发光装置和车灯的制作方法

1.本实用新型涉及照明领域，特别是涉及一种发光装置以及使用这种发光装置的车灯。


背景技术：

2.汽车前照灯中对于远场光分布有严格的要求，一般来说希望截止线以下、靠近截止线的部分比较亮，因为这部分光是用于照明远处的。也就是在截止线以下需要一段水平的、细长条形的、高亮的光斑。目前的技术以led作为光源，难以实现这样光分布的、高亮的光斑，这成为制约汽车前照灯照明性能的一个重要原因。


技术实现要素：

3.为解决当前车灯方案照明性能不佳的问题，本实用新型提出一种发光装置，包括激光发生器，该激光发生器的发光分布具有相互正交的快轴和慢轴，在快轴方向的发光角度大于在慢轴方向的发光角度；还包括汇聚透镜和波长转换装置，激光发生器发出激光，该激光经过汇聚透镜的汇聚后形成聚焦点，波长转换装置位于该激光焦点的光路后方，激光激发波长转换装置使之发射受激光。
4.上述的发光装置中，还包括位于激光发生器和波长转换装置光路之间的整形透镜，该整形透镜包括第一整形面，该第一整形面为凸面，并沿激光发生器发光的快轴方向全等的延伸。
5.上述的发光装置中，整形透镜为透明圆柱体，该透明圆柱体的轴线与激光发生器的快轴方向平行，第一整形面为该透明圆柱体的圆柱面。
6.上述的发光装置中，透明圆柱体位于汇聚透镜与波长转换装置的光路之间。
7.上述的发光装置中，透明圆柱体也位于激光焦点的光路后方。
8.上述的发光装置中，透明圆柱体为玻璃光纤。
9.上述的发光装置中，还包括位于激光发生器和波长转换装置光路之间的极性散射装置，激光经过该极性散射装置后发生散射，并且在激光发生器快轴方向上的散射角大于在激光发生器慢轴方向上的散射角。
10.上述的发光装置中，还包括收光-汇聚透镜、c光阑和第二透镜，波长转换装置发出的受激光经过收光-汇聚透镜汇聚形成焦点，c光阑位于该焦点处并挡住部分光，经过c光阑边缘出射的光入射于第二透镜并被第二透镜投射到远场形成第二光斑的c边缘，c边缘为明暗分界线。
11.上述的发光装置中，c光阑挡住光的至少部分边缘与激光发生器的快轴方向平行。
12.本实用新型还提出一种车灯，包括上述的发光装置。
13.利用对激光快轴方向的控制可以控制得到高亮度的长条形光斑，同时通过控制波长转换装置的位置可以使得该长条形光斑的亮度和均匀性较好。
附图说明
14.图1a和1b分别表示了本实用新型第一实施例的俯视图和侧视图；
15.图2a表示了本实用新型另一个实施例的侧视图；
16.图2b表示了图2a实施例在远场形成的光斑效果；
17.图3a和3b分别表示了本实用新型另一个实施例的俯视图和侧视图。
具体实施方式
18.本实用新型提出一种发光装置，其俯视图如图1a所示，侧视图如图1b所示。该发光装置包括激光发生器151，该激光发生器151的发光分布具有相互正交的快轴和慢轴，在快轴方向的发光角度大于在慢轴方向的发光角度。例如在本实施例中，比较图1a和1b可以看出，快轴方向平行于a方向，慢轴方向平行于b方向，该激光发生器551在a方向上的发光全角为m，在b方向上的发光全角则非常小，因此在图1b中用一条光线表示。例如，在实际中，激光发生器在快轴方向的发光全角为90度(m＝90度)，在慢轴方向的发光全角为8度。该发光装置还包括汇聚透镜152和波长转换装置153，激光发生器151发出激光161，该激光161经过汇聚透镜152的汇聚后形成聚焦点152f，波长转换装置153位于该激光焦点152f的光路后方，激光161激发波长转换装置153使之发射受激光162。由于汇聚透镜152的作用，无论是快轴方向还是慢轴方向，激光在聚焦点152f处都汇聚形成很小的光点。而过焦点152f后再继续传播的激光，在快轴方向上的发散速度大于在慢轴方向上的发散速度，因此在焦点152f的光路后方，激光光斑在快轴方向上的长度就大于其在慢轴方向上的长度。因此，位于激光焦点152f的光路后方的波长转换装置153上所入射的激光光斑就是长条形的，且该长条形是沿着激光发生器151的快轴方向(在本实施例中是a方向)延伸的，因此波长转换装置上受激发光的发光光斑也是沿a方向延伸的长条形的。采用激光161作为激发源，由于激光高亮度、光束集中的特点，激光161可以在波长转换装置153上形成高亮度的光斑，从而使得波长转换装置153出射高亮度的受激光162。
