CN102287734A - Led灯模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及机动车或机动车前照灯的LED灯模块(1)，其中灯模块(1)包括透镜(2)和LED光源(8、9)，其中根据本发明漫射盘(3)如沿光线出口的方向所见，被置于LED光源(8、9)和透镜(2)之间，其中漫射盘(3)带有至少一个孔(10)让自LED光源(8、9)发出的光中至少部分直接通过，并且其中自LED光源发出并直接经漫射盘(3)的孔(10)溢出的部分的光穿过透镜(2)被投射，以在机动车前面的区域中产生照明功能。

Description

LED灯模块
技术领域
本发明涉及机动车或机动车前照灯的LED灯模块，其中所述灯模块包括透镜和LED光源。
这种LED光源可由被安置成产生“一束”共同光束的多个发光二极管(LED)构成。
背景技术
如上所述的灯模块基本上包括一个(或多个)的LED光源，例如形式为大功率的发光二极管，和透镜，能被用来产生光分布，其中所述光分布在所产生的光图像中包含高于HD线的光的部分。由此实施的照明功能(例如远光、物体照明等等)仅能在特殊的驾驶情况中被起动，尤其是每当想被照亮的物体出现在车辆之前，或该情况允许打开远光时。
因此，这种灯模块极少被起动，取决于灯模块的类型(远光、物体照明……)而经常在每小时仅起动几分钟。因而不能将这种灯模块结合到车辆或车辆前照灯的夜间设计中；即在夜晚每当灯模块还未被启动时，灯模块表面上可见的区域都显得阴暗，而这经常被认为是缺乏吸引力的。
由于实施照明功能所需的灯模块的设计(最大亮度，例如约为150勒克斯(lux))并且减少LED光输出的可能性相对有限，所以在暗的状态下实行照明功能而不超过法律规定的杂散光的值也是不可能的。
发明内容
因此，本发明的目的是提供上述问题的解决办法。
这个目的通过上述的灯模块达成：根据本发明，漫射盘如沿光线出口的方向所见被置于LED光源和所述漫射盘的透镜之间，其中所述漫射盘带有至少一个孔让自LED光源发出的光中至少部分直接通过，并且其中自LED光源发出并直接经漫射盘的孔发出的光的部分穿过透镜被投射，以在机动车前面的区域中产生照明功能。
由于设有漫射盘，在这里主光源的光能够不受阻碍地经过漫射盘中的孔，所以透镜能够被均匀地完全照亮，导致主要的照明功能不受影响。
这个方法能将所述灯模块结合到甚至未起动照明功能的前照灯设计中，借以将漫射盘照亮，相应地灯模块在视觉上是看得见的而不会显得阴暗。
在根据本发明的LED灯模块的具体实施例中，提供了LED光源被设为主光源，在这里基本上该光源发出的全部相关的光流穿过漫射盘中的孔溢出以产生照明功能。
术语“相关”的光流被理解为指能通过透镜的入光面进入这透镜的光流；该光流因而包括在透镜的孔径角内自LED光源发出的那些光线。发光二极管带有依其设计的给定发光特性，因此通常一部分的光线-假设其不被转向-以大于透镜的孔径角的角度朝多个方向发出，以致所述光线不进入透镜，因而原则上能用于照明功能。以大于孔径角的角度发出的LED光源的光不再构成“相关”的光流。
在本发明的特别有利的实施例中，设置至少一个额外的LED光源为第二光源，其相对于漫射盘的孔被设置得使第二光源发出的光基本上被射在漫射盘上，以致基本上没有自第二光源的光流穿过漫射盘的孔溢出。
这种LED光源能由形成“共同”光束的一个或多个发光二极管(LED)构成。然后第二光源能由这些LED光源中的其中一个或多个构成-同样见下文。
一个或多个额外的LED光源所照亮的漫射盘(散射盘)被用来产生均匀地发亮的表面。
能够在这里提供穿过主光源的LED光源和漫射盘的孔的一个轴形成光轴，第二光源的所述至少一个LED光源位于该光轴之外。
本方法以简单的方式防止第二光源的光经漫射盘的孔发出从而带来不想要的干扰放射光线。
为了使得漫射盘获得最佳的、尽可能均匀的完全照明，或者漫射盘看起来是最均匀从而灯模块看起来是最均匀的，能提供所述第二光源的所述至少一个LED光源被偏置在相对于主光源的后部并与光线出口的方向相反。
