CN105627219B - 低轮廓高效率车辆led模块和前照灯 - Google Patents

Abstract

一种车辆前照灯模块设置成包括具有多个近场透镜元件、倾斜输入面、出射面和在输入面和出射面之间的腔的透镜。前照灯模块还包括引导入射光通过输入面和出射面的LED光源。透镜元件配置成从出射面传输包含至少60％入射光的准直光图案。在某些实施例中，出射面包括阶梯形图案的光学元件。在其他实施方式中，前照灯总成设置成包括多个车辆前照灯模块。每个前照灯模块包括：具有倾斜输入面和出射面的透镜、围绕透镜的罩板、和引导入射光通过输入面的LED光源。每个模块的透镜包括多个近场透镜元件。

Description

低轮廓高效率车辆LED模块和前照灯

技术领域

本发明总体上涉及照明模块和总成，以及更具体地，涉及车辆前照灯模块和总成。

背景技术

传统的车辆前照灯采用多个部件(例如，光源、收集器、和光分配器)。这些前照灯也受到与产生所需的光输出图案(例如，近光前照灯图案、远光前照灯图案等)所需的透镜形状有关的尺寸约束。光传输效率也是一个问题，原因在于传统的车辆前照灯的效率不超过50％。因此，这些前照灯需要显著的能量使用。因此，具有低轮廓和高传输效率的传统的前照灯选项是不可获得的。

当传统的车辆前照灯总成结合到车辆设计的美学和/或空气动力学中时，传统的车辆前照灯总成还会遭受光传输效率的减少。例如，许多车辆需要前照灯总成沿车辆的驾驶员侧和乘员侧以向上且向车辆后方的方式扫掠或弯曲。因此，这些前照灯总成的出射面通常需要可以干扰高效光传输的一些曲率和方向。

因此，具有高传输效率和设计形状柔性的车辆前照灯部件、模块和总成是可取的以解决这些问题。此外，光传输效率的提高可以通过较小的车辆前照灯设计以更好的包装效率来体现。

发明内容

根据本发明的一个方面，车辆前照灯模块设置成包括具有多个近场透镜元件、倾斜输入面、出射面和在倾斜输入面和出射面之间的腔的透镜。前照灯模块还包括引导入射光通过输入面和出射面的LED(发光二极管)照明模块。透镜元件配置成从出射面传输包含至少60％入射光的准直光图案。

根据本发明的另一个方面，车辆前照灯模块设置成包括多个近场透镜元件、输入面、具有阶梯形图案的光学元件的出射面、和在输入面和出射面之间的腔。前照灯模块还包括引导入射光通过输入面和出射面的LED光源。透镜元件配置成从出射面传输包含至少60％入射光的准直光图案。

根据本发明的附加方面，车辆前照灯总成设置成包括多个车辆前照灯模块。每个前照灯模块包括：具有倾斜输入面和出射面的透镜、围绕透镜的罩板、和引导入射光通过输入面的LED光源。每个模块的透镜包括配置成以准直的车辆光图案传输至少60％入射光的多个近场透镜元件。

