CN106537030B - 具有截止部的薄外形照明系统 - Google Patents

Abstract

示出了薄外形照明系统和方法。系统和方法包括具有反射器的至少一个模块，所述反射器在一个横截面中是大致椭圆的并且在另一横截面中是大致抛物线的。每个模块都适于生成扁平光束图案、远光束图案或近光束图案中的至少一个，诸如具有弯曲部或弯部的近光束图案。还示出了具有多个模块的前灯组件，所述多个模块生成相同或不同的光束图案。已经发现，面和/或诸如至少一个光源的多个构件的位置的操纵和变化提供一个或多个光束图案的改进特性。

Description

具有截止部的薄外形照明系统

交叉引用相关申请

本申请是2015年6月5日提交的PCT申请号为PCT/US2015/034439的美国国家阶段申请，所述申请要求2014年6月8日提交的美国临时申请序列号为62/009,324的申请的优先权，申请人要求较早提交日期的美国临时申请的权益。该临时申请通过引用而被纳入本文并且于此成为一部分。

背景技术

1.技术领域

本发明涉及照明系统，并且更具体地，涉及具有截止部的薄外形向前照明系统。

2.相关技术

目前，具有两大类的前灯。第一类，即本文中称为"抛物线类型"的那些前灯，包括其光束主要地由安装在反射镜中的较小尺寸的源生成的前灯，反射镜将光线投射到道路上以形成需要的光束。如果有必要，前灯的窗口装配有棱镜、条纹等，以塑造光束，并且特别地，以宽度方向分布光束。在这种情况下，该类前灯包括称为"自由表面"的前灯或"SurfaceComplexe"(注册商标)的前灯，所述前灯具有直接地生成由需要的上截止线限定的光束的能力。

这些前灯具有以下性质，即能够生成在光分布方面具有优良质量并且通常不是非常纵深的光束。然而，为了生成足够强烈的光束，需要其反射镜或反射器恢复由灯发出的较大比例的光通量。

这样做的第一种方法是使用非常小的初始焦距，尤其是为了获得围绕源非常近的并且横向尺寸较小的反射镜。然而，在这种情况下，因为源的由反射镜生成的图像的较大尺寸，所以光束通常具有过大的厚度，并且在任何情况下难以控制。

相反地，使光通量恢复并且获得薄的光束的第二种方法包括，增加初始焦距，但是在这种情况下反射镜必须具有横向于光学轴线的相对较大的尺寸，这与紧凑前灯的目标相反。

第二类前灯是"椭圆类型"的前灯。该前灯的特征在于，安装在反射镜中的灯，所述反射镜利用被反射光线生成集中光斑(通常地，源位于成回转椭球形状的反射镜的第一焦点处，并且光斑形成在反射镜的第二焦点处)，并且该光斑通过通常为平凸透镜的会聚透镜投射到道路上。如果光束必须包括截止线，则截止线通过部分地遮蔽光斑而生成，截止线形成在所述光斑中。

该第二类的前灯具有以下优点，即在具有横向于光学轴线的较小尺寸的同时，能够使由源发出的较大比例的光通量恢复。另一方面，因为通常实际上没有棱镜或条纹类型的校正元件能够校正透镜下游的光，因此光束的光度可能是难以塑造的；此外，这些前灯具有较大的纵深尺寸。

此外，实际上，这两类前灯具有非常不同的外观。

因而，抛物线类型的前灯包括具有相对较大宽度的窗口(而历年来，由于款式和空气动力学，其高度已经逐渐减少)。该窗口是有条纹的或，在近来的类型中，实际上是平滑的使得，当前灯熄灭时，反射镜和各种类型的装饰完全地在内侧被观察到。

相反，当椭圆类型的前灯熄灭时，椭圆类型的前灯通常仅通过平滑窗口显示透镜的外凸面，外凸面经常用适当的装饰包围。

现今，具有来自设计员的涉及车辆的照明前灯外观的更高要求。

因而，某些风格"趋势"支持抛物线类型或椭圆类型的前灯，或甚至两个类型的组合或使用。

此外，在更高的技术层面，具有对于如下前灯的强烈要求，即所述前灯具有不仅横向于光学轴线而且还是纵深的即沿着光学轴线的合适尺寸，即能够在照明质量方面不妥协的情况下获得原则上不属于上述两类前灯中的任一个的前灯。