当所述LED光源距离第二光源越远，漫射盘获得较均匀的照明。
在本发明的另一实施例中，所提供的第二光源包括两个或更多个LED光源，其目的是为了让漫射盘得到均匀的完全照明。
另一有利的方面是主光源的LED光源和第二光源的至少一个LED光源是能够分开地控制的，从而使得主光源和第二光源能彼此独立地开关。
当灯模块被安装在车辆前照灯中时，如果灯模块的第二光源沿垂直方向在某水平面，其例如贯通主光源的LED光源，之下带有n个LED光源，并在所述水平面之上带有m个LED光源，其中m＜n，则是更加有利的。
由于灯模块的透镜通常是从所述水平面之上的观看角度被观看，增加较低区域的LED的数量是有利的，这是因为这个区域被投射在水平面之上的所述角度区域，以致透镜能够获得在视觉上更有吸引力的照明。
透镜的光轴在多个LED的境况下，不必一定贯通LED或其几何中心，这是对的，水平面也不必一定贯通主LED光源，但反而能由垂直地偏置的透镜限定，因此投射的位置(观看角度)也会发生变化。
原则上，最佳的方法会是第二光源的LED光源的数量较多，然而这会受制于前照灯的成本和可用的安装空间。能在完全照亮透镜/漫射盘方面获得具吸引力的效果的本发明的简单而具成本效益的变体中，m＝0。
如果在各种情况下在水平面之上或之下的LED光源都相对于穿过光轴的垂直平面沿水平方向被对称地安置，则在尽可能一致照明的方面是进一步更加有利的。
在这方面还能提供所述第二光源的额外的LED光源是被横向地放置在主光源的LED光源的附近。
为了能够最佳地利用主光源的LED光源的光流，进一步提供将漫射盘中的孔的尺寸-例如直径、横向尺寸等等，和/或主光源的LED光源相对于漫射盘的孔的安置，和/或主光源的LED光源离漫射盘的距离-选择以达到如下所述：来自形成主光源的LED光源发出的在透镜的孔径角之内的所有光线都能穿过该孔。
漫射盘中孔的尺寸是取决于该盘离主光源的LED光源的距离并能从透镜的孔径角推断出来。由于漫射盘的孔是直接穿过透镜被投射，所以该孔尽可能是小的是有利于实施的。此外，孔的形状优选与已磨边的透镜(trimmed lens)的形状相配合。
漫射盘被放置得尽可能靠近主光源的LED光源以将孔的尺寸减至最小。
在磨边透镜的形状方面，尤其重要的是透镜的入光面是什么形状。其中透镜具平或弯曲的表面，带有例如圆(正方、长方)的形状，或任何根据应用所需的形状，所述形状在这里被称作“磨边透镜的形状”。按比例地，在这里的孔的形状优选与磨边透镜的形状相同。
漫射盘的形状优选如下实现：如从外所见，能从所有观看角度透过投射透镜看见漫射盘，从而可使透镜的外观实际上是均匀的。
如果将漫射盘中的孔的尺寸-例如直径、横向尺寸等等，和/或第二光源的至少一个LED光源相对于漫射盘的孔的安置，和/或第二光源的所述至少一个LED光源离漫射盘的距离-选择以达到如下所述则是进一步有利的：形成第二光源的所述至少一个LED光源发出的光线仅进入漫射盘中无孔的区域。
这样，第二光源的光不能经过漫射盘的孔，而反之会导致不想要的效果。
如果将漫射盘中的孔的尺寸-例如直径、横向尺寸等等，和/或第二光源的至少一个LED光源相对于漫射盘的孔的安置，和/或第二光源的至少一个LED光源离漫射盘的距离-选择以达到如下所述则是尤其有利的：形成第二光源的所述至少一个LED光源发出的光线发出上至漫射盘的孔的边缘。
漫射盘的一致的照明基本上由3个参数限定：第二LED光源离漫射盘的距离、光源的数量、光源在透镜的光轴周围的安置，优选在该盘后面的一个或多个平面上，以达致第二LED光源离漫射盘所需的距离。
一般规则是透镜的均匀性与第二LED光源的数量和第二LED光源离漫射盘的距离成正比，第二LED光源的均匀分布是有利的。
灯模块可用的安装空间对这些参数有限制的作用。在此基础上，发现了某些优化的变体。