19.同时，根据光线的直线传播原理可以理解，如果波长转换装置153位于激光焦点152f的光路前端，即位于激光焦点152f与汇聚透镜152的光路之间，入射于波长转换装置153的激光光斑也是长条形的，这样理论上也可以实现长条形高亮光斑的目的，而且此时整个光路比较短。然而经过发明人反复试验发现，当波长转换装置153位于激光焦点152f与汇聚透镜152的光路之间时，虽然能够得到长条形的激发光斑，但是发光光强却明显偏低，且中心点的发光颜色不均匀；而当波长转换装置153位于激光焦点152f的光路后端时，受激发光的光强更高且光分布更加均匀。对此发明人的解释是，由于波长转换装置位于激光焦点152f的光路后方，激光是经过比较长距离的传播后才入射于波长转换装置153的，这样激光在波长转换装置上的分布是比较均匀的，激光光斑中的热斑很少，这样得到的受激光光斑同样比较均匀而且效率较高。而与之相反的，当波长转换装置153位于激光焦点152f与汇聚透镜152的光路之间时，由于激光的传播距离较短，激发光斑内部会出现热斑，而热斑处由于激光能量密度过高会引起效率下降且局部颜色不均匀，而且会存在可靠性风险。因此经过反复试验，发明人发现波长转换装置153位于该激光焦点152f的光路后方的方案，虽然光路更长一些使得该方案不容易想到，但是光的均匀性、可靠性和亮度都更好。
20.综上所述，本方案实现了一种发光光斑是长条形的高亮度的发光装置，且该长条
形的延伸方向与激光发生器的快轴方向平行。利用该发光装置，再配合光路后端的光学系统，就可以在远场形成水平的、长条形的、高亮度的光斑，来提高汽车前照灯的照明性能。
21.在本实施例中，还包括收光-汇聚透镜154，波长转换装置153发出的受激光162经过收光-汇聚透镜154汇聚形成焦点111(图中为了表示清楚把焦点111画的比较大)，该焦点111是波长转换装置上发光光斑的成像，因此也具有与波长转换装置上发光光斑一样的长条形的形状，该长条形的延伸方向也与激光发生器的快轴方向平行。
22.在另一个实施例中，发光装置的侧视图如图2a所示。该发光装置还包括c光阑219和第二透镜213。为了表示方便，图2a中没有表示图1a所示实施例中的部分，而是直接使用了上面描述的聚焦的长条形光斑。在图2a中，汇聚的受激光用光线211表示，而平面214就是汇聚光斑的汇聚平面，即汇聚光斑在平面214上形成。c光阑219位于汇聚平面214内(焦点处)并挡住部分光，经过c光阑219边缘出射的光入射于第二透镜213并被第二透镜213投射到远场形成第二光斑233的c边缘233d，c边缘233d为明暗分界线。c光阑219挡住光的至少部分边缘与激光发生器的快轴方向平行。由于在汇聚平面214内的汇聚光焦点光斑也是沿激光发生器的快轴方向延伸的长条形的，因此c光斑219挡住光的部分与汇聚光焦点的走向相平行，这样为了实现明暗分界线所挡住的光的能量最少，即光损耗最小。利用c光阑挡住部分光的作用，在远场光斑233上形成明暗分界线233d，有利于形成汽车近光中的截止线。在本实施例中，汇聚平面214同时也是第二透镜213的焦平面，因此被c光阑219遮挡住部分光的焦点光就相当于位于第二透镜213的焦点上，经过第二透镜213的折射作用后在远场成像。由于在汇聚平面214上的焦点光为长条形光斑，因此经过第二透镜213后的远场光斑也是长条形光斑，如图2b所示。该长条形光斑233具有明暗分界线233d，这是c光斑219挡光部分边缘经过第二透镜213的成像。该明暗分界线的具体形状可以是直线的，也可以是如图2b所示的折线形的，这可以根据车灯光型设计需要来更改。
