雷射照明模塊的製作方法

2023-05-13 04:27:31

本實用新型涉及汽車燈具技術領域，特別涉及一種用於汽車遠光燈使用的雷射照明模塊。

背景技術：

隨著半導體光源技術的發展，雷射已逐步被各大燈廠研究和應用，有的車型也已經開始應用雷射作為輔助遠光，雷射光源的研發和應用對於汽車燈具的進一步發展有巨大的作用，其能夠使現代科技感和時尚感得到充分的體現。但是現在對於雷射照明光源的應用尚未有完全成熟的技術，雖有實際應用的產品出現，不過由於每個出廠的雷射模組都要進行調試以達到需要的效果，因此產量不高。另外，目前開發出的雷射模組在功率及光通量上也較低，難以用於車輛遠距離照明的需要，因而研發一種適用於車輛遠距照明的雷射光源顯得很有意義。

技術實現要素：

有鑑於此，本實用新型旨在提出一種雷射照明模塊，以可具有較大的功率及高光通量，適於車輛遠距離照明的需要。

為達到上述目的，本實用新型的技術方案是這樣實現的：

一種雷射照明模塊，其包括：

光源部，具有多個雷射二極體，以發出雷射光線；

光線處理部，設置在所述雷射光線的光路方向上，且所述光線處理部包括接收所述雷射光線、以使所述雷射光線一次合束的一次合束單元，接收一次合束後的所述雷射光線、並使所述雷射光線聚焦射出的二次合束單元，以及接收聚焦後的所述雷射光線、並對所述雷射光線進行準直合束的光纖傳遞單元，還包括接收所述光纖傳遞單元傳遞的所述雷射光線、並將所述雷射光線轉化為白色光線後發出的光線發射單元。

進一步的，所述一次合束單元包括設置在所述雷射光線光路方向上的、相對於所述光源部固定設置的菱形稜鏡。

進一步的，在所述菱形稜鏡與所述光源部之間，對應於各所述雷射二極體設置有準直鏡。

進一步的，所述準直鏡被設置成相對於所述雷射二極體的距離可調。

進一步的，所述二次合束單元包括相對於所述一次合束單元固定設置的平凸柱面鏡，所述平凸柱面鏡具有向所述一次合束單元方向外突的、以接收一次合束後的所述雷射光線的外突曲面。

進一步的，所述光纖傳遞單元包括相對於所述二次合束單元固定設置的自聚焦光纖，所述自聚焦光纖的輸入端位於所述二次合束單元射出光線的焦點處。

進一步的，在所述自聚焦光纖的輸入端設有對所述二次合束單元射出的所述雷射光線進行二次聚焦的二次聚焦單元。

進一步的，所述光線發射單元包括相對於所述光纖傳遞單元固定設置的光色轉換器。

進一步的，所述光源部和所述光線處理部收容在形成有容置腔的盒體內。

進一步的，在所述盒體上設有對所述光源部進行散熱的散熱單元。

相對於現有技術，本實用新型具有以下優勢：

本實用新型所述的雷射照明模塊通過光線處理部對多個雷射二極體所發的光線進行三次合束處理，再將合束後的雷射轉化為白色光而射出，可經由光束的聚合而大大提高模塊射出光線的功率和光通量，從而能夠適用於車輛遠距離照明的需要。

附圖說明

構成本實用新型的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用於解釋本實用新型，並不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中：

圖1為本實用新型實施例所述的雷射照明模塊的內部結構圖；

圖2為本實用新型實施例所述的下盒體的結構示意圖；

圖3為本實用新型實施例所述的雷射二極體和準直鏡的布置示意圖；

圖4為本實用新型實施例所述的準直鏡軸套的結構示意圖；

圖5為本實用新型實施例所述的準直鏡壓圈的結構示意圖；

圖6為本實用新型實施例所述的光纖安裝模塊的結構示意圖；

圖7為本實用新型實施例所述的光纖固定座的結構示意圖；

圖8為本實用新型實施例所述的雷射照明模塊的整體結構示意圖；

圖9為本實用新型實施例所述的雷射照明模塊的光路示意圖；

附圖標記說明：

1-下盒體，2-雷射二極體，3-固定座，4-菱形稜鏡，5-平凸柱面鏡，6-自聚焦光纖，7-光纖安裝模塊，8-光色轉換器，9-準直鏡，10-準直鏡軸套，11-準直鏡壓圈，111-缺口，12-二極體壓圈，13-固定座安裝槽，14-稜鏡安裝槽，15-柱面鏡安裝槽，16-模塊安裝孔，17-光色轉換器安裝槽，18-定位安裝柱，19-散熱鰭片，20-模塊固定座，21-光纖安裝座，22-導光聚焦碗，23-散熱風扇，24-盒蓋。

