车用照明装置技术领域
本发明是有关于一种照明装置，且特别是有关于一种车用照明装
置。
背景技术
近来以发光二极管(light-emittingdiode，LED)和激光二极管(laser
diode)等固态光源为主的头灯渐渐在市场上占有一席之地。发光二极
管发光效率约在5％‐8％之间，其拥有不同的色温可供选择并具有优
异的省电效益。另一方面，由于激光二极管具有高于约20％的发光效
率，为了突破发光二极管的光源限制，因此渐渐发展了以激光光源激
发荧光粉产生可应用的高效率光源。此两种形式为目前固态照明的光
源主流。
此外，采用激光光源的头灯光源模块除了能以激光光源激发荧光
粉发光外，也具有可机动调整光源数目的优点来达到各种不同亮度的
头灯照明需求。因此，采用激光光源的头灯光源模块的架构具有非常
大的潜力能够取代传统高压汞灯的方式，而成为新一代主流头灯照明
之光源。
目前利用激光光源的车用头灯光源模块，其运作方式为激光光源
发出一光束并经由光学元件入射于合光元件后，再激发合光元件内的
荧光粉而形成白光。接着，白光则会入射到反射单元并被反射，进而
投射于前方。但如此一来，头灯光源模块的体积会较大，并仅有单一
色温可使用，且其中各元件的对位精准度要求高。此外，此种架构也
会导致合光元件易过热，而造成散热不易，进而产生荧光粉转换效率
不佳等问题。
中国台湾新型专利第M446346号揭露一种激光光源投影系统。中
国专利第102661563号揭露一种激光光源头灯光谱调节系统。中国专
利第101620318号揭露一种投影装置。中国专利第1897072号揭露一
种激光光源显示系统。中国专利第102127654号揭露一种光纤耦合半
导体激光照明车灯。
发明内容
本发明提供一种车用照明装置，其能用以调整投射的照明光束的
光形。
本发明提供一种车用照明装置，将光波长转换层设置于基板上较
易于散热，因此可避免散热不易以致于荧光粉转换效率不佳的问题。
本发明的其它目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到
进一步的了解。为达上述之一或部分或全部目的或是其它目的，本发
明的一实施例提出一种车用照明装置。车用照明装置包括至少一光源、
一光阀、一光波长转换层以及一投影镜组。至少一光源提供一光束。
光阀位于光束的传递路径上，其中光阀控制至少部分光束的光形。光
波长转换层位于至少部分光束的传递路径上。光波长转换层包括多个
光波长转换单元，将至少部分光束转换为一照明光束。投影镜组位于
照明光束的传递路径上，投射出照明光束，其中光波长转换层位于光
阀与投影镜组之间。
在本发明的一实施例中，上述的光阀包括一数位微镜元件，数位
微镜元件包括多个微镜片，而各光波长转换单元与部分这些微镜片对
应，且部分这些微镜片控制部分光束入射至对应的各光波长转换单元
上。
在本发明的一实施例中，上述的光波长转换单元包括多个第一光
波长转换单元以及多个第二光波长转换单元，照明光束包括至少一第
一子照明光束与至少一第二子照明光束，第一子照明光束与第二子照
明光束分别经由这些第一光波长转换单元与这些第二光波长转换单元
转换而来，且第一子照明光束的色温与第二子照明光束的色温不同。
在本发明的一实施例中，上述的光波长转换层还包括多个遮光元
件，且各遮光元件配置于这些光波长转换单元之间。
在本发明的一实施例中，上述的光波长转换层还包括一基板，基
板具有一第一面以及一相对于第一面的第二面，且这些光波长转换单
元设置于第一面上。
在本发明的一实施例中，上述的光波长转换层还包括一光学微结
构层，设置于第二面上并位于光波长转换层与投影镜组之间。
在本发明的一实施例中，上述的各微镜片能独立旋转并控制照射
到各微镜片上的部分光束的反射方向，以调整入射至光波长转换层的
至少部分光束的光形。
在本发明的一实施例中，上述的车用照明装置还包括一集光元件、
一均光元件以及一中继装置。集光元件位于光束的传递路径上。均光
