CN105650563A - 具有光束扫描的机动车辆照明系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种照明系统(10)，该照明系统包括能够产生光束(L)的光源(12)和用于扫描光束的装置(14)，该用于扫描光束的装置包括用于使光束的路径偏转的至少一个摆动反射体(18)。根据本发明，该摆动反射体(18)通过压电操作构件(22)的变形而移动。用于扫描光束(L)的装置(14)还具有用于放大光束的路径的偏转的光学装置(28)，该光学装置相对于光束(L)的传播方向定位在反射体(18)的下游。

Description

具有光束扫描的机动车辆照明系统
技术领域
本发明涉及机动车辆照明系统的技术领域。更具体地，本发明涉及形成机动车辆前照灯的照明系统。
背景技术
机动车辆前照灯主要旨在照亮道路，并且包括不同的光学系统和光源。
已知以两种不同的模式使用前照灯。
第一种模式，通常被称为“近光”模式，产生稍微向下倾斜的照明，以照亮车辆前方大约50米的道路而不会使在相邻车道上沿相反方向行驶的任何驾驶员产生炫目。在该运行模式下，当在夜间或在困难天气条件(雾、雪、雨)下行驶时，驾驶员能更好地观察短距离的环境。
第二运行模式，通常被称为“远光”模式，在车辆前方产生高强度的照明并且显著增加驾驶员的视野，尤其是在夜间以及正在下雪或下雨时。然而，在该情况下，光束的方向容易使在相邻车道上沿相反方向行驶的驾驶员或在相同车道上在前方行驶的驾驶员产生炫目，这样，当这样的状况发生时必须切换为近光。
还已知的是提供有前照灯的额外运行模式，即“自适应光束调整(adaptivedrivingbeam，ADB)”模式或“选择性光束”模式，其产生“远光”型照明，该“远光”型照明被部分地遮蔽以阻止照亮其中存在有从相反方向开来的车辆或在前方行驶的车辆的区域。这在保持较大视野的同时防止了其它驾驶员出现炫目。关于ADB运行模式的更多细节可以参考文献EP-2415638。
在该后一运行模式下，通过投影通过扫描光线形成的发光图像产生所述“选择性光束”。
为了获取具有合适尺寸的图像，扫描必须在具有大角度或大半径的角域上执行。在后一情况(大半径)下，光路相对较长，所以用于产生待投影的图像的装置相对庞大。由于车辆前部日益严格的空间限制，所以优选地在具有大角度而不是大半径的角域上执行该扫描。因此，该扫描必须覆盖足够大的角域，例如大约15°，以产生足够大的发光图像。
在现有技术中已经已知有用于偏转光束的装置。但是，这样的装置仅能够使光束偏转最多2°。
为了解决该问题，文献EP-2690352提出了使用包括能够在足够的角域上扫描光束的铰接微反射镜的扫描系统。
然而，该系统具有许多问题。
由于微反射镜会遭受可能打翻其铰接线或甚至打碎微反射镜的振动和冲击，所以微反射镜在物理上是易碎的。此外，由于其反射系数不是恰好100％(通常为大约90-99％)，所以微反射镜在热学上是易碎的。因此，微反射镜不得不吸收一部分光束带有的能量，并且其低热容量(与其小体积相关)导致显著的温度升高，而这可能损坏它们。
此外，该镜的微小运动使其遭受逐渐使微反射镜恶化的疲劳应力。
最后，控制这样的微反射镜系统是相对复杂的。
发明内容
本发明旨在提供一种装配有扫描装置的照明系统，所述扫描装置形成被设计为待投影的图像，所述扫描装置使用简单且结实的装置覆盖足够大的角域。
为此目的，本发明提出了一种用于机动车辆的照明系统，其包括：
-光源，该光源能够产生光束，和
-用于扫描光束的装置，该装置包括用来使光束的路径偏转的至少一个摆动反射体，
其特征在于，所述摆动反射体通过压电操作构件的变形而移动，所述用于扫描光束的装置还具有用于放大光束的路径的偏转的光学装置，该光学装置相对于光束的传播方向定位在所述反射体的下游。
因此，用于扫描光束的装置可以覆盖大约2°的角域，并且光学放大装置可以使其放大以实现满意的角域角度。由于参与偏转光束的元件为摆动反射体、压电操作构件和光学放大装置，所以该照明系统比包括微反射镜的现有技术中的照明系统更结实且具有更简单的设计。
优选地，摆动反射体为金属带。
由于金属一般具有接近于1的反射系数，所以金属带仅吸收极少部分的光束功率。此外，与现有技术中的微反射镜不同，金属带为实心的，因此能够有效地耗散光束传递的有限能量。
优选地，摆动反射体形成杠杆，该杠杆通过压电操作构件的变形而移动。
正如已知地，杠杆是特别易于操作的简单机械。
优选地，所述反射体形成第三类的杠杆，所述操作构件作用在所述杠杆的位于所述杠杆的第一铰接端头与所述杠杆的第二自由端头之间的操作部上，所述第一铰接端头优选地由所述杠杆的能够弹性弯曲的固定端头形成。
操作部产生的力可以使该操作部在杠杆上滑动，然后使得杠杆形成另一类别的杠杆，尤其是第二类的杠杆。
这使得能够相对于反射体容易地设置操作构件。
