系统中，激光二极管1配置为使得其相对于参考线L1倾斜预定角度，而参考线L1垂直于荧光体2的入射表面2a。这样，因为激光二极管1以将其倾斜预定角度al的方式安装，所以进入荧光体2的激光光束的直径a2增加了。激光光束的直径a2的增加增加了出射角，即在通过荧光体2出射之后向反射器3输出的白色光的有效辐射角a3。随着有效辐射角a3增加，白光离开反射器3的光损失范围a4也增加。因此，光学系统的整体光学损失增加，从而其光学效率减小。
[0007]优选的是，从激光二极管1输出的激光光束全部可以进入荧光体2以最小化激光光学系统的光学损失。因为这个原因，如常规技术所示的，如果激光二极管1倾斜预定角度al并且从而进入荧光体2的激光光束的直径a2相对较大，则荧光体2的尺寸a5也必须增加以便能够接收从激光二极管1输出的全部激光光束。因此，整个光学系统的尺寸增加，从而其重量和生产成本增加，并且设计中的自由度减小。
[0008]在该【背景技术】部分公开的信息仅用于提高对本发明的一般背景的理解，而不应作为对该信息形成本领域技术人员已知的现有技术的承认或任何形式的暗示。
【发明内容】
[0009]因此，考虑到出现于现有技术中的问题和/或其他问题而做出了本发明，本发明的目标是提供一种用于前照灯的激光光学系统，其配置为使得进入荧光体的激光光束的直径可以减小，并且从而减小出射角，即在通过荧光体出射之后向反射器离开荧光体的激光光束的有效辐射角，从而可以最小化光学损失，可以增强光学效率，尤其是可以减小光学系统的尺寸；从而使得能够减小光学系统的重量和生产成本，并且增加设计中的自由度。
[0010]在各个方面，本发明提供一种用于前照灯的激光光学系统，包括:激光二极管，激光二极管产生激光光束；荧光体，荧光体与激光光束发生作用并且输出白色光；主反射器，主反射器向前反射从荧光体输出的白色光；非球面透镜，非球面透镜向前导引由主反射器反射的白色光；以及光束透镜，光束透镜设置在荧光体的前表面上，光束透镜收缩进入荧光体的激光光束并且减小从荧光体输出的白色光的辐射角，其中激光二极管配置为使得激光二极管的中心轴与参考线对齐，参考线实质上垂直于荧光体的入射表面并且穿过荧光体的中心或中心部分。
[0011]光束透镜的直径可以大于进入光束透镜的透镜表面的激光光束的直径并且小于主反射器的尺寸。荧光体和光束透镜可以设置在由主反射器限定的空间中，并且激光二极管可以设置在主反射器的外侧。光束透镜可以包括非球面透镜或凸透镜。
[0012]在各个其他方面，本发明提供一种用于前照灯的激光光学系统，包括:激光二极管，激光二极管产生激光光束；荧光体，荧光体与激光光束发生作用并且输出白色光；主反射器，主反射器向前反射从荧光体输出的白色光；非球面透镜，非球面透镜向前导引由主反射器反射的白色光；光束透镜，光束透镜设置在荧光体的前表面上，光束透镜收缩进入荧光体的激光光束并且减小从荧光体输出的白色光的辐射角；以及光束反射器，光束反射器向光束透镜反射从激光二极管输出的激光光束，其中由光束反射器反射的激光光束的路径与参考线对齐，参考线实质上垂直于荧光体的入射表面并且穿过荧光体的中心或中心部分。
[0013]荧光体和光束透镜可以设置在由主反射器限定的空间中，并且激光二极管和光束反射器可以设置在主反射器的外侧。光束反射器可以包括镜子。
[0014]在一些其他方面，本发明提供一种用于前照灯的激光光学系统，包括:激光二极管，激光二极管产生激光光束；荧光体，荧光体与激光光束发生作用并且输出白色光；主反射器，主反射器向前反射从荧光体输出的白色光；以及非球面透镜，非球面透镜向前导引由主反射器反射的白色光，其中激光二极管配置为使得激光二极管的中心轴与参考线对齐，参考线实质上垂直于荧光体的入射表面并且穿过荧光体的中心或中心部分。
[0015]根据本发明的用于前照灯的激光光学系统配置为使得从激光二极管输出的激光光束沿着其行进的路径与参考线对齐，该参考线垂直于或实质上垂直于荧光体的入射表面并且穿过荧光体的中心或中心部分。凭借这样的配置，该光学系统的光学损失可以最小化，从而该光学系统的光学效率可以显著增强。此外，因为荧光体的尺寸可以大大减小，该光学系统的尺寸、重量和生成成本也可以减小，而且其设计中的自由度也可以得到增强。