通过研究下述说明书、权利要求和附图，本发明的这些和其他方面、目的和特征将会被本领域技术人员所理解和领会。

附图说明

在附图中：

图1是根据本公开的一个方面的具有有大体上矩形出射面的透镜的车辆照明模块的正透视图；

图1A是图1中所描绘的车辆照明模块的后透视图；

图1B是图1中所描绘的车辆照明模块在线IB–IB处的剖视图；

图1C是图1中所描绘的车辆照明模块在线IC–IC处的剖视图；

图2是根据本公开的另一个方面的具有有大体上圆形出射面的透镜的车辆照明模块的正透视图；

图2A是图2中所描绘的车辆照明模块的后透视图；

图2B是图2中所描绘的车辆照明模块在线IIB–IIB处的剖视图；

图2C是图2中所描绘的车辆照明模块在线IIC–IIC处的剖视图；

图3是根据本公开的另一方面的包括一对具有大体上矩形出射面的车辆照明模块的车辆前照灯总成的正透视图；

图3A是图3中所描绘的车辆前照灯总成的后透视图；

图3B是图3中所描绘的车辆前照灯总成在线IIIB–IIIB处的剖视图；

图3C是图3中所描绘的车辆前照灯总成在线IIIC–IIIC处的剖视图；

图4是根据本公开的另一方面的包括一对具有大体上圆形出射面的车辆照明模块的车辆前照灯总成的正透视图；

图4A是图4中所描绘的车辆前照灯总成的后透视图；

图4B是图4中所描绘的车辆前照灯总成在线IVB–IVB处的剖视图；

图4C是图4中所描绘的车辆前照灯总成在线IVC–IVC处的剖视图；

图5是根据本公开的附加方面的具有有大体上六边形出射面的透镜的车辆前照灯模块的正透视图；

图5A是图5中所描绘的车辆前照灯模块的后透视图；

图5B是图5中所描绘的车辆前照灯模块的正端视图；

图5C是图5中所描绘的车辆前照灯模块在线VC–VC处的剖视图；

图5D是图5中所描绘的车辆前照灯模块在线VD–VD处的剖视图；

图6是根据本公开的另一个方面的在车辆的驾驶员侧上的包括一对具有大体上六边形出射面的车辆照明模块的车辆前照灯总成的正透视图；

图6A是图6中所描绘的车辆前照灯总成在线VIA–VIA处的剖视图。

具体实施方式

为了在此说明的目的，术语“上”、“下”、“右”、“左”、“后”、“前”、“垂直”、“水平”、及其派生词应当如图1中所示的取向与本发明相关联。然而，除非有明确的相反指明，本发明可以采用各种可选的方向。同样，在附图中表明的和在下述说明书中描述的具体装置和过程仅仅是所附权利要求中所限定的发明构思的示例性实施例。因此，除非权利要求中另有明确限定，否则与这里公开的实施例有关的具体尺寸和其他物理特性不应认为是限制。

图1-1C描绘根据本发明的一个方面的具有透镜11的车辆照明模块10。透镜11包括多个近场透镜元件12、输入面16(参照图1A)和出射面18(参照图1)。如图所示，透镜11的出射面18可以在形状上为大体上矩形的，并且输入面16在形状上为大体上圆形的。此外，透镜11的外壁可以成形为适应输入面16和出射面18的形状。此外，透镜11可以由光学半透明材料制成，比如聚碳酸酯、玻璃，或具有高光学质量且能够以紧密度容限制造的其他半透明材料。近场透镜元件12、输入面16和出射面18集成在透镜11内。因此，透镜11通常由整块材料制成。

图2-2C描绘根据本发明的另一个方面的具有透镜21的车辆照明模块20。透镜21包括多个近场透镜元件22、输入面26(参照图2A)和出射面28(参照图2)。如图所示，透镜21的出射面28可以在形状上为大体上圆形的，并且输入面26在形状上为大体上圆形的。透镜21的外壁也可以成形为分别适应大体上圆形的输入面26和出射面28。此外，透镜21可以由光学半透明材料制成，比如聚碳酸酯、玻璃，或具有高光学质量且能够以紧密度容限制造的其他半透明材料。近场透镜元件22、输入面26和出射面28集成在透镜21内。因此，透镜21可以由整块材料制成。

车辆照明模块10、20两者都包括引导入射光通过输入面16、26并且离开出射面18、28的发光二极管(LED)光源14、24(参照图1B、2B)。LED光源14、24可以根据各种LED照明技术来选择，包括发射除了白色以外的波长的光的那些光源。如图1B和2B所示，LED光源14、24可以分别在接近输入面16、26的位置处安装或以其他方式连接到透镜11、21。因此，来自LED14、24的入射光被引导通过输入面16、26。

如图1-1C&2-2C进一步地所示，多个近场透镜元件12、22配置成从透镜11、21的出射面18、28传输包含来自LED光源14、24的至少60％入射光的准直光图案13、23。车辆照明模块10、20有相对少的导致光强度损失的方面。来自LED光源14、24的入射光直接被引导到输入面16、26。此后，光通过透镜11、21内的多个近场透镜元件12、22被重新引导和准直。没有反射入射光的其他表面，反射入射光是通常导致光强度的10-20％损失的过程。因此，车辆照明模块10、20的总光传输效率超过60％。

车辆照明模块10、20的近场元件12、22也用于使来自LED光源14、24的入射光准直。来自LED光源14、24的入射光通常是与在各个方向上明显散射相称的朗伯(Lambertian)。也就是说，光从源在所有方向上发射和传播——近似180度。近场透镜元件12、22集成在透镜11、21内并且起作用以使来自LED光源14、24的入射光准直。每个透镜元件12、22可以具有与其他透镜元件12、22的焦距不同的焦距。同样，这些透镜元件12、22可以一起工作以使来自源14、24的入射光准直。利用用于透镜11、21和透镜元件12、22的这些设计准直到低于10度的水平是可行的。