23.在上述实施例中，主要利用激光发生器本身具有快轴和慢轴的发光属性和汇聚透镜、波长转换装置的合理设计来实现长条形的光斑。而在实际需求中可能需要长宽比更大的长条形光斑，在本实用新型的另一个实施例中解决了这个问题。本实施例的俯视图如图3a所示，侧视图如图3b所示。
24.与图1a和1b所示的实施例的不同点在于，本实施例还包括位于激光发生器351和波长转换装置353光路之间的整形透镜358，该整形透镜358包括第一整形面，该第一整形面为凸面，并沿激光发生器发光的快轴方向(在本实施例中为a方向)全等的延伸。在本实施例中整形透镜358为透明圆柱体358，该透明圆柱体358的轴线358c与激光发生器351的快轴方向(也就是a方向)平行，第一整形面为该透明圆柱体的圆柱面。在实际中该透明圆柱体358可以用玻璃光纤实现，因此具有价格低廉的优势。如图3b所示的，该透明圆柱体的圆形截面就是凸面的一种，而在图3a中该透明圆柱体表示为长方形。可以理解，如图3a所示，在a方向全等延伸的透明圆柱体358对入射的激光361没有弯折作用，激光361按照原光路传播。同时，如图3b所示，透明圆柱体358的柱面为凸面，因此对于激光361在b方向上存在汇聚作用，这样可以使激光361在波长转换装置上形成的激发光斑在b方向上更窄，容易形成长宽比更大的长条形光斑。这样可以使有限的能量更集中于截止线附近，因此能量的利用效率更高。
25.在本实施例中，整形透镜358位于汇聚透镜352与波长转换装置353的光路之间，实际上也可以位于汇聚透镜352与激光发生器351之间，而且整形透镜也可以与汇聚透镜352
一体成型，例如汇聚透镜352和整形透镜的第一整形面分别为同一个透镜的两个表面，一个表面起到在a、b两个方向同时汇聚激光的作用(即汇聚透镜的作用)，另一个表面起到在b方向汇聚激光、在a方向不汇聚激光的作用(即整形透镜的作用)，这样也可以形成在b方向更窄、长宽比更大的长条形激发光斑。在本实施例中，整形透镜为玻璃圆柱，其优点是成本低；实际上也可以是柱面镜，这有很多种实现方式，此处不赘述。然而本实施例中的透明圆柱体除了价格低廉之外，还有曲率大、对光线弯折能力强的优点，这样激光在b方向上经过透明圆柱体后汇聚角度较大，从而得到的汇聚光斑会更小。由于激光在b方向上经过透明圆柱体后汇聚角度较大，即光线经过透明圆柱体后快速汇聚，因此优选的，透明圆柱体距离波长转换装置353的距离小于汇聚透镜352到波长转换装置的距离，即透明圆柱体358位于汇聚透镜352与波长转换装置353的光路之间。更加优选的，透明圆柱体也位于该激光焦点352f的光路后方，这样在b方向上原本稍微发散的激光会被透明圆柱体358重新汇聚而在波长转换装置上形成更窄的激发光斑。
26.在本实施例中，第二光源还包括位于激光发生器351和波长转换装置353光路之间的极性散射装置359，激光经过该极性散射装置359后发生散射，并且在激光发生器快轴方向上(本实施例中为a方向)的散射角大于在激光发生器慢轴方向(本实施例中为b方向)上的散射角。极性散射装置359对激光的散射作用可以消除激光光斑中的高强度区，使激光光斑变得均匀，这有利于提高激光激发波长转换装置时的转换效率。同时，由于散射后在a方向上的散射角大于在b方向上的散射角，更有利于激光在波长转换装置上形成沿a方向延伸的长条形光斑，且该光斑的长宽比更大。极性散射装置359可以是具有方向性的散射片或微结构片，例如沿着b方向的微型沟壑或v型槽，就具有在a方向上产生较大的散射、同时在b方向上对光的散射不明显的效果。显然，极性散射装置与透明圆柱体是相互独立工作的，可以理解，极性散射装置也可以应用如图1a、1b所示的实施例中，以及其他实施例中。
