一种车用激光大灯

文档序号:464503 发布日期:2021-12-31 浏览:25次 >En<

阅读说明:本技术 一种车用激光大灯 (Laser headlamp for vehicle ) 是由 邹军 石明明 张�诚 李居强 南青霞 于 2021-10-19 设计创作,主要内容包括:本发明涉及一种车用激光大灯,所述大灯包括光转换组件、近光光源模组(3)和远光组件,所述光转换组件包括光转换散热件(1)、设于光转换散热件(1)上的光转换件(2)和套设在光转换件(2)外侧的反射杯(4),所述近光光源模组(3)环绕设于光转换件(2)和反射杯(4)之间,所述远光组件旋转设于光转换散热件(1)的端部,所述远光组件包括出光口(605),从出光口(605)出射的光射在光转换件(2)上。与现有技术相比,本发明大灯可实现远光照射和近光照射,照射距离大,宽度佳,使用寿命长,散热效果好,可靠性较高,耗能少,绿色环保。(The invention relates to a vehicle laser headlamp, which comprises a light conversion component, a low-beam light source module (3) and a high-beam component, wherein the light conversion component comprises a light conversion heat dissipation member (1), a light conversion member (2) arranged on the light conversion heat dissipation member (1) and a reflection cup (4) sleeved on the outer side of the light conversion member (2), the low-beam light source module (3) is arranged between the light conversion member (2) and the reflection cup (4) in a surrounding manner, the high-beam component is rotatably arranged at the end part of the light conversion heat dissipation member (1), the high-beam component comprises a light outlet (605), and light emitted from the light outlet (605) is emitted on the light conversion member (2). Compared with the prior art, the headlamp disclosed by the invention can realize high beam irradiation and low beam irradiation, and is large in irradiation distance, good in width, long in service life, good in heat dissipation effect, higher in reliability, less in energy consumption, and green and environment-friendly.)

一种车用激光大灯

技术领域

本发明涉及照明装置,具体涉及一种车用激光大灯。

背景技术

随着车辆的日益普及,行车的安全性变得日益重要。车灯在行车过程中对行车安全发挥着重要作用,因此远光灯和近光灯是车辆的重要组成部分,可以有效减少车辆在夜间行驶时发生交通事故的概率。目前,车辆普遍采用LED大灯,但LED大灯存在照射距离短,照明强度不足,散热不佳,寿命缩短,不易维修,维修起来不是很方便的缺点。因此,亟需一种照程长、照明强度足和散热效果好的车用灯具。

专利CN102635824A公开了一种车用激光照明的远近光调节系统,包括激光器、光开关、控制器、近光灯照明光学系统和远光灯照明光学系统,所述激光器经光纤耦合后输出至光开关,所述光开关经控制器的控制并可将输入激光分别输出至近光灯照明光学系统和远光灯照明光学系统,实现车外照明,所述激光器为提供蓝光的激发光光源。专利CN102635824A中使用光纤进行传导,具有光纤易断,质地脆,机械强度低,连接比较困难,技术要求较高,分路及耦合不方便,弯曲半径不宜太小等不足。另外,无论是光缆布线还是光纤设备,所需的价格仍过于昂贵,并且该专利只叙述了车用激光照明的远近光调节系统的概念,对车用激光照明的远近光调节的设计并未作出明确的描述。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种车用激光大灯,大灯可实现近光照射和远光照射,而且照射距离最大,宽度最佳,使用寿命最长,操作流程简单,可靠性较高,能够使得在使用中减少耗能,绿色环保,且车用激光大灯的构件的制备方法生产效率高,制作工艺简单,产品性能良好,可靠性较高。

本发明的目的通过以下技术方案实现:

一种车用激光大灯,所述大灯包括光转换组件、近光光源模组和远光组件,所述光转换组件包括光转换散热件、设于光转换散热件上的光转换件和套设在光转换件外侧的反射杯,所述近光光源模组环绕设于光转换件和反射杯之间,所述远光组件旋转设于光转换散热件的端部,所述远光组件包括出光口,从出光口出射的光射在光转换件上。

