CN103883957A

CN103883957A - 车辆照明装置

Info

Publication number: CN103883957A
Application number: CN201310670961.9A
Authority: CN
Inventors: 丹尼尔·魏森贝格尔; 罗兰·菲德林
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2013-12-10
Publication date: 2014-06-25
Anticipated expiration: 2033-12-10
Also published as: US20140177253A1; DE102012224345A1; US9341335B2; CN103883957B

Abstract

车辆照明装置（11）具有至少一个半导体光源（12）和至少一个下游连接的光学元件（13），其中，该至少一个光学元件（13）是位置能调节的。本发明特别是能应用于自适应车辆前照灯。

Description

车辆照明装置

技术领域

本发明涉及一种具有至少一个半导体光源和至少一个串联的光学元件的车辆照明装置。本发明特别是可以应用于自适应车辆前照灯。

背景技术

在轿车前照灯中的当前投影模块中采用自动照明距离调节（“前照灯调平Headlight Levelling”）。典型地将该投影模块安置在固定安装的前照灯壳体中。为了自动照明距离调节，使整个投影模块在前照灯壳体内部倾斜，从而按照车辆装载情况调节明暗界限。对于具有最小光通量为2000流明（lm）的LED前照灯（其使用发光二极管，LED作为光源）和HID（“高强度放电High Intensity Discharge”或高压放电）前照灯而言，法定地规定了自动照明距离调节。然而，特别是在LED前照灯中，必须在前照灯中将实心冷却系统置于前面，以便于为LED散热。这种冷却系统以机械形式与LED稳定连接，因此在前照灯中使整个光模块倾斜也许是非常昂贵或无法实现的。

为了实现用于主要照明功能的动态随动转向灯（也称为AFS，“自适应前照灯系统Adaptive Frontlighting System”），目前，同样地通过发动机，即围绕垂直的轴，机械转动HID模块。在AFS应用中（根据ECER123），例如允许在“高速公路照明”或“恶劣天气照明”的运行模式中将明暗界限从-0.57°h提升到最大-0.23°h，或提升到它们之间的数值。为了实现这一点，要在投影模块中使用可移动的遮光器。

发明内容

本发明的目的在于，至少部分地克服背景技术中的缺点，并且特别是提供一种具有至少一个半导体光源的车辆照明装置的光发射样式、特别是明暗界限的经过改进的可偏转性。

这一目的根据独立权利要求中的特征来实现。优选的实施方式特别是由从属权利要求中得出。

这一目的通过具有至少一个半导体光源和至少一个（在至少一个半导体光源的）下游连接的光学元件的车辆照明装置来实现，其中该至少一个光学元件是位置能调节的。因此，可以改变光发射样式，而不须随之调整一个或多个半导体光源和在可能的情况下与之连接的冷却装置。这可以在配备了一个或多个半导体光源的车辆照明装置中简化或者甚至实现光发射样式的动态调整。

优选地，至少一个半导体光源包括至少一个发光二极管。具有多个发光二极管时，这些发光二极管可以发出相同颜色或不同颜色的光。颜色可以是单色（例如红色、绿色、蓝色等）或多色（例如白色）。由至少一个发光二极管发出的光也可以是红外线光（IR-LED）或紫外线光（UV-LED）。多个发光二极管可以产生混合光；例如白色混合光。至少一个发光二极管可以包括至少一种波长转换的发光材料（转换LED）。可替换地或作为补充，可以将发光材料布置在远离发光二极管的位置（“远程荧光粉RemotePhosphor”）。至少一个发光二极管可以以至少一个具有单独壳体的发光二极管的形式或以至少一个LED芯片的形式存在。可以将多个LED芯片安装在共同的基板（“次黏着基台Submount”）上。可以为至少一个发光二极管配备至少一个自身的和/或共同的透镜组来引导光束，例如至少一个菲涅耳透镜、准直仪等等。要代替无机发光二极管或作为对无机发光二极管的补充，例如，基于InGaN或AlInGaP，通常也可以使用有机LED（OLED，例如聚合物OLED）。可替换地，至少一个半导体光源例如可以具有至少一个激光器，特别是二极管激光器。特别是至少一个安装得较远的发光材料可以与布置该激光器的下游（LARP，“激光激活远程荧光粉LaserActivated Remote Phosphor”）。