[0016]通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的【具体实施方式】，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。
【附图说明】
[0017]通过随后结合附图所呈现的详细描述将会更为清楚地理解本发明的以上和其它目的、特征以及优点，在这些附图中:
[0018]图1和图2是示出常规的用于前照灯的激光光学系统的视图；
[0019]图3和图4是示出根据本发明的示例性的用于前照灯的激光光学系统的视图；以及
[0020]图5是示出根据本发明的另一个示例性的用于前照灯的激光光学系统的视图。
【具体实施方式】
[0021]现在将具体参考本发明的各个实施方式，在附图中和以下的描述中示出这些实施方式的实例。虽然本发明与示例性实施方式相结合进行描述，但应当了解，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方式。相反，本发明旨在不仅涵盖示例性【具体实施方式】，也涵盖包含于如权利要求书限定的本发明的实质和范围内的各种变化、改变、等同和其他【具体实施方式】。
[0022]如图3和图4所示，根据本发明的各个实施方式的用于前照灯的激光光学系统包括:激光二极管10，其产生激光光束，比如蓝色波段(一般而言，大约450nm的短波波段)的激光的激光束；荧光体20，其与激光光束发生作用并且输出白色光；主反射器30，其向前反射从荧光体20输出的白色光；非球面透镜40，其设置在主反射器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导引白色光；以及光束透镜50，其设置在荧光体20的前表面上，压缩(condense)或收缩(contract)进入焚光体20的激光光束，并且减小在通过荧光体20出射之后从荧光体20输出的白色光的辐射角。激光二极管10配置为使得激光二极管10的中心轴与参考线L3对齐，而参考线L3垂直于荧光体20的入射表面21并且穿过荧光体20的中心或中心部分。
[0023]荧光体20、主反射器30和光束透镜50被固定并安装在该光学系统的外壳60中。非球面透镜40通过固定器安装在外壳60中，并且设置在主反射器30的前面。主反射器30具有弧形的横截面。荧光体20以及光束透镜50设置在由主反射器30所限定的空间中。激光二极管10设置在主反射器30的外侧。
[0024]根据本发明的激光光学系统可以进一步包括PCB (印刷电路板)，其控制到激光二极管10的电流的供应；以及散热器，其耗散来自激光二极管10和荧光体20的热量。
[0025]优选地，在一些实施方式中，光束透镜50的直径D1大于进入光束透镜50的透镜表面51的激光光束的直径D2。这么做的原因是，从激光二极管10输出的激光光束的整体或大致上的整体进入光束透镜50而没有损失，从而可以减小光学损失并同时可以增强光学效率。
[0026]此外，光束透镜50的直径D1优选小于主反射器30的尺寸。这么做的原因是，光束透镜50的中心(荧光体的中心)设置在主反射器30的焦点处，从而不需要使得光束透镜50的直径D1大于主反射器30的焦距。
[0027]光束透镜50压缩或收缩入射激光光束并反射光束，以便使其进入荧光体20。在一些实施方式中，优选使用非球面透镜或凸透镜作为光束透镜50，以减小在白色光通过荧光体20出射之后从主反射器输出的白色光的辐射角，但是本发明不限于此。
[0028]如上所述，在根据本发明的这样的实施方式的激光光学系统中，激光二极管10安装为使得激光二极管10的中心轴与参考线L3对齐，而参考线L3垂直于荧光体20的入射表面21并且穿过荧光体20的中心。这样，如果激光二极管10设置为使得激光二极管10的中心轴与参考线L3对齐，进入光束透镜50的透镜表面51的激光光束的直径D2可以相比于常规技术的激光光束的直径显著减小(a2>D2)。
[0029]根据本发明的光束透镜50压缩或收缩通过透镜表面51进入光束透镜50的激光光束，然后折射激光光束以使得激光光束能够进入荧光体20。通过光束透镜50，进入荧光