可进一步提供所述漫射盘的孔的边缘沿主光源的方向逐渐变细，例如是梯形，以最佳地与主光源的边部光线(marginal rays)的光路相配合(边部光线是那些以低于透镜的孔径角到达透镜的光线)。
在主光源的LED光源方面，这可例如为红外光源。
附图说明
以下讨论基于附图对本发明进行详细描述。这是：
图1显示了根据本发明的灯模块，其为沿该模块的光轴的垂直截面；
图2是所述灯模块的第一变体的主视示意图；以及
图3是根据本发明的灯模块的另一变体的主视示意图。
具体实施方式
图1和2显示了机动车或机动车前照灯的根据本发明的第一灯模块1。LED灯模块1包括透镜2和LED光源8、9，其中所述的LED光源包括印刷线路板9和发光二极管8。所述LED光源可以是大功率的发光二极管；或者其也能够是红外发光二极管。
漫射盘3被置于所述LED光源8、9和透镜2之间，其中漫射盘3带有孔10，其允许至少一部分自LED光源8、9发出的光直接通过。LED光源8、9的所述直接通过的部分，其穿过漫射盘3的孔10溢出，穿过透镜2被投射以在机动车前面的区域中产生照明功能。
LED光源8、9被设为主光源，其中基本上所述光源的全部被发出的相关光流穿过漫射盘3的孔10溢出以产生照明动能。照明功能在这里涉及例如远光或物体照明(例如行人)，所述照明功能仅在特别的驾驶情况下被适当地起动。
术语“相关”的光流被理解为指能通过透镜的入光面进入这透镜的光流；该光流因而包括在透镜的孔径角之内自LED光源发出的那些光线。发光二极管具有依其设计的给定发光特性，因此通常一部分的光线-假定其不被转向-以大于透镜孔径角的角度朝多个方向发出，以致所述光线不进入透镜，因而原则上能用于照明功能。以大于孔径角的角度发出的LED光源的光不再构成“相关”的光流。
此外，额外的LED光源6、7；6’、7’(附图标记6、6’识别出给定的发光二极管；附图标记7、7’识别出相关的LED印刷电路板)被装设成共同形成第二光源，其被相对于漫射盘3的孔10放置使第二光源发出的光基本上发射到漫射盘3上，以致第二光源基本上没有光流，优选为完全没有这种光流穿过漫射盘3的孔10溢出。
漫射盘3能被这些额外的LED光源照亮，而透镜能通过该漫射盘被均匀地完全照亮，其中主光源的光能够不受阻碍地穿过漫射盘中的孔，以致主要的照明功能不受影响。
这个方法能将灯模块结合到甚至未起动照明功能的前照灯设计中，借以将漫射盘照亮，并适当地，例如在黑暗中，灯模块是视觉上可见的而不会显得阴暗。
基于实施照明功能所需的灯模块的设计(最大亮度，例如约为150勒克斯)并且减少LED光输出的可能性相对有限，所以在暗的状态下实行照明功能并从而不超过法律规定的杂散光的值也是不可能的。
主光源的LED光源8、9和第二光源的LED光源6、7；6’、7’都被安装在带有散热片5的散热器4上。该散热器的具体形式在下文中更详细地描述。
如图1所示，穿过主光源的LED光源8、9和穿过漫射盘3的孔10的一条轴形成光轴100。第二光源的额外的LED光源6、7；6’、7’位于光轴100之外。
本方法以简单的方式防止第二光源的光经漫射盘的孔发出从而带来不想要的干扰放射光线。
为了使得漫射盘获得最佳的、尽可能均匀的完全照明，或漫射盘看起来是最均匀从而灯模块看起来是最均匀的，能提供所述第二光源的LED光源6、7；6’、7’被移偏置在相对于主光源8、9的后部并与光线出口的方向相反。当所述LED光源距离第二光源越远，漫射盘获得较均匀的完全照明。
类似地，散热器4带有前平面，其上装有主光源8、9，并带有另一后移的平面以安装第二光源6、7；6’、7’。在所示的变体中，仅设有一个这样的平面给第二光源，但原则上也可设有两个或更多个这样的平面。
一种圆顶从第二LED光源的平面凸起，主LED光源的平面位于该圆顶上。该圆顶当然也影响第二LED光源发出的光，如下文所述。
主光源的LED光源8、9和第二光源的LED光源6、7；6’、7’是能够分开地控制的，从而使得主光源和第二光源能彼此独立地开关。