同样如图1-1C和2-2C所示，车辆照明模块10和20可以包括沿透镜11、21的出射面18、28的多个光学元件19、29。光学元件19、29配置成根据照明模块10、20的应用而使准直光图案13、23成形为特定形状。例如，当光学元件19、29设置在车辆前照灯应用中时，光学元件19、29可以配置成形成适合于用作近光前照灯的光图案，即，相对接近车辆照明模块10、20引导的宽图案。作为另一个示例，光学元件19、29可以配置成形成适合用作远光前照灯的光图案13、23，即，比近光前照灯更远离车辆引导的窄图案。更进一步地，光学元件19、29可以配置在车辆照明模块10、20内以使光图案13、23成形为雾灯、近光灯、远光灯、静态弯曲灯和/或日间行车灯。

车辆照明模块10、20可以在光传输效率和准直度之间潜在的权衡方面被优化。例如，具有有矩形光阑(例如，矩形形状出射面19)的单个近场透镜元件12、22的透镜11、21的设计通常显示较低的传输效率(例如，50％或更少)。这特别是比如近场透镜元件12这样的非圆形透镜元件的情况。另一方面，单个近场透镜元件可以在某些方面使来自LED光源14的具有朗伯特征的入射光准直为下降到大约3度，这取决于LED源14的尺寸和其他考虑因素(例如，透镜11、21的折射率)。

虽然很大程度的准直是有益的——特别对于远光前照灯应用——但设计具有多个透镜元件12、22的透镜11、21以增加光传输效率可以是有利的。优选地，三个或更多的近场透镜元件12、22集成在透镜11、21内以实现近似65％或更好的光传输效率，同时准直水平下降到5度或更少。然而，特定应用不需要车辆前照灯应用所需的准直度。例如，雾灯和日间行车灯应用分别仅需要从6度到8度和小于10度的准直。因此，当近场透镜元件12、22在这些较少方向应用(即雾灯和日间行车灯)中采用时，更多的近场透镜元件12、22可以配置在照明模块10、20内以进一步地提高光传输效率。

车辆照明模块10、20内的多个近场透镜元件12、22的使用特别为低轮廓配置提供很大程度的设计柔性。具有有非圆形形状出射面的透镜的照明模块通常遭受传输效率的明显损失。这里，在没有比如车辆前照灯应用这样的应用所需的准直度的明显牺牲的情况下，集成在透镜11、21(通常具有不同的焦距)内的多个透镜元件12、22明显地提高照明模块10、20的光传输效率。因此，模块10、20的低轮廓设计(即，高度与宽度的低高宽比)是可行的。

更进一步地，具有集成的近场透镜元件12、22的透镜11、21的单件设计的使用导致模块10、20具有较短的深度轮廓(在从出射面18、28到输入面16、26的方向上)。LED光源14、24仅需要安装在透镜11、21的凹进部分中，不通过任何附加部件与输入面16、26分离。在模块10、20的优选配置中，从出射面18、28到LED光源14、24的深度轮廓为大约50mm或更少；宽度为大约80到90mm并且高度为大约40到45mm。甚至更优选地，模块10、20的深度轮廓为大约25mm或更少：宽度为大约80到90mm并且高度为大约20到25mm。然而，应该理解的是，具有根据上述示例性配置变化的尺寸的模块10、20的其他低轮廓配置是可行的。

参考图3-3C，描绘根据本发明的另一方面的具有一对相邻的照明模块52、54的车辆前照灯总成40。模块52、54可以配置成用于近光和远光前照灯应用。每个模块52、54包括透镜41和LED光源44，LED光源44引导来自光源44的入射光通过透镜41。如图所示，透镜41的出射面48在形状上为大体上矩形的，然而输入面46在形状上为大体上圆形的。此外，每个透镜41包括多个近场透镜元件42。这些近场透镜元件42配置成从透镜41的出射面48传输包含来自LED光源44的至少60％入射光的准直光图案43。应该理解的是，由车辆前照灯总成40采用的近光和远光照明模块52和54以与图1-1C中描绘的车辆照明模块10相似的方式操作并且可以以与图1-1C中描绘的车辆照明模块10相似的方式配置(例如，透镜41可以具有三个近场透镜元件42)。