元件位于光束的传递路径上，其中集光元件位于至少一光源与均光元
件之间。中继装置位于光束的传递路径上，并位于均光元件与数位微
镜元件之间，且均光元件位于集光元件与中继装置之间。
在本发明的一实施例中，上述的至少一光源的数量为多个，集光
元件包括多个集光透镜，且各集光透镜与各光源对应。
在本发明的一实施例中，上述的至少一光源的数量为多个，集光
元件包括多个光纤，且各光纤与各光源对应。
在本发明的一实施例中，上述的车用照明装置还包括至少一全反
射透镜，位于光阀与光波长转换层之间。
在本发明的一实施例中，上述的光束依序经由集光元件、均光元
件以及中继装置传递至光阀。
基于上述，本发明的实施例可达到下列优点或功效的至少其中之
一。本发明的实施例的车用照明装置可借助光阀来控制部分光束入射
至对应的各光波长转换单元上，因此能达到无段地调整光形的功能，
并可借助光阀的调变来控制所需光形的照明区域，以适应各种行车状
况。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，
并配合所附附图作详细说明如下。
附图说明
图1A是本发明一实施例的一种车用照明装置的架构示意图。
图1B是图1A的数位微镜元件的一种微镜片的示意图。
图1C是图1A的一种光波长转换层的正视示意图。
图2A、图3A、图4A与图5A分别是图1A经车用照明装置作用
而投射出的不同照明光束的示意图。
图2B、图3B、图4B与图5B分别是图2A、图3A、图4A与图
5A的照明光束的光形示意图。
图6A是图1A的另一种光波长转换层的示意图。
图6B是图6A的不同色温的光线的光谱功率对波长图。
图7是图1A的另一种光波长转换层的示意图。
图8是图1A的再一种光波长转换层的示意图。
图9是本发明另一实施例的一种车用照明装置的架构示意图。
图10是本发明再一实施例的一种车用照明装置的架构示意图。
具体实施方式
有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合参
考附图的一优选实施例的详细说明中，将可清楚地呈现。以下实施例
中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考
附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
图1A是本发明一实施例的一种车用照明装置的架构示意图。请
参照图1A，本实施例的车用照明装置100包括至少一光源110、一集
光元件120、一均光元件130、一中继装置140、一光阀(lightvalve)
150、一光波长转换层160以及一投影镜组170，其中光阀定义为控制
光束方向或光束通过或不通过的光学元件，光学技术领域者可知，光
阀可为反射式光阀如数位微镜元件(DigitalMicromirrorDevice，
DMD)、硅基液晶(LiquidCrystalonSilicon，LCOS)，或穿透式光阀
如液晶面板(LiquidCrystalPanel)等，但不限于此。
在本实施例中，光源110用以提供一光束60。举例而言，在本实
施例中，光源110可为蓝光激光二极管，光束60则为蓝光激光光束，
但本发明不限于此。在其它实施例中，光源110也可为其它种类的激
光二极管、高亮度的发光二极管、或其它种类的高亮度光源110。此
外，在本实施例中，集光元件120例如为集光透镜(Condenserlens)，
均光元件130例如为积分柱(Integratorrod)或者为透镜阵列(lens
array)如蝇眼透镜阵列(fly-eyelensarray)(未绘示)，且中继装置140
例如为中继透镜镜组(Relaylensset)，但本发明皆不限于此。
具体而言，如图1A所示，集光元件120、均光元件130、中继装
置140与光阀150(本实施例中光阀150例如为数位微镜元件)皆位
