專利名稱：一種用于路面均勻照明的紅外激光燈裝置的制作方法
一種用于路面均勻照明的紅外激光燈裝置技術領域
本發(fā)明屬于半導體照明領域，涉及一種用于路面均勻照明的紅外激光燈裝置。
技術背景
隨著半導體激光器性能的提高，以半導體激光器為基礎的激光照明技術在安全防護監(jiān)控領域應用越來越廣泛。尤其是一些進行一定距離以內(nèi)路面監(jiān)視的場景，要求能夠?qū)π枰O(jiān)視的路面進行均勻有效的照明，從而及時發(fā)現(xiàn)路面異常情況，如機場跑道路面的出現(xiàn)石子等影響飛機起跑、降落的物體，鐵軌上出現(xiàn)影響車輛行駛的物體等。
目前常用的辦法是將激光照明器向路面傾斜一定角度，使得光照射到路面。但這種方式需要現(xiàn)場反復調(diào)整，同時照射范圍內(nèi)的能量不均勻，近處亮，遠處暗，為了兼顧遠處， 近處往往過亮，影響成像質(zhì)量。發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明提供一種用于路面均勻照明的紅外激光燈裝置，該裝置在保證較高的光能利用率的同時，通過帶有非旋轉對稱自由曲面的透鏡，改變激光光束的傳播方向，使激光光斑均勻地投向需要照明地路面上，實現(xiàn)了照明目標面上較好的照度均勻性。
本發(fā)明解決技術問題所采用的技術方案如下
一種用于路面均勻照明的紅外激光燈裝置，該裝置包括驅(qū)動電路板、風扇和機械封裝外殼，該裝置還包括半導體激光管和透鏡；所述半導體激光管表面貼有光纖，半導體激光管發(fā)出的光線角度經(jīng)光纖整形后，將快軸光線壓縮，形成光斑，所述透鏡接收長方形光斑后將光線均勻投向遠處地面。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明采用自由曲面透鏡對激光光束及進行能量分配，按照能量對應方式設計出來的自由曲面透鏡，可以在水平放置照明器的情況下，保證路面照射范圍內(nèi)能量均勻。含有自由曲面的激光照明器調(diào)整過程簡單，不需要調(diào)整向下俯仰的角度，只需水平放置，光束自然向下偏轉，照射到路面，減少調(diào)整時間，降低安裝成本。


圖1本發(fā)明一種用于路面均勻照明的紅外激光燈裝置的結構圖。
圖2本發(fā)明一種用于路面均勻照明的紅外激光燈裝置的光路圖。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。
如圖1所示，一種用于路面均勻照明的紅外激光燈裝置，該裝置包括驅(qū)動電路板 3、風扇4和機械封裝外殼5，其特征在于，該裝置包括半導體激光管1和透鏡2 ；所述半導體激光管1表面貼有光纖，半導體激光管1發(fā)出的光線角度經(jīng)光纖整形后，將快軸光線壓縮，形成快軸發(fā)散角為10°，慢軸發(fā)散角為8°的長方形光斑，所述透鏡2接收長方形光斑后形成向下偏轉并能均勻照明目標面的光束，將光束均勻投向遠處地面。半導體激光管1 利用金屬螺釘固定在機械封裝外殼5的底板上，透鏡2裝入鏡筒7后與半導體激光管1集成在一起，驅(qū)動電路板3和風扇4分別固定在機械封裝外殼5的底板上。半導體激光管1的發(fā)光芯片近似為點光源，光功率為2w，透鏡2的口徑D為4mm，其后表面6聚到激光發(fā)光面間距為10mm。本發(fā)明的關鍵技術在于對具有非旋轉對稱自由曲面的光學透鏡的設計。設計基于非成像能量映射原理根據(jù)已知光源能量分布狀況和目標面上能量分布狀況，建立網(wǎng)格，光源的網(wǎng)格數(shù)目與目標面上的網(wǎng)格數(shù)量相同。同時利用積分方式計算出光源每個網(wǎng)格內(nèi)的能量值。不考慮其他損失的情況下，由于能量守恒，目標面網(wǎng)格內(nèi)的能量與光源網(wǎng)格內(nèi)的能量相等。由于光源經(jīng)過整形后的出射角度為快軸10°，慢軸8°，屬于四棱錐角，如圖 2所示，為了便于設計，將其按照快軸、慢軸歸一化以后各20份進行分割，形成400個網(wǎng)格， 441條計算光線。