同样，如图4-4C所示，分别描绘根据本发明的另一个方面的具有一对相邻的照明模块72、74的车辆前照灯总成60。模块72、74也可以配置成用于近光和远光前照灯应用。这里，每个模块72、74包括透镜61和LED光源64，LED光源64引导来自光源64的入射光通过透镜61。透镜61的出射面68在形状上为大体上圆形的，类似于在形状上也为大体上圆形的输入面66。此外，每个透镜61包括多个近场透镜元件62(类似于透镜元件42——参照图3-3C)。这些近场透镜元件62配置成从透镜61的出射面68传输包含来自LED光源64的至少60％入射光的准直光图案63。此外，由车辆前照灯总成60采用的近光和远光照明模块72和74可以以与图2-2C中描绘的车辆照明模块20相似的方式配置和操作(例如，透镜61可以具有三个近场透镜元件62)。

如图3、3A和4、4A进一步地描绘，前照灯总成40、60包括分别用于容纳照明模块52、54和72、74的壳体50、70。壳体50、70可以配置成由宽度，50w、70w；高度，50h、70h；和深度，50d、70d限定的大体上矩形立方体形状。壳体50、70可以由如汽车领域中已知的各种材料制成；然而，由壳体50、70的宽度(50w、70w)和高度(50h、70h)限定的表面应该是半透明的以允许准直光图案43、63根据其预期功能(例如，准直近光前照灯图案、远光前照灯图案，等)离开壳体。

图3-3C和4-4C还描绘具有包括沿透镜41、61的出射面48、68的多个光学元件49、69的照明模块52、54和72、74的车辆前照灯总成40和60。光学元件49、69配置成使准直光图案43、63成形为特定形状——例如，近光或远光前照灯图案。更进一步地，光学元件49、69可以配置在车辆照明模块52、54和72、74内以使光图案43、63成形为雾灯、近光灯、远光灯、静态弯曲灯和/或日间行车灯，这取决于所需的应用。优选地，这些壳体50、70是按尺寸的，并且配置模块52、54和72、74，使得壳体的高度与宽度的高宽比为大约1：8。甚至更优选地，壳体50、70的高度与宽度比为大约1：4。此外，壳体50、70可以具有下面的尺寸：高度50h、70h大约20到55mm；宽度50w、70w大约150到200mm；和深度50d、70d大约20到55mm。

上述实施例是示例性的。根据本发明的其他配置是可行的。例如，模块10、20中采用的透镜11、21可以具有有连续变化焦距的近场透镜元件组合12、22。这样的配置类似于多个近场透镜元件。作为另一个示例，透镜11、21的出射面18、28可以由不同的形状表征，条件是它们可以容纳多个近场透镜元件12、22。还应该理解的是，根据所需的前照灯功能，前照灯总成40、60可以具有不同数量和形状的照明模块52、54、72、74。例如，前照灯总成40、60可以具有多个低轮廓照明模块52、54、72和/或74以用于给定的照明或信号功能(例如，具有两个照明模块52的近光功能)。因此，前照灯总成40、60可以包含两组照明模块，每组照明模块指定用于近光和远光功能。

在另一个实施例中，图5-5D描绘具有透镜91的车辆前照灯模块90。透镜91包括多个近场透镜元件92、输入面96(参照图5A)和出射面98(参照图5)。如这些附图中所示，车辆前照灯模块90的透镜91的出射面98在形状上为大体上六边形的，并且输入面96在形状上为大体上圆形的。还应该理解的是，出射面98的其他形状和配置是可行的，包括在本公开的上述其他实施例中举例说明的形状。

再次参考图5-5D中描绘的车辆前照灯模块90，透镜91的外壁可以限定以示例性的方式描绘的具有大体上六边形形状的罩板91a。罩板91a可以成形以适应输入面96和出射面98的形状。此外，透镜91可以由光学半透明材料制成，比如聚碳酸酯、玻璃，或具有高光学质量且能够以紧密度容限制造的其他半透明材料。近场透镜元件92、输入面96和出射面98集成在透镜91内。有利地，罩板91a也可以集成到透镜91中并且可以包含光学半透明材料，比如聚碳酸酯、玻璃或其他半透明材料。因此，透镜91和罩板91a通常可以由整块材料制成。因为车辆前照灯模块90具有高于50％的高光传输效率，罩板91a还可以包含具有低或中等半透明性的材料和——在某些方面——大体上不透明的材料。同样，罩板91a可以制造为脱离透镜91的单独件并且随后在车辆前照灯模块90的装配期间连接到透镜91。