进一步地,所述远光组件包括远光光源散热件和远光光源模组,所述远光光源散热件远离光转换件的一端与光转换散热件可旋转连接,所述远光光源散热件临近光转换件的另一端与远光光源模组固定连接,所述远光光源模组包括与远光光源散热件固定连接的远光光源模组壳体以及轴向设于远光光源模组壳体内并依次连接的电源、激光二极管和准直透镜,所述电源临近远光光源散热件设置,所述出光口设于远光光源模组壳体的端部上,并临近光转换件设置。

进一步地,光转换散热件和所述远光光源散热件之间设有连接块,所述光转换散热件与连接块固定连接,所述远光光源散热件与连接块通过铰接方式进行可旋转连接。连接块为将长方体的一侧进行部分切除得到,以便更好地控制光源的角度,连接块的截面为梯形加长方形,与竖直方向平行的短边长为10-40mm,与竖直方向平行的长边长为20-50mm,总厚度为10-20mm(即与光转换散热件连接的边),长方形的宽度数值根据情况设置,优选为短边长为20mm,长边长为25mm,总厚度为10mm。

进一步地,所述远光光源模组和远光光源散热件通过螺母连接,所述远光光源模组和远光光源散热件之间设有第二散热片。第二散热片采用铜材制成,长为25-45mm,宽为30-60mm,厚度为1-5mm。可具有很好的传热效果。远光光源散热件制成片状,远光光源散热件的散热通过材质与凹槽肋片结构双重散热,将热量由远光光源模组导向整个器件。

进一步地,所述光转换散热件上设有盖片,所述盖片上设有容纳光转换件的孔洞,所述光转换散热件和盖片之间设有第一散热片,盖片经螺母安装在光转换散热件上,光转换件位于第一散热片上。盖片采用铝材制成,长为20-35mm,宽为20-35mm,厚度为1-3mm,优选为长为25mm,宽为25mm,厚度为2mm;第一散热片采用铜材制成,尺寸与盖片的尺寸相配合,长为20-35mm,宽为20-35mm,厚度为0.5-3mm,优选为长为25mm,宽为25mm,厚度为1mm,可具有很好的传热散热效果。光转换散热件的散热通过第一散热片是导热快的铜质材质和盖板是散热优秀的铝制材质与两者用螺母紧密连接的结构双重散热,将热量由远光光源模组导向整个器件。

进一步地,从出光口出射的光与光转换件呈30-60°角。进一步优选地,角度为45°。

进一步地,所述准直透镜通过螺母与远光光源模组壳体的内壁连接。

进一步地,所述激光二极管为蝶形二极管或TO型激光二极管。进一步优选地,蝶形激光二极管采用14脚封装,发射波长为360-460nm,最佳为450nm;TO型激光二极管采用TO-56型激光二极管,其中发射波长为360-460nm,管帽外径为3.55±0.05mm,视窗的直径为1.6±0.05mm,管帽的高度为2.43±0.05mm,管座的高度为8±0.05mm。

进一步地,所述准直透镜采用玻璃或树脂或石英制成。

进一步地,所述准直透镜为3层准直透镜,焦距f=10,外壳直径为9mm,内部透镜直径=6.3mm,高度为9mm。

进一步地,所述远光光源模组壳体采用铝材制成,呈圆柱形,轴向长度为15-25mm,出光口的直径为2-10mm。进一步优选地,圆柱形远光光源模组壳体的轴向长度为20mm,出光口的直径为5mm。