具體實施方式

需要說明的是，在不衝突的情況下，本實用新型中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。

下面將參考附圖並結合實施例來詳細說明本實用新型。

本實施例涉及一種雷射照明模塊，其整體上包括具有多個雷射二極體，以發出雷射光線的光源部，以及設置在所發出的雷射光線的光路方向上的光線處理部，且該光線處理部包括接收雷射光線、以使雷射光線一次合束的一次合束單元，接收一次合束後的雷射光線、並使雷射光線聚焦射出的二次合束單元，以及接收聚焦後的雷射光線、並對雷射光線進行準直合束的光纖傳遞單元，還包括接收光纖傳遞單元傳遞的雷射光線、並將雷射光線轉化為白色光線後發出的光線發射單元。

基於如上的整體結構，如圖1中所示，本實施例的雷射照明模塊中光源部和光線處理部收容設置在由下盒體1以及下文所述的盒蓋24所圍構成的具有容置腔的盒體內，該容置腔具體形成於下盒體1中，盒蓋24則扣置於下盒體1上，而光源部位於容置腔內的一端，光線處理部則位於光源部與容置腔內的另一端之間。在下盒體1上靠近於光源部的一端還設有位於盒體外的散熱單元，其具體可為固定於下盒體1端部的散熱風扇23，相對於散熱風扇23，在下盒體1的另一端也形成有通透布置的通孔，該通孔即用於光線發射單元轉化後的白色光線的射出，以用於照明。

本實施例中構成光源部的各雷射二極體2具體為通過固定座3安裝於下盒體1中，於固定座3供雷射二極體2裝入的一側也固定有PCB板，PCB板用於對各雷射二極體2提供電源，同時在PCB板上也可設置熱敏電阻以對光源部處的工作溫度進行採樣，從而可通過控制散熱風扇23的啟停，保證模塊的正常工作。本實施例中一次合束單元為相鄰於固定座3布置在下盒體1內，並位於光源部的雷射光線光路方向上的菱形稜鏡4，且菱形稜鏡4具體為對應於兩側的雷射二極體2固定在下盒體1中的兩個，由此通過兩個菱形稜鏡4對雷射光線的平行移動，便可實現兩側雷射二極體2的雷射光線與中部的雷射二極體2的雷射光線間的合束。

本實施例中二次合束單元為相對於固定座3，固定於菱形稜鏡4另一側的平凸柱面鏡5，該平凸柱面鏡5靠近於菱形稜鏡4的一側端面為向菱形稜鏡4方向外突的外突曲面，菱形稜鏡4合束後的雷射光線即入射於該外突曲面上。相對於該外突曲面，平凸柱面鏡5的另一側則為平面，經平凸柱面鏡5處理後的雷射光線以聚焦狀由該平面射出。

本實施例中光纖傳遞單元具體為通過光纖安裝模塊7設置於下盒體1中的自聚焦光纖6，自聚焦光纖6通過光纖安裝模塊7固定在下盒體1內，且自聚焦光線6的光線輸入端位於平凸柱面鏡5出射光線的焦點處，自聚焦光纖6的光線輸出端則對應於光線發射單元布置。光纖安裝模塊7的具體結構在下文進行說明，而本實施例的光線發射單元具體為對應於下盒體1端部的通孔布置的光色轉換器8。此外，為使得各雷射二極體2發出的雷射光線變為平行光，以垂直射於菱形稜鏡4上，本實施例中在菱形稜鏡4與雷射二極體2之間也設置有對應於各雷射二極體2布置的準直鏡，準直鏡同樣安裝於固定座3中。

下盒體1的具體結構如圖2中所示，在下盒體1中容置腔的底部形成有位於一端的固定座安裝槽13，在固定座安裝槽13內也設置有兩個定位安裝柱18，固定座3即卡置在固定座安裝槽13內，且通過定位安裝柱18進行定位及固定。於固定座安裝槽13的一側設置有稜鏡安裝槽14，稜鏡安裝槽14隨形於菱形稜鏡4的形狀設計，以實現菱形稜鏡4的穩定卡裝。相對於固定座安裝槽13，在稜鏡安裝槽14的另一側設置有柱面鏡安裝槽15，平凸柱面鏡5卡置在該柱面鏡安裝槽15內。