美国专利7,980,742；7,168,836和6,811,289中示出了现有技术的一个解决方案。透镜宽度比用户要求的更宽，并且要求分散透镜的解决方案。没有表现出在光束图案中形成弯曲部或弯部。

以下是现有技术设计中的一些额外的问题：

·常规的透镜系统不能适应用于薄的透镜元件的用户设计。

·常规的透镜系统(成像/投射透镜系统)具有色散，色散在驾驶时可能是讨厌的或必须在设计中使用更复杂透镜来管理。

·常规的透镜系统要求更复杂的成型。

本文中，本发明克服了现有技术的一个或多个问题。

发明内容

本发明的一个实施例的特征是用于车辆的外灯，所述外灯包括：a)反射器，所述反射器具有(i)在侧视图中的大致抛物线截面和(ii)在顶视图中的大致椭圆截面，和(iii)焦点；b)至少一个光源，所述至少一个光源的部分光源与焦点一致，并且所述至少一个光源投射光，反射器反射所述光以形成焦线；c)会聚透镜，所述会聚透镜不与焦线平行，所述会聚透镜向外传输来自焦线的光以形成具有至少一个截止部的光束。在所有描述的实施例中，应该理解光源可以是任何适当的光源，诸如发光二极管(LED)、非固态光源或固态光源，诸如激光器LED。

如本领域的技术人员所已知，截止部是截止部的限定线，在限定线下方，来自前灯组件的光被投射。总的来说，光输出在截止部下方，截止部在迎面车辆中的司机的眼下方。如所已知，欧洲国家的截止部通常地是台阶形的或具有弯曲部或弯部以便于照明道路的道路标记和行人所位于的侧面，并且减少迎面的交通。在美国，该显著的弯曲部或弯部不是法规要求。

示出的和本文中描述的该实施例可以被单独使用或与本文中阐述的一个或多个权利要求所涵盖的一个或多个特征一起和/或组合地使用，所述一个或多个特征包括但是不受限于以下特征或步骤中的一个或多个：

·用于车辆的外灯，在所述外灯中，至少一个截止部的强度在10°的光束宽度中下降至少50％。

·用于车辆的外灯，在所述外灯中，至少一个光源包括一个或多个发光二极管。

·用于车辆的外灯，在所述外灯中，会聚透镜形成车辆的外表面的一部分。

·用于车辆的外灯，在所述外灯中，会聚透镜以及车辆的外表面暴露给外部风化作用。

在另一实施例中，用于车辆的外灯包括，a)反射器，所述反射器具有(i)在侧视图中的大致抛物线截面，(ii)在顶视图中的大致椭圆截面，和(iii)焦点；b)包括发光二极管LED的至少一个光源，所述至少一个光源的部分光源与焦点一致，并且所述至少一个光源投射光，反射器反射所述光以形成焦线；和c)细长透镜，所述细长透镜(1)沿着其长度具有中立功率(neutral power)，(2)并且具有相对较窄的外形比，并且(3)传输从焦线接收的光以形成具有相对较宽的外形比并且具有左侧截止部和右侧截止部的光束。

示出的和本文中描述的该实施例可以被单独使用或与本文中阐述的一个或多个权利要求所涵盖的一个或多个特征一起和/或组合地使用，所述一个或多个特征包括但是不受限于以下特征或步骤中的一个或多个：

·用于车辆的外灯，在所述外灯中，细长透镜不与焦线平行。

·用于车辆的外灯，在所述外灯中，截止部的光强度在10°的光束宽度中下降50％。

·用于车辆的外灯，在所述外灯中，与在透镜的另一个端部处相比，在透镜的一个端部处，细长透镜更接近焦线。

·用于车辆的外灯，在所述外灯中，反射器包括数个部段。

在又一实施例中，用于车辆的灯装置被提供并且所述灯装置包括a)至少一个光源；b)反射器，所述反射器从光源接收光并且使光聚焦以在空间中形成线；和c)透镜，所述透镜接收来自线的光，并且将所述光朝车辆前方投射。