于光束60的传递路径上。集光元件120位于光源110与均光元件130
之间，均光元件130位于集光元件120与中继装置140之间。中继装
置140则位于均光元件130与数位微镜元件150之间，且均光元件130
位于集光元件120与中继装置140之间。
如图1A所示，当光源110发出光束60时，光束60可经由集光
元件120聚集后被传递至均光元件130中，并经由均光元件130出光。
接着，光束60再经由中继装置140传递至数位微镜元件150。换言之，
在本实施例中，光束60可依序经由集光元件120、均光元件130以及
中继装置140传递至数位微镜元件150。
图1B是图1A的数位微镜元件的一种微镜片的示意图。请参照图
1A及图1B，在本实施例中，数位微镜元件150包括多个微镜片151
(如图1B所示)，且数位微镜元件150经由这些微镜片151控制至少
部分光束60的光形。举例而言，在本实施例中，这些微镜片151可利
用脉冲宽度调变(PulseWidthModulation，PWM)的方式来控制微镜
片151进行小幅度的摆动，并进而可控制光投射到不同方向上的光强
比例。
进一步而言，如图1B所示，在本实施例中，微镜片151可为一
个具有开启状态(On-state)及关闭状态(Off-state)的元件，并能独
立旋转以控制照射到各微镜片151上的部分光束60的反射方向。举例
而言，如图1A与图1B所示，当微镜片151朝一特定方向D1时，即
处于开启状态。此时，若光束60被传递至微镜片151上，则可被反射
并传递至光波长转换层160。另一方面，当微镜片151朝向另一方向
D2时，即处于关闭状态。此时，若光束60被传递至微镜片151上，
则会被沿其它方向射出而被导向外侧，因此不会传递至光波长转换层
160上。如此，入射至光波长转换层160的光束60的光形将会因各微
镜片151的开启状态或关闭状态而有所不同。换言之，在本实施例中，
将可借助独立地控制各微镜片151的开启状态或关闭状态，来调整入
射至光波长转换层160的光束60的光形。
此外，请再次参照图1A，在本实施例中，车用照明装置100可选
择性地设置至少一全反射透镜(TotalInternalReflection(TIR)Prism)
180，其中全反射透镜180位于中继装置140与数位微镜元件150之间。
在光束60通过中继装置140后，可经由全反射透镜180反射而被传递
至数位微镜元件150，并藉此可调整光束60的行进方向，以利于数位
微镜元件150进行光形的调整。但本发明不限于此，图1A所绘示的
实施例为借助全反射透镜180改变并调整光束60的行进方向，然而在
数位微镜元件150控制良好并可提供所需光形的情况下，也可调整数
位微镜元件150的配置位置以直接反射光束60得到所需光形，而不需
另外设置全反射透镜180。
图1C是图1A的一种光波长转换层的正视示意图。请参照图1A
与图1C，光波长转换层160位于至少部分光束60的传递路径上，且
光波长转换层160包括一基板161以及多个光波长转换单元163。举
例而言，在本实施例中，基板161的材质可为玻璃或其它合适的透明
材料。另一方面，各光波长转换单元163为格状，且其材料例如为黄
色荧光粉或黄色量子点荧光粉，而可用以将蓝光光束60转换为白光。
更详细而言，在本实施例中，基板161具有一第一面S1以及一相对于
第一面S1的第二面S2，且光波长转换单元163例如以阵列的方式设
置于第一面S1上。换言之，在本实施例中，光波长转换层160为具有
多个格状光波长转换单元163的荧光粉层，但本发明不限于此。此外，
相较于公知技术将荧光粉设置于合光元件内，本发明将光波长转换层
160设置于基板161上较易于散热，可避免因散热不易以致于荧光粉
转换效率不佳的问题。
进一步而言，在本实施例中，各光波长转换单元163与部分的微
镜片151对应，而光束60在经过数位微镜元件150的各微镜片151
