激光照明模组及汽车前照灯的制作方法

1.本实用新型涉及车灯技术领域，更具体地，本实用新型涉及一种激光照明模组及汽车前照灯。

背景技术：

2.激光因具有能量密度高、照射距离远、照度高等优势而开始逐步应用于照明领域，特别地，激光照明技术近些年开始应用于汽车车灯领域，成为新一代高端汽车的卖点。现如今专利、文献或者市面上的激光车灯主要是反射式激光模组和透射式激光模组，反射式激光模组具有散热效果好、安全性高的特点，缺点是安装工艺更为复杂、精度控制难度更大；透射型激光模组具有结构简单、安装方便、成本低廉等特点，但透射型激光模组的长度通常较长，因此透射型激光模组通常需要长的焦距来提升系统准直度和光线利用率。
3.对于透射型激光模组，市场上常规做法就是采用单个非球面透镜，但在口径、长度和焦距都有要求的前提下，光源能量损耗会达到至少40％以上；还有一种做法就是在系统长度允许的条件下采用2个透镜或多个透镜的组合方式，能量利用率和准直度能较好地得到保证，但缺点是长度太长，激光模组占据的长度空间太大，适配性差。

技术实现要素：

4.本实用新型旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种激光照明模组，所述激光照明模组长度短、结构紧凑、且出光效果好，照度高，清晰度好。
5.本实用新型的另一目的在于提供一种汽车前照灯。
6.本实用新型采取的技术方案如下：
7.一种激光照明模组，包括激发光源、设置在激发光源的发光路径上的波长转换元件和透镜组，所述透镜组包括同轴且依次设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜，所述第二透镜为凹凸透镜，所述第三透镜为非球面透镜，所述透镜组的出光面的顶点与波长转换元件的发光面的距离为l，所述透镜组的组合焦距为f，所述f和l满足：0.55＜f/l＜0.85。
8.在其中一个实施例中，所述第一透镜的入光面为平面、出光面为凸面且朝向第二透镜凸起；所述第二透镜的入光面为凸面且朝向第一透镜凸起、出光面为凹面且朝向第一透镜凹陷；所述第三透镜的入光面为平面、出光面为凸面非球面且背离第二透镜凸起。
9.在其中一个实施例中，所述第一透镜的焦距为f1，所述f1和f满足：2.17＜f/f1＜2.75。
10.在其中一个实施例中，所述第二透镜的焦距为f2，f2《0，所述f2和f满足：0.5＜f/|f2|＜0.75。
11.在其中一个实施例中，所述第三透镜的焦距为f3，所述f3和f满足：0.88＜f/f3＜1.18。
12.在其中一个实施例中，所述第一透镜的出光面的曲率半径为r12，r12＜0，所述第一透镜的有效通光孔径为d1，所述r12和d1满足：0.65≤|r12|/d1≤0.83；和/或所述第二透
镜的入光面的曲率半径和出光面的曲率半径分别为r21、r22，所述第二透镜的有效通光孔径为d2，所述r21、r22、d2满足：1.9≤r21/r22≤2.8，0.95≤r22/d2≤1.35；和/或所述第三透镜的出光面的近似曲率半径为r32，r32＜0，所述第三透镜的有效通光孔径为d3，所述r32和d3满足：0.22≤|r32|/d3≤0.5。
13.在其中一个实施例中，所述第二透镜的出光面的凹点到第三透镜的入光面的距离为l3，所述l和l3满足：3.5≤l/l3≤6.3。
14.一种汽车前照灯，包括散热基板、设置在散热基板上的近光光源和远光光源、所述的激光照明模组、切光装置和用于出射近光光源和远光光源的光线的第一出光透镜，所述激光照明模组设置在近光光源的斜上方，所述切光装置设置在第一出光透镜的焦平面上。
15.在其中一个实施例中，所述近光光源设置在散热基板的上侧，所述远光光源设置在散热基板的下侧，所述远光光源包括第一远光光源和第二远光光源，且所述第一远光光源和所述第二远光光源分别位于近光光源的斜下方且相对于近光光源对称设置。
16.在其中一个实施例中，所述激光照明模组的第三透镜和所述第一出光透镜一体成型。
17.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：本实用新型通过设置特定结构的透镜组对由激发光源发出的光经波长转换元件作用后得到的光线进行收拢、准直并出射，使得出射的光清晰度好、照度高，且激光照明模组长度短，整体结构紧凑；本实用新型所述的汽车前照灯整体结构小，适配性强，并且还可以为近光光源或散热结构预留更多的空间，提高车灯光学性能或车灯使用寿命。
附图说明
18.图1为本实用新型激光照明模组的光学结构简图。
19.图2为本实用新型激光照明模组的爆炸图。
20.图3为本实用新型激光照明模组的光斑效果图和市售激光照明模组的光斑效果图。
21.图4为本实用新型汽车前照灯的爆炸图。