当灯模块已被安装在车辆前照灯时，灯模块的第二光源在穿过主光源的LED光源的水平面101之下垂直地带有n个LED光源6’、7’，并在所述水平面之上带有m个LED光源6、7，其中m＜n。
这在图2中是明显的，其中n＝3及m＝1，在图3中也是明显的，其中m＝0及n＝3。
水平面101之上或之下的LED光源被相对于穿过光轴100的垂直平面沿水平方向对称地安置。
此外，第二光源的额外的LED光源6’、7’同样被横向地安置在主光源的LED光源8、9的附近-即在图2或图3的具体例子中每侧布置一个。
为了能够最佳地利用主光源的LED光源8、9的光流，进一步提供了将漫射盘3中的孔10的尺寸-例如直径、横向尺寸等等，和/或主光源的LED光源8、9离漫射盘3的距离-选择以达到如下所述：来自形成主光源的LED光源8、9发出的在透镜2的孔径角之内的所有光线都能穿过孔10。正好到达透镜的孔径角-换言之，孔10勉强允许其通过-的主LED光源发出的光线被识别为S1(图1)。
漫射盘中孔的尺寸是取决于该盘离主光源的LED光源的距离并能从透镜的孔径角推断出来。由于漫射盘的孔是直接穿过透镜被投射，所以该孔尽可能是小的是有利于实施的。此外，孔的形状优选与已磨边的透镜的形状配合。
漫射盘被放置得尽可能靠近主光源的LED光源以将孔的尺寸减至最小。
漫射盘的形状优选如下实现：如从外所见，能从所有观看角度通过投射透镜看见漫射盘，从而可使透镜的外观实际上是均匀的。
进一步提供了将漫射盘3中的孔10的尺寸-例如直径、横向尺寸等等，和/或第二光源的LED光源6、7；6’、7’相对于漫射盘3的孔10的布置，和/或第二光源的LED光源6、7；6’、7’离漫射盘3的距离-选择以达到以下所述：形成第二光源的LED光源6、7；6’、7’发出的光线仅进入漫射盘3中无孔10的区域。
这样，第二光源的光不能经过漫射盘的孔，而反之会导致不想要的效果。
如图1所示，如果将漫射盘3中孔10的尺寸-例如直径、横向尺寸等等，和/或第二光源的LED光源6、7；6’、7’相对于漫射盘3中的孔10的安置，和/或第二光源的LED光源6、7；6’、7’离漫射盘3的距离-选择以达到以下所述则是尤其有利的：形成第二光源的LED光源6、7；6’、7’的光线被发出上至漫射盘3的孔10的边缘。
在这方面，图1显示了正好到达孔10的边缘的第二LED光源6、7；6’、7’的那些光线S2；以更大的角度发出并能穿过孔10而溢出的光线已经由散热器，即主光源位于其上的圆顶，视乎散热器或其圆顶的表面性质而被吸收或(散射地)反射。
第二LED光源离散热器4的圆顶的距离必须与第二LED光源离漫射盘的距离成正比，这是因为否则圆顶会产生过渡遮光的效果。圆顶的轻微遮光能由漫射盘中的导光效果(light-guide effect)得以补偿。
关于第二LED光源6、7；6’、7’被如何安置在散热器上以获得漫射盘3的最大而一致的完全照明而无任何光穿过孔10这方面的调整当然还取决于散热器4的几何形状。
漫射盘的一致照明基本上由3个参数限定：LED光源离漫射盘的距离，光源的数量以及光源在透镜的光轴周围的安置，优选地在所述盘后面的一个或多个平面上，以达致第二LED光源必须离漫射盘的距离。
一般规则是透镜的均匀性与LED光源的数量和第二LED光源离漫射盘的距离成正比，第二LED光源的均匀分布是有利的。
灯模块可用的安装空间对这些参数有限制的作用。在此基础上，发现了某些优化的变体，例如图1中的LED光源的阶梯式安置。
第二LED光源还能与主LED光源一起被放置在一个平面上。这种方法使得即使利用少量的LED也同样能实施均匀的照明观感。然而在这种情况下，漫射盘应该向前弯曲或倾斜地向前延伸。

Claims (15)

1.机动车或机动车前照灯的LED灯模块(1)，其中灯模块(1)包括透镜(2)和LED光源(8、9)，其特征在于漫射盘(3)沿光线出口的方向所见，被置于LED光源(8、9)和透镜(2)之间，其中漫射盘(3)带有至少一个孔(10)让自LED光源(8、9)发出的光中至少一部分直接通过，并且其中自LED光源发出并直接经漫射盘(3)的孔(10)溢出的所述部分光穿过透镜(2)被投射，以在机动车前面的区域中产生照明功能。