进一步地,所述光转换件的厚度最佳为2mm,采用荧光玻璃或荧光陶瓷或量子点玻璃制成,能耐热耐能量冲击。进一步优选地,所述光转换件为采用通过低温烧结法制备的掺杂单一YAG荧光粉,其中YAG荧光粉的含量是玻璃基质含量的5%,具体制备方法采用论文(YAG:Ce3+荧光粉制备陶瓷的低温烧结与性能)的制备方法,包括YAG:Ce荧光粉筛余废粉来自于常熟江南荧光材料有限公司,CuO、正硅酸乙酯(TEOS)和TiO2原料购于国药集团化学试剂有限公司,纯度均为分析纯。首先将YAG:Ce荧光粉废粉放入日式研磨机(MG100,北京格瑞德曼公司)进行研磨处理,研磨时间为2h。研磨后的荧光粉放入行星式球磨机(QM-3SP2.南京大学仪器厂),以无水乙醇作为球磨介质,利用氧化锆球磨罐和氧化锆磨球球磨24h,部分YAG:Ce荧光粉废粉原料直接放入球磨罐进行球磨。球磨后的YAG:Ce荧光粉原料采用TEOS进行包覆,TEOS的包覆量(质量分数,下同)为1%~4%,具体包覆过程如图1所示。包覆TEOS后的YAG:Ce粉体经过600℃2h煅烧后,分别加入质量分数为2%的CuO和2%的CuO TiO2(CuO)与TiO2的质量比为1:2),以无水酒精作为球磨介质,利用氧化锆磨球在尼龙球磨罐中进行球磨混合。混合后的样品经80℃烘箱干燥、过筛后加入质量分数为5%的聚乙烯醇(PVA)黏结造粒。造粒后的YAG:Ce荧光粉体采用电动压片机(DY-30,天津科器高新技术公司)干压成型,制成直径为15mm、厚度为7~8mm和直径为10mm、厚度为5mm的园柱体。压制成型的样品经高温马弗炉(NBD-1700,郑州诺巴迪公司)在1400~1600℃温度范围保温5h进行烧结;所述光转换件为采用掺杂双(多)分的荧光玻璃与荧光陶瓷,具体制备方法采用专利CN105198225B,包括以下各摩尔百分含量的组分:SiO2:30~50mol﹪;Al2O3:15~30mol﹪;NaF:0~20mol﹪;LiF:0~20mol﹪;ZnO:0~15mol﹪;ReF3:5~15mol﹪;Ga2O3:5~20mol﹪;LnF3:0.001~2mol﹪;TM化合物:0.001~2mol﹪;其中NaF和LiF含量不同时为零且两者含量之和至少达到15mol﹪,Re为Gd离子、Y离子的一种或两者任意比例的混合物,Ln为稀土离子发光中心,TM为过渡金属离子发光中心。其制备方法为将粉体原料SiO2、Al2O3、NaF、LiF、ZnO、ReF3、Ga2O3、LnF3、TM化合物按照一定组分配比研磨均匀后置于坩埚中,置于电阻炉中加热到1400~1600℃后保温0~5小时,然后将玻璃熔液快速倒入300℃预热的铜模中成型;退火后的玻璃继续在600~750℃加热保温1~10小时使之发生晶化,得到双晶相透明玻璃陶瓷;所述光转换件为掺杂钙钛矿量子点的量子点玻璃,具体制备方法采用专利CN108423984B,包括组分按摩尔百分比计,所述二价锰掺杂的全无机钙钛矿量子点玻璃的组成为B2O3:25~45%,SiO2:25~45%,MCO3:1~10%,Al2O3:1~10%,ZnO:1~5%,Cs2CO3:1~10%,PbCl2:1~10%,NaCl:1~10%,MnCl2:1~10%;其中,MCO3中M为Sr、Ba或Ca。其制备方法包括:

S1.将母体玻璃的各组成原料经过研磨后混合均匀,置于密封的容器中,在还原气氛中,T1温度下熔融处理t1时间,成型后进行退火,即可得到透明的玻璃;

S2.将S1中得到的透明玻璃,在温度T2下,热处理t2时间,然后冷却至室温,即可得到所述二价锰掺杂的全无机钙钛矿量子点玻璃;

步骤S1中所述的熔融温度T1范围为1200~1400℃,熔融时间t1为10min~60min;

步骤S2中的热处理温度T2为360~600℃,热处理时间t2为4~20h。

所述光转换件为受激光激发转化成白光的弧面介质发光装置,具体实现方法采用专利CN20668265U,包括所述激光发光装置发出蓝光激光并通过光转换介质后激发转化成白光,所述光转换介质的光线出射面的形状为弧面,其中所述弧面的出射角为1-150度角,所述光转换介质透明陶瓷;所述蓝光激光的光波长为420-470nm之间;所述光转换介质的可见光透过率大于80%以上;所述光转换介质的本体呈黄色或黄绿色,其发射波长为520-760nm。