调变后，会被传递至所对应的各光波长转换单元163上。举例而言，
在一实施例中，光波长转换单元163的数量与微镜片151的数量并不
相同，而一光波长转换单元163可对应于多个微镜片151，经由相对
应的微镜片151所反射的光束60将入射至对应的各光波长转换单元
163上，以利于光形的调整。换言之，在本实施例中，光波长转换单
元163与微镜片151具有一对多的对应关系，但本发明不限于此。在
另一实施例中，光波长转换单元163与微镜片151也可具有一对一的
对应关系。
接着，请再次参照图1A，在本实施例中，投影镜组170位于照明
光束70的传递路径上，因此当光波长转换层160将至少部分光束60
转换为照明光束70后，照明光束70可再被传递至投影镜组170而被
投射出车用照明装置100。如此，由于车用照明装置100可借助部分
微镜片151来控制部分光束60入射至对应的各光波长转换单元163
上，因此能调整光束60入射至光波长转换层160的光形以及其所转换
而成的照明光束70的光形。举例而言，在本实施例中，车用照明装置
100可借助数位微镜元件150的调变来获得远光灯(highbeam)、近光
灯(lowbeam)及弯道辅助照明系统(Adaptivefrontlightingsystem，
AFS)等所需的光形，并可适应各种行车状况。
以下将搭配图2A至图5B，针对车用照明装置100如何适应各种
行车状况，并提供所需光形的情形进行进一步的说明。
图2A、图3A、图4A与图5A分别是图1A经车用照明装置作用
而投射出的不同照明光束的示意图。图2B、图3B、图4B与图5B分
别是图2A、图3A、图4A与图5A的照明光束70的光形示意图。请
参照图2A与图2B，在一般情况下，数位微镜元件150的各微镜片151
皆处于开启状态，此时被传递至数位微镜元件150的光束60将可全部
被传递至光波长转换层160的各光波长转换单元163上，并被转换为
照明光束70。接着，再经由投影镜组170投射至前方道路上，而可获
得较大亮度的照明效果。
另一方面，请参照图3A与图3B，在侧边对向有来车CA时，数
位微镜元件150可控制会使光线反射至无车处的微镜片151处于开启
状态，并控制会使光线反射至有车处的微镜片151处于关闭状态，此
时被传递至数位微镜元件150的光束60将会仅有部分被传递至光波长
转换层160的各光波长转换单元163上，藉此，经由投影镜组170被
投影出的照明光束70的光形，将会集中在无车侧。如此，将可在维持
充分的照明的情况下，避免使对向来车CA感到眩光。
进一步而言，请参照图4A、图4B、图5A与图5B，当侧边对向
的来车CA较为靠近我方车辆时，数位微镜元件150可视来车CA与
我方车辆的相对角度控制各微镜片151的开启或关闭状态。举例而言，
在本实施例中，数位微镜元件150可控制会使光线反射至无车处的微
镜片151处于开启状态，并控制会使光线反射至有车处的微镜片151
处于关闭状态(如图4A所示)。同时，在来车CA越来越靠近我方车
辆的情况下，可针对处于关闭状态的微镜片151的区域A进行调整(如
图5A所示)。如此，将可控制大部分的光线可被传递至光波长转换层
160所对应的各光波长转换单元163上，而少部分的光线则被导向外
侧。藉此，经由投影镜组170被投影出的照明光束70的光形，将会集
中在无车的角度上，并可依来车CA与我车的相对角度进行相对应的
调整，而可在维持充分的照明的情况下，避免使对向来车CA感到眩
光。
此外，如图2B、图3B、图4B与图5B所示，前述经车用照明装
置100作用而投射出的不同的各种照明光束70的光形实质上皆分布在
水平的明暗截止线以下的区域。此一光形分布可使本实施例的照明装
置应用在车辆照明时，可符合相关法规的标准。
如此一来，由于车用照明装置100可借助部分微镜片151来控制
部分光束60入射至对应的各光波长转换单元163上，因此可在仅有一