还有一种改进方案为，至少一个布置在该至少一个半导体光源下游的的光学元件是成像光学元件。

一种设计方案为，该至少一个光学元件至少具有一个透镜，即一个或多个透镜（“透镜组合”）。在具有多个透镜时，一个或多个透镜是位置可调节的。

还有一种设计方案为，至少一个光学元件具有至少一个反射器。改进方案为，在至少一个半导体光源和至少一个透镜之间加入至少一个反射器，例如抛物面反射器。于是，由至少一个半导体光源和/或与之间隔开的波长转换的、特别是具有发光材料的转换元件射出的光的至少一部分经过至少一个反射器的反射后投射在透镜上。根据不同的设计方案，由至少一个半导体光源或至少一个转换元件射出的光的一部分可以直接照射在透镜上。

至少一个半导体光源或由其照射的转换元件特别是可以位于至少一个反射器的焦点内或附近。

车辆照明装置尤其可以是投影装置。

一种改进方案为，车辆照明装置是前照灯。车辆照明装置例如也可以是尾灯或信号灯。一般地，车辆照明装置不限于陆地车辆，如客车、载重汽车、摩托车、拖拉机等，而是例如也可以包括飞机或船只等。

还有一种改进方案为，车辆照明装置具有壳体，至少一个半导体光源、反射器（如果有）和至少一个光学元件至少位于该壳体中。这种壳体至少具有一个例如由玻璃或塑料制成的透光区域（“前照灯玻璃”），并且典型地坚固地或不可移动地与所属车辆连接。此外，该壳体可以保护安置在里面的元件不受污染和侵蚀。

一种设计方案为，至少一个光学元件是垂直于其光学轴线直线移动的（linearverschieblich）。因此，可以以特别简单的方式向上或向下移动光分布样式，特别是所属的明暗界线。特别是在透镜作为光学元件时，这可以例如在由移动导致的反射角度变化的基础上实现。这种设计方案特别是可以实现对，也是自动的照明距离调节的简单转换。

还有一种设计方案为，至少一个光学元件能垂直于其光学轴线倾斜。原则上可以围绕每个这种轴线倾斜，例如围绕用于向上或向下移动光发射样式的水平轴线或围绕用于向左或向右移动的垂直轴线。

还有一种设计方案为，至少一个光学元件能围绕其光学轴线旋转。于是，可以有目的地改变光发射样式。一般地，光学元件不需要完全旋转对称。例如可以将其设计为椭圆形或自由形状。

还有另一种设计方案为，至少一个光学元件是沿着其光学轴线直线移动的。因此，特别是可以改变或修正光发射样式的清晰度。

一种改进方案为，至少一个光学元件能借助于至少一个调节装置来调节位置。至少一个调节装置的类型原则上不受限制，并且例如可以包括一个或多个电动机。

还有一种改进方案为，至少一个光学元件能借助于至少一个微执行元件来调节位置。微执行元件特别是指执行元件或另一个调节行程总计不超过2mm或调节行程为+/-1mm（即在每个方向上1mm）的调节单元。这个调节行程，特别是对于机动车前照灯来说，通常足以调节照明距离并且还可以防止形成明显的像差。

一种设计方案为，至少一个光学元件能借助于至少一个体积变形执行元件、特别是压电执行元件来调节位置。体积变形执行元件，如压电的、磁致伸缩的或电致伸缩的执行元件，既紧凑又坚固，并且可以非常精确地以小间距或者甚至无级地调节其调节行程。特别地，可以将至少一个体积变形执行元件安置在壳体中，从而可以放弃穿过壳体的、例如用于穿引轴或推杆的套管（Durchfuehrung）。体积变形执行元件一般可以指借助于材料体积变形在从外部施加的（电、磁等）信号的基础上进行调节的执行元件。

一种改进方案为，至少一个光学元件与至少一个导向装置（例如铰链或导轨）连接并且可以借助于至少一个调节单元在导向装置上调节光学元件的位置（例如可以围绕铰链旋转或者可以沿着导轨移动）。

还有一种改进方案为，至少一个光学元件可以通过至少一个调节单元、特别是通过至少三个调节单元来自由定位。这可以实现至少一个光学元件的特别多种多样的、特别是在所有三个维度上的位置变化。特别地，至少一个光学元件可以自由地（不需其它导向装置）挂在或铰接在多个调节单元上。