根据一个实施例，用于放大光束的路径的偏转的光学装置包括凸面镜，所述凸面镜例如为圆柱形或球形凸面镜。
根据另一个实施例，用于放大光束的路径的偏转的光学装置包括透镜，所述透镜优选为发散透镜。
这些光学装置使得摆动反射体能够简单且有效地放大光束的扫描，以实现满意的角域角度。
有利地，所述照明系统还包括用于吸收光束的装置，该用于吸收光束的装置用于在所述摆动反射体处于预定的停止位置中时吸收光束。
本发明还提出了一种用于使照明系统安全的方法，其特征在于，所述照明系统为如上所限定的照明系统，并且，当压电操作构件被停用时，摆动反射体移动至其停止位置。
因此，当摆动反射体处于其停止位置中时，吸收装置吸收光束以防止由过热导致的照明系统的恶化。
有利地，所述照明系统还包括用于控制所述压电操作构件的变形的第一装置和用于控制所述光源的第二装置。
本发明还提出一种用于使照明系统安全的方法，其特征在于，所述照明系统为如上所限定的照明系统，并且，当第一控制装置被停用时，使用第二控制装置使光源停用。
所述方法在尤其是第一控制装置不合时宜地被停用时防止过热导致的照明系统的恶化。
附图说明
根据下面参照附图给出的描述，将可以更好地理解本发明，该描述仅作为示例提供，其中：
图1是根据本发明的照明系统的示意图；
图2是示出在照明系统中传播的光束的扫描的图1中的照明系统的简化图；
图3是图1中的照明系统的反射体的放大图；和
图4是图1中的照明系统的吸收装置的放大图。
具体实施方式
杠杆是通常被划分为三个类别的简单机械。
当杠杆的铰接点(支点)位于杠杆的操作力被施加于其上的杠杆的操作部与抵抗力被施加于其上的杠杆的能动部之间时，杠杆被称为第一类的杠杆。
当杠杆的能动部定位在铰接点与杠杆的操作部之间时，杠杆被称为第二类的杠杆。
最后，当杠杆的操作部定位在铰接点与杠杆的能动部之间时，杠杆被称为第三类的杠杆。
参照图1，机动车辆照明系统10包括传统光源12。其包括例如发射基本单色光光束L的激光二极管(未示出)。
用于扫描光束的装置14定位在光束L的路径上。所述扫描装置14包括固定的支撑元件16和附接至该支撑元件16的摆动反射体18，该支撑元件16刚性地连接至照明系统10的其它光学元件，尤其是光源12。反射体18的倾斜使得光束L能够偏转。在该情况下，反射体18由金属带形成，其反射系数接近于1，以使得光束L中被该带吸收的光学功率损失尽可能地少。反射体18通过施加在反射体的端头18F上的焊接20而附接至固定支撑元件16上。反射体的另一端头18L是自由的。
扫描装置14还包括置于固定支撑元件16与反射体18之间的压电操作构件22。在描述的示例中，反射体18形成被压电操作构件22的变形驱动移动的杠杆。更具体地，反射体18形成第三类的杠杆，操作构件22作用在杠杆的位于该杠杆的第一铰接端头与该杠杆的第二自由端头之间的操作部上。第一铰接端头由杠杆的通过焊接点20焊接至支撑元件上的焊接端头18F形成。该固定端头18F能够弹性地弯曲。
参照图3，形成反射体18的金属带在其固定端头18F附近为局部较细的，例如在分开端头18F和18L的距离的10％的长度上为较细的，以便于通过压电操作构件22的变形来弯曲反射体。相反地，金属带的剩余部分足够粗，例如大于1mm，以确保压电操作构件22的变形不会使用于偏转光束L的反射体18的反射表面变形。因此，虽然金属带本身弯曲，但是该反射表面仍保持为大致平坦的。
第一控制装置24连接至压电操作构件22。所述第一装置24可以控制通过电源(未示出)供给给压电操作构件22的电流，该电源例如为其中安装有照明系统10的车辆的电池。
当压电操作构件22停用时，即当第一控制装置24确定供给给压电操作构件22的电流为零时，摆动反射体18占据预定位置，其被称为停止(idle)位置。
第二控制装置26连接至光源12以及第一控制装置24。当光源和第一控制装置24停用使得反射体18占据其停止位置时，第二控制装置26检测到该停止位置并且不激活光源12。因此，照明系统10是安全的(secured)。
用于放大光束L的路径的偏转的光学装置28相对于光束的传播方向位于扫描装置14的下游。所述光学放大装置28在该情况下由圆柱凸面镜形成，但是可以可替代地由球形凸面镜或由透镜形成，优选地由发散透镜形成。这些装置可以使由光源12发射的光束再次偏转。在示例性的实施例中，圆柱镜可以具有25mm的曲率半径。如下所述，光学放大装置28的几何属性特别适合于其期望的用途。
传统的吸收装置30相对于光束传播方向定位在光束L的光路上、扫描装置14的下游。所述吸收装置30被定位为当反射体18处于其停止位置中时吸收光束，而当第一控制装置24确定操作构件22的变形时光束不会碰到吸收装置30。这消除了在第一控制装置24故障并且照明系统的元件持续地暴露于光束的情况下例如由照明系统的元件的过热导致的所有恶化的风险。