光源110的情况下达到无段地调整光形的功能，并可借助数位微镜元
件150的调变来控制所需光形的照明区域，以适应各种行车状况。
以下将搭配图6A至图8，针对光波长转换层160的各种可能变化
型态进行进一步的说明。
图6A是图1A的一种光波长转换层的示意图。图6B是图6A的
不同色温的光线的光谱功率对波长图，其横轴为波长，单位为纳米，
而纵轴为归一化的光谱功率。在本实施例中，图6A的光波长转换层
660与图1C的光波长转换层160类似，而差异如下所述。如图6A所
示，在本实施例中，光波长转换层660的光波长转换单元663包括多
个第一光波长转换单元663a以及多个第二光波长转换单元663b，其
中第一光波长转换单元663a与第二光波长转换单元663b可为多种荧
光粉，例如黄光荧光粉与红光荧光粉的混合，且第一光波长转换单元
663a与第二光波长转换单元663b中黄光荧光粉与红光荧光粉的混合
比例并不相同。如此，将可借助控制第一光波长转换单元663a与第二
光波长转换单元663b中的各种荧光粉混合比例以及蓝光光束60的强
度来进行调整照明光束70的色温。
举例而言，如图6B所示，当光波长转换单元663中所含的红光
荧光粉的比例较高时，其可使蓝光光束60转换成低色温的照明光束
70。而当光波长转换单元663中所含的黄光荧光粉的比例较高时，其
可使蓝光光束60转换成中色温的照明光束70。此外，当蓝光光束60
的强度较强时，其所转换而成的照明光束70就具有较高的色温。
进一步而言，请再次参照图6A，由于第一光波长转换单元663a
以及第二光波长转换单元663b的荧光粉混合比例并不相同，因此经由
不同的光波长转换单元663转换而成的照明光束70，其色温也不相同。
换言之，在本实施例中，照明光束70可包括至少一第一子照明光束
70a与至少一第二子照明光束70b，第一子照明光束70a与第二子照明
光束70b分别经由这些第一光波长转换单元663a与第二光波长转换单
元663b转换而来，因此，第一子照明光束70a的色温与第二子照明光
束70b的色温不同。
如此，在透过控制各微镜片151的开启或关闭状态，并搭配配置
相对应的第一光波长转换单元663a与第二光波长转换单元663b的区
域的情况下，使用光波长转换层660的车用照明装置100将可依实际
需求调整第一子照明光束70a的色温与第二子照明光束70b的比例，
进而可获得投射出车用照明装置100的照明光束70的所需色温，以适
应天候或使用者的偏好需求。
图7是图1A的光波长转换层的示意图。在本实施例中，图7的
光波长转换层760与图6A的光波长转换层660类似，而差异如下所
述。如图7所示，在本实施例中，光波长转换层760还包括多个遮光
元件765，各遮光元件765配置于光波长转换单元663之间。具体而
言，由于光波长转换单元663将光束60转换为照明光束70时，照明
光束70将会以散射的方式离开光波长转换单元663。因此，在本实施
例中，可借助遮光元件765的配置，可避免各光波长转换单元663之
间的照明光束70会因散射作用而相互影响，进而有利于进行照明区域
的光学设计。
图8是图1A的再一种光波长转换层的示意图。图8的光波长转
换层860与图7的光波长转换层760类似，而差异如下所述。如图8
所示，在本实施例中，光波长转换层860也可选择性地包括一光学微
结构层867，设置于基板161的第二面S2上。换言之，当光波长转换
层860被应用在图1A的车用照明装置100时，光学微结构层867会
位于光波长转换层860与投影镜组170之间。更详细而言，在本实施
例中，光学微结构层867例如为微透镜层，但本发明不限于此。在其
它实施例中，光学微结构层867也可为三角形的棱镜层或是其它具有
聚光效果的光学微结构层。具体而言，在本实施例中，当照明光束70
离开光波长转换单元663后，可经由光学微结构层867而会聚，进而
可增加出光效率。
如此一来，由于应用光波长转换层660、760、860的结构的车用
