一种激光保护系统和激光安全保护系统的制作方法

1.本实用新型涉及激光照明领域，更具体地，涉及一种激光保护系统和激光安全保护系统。


背景技术：

2.在光束照明应用中，传统的光束照明的光源大部分使用的大功率灯泡，由于灯泡的电弧短且发光体点小，单位面积内发光光通量高，使得灯泡光源在光束照明中起到主导地位。然而灯泡存在能效低、寿命短、汞污染等问题，光束光斑中心与边缘均匀性差现象。
3.激光照明为光束照明的发展技术，可克服上述传统光束照明存在的缺陷，通常利用波长转换器装置转换激光光源的激光形成适应照明特性的波段的光线，即照明光，然而激光光源的出射光汇聚成一点时，能量密度较高，容易将波长转换装置烧坏，并且当波长转换装置损坏导致激光泄漏，存在很大安全隐患。目前激光照明技术的安全性和可靠性仍需进一步提高。


技术实现要素：

4.本实用新型提供一种激光保护系统和激光安全保护系统，用于提高激光照明的安全性和可靠性。
5.本实用新型采取的技术方案包括：一种激光保护系统，包括光感电装置、激光驱动模组和控制单元；所述控制单元分别连接所述光感电装置和激光驱动模组；所述光感电装置用于检测光照信号，并将所述光照信号传输至控制单元，或，并将所述光照信号转换为检测信号后传输至控制单元；所述控制单元用于根据所述光照信号或所述检测信号调节所述激光驱动模组的负载或启闭所述激光驱动模组。
6.光感电装置接收激光照明模组射出的照明光，形成对应的光照信号或检测信号输入至所述控制单元，其中，所述光照信号为所述照明光发生光电效应直接产生的电信号，所述检测信号为，为了更好适应电路特性，对所述光电效应直接产生的电信号进行处理后的电信号。控制单元连接光感电装置与激光驱动模组，所述光照信号或检测信号影响控制单元向激光驱动模组输出的电信号，激光驱动模组接收到电信号后执行反馈，控制与其连接的激光照明模组负载，实现调节或者启闭。
7.作为可选方案之一，所述控制单元为控制电路，所述控制电路包括放大单元和执行单元；所述放大单元分别与所述光感电装置和所述执行单元连接，用于放大所述光照信号或所述检测信号，以切换所述执行单元的开关状态；所述执行单元与所述激光驱动模组连接，通过切换自身的开关状态启闭所述激光驱动模组。
8.进一步，所述放大单元包括第一三极管和第二三极管，所述第一三极管的基极与所述光感电装置连接，集电极用于与电源输入端连接，发射极与所述第二三极管的基极，所述第二三极管的集电极与所述执行单元连接，发射极用于接地。
9.进一步，所述执行单元为并联的继电器和二极管。
10.作为可选方案之一，所述控制单元为单片机控制系统或微处理器。
11.进一步，所述光感电装置包括光敏二极管和电阻；所述光敏二极管用于检测光照信号，所述电阻用于对所述光照信号进行分流或分压处理。
12.进一步，所述激光驱动模组包括供电电源和激光光源驱动，所述供电电源与所述激光光源驱动的一端连接，所述激光光源驱动的另一端用于与激光照明模组连接。
13.进一步，所述供电电源为直流电源。
14.本实用新型采取的技术方案还包括：一种激光安全保护系统，包括用于出射照明光的激光照明模组和如上所述的激光保护系统；所述激光驱动模组与激光照明模组连接，用于调节所述激光照明模组的负载或启闭所述激光照明模组；所述光感电装置设置于所述激光照明模组出射照明光的光路上。
15.进一步，所述激光照明模组包括激光出射单元和波长转换装置；所述激光驱动模组与所述激光出射单元连接，用于调节所述激光出射单元的负载或启闭所述激光出射单元；所述波长转换装置用于吸收部分所述激光出射单元射出的激光并将其转换为受激光，受激光和未被所述波长转换装置吸收的激光混合形成照明光。
16.进一步，所述波长转换装置和所述光感电装置之间设有光引导体，所述光引导体用于引导经波长转换装置出射的照明光至光感电装置。
17.进一步，所述激光安全保护系统还包括收拢和出射所述照明光的透镜元件。
18.进一步，所述透镜元件包括收拢照明光的收拢透镜和出射照明光的出光透镜，所述光感电装置设置在收拢透镜和出光透镜之间。
19.进一步，所述光感电装置设置在所述照明光的光斑的边缘位置或靠近边缘的位置。
20.进一步的，所述光感电装置还包括透过激光且过滤受激光的滤光片。
21.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：将激光模组射出的光束形成光照信号或转换形成检测信号，并传输至控制单元，通过控制单元的接收和反馈实现根据激光模组射出光束的光照信号或检测信号开启或者关闭激光模组，避免激光系统烧坏、激光泄漏损坏人眼等多种隐患，达到防护目的，提高激光照明的安全性和可靠性。
附图说明
22.图1为本实用新型的实施例1的电路结构示意图。
23.图2为本实用新型的实施例2的电路结构示意图。
