CN104344317A - 用于车辆的产生防眩目远光束的前照灯 - Google Patents

用于车辆的产生防眩目远光束的前照灯 Download PDF

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Abstract

一种用于车辆的产生防眩目远光束的前照灯，可以包括光源、聚光透镜、光束模式转换透镜以及光学折射透镜，其中，光源包括可以成直线布置的多个芯片，并且每个芯片可以单独打开或关闭，聚光透镜布置在光源的前面并且配置成通过使从光源发射的光聚光来提高光的效率，光束模式转换透镜布置在聚光透镜的前面并且配置成增加光源的光束模式在竖直方向上的尺寸，光学折射透镜布置在光束模式转换透镜的前面，光学折射透镜通过将光成像到屏幕而将已通过光束模式转换透镜的光投射到道路上。

Description

用于车辆的产生防眩目远光束的前照灯
相关申请的交叉引用
本申请要求2013年7月24日提交的韩国专利申请第10-2013-0087161号的优先权，该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。
技术领域
总体上，本发明涉及一种用于车辆的产生防眩目远光束的前照灯，更具体而言，涉及一种用于车辆的产生防眩目远光束的前照灯，其中，可以通过使用复合透镜光学系统提高光束模式的清晰度，并且可以通过增加光束模式的高度来提高向上视野。
背景技术
通常，车辆中设置的前照灯旨在为驾驶员提供前方视野，并且设计成以使其可以选择性地产生近光束和远光束。
当在前面有迎面驶来的车辆时，近光束用于避免妨碍迎面驶来的车辆的驾驶员的视野。当在前面没有车辆时，远光束用于获得更清楚的前方视野。
然而，当驾驶员在驾驶期间重复交替使用近光束和远光束时，难以安全地驾驶车辆。为了克服该问题，开发了防眩目远光束（GFHB）技术，其可以持续产生不眩目的远光束而不使迎面驶来的车辆的驾驶员分心。
参考图1，在现有技术中，产生防眩目远光束的前照灯在光源1和灯盖2之间设置有旋转护罩3，并且通过调节旋转护罩3的角度来产生L形光束模式。导致来自左前照灯4的光束模式5和来自右前照灯6的光束模式7重叠，使得来自光源1的光照射成远离迎面驶来的车辆8的左区域和右区域。
具体而言，调节旋转护罩3的角度使得左前照灯4的光束模式5照射到迎面驶来的车辆8的左区域，右前照灯6的光束模式7照射在迎面驶来的车辆8的右区域上，从而来自光源1的光不朝向迎面驶来的车辆8照射。
然而，使用旋转护罩3产生防眩目远光束的前照灯使用昂贵组件，比如电机，增加价格并产生噪声。具体地，由于降低了光束模式5和7的清晰度，并且光束模式5和7在竖直方向上的高度较小，所以驾驶员难以获得前方视野，这是有问题的。
公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面致力于提供一种用于车辆的产生防眩目远光束的前照灯，其中，可以使用复合透镜光学系统来产生防眩目远光束以便降低成本并减少噪声，特别地，提高光束模式的清晰度并且通过增加光束模式的高度来提高向上视野。
为了实现上述目标，根据本发明的一个方面，提供一种用于车辆的产生防眩目远光束的前照灯。前照灯可以包括光源、聚光透镜、光束模式转换透镜以及光学折射透镜，其中，光源包括成直线布置的多个芯片，并且每个芯片可以单独打开或关闭，聚光透镜布置在光源的前面，聚光透镜通过使从光源发射的光聚光来提高光的效率，光束模式转换透镜布置在聚光透镜的前面，光束模式转换透镜增加光源的光束模式在竖直方向上的尺寸，光学折射透镜布置在光束模式转换透镜的前面，光学折射透镜通过将光成像到屏幕而将已通过光束模式转换透镜的光投射到道路上。
光源可以包括在水平方向上成直线布置的多个发光二极管芯片。
聚光透镜可以包括其发射表面可以具有正曲率的凸透镜。
聚光透镜的发射表面的折射率可以大于光学折射透镜的发射表面的折射率，以便增加聚光效率，从而提高照射到道路上的光束模式的清晰度。
聚光透镜的发射表面的高度方向上的横截面的折射率可以大于聚光透镜的发射表面的横向横截面的折射率。
光束模式转换透镜的入射表面和发射表面可以具有不同的折射率。入射表面的横向横截面的曲率半径可以大于入射表面的高度方向上的横截面的曲率半径，以便增加光源在竖直方向上的光束模式的尺寸。