还有一种设计方案为，至少一个光学元件是位置能调节的，以用于移动明暗边界。

另外一种设计方案为，车辆照明装置具有或产生光发射样式的多个能分开或独立照亮的子区域，属于该子区域的光束通过相应的光学元件对准，并且为了对准所属的子区域至少一个光学元件是位置能调节的。属于子区域的光束例如可以照亮不同的立体角度。车辆照明装置例如可以是具有各种光模块的矩阵光应用，该光模块在远场中产生空间有限的子区域或光分布，该子区域或光分布必须无缝地彼此接合。通过这种设计方案尤其可以使共同的光发射样式的各种彼此邻接的子区域彼此对准，特别是无缝地彼此接合。

特别是对于车辆照明装置产生光发射样式的多个可以分开或独立照亮的子区域或者为此而具有相应发光模块的情况，有利的是，光学元件可以移动和/或倾斜或偏转，以使得所属的光发射样式可以在不大于0.1°的角度范围内移动。这特别是可以通过体积变形执行元件以简单的方式实现。

另外一种设计方案为，至少一个半导体光源、至少一个光学元件和至少一个用于调节至少一个光学元件而设置的调节装置安置在共同的壳体中。

除此之外，一种设计方案为，用于冷却至少一个半导体光源的冷却体位置固定地相对于壳体布置。该冷却体特别是可以布置在壳体外部。该冷却体特别是可以位置固定地固定在壳体上。

附图说明

结合对实施例的以下示意性描述使前文所述的本发明的特性、特征和优点以及实现它们的方式与方法更加清晰明确易懂，借助附图对所述的实施例做详细说明。另外，为了图示清晰，采用相同的参考标号表示相同或起相同作用的元件。

图1作为剖面图以侧视图示出根据本发明的具有位置未经调节的透镜的第一车辆照明装置；

图2作为剖面图以侧视图示出根据本发明的具有位置经过调节的透镜的第一车辆照明装置；

图3作为剖面图以侧视图示出根据本发明的具有位置未经调节的透镜的第二车辆照明装置。

具体实施方式

图1作为剖面图以侧视图示出采用直接成像的折射的前照灯11形式的车辆照明装置的组件，即采用至少一个发光二极管12的半导体光源和光学地布置在该发光二极管12的下游的采用由透明玻璃或塑料制成的平凸透镜13形式的光学透射元件。至少一个发光二极管12特别是可以位于透镜13的焦点或焦斑中。在图中示出的基本位置上，透镜13的光学轴线O相当于发光二极管12的主照射方向，该发光二极管特别是与光学轴线O对称地发光。光学轴线O特别是也可以相当于前照灯11的对称轴线或纵轴线z。由发光二极管12发出的光L被投射到透镜13上并由这个透镜转向。为了提供前照灯11的近光灯特性，纯示例性地使用遮光板14，该遮光板此时阻挡射入下半部分空间中的光L并且从而在透镜13后面的远场中遮住上部区域。在此，遮光板14在透镜13后面的光发射样式中产生水平延伸的清晰的明暗界线。

透镜13通过可以纵向移动的推杆15与采用压电执行元件16形式的调节装置连接。通过操作压电执行元件16，透镜13在此可以垂直于光学轴线O垂直地沿y轴移动（如箭头P1所示），确切地说无级移动+/?1毫米。图2示出透镜13向上的位移d。通过这个位移d改变远场中的投影角度。因此，例如可以再次移动水平延伸的明暗界线的垂直位置。透镜13的垂直位移或偏移的大小取决于目标角度的变化和投影系统的成像比例尺。例如如果要实现角度为0.1°的明暗界线变化，也就是在焦距为100mm或50mm时，则需要透镜13约为0.2mm或0.1mm的位移d。

上述部件12至16安置在前照灯11的壳体17中，该壳体坚固地与车辆F的其余部分连接。冷却体18位于壳体17外部上，该冷却体与至少一个发光二极管12导热连接并且能够排出由该发光二极管产生的废热。前照灯11具有这样的优点，即不需随之移动发光二极管12和冷却体18并且还可以使前照灯紧凑、结实并且价廉。

图3示出前照灯21，该前照灯与前照灯11相反，在其上半部分空间内额外具有椭圆形半壳反射器22。至少一个发光二极管12垂直于（对准水平方向的）光学轴线O向上指向半壳反射器22。所以，大部分由至少一个发光二极管12发出的光L先被半壳反射器22反射，然后投射在透镜13上。只有较小部分的光L直接由发光二极管12照射在透镜13上。发光二极管12布置在板状载体23上，该载体23覆盖半壳反射器22的敞开下表面，从而也充当形成清晰明暗界线的遮光板。

