一种基于衍射元件的rgb激光车灯的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于衍射元件的RGB激光车灯，属于光学系统【技术领域】。本车灯系统采用分别产生红绿蓝三基色的三个半导体激光器作为光源，使其分别打到三个不同的衍射元件中，最后合成总光通量为1000lm的白光，充分利用了激光的高单色性和高亮度以及衍射元件体积小、重量轻、高度可集成性、衍射效率高等优点，在满足以上设计要求的前提下一次性形成了近远光所需要的照明效果，并且具有光色可调的特点，在加工方面主要利用激光直写等方法将衍射元件刻蚀成多台阶型式，突破了传统车灯的设计思路，具有很好的应用前景。
【专利说明】—种基于衍射元件的RGB激光车灯
【技术领域】
[0001]本发明属于光学系统【技术领域】，涉及一种衍射元件在汽车前照灯方面的应用，特别涉及一种基于衍射元件的RGB激光车灯。
【背景技术】
[0002]汽车前照灯又称“大灯”，装于汽车头部两侧，主要用于夜间行车道路的照明。前照灯分为近光灯和远光灯，近光应具有足够的照明且不产生眩目，远光应具有良好的照明。
[0003]目前的车灯尤其是汽车前照灯主要分为三部分:光源、反射器和配光镜，光源所发出的光线经反射器反射后到达配光镜，使光线汇聚、扩散和偏转，从而达到配光要求。从具体设计角度来说，在光源上主要采用卤素灯、氙气灯(HID)以及新一代光源LED (发光二极管)；在反射器方面也由原先的抛物面反射器和椭圆反射器发展到后来的类抛物面和类椭圆反射器；配光镜的设计方面也从一开始的球面透镜发展为非球面透镜，特别是现在的自由曲面透镜，很好地解决了眩目问题。但以上设计方案存在一些缺点:比如单颗LED的色度难以满足现有汽车前照灯的标准，类抛物面和类椭圆面形状的反射器由于受自身几何形状的限制，不能很好地满足配光标准，具体表现为远光不够远，近光易产生眩光，自由曲面式虽然解决了眩光问题，并且具有设计自由度高，体积小等优点，但其设计和加工相比上面几种方法都要复杂。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于衍射元件的RGB激光车灯，该方案采用分别产生红绿蓝三基色的三个半导体激光器作为光源，使其分别打到三个不同的衍射元件中，最后合成总光通量为100lm的白光。
[0005]为达到上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0006]一种基于衍射元件的RGB激光车灯，包括激光光源、准直系统、近光灯系统、远光灯系统、转换系统、散热系统和车灯外壳；
[0007]所述激光光源采用能产生红、绿、蓝三色激光的激光二极管；准直系统采用透镜，用来对具有一定发散角的激光光束进行准直；近光灯系统采用二元衍射元件进行设计，根据实际要求应满足在横向以及汽车纵向对称平面上的发散角分别为18.2度和4.6度；远光灯系统采用二元振幅-相位型衍射元件；转换系统用于实现近光灯和远光灯之间的切换；散热系统采用散热翅片进行合理的散热排布，用于避免激光光源的温度过高而导致元件的性能退化；在车灯工作时，将红、绿、蓝三种颜色的激光二极管产生的光束分别投射到近光灯系统或远光灯系统的三个不同的衍射元件上，使合束后的白光产生稳定的光型。
[0008]进一步，在近光灯系统中，通过激光直写法将产生近光照明的二元衍射元件按照确定的相位分布刻蚀成多台阶结构，使其能达到配光屏上的明暗截止线要求。
[0009]进一步，所述车灯外壳用于实现对车灯的外部保护，采用机械强度高，吸收系数小的材料制成。
[0010]本发明的有益效果在于:充分利用了激光的高单色性和高亮度以及衍射元件体积小、重量轻、高度可集成性、衍射效率高等优点，在满足以上设计要求的前提下一次性形成了近远光所需要的照明效果，并且具有光色可调的特点，在加工方面主要利用相位掩模板将衍射元件刻蚀成多台阶型式，突破了传统车灯的设计思路，与传统车灯相比具有体积小、成本低和照明效果好等优点，具有很好的应用前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明:
