一种新型激光照明灯论文和设计-邝志雄

全文摘要

本实用新型提供一种新型激光照明灯包括半导体激光器、激光器散热器、陶瓷荧光片、荧光片基板以及荧光片基板散热器。半导体激光器与激光器散热器连接，荧光片基板与陶瓷荧光片连接，荧光片基板与荧光片基板散热器连接。半导体激光器的发射端设置有聚焦透镜。聚焦透镜的光轴与半导体激光器发射的激光的光轴共轴。陶瓷荧光片面向半导体激光器的受照面的法线与半导体激光器发射的激光的光轴呈45度角。聚焦透镜的前焦点位于陶瓷荧光片面向半导体激光器的受照面的几何中心。陶瓷荧光片背向半导体激光器的一面设置有高反射率镀层。陶瓷荧光片背向半导体激光器的一面通过高导热率粘合剂与荧光片基板连接。

主设计要求

1.一种新型激光照明灯，其特征在于，包括：半导体激光器、激光器散热器、陶瓷荧光片、荧光片基板以及荧光片基板散热器；所述半导体激光器与所述激光器散热器连接，所述激光器散热器与所述荧光片基板散热器连接，所述荧光片基板与所述陶瓷荧光片连接，所述荧光片基板与所述荧光片基板散热器连接；所述半导体激光器的发射端设置有聚焦透镜；所述聚焦透镜表面镀有高透过率的光学薄膜；所述聚焦透镜的光轴与所述半导体激光器发射的激光的光轴共轴；所述陶瓷荧光片面向所述半导体激光器的受照面的法线与所述半导体激光器发射的激光的光轴呈45度角；所述聚焦透镜的前焦点位于所述陶瓷荧光片面向所述半导体激光器的受照面的几何中心，使得经过所述陶瓷荧光片反射的光线垂直于所述半导体激光器发射的光线向下发射；所述陶瓷荧光片背向所述半导体激光器的一面设置有高反射率镀层，使得经过所述高反射率镀层反射的激光经过所述陶瓷荧光片的中心；所述荧光片基板靠近所述陶瓷荧光片的一面设置有高导热率粘合剂，所述陶瓷荧光片背向所述半导体激光器的一面通过所述高导热率粘合剂与所述荧光片基板连接。

设计方案

1.一种新型激光照明灯，其特征在于，包括：半导体激光器、激光器散热器、陶瓷荧光片、荧光片基板以及荧光片基板散热器；所述半导体激光器与所述激光器散热器连接，所述激光器散热器与所述荧光片基板散热器连接，所述荧光片基板与所述陶瓷荧光片连接，所述荧光片基板与所述荧光片基板散热器连接；

所述半导体激光器的发射端设置有聚焦透镜；

所述聚焦透镜表面镀有高透过率的光学薄膜；

所述聚焦透镜的光轴与所述半导体激光器发射的激光的光轴共轴；

所述陶瓷荧光片面向所述半导体激光器的受照面的法线与所述半导体激光器发射的激光的光轴呈45度角；所述聚焦透镜的前焦点位于所述陶瓷荧光片面向所述半导体激光器的受照面的几何中心，使得经过所述陶瓷荧光片反射的光线垂直于所述半导体激光器发射的光线向下发射；

所述陶瓷荧光片背向所述半导体激光器的一面设置有高反射率镀层，使得经过所述高反射率镀层反射的激光经过所述陶瓷荧光片的中心；

所述荧光片基板靠近所述陶瓷荧光片的一面设置有高导热率粘合剂，所述陶瓷荧光片背向所述半导体激光器的一面通过所述高导热率粘合剂与所述荧光片基板连接。

2.根据权利要求1所述的新型激光照明灯，其特征在于，荧光片基板面向所述陶瓷荧光片的一面设置有散热片粘合剂，所述陶瓷荧光片背向所述半导体激光器的一面通过所述散热片粘合剂与所述荧光片基板连接。

3.根据权利要求1所述的新型激光照明灯，其特征在于，所述聚焦透镜为透射式聚焦透镜。

4.根据权利要求1所述的新型激光照明灯，其特征在于，所述荧光片基板远离所述陶瓷荧光片的一面设置有高导热率材料，所述荧光片基板散热器通过所述高导热率材料与所述荧光片基板焊接。