在参照图4提供的示例性实施例中，这些吸收装置30包括具有空腔301和开口302的盒300。空腔的壁覆盖有例如为磨砂黑分散涂料(matteblackdiffusingpaint)或通过阳极氧化形成的吸收性涂层303。当反射体18处于其停止位置中时，光束L通过开口302进入空腔。其撞到盒300的后壁并且基本上被涂层303吸收。较少比例的反射光在盒300中扩散，其基本上在盒中被吸收性涂层303吸收。仅仅极少比例的光返回泄露出开口302。
下面描述照明系统10的运行。
光源12朝向用于扫描光束的装置14发射单色光光束L。特别地，光束L被反射体18反射。第一控制装置24控制压电操作构件22以在其中产生摆动变形。该变形导致构件22移动反射体18，以形成杠杆，从而该杠杆也摆动并且导致光束的扫描。
参照图2，光束L在第一非零角域α中被反射构件18上的反射扫描，该反射构件18形成经受由压电操作构件22的变形导致弯曲的杠杆。在示例性的实施例中，使用传统的压电操作构件和传统的控制装置，第一角域的角度α为大约1.5°。
然后，光束传播至圆柱镜28。圆柱镜的曲率放大了光束的偏转，然后该光束偏转在第二角域β上被扫描。在具有25mm的曲率半径的圆柱镜、并且在处于停止位置的反射体18与圆柱镜28之间光束L行进的距离为大约35mm的情况下，第二角域的角度β为大约15°。
然后，光束传播至已知的例如包含磷的波长转换装置(未示出)。然后，该波长转换装置形成由单色光光束的扫描产生的白色的发光图像。然后，该发光图像被已知的投射装置(未示出)投影，以朝向待照亮的空间发射光。
为了确保照明系统的安全，特别是对于不可预见的运行事件，当压电操作构件22被停用时，摆动反射体18被移动至其停止位置，或者当第一控制装置24被停用时，使用第二控制装置26给光源12停用。
自然地，在不脱离本发明的范围的情况下可以对本发明作出多种变型。
光束的控制可以包括反馈回路以改进照明系统的操作可靠性。
用于放大光束的路径的偏转的光学装置可以包括例如位于光束的右侧与左侧之间的凹面镜，该凹面镜具有使图像反向的优点。
此外，可以为机动车辆的左前照灯和右前照灯的第一控制装置使用单独的控制程序。
吸收装置可以简单地包括覆盖有黑磨砂涂料的壁。

Claims (10)

1.一种用于机动车辆的照明系统(10)，包括：
-光源(12)，该光源能够产生光束(L)，和
-用于扫描光束的装置(14)，该装置包括用来使光束的路径偏转的至少一个摆动反射体(18)，
其特征在于，所述摆动反射体(18)通过压电操作构件(22)的变形而移动，所述用于扫描光束的装置(14)还具有用于放大光束的路径的偏转的光学装置(28)，该光学装置相对于光束的传播方向定位在所述反射体(18)的下游。
2.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于，所述摆动反射体(18)是金属带。
3.根据权利要求1或2所述的照明系统，其特征在于，所述摆动反射体(18)形成杠杆，所述杠杆通过所述压电操作构件(22)的变形而移动。
4.根据权利要求3所述的照明系统，其特征在于，所述反射体(18)形成第三类杠杆，所述操作构件(22)作用在所述杠杆的位于所述杠杆的第一铰接端头(18F)与所述杠杆的第二自由端头(18L)之间的操作部上，所述第一铰接端头(18F)优选地由所述杠杆的能够弹性弯曲的固定端头形成。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的照明系统，其特征在于，用于放大光束的路径的偏转的光学装置(28)包括凸面镜，所述凸面镜例如为圆柱形或球形凸面镜。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的照明系统，其特征在于，用于放大光束的路径的偏转的光学装置(28)包括透镜，所述透镜优选为发散透镜。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的照明系统，还包括用于吸收光束的装置(30)，该用于吸收光束的装置用于在所述摆动反射体处于预定的停止位置中时吸收光束。
8.一种用于使照明系统安全的方法，其特征在于，所述照明系统为根据权利要求7所述的照明系统，并且，当压电操作构件(22)被停用时，摆动反射体(18)移动至其停止位置。
9.根据权利要求1-7中任一项所述的照明系统，还包括用于控制所述压电操作构件的变形的第一装置(24)和用于控制所述光源(12)的第二装置(26)。
10.一种用于使照明系统安全的方法，其特征在于，所述照明系统为根据权利要求9所述的照明系统，并且，当第一控制装置(24)被停用时，使用第二控制装置(26)使光源(12)停用。
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