在下盒體1內靠近其具有通孔的一端設置有兩個模塊安裝孔16，該模塊安裝孔16即用於上述的光纖安裝模塊7的安裝固定，而為了便於光纖安裝模塊7安裝時的定位，在下盒體1內相鄰於兩個模塊安裝孔16也設置有凸起狀的限位柱，光纖安裝模塊7安裝時限位柱即可插裝於形成在光纖安裝模塊7上的定位孔中，以此實現預定位作用。本實施例中在下盒體1內於其端部的通孔處設置有光色轉換器安裝槽17，光色轉換器8即安裝於其內，而相對於通孔，在下盒體1的另一端還形成有多道散熱鰭片19，散熱風扇23即固定在散熱鰭片19上。

本實施例中雷射二極體2及準直鏡9於固定座3中的安裝結構如圖3中所示，在固定座3上形成有通透布置的安裝孔，雷射二極體2插裝於安裝孔的一端，並通過二極體壓圈12實現固定，準直鏡9則經由準直鏡壓圈11固定於準直鏡軸套10內，並通過準直鏡軸套10安裝於安裝孔的另一端。準直鏡軸套10的結構如圖4中所示，在其外周側形成有外螺紋，以實現於固定座3上安裝孔內的螺接，且通過該螺接結構，也可實現準直鏡9與雷射二極體2之間距離的調整。準直鏡壓圈11的結構如圖5中所示，在準直鏡壓圈11的外周側也設置有外螺紋，以實現於準直鏡軸套10內的旋入，而將準直鏡9壓緊在準直鏡軸套10內。

為便於對準直鏡壓圈11的旋轉操作，在準直鏡壓圈11的一側端面上設置有缺口111，安裝準直鏡壓圈11時，將一字螺絲刀的刀口插入該缺口111內便可實現對準直鏡壓圈11的轉動。本實施例中二極體壓圈12採用與準直鏡壓圈11相同的結構及安裝形式即可，而為了利於雷射二極體2所產生的熱量的傳遞，固定座3也應採用具有良好熱傳遞性的材質製成，如其具體可採用鋁合金材料。

本實施例中光纖安裝模塊7的結構如圖6和圖7中所示，其具體包括模塊固定座20，以及固定於模塊固定座20上的光線安裝座21，在模塊固定座20上設置有與前述下盒體1內的模塊安裝孔16對應布置的通孔，以通過螺釘實現模塊固定座20在下盒體1中的固定，而在光線安裝座21上也形成有位於其兩端，且分置於光線安裝座21兩相對側的固定耳，在固定耳上設置有通孔，以經由螺釘實現光線安裝座21與模塊固定座20之間的連接。

本實施例中自聚焦光纖6即沿光纖安裝座21的長度方向插設於光線安裝座21內，而為了使得平凸柱面鏡5聚焦射出的雷射光線能夠更多的進入自聚焦光纖6中，在光纖安裝座21上於自聚焦光纖6的輸入端還設置有可對雷射光線進行二次聚焦的二次聚焦單元，該二次聚焦單元具體為設置於自聚焦光纖6端部的導光聚焦碗22，該導光聚焦碗22為透明導光且具有漸變的折射率，由此可將自平凸柱面鏡5射來的位於自聚焦光纖6端部外的光線再全反射聚焦於自聚焦光纖6中。

本實施例的雷射照明模塊在組裝時，將雷射二極體2和準直鏡9安裝於固定座3中，並將PCB板固定於固定座3的一側，然後將固定座3、菱形稜鏡4、平凸柱面鏡5，以及裝有自聚焦光纖6的光纖安裝模塊7和光色裝換器8固定於下盒體1內，然後蓋上盒蓋24，將散熱風扇23安裝於盒體的端部即可，組裝完成後的模塊整體結構如圖8中所示。

本實施例的雷射照明模塊在工作時的光路則如圖9中所示，雷射二極體2發出的雷射光線經準直鏡9準直後射出，兩側的雷射二極體2的射出光線通過菱形稜鏡4的平移，與中部雷射二極體2的光線進行一次合束，一次合束後的雷射光線輸入平凸柱面鏡5，經平凸柱面鏡5雷射光線聚焦射出而實現二次合束，二次合束後的光線進入自聚焦光纖6中，並通過自聚焦光纖6的傳遞後自聚焦射出，由自聚焦光纖6射出的光線進入光色轉換器8，經光色轉換器8轉化後，以白色光的形式射出盒體。

本實施例的雷射照明模塊通過準直鏡9、菱形稜鏡4、平凸柱面鏡5及自聚焦光纖6對多個雷射二極體2所發的光線進行三次合束處理，再將合束後的雷射由光色轉換器8轉化為白色光而射出，可經由光束的聚合而大大提高模塊射出光線的功率和光通量，從而能夠適用於車輛遠距離照明的需要。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。