一种激光光源的汽车前照灯的制作方法

本发明涉及汽车前照灯领域，特别涉及一种激光光源的汽车前照灯。

背景技术

汽车前照灯是汽车的重要部件之一，尤其是汽车夜间安全行驶的保障，国家对汽车前照灯做了明确的规定及详细的标准。

传统的汽车前照灯，光源为卤素或hid（高强度放电），但是卤素及hid存在高功耗、能效低的弱点，且卤素泡发光点大，导致二次光学设计难度大，进而导致前照灯体积庞大，照射距离短，而hid相对卤素泡而言虽发光点较小，但也有响应速度慢等弱点。继卤素泡和hid之后出现的led光源，能效有一定的提高，只需要卤素或hid的60%左右功率即可满足同样的道路照明要求，但同样由于led作为面发光，相对光亮度也不高，导致前照灯的体积庞大、重量增加，同时也降低了汽车设计的自由度，而且led光源照射距离也有待提高。

由激光器发射的激光，天生朝一个方向射出，光束的发散度极小，像激光这种接近平行的光源正好是人造符合汽车前照灯的最理想光源，使用激光作为汽车前照灯光源，可以有效提高发光强度、发光效率和照射距离。作为汽车前照灯还有另外一个总要的约束条件，就是光源能通过一定方式形成符合要求的配光曲线，例如汽车近光灯：传统汽车前照灯采用圆柱形状hid灯结构，配光光斑是以中心点最亮逐渐变暗，形成传统近光灯配光曲线；led光源为面光源，在具有密密麻麻反光板设计的反光杯上，光线分别朝特定角度反射形成具有近光配光曲线。

目前，激光作为汽车前照灯光源虽已有应用，但其使用技术并不成熟，只是出现在某些高端汽车品牌，其在形成汽车近光灯或远光灯配光曲线时，也仅仅是简单模仿现有led汽车前照灯具的技术，那么，仍然类似的问题，如：前照灯的体积庞大、重量增加，对光线精度要求高，光学损耗过大，光学器件材料昂贵等问题，而这些问题也必然限制了激光作为汽车前照灯光源进军汽车领域。

技术实现要素：

为克服现有的技术缺陷，本发明提供了一种激光光源的汽车前照灯，所述激光光源的汽车前照灯采用激光作为汽车前照灯光源，不仅有效减小了前照灯体积，对光线精度要求低，还降低了汽车前照灯的光学损耗。

为实现本发明的目的，采用以下技术方案予以实现：

一种激光光源的汽车前照灯，可分别形成近光配光光斑和远光配光光斑，包括激光光源和使激光光源扩散的扩散透镜，还分别包括一个形成近光配光光斑的近光整形透镜和一个形成远光配光光斑的远光整形透镜。本发明采用激光作为汽车前照灯的光源，通过扩散透镜将发射点极小的激光光束扩散成大面积照射光，照射光分别穿过一个近光整形透镜和一个远光整形透镜，其沿着横向结构投射到距离25m处的配光屏幕上时，形成反z形或反l形的近光配光光斑和类椭圆形远光配光光斑。本发明提供的一种激光光源的汽车前照灯采用整形透镜的方式实现光线的配光，对光线精度要求低，光学损耗小，使用的材料成本低，整个前照灯的体积小。

进一步的，所述近光配光整形透镜整体沿长轴方向呈左窄右宽的双段柱体结构。

进一步的，所述近光配光整形透镜包括近光接收面和近光照射面，所述近光接收面沿长轴方向呈左窄右宽中间具有过渡段的长条形平面，所述近光照射面包括分别与近光光线接收面长轴两端边缘连接的近光第一端面和近光第二端面，以及与近光接收面长轴两侧边缘、近光第一端面和近光第二端面边缘连接的近光照射曲面。

进一步的，所述远光配光整形透镜呈两端被对称切除的橄榄球体结构。

进一步的，所述远光配光整形透镜包括远光接收面和远光照射面，所述远光接收面呈沿轴线方向两端设有相互平行的切割线的类椭圆形平面，所述远光照射面包括分别与远光接收面两切割线连接的远光第一端面和远光第二端面，以及与远光接收面除切割线外的边缘、远光第一端面和远光第二端面边缘连接的远光照射曲面。