按此方法得到的光转换件可以实现将激光转换成白光。

进一步地,所述远光光源散热件和光转换散热件均采用金属材料或无机非金属材料制成。进一步优选地,所述金属材料选自铝、不锈钢、铜或铝铜合金中的一种或多种,优选为紫铜和铝,所述无机非金属材料选自石墨烯或氮化硼中的一种或多种,优选为氮化硼。具体地,所述远光光源散热件采用铝材制成,制备方法为:将铝块放置在冲床上进行冲压,冲压成片状散热器件。其中片状散热器的散热片数可为1-10片,每片的厚度为1-5mm,片状散热器的高度为10-20mm,长为40-80mm,宽度为30-60mm,优选为片状散热器的散热片数为4片,每片的厚度为5mm,片状散热器的高度为15mm,长为50mm,宽度为40mm;所述光转换散热件采用铝材制成,制备方法为:将铝块放置在铣床加工成长方体,长为60-100mm,宽为40-60mm,高为10-30mm,优选为长为80mm,宽为50mm,高为20mm。

进一步地,所述近光光源模组采用白光LED模组,LED模组为采用荧光粉或量子点等颗粒或粉末与硅胶封装好的COB器件或3014器件或4014器件并联而成,形状为圆形。

进一步地,所述反射杯采用金属材料或塑料材料或玻璃材料制成。金属材质反射杯则需冲压、抛光工艺完成,优点是成本适中,耐温;塑料材质反射杯为一次脱膜完成,成本低;玻璃材质反射杯为一次脱膜完成,光学精度高,无形变记忆,耐温。进一步优选地,反射杯为玻璃材质,其次为金属材质,上直径为50-100mm,下直径为LED模组的外径,高为40-60mm,优选为上直径为50mm,高为45mm。

本发明可同时实现车用远光灯和车用近光灯的功能。车用远光灯的实现方式具体为:电源、激光二极管和准直透镜相配合,从出光口激发出激光,激光照射在光转换件上,产生白光,进而通过反射杯反射白光激光进行照明。车用近光灯的实现方式具体为:通过并联LED灯珠形成白光LED模组作为近光光源模组,LED模组发射的白光通过反射杯达到聚光作用。由于LED结温从20℃升至80℃的过程中,白光LED的色温基本保持不变,其显色指数的下降幅度也非常小,而且在结温增加的过程中,白光LED的色温与显色指数的下降也不明显,因此白光LED具有良好的稳定性。激光二极管与准直透镜相结合,可减少激光二极管在生产过程中设备问题造成的激光散射角度偏大的情况,进而减少光束损失。本发明调整近远光的方法有两种:1,调整光源与光转换件的角度;2,通过光源距离反射杯的远近。实现照明强度充足的方法有两种:1、增加光源电流,激光不存在效率骤降的现象,因此,增加电流可以增加他的照明强度;2、增加反射杯的反射面积。

与现有技术相比,本发明的车用激光大灯可实现近光照射和远光照射,而且照射距离大,宽度佳,使用寿命长,散热效果好,操作流程简单,可靠性较高,能够使得在使用中减少耗能,绿色环保,且车用激光大灯的构件的制备方法生产效率高,制作工艺简单,产品性能良好,可靠性较高。

附图说明

图1为车用激光大灯的整体结构图;

图2为车用激光大灯的俯视图;

图3为光源模组的结构示意图;

图中:1-光转换散热件;2-光转换件;3-近光光源模组;4-反射杯;5-远光光源散热件;6-远光光源模组;601-远光光源模组壳体;602-电源;603-激光二极管;604-准直透镜;605-出光口;7-连接块;8-盖片。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