2.根据权利要求1所述的LED灯模块，其特征在于LED光源(8、9)被设为主光源，其中基本上该光源发出的全部相关的光流穿过漫射盘(3)中的孔(10)溢出以产生照明功能。
3.根据权利要求1或2所述的LED灯模块，其特征在于至少一个额外的LED光源(6、7；6’、7’)被设置为第二光源，其相对于漫射盘(3)的孔(10)被安置得使第二光源发出的光基本上被射在漫射盘(3)上，以致基本上没有自第二光源的光流穿过漫射盘(3)的孔(10)溢出。
4.根据权利要求3所述的LED灯模块，其特征在于穿过主光源的LED光源(8、9)和漫射盘(3)的孔(10)的一个轴形成光轴(100)，并且第二光源的所述至少一个LED光源(6、7；6’、7’)位于光轴(100)之外。
5.根据权利要求3所述的LED灯模块，其特征在于第二光源的所述至少一个LED光源(6、7；6’、7’)被偏置在相对于主光源的后部并与光线出口的方向相反。
6.根据权利要求3至5中其中一项权利要求所述的LED灯模块，其特征在于第二光源包括两个或更多个LED光源。
7.根据权利要求3至6中其中一项权利要求所述的LED灯模块，其特征在于主光源的LED光源(8、9)和第二光源的所述至少一个LED光源(6、7；6’、7’)是能够被分开地控制的。
8.根据权利要求3至7中其中一项权利要求所述的LED灯模块，其特征在于当灯模块被安装在车辆前照灯中时，灯模块的第二光源在某水平面之下垂直地带有n个LED光源6’、7’，该水平面例如贯通主光源的LED光源，并在所述水平面之上带有m个LED光源6、7，其中m＜n。
9.根据权利要求8所述的LED灯模块，其特征在于m＝0。
10.根据权利要求8或9所述的LED灯模块，其特征在于LED光源被安置于水平面之上或之下，在各种情况下都相对于穿过光轴(100)的垂直平面沿水平方向被对称地安置。
11.根据权利要求8至10中其中一项权利要求所述的LED灯模块，其特征在于第二光源的额外的LED光源(6’、7’)是被横向地放置在主光源的LED光源(8、9)的附近。
12.根据权利要求1至11中其中一项权利要求所述的灯模块，其特征在于将漫射盘(3)中的孔(10)的尺寸-例如直径、横向尺寸等等，和/或主光源的LED光源(8、9)相对于漫射盘(3)的孔(10)的安置，和/或主光源的LED光源(8、9)离漫射盘(3)的距离-选择以达到如下所述：来自形成主光源的LED光源(8、9)发出的在透镜(2)的孔径角之内的所有光线都能穿过孔(10)。
13.根据权利要求3至13中其中一项权利要求所述的灯模块，其特征在于将盘中的孔(10)的尺寸-例如直径、横向尺寸等等，和/或第二光源的至少一个LED光源(6、7；6’、7’)相对于漫射盘(3)的孔(10)的安置，和/或第二光源的至少一个LED光源(6、7；6’、7’)离漫射盘(3)的距离-选择以达到如下所述：形成第二光源的所述至少一个LED光源(6、7；6’、7’)发出的光线仅进入漫射盘(3)中无孔(10)的区域。
14.根据权利要求13所述的灯模块，其特征在于将漫射盘(3)中的孔(10)的尺寸-例如直径、横向尺寸等等，和/或第二光源的至少一个LED光源(6、7；6’、7’)相对于漫射盘(3)的孔(10)的安置，和/或第二光源的至少一个LED光源(6、7；6’、7’)离漫射盘(3)的距离-选择以达到如下所述：形成第二光源的所述至少一个LED光源(6、7；6’、7’)发出的光线发出上至漫射盘(3)的孔(10)的边缘。
15.根据权利要求1至14中其中一项权利要求所述的灯模块，其特征在于主光源的LED光源(8、9)为红外光源。
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