5.根据权利要求4所述的新型激光照明灯，其特征在于，所述高导热率材料为导热硅胶片。

6.根据权利要求4所述的新型激光照明灯，其特征在于，所述高导热率材料为石墨烯。

7.根据权利要求1所述的新型激光照明灯，其特征在于，所述激光器散热器的材质为铝。

8.根据权利要求1至7中任一权利要求所述的新型激光照明灯，其特征在于，还包括灯罩，所述半导体激光器、所述激光器散热器、所述陶瓷荧光片、所述荧光片基板以及所述荧光片基板散热器均收容于所述灯罩中。

9.根据权利要求8所述的新型激光照明灯，其特征在于，所述灯罩的材质为聚碳酸酯。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及激光照明领域，特别是涉及一种新型激光照明灯。

背景技术

汽车大灯又称汽车前照明灯、汽车日行灯，作为汽车的眼睛汽车大灯不仅关系到一个汽车的整体外观形象，并且更加能体现一个汽车的总体性能。汽车大灯是保障汽车夜间安全行驶的关键部件。随着科技的不断发展汽车大灯也在不断地改进，目前市场上出现的汽车用照明灯主要分为卤素汽车大灯光源、氙气汽车大灯光源、LED汽车大灯光源和激光汽车大灯光源。激光汽车大灯光源拥有LED汽车大灯光源大部分的优点，其响应速度快、亮度衰减度低、体积小、能耗低、寿命长。相比LED汽车大灯光源而言激光汽车大灯光源在体积上的优势明显，单个激光二极管元件的长度可以做到10微米，仅为常规LED元件尺寸的百分之一，这意味着，只要设计师愿意，传统汽车的大灯的尺寸可以大幅度缩小，这将为汽车前脸上各元素的设计比例带来革命性的变化。

市场上出现的激光汽车大灯光源一般还是需要通过和LED汽车大灯光源合起来作为汽车的大灯使用，虽然激光汽车大灯光源照射的亮度高、照射距离远，但是激光汽车大灯光的照射范围较窄，需要LED汽车大灯光源来补充光线，使得汽车的大灯结构不简练。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种新型激光照明灯。

一种新型激光照明灯包括：半导体激光器、激光器散热器、陶瓷荧光片、荧光片基板以及荧光片基板散热器。所述半导体激光器与所述激光器散热器连接，所述激光器散热器与所述荧光片基板散热器连接，所述荧光片基板与所述陶瓷荧光片连接，所述荧光片基板与所述荧光片基板散热器连接。

所述半导体激光器的发射端设置有聚焦透镜。

所述聚焦透镜表面镀有高透过率的光学薄膜；

所述聚焦透镜的光轴与所述半导体激光器发射的激光的光轴共轴；

所述陶瓷荧光片面向所述半导体激光器的受照面的法线与所述半导体激光器发射的激光的光轴呈45度角。所述聚焦透镜的前焦点位于所述陶瓷荧光片面向所述半导体激光器的受照面的几何中心，使得经过所述陶瓷荧光片反射的光线垂直于所述半导体激光器发射的光线向下发射。

