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1、(10)申请公布号 CN 104075211 A (43)申请公布日 2014.10.01 C N 1 0 4 0 7 5 2 1 1 A (21)申请号 201410286219.2 (22)申请日 2014.06.24 F21S 8/10(2006.01) F21V 13/04(2006.01) F21W 101/10(2006.01) (71)申请人华南理工大学 地址 510640 广东省广州市天河区五山路 381号 (72)发明人邓云龙 文尚胜 (74)专利代理机构广州市华学知识产权代理有 限公司 44245 代理人蔡茂略 (54) 发明名称 一种汽车激光远光灯的光学结构 (57) 摘。
2、要 本发明公开了一种汽车激光远光灯的光学结 构，包括半导体激光器、激光耦合器、光纤合束器、 传输光纤、光纤分束器、限束反光罩及准直透镜， 所述半导体激光器发射的激光通过激光耦合器传 输到光纤合束器，所述光纤合束器、传输光纤、光 纤分束器依次连接，所述光纤分束器的另一端与 限束反光罩连接，所述准直透镜与限束反光罩的 另一端连接。本发明在相同功率情况下，在设计的 照明区域内，可以得到更高的照度。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (10)申请公布号 CN 104075211。
3、 A CN 104075211 A 1/1页 2 1.一种汽车激光远光灯的光学结构，其特征在于，包括半导体激光器、激光耦合器、光 纤合束器、传输光纤、光纤分束器、限束反光罩及准直透镜，所述半导体激光器发射的激光 通过激光耦合器传输到光纤合束器，所述光纤合束器、传输光纤、光纤分束器依次连接，所 述光纤分束器的另一端与限束反光罩连接，所述准直透镜与限束反光罩的另一端连接。 2.根据权利要求1所述的一种汽车激光远光灯的光学结构，其特征在于，所述光纤分 束器在每根光纤末端熔融形成凸面型的光纤微透镜。 3.根据权利要求1所述的一种汽车激光远光灯的光学结构，其特征在于，所述限束反 光罩是喇叭状，最大直径与。
4、准直透镜的口径相等。 4.根据权利要求2所述的一种汽车激光远光灯的光学结构，其特征在于，所述凸面型 的光纤微透镜的曲率半径为12.3um。 5.根据权利要求1所述的一种汽车激光远光灯的光学结构，其特征在于，所述传输光 纤长度大于等于2cm，直径为100um的石英光纤。 6.根据权利要求1所述的一种汽车激光远光灯的光学结构，其特征在于，所述光纤合 束要求注入的激光束整形为矩形光束，宽度保持激光器宽度100um，高度小于等于10um。 权 利 要 求 书CN 104075211 A 1/3页 3 一种汽车激光远光灯的光学结构 技术领域 0001 本发明涉及汽车远光灯，具体涉及一种汽车激光远光灯的光。
5、学结构。 背景技术 0002 半导体激光器具有体积小、寿命长、重量轻、结构简单、功率转换效率高、稳定性好 等优点在激光通讯，光电检测，印刷制版等领域有着广泛的应用前景。自从大功率半导体激 光器的研制成功，特别是连续大功率蓝光、橙光激光器研制成功，使得激光应用到日常照明 成为了可能。其节能环保，亮度高，方向性好等优势，更是使得激光应用到汽车照明领域的 前景一片光明。 0003 目前汽车远光灯主要是用卤素灯，氙气灯以及LED灯，其中卤素灯、氙气灯是因为 寿命以及能耗问题，必然会被固体光源所代替。而LED作为新兴的节能环保固体光源，是照 明领域的宠儿，但是其也有其自身的问题，比如说，散热要求很高，电。
6、驱动要求严格，光衰以 及色温的控制比较困难等等问题，限制着其推广和应用。在灯具上一般使用一定数量普通 封装的LED，或者使用尺寸较大的COB封装的LED。如果用这些LED去设计汽车远光灯，技 术要求很高，照明效果却跟上一代的卤素、氙气远光灯相比差别不大。因此，人们开始考虑 用激光来设计远光灯。较为成熟的做法是用高功率蓝光激光打在透明介质上，透明介质产 生一些非线性现象，使得激光波长得以一定程度的展宽3，然后激光经过橙黄滤光片，实 现白光激光出射。这样得到的白光稳定性较好，但是需要的光机结构非常复杂、非常精密， 加工装配起来比较困难。 发明内容 0004 为了克服上述现有技术存在的缺点与不足，本。