车辆前照灯模块90包括引导入射光通过输入面96并且离开出射面98的LED光源94(参照图5C)。LED光源94可以根据各种LED照明技术来选择，包括发射除了白色以外的波长的光的那些光源。如图5C所示，LED光源94可以在接近输入面96的位置处安装或以其他方式连接到透镜91。选择用于LED光源94的相对于输入面96的特定位置可以被优化，以确保用作光源94的特定LED的光束传播被输入面96有效地捕获，伴随不影响输入面96的很少或无光线损失。因此，来自LED光源94的入射光至少大体上被引导通过输入面96。

如图5-5D中进一步地所示，车辆前照灯模块90的多个近场透镜元件92配置成从透镜91的出射面98传输包含来自LED光源94的至少60％入射光的准直光图案93。与传统的车辆前照灯设计相比，车辆照明模块90有相对少的导致光强度损失的方面。来自LED光源94的入射光直接被引导到输入面96。参考图5A，输入面96可以设置成分为多个弯曲面的阶梯形配置，每个弯曲面具有对应于多个近场透镜元件92中的一个的曲率或形状。同样，从源94产生的光通过输入面96重新引导或折射(并且，更具体地，通过对应于近场透镜元件92的每个表面)。从源94产生的光——现在在透镜91内——然后通过透镜91内的多个近场透镜元件92的多个内部抛物面准直。透镜91的多个内部抛物面中的每个对应于多个近场透镜元件92中的一个。透镜91内的准直光现在通过透镜91的出射面98离开透镜91。同样，没有反射来自源94的入射光的其他表面，反射来自源94的入射光是通常导致光强度的10-20％的损失的过程。因此，车辆前照灯模块90的总光传输效率超过60％。

如早期所描述的，车辆前照灯模块90的近场元件92可以用于使来自LED光源94的入射光准直。来自LED光源94的入射光通常是与在各个方向上明显散射相称的朗伯。也就是说，光从源94在所有方向上发射和传播——近似180度。近场透镜元件92集成在透镜91内并且起作用以使来自LED光源94的入射光准直。多个近场透镜元件92中的每个可以具有与其他透镜元件92的焦距不同的焦距。同样，这些透镜元件92可以一起工作以使来自源94的入射光准直。利用用于透镜91和透镜元件92的这些设计准直到低于10度的水平是可行的。

同样，如图5-5D所示，车辆前照灯模块90可以包括沿透镜91的出射面98的多个光学元件99。光学元件99配置成根据前照灯模块90的应用而使准直光图案93成形为特定形状。例如，光学元件99可以配置成形成适合于用作近光车辆前照灯的光图案，即，相对接近车辆前照灯模块90引导的宽图案。作为另一个示例，光学元件99可以配置成形成适合用作远光车辆前照灯的光图案93，即，比近光前照灯更远离车辆引导的窄图案。更进一步地，光学元件99可以配置在车辆前照灯模块90内以形成适合雾灯、近光灯、远光灯、静态弯曲灯和/或日间行车灯应用的准直光图案93。

根据一方面，车辆前照灯模块90可以包括具有输入面96的透镜91，输入面96倾斜倾斜角度96a(参照图5B)。倾斜角度96a可以设置为从-20到+20度，优选地在-10和+10度之间，这取决于包含前照灯模块90的车辆前部的特定美学和空气动力学特征。此外，罩板91a和/或透镜91的外部形状也可以以与输入面96有关的倾斜角度96a的对应关系的方式倾斜。相比之下，出射面98和光学元件99相对于倾斜角度96a不倾斜。如图5B所示，出射面98和光学元件99保持相对于包含车辆前照灯模块90的车辆行驶的道路的大体上“确切网格”。出乎意料地，车辆前照灯模块90的光传输大体上没有减少通过倾斜角度96a举例说明的倾斜程度。

