阅读说明：本技术 一种照明光源系统 (Illumination light source system ) 是由 陈良晓 张权 李屹 于 2018-07-24 设计创作，主要内容包括：本发明保护一种照明光源系统,包括第一光源和第二光源模组,第一光源包括至少两个LED光源,用于出射第一光,第二光源模组包括激光光源和收集透镜。激光光源出射的第二光经收集透镜收集、会聚于第一会聚点,第一会聚点与LED光源的出光面相交,且位于至少两个LED光源之间。第一会聚点处第二光的发散角小于第一光源的发散角。采用高亮度的激光光源,且第二光的发散角度较小,使得光源在远距离的照明光斑中心仍然具有较高照度。(The invention provides an illumination light source system which comprises a first light source and a second light source module, wherein the first light source comprises at least two LED light sources and is used for emitting first light, and the second light source module comprises a laser light source and a collecting lens. The second light emitted by the laser light source is collected and converged at a first convergence point through the collecting lens, and the first convergence point is intersected with the light emitting surface of the LED light source and is positioned between the at least two LED light sources. The divergence angle of the second light at the first convergence point is smaller than the divergence angle of the first light source. And a high-brightness laser light source is adopted, and the divergence angle of the second light is small, so that the light source still has high illumination at the center of a long-distance illumination spot.)

一种照明光源系统

技术领域

本发明涉及照明领域，特别是涉及一种中心高亮度的照明光源。

背景技术

车辆用照明光源主要有卤素灯、氙气灯和LED光源。由于LED具有节能环保、使用寿命长、体积小、重量轻、结构坚固、工作电压低等优点，在汽车照明领域应用越来越广。

单个LED芯片的最大光通量不超过300流明，现有汽车大灯一般采用LED阵列实现较大的照明范围和较大的光通量。但由于LED光源出光面较大，出射角度较大，光功率密度较低，LED阵列经光学元件进行配光后的照明光未能满足汽车大灯照明所需的高中心亮度的需求。

发明内容

针对上述现有技术中光源中心亮度不够缺陷，本发明提供一种中心高亮度且体积较小的照明光源,该光源系统具备：第一光源，包含至少两个LED光源；第二光源模组，包含激光器和收集透镜，收集透镜用于对光束进行收集、会聚，使第二光会聚于第一会聚点，所述第一会聚点位于LED光源的出光面相交；且第二光在所述第一会聚点处的发散角小于第一光的发散角；所述第一会聚点设于至少两个LED光源之间。由于激光光源具有高亮度和高能量密度，且激光光源会聚点处的发散角较LED光源的发散角度小，使得光源的中心亮度较高，中心的高亮度光的发散角小，能够在远距离的位置仍得到中心照度高的光斑。

在一个实施例中，所述第一会聚点的中心至所述LED光源的出光面的距离小于0.03mm，该照明光源系统出射的照明光均可形成理想的汽车大灯照明光，光源的中心亮度较大。

在一个实施方式中，所述第二光在所述第一会聚点处的发散角小于所述第一光在所述LED光源的发散角的80％，当第二光在所述第一会聚点的发散角较第一光源的越小时，其光源的中心亮度将越大。

在一个实施方式中，所述第二光源模组还包括光转换层，其设置在所述激光光源和所述收集透镜之间的光路上，可吸收激光，发射第三光，所述第三光与所述激光的波长或光分布不同。当高亮度和高功率密度的蓝激光激发光转换层，可获得高能量密度的第三光，使照明光源系统可满足不同场景下的照明光中心高亮度的需求。

在一个实施方式中，所述照明光源系统还包括光收集系统，包括抛物面反光杯、透镜或者椭球面反光杯和透镜的组合，其设置在所述第一光源和所述第二光源模组的出光面一侧，用于反射或者投射第一光源和第二光源模组出射的光。具体地，光收集系统的前焦点位于所述第一会聚点处，将中心高亮度的第二光或第三光反射或投射至照明光的中心区域，使得从光源系统中出射的照明光中心区域亮度较高，且照明光照射区域较大。