如图1-3所示,一种车用激光大灯,大灯包括光转换组件、近光光源模组3和远光组件,光转换组件包括光转换散热件1、设于光转换散热件1上的光转换件2和套设在光转换件2外侧的反射杯4,所述近光光源模组3环绕设于光转换件2和反射杯4之间,所述远光组件旋转设于光转换散热件1的端部,所述远光组件包括出光口605,从出光口605出射的光射入光转换件2,从出光口605出射的光与光转换件5呈30-60°角,优选为45°。光转换散热件1上设有经螺母安装在光转换散热件1上的盖片8,盖片8上设有容纳光转换件2的孔洞,光转换散热件1和盖片8之间设有第一散热片。其中,光转换散热件1采用金属材料或无机非金属材料制成,采用铝材制成,制备方法为:将铝块放置在铣床加工成长方体,长为60-100mm,宽为40-60mm,高为10-30mm,优选为长为80mm,宽为50mm,高为20mm。光转换件2采用荧光玻璃或荧光陶瓷或量子点玻璃制成,具体地,光转换件2为采用通过低温烧结法制备的掺杂单一YAG荧光粉,其中YAG荧光粉的含量是玻璃基质含量的5%;光转换件2为采用掺杂双(多)分的荧光剥离与荧光陶瓷;光转换件2为掺杂钙钛矿量子点的量子点玻璃;光转换件2为掺杂稀土元素的荧光玻璃与荧光陶瓷。近光光源模组3采用白光LED模组,白光LED模组为采用荧光粉或量子点封装好的COB器件或3014器件或4014器件并联而成,形状为圆形。反射杯4采用金属材料或塑料材料或玻璃材料制成,具体地,金属材料选自铝、不锈钢、铜或铝铜合金中的一种或多种,无机非金属材料选自石墨烯或氮化硼中的一种或多种,当反射杯为金属材质时,上直径为50-100mm,下直径为LED组合件的外径,高为40-60mm,优选为上直径为50mm,高为45mm。盖片8采用铝材制成,长为20-35mm,宽为20-35mm,厚度为1-3mm,优选为长为25mm,宽为25mm,厚度为2mm;第一散热片采用铜材制成,长为20-35mm,宽为20-35mm,厚度为0.5-3mm,优选为长为25mm,宽为25mm,厚度为1mm。

远光组件包括远光光源散热件5和远光光源模组6,远光光源散热件5远离光转换件2的一端通过连接块7与光转换散热件1可旋转连接,远光光源散热件5临近光转换件2的另一端与远光光源模组6固定连接,远光光源模组6包括通过螺母与远光光源散热件5固定连接的远光光源模组壳体601以及轴向设于远光光源模组壳体601内并依次连接的电源602、激光二极管603和准直透镜604,远光光源散热件5和远光光源模组6之间设有第二散热片,电源602临近远光光源散热件5设置,出光口605设于远光光源模组壳体601的端部上,并临近光转换件4设置。其中,连接块7为梯形,短边长为10-40mm,长边长为20-50mm,总厚度为10-20mm,优选为短边长为20mm,长边长为25mm,总厚度为10mm。具体地,远光光源散热件5采用金属材料或无机非金属材料制成,当远光光源散热件5采用铝材制成时,制备方法为:将铝块放置在冲床上进行冲压,冲压成片状散热器件。其中片状散热器的散热片数可为1-10片,每片的厚度为1-5mm,片状散热器的高度为10-20mm,长为40-80mm,宽度为30-60mm,优选为片状散热器的散热片数为4片,每片的厚度为5mm,片状散热器的高度为15mm,长为50mm,宽度为40mm。第二散热片采用铜材制成,长为25-45mm,宽为30-60mm,厚度为1-5mm。远光光源模组壳体601采用铝材制成,呈圆柱形,轴向长度为15-25mm,出光口605的直径为2-10mm,优选地,圆柱形远光光源模组壳体601的轴向长度为20mm,出光口的直径为5mm。激光二极管603为蝶形激光二极管或TO型激光二极管,蝶形激光二极管采用14脚封装,发射波长为360-460nm,最佳为450nm;TO型激光二极管采用TO-56型激光二极管,其中发射波长为360-460nm,管帽的外径为3.55±0.05mm,视窗的直径为1.6±0.05mm,管帽的度为2.43±0.05mm,管座的高度为8±0.05mm。准直透镜604采用玻璃或树脂或石英制成,为3层准直透镜,焦距f=10mm,外壳直径为9mm,内部透镜直径=6.3mm,高度为9mm。

其中,本发明所采用的所有有型号的器件均可采用市售的产品。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改,并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此,本发明不限于上述实施例,本领域技术人员根据本发明的揭示,不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

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