[0012]图1为本发明所述激光车灯的结构示意图；
[0013]图2为实施例中的车灯光束投射示意图。
【具体实施方式】
[0014]下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
[0015]图1为本发明所述激光车灯的结构示意图，如图所示，本发明所述的基于衍射元件的RGB激光车灯,包括激光光源、准直系统、近光灯系统、远光灯系统、转换系统、散热系统和车灯外壳；具体来说:
[0016]所述激光光源采用能产生红、绿、蓝三色激光的激光二极管；准直系统采用透镜，用来对具有一定发散角的激光光束进行准直，准直系统配合光源的尺寸进行设计；近光灯系统采用二元衍射元件进行设计，根据实际要求应满足在横向以及汽车纵向对称平面上的发散角分别为18.2度和4.6度；远光灯系统采用二元振幅-相位型衍射元件，在满足一定的光型的同时达到比近光灯更高的亮度，从而在远处实现良好地照明；转换系统用于实现近光灯和远光灯之间的切换；散热系统采用散热翅片进行合理的散热排布，用于避免激光光源的温度过高而导致元件的性能退化，尤其是衍射元件的相位发生突变，降低其衍射效率和车灯的使用寿命；在车灯工作时，将在空间紧密排布且相互独立的红、绿、蓝三种颜色的激光二极管产生的光束分别投射到近光灯系统或远光灯系统的三个不同的衍射元件上，由于激光二极管的位置间距远小于车身以及汽车到前方物体的距离，在保证衍射元件的装调精度的情况下，每种激光器产生的光型能够进行相对高精度的叠加，使合成的白光产生稳定的光型。
[0017]车灯外壳用于实现对车灯的外部保护，采用机械强度高，吸收系数小的材料制成。
[0018]作为一种改进，在近光灯系统中，还可以通过激光直写法将产生近光照明的二元衍射元件按照确定的相位分布刻成多台阶结构，使其能达到配光屏上的明暗截止线要求。
[0019]最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
【权利要求】
1.一种基于衍射元件的RGB激光车灯，包括激光光源、准直系统、近光灯系统、远光灯系统、转换系统、散热系统和车灯外壳； 其特征在于:所述激光光源采用能产生红、绿、蓝三色激光的激光二极管；准直系统采用透镜，用来对具有一定发散角的激光光束进行准直；近光灯系统采用二元衍射元件进行设计，根据实际要求应满足在横向以及汽车纵向对称平面上的发散角分别为18.2度和4.6度；远光灯系统采用二元振幅-相位型衍射元件；转换系统用于实现近光灯和远光灯之间的切换；散热系统采用散热翅片进行合理的散热排布，用于避免激光光源的温度过高而导致元件的性能退化；在车灯工作时，将红、绿、蓝三种颜色的激光二极管产生的光束分别投射到近光灯系统或远光灯系统的三个不同的衍射元件上，使合束后的白光产生稳定的光型。
2.根据权利要求1所述的一种基于衍射元件的RGB激光车灯，其特征在于:在近光灯系统中，通过激光直写法将产生近光照明的二元衍射元件按照确定的相位分布刻蚀成多台阶结构，使其能达到配光屏上的明暗截止线要求。
3.根据权利要求1所述的一种基于衍射元件的RGB激光车灯，其特征在于:所述车灯外壳用于实现对车灯的外部保护，采用机械强度高，吸收系数小的材料制成。
【文档编号】F21V14/00GK104296044SQ201410559211
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年10月17日 优先权日:2014年10月17日
【发明者】尹韶云, 刘丹骏, 杨正, 蔡文涛, 孙秀辉, 杜春雷 申请人:中国科学院重庆绿色智能技术研究院