光束模式转换透镜的入射表面可以具有负曲率，以便防止已被聚光透镜聚光的光在入射表面上反射，并且将光导向以进入竖直方向，从而增加光的入射效率。
光束模式转换透镜的发射表面可以具有正曲率，以便通过使已被入射表面折射的光在光照射在发射表面上时通过完全内部反射而被捕获在光束模式转换透镜内部的现象最小化，来使光的效率最大化。
光学折射透镜可以具有凸透镜。光学折射透镜的发射表面可以具有正曲率，并且发射表面在高度方向上的曲率可以与发射表面在横向方向上的曲率一致。
根据本发明，使用可以控制成单独打开或关闭的多个单个LED芯片作为光源并且使用其高度方向上的横截面和横向横截面具有不同的折射率的多个复合透镜来产生防眩目远光束。因此，可以大大增加照射到道路上的处于防眩目远光束状态的光束模式的清晰度。具体地，可以大大增加照射到道路上的处于防眩目远光束状态的光束模式在竖直方向上的尺寸。这因此具有将更清楚和更宽广的前方视野提供给驾驶员的优点，从而驾驶员可以安全驾驶。
本发明的方法和装置具有其他的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
图1为示出现有技术的前照灯的视图。
图2A、图2B和图2C为示出根据本发明的示例性实施方案的每个都具有复合透镜光学系统的前照灯产生防眩目远光束的状态的视图。
图3为沿图2B中的线I-I剖切的横截面图，其中在高度方向上切割复合透镜光学系统，其为在高度方向上的截面。
图4为沿图2C中的线II-II剖切的横截面图，其中在横向方向上切割复合透镜光学系统，其为在横向方向上的截面。
应当了解，所附附图并不必须是按比例绘制的，其示出了某种程度上经过简化了的本发明的基本原理各个特征。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和外形将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
在这些附图中，在贯穿附图的多幅图形中，附图标记指代本发明的相同的或等效的部分。
具体实施方式
下面将详细说明本发明的各个实施方案，在附图中和以下的描述中示出了这些实施方案的实例。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种替换、修改、等效形式以及其它实施方案。
下文中，将参考附图详细描述根据本发明的用于车辆的产生防眩目远光束的前照灯的优选实施方案。
参考图2A-图4，根据本发明的示例性实施方案的前照灯60和70中的每个包括光源10、聚光透镜20、光束模式转换透镜30以及光学折射透镜40。光源10包括成直线布置的多个芯片11，在多个芯片11中每个芯片11可以单独打开或关闭。聚光透镜20布置在光源10的前面，并且通过使从光源10发射的光聚光来提高光的效率。光束模式转换透镜30布置在聚光透镜20的前面，并且增加光源10的光束模式在竖直方向上的尺寸。光学折射透镜40布置在光束模式转换透镜30的前面，并且通过使光成像到屏幕上而将通过光束模式转换透镜30的光投射到道路上。
即，左前照灯60和右前照灯70中的每个具有光源10、聚光透镜20、光束模式转换透镜30以及光学折射透镜40。光源10包括在水平方向上成直线布置的多个单个发光二极管（LED）芯片11。
单个LED芯片11配置成由控制器单独打开或关闭。
当驾驶员在近光束模式操作前照灯时，光束模式80或近光束模式照射到道路上。当驾驶员在远光束模式操作前照灯时，在竖直方向上增加了高度的光束模式50或远光束模式照射到道路上。
当在前面没有迎面驶来的车辆时，驾驶员可以通过将光束模式50以防眩目远光束状态照射到道路上来操作车辆，以具有更清楚的视野。当在前面有迎面驶来的车辆时，驾驶员可以通过控制多个LED芯片11，使得LED芯片11单独打开或关闭，来防止迎面驶来的车辆的驾驶员被强光分心。
迎面驶来的车辆的位置、距离等是使用设置在车辆中的全球定位系统（GPS）装置和传感器等进行检测的。在与迎面驶来的车辆的距离减小到特定距离之后，仅单独关闭在照明迎面驶来的车辆的车道的多个LED芯片11中采用数字4和5标识的特定LED芯片11以防止迎面驶来的车辆的驾驶员被强光分心。同时，除了那些采用数字4和5标识的LED芯片之外，剩余的LED芯片11保持在打开状态，从而驾驶员可以连续获得清楚的前方视野。