如图5B中描绘的具有倾斜配置的车辆前照灯模块90的优势是：模块90的外表面可以更有效地集成在具有向上方向的车辆前部设计中，而没有光传输效率的实质损失。例如，如图5B所示，车辆前照灯模块90的输入面96根据倾斜角度96a而在逆时针向上的方向上倾斜。结果，这样的前照灯模块90可以配置在具有从车辆前部向车辆后部方向的向上方向上扫掠的车辆前部设计的车辆的驾驶员侧上。同样，图5B中描绘的前照灯模块90还可以在具有从车辆前部向车辆后部方向的向下方向上扫掠的车辆前部设计的车辆的乘客侧上采用。在某些方面，前照灯模块90的透镜91的输入面96、罩板91a和/或外部形状可以根据与车辆前部设计大体上一致的倾斜角度96a倾斜。在这样的情况下，倾斜角度96a可以至少部分地根据车辆前部设计来设置。

根据另一个方面，车辆前照灯模块90可以包括具有出射面98的透镜91，出射面98具有阶梯形图案99a的光学元件99(参照图5D)。尤其，阶梯形图案99a的光学元件99可以至少部分地由扫掠角度99b限定。扫掠角度99b可以设置为从-45到+45度，优选地在-30到+30度之间，这取决于包含前照灯模块90的车辆前部的特定美学和空气动力学特征。如图5D所示，示例性车辆前照灯模块配置成具有大约+20度的扫掠角度。此外，罩板91a和/或透镜91的外部形状也可以以与出射面98有关的扫掠角度99b的对应关系的方式扫掠(参照图5)。在某些方面，例如，如图5C-5D中所描绘的，输入面96和LED光源94相对于扫掠角度99b不扫掠。同样如图5C-5D所示，光学元件99可以根据扫掠角度99b设置成阶梯形图案99a。有利地，车辆前照灯模块90的光传输大体上没有减少通过扫掠角度99b举例说明的扫掠程度。

如图5C-5D中描绘的具有扫掠配置的车辆前照灯模块90的优势是：模块90的外表面可以更有效地集成在具有车辆横向和车辆后向扫掠方向的车辆前部设计中，而没有光传输效率的实质损失。例如，如图5C-5D所示，车辆前照灯模块90的出射面98根据扫掠角度99b而在逆时针向后的方向上扫掠。结果，这样的前照灯模块90可以配置在具有典型的车辆前部设计(例如，接近车辆的引擎盖)的车辆的乘客侧上，典型的车辆前部设计在向后的方向上扫掠从朝着车辆中心的位置移动到车辆的侧面。还应该理解的是，根据如图5-5D中描绘的一些方面，车辆前照灯模块90可以配置有分别通过扫掠角度99b和倾斜角度96a给定的扫掠和倾斜部件两者。

车辆前照灯模块90可以在光传输效率和准直度之间潜在的权衡方面被优化。具有单个近场透镜元件92的透镜91的设计通常显示较低的传输效率(例如，50％或更少)。这特别是比如图5B中描绘的六边形形状的近场透镜元件92这样的非圆形透镜元件的情况。另一方面，单个近场透镜元件可以非常有效地使来自LED光源94的具有朗伯特征的入射光准直为下降到大约3度。

虽然很大程度的准直是有益的——特别对于远光前照灯应用——但设计具有多个透镜元件92的透镜91以增加光传输效率可以是有利的。优选地，三个或更多的近场透镜元件92集成在透镜91内以实现近似65％或更好的光传输效率，同时准直水平下降到5度或更少。然而，特定应用不需要车辆前照灯应用所需的准直度。例如，雾灯和日间行车灯应用分别仅需要从6度到8度和小于10度的准直。因此，当近场透镜元件92在这些较少方向应用(即雾灯和日间行车灯)中采用时，更多的近场透镜元件92可以配置在前照灯模块90内以进一步地提高光传输效率。

在图5-5D内以示例性形式描绘的车辆前照灯模块90配置有总共三个近场透镜元件92。这样的配置在实现由具有六边形形状出射面98的模块90产生的准直车辆前照灯光图案93(例如，满足美国联邦法规的近光和远光前照灯图案)的高光传输效率中是特别有效的。在具有高的高宽比的具有矩形、椭圆或六边形出射面98的某些前照灯模块配置中，近场透镜元件92的数量可以从3个近场元件到大约10个近场元件。因此，多个近场元件92可以包括3、4、5、6、7、8、9或10个近场元件。更多数量的近场透镜元件可以在多个近场元件92中采用以提高光传输效率，但当前透镜91的制造技术——取决于选择用于透镜的材料——可以限制这个范围的上端。