27.本实用新型还提出一种车灯，包括上述的发光装置。值得注意的是，本实用新型中所说的“车灯”，是指广义的车灯，广义的车灯指的是公路上行驶的交通工具的照明灯，并不是必须是汽车灯，也包括电动车灯、自行车灯等。
28.需要说明的是，本实用新型的各实施例之间的区别技术特征，并不仅仅限于应用于各自的实施例，而是可以应用于各个实施例的，本实用新型的说明中不可能列举所有的可能的组合，因此以举例的方式说明各个技术特征的实施原理和有益效果，而在应用于其他实施例时，本技术领域人员会利用其实施原理来实现该有益效果。
29.以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型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，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种发光装置，其特征在于：包括激光发生器，该激光发生器的发光分布具有相互正交的快轴和慢轴，在快轴方向的发光角度大于在慢轴方向的发光角度；还包括汇聚透镜和波长转换装置，激光发生器发出激光，该激光经过汇聚透镜的汇聚后形成聚焦点，波长转换装置位于该激光焦点的光路后方，所述激光激发波长转换装置使之发射受激光。2.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于：还包括位于激光发生器和波长转换装置光路之间的整形透镜，该整形透镜包括第一整形面，该第一整形面为凸面，并沿激光发生器发光的快轴方向全等的延伸。3.根据权利要求2所述的发光装置，其特征在于：所述整形透镜为透明圆柱体，该透明圆柱体的轴线与激光发生器的快轴方向平行，所述第一整形面为该透明圆柱体的圆柱面。4.根据权利要求3所述的发光装置，其特征在于：所述透明圆柱体位于所述汇聚透镜与波长转换装置的光路之间。5.根据权利要求4所述的发光装置，其特征在于：透明圆柱体也位于所述激光焦点的光路后方。6.根据权利要求3所述的发光装置，其特征在于：所述透明圆柱体为玻璃光纤。7.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于：还包括位于激光发生器和波长转换装置光路之间的极性散射装置，激光经过该极性散射装置后发生散射，并且在激光发生器快轴方向上的散射角大于在激光发生器慢轴方向上的散射角。8.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于：还包括收光-汇聚透镜、c光阑和第二透镜，波长转换装置发出的受激光经过收光-汇聚透镜汇聚形成焦点，所述c光阑位于该焦点处并挡住部分光，经过c光阑边缘出射的光入射于第二透镜并被第二透镜投射到远场形成第二光斑的c边缘，c边缘为明暗分界线。9.根据权利要求8所述的发光装置，其特征在于：c光阑挡住光的至少部分边缘与激光发生器的快轴方向平行。10.一种车灯，其特征在于，包括根据权利要求1-9中任一项所述的发光装置。

技术总结
提出一种发光装置及使用这种发光装置的车灯，包括激光发生器、汇聚透镜和波长转换装置，激光发生器发出激光，该激光经过汇聚透镜的汇聚后入射于波长转换装置并在波长装换装置上形成长条形光斑，该长条形光斑的延伸方向与激光发生器发光的快轴平行，激光激发波长转换装置使之发射受激光。利用对激光快轴方向的控制可以控制长条形光斑的延伸方向，这样可以使有限的能量尽量集中于需要高亮度的照明区域，能量利用效率最高。能量利用效率最高。能量利用效率最高。


技术研发人员：请求不公布姓名
受保护的技术使用者：深圳弗拉铭戈科技有限公司
技术研发日：2023.03.02
技术公布日：2023/7/28