22.附图说明：100、激光照明模组；1、激发光源；2、波长转换元件；3、透镜组；31、第一透镜；32、第二透镜；33、第三透镜；4、模组壳体；5、匀光扩散片；6、第一安装座；7、聚焦透镜；8、第二安装座；9、第三安装座；200、散热基板；300、近光光源；310、近光led；320、近光反光杯；400、远光光源；410、第一远光光源；411、第一远光led；412、第一远光反光杯；420第二远光光源；421、第二远光led；422、第二远光反光杯；500、切光装置；600、第一出光透镜；700、散热风扇；800、竖直支架；900、透镜支架。
具体实施方式
23.本实用新型附图仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
24.实施例1
25.如图1所示，本实施例公开了一种激光照明模组100，所述激光照明模组100包括激
发光源1、设置在激发光源的发光路径上的波长转换元件2和透镜组3，所述透镜组3包括同轴且依次设置的第一透镜31、第二透镜32和第三透镜33，所述第二透镜32为凹凸透镜，所述第三透镜为非球面透镜，所述透镜组3的出光面的顶点与波长转换元件2的发光面21的距离为l，所述透镜组3的焦距为f，所述f和l满足：0.55＜f/l＜0.85。
26.本实用新型提供的激光照明模组可以在满足优异光学效果的同时最大限度缩小激光照明模组的长度尺寸，透镜组包括第一透镜、第二透镜和第三透镜，其中第二透镜选用凹凸透镜，能够起到尽可能缩小收光系统的激光照明模组尺寸的作用，第三透镜选用非球面透镜，可以更好地矫正像差，保证清晰度、准直度。通过对透镜组3进行设计，使得透镜组3的出光面的顶点所在的平面与波长转换元件2的发光面21的距离l和组合透镜3的组合焦距f满足0.55＜f/l＜0.85，由此使得激光照明模组的能够兼顾小尺度、高照度和高清晰度。
27.进一步地，本实施例中，所述第一透镜31的入光面为平面、出光面为凸面且朝向第二透镜32凸起；所述第二透镜32的入光面为凸面且朝向第一透镜31凸起、出光面为凹面且朝向第一透镜31凹陷；所述第三透镜33的入光面为平面、出光面为凸面非球面且背离第二透镜32凸起。本技术中，所述入光面指透镜靠近波长转换元件2的一面，出光面指透镜背离波长转换元件2的一面。进一步地，本实施例中，所述波长转换元件2为荧光粉片。在其他实施例中，所述波长转换元件也可以为荧光陶瓷或者荧光玻璃。
28.进一步地，所述第一透镜31的焦距为f1，所述f1和f满足：2.17＜f/f1＜2.75。
29.进一步地，所述第二透镜32的焦距为f2，f2《0，所述f2和f满足：0.5＜f/|f2|＜0.75。
30.进一步地，所述第三透镜33的焦距为f3，所述f3和f满足：0.88＜f/f3＜1.18。
31.进一步地，所述第一透镜的出光面曲率半径为r12，r12＜0，所述第一透镜的有效通光孔径为d1，所述r12和d1满足：0.65≤|r12|/d1≤0.83。
32.进一步地，所述第二透镜的入光面的曲率半径和出光面的曲率半径分别为r21、r22，所述第二透镜的有效通光孔径为d2，所述r21、r22、d2满足：1.9≤r21/r22≤2.8，0.95≤r22/d2≤1.35。
33.进一步地，所述第三透镜的出光面的近似曲率半径为r32，r32＜0，所述第三透镜的有效通光孔径为d3，所述r32和d3满足：0.22≤|r32|/d3≤0.5。
34.进一步地，所述第二透镜的出光面的凹点到第三透镜的入光面的距离为l3，所述l和l3满足：3.5≤l/l3≤6.3。
35.进一步地，所述第一透镜31、第二透镜32、第三透镜33均为玻璃透镜，折射率为1.4＜nd＜1.85。
36.进一步地，本实施例所述的激光照明模组100的爆炸图如图2所示，所述激光照明模组100还包括模组壳体4、匀光扩散片5、第一安装座6、聚焦透镜7、第二安装座8和第三安装座9，所述匀光扩散片5安装在第一安装座6上，所述聚焦透镜7、波长转换元件2安装在第二安装座6内，所述第一透镜31、第二透镜32安装在第三安装座9内，第一安装座6、第二安装座8、第三安装座9依次抵接设置，第三安装座与所述模组壳体4螺纹配合。所述激发光源1(本实施例中所述激光光源为激光器)、匀光扩散片5、第一安装座6、聚焦透镜7、第二安装座8、波长转换元件2、第二安装座9、第一透镜31、第二透镜32均设置在壳体4内，第三透镜33位于模组壳体4外。所述匀光扩散片5用于匀化激发光源发出的光线，使聚焦到波长转换元件2
上的光斑更加均匀，所述聚焦透镜7用于将激发光源的光线聚焦到波长转换元件2上。