光束模式50的区域可以通过调节LED芯片11的数量来进行控制。
优选地，根据本发明的示例性实施方案的聚光透镜20实施为其发射表面21具有正曲率的凸透镜。
另外，优选地，发射表面21的折射率大于光学折射透镜40的发射表面41折射率，以便增加聚光效率，从而提高照射到道路上的处于防眩目远光束状态的光束模式50的清晰度。
另外，优选地，聚光透镜20的发射表面21在高度方向上的折射率大于在横向方向上的折射率，以便增加聚光效率。
本文中，高度方向指的是聚光透镜20或前照灯（当前照灯安装到车辆时）的高度的方向，而横向方向指的是聚光透镜20或前照灯（当前照灯安装到车辆时）的横向方向。
即，聚光透镜20的发射表面21在高度方向上的横截面比聚光透镜20的发射表面21在横向方向上的横截面更凸。
根据本发明的示例性实施方案，在光束模式转换透镜30中，优选地，入射表面31和发射表面32具有不同的折射率，并且入射表面31在横向方向上的曲率半径r1比入射表面31在高度方向上的曲率半径r2大，以便增加光源10的光束模式在竖直方向上的尺寸。
另外，优选地，光束模式转换透镜30的入射表面31具有负曲率，以便防止已被聚光透镜20聚光的光在光照射到入射表面31上时在入射表面31上反射，并且以便将光导向以进入竖直方向，从而增加光的投射效率。
另外，优选地，光束模式转换透镜30的发射表面32具有正曲率，以便通过使已被入射表面31折射的光在照射在发射表面32上时通过完全内部反射而被捕获在光束模式转换透镜30内部的现象最小化，来使光的效率最大化。
在光源10的单个LED芯片11中，从芯片11发射的光的方形模式在通过聚光透镜20之后进入光束模式转换透镜30。当进入光束模式转换透镜30的光的方形模式通过光束模式转换透镜30时，光的方形模式在竖直方向上在高度上增加并且被转换成处于防眩目远光束状态的光束模式50。产生的光束模式50发射到光学折射透镜40。
根据本发明的示例性实施方案的光学折射透镜40是凸透镜，其中凸透镜的发射表面41具有正曲率。在发射表面41中，在高度方向上的曲率与在横向方向上的曲率一致。
如上所述，当使用复合透镜产生防眩目远光束时，使用聚光透镜20，其中，聚光透镜20的发射表面21具有大折射率，并且发射表面21的横截面在高度方向上的折射率大于在横向方向上的折射率。这可以大大增加聚光效率，从而可以大大增加照射到道路上的处于防眩目远光束状态的光束模式50的清晰度。这因此具有将更清楚的前方视野提供给驾驶员的优点，从而驾驶员可以安全驾驶。
另外，根据本发明的示例性实施方案，使用如下光束模式转换透镜30，其中，入射表面31和发射表面32具有不同的折射率，并且入射表面31在横向方向上的曲率半径r1大于入射表面31在高度方向上的曲率半径r2。这可以大大增加处于防眩目远光束状态的光束模式50在竖直方向上的尺寸，从而可以大大增加驾驶员的向上视野。这因此具有将更宽广的前方视野提供给驾驶员的优点，从而驾驶员可以安全驾驶。
而且，根据本发明的示例性实施方案，多个单个LED芯片11用作光源10，其中控制多个单个LED芯片11使得它们可以单独打开或关闭。该配置可以持续产生不通过强光使迎面驶来的车辆中的驾驶员分心的防眩目远光束，从而有利地增加驾驶安全性。
为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”、“下”、“内”和“外”被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方式的特征。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是出于说明和描述的目的。这些描述并非旨在为穷尽本发明，或将本发明限定为所公开的精确形式，并且显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施方案进行选择并进行描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及各种不同选择和改变。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等同形式加以限定。