发光二极管12可以位于半壳反射器22的焦点中或位于半壳反射器焦点附近，和/或可以位于透镜13的焦点中或位于透镜焦点附近。透镜与半壳反射器22沿z轴线的间距原则上是任意的。透镜13例如可以位于半壳反射器22的光线射出平面中（间距=0）或者远离光线射出平面。

作为对透镜13的替代或补充，半壳反射器22的位置可以调节，例如可以围绕光学轴线O旋转，确切地说通过与相应调节装置24的铰接。

尽管已经通过图中示出的实施例对本发明的细节做了详细地图示说明和描述，但本发明不限于此，专业人员可以从中推导出其它变体方案，而不离开本发明的保护范围。

所以，也可以沿着光学轴线O或z轴线移动透镜13，在可能的情况下通过同一个压电执行元件16或通过另一个调节装置，来调节图像清晰度。

作为对在垂直的y轴方向上的位移的替代或补充，可以在可能的情况下通过同一个压电执行元件16或通过另一个调节装置，垂直于光学轴线O在水平x轴方向上移动透镜13。

可替换地或作为补充，透镜13可以，在可能的情况下通过同一个压电执行元件16或通过另一个调节装置，倾斜，特别是垂直于其光学轴线O。

可替换地或作为补充，透镜13可以，在可能的情况下通过同一个压电执行元件16或通过另一个调节装置，围绕其光学轴线O旋转。

关于透镜13的实施方式相类似地适用于反射器。

一般地，只要没有明确指出，例如通过“正好一个”等的表达方式，“一个”等是指单数或复数，特别是指“至少一个”或者“一个或多个”。

只要没有明确指出，数字说明也可以既包括给出的数字又包括通常的公差范围。

参考标号表

11 前照灯

12 发光二极管

13 透镜

14 遮光板

15 推杆

16 压电执行元件

17 壳体

18 冷却体

21 前照灯

22 半壳反射器

23 载体

24 调节装置

d 位移

F 车辆

L 光

O 光学轴线

P1 箭头

y y轴

z 纵轴线。

Claims

1.一种车辆照明装置（11；21），具有至少一个半导体光源（12）和至少一个下游连接的光学元件（13；22，13），其中所述至少一个光学元件（13；22）是位置能调节的。

2.根据权利要求1所述的车辆照明装置（11；21），其中所述至少一个光学元件（13；22）具有至少一个透镜（13）。

3.根据前述权利要求中任一项所述的车辆照明装置（11；21），其中所述至少一个光学元件（13；22）具有至少一个反射器（22）。

4.根据前述权利要求中任一项所述的车辆照明装置（11；21），其中所述至少一个光学元件（13；22）是垂直于至少一个所述光学元件的光学轴线（O）直线移动的。

5.根据前述权利要求中任一项所述的车辆照明装置（11；21），其中所述至少一个光学元件（13；22）能垂直于所述至少一个光学元件的所述光学轴线（O）倾斜。

6.根据前述权利要求中任一项所述的车辆照明装置（11；21），其中所述至少一个光学元件（13；22）能围绕所述至少一个光学元件的所述光学轴线（O）旋转。

7.根据前述权利要求中任一项所述的车辆照明装置（11；21），其中所述至少一个光学元件（13；22）是沿着所述至少一个光学元件的所述光学轴线（O）直线移动的。

8.根据前述权利要求中任一项所述的车辆照明装置（11；21），其中，所述至少一个光学元件（13；22）能借助于至少一个体积变形执行元件、特别是压电执行元件（16；24）来调节位置。

9.根据前述权利要求中任一项所述的车辆照明装置（11；21），其中，所述至少一个光学元件（13；22）是位置能调节的，以用于移动明暗界限。

10.根据前述权利要求中任一项所述的车辆照明装置，其中，

-所述车辆照明装置具有光发射样式的多个能分开照亮的子区域，

-属于所述子区域的光束通过相应的光学元件引导，并且

-为了对准所属的子区域至少一个光学元件是位置能调节的。

11.根据前述权利要求中任一项所述的车辆照明装置（11；21），其中，所述至少一个半导体光源（12）、所述至少一个光学元件（13；22）和至少一个用于调节所述至少一个光学元件（13；22）的位置而设置的调节装置（16；24）安置在共同的壳体（17）中。

12.根据权利要求10所述的车辆照明装置（11；21），其中，用于冷却所述至少一个半导体光源（12）的冷却体（18）位置固定地相对于所述壳体（17）布置。