车辆前照灯模块90中的多个近场透镜元件92的使用，特别为低轮廓配置提供很大程度的设计柔性。具有有非圆形形状的出射面的透镜的车辆前照灯模块——比如在图5和5B中描绘的六边形出射面98和罩板91a，通常遭受传输效率的明显损失。这里，在没有比如车辆前照灯应用这样的应用所需的准直度的明显牺牲的情况下，集成在透镜91(通常具有不同的焦距)内的多个近场透镜元件92的使用明显地提高前照灯模块90的光传输效率。因此，模块90的低轮廓设计(即，高度与宽度的低高宽比)是可行的。

更进一步地，具有集成的透镜元件92——以及在某些实施例中的罩板91a——的透镜91的单件设计的使用导致前照灯模块90具有较短的深度轮廓(即，如由出射面98和输入面96、或LED光源94之间的距离限定)。LED光源94仅需要安装在透镜91的凹进部分中，不通过任何附加部件与输入面96分离。在车辆前照灯模块90的优选配置中，从出射面98到LED光源94的深度轮廓为大约50mm或更少；模块的宽度为大约80到90mm并且模块的高度为大约40到45mm。甚至更优选地，模块90的深度轮廓为大约25mm或更少；宽度为大约80到90mm并且高度为大约20到25mm。然而，应该理解的是，具有根据上述示例性配置变化的尺寸的前照灯模块90的其他低轮廓配置是可行的。

参考图6-6A，分别描绘根据本发明的另一方面的具有一对相邻的前照灯模块102、104的车辆前照灯总成100。模块102、104可以根据上述描述根据用于近光和远光前照灯应用的车辆前照灯模块90配置在总成100内。每个模块102、104包括透镜91和LED光源94，LED光源94引导来自光源94的入射光通过透镜91。在总成100的某些方面中，每个模块102、104配置有散热器105以消散与LED光源94有关的热能。

同样，如图6-6A所示，分别与车辆前照灯模块102、104中的每个有关的透镜91的出射面98在形状上为大体上六边形的，而输入面96在形状上为大体上圆形的。此外，每个透镜91包括多个近场透镜元件92。在某些方面，这些近场透镜元件92配置成从透镜91的出射面98传输包含来自LED光源94的至少60％入射光的准直光图案93。应该理解的是，由车辆前照灯总成100采用的近光和远光前照灯模块102和104以与图5-5D中描绘的车辆前照灯模块90相似的方式操作并且可以以与图5-5D中描绘的车辆前照灯模块90相似的方式配置(例如，透镜91可以具有三个近场透镜元件92)。

图6-6A还分别描绘具有包括沿透镜91的出射面98的多个光学元件99的车辆前照灯模块102、104的车辆前照灯总成100。分别与模块102、104有关的光学元件99，在某些实施例中可以配置成使光图案93a、93b分别成形为近光和远光前照灯图案。在其他实施例中，光学元件99可以配置在车辆前照灯模块102、104内以使光图案93a、93b分别成形为适合雾灯、近光灯、远光灯、静态弯曲灯和/或日常行车灯应用的光图案。优选地，这些车辆前照灯总成100配置在壳体110内，壳体110是按尺寸的，并且配置模块102、104，使得壳体110的高度与宽度的高宽比为大约1：8。甚至更优选地，壳体110的高度与宽度比为大约1：4。此外，前照灯总成100可以配置有壳体110，壳体110具有以下主要尺寸：高度大约20到55mm；宽度大约150到200mm；和深度大约20到55mm。

再次参考图6-6A，车辆前照灯总成100和它的车辆前照灯模块102、104，可以根据包含总成100的车辆(未示出)的美学和/或空气动力学特征而被有效地集成。如图6-6A中分别以示例性形式所示的，车辆前照灯总成100配置成包含近光和远光车辆前照灯模块102、104，并且通常定位在车辆的驾驶员侧。每个前照灯模块102、104设置有具有单独具有扫掠角度99b的出射面98的透镜91，当总成100安装在车辆内时，扫掠角度99b通常对应于由总成100显示的扫掠和曲率。虽然未在图6-6A中显示，但安装在总成100内的每个车辆前照灯模块102、104可以具有有根据倾斜角度96a倾斜的输入面96的透镜91。同样，在没有光传输效率或准直方面中可评估的牺牲的情况下，模块102、104的倾斜和扫掠配置方面促进有利地安装在车辆前部设计的空气动力学和/或美学方面内的前照灯总成100的设计。