进一步的，所述汽车前照灯还包括使激光激发成白光的光学滤镜。具体的，所述光学滤镜为表面设有荧光涂层的荧光透镜。鉴于目前市面上使用的照明灯主要是白光灯，人们已经适应了使用白光作为照明灯，而人造激光一般为蓝光激光，使蓝光激光穿过黄光荧光粉形成白光，使得最终照射在路面的光为白光。当然，并不排除不采用荧光透镜，直接将激光光源通过扩散到满足要求的光照强度进行照射。

进一步的，所述扩散透镜包括设置在光学滤镜前的若干第一扩散透镜和设置在光学滤镜后的若干第二扩散透镜。具体的，所述第一扩散透镜设置在激光光源之后光学滤镜之前，所述第二扩散透镜设置在光学滤镜之后近光整形透镜和远光整形透镜之前，所述第一扩散透镜的数量为2~8个，多于所述第二扩散透镜的数量为1~3个。一方面，在荧光透镜前后分别设置第一扩散透镜和第二扩散透镜，可以在有限空间内实现激光光束充分扩散的同时，第一扩散透镜使得高度集中的激光光束的先得到初步扩散，进而减低照射到荧光透镜上单位面积的激光能量，避免由于激光能量过大，造成的光学滤镜中的有效层被击穿；另一方面，所述第一扩散透镜的数量多于第二扩散透镜，可以减少白光发散射造成的光损耗，提高光的整体利用效率。

进一步的，所述第一扩散透镜和/或第二扩散透镜为双凹透镜。采用双凹透镜具有更好的扩散效果，可以减少扩散透镜的使用数量，有效减小激光光源的汽车前照灯的体积，降低光学损耗。

进一步的，所述第一扩散透镜和/或第二扩散透镜包括靠近激光光源的下凹面和远离激光光源的上凹面，第一扩散透镜的下凹面的曲率半径大于上凹面的曲率半径，第二扩散透镜的上凹面的曲率半径大于下凹面的曲率半径。需要说明的是，这仅是本发明优选的一种技术方案，第一扩散透镜和/或第二扩散透镜的下凹面的曲率半径与上凹面的曲率半径不一定呈现此关系。

进一步的，所述第一扩散透镜的出光角度为50~78°，所述第二扩散透镜的出光角度为60~84°。具体的，所述第一扩散透镜和/或第二扩散透镜可以设置多个，那么，第一扩散透镜的出光角度是指光线由激光光源出发最后经过的一个第一扩散透镜的出光角度，所述第二扩散透镜的出光角度是指光线由激光光源出发最后经过的一个第二扩散透镜的出光角度。

本发明提供的一种激光光源的汽车前照灯，包括激光光源和使激光光源扩散的扩散透镜，还分别包括一个近光整形透镜和一个远光整形透镜，不仅使得高度集中的激光光束在有限空间内形成有效的行车照明光斑，且其形成的近光配光光斑和远光配光光斑符合配光屏幕测试要求，整个前照灯体积小，使用材料成本低，配光过程光学损耗小，对光线的精度要求低。

附图说明

图1为本发明的近光配光整形透镜；

图2为本发明的远光配光整形透镜；

图3为本发明实施例1的激光光源的汽车前照灯近光灯组成结构示意图；

图4为本发明实施例1形成的近光配光光斑；

图5为本发明实施例1形成的远光配光光斑。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。

实施例1

一种激光光源1的汽车前照灯，可分别形成近光配光光斑和远光配光光斑，其中，汽车近光灯包括一个激光光源1，三个使激光光源1扩散的扩散透镜和一个形成近光配光光斑的近光整形透镜5；汽车远光灯包括一个激光光源1，三个使激光光源1扩散的扩散透镜和一个形成远光配光光斑的远光整形透镜。本发明中，汽车近光灯和远光灯的工作原理都是激光光源1照射出的光线依次穿过三个扩散透镜，光线得到扩散，扩散后的光线分别穿过近光整形透镜5和远光整形透镜，其沿着横向结构投射到距离25m处的配光屏幕上时，形成反l形近光配光光斑和类椭圆形远光配光光斑形成符合光学要求的近光配光光斑和远光配光光斑。

进一步的，所述近光配光整形透镜整体沿长轴方向呈左窄右宽的双段柱体结构。具体的，所述近光配光整形透镜包括近光接收面51和近光照射面52，所述近光接收面51沿长轴方向呈左窄右宽中间具有过渡段的长条形平面，所述近光照射面52包括分别与近光光线接收面长轴两端边缘连接的近光第一端面521和近光第二端面522，近光照射面52以及与近光接收面51长轴两侧边缘、近光第一端面521和近光第二端面522边缘连接的近光照射曲面523。