Claims (9)

1.一种用于车辆的产生防眩目远光束的前照灯装置，包括：
光源，所述光源包括成直线布置的多个芯片，并且每个芯片单独打开或关闭；
聚光透镜，所述聚光透镜布置在所述光源的前面，并且配置成通过使从所述光源发射的光聚光来提高光的效率；
光束模式转换透镜，所述光束模式转换透镜布置在所述聚光透镜的前面，并且配置成增加所述光源的光束模式在竖直方向上的尺寸；以及
光学折射透镜，所述光学折射透镜布置在所述光束模式转换透镜的前面，所述光学折射透镜通过使光成像到屏幕上而将通过所述光束模式转换透镜的光投射到道路上。
2.根据权利要求1所述的用于车辆的产生防眩目远光束的前照灯装置，其中，所述光源包括在水平方向上成直线布置的多个发光二极管芯片。
3.根据权利要求1所述的用于车辆的产生防眩目远光束的前照灯装置，其中，所述聚光透镜包括其发射表面具有正曲率的凸透镜。
4.根据权利要求1所述的用于车辆的产生防眩目远光束的前照灯装置，其中所述聚光透镜的发射表面的折射率大于所述光学折射透镜的发射表面的折射率，以便增加聚光效率，从而提高照射到道路上的光束模式的清晰度。
5.根据权利要求1所述的用于车辆的产生防眩目远光束的前照灯装置，其中，所述聚光透镜的发射表面的高度方向上的横截面的折射率大于所述聚光透镜的发射表面的横向横截面的折射率。
6.根据权利要求1所述的用于车辆的产生防眩目远光束的前照灯装置，
其中，所述光束模式转换透镜的入射表面和发射表面具有不同的折射率，以及
其中，所述入射表面的横向横截面的曲率半径大于所述入射表面的高度方向上的横截面的曲率半径，以便增加所述光源的光束模式在竖直方向上的尺寸。
7.根据权利要求6所述的用于车辆的产生防眩目远光束的前照灯装置，其中，所述光束模式转换透镜的入射表面具有负曲率，以便防止已被所述聚光透镜聚光的光在所述入射表面上反射，并且将光导向以进入竖直方向，从而增加光的入射效率。
8.根据权利要求6所述的用于车辆的产生防眩目远光束的前照灯装置，其中所述光束模式转换透镜的发射表面具有正曲率，以便通过使已被所述入射表面折射的光在光照射在所述发射表面上时通过完全内部反射而被捕获在所述光束模式转换透镜内部的现象最小化，来使光的效率最大化。
9.根据权利要求6所述的用于车辆的产生防眩目远光束的前照灯装置，其中，所述光学折射透镜包括凸透镜，并且其中，所述光学折射透镜的发射表面具有正曲率，并且发射表面在高度方向上的曲率与发射表面在横向方向上的曲率一致。
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