所有光線均由一點發(fā)出，形成理想點光源，則每條光線與光源網(wǎng)格的交點坐標為(N/10，M/10), N = 0、士 1、士2 到士 10，M = 0、士 1、士2 到士 10。同時目標面為需要照射的路面，形狀為長方形，沿著路面方向為長方形的長邊，長度為L米，橫穿路面的方向為長方形的寬邊，寬度為W米。分別按照長邊、寬邊各20份進行分割，形成400個網(wǎng)格， 441個光線照射點。假設點光源垂直放置路面中心的正上方H米，路面開始被照亮的位置與點光源沿路面方向的距離為Dp以點光源為坐標原點，平行路面方向為χ軸，垂直路面方向為ζ軸，橫穿路面方向為y軸，則路面上每個照射點的坐標為(Di+L*N，(D1+L*(N+10)/20, W*M/20，-H)，N = 0、士 1、士 2 到士 10，M = 0、士 1、士 2 到士 10。在光學設計軟件 kmax 透鏡編輯窗口中，輸入點光源，透鏡和接收面。本實施例中，半導體激光管1到路面的垂直距離為H= 1.5米，路面開始被照亮的位置與點光源沿路面方向的距離SD1 = 20米，需要照射的路面為形狀為長方形，沿著路面方向長度為L = 40米，路面的寬度為W = 20米。設計出來的透鏡2由前后兩表面構成，前表面為平面，后表面6為自由曲面，滿足方程
權利要求
1.一種用于路面均勻照明的紅外激光燈裝置，該裝置包括驅(qū)動電路板(3)、風扇(4) 和機械封裝外殼(5)，其特征在于，該裝置包括半導體激光管(1)和透鏡O)；所述半導體激光管(1)表面貼有光纖，半導體激光管(1)發(fā)出的光線角度經(jīng)光纖整形后，將快軸光線壓縮，形成光斑，所述透鏡( 接收長方形光斑后將光束均勻投向遠處地面。
2.如權利要求1所述的一種用于路面均勻照明的紅外激光燈裝置，其特征在于，所述半導體激光管(1)、透鏡O)、驅(qū)動電路板C3)和風扇(4)集成在機械封裝外殼(5)內(nèi)。
3.如權利要求1所述的一種用于路面均勻照明的紅外激光燈裝置，其特征在于，所述光斑是快軸發(fā)散角為10°，慢軸發(fā)散角為8°的長方形光斑。
4.如權利要求1所述的一種用于路面均勻照明的紅外激光燈裝置，其特征在于，所述透鏡O)的前表面為平面，后表面(6)為曲面，滿足方程
5.如權利要求1或4所述的一種用于路面均勻照明的紅外激光燈裝置，其特征在于，所述透鏡( 表面鍍膜。
6.如權利要求1或4所述的一種用于路面均勻照明的紅外激光燈裝置，其特征在于，所述透鏡( 材料為低溫玻璃或塑料。
7.如權利要求1或4所述的一種用于路面均勻照明的紅外激光燈裝置，其特征在于，所述透鏡( 采用注塑、切削或膜壓任意一種方式進行加工。
全文摘要
一種用于路面均勻照明的紅外激光燈裝置屬于半導體照明領域，該裝置包括驅(qū)動電路板、風扇和機械封裝外殼，半導體激光管和透鏡；所述半導體激光管表面貼有光纖，半導體激光管發(fā)出的光線角度經(jīng)光纖整形后，將快軸光線壓縮，形成快軸發(fā)散角為10°，慢軸發(fā)散角為8°的長方形光斑，所述透鏡接收長方形光斑后將光線均勻投向遠處地面。本發(fā)明采用自由曲面透鏡對激光光束及進行能量分配，按照能量對應方式設計出來的自由曲面透鏡，可以在水平放置照明器的情況下，保證路面照射范圍內(nèi)能量均勻。含有自由曲面的激光照明器調(diào)整過程簡單，不需要調(diào)整向下俯仰的角度，只需水平放置，光束自然向下偏轉，照射到路面，減少調(diào)整時間，降低安裝成本。
文檔編號F21V5/04GK102519012SQ201110449168
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權日2011年12月29日
發(fā)明者劉華, 盧振武, 辛迪 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所