在还一实施例中，用于车辆的照明模块被示出，包括a)第一光源，所述第一光源向第一反射器传输光，第一反射器使光沿着空间中的第一线聚焦；b)第二光源，所述第二光源向第二反射器传输光，第二反射器具有与第一反射器不同的几何形状并且使光沿着空间中的第二线聚焦；c)透镜，所述透镜接收来自第一线的光并且以第一强度图案投射所述光，并且ii)从第二线接收光并且以与第一强度图案不同的第二强度图案投射光。

示出的和本文中描述的该实施例可以被单独使用或与本文中阐述的一个或多个权利要求所涵盖的一个或多个特征一起和/或组合地使用，所述一个或多个特征包括但是不受限于以下特征或步骤中的一个或多个：

·用于车辆的照明模块，在所述照明模块中，第一反射器包括侧视图中的抛物线截面和顶视图中的椭圆截面。

·用于车辆的照明模块，在所述照明模块中，第二反射器包括侧视图中的抛物线截面和顶视图中的椭圆截面。

·用于车辆的照明模块，在所述照明模块中，第一强度图案具有左侧截止部和右侧截止部，并且第二强度图案具有与第一强度图案的左侧截止部和右侧截止部不同的左侧截止部和右侧截止部。

·用于车辆的照明模块，在所述照明模块中，透镜是细长的，并且大致不与第一线平行。

另一实施例包括用于车辆的照明装置，所述照明装置包括反射器，所述反射器在第一截面中是大致抛物线的，并且在第二截面中是大致椭圆的并且具有焦点；至少一个光源，所述至少一个光源向反射器投射光，所述反射器反射所述光以形成焦线；和透镜，所述透镜传输来自焦线的光以形成具有至少一个截止部的光束。

如本文所用，焦线表示来自椭圆横截面和抛物线横截面的光的组合反射，以产生诸如如图6所示的聚焦光的线LF。

另一实施例包括用于车辆的照明装置，所述照明装置包括第一光源，所述第一光源向第一反射器传输光，所述第一反射器使光沿着空间中的第一焦线聚焦；第二光源，所述第二光源向第二反射器传输光，所述第二反射器具有与第一反射器不同的几何形状，所述第二反射器使光沿着空间中的第二焦线聚焦；透镜，所述透镜i)从第一焦线接收光并且以第一强度图案投射光，并且ii)从第二焦线接收光并且以与第一强度图案不同的第二强度图案投射光。

在另一方面，一个实施例包括用于车辆的照明装置，所述照明装置包括反射器，所述反射器在第一横截面中是椭圆的，并且在第二横截面中是抛物线的，第二横截面大致地垂直于第一横截面，并且所述反射器具有在其中限定的光学轴线；和至少一个光源，所述至少一个光源沿着在5°和20°之间的范围中从光学轴线偏离的投射轴线朝反射器投射光；和分散透镜，所述分散透镜收集从反射器接收的光并且使光衍射成更少会聚的光束。

在又一方面，一个实施例包括用于车辆的照明装置，所述照明装置包括反射器，所述反射器具有在第一横截面中是椭圆的并且在大致地垂直于第一横截面的第二横截面中是抛物线的表面，所述反射器具有多个反射面，所述多个反射面中的每个反射面都沿着反射器的几何表面定位，使得在所述多个反射面的相应位置处，少于全部的所述多个反射面的表面法线对准几何表面的表面法线；至少一个发光二极管(LED)，所述至少一个发光二极管向所述多个反射面投射光；和透镜，所述透镜从所述多个反射面收集光并且使光准直。在这点上，已知表面法线表示位于与平面垂直的点处的表面。