在没有背离本发明的构思的情况下，可以对上述结构作出变形和修改。此外，这样的构思旨在由下面的权利要求所覆盖，除非这些权利要求通过它们的语言另有明确限定。

Claims (20)

1.一种车辆前照灯模块，所述车辆前照灯模块包含：

具有多个近场透镜元件、倾斜输入面、出射面和在所述输入面和所述出射面之间的腔的透镜，所述倾斜输入面在向上的方向上倾斜；以及

引导入射光通过所述输入面和所述出射面的LED光源；

其中，所述透镜元件配置成从所述出射面传输包含至少60％入射光的准直光图案。

2.根据权利要求1所述的车辆前照灯模块，其中所述多个近场透镜元件是三个近场透镜元件，每个元件具有不同的焦距。

3.根据权利要求1所述的车辆前照灯模块，其中所述光源和所述透镜的所述出射面共同限定大约50毫米或更少的深度。

4.根据权利要求1所述的车辆前照灯模块，其中所述光源和所述透镜的所述出射面共同限定大约25毫米或更少的深度。

5.根据权利要求1所述的车辆前照灯模块，其中所述透镜的所述出射面设置成大体上六边形形状。

6.根据权利要求1所述的车辆前照灯模块，其中所述透镜的所述出射面包含配置成使准直光图案成形为近光光图案的多个光学元件。

7.根据权利要求1所述的车辆前照灯模块，其中所述透镜的所述出射面包含配置成使准直光图案成形为远光光图案的多个光学元件。

8.一种车辆前照灯模块，所述车辆前照灯模块包含：

具有多个近场透镜元件、输入面、具有阶梯形图案的光学元件的出射面、和在所述输入面和所述出射面之间的腔的透镜，所述输入面在向上的方向上倾斜；以及

引导入射光通过所述输入面和所述出射面的LED光源，

其中所述透镜元件配置成从所述出射面传输包含至少60％所述入射光的准直光图案。

9.根据权利要求8所述的车辆前照灯模块，其中所述多个近场透镜元件是三个近场透镜元件，每个元件具有不同的焦距。

10.根据权利要求8所述的车辆前照灯模块，其中所述光源和所述透镜的所述出射面共同限定大约50毫米或更少的深度。

11.根据权利要求8所述的车辆前照灯模块，其中所述光源和所述透镜的所述出射面共同限定大约25毫米或更少的深度。

12.根据权利要求8所述的车辆前照灯模块，其中所述透镜的所述出射面设置成大体上六边形形状。

13.根据权利要求8所述的车辆前照灯模块，其中所述阶梯形图案的光学元件配置成使准直光图案成形为近光光图案。

14.根据权利要求8所述的车辆前照灯模块，其中所述阶梯形图案的光学元件配置成使准直光图案成形为远光光图案。

15.一种车辆前照灯总成，所述车辆前照灯总成包含：

多个车辆前照灯模块，每个模块包含：

具有倾斜输入面和出射面的透镜，所述倾斜输入面在向上的方向上倾斜；

围绕所述透镜的罩板；以及

引导入射光通过所述输入面的LED光源；

其中所述每个模块的透镜包括配置成以准直的车辆光图案传输至少60％所述入射光的多个近场透镜元件。

16.根据权利要求15所述的车辆前照灯总成，其中所述多个车辆前照灯模块包含近光前照灯模块和远光前照灯模块。

17.根据权利要求16所述的车辆前照灯总成，其中所述透镜的所述出射面包含配置成使所述准直光图案成形为近光光图案或远光光图案的多个光学元件。

18.根据权利要求17所述的车辆前照灯总成，其中所述多个光学元件配置成阶梯形图案。

19.根据权利要求15所述的车辆前照灯总成，其中所述多个车辆前照灯模块安装在具有在从车辆前部向车辆后部方向的向上方向上扫掠的车辆前部设计的车辆内。

20.根据权利要求19所述的车辆前照灯总成，其中所述每个模块的所述透镜的所述倾斜输入面相对于所述出射面倾斜并且至少部分地根据所述车辆前部设计倾斜到一角度。

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