基于激光光源的远近光一体前照灯及其照明方法与流程

本发明涉及一种基于激光光源的远近光一体前照灯及其照明方法，属于车灯技术领域。

背景技术：

激光相对与传统光源如金属灯、高压气体灯和LED等，具有耗能低、光色纯、亮度高、方向性好、配光机构尺寸小的优势。但是目前小尺寸大功率激光二极管都小于2W，在大功率照明领域应用时，需要采用多光源系统光学封装技术。

在前照灯领域，目前国际最先进的集成多光源是采用三个蓝光激光二极管经过反射镜汇聚到覆盖黄色荧光粉的棱镜，即而转换成扩散的白光再投射至反射镜，但需要两组按此封装的光学模块才能满足远光的配光要求，但近光仍然采用LED光源，因一个前照灯内使用了两种不同的光源，因此激光光源不能满足同时远光和近光的配光要求。其次，在满足远光的配光要求的激光光源是需要两组封装光学模块，且而光学模组在灯具内部是开放的空间光路，没有封闭，容易被灰尘或者杂质干扰光学效果，加之反射镜和棱镜加工复杂，光路又需要精确定位才能达到光学效果，但在实际操作中，由于采用两路光学模块，造成精确定位非常困难，由于抗震性能差，容易移动影响光学效果。再则，采用两组光学模块也导致占用灯具更大的空间。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种采用一个激光光源能满足同时远光和近光的配光要求，并通过变光后实现远光与近光的切换，以减少灯具的尺寸和重量，能提高抗振动和抗破坏能力的基于激光光源的远近光一体前照灯及其照明方法。

本发明为达到上述目的的技术方案是：一种基于激光光源的远近光一体前照灯，其特征在于：包括光源反射旋转机构以及近远光反射镜和装在散热器上的一个激光光源，所述的激光光源包括波长为450nm的六个蓝色激光二极管、光纤以及石英基板光波导芯片和黄色荧光粉的棱镜，各蓝色激光二极管的输出端经各自对应的光纤与石英基板光波导芯片上自对应的光波导的输入端对接，石英基板光波导芯片在其出射端形成均匀且波长为450nm的线形出射光，石英基板光波导芯片出射端正对涂有黄色荧光粉的棱镜，棱镜用于将线形出射光转换为均匀扩散发散角20°的白光，且各蓝色激光二极管、各光纤以及石英基板光波导芯片和棱镜通过胶体固定封装为一体，且棱镜的出光面设置在胶体外部；所述的激光光源前部设有用于将激光光源反射至光源反射镜上的光源反射旋转机构，所述的光源反射旋转机构包括骨架、电磁线圈、顶杆以及弹簧和光源反射镜，绕有电磁线圈的骨架安装在灯体上，固定在骨架内的磁铁设置在骨架的外侧，设置在骨架内的顶杆其内侧伸出骨架，光源反射镜的后中部铰接在灯体上，光源反射镜后下部设有球头套，顶杆内侧的球头设置 在球头套内并能相对转动，套装在顶杆上的弹簧顶在骨架和顶杆的凸肩上；所述近远光反射镜包括从中部划界成上部的近光反射面和下部的远光反射面。

其中：所述石英基板光波导芯片上各光波导的输入端与对应的光纤输出端的中心重合。

所述的光源反射镜原始状态时的反射面与垂面之间的夹角在5～30°。

近远光反射镜上的远光反射面和近光反射面均为内凹的弧面。

本发明基于激光光源的远近光一体前照灯的照明方法，其特征在于：所述的激光光源接通恒流电源，激光光源发出光通量在1200lm的白光并投射到光源反射镜上，当电磁线圈通电后，顶杆向磁铁一侧吸合并压缩弹簧带动光源反射镜沿铰接中心转动，将激光光源发出的白光经光源反射镜反射后投向近远光反射镜的近光反射面上，生成近光和截止线并投射出灯具；当电磁线圈断电后，顶杆脱离磁铁，在弹簧作用下推动顶杆带动光源反射镜复位，将激光光源发出的白光经光源反射镜反射后投向近远光反射镜的远光反射面上，生成远光并投射至灯具。

本发明采用激光光源以及光源反射镜机构和具有近光反射面和远光反射面的近远光反射镜，使近远光反射镜不需要扩大尺寸收集散射光线，而且采用了光源反射镜机构，通过光源反射镜能产生虚光源，以增加光学系统的焦距，使得近远光反射镜的出光面比其他光源小，可以减少灯具的尺寸和重量，并增加前照灯造型的便利。本发明将远光与近光的切换通过可旋转的光源反射镜实现，光源反射镜经通断电后通过带动顶杆移动，而能够改变激光光源的出射角度。本发明激光光源采用采用一个激光模组，通过光源反射旋转机构变光，实现远光与近光的切换，结构合理、简单。本发明激光光源采用了光波导芯片光学封装技术，利用光波导能使光波在微小区域内全反射的特性，将六个蓝色激光二极管及对应的各光纤以及石英基板光波导芯片和棱镜光路对接，再通过胶体进行固定，由于石英基板光波导芯片能将多支光波导构成在出射端进行光路汇聚，在其出射端形成均匀且波长为450nm的线形出射光，能完成多束激光能量的汇聚，产生均匀扩散的白光，使激光光源的光通量能达到1200lm，具有高亮度、点光源、且方向性强的优势，经过扩散棱镜后，可以产生矩形亮度集中的光斑。本发明将蓝色激光二极管、光纤以及石英基板光波导芯片和涂有黄色荧光粉的棱镜通过胶体进行整体封装，使光源不受灰尘杂质的干扰，能提高抗振动和抗破坏。