在一个实施方案中，所述照明光源系统还包括基板和散热器，所述LED光源设置在所述基板上，所述散热器连接在基板远离出光面侧，其特征在于，所述基板和所述散热器包含一通孔，所述LED光源在基板的通孔两边直线排列或在基板的通孔四周环绕排列，所述散热器对所述LED光源进行散热处理，延长照明光源系统的使用寿命。

在一个实施方案中，所述散热器包含一凹槽结构，所述凹槽的位置与基板上通孔的位置重合，所述激光光源设置在凹槽的底部，所述散热器对所述激光光源和LED光源进行散热处理，实现利用同一个散热器对两个光热源的散热，有利于精简散热结构，进一步延长照明光源系统的使用寿命。

附图说明

图1为本发明实施例1中照明光源系统的一个实施例的侧视图；

图2为本发明实施例1中照明光源系统的一变形实施例的侧视图；

图3为本发明实施例2中照明光源系统的一个实施例的侧视图；

图4为本发明实施例3中照明光源系统的一个实施例的侧视图；

图5为本发明实施例3中照明光源系统的一变形实施例的侧视图；

图6为本发明实施例3中照明光源系统的又一变形实施例的侧视图；

图7为本发明实施例3中照明光源系统的出射光的效果图；

图8为本发明实施例3中照明光源系统的出射光的效果图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本发明中提及的第一会聚点为一具有特定体积的球面或类球面范围内的所有区域，该区域内的各个位置的照度值大于该区域内最大照度值的1/e，第一会聚点的光向前照射而形成汽车大灯照明光的热区。

汽车车灯的亮度及汽车照明光分布将影响汽车安全驾驶，现有LED光源车灯，由于单个LED芯片的最大光通量不超过300流明，一般采用LED阵列实现较大的照明范围和较高的光通量，其存在以下两个问题，一方面由于LED光源光功率密度较小，经光收集系统进行配光处理后，其照明光的中心照度无法满足车灯大灯的标准；另一方面，采用LED阵列作为光源，由于其出光面较大将使得光收集系统的体积较大，车灯体积较大。为解决以上技术问题，本发明提供如下实施方式。

下面结合附图和实施方式对本发明实施例进行详细说明。

实施例1

参阅图1，本实施例提供一种照明光源系统，包括第一光源110和第二光源模组120；其中，第一光源包括至少两个LED光源111，出射第一光；第二光源模组120包括激光光源121和收集透镜122。激光光源121出射第二光，收集透镜122对第二光进行收集、会聚，使第二光会聚于第一会聚点。进一步，第一会聚点与LED光源111的出光面相交；第一会聚点位于至少两个LED光源111之间；第二光在第一会聚点处的发散角度小于第一光在出光面上的发散角。第一光和第二光在LED光源111的出光面所在平面沿同一方向出射，共同构成所述照明光源系统的输出光。

第一光源110，包含至少两个LED光源111，用于出射第一光，第一光为朗伯分布的光，其出光角度为180度。在一个具体的实施方式中，各LED光源的出光面为1×1mm²。

第二光源模组120，包含激光光源121和收集透镜122。激光光源121为半导体激光器，用于出射第二光，第二光的亮度和光功率密度均较高，收集透镜122对第二光进行收集、会聚，使第二光会聚于第一会聚点，第一会聚点与LED光源111的出光面相交，本发明人通过大量重复实验发现，第一会聚点的中心至LED光源的出光面的距离小于0.03mm时，对照明光源系统出射的照明光的中心亮度和光分布没有影响或影响较小，均可形成理想的汽车大灯照明光的热区。该照明光源系统中第一会聚点的大小和(或)第一会聚点处第二光的发散角均可调，可以通过改变收集透镜122凸面的曲率或改变收集透镜122与激光光源121之间的距离使第一会聚点的大小和(或)第一会聚点处第二光的发散角改变。调节第一会聚点直径的大小和(或)第二光会聚点处的发散角的大小，可改变输出照明光的中心光强。本实施例中，第二光在第一会聚点处的发散角小于第一光的发散角，进一步地，第二光在第一会聚点处的发散角至少小于所述第一光在LED光源出光面的发散角的80％。