进一步的，所述远光配光整形透镜呈两端被对称切除的橄榄球体结构。具体的，所述远光配光整形透镜包括远光接收面61和远光照射面62，所述远光接收面61呈沿轴线方向两端设有相互平行的切割线的类椭圆形平面，所述远光照射面62包括分别与远光接收面61两切割线连接的远光第一端面621和远光第二端面622，远光照射面62以及与远光接收面61除切割线外的边缘、远光第一端面621和远光第二端面622边缘连接的远光照射曲面623。

进一步的，所述汽车前照灯还包括表面设有荧光涂层的荧光透镜。

进一步的，所述扩散透镜包括设置在光学滤镜4前的两个第一扩散透镜2和设置在光学滤镜4后的一个第二扩散透镜3。具体的，当激光光源1发出的光线依次穿过设置在光学滤镜4前的两个第一扩散透镜2后，高度集中的光线被扩散，扩散后的激光光线照射穿过表面设有荧光涂层的荧光透镜而被激发为人们习惯的白光，白光光线穿过一个第二扩散透镜3后再次被扩散，然后分别穿过近光整形透镜5和远光整形透镜形成近光配光光斑和远光配光光斑。

进一步的，所述第一扩散透镜2和第二扩散透镜3为双凹透镜。

进一步的，所述第一扩散透镜2和第二扩散透镜3包括靠近激光光源1的下凹面和远离激光光源1的上凹面，第一扩散透镜2的下凹面的曲率半径大于上凹面的曲率半径，第二扩散透镜3的上凹面的曲率半径大于下凹面的曲率半径。

进一步的，所述第一扩散透镜2的出光角度为64°，所述第二扩散透镜3的出光角度为72°。具体的，本实施例中所述第一扩散透镜2设有两个，那么，第一扩散透镜2的出光角度是指光线由激光光源1出发经过的第二个第一扩散透镜2射出的出光角度，所述第二扩散透镜3的出光角度是指激光光源1从第二扩散透镜3射出的出光角度。

进一步的，激光光源1发射出的激光光束在扩散透镜的作用下扩散，然后分别由一个近光配光整形透镜和一个远光配光整形透镜横向结构投射到距离25m处时，分别形成反z形的近光配光光斑和类椭圆形远光配光光斑。

具体的，如图4所示，汽车近光配光光斑42包括近光配光光斑右突出转换部分43，近光配光光斑右突出部分44，光斑右侧下边部分45，道路右边线46，近光配光光斑中心线v-v47，道路左边线49，以及近光配光光斑水平线h-h50；如图5所示，汽车远光配光光斑51包括道路右边线46，近光配光光斑中心线v-v47，道路左边线49，以及近光配光光斑水平线h-h50。

实施例2

一种激光光源1的汽车前照灯，可分别形成近光配光光斑和远光配光光斑，其中，汽车近光灯包括一个激光光源1，三个使激光光源1扩散的扩散透镜和一个形成近光配光光斑的近光整形透镜5；汽车远光灯包括一个激光光源1，三个使激光光源1扩散的扩散透镜和一个形成远光配光光斑的远光整形透镜。本发明中，汽车近光灯和远光灯的工作原理都是激光光源1照射出的光线依次穿过三个扩散透镜，光线得到扩散，扩散后的光线分别穿过近光整形透镜5和远光整形透镜，其沿着横向结构投射到距离25m处的配光屏幕上时，形成反l形近光配光光斑和类椭圆形远光配光光斑形成符合光学要求的近光配光光斑和远光配光光斑。

进一步的，所述近光配光整形透镜整体沿长轴方向呈左窄右宽的双段柱体结构。具体的，所述近光配光整形透镜包括近光接收面51和近光照射面52，所述近光接收面51沿长轴方向呈左窄右宽中间具有过渡段的长条形平面，所述近光照射面52包括分别与近光光线接收面长轴两端边缘连接的近光第一端面521和近光第二端面522，近光照射面52以及与近光接收面51长轴两侧边缘、近光第一端面521和近光第二端面522边缘连接的近光照射曲面523。

进一步的，所述远光配光整形透镜呈两端被对称切除的橄榄球体结构。具体的，所述远光配光整形透镜包括远光接收面61和远光照射面62，所述远光接收面61呈沿轴线方向两端设有相互平行的切割线的类椭圆形平面，所述远光照射面62包括分别与远光接收面61两切割线连接的远光第一端面621和远光第二端面622，远光照射面62以及与远光接收面61除切割线外的边缘、远光第一端面621和远光第二端面622边缘连接的远光照射曲面623。