所述陶瓷荧光片背向所述半导体激光器的一面设置有高反射率镀层，使得经过所述高反射率镀层反射的激光经过所述陶瓷荧光片的中心。

在其中一个实施例中，荧光片基板面向所述陶瓷荧光片的一面设置有散热片粘合剂，所述陶瓷荧光片背向所述半导体激光器的一面通过所述散热片粘合剂与所述荧光片基板连接。

在其中一个实施例中，所述聚焦透镜为透射式聚焦透镜。

在其中一个实施例中，所述荧光片基板远离所述陶瓷荧光片的一面设置有高导热率材料，所述荧光片基板散热器通过所述高导热率材料与所述荧光片基板焊接。

在其中一个实施例中，所述高导热率材料为导热硅胶片。

在其中一个实施例中，所述高导热率材料为石墨烯。

在其中一个实施例中，所述激光器散热器的材质为铝。

在其中一个实施例中，所述新型激光照明灯还包括灯罩，所述半导体激光器、所述激光器散热器、所述陶瓷荧光片、所述荧光片基板以及所述荧光片基板散热器均收容于所述灯罩中。

在其中一个实施例中，所述灯罩的材质为聚碳酸酯。

上述新型激光照明灯在工作过程中，所述半导体激光器发射蓝光到陶瓷荧光片上，在所述半导体激光器发射的蓝光到达所述陶瓷荧光片的过程中会经过所述半导体激光器的发射端设置的聚焦透镜，所述聚焦透镜将所述半导体激光器发射的蓝光进行汇聚处理以降低所述半导体激光器发射的蓝光的衰减度。由于所述半导体激光器在工作过程中工作功率大、导致所述半导体激光器发热情况严重，与所述半导体激光器连接的所述激光器散热器有利于所述半导体激光器散热，保证了所述半导体激光器能够长时间工作的同时延长了所述半导体激光器的使用寿命。当所述陶瓷荧光片接收到所述半导体激光器发射的蓝光时，所述陶瓷荧光片内部的荧光粉受到蓝色激光刺激后发出黄光，所述陶瓷荧光片发出的黄光与所述半导体激光器发射的蓝光相混合成为汽车照明所用的白光。由于蓝色激光的照射所述陶瓷荧光片会发热升温。所述荧光片基板靠近所述陶瓷荧光片的一面设置的高导热率粘合剂以及所述荧光片基板散热器可以有效地对所述陶瓷荧光片进行散热。所述陶瓷荧光片背向所述半导体激光器的一面设置的高反射率镀层一方面保证了所述陶瓷荧光片将所述半导体激光器发射的蓝光反射出去，进一步地降低了所述半导体激光器发射的蓝光的衰减度。另一方面，也缓解了所述陶瓷荧光片的发热升温问题。

附图说明

图1为一个实施例中新型激光照明灯的结构示意图；

图2为一个实施例中新型激光照明灯的部分结构示意图；

图3为一个实施例中新型激光照明灯的部分结构示意图；

图4为一个实施例中新型激光照明灯的另一结构示意图；

图5为一个实施例中新型激光照明灯的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

请一并参阅图1和图2，其为一个实施例中的一种新型激光照明灯10，所述新型激光照明灯10包括：半导体激光器100、激光器散热器200、陶瓷荧光片300、荧光片基板310以及荧光片基板散热器400。在本实施例中，所述半导体激光器100为大功率半导体激光器散热器，在所述新型激光照明灯10工作过程中，所述半导体激光器100会产生大量的热量，如果所述半导体激光器100产生的大量热量不能及时有效地排出，会损坏所述新型激光照明灯10的其他零部件，并且也会缩短所述半导体激光器100自身的使用寿命。所述半导体激光器100与所述激光器散热器200连接，所述激光器散热器200用于将所述半导体激光器100产生的热量有效地散发出去。所述荧光片基板310与所述荧光片基板散热器400连接。所述荧光片基板散热器400用于将所述荧光片基板310产生的热量有效地散发出去。所述荧光片基板散热器400的材质为铜，在其他实施例中，所述荧光片基板散热器的材质为铝。在本实施例中，所述荧光片基板散热器400开设有若干散热孔。在其他实施例中，所述荧光片基板散热器400设置有若干波浪形棱翅片，以增大所述荧光片基板散热器400与空气的接触面积。所述激光器散热器200与所述荧光片基板散热器400连接，以固定所述半导体激光器100与所述陶瓷荧光片300的位置关系。所述激光器散热器200发射蓝色的激光到所述陶瓷荧光片300上，所述陶瓷荧光片300在激光的照射下会发热，如果所述陶瓷荧光片300的温度过高，所述陶瓷荧光片300可能会被烧坏。所述荧光片基板310与所述陶瓷荧光片300连接，为了增强所述陶瓷荧光片300的导热性，在本实施例中，所述荧光片基板310为铜基板。在另外的实施例中，所述荧光片基板为铝基板。以使得所述陶瓷荧光片300将热量快速的传导至所述荧光片基板310并通过所述荧光片基板散热器400散发到外界。