24.图3为本实用新型的实施例3的激光安全保护系统中的激光照明模组示意图。
25.附图标号：第一三极管11；第二三极管12；单片机控制系统14；直流电源2；激光光源驱动3；激光照明模组4；第一准直透镜41；均光扩散片42；聚焦透镜43；第一光引导体44；第二光引导体45；收拢透镜46；出光透镜47；反射型荧光粉片52。
具体实施方式
26.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。
27.实施例1
28.如图1所示，本实施例提供一种激光保护系统，包括光感电装置、激光驱动模组和控制单元；控制单元分别连接光感电装置和激光驱动模组；光感电装置用于检测光照信号，并将光照信号传输至控制单元；或，光感电装置用于检测光照信号，并将光照信号转换为检测信号后再传输至控制单元；控制单元用于根据光照信号或检测信号调节激光驱动模组的负载或启闭激光驱动模组。
29.具体地，本实施例的光感电装置内设有光敏二极管pd、电阻r1、电阻r2和电阻r3，光敏二极管pd正极通过电阻r1与控制电路连接，负极接入电源输入端；电阻r2和电阻r3并联，形成并联电阻，电阻r1与所述并联电阻串联。电阻r1的一端与光敏二极管pd连接，另一端连接并联电阻的一端；并联电阻的另一端接地，并在电阻r1和电阻r3之间接入控制单元。
30.控制单元为控制电路，包括放大电路和执行单元。
31.其中，放大电路包括第一三极管11和第二三极管12，第一三极管11的集电极接入电源输入端，基极连接电阻r1和电阻r3之间的电路，发射极与电阻r3和第二三极管12的基极连接。第二三极管12的集电极与执行单元连接，基极与第一三极管11的发射极连接，发射极接地。
32.执行单元包括并联设置的继电器j1和二极管d1，继电器j1的控制侧与电源输入端和第二三极管12的集电极连接并接入电源输入端，受控侧连接激光驱动模组。二极管d1的正极与继电器j1的控制侧并联地与第二三极管12的集电极连接，负极接入电源输入端。
33.本实施例适用的激光驱动模组包括直流电源2和激光光源驱动3，直流电源2通过继电器j1的受控侧与激光光源驱动3的一端连接，激光光源驱动3的另一端连接至激光照明模组4。
34.光敏二极管pd感应激光照明模组4射出的光束，在所述保护电路中产生反向电流，即光照信号，由于该反向电流通常较小，电阻r1需要选取电阻值较大的电阻，与光敏二极管pd分压，将反向电流放大，放大后的反向电流流向电阻r2和电阻r3，电阻r2和电阻r3分别为第一三极管11的基极和第二三极管12的基极提供偏置电压，第一三极管11和第二三极管12对反向信号进行处理，继电器j1接收经过第一三极管11和第二三极管12处理后的反向电流，并执行对激光驱动模组的控制，继电器j1的受控侧充当激光驱动模组中直流电源2和激光光源驱动3之间的连接开关，以控制激光光源驱动3的启闭。光敏二极管pd感光产生的反向电流削弱电源输入端对光敏二极管pd和电阻r1之间施加的电压，通过光敏二极管pd和电阻r1之间的电压变化可以灵敏、准确地检测当前激光照明模组4的激光强度，当应激光照明模组4射出的光束的激光强度过高，控制电路可以快速作出控制反馈，切断直流电源2和激光光源驱动3之间的连接，关闭激光驱动模组，从而关闭激光照明模组4。
35.实施例2
36.如图2所示，如图1所示，本实施例提供一种激光保护系统，包括光感电装置、激光驱动模组和控制单元；控制单元分别连接光感电装置和激光驱动模组；光感电装置用于检测光照信号，并将光照信号传输至控制单元；或，光感电装置用于检测光照信号，将光照信号转换为检测信号后再传输至控制单元；控制单元用于根据光照信号或检测信号调节激光驱动模组的负载或启闭激光驱动模组。
37.具体地，本实施例的光感电装置内设有光敏二极管pd、电阻r4和电阻r5。光敏二极
管pd的正极与接地端连接，负极连接电阻r4和电阻r5。
38.控制单元为单片机控制系统14；在其他实施方式中，还可以根据实际需要将所述单片机控制系统替换为微处理器。电阻r4的一端与电源输入端连接，另一端连接电阻r5的一端，电阻r5的另一端连接单片机控制系统14，电阻r4和电阻r5之间连接光敏二极管pd的负极。单片机控制系统14与电阻r5连接一端的另一端连接激光驱动模组。
39.本实施例适用的激光驱动模组包括直流电源2和激光光源驱动3，单片机控制系统14具体与激光光源驱动3连接，直流电源2与激光光源驱动3的一端连接，激光光源驱动3的另一端连接至激光照明模组4。