照明装置100也可借助部分微镜片151来控制部分光束60入射至对应
的各光波长转换单元663上，因此可在仅有一光源110的情况下，达
到无段地调整光形的功能，并可借助数位微镜元件150的调变来控制
所需光形的照明区域，以适应各种行车状况。因此，应用光波长转换
层660、760、860的车用照明装置100同样具有前述实施例所提及的
优点，在此也不再赘述。
图9是本发明另一实施例的一种车用照明装置的架构示意图。在
本实施例中，图9的车用照明装置900与图1A的车用照明装置100
类似，而差异如下所述。在本实施例中，至少一光源110的数量为多
个。此外，集光元件920包括多个集光透镜CL，且各集光透镜CL与
各光源110对应。在本实施例中，由于采用多个光源110以及多个集
光透镜CL作为集光元件920，因此车用照明装置900可具有较高的亮
度。此外，由于车用照明装置900也可借助部分微镜片151来控制部
分光束60入射至对应的各光波长转换单元163上，因此也能达到无段
地调整光形的功能，并可借助数位微镜元件150的调变来控制所需光
形的照明区域，以适应各种行车状况。因此，车用照明装置900同样
具有车用照明装置100所提及的优点，在此也不再赘述。
图10是本发明再一实施例的一种车用照明装置的架构示意图。在
本实施例中，图10的车用照明装置1000与图1A的车用照明装置100
类似，而差异如下所述。在本实施例中，至少一光源110的数量为多
个，集光元件1020包括多个光纤OF，且各光纤OF与各光源110对
应。在本实施例中，由于光纤OF的结构纤细且具有可挠折的性质，
因此易于耦接至均光元件130中，而有利于设置较多的光源110及进
行各光学元件于车用照明装置1000中的配置设计。此外，由于车用照
明装置1000也可借助部分微镜片151来控制部分光束60入射至对应
的各光波长转换单元163上，因此也能达到无段地调整光形的功能，
并可借助数位微镜元件150的调变来控制所需光形的照明区域，以适
应各种行车状况。因此，车用照明装置1000同样具有车用照明装置
100所提及的优点，在此也不再赘述。
综上所述，本发明的实施例的车用照明装置可借助数位微镜元件
来控制部分光束入射至对应的各光波长转换单元上，因此能达到无段
地调整光形的功能，并可借助数位微镜元件的调变来控制所需光形的
照明区域，以适应各种行车状况。并且，在透过控制各微镜片的开启
或关闭状态，并搭配相对应的光波长转换单元的材质的情况下，将可
调整投射出车用照明装置的照明光束的色温，以适应天候或使用者的
偏好需求。此外，相较于公知技术将荧光粉设置于合光元件内，由于
本发明将光波长转换层设置于基板上较易于散热，因此可避免散热不
易以致于荧光粉转换效率不佳的问题。
但以上所述仅为本发明的优选实施例而已，当不能以此限定本发
明实施的范围，即所有依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单
等效变化与修饰，都仍属于本发明专利覆盖的范围内。另外本发明的
任一实施例或权利要求不须实现本发明所揭露的全部目的或优点或特
点。此外，摘要部分和发明名称仅是用来辅助专利文件检索用，并非
用来限制本发明的权利范围。
【符号说明】
60：光束
70：照明光束
70a：第一子照明光束
70b：第二子照明光束
100、900、1000：车用照明装置
110：光源
120、920、1020：集光元件
130：均光元件
140：中继装置
150：光阀
151：微镜片
160、660、760、860：光波长转换层
161：基板
S1：第一面
S2：第二面
163、663：光波长转换单元
663a：第一光波长转换单元
663b：第二光波长转换单元
765：遮光元件
867：光学微结构层
170：投影镜组
180：全反射透镜
CL：集光透镜
OF：光纤
CA：来车
D1、D2：方向
A：区域