为了增加所述半导体激光器100发射的蓝色激光转换为白光的效率，请参阅图1，在其中一个实施例中，所述半导体激光器100的发射端设置有聚焦透镜110。所述聚焦透镜110的光轴与所述半导体激光器100发射的激光的光轴共轴。所述聚焦透镜110将所述半导体激光器100发射的蓝光进行汇聚处理后再发射到所述陶瓷荧光片300上以增加所述半导体激光器100发射的蓝色激光转换为白光的效率。在本实施例中，所述聚焦透镜110为透射式聚焦透镜，透射式聚焦透镜的结构简单，光学元件较少。透射式聚焦透镜将所述半导体激光器100发射的蓝色激光沿着轴向聚集到所述陶瓷荧光片300上，经过透射式聚焦透镜的所述半导体激光器100发射的蓝色激光的光束易于调整且允许激光光束有偏心之类的小偏差，也就是说，允许激光光束偏心或角度偏离地摄入透镜。所述聚焦透镜110表面镀有高透过率的光学薄膜。如此，所述半导体激光器100的发射端设置的聚焦透镜110有效地增加了所述半导体激光器100发射的蓝色激光转换为白光的效率。

为了控制所述新型激光照明灯10的照明方向，请参阅图1，在其中一个实施例中，所述陶瓷荧光片300面向所述半导体激光器100的受照面的法线与所述半导体激光器100发射的激光的光轴呈45度角。所述聚焦透镜110的前焦点位于所述陶瓷荧光片300面向所述半导体激光器100的受照面的几何中心，使得经过所述陶瓷荧光片300反射的光线垂直于所述半导体激光器100发射的光线向下发射。也就是说，使得所述半导体激光器100发射的激光远离所述新型激光照明灯10的方向且垂直所述半导体激光器100发射的激光的光轴向下发出。如此，所述新型激光照明灯10的照明方向垂直所述半导体激光器100发射的激光的光轴向下发出。

为了提高所述陶瓷荧光片300对所述半导体激光器100发射的激光的反射率，请一并参阅参阅图2和图3，在其中一个实施例中，所述陶瓷荧光片300背向所述半导体激光器100的一面设置有高反射率镀层320，使得经过所述高反射率镀层320反射的激光经过所述陶瓷荧光片300的中心。在本实施例中，所述高反射率镀层320为合金高温氧化物复合材料。在其他实施例中，所述高反射率镀层包括第一反射层321、第二反射层322和第三反射层323，所述第三反射层323紧贴于所述陶瓷荧光片300背向所述半导体激光器100的一面，所述第二反射层322紧贴于所述第三反射层，所述第一反射层321紧贴于所述第二反射层322。所述第一反射层321的材质为银，所述第二反射层322的材质为二氧化硅，所述第三反射层323的材质为二氧化钛。在另外的实施例中，所述高反射率镀层还包括附着层324，所述附着层324紧贴于所述第一反射层321，所述附着层324的材质为铬。所述附着层324用于提高所述第一反射层321与所述荧光片基板310之间的结合度。如此，所述陶瓷荧光片300背向所述半导体激光器100的一面设置的高反射率镀层320提高了所述陶瓷荧光片300对所述半导体激光器100发射的激光的反射率。

为了将所述陶瓷荧光片300与所述荧光片基板310牢固地粘合在一起，请参阅图2，在其中一个实施例中，荧光片基板310靠近所述陶瓷荧光片300的一面设置有高导热率粘合剂330，所述陶瓷荧光片300背向所述半导体激光器100的一面通过所述高导热率粘合剂与所述荧光片基板310连接。在另外的实施例中，荧光片基板面向所述陶瓷荧光片的一面设置有散热片粘合剂，所述陶瓷荧光片背向所述半导体激光器的一面通过所述散热片粘合剂与所述荧光片基板连接。如此，荧光片基板310靠近所述陶瓷荧光片300的一面设置的高导热率粘合剂330不仅可以将所述陶瓷荧光片300与所述荧光片基板310牢固地粘合在一起，而且有利于所述陶瓷荧光片300与所述荧光片基板310之间的导热，加强了对所述陶瓷荧光片300的保护。

为了进一步地控制所述新型激光照明灯10的照明方向，请参阅图5，在其中一个实施例中，所述激光照明灯10还包括自由曲面反射器500。所述自由曲面反射器500与所述基板散热器400连接。所述陶瓷荧光片300面向所述半导体激光器100的受照面的几何中心位于所述自由曲面反射器500的焦点处，所述陶瓷荧光片300反射出来的白色激光经所述自由曲面反射器500反射并汇聚成平行光束后射出。经过所述自由曲面反射器500反射出的光束与所述半导体激光器100发射的激光的光轴平行且经过所述自由曲面反射器500发射出的光束的方向与所述半导体激光器100发射激光的方向同向。如此，所述新型激光照明灯10采用所述自由曲面反射器500可以改变照明方向的同时实现均匀照明，即所述陶瓷荧光片300反射出来的白色光经所述自由曲面反射器500的一次反射之后成型均匀的矩形照明区域。