40.光敏二极管pd感应激光照明模组4射出的光束，在所述保护电路中产生反向电流，即光照信号，反向电流减小经过光敏二极管pd的正向电流，使光敏二极管pd、电阻r4和电阻r5之间节点的电压值发生变化，单片机控制系统14与电阻r5之间的电压值与所述节点的电压值相同，单片机控制系统14根据该电压值输出不同强度的电流信号至激光光源驱动3，通过激光光源驱动3调节激光驱动模组的负载或启闭所述激光驱动模组。当激光照明模组4的射出光束的激光强度过高，反向电流增大，光敏二极管pd的电阻值急剧下降，所述节点的电压值产生明显的下降，单片机控制系统14可以快速读取并输出相应强度的电流信号至激光光源驱动3，关闭激光驱动模组，从而关闭激光照明模组4。
41.实施例3
42.本实施例提供一种激光安全保护系统，包括用于出射照明光的激光照明模组和激光保护系统；所述激光驱动模组与激光照明模组连接以控制所述激光照明模组的负载或启闭所述激光照明模组。所述激光保护系统为实施例1或实施例2的激光保护系统，所述光感电装置设置于所述激光照明模组出射照明光的光路上。
43.所述激光照明模组包括激光出射单元和波长转换装置，所述波长转换装置可以为透射型激光转换装置，也可以为反射型激光转换装置，具体地，如图3所示，本实施例以反射型激光转换装置为例对激光照明模组进行说明，本实施例的激光照明模组包括与激光驱动模组连接的激光出射单元和反射型波长转换装置。
44.反射型波长转换装置为反射型荧光粉片52，反射型荧光粉片52表面的荧光粉层可将激光转换为受激光，入射至反射型荧光粉片52的激光光束部分被转换为受激光，受激光和其余未被转换的激光混合形成照明光向外反射。
45.激光出射单元包括激光光源和用于将激光光源射出光束聚焦至反射型荧光粉片52的聚焦元件，本实施例聚焦元件包括第一准直透镜41、均光扩散片42、聚焦透镜43、第一光引导体44、第二光引导体45、收拢透镜46。
46.所述激光照明模组还可以包括收拢和出射照明光的透镜元件，具体的，例如对于车灯领域，所述透镜元件可以为收拢透镜46和出光透镜47。值得注意的是，收拢透镜46一方面起到聚焦透镜的作用将激光聚焦到波长转换装置上，一方面又起到准直透镜的作用收拢波长转换装置反射出的光线。
47.再参考图3(激光驱动模组及激光保护系统未示出)，激光光源为点光源，射出的发散激光经过第一准直透镜41，被第一准直透镜41收拢准直，穿过均光扩散片42到达聚焦透镜43，聚焦透镜43将激光光束聚焦至第一光引导体44，激光光束到达第一引导体后被改变传播方向，射向第二光引导体45，第二光引导体45再次改变激光光束的传播方向，使其穿过
收拢透镜46到达反射型荧光粉片52，反射型荧光粉片52的荧光粉层面向收拢透镜46，将激光光束部分被转换为受激光，并混合受激光和其余未被转换的激光形成照明光向收拢透镜46反射，照明光穿过收拢透镜46到达出光透镜47，经收拢透镜46和出光透镜47的共同作用出射平行或近平行的照明光。其中，激光保护系统的光感电装置pd设于可感应照明光的区域，即激光照明模组出射照明光的光路上，优选地本实施例的光感电装置设于反射型荧光粉片52和出光透镜47之间，本实施例的光感电装置pd更优选地设于形成照明光光斑的边缘位置或靠近边缘的位置。本实施例光感电装置pd是设置在激光照明模组直接发出照明光的光路上，在其他实施方式中，所述波长转换装置和所述光感电装置pd之间还可以设有光引导体，由所述光引导体引导经波长转换装置出射的照明光至光感电装置pd。进一步地，光感电装置pd接收照明光的表面设有滤光片，滤光片用于过滤照明光中的受激光允许未受波长转换装置转换激发的激光光线透射，即所述光感电装置还包括透过激光且过滤受激光的滤光片，使光感电装置pd仅接收激光光线，感应照明光中的激光强度。此处所述的未受波长转换装置转换激发的激光光线包括经波长转换装置发生漫反射的激光光线和激光光源发出的未经漫反射的激光光线。
48.激光驱动模组包括直流电源和激光光源驱动；直流电源通过继电器与激光光源驱动的一端连接，激光光源驱动的另一端与激光照明模组连接，直流电源用于根据继电器的启闭为激光光源驱动供电。
49.当激光光源出射的激光光源强度较高，或激光照明模组工作时间过长时，波长转换装置上的荧光粉层局部温度升高，出现荧光粉热淬灭现象，使得转换受激光的效率降低，光感电装置pd检测照明光中的激光比例过高，触发继电器j1的受控侧切断激光驱动模组中直流电源和激光光源驱动之间的连接，关闭激光驱动模组，从而关闭激光照明模组，达到防护目的。
50.本实施例是以反射型激光模组为例，在其他实施方式中，激光模组也可以为透射型激光模组，透射型激光模组与反射型激光模组的主要区别在于：反射型激光模组的波长转换装置为反射型荧光粉片，激光照射到反射型荧光粉片上后光线被反射，而透射型激光模组的波长转换装置为透射型荧光粉片，激光是穿过投射型荧光粉片出射光线，对于透射型激光模组的激光安全保护系统此处不再赘述。
51.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。