进一步的，所述汽车前照灯表面设有荧光涂层的荧光透镜。

进一步的，所述扩散透镜包括设置在光学滤镜4前的两个第一扩散透镜2和设置在光学滤镜4后的一个第二扩散透镜3。

进一步的，所述第一扩散透镜2和第二扩散透镜3为双凹透镜。

进一步的，所述第一扩散透镜2和第二扩散透镜3包括靠近激光光源1的下凹面和远离激光光源1的上凹面，第一扩散透镜2的下凹面的曲率半径等于上凹面的曲率半径，第二扩散透镜3的上凹面的曲率半径远大于下凹面的曲率半径。

进一步的，所述第一扩散透镜2的出光角度为51°，所述第二扩散透镜3的出光角度为62°。具体的，本实施例中所述第一扩散透镜2设有两个，那么，第一扩散透镜2的出光角度是指光线由激光光源1出发经过的第二个第一扩散透镜2射出的出光角度，所述第二扩散透镜3的出光角度是指激光光源1从第二扩散透镜3射出的出光角度。

实施例3

一种激光光源1的汽车前照灯，可分别形成近光配光光斑和远光配光光斑，其中，汽车近光灯包括一个激光光源1，四个使激光光源1扩散的扩散透镜和一个形成近光配光光斑的近光整形透镜5；汽车远光灯包括一个激光光源1，四个使激光光源1扩散的扩散透镜和一个形成远光配光光斑的远光整形透镜。本发明中，汽车近光灯和远光灯的工作原理都是激光光源1照射出的光线依次穿过三个扩散透镜，光线得到扩散，扩散后的光线分别穿过近光整形透镜5和远光整形透镜，其沿着横向结构投射到距离25m处的配光屏幕上时，形成反z形近光配光光斑和类椭圆形远光配光光斑形成符合光学要求的近光配光光斑和远光配光光斑。

进一步的，所述近光配光整形透镜整体沿长轴方向呈左窄右宽的双段柱体结构。具体的，所述近光配光整形透镜包括近光接收面51和近光照射面52，所述近光接收面51沿长轴方向呈左窄右宽中间具有过渡段的长条形平面，所述近光照射面52包括分别与近光光线接收面长轴两端边缘连接的近光第一端面521和近光第二端面522，近光照射面52以及与近光接收面51长轴两侧边缘、近光第一端面521和近光第二端面522边缘连接的近光照射曲面523。

进一步的，所述远光配光整形透镜呈两端被对称切除的橄榄球体结构。具体的，所述远光配光整形透镜包括远光接收面61和远光照射面62，所述远光接收面61呈沿轴线方向两端设有相互平行的切割线的类椭圆形平面，所述远光照射面62包括分别与远光接收面61两切割线连接的远光第一端面621和远光第二端面622，远光照射面62以及与远光接收面61除切割线外的边缘、远光第一端面621和远光第二端面622边缘连接的远光照射曲面623。

进一步的，所述汽车前照灯表面设有荧光涂层的荧光透镜。

进一步的，所述扩散透镜包括设置在光学滤镜4前的两个第一扩散透镜2和设置在光学滤镜4后的两个第二扩散透镜3。

进一步的，所述第一扩散透镜2和第二扩散透镜3为双凹透镜。

进一步的，所述第一扩散透镜2和第二扩散透镜3包括靠近激光光源1的下凹面和远离激光光源1的上凹面，第一扩散透镜2的下凹面的曲率半径小于上凹面的曲率半径，第二扩散透镜3的上凹面的曲率半径远小于下凹面的曲率半径。

进一步的，所述第一扩散透镜2的出光角度为76°，所述第二扩散透镜3的出光角度为83°。具体的，本实施例中所述第一扩散透镜2设有两个，那么，第一扩散透镜2的出光角度是指光线由激光光源1出发经过的第二个第一扩散透镜2射出的出光角度，所述第二扩散透镜3的出光角度是指激光光源1从经过的第二个第二扩散透镜3射出的出光角度。

显然，本发明虽然以上述实施例公开，但并不是对本发明的限定。任何本领域的普通技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，在上述说明的基础上都可以做出可能的变化和修改。因此，本发明的保护范围应当以本发明的权利要求书所界定的范围为准。