参见表1和表2，本发明人通过实验和模拟得出第一会聚点的直径在0.5mm～1.0mm范围内变化时照明光源出射的光的光通量及中心照度的变化及第一会聚点处第二光的发散角度在60度～160度范围内变化时照明光源出射的光的光通量及中心照度的变化。第一会聚点的直径越小，该照明光源系统输出光的中心照度越大；第一会聚点处第二光的发散角度越小，该照明光源系统输出照明光的中心照度越大。

表1第二光会聚点直径与照明光光通量及中心光强的关系：

表2第二光于第一会聚点处的发散角大小与照明光光通量及中心光强的关系：

第一会聚点位于至少两个LED光源111之间，举例说明，当照明光源系统中包含4个LED光源111时，LED光源111可以是并排排列，第一会聚点位于四个LED光源111的中间位置；也可以是四周型环绕排列，第一会聚点位于4个LED光源111阵列的中心位置。

本实施例中，如图1示出，该照明光源系统进一步包括：基板160、散热器170。但是，基板160和散热器170是本发明非必要的，在某些情况下，可以直接将单颗的LED灯珠封装在散热器170上，采用散热器170对LED灯珠进行散热；当LED光源111的输出电流较小的情况下，LED光源111的产热较小，也可以不需要散热器170。在本实施例中，优选将LED光源111设置在基板160上，基板160为铜制的PCB板，其包含一通孔，LED光源111在通光孔两边直线排列或在通光孔四周环绕排列；基板160设置在散热器170上，基板160通过焊接或粘接方式与散热器170连接。散热器170包含一通孔，散热器170的通孔的位置与基板160的通孔的位置重合，散热器170对LED光源111产生的热量进行散热。

本实施例中，采用银锡焊料(焊片)或金锡焊料(焊片)将基板160与散热器170进行连接，也可以采用银胶将基板160与散热器170进行连接，焊料或者银胶的热导率均较高，LED光源111产生的热量可以从基板160传导至散热器170，延长照明光源系统的寿命。

图2示出本实施例的一变形实施例，该照明光源系统包括LED光源111、激光光源121、收集透镜122、基板160及散热器180，其中，LED光源111、激光光源121、收集透镜122、基板160与实施例1中一致，在此不做赘述，参见实施例1中的相关描述。该实施例与实施例1的区别仅在于散热器180包含一凹槽结构，散热器180凹槽结构的位置与基板160的通孔的位置重合，散热器180可同时对LED光源111和激光光源121进行散热，可进一步延长照明光源系统的寿命。

本实施中的照明光源系统输出的照明光中心照度较高，可满足汽车大灯中心高亮度的需求。

实施例2

参阅图3，在本实施例中，该照明光源系统包括第一光源210，第二光源模组220，基板260及散热器270。本实施例与实施例一的区别仅在于第二光源模组220进一步包括光转换层223，关于其他组成元件的描述参见实施例一。其中，光转换层223设置在激光光源221上，也可以远离激光光源221，位于激光传输光路上。光转换层230可以是透射式(即光入射面和出射面位于光转换层的两侧)、反射式(即光入射面和出射面位于光转换层的同一侧)，也可以是荧光腔体(即光在光转换层内可被循环利用)。光转换层230包括基体以及光转换中心和/或光散射中心，基体可以是硅胶、玻璃或者陶瓷；光转换中心可以包含黄色荧光粉或者量子点，或包含绿色荧光粉或量子点和红色荧光粉或量子点；光散射中心可以是氧化钛微粒、氧化硅微粒、氧化铝微粒等，微粒的折射率与基体的折射率不同。光转换层230可吸收激光，出射第三光，第三光与激光的波长或者光分布不同。由于激光光源221出射的第二光的亮度和光功率密度均较大，故光转换层230出射的第三光的亮度也较大。激光光源221出射的第二光经光转换层转换后以出射第三光，第三光的峰值波长或光分布与第二光不同，被收集透镜122收集、会聚，使第三光会聚于第一会聚点，且第一会聚点与LED光源211的出光面相交，且第一会聚点的中心至LED光源211出光面的距离小于0.03mm；第一会聚点位于至少两个LED光源之间。第一会聚点的大小和(或)第一会聚点处第三光的发散角均可调。本实施例中，第一会聚点处第三光的发散角小于第三光会聚点处的发散角，进一步地，第三光在第一会聚点处的发散角至少小于所述第一光在LED光源出光面的发散角的80％。