附图说明

下面结合附图对本发明的实施例作进一步的详细描述。

图1是本发明基于激光光源的远近光一体前照灯在投射近光时的结构示意图。

图2是本发明基于激光光源的远近光一体前照灯在投射近光时的结构示意图。

图3是本发明光源反射旋转机构的结构示意图。

其中：1—近远光反射镜，1-1—近光反射面，1-2—远光反射面，2—光源反射镜，3—旋转轴，4—棱镜，5—胶体，6—石英基板光波导芯片，7—光纤，8—蓝色激光二极管，9—散热器，10—恒流电源，11—磁铁，12—电磁线圈，13—顶杆，14—弹簧，15—球头套。

具体实施方式

见图1～3所示，本发明基于激光光源的远近光一体前照灯，包括光源反射旋转机构以及近远光反射镜1和装在散热器9上的一个激光光源。见图1、2所示，本发明的激光光源包括波长为450nm的六个蓝色激光二极管8、光纤7以及石英基板光波导芯片6和黄色荧光粉的棱镜4，六个蓝色激光二极管8构成激光阵列，各蓝色激光二极管8的输出端经过各自的与对应光纤7与石英基板光波导芯片6上各自对应的光波导的输入端对接，石英基板光波导芯片6上各光波导的输入端与对应的光纤7输出端的中心重合，实现光路的对接，石英基板光波导芯片6在其出射端形成均匀且波长为450nm的线形出射光，石英基板光波导芯片6出射端正对涂有黄色荧光粉的棱镜4，棱镜4用于将线形出射光转换为均匀扩散发散角20°的白光，产生矩形亮度集中的光斑，使激光光源的光通量达到1200lm，能同时满足前照灯远光和近光的配光要求，并通过散热器9将激光阵列工作时的热量传递到灯具外部。见图1、2所示，本发明各蓝色激光二极管8、各光纤7以及石英基板光波导芯片6和棱镜4通过胶体5固定封装为一体，且棱镜4的出光面设置在胶体5外部，故使发光光源不受灰尘杂质的干扰，能大幅度提高了光源抗振动和抗破坏的能力。

见图1～3所示，本发明的激光光源前部设有用于将激光光源反射至光源反射镜2上的光源反射旋转机构，本发明光源反射旋转机构包括骨架、电磁线圈12、顶杆13以及弹簧14和光源反射镜2，绕有电磁线圈12的骨架安装在灯体上，固定在骨架内的磁铁11设置在骨架的外侧，设置在骨架内的顶杆13其内侧伸出骨架，光源反射镜2的后中部铰接在灯体上，可通过旋转轴3铰接在灯体上，光源反射镜2原始状态的反射面与垂面之间的夹角β在5～30°，原始状态时的激光光源发出的白光经光源反射镜2反射后是投向近远光反射镜1的远光反射面1-2上，最好反射面与垂面之间的夹角β在10-25°之间，以接收激光光源发出的白光并反射到近远光反射镜1上。本发明光源反射镜2后下部设有球头套15，顶杆13内侧的球头设置在球头套15内并能相对转动，套装在顶杆13上的弹簧14顶在骨架和顶杆13的凸肩上，电磁线圈12通电或断电，使顶杆13与磁铁11吸合或脱离，控制顶杆13在骨架内的移动，从而带动光源反射镜2沿铰接中心转动，实现远光与近光的切换，本发明通过光源反射镜2以增加光学系统的焦距，使得远近光反射镜的出光面比更小，而减少灯具的尺寸和重量。

见图1、2所示，本发明近远光反射镜1从中部划界成上部的近光反射面1-1和下部的远光反射面1-2，而具有较小的出光面，近远光反射镜1上的远光反射面1-2和近光反射面1-1均为内凹的弧面，光源反射镜2将激光光源发出的白光反射至近光反射面1-1时，生成满足法规和配光要求的近光和截止线，当光源反射镜2将激光光源发出的白光反射至远光反射面1-2时，能生成满足法规和配光要求的远光。

见图1～3所示，本发明基于激光光源的远近光一体前照灯的照明方法，激光光源接通恒流电源10，激光光源发出光通量在1200lm的白光并投射到光源反射镜2上，同时散热器9将激光光源的热量传递到灯具外部。见图1、3所示，当电磁线圈12通电后，产生电磁力，顶杆13向磁铁11一侧吸合并压缩弹簧14带动光源反射镜2沿铰接中心转动，将激光光源发出的白光经光源反射镜2反射后投向近远光反射镜1的近光反射面1-1上， 生成满足法规和配光要求的近光和截止线并投射出灯具。见图2、3所示，当电磁线圈12断电后，电磁力消失，顶杆13脱离磁铁11，在弹簧14作用下推动顶杆13带动光源反射镜2复位，将激光光源发出的白光经光源反射镜2反射后投向近远光反射镜1的远光反射面1-2上，生成满足法规和配光要求的远光投射出灯具。