37.为进一步地详细说明所述激光照明模组的光斑效果，本实施例结合光斑效果图对其光学模拟结果进行展示，如图3所示为采用海拉之光设计分析软件模拟得到的光斑效果图(模拟距离5mm)，其中图3中的左图为本实用新型所述的激光照明的光斑效果图，其中心照度为9880lux。该图对应的激光照明模组的具体参数如下：f＝19mm，f1＝7.7mm，f2＝-31mm，f3＝18.5mm，l＝27.4mm，r12＝-3.9mm，d1＝5.3mm，r21＝21mm，r22＝9mm，d2＝8mm，r32＝-8.5mm，d3＝26mm，l3＝5.6mm。图3中的右图为市面上普通的激光照明模组的光斑效果图(粉片出光面到出光透镜的出光面的长度l＝36mm，焦距＝19mm的激光照明模组)，其中心照度为8900lux。对比两者的照度数值可知，本实施例所述的激光照明模组照度更高。对比图3的左图和右图可知，本实施例所述的激光照明模组光斑边缘清晰度更好，而本实用新型所述的激光照明模组l的尺寸仅27.4mm，相比市售产品尺寸缩小了约24％。
38.实施例2
39.如图4所示，本实施例公开了一种前照灯，所述前照灯包括散热基板200、设置在散热基板200上的近光光源300和远光光源400、实施例1所述的激光照明模组100、切光装置500和用于出射近光光源300和远光光源400的光线的第一出光透镜600，所述激光照明模组100设置在近光光源300的斜上方，所述切光装置500设置在第一出光透镜600的焦平面上。
40.本实施例2使用实施例1所述的激光照明模组100，出射的辅助远光照射距离远、照度高、视觉效果好，还由于其尺寸小，结构紧凑，可以适配更多种车型，适配性强。此外，由于激光照明模组尺寸小，还可以为近光光源预留更多的空间，例如反光杯的结构可以设计的更大，从而提高近光光源的出光效率，提高前照灯整体的出光效率和亮度。或者缩小的尺寸所预留的空间也可以用于增加散热结构或散热通道，提高车灯使用寿命久。近光光源出射光线经切光装置500挡光再经第一出光透镜600出射得到近光光线，远光光源400经出光透镜600出射远光光线，散热基板200用于承载安装近光光源300、远光光源300，并对其进行散热。
41.进一步地，所述近光光源300设置在散热基板200的上侧，所述远光光源400设置在散热基板200的下侧，所述远光光源400包括第一远光光源410和第二远光光源420，且所述第一远光光源410和所述第二远光光源420分别位于近光光源300的斜下方且相对于近光光源300对称设置。本实施方式通过使用两个远光光源，并且所述第一远光光源410和所述第二远光光源420分别位于近光光源300的斜下方且相对于近光光源300对称设置，可以使用多个远光光源提高远光照明亮度，同时充分错开远光光源400和近光光源300从而保证散热效果，还可以加大近光光源300和远光光源400的功率，进而提高前照灯整体的亮度。具体地，本实施例中，近光光源300的发出的光线经第一出光透镜600的中部及下半部分出射，远光光源的光线经第一出光透镜600的上半部分的两侧位置出射，充分利用了第一出光透镜600的空间。
42.进一步地，本实施例所述近光光源300包括近光反光杯320和位于近光反光杯320的焦点位置的近光led 310，所述第一远光光源410包括第一远光反光杯412和位于第一远光反光杯412的焦点位置的第一远光led 411，所述第二远光光源420包括第二远光反光杯422和位于第二远光反光杯422的焦点位置的第二远光led 421。进一步地，所述第一远光反光杯412、第二远光反光杯422一体成型。进一步地，所述第一远光led 411和第二远光
led421分别位于近光led 310的斜下方且相对于近光led 310对称设置。
43.进一步地，所述激光照明模组100的第三透镜33和所述第一出光透镜600一体成型。采用一体成型的设计可以简化工艺和降低成本。第三透镜33和第一出光透镜600一起构成所述前照灯的出光透镜。
44.进一步地，所述前照灯还包括散热风扇700，所述散热风扇700位于散热基板200远离第一出光透镜600的另一端。
45.进一步地，所述前照灯还包括垂直于所述散热基板200的竖直支架800，所述激光照明模组100设置在所述竖直支架800上。
46.进一步地，所述前照灯还包括透镜支架900，所述出光透镜(由第三透镜和第一出光透镜一体成型得到)设置在所述透镜支架900上，所述透镜支架900安装在所述竖直支架800上。
47.进一步地，所述前照灯还包括用于对激光照明模组进行散热的辅助散热器，所述辅助散热器靠近散热风扇700设置。
48.进一步地，所述切光装置500为由电磁阀控制的切光片组件。
49.显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型技术方案所作的举例，而并非是对本实用新型的具体实施方式的限定。凡在本实用新型权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