7、发明提供一种汽车激光远光灯的光 学结构。 0005 本发明采用如下技术方案： 0006 一种汽车激光远光灯的光学结构，包括半导体激光器、激光耦合器、光纤合束器、 传输光纤、光纤分束器、限束反光罩及准直透镜，所述半导体激光器发射的激光通过激光耦 合器传输到光纤合束器，所述光纤合束器、传输光纤、光纤分束器依次连接，所述光纤分束 器的另一端与限束反光罩连接，所述准直透镜与限束反光罩的另一端连接。 0007 所述光纤分束器在每根光纤末端熔融形成凸面型的光纤微透镜。 0008 所述限束反光罩是喇叭状，最大直径与准直透镜的口径相等。 0009 所述凸面型的光纤微透镜的曲率半径为12.3um。 0010 所。
8、述传输光纤长度大于等于2cm，直径为100um的石英光纤。 0011 所述光纤合束要求注入的激光束整形为矩形光束，宽度保持激光器宽度100um，高 度小于等于10um。 0012 本发明的有益效果： 0013 (1)本发明通过光纤合束的办法把大功率的蓝光激光、绿色激光、橙色激光以及红 说 明 书CN 104075211 A 2/3页 4 色激光混合获得白光光源，不改变出光面积容易可获得高亮度白光。满足远光灯照得更远 照得更亮的要求； 0014 (2)本发明的高亮度发光面积小，约为100um100um，准直效果好，在相同功率情 况下，在设计的照明区域内，可以得到更高的照度； 0015 (3)本发。
9、明的专门设计有光线均匀化机构，在规定的照明区域内，与一般卤素灯和 LED远光灯比，照度分布更加均匀。 附图说明 0016 图1是本发明的结构示意图。 0017 图中所示为：1-半导体激光器；2-光纤合束器；3-传输光纤；4-光纤分束器； 5-限束反光罩；6-准直透镜； 具体实施方式 0018 下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不 限于此。 0019 实施例1 0020 如图1所示，一种汽车激光远光灯的光学结构，包括半导体激光器1，光纤耦合器、 光纤合束器2、传输光纤3、光纤分束器4、限束反光罩5及准直透镜6，所述半导体激光器1 发出颜色可以是蓝光、绿光、橙光及。
10、红色光，半导体激光器1发射的激光通过激光耦合器后 传输到光纤合束器2，所述光纤合束器2与传输光纤3的一端连接，其另一端与光纤分束器 4一端连接，所述光纤分束器4的另一端与限束反光罩5连接，所述准直透镜6与限束反光 罩5的另一端连接。 0021 所述光纤合束器2是多根光纤熔融拉锥成一根光纤，激光合束后的传输光纤3 是纤芯直径为100um的石英光纤，对各波长的半导体激光束进行矫正整型，激光耦合器输 出光斑形状10um100um，经过光纤合束器后输出均匀的圆斑，传输光纤的长度大于等于 2cm。 0022 所述光纤分束器4是把直径为100um光纤内的光线，用一扎直径为10um的光纤引 导出来，并在导出。
11、光纤的末端熔融形成凸面型的光纤微透镜，设计曲率半径为12.3um，作用 是使得激光模式进一步破坏，得到均匀分布的激光，在实际操作中考虑到熔融而得到的曲 面曲率往往容易过大，光线发散角也将大于设计值，所以加入一个喇叭状的限束反光罩，限 束反光罩的内表面是光洁的金属铝，长度为准直透镜到光纤微透镜的距离，本实施例中，限 束反光罩与准直透镜对接端的直径为30mm，与光纤分束器的连接端的限束反光罩的一端直 径为1mm，限束反光罩的长度为40mm；准直透镜的材料是透明亚克力，直径为30mm，有效焦 距为71.1mm，曲率半径分别是43.1mm和-277mm。 0023 实施例2 0024 本实施例除下列特。
12、征外，其余特征与实施例1相同。 0025 本实施例的注入光纤半导体激光束为6um100um，准直透镜离光纤微透镜出射头 距离为50mm，限束反光罩的长度也是50mm，准直透镜的有效焦距为91mm，曲率半径为52mm 和-189mm。 说 明 书CN 104075211 A 3/3页 5 0026 本发明利用光纤合束法把多个波长的激光分别耦合到一根光纤里面，混合成白 光，然后进行光纤分束，并在各分束光纤出射端，制作成凸面型的光纤微透镜，作为光能量 分布的再分配机构，使得白光激光在规定的角度范围内均匀分布。利用这细小的光纤出射 的白光激光作为光源，配上限制光束角度反光罩和一片单透镜进行光束准直构成激光远光 灯。这样的激光远光灯结构，25米外的照度分布仍符合汽车远光灯的国家标准的要求。 0027 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的 限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化， 均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。 说 明 书CN 104075211 A 1/1页 6 图1 说 明 书 附 图CN 104075211 A 。