上述新型激光照明灯在工作过程中，所述半导体激光器100发射蓝光到陶瓷荧光片300上，在所述半导体激光器100发射的蓝光到达所述陶瓷荧光片300的过程中会经过所述半导体激光器100的发射端设置的聚焦透镜110，所述聚焦透镜110将所述半导体激光器100发射的蓝光进行汇聚处理以增加所述半导体激光器100发射的蓝色激光转换为白光的效率。由于所述半导体激光器100在工作过程中工作功率大、导致所述半导体激光器100发热情况严重，与所述半导体激光器100连接的所述激光器散热器200有利于所述半导体激光器100散热，保证了所述半导体激光器100能够长时间工作的同时延长了所述半导体激光器100的使用寿命。当所述陶瓷荧光片300接收到所述半导体激光器100发射的蓝光时，所述陶瓷荧光片300内部的荧光粉受到蓝色激光刺激后发出黄光，所述陶瓷荧光片300发出的黄光与所述半导体激光器100发射的蓝光相混合成为汽车照明所用的白光。由于蓝色激光的照射所述陶瓷荧光片300会发热升温。所述荧光片基板310靠近所述陶瓷荧光片300的一面设置的高导热率粘合剂以及所述荧光片基板散热器400可以有效地对所述陶瓷荧光片300进行散热。所述陶瓷荧光片300背向所述半导体激光器100的一面设置的高反射率镀层一方面保证了所述陶瓷荧光片300将所述半导体激光器100发射的蓝光反射出去，进一步地降低了所述半导体激光器100发射的蓝光的衰减度。另一方面，也缓解了所述陶瓷荧光片300的发热升温问题。

为了进一步地增强所述陶瓷荧光片300的散热性能，在其中一个实施例中，所述荧光片基板310远离所述陶瓷荧光片300的一面设置有高导热率材料，所述荧光片基板散热器400通过所述高导热率材料与所述荧光片基板310焊接。在本实施例中，所述高导热率材料为锡膏。在其他实施例中，所述高导热率材料为石墨烯。在另外的实施例中，所述高导热率材料为导热硅胶片。如此，所述荧光片基板310远离所述陶瓷荧光片300的一面设置的高导热率材料，增加了所述荧光片基板310与所述荧光片基板散热器400的导热性能，进而增强了所述陶瓷荧光片300的散热性能，延长了所述陶瓷荧光片300的使用寿命。

为了提高所述激光器散热器200的散热性能，请参阅图4，在其中一个实施例中，所述激光器散热器200开设有安装槽210，所述半导体激光器100至少部分插设于所述安装槽210中与所述激光器散热器200连接。在本实施例中，所述激光器散热器200开设有若干散热孔220。在其他实施例中，所述激光器散热器设置有若干波浪形棱翅片，以增大所述激光器散热器200与空气的接触面积。在本实施例中，所述激光器散热器200的材质为铜。在其中一个实施例中，所述激光器散热器的材质为铝。如此，所述激光器散热器200开设的若干散热孔220增大了所述激光器散热器200与空气的接触面积，提高所述激光器散热器200的散热性能。

为了对所述新型激光照明灯10进行封装，在其中一个实施例中，所述新型激光照明灯10还包括灯罩，所述半导体激光器100、所述激光器散热器200、所述陶瓷荧光片300、所述荧光片基板310、所述荧光片基板散热器400以及所述自由曲面反射器均收容于所述灯罩中。在本实施例中，所述灯罩的材质为聚碳酸酯。聚碳酸酯的硬度大、强度高、韧性好、抗紫外线透光性好。如此，所述灯罩对所述半导体激光器100、所述激光器散热器200、所述陶瓷荧光片300、所述荧光片基板310以及所述荧光片基板散热器400进行封装，提高了所述新型激光照明灯10的集成性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

设计图

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