技术特征：

1.一种激光照明模组，其特征在于，包括激发光源、设置在激发光源的发光路径上的波长转换元件和透镜组，所述透镜组包括同轴且依次设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜，所述第二透镜为凹凸透镜，所述第三透镜为非球面透镜，所述透镜组的出光面的顶点与波长转换元件的发光面的距离为l，所述透镜组的组合焦距为f，所述f和l满足：0.55＜f/l＜0.85。2.根据权利要求1所述的激光照明模组，其特征在于，所述第一透镜的入光面为平面、出光面为凸面且朝向第二透镜凸起；所述第二透镜的入光面为凸面且朝向第一透镜凸起、出光面为凹面且朝向第一透镜凹陷；所述第三透镜的入光面为平面、出光面为凸面非球面且背离第二透镜凸起。3.根据权利要求1所述的激光照明模组，其特征在于，所述第一透镜的焦距为f1，所述f1和f满足：2.17＜f/f1＜2.75。4.根据权利要求1所述的激光照明模组，其特征在于，所述第二透镜的焦距为f2，f2<0，所述f2和f满足：0.5＜f/|f2|＜0.75。5.根据权利要求1所述的激光照明模组，其特征在于，所述第三透镜的焦距为f3，所述f3和f满足：0.88＜f/f3＜1.18。6.根据权利要求1所述的激光照明模组，其特征在于，所述第一透镜的出光面的曲率半径为r12，r12＜0，所述第一透镜的有效通光孔径为d1，所述r12和d1满足：0.65≤|r12|/d1≤0.83；和/或所述第二透镜的入光面的曲率半径和出光面的曲率半径分别为r21、r22，所述第二透镜的有效通光孔径为d2，所述r21、r22、d2满足：1.9≤r21/r22≤2.8，0.95≤r22/d2≤1.35；和/或所述第三透镜的出光面的近似曲率半径为r32，r32＜0，所述第三透镜的有效通光孔径为d3，所述r32和d3满足：0.22≤|r32|/d3≤0.5。7.根据权利要求1所述的激光照明模组，其特征在于，所述第二透镜的出光面的凹点到第三透镜的入光面的距离为l3，所述l和l3满足：3.5≤l/l3≤6.3。8.一种汽车前照灯，其特征在于，包括散热基板、设置在散热基板上的近光光源和远光光源、权利要求1至7任一权利要求所述的激光照明模组、切光装置和用于出射近光光源和远光光源的光线的第一出光透镜，所述激光照明模组设置在近光光源的斜上方，所述切光装置设置在第一出光透镜的焦平面上。9.根据权利要求8所述的汽车前照灯，其特征在于，所述近光光源设置在散热基板的上侧，所述远光光源设置在散热基板的下侧，所述远光光源包括第一远光光源和第二远光光源，且所述第一远光光源和所述第二远光光源分别位于近光光源的斜下方且相对于近光光源对称设置。10.根据权利要求8所述的汽车前照灯，其特征在于，所述激光照明模组的第三透镜和所述第一出光透镜一体成型。

技术总结

本实用新型公开了一种激光照明模组及汽车前照灯，所述激光照明模组包括激发光源、设置在激发光源的发光路径上的波长转换元件和透镜组，所述透镜组包括同轴且依次设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜，所述第二透镜为凹凸透镜，所述透镜组的出光面的顶点与波长转换元件的发光面的距离为L，所述透镜组的组合焦距为f，所述f和L满足：0.55＜f/L＜0.85。本实用新型所述的激光照明模组长度短、结构紧凑、且出光效果好，照度高，清晰度好，所述的汽车前照灯整体结构小，适配性强，并且还可以为近光光源或散热结构预留更多的空间，提高车灯光学性能或车灯使用寿命。能或车灯使用寿命。能或车灯使用寿命。