本实施中的照明光源系统输出的照明光中心照度较高，可满足汽车大灯中心高亮度的需求。

实施例3

参阅图4，在本实施例中，该照明光源系统包括第一光源310，第二光源模组320和抛物面反光杯330，其中第一光源310包含至少两个LED光源311；第二光源模组320包含激光光源321和收集透镜322。参阅图4，第二光源模组320出射的第二光经收集透镜322收集、会聚，第二光会聚于第一会聚点，第一会聚点与LED光源311的出光面相交，且第一会聚点的中心距LED光源311出光面的距离小于0.03mm，第一会聚点的大小和(或)第一会聚点出第二光的发散角均可调；在本实施例中，第二光在第一会聚点处的发散角小于第一光的发散角，进一步地，第二光在第一会聚点处的发散角至少小于所述第一光在LED光源出光面的发散角的80％。第一会聚点位于至少两个LED光源311之间；进一步地，第一会聚点位于抛物面发光杯330的焦点位置。第一光和第二光在LED光源311的出光面所在平面沿同一方向出射，经抛物面发光杯330反射后从光源系统出射至外部，参阅图7，第一会聚点位于抛物面反光杯330的焦点处，抛物面反光杯330反射第一光和第二光使其从光源出射，第二光源模组320出射的第二光形成照明光的中心区域A，第一光源310出射的第一光形成照明光的外周区域B，且中心区域A的照度远大于外周区域B的照度。参阅图8，由于激光光源321具有更高的亮度和更小的光学扩展量，其出射光照射距离较LED光源311出射光更远。

在本实施例中，该照明光源系统输出的照明光中心照度较高，照明光中心形成理想高亮度的热区。

图5所示为本实施例的一变形实施例，该照明光源系统包括第一光源310，第二光源模组320和透镜340，本实施例与实施例3的区别仅在于光收集系统为透镜340，其他组成元件的描述参见实施例3。其中，透镜340包括曲面透镜，或菲涅尔透镜，也可以替换为TIR透镜。第一会聚点位于透镜340的焦点处，透镜340将第一光源和第二光成像在光源出光面前方位置，该照明光源系统输出的照明光中心照度较高，照明光中心形成理想高亮度的热区。

图6所示为本实施例的又一变形实施例，该照明光源系统包括第一光源310，第二光源模组320和椭球面反光杯351与透镜352的组合，本实施例与实施例3的区别仅在于光收集系统为椭球面反光杯351与透镜352的组合，其他组成元件的描述参见实施例3。第一会聚点位于椭球面反光杯351的焦点处，椭球面反光杯351对第一光和第二光反射、会聚，使光束会聚于透镜352的焦点处，经透镜352成像在光源出光面的前方位置，该照明光源系统输出的照明光中心照度较高，照明光中心形成理想高亮度的热区。

在另一变形实施例中，第二光源模组320还包括光转换层(未在图中示出)，设置在激光光源321出射光的光路上，可设置在激光光源321上或者远离激光光源321，用于将第二光转换为第三光，第三光的峰值波长或光分布与第二光不同。该实施例中其他组成元件与实施例3相同，其他元件的描述参见实施例3。该照明光源系统输出的照明光中心照度较高，照明光中心形成理想高亮度的热区。

本发明提供的照明光源系统，可提高照明光源的中心亮度，使其满足汽车大灯高中心亮度的要求。且由于第一会聚点较LED光源的出光面小，在增大光源亮度的同时，光源出光面的面积并未增大，有益于减小光源的体积和提高光源设计的灵活性。

该汽车车灯除了包含上面的照明光源系统，还应该包括外壳、灯罩、驱动电源等必要部件。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。