在又一方面，一个实施例包括用于车辆的照明装置；照明装置包括至少一个模块，所述至少一个模块包括反射器，所述反射器在第一横截面中是大致椭圆的并且在大致地垂直于第一横截面的第二横截面中是大致抛物线的，所述反射器从至少一个光源接收光并且引导所述光以提供聚焦光的线；和透镜，所述透镜定位成与反射器和焦线成可操作关系以生成需要的光束。

在又一方面，一个实施例包括用于车辆的照明装置，所述照明装置包括多个模块，所述多个模块中的每个模块都包括反射器，所述反射器在第一横截面中是大致椭圆的并且在大致地垂直于第一横截面的第二横截面中是大致抛物线的，所述反射器从至少一个光源接收光并且引导所述光以提供聚焦光的线；和透镜，所述透镜定位成与反射器和焦线成可操作关系，所述多个模块中的每个都生成光束图案，并且来自所述多个模块的光束图案协作以生成复合光束图案。

本发明包括示出和本文中描述的所有实施例，本发明可以被单独或一起使用和/或与由以下特征列表中的一个或多个覆盖的一个或多个特征组合使用：

·照明装置，在所述照明装置中，透镜从竖直平面朝反射器倾斜20°或更小。

·照明装置，在所述照明装置中，所述至少一个光源包括一个或多个发光二极管。

·照明装置，在所述照明装置中，透镜包括形成车辆的外表面的一部分的侧面。

·照明装置，在所述照明装置中，透镜是发散透镜或会聚透镜中的至少一个。

·照明装置，在所述照明装置中，焦线在反射器和透镜之间。

·照明装置，在所述照明装置中，焦线在透镜外部。

·照明装置，在所述照明装置中，透镜具有比反射器的长度大的长度，使得透镜长度与反射器长度的比率大于或等于1。

·照明装置，在所述照明装置中，透镜具有比透镜的宽度大的宽度，使得反射器宽度与透镜宽度的比率大于或等于1。

·照明装置，在所述照明装置中，在竖直平面或水平平面中的至少一个中，至少一个光源相对于反射器的焦点转动。

·照明装置，在所述照明装置中，至少一个光源仅在水平平面中转动以提供光束中的弯曲部。

·照明装置，在所述照明装置中，透镜具有薄的外形并且沿着其长度是大致较窄的。

·照明装置，在所述照明装置中，与在透镜的另一个端部处相比，在透镜的一个端部处，透镜更接近焦线。

·照明装置，在所述照明装置中，反射器包括多个部段或面。

照明装置，在所述照明装置中，多个部段或面中的至少一个对准或偏离反射器的光学轴线或是散焦的。如在本领域中所已知，利用抛物线反射器，位于抛物线的焦点处的光将被准直和被反射至大致平行于光学轴线的无穷远点。在诸如通过相对于焦点移动至少一个光源来实现的“散焦”光的情况下，光线相对于反射器的光学轴线向上、向下或向侧面向着空间中的另一焦点移动。因而，通过散焦，来自至少一个光源的图像可以被引导以提供整个光束图案的一部分。在被描述的图中，至少一个光源被散焦以提供本文中描述的弯曲部或弯部。如下文所述，操纵反射器的一个或多个部分还可以便于向光束图案提供独特的特性，诸如刚刚提到的弯曲部或弯部。

·照明装置，在所述照明装置中，透镜相对于反射器倾斜。在这点上，透镜可以包括纵向轴线，纵向轴线可以相对于反射器倾斜，使得与透镜的第二端部相比，透镜的第一端部更接近反射器。如果透镜的轴线是大致竖直的，例如，则轴线可以成角度地远离竖直方向倾斜或偏斜。在所述的示意图中，斜角通常地小于20度(20°)并且在一些实施例中大约为10度(10°)。

·照明装置，在所述照明装置中，第一截面是水平截面，并且第二截面是竖直截面。

·照明装置，在所述照明装置中，第一反射器包括侧视图中的抛物线截面或竖直截面和顶视图中的椭圆截面或水平截面。

·照明装置，在所述照明装置中，第二反射器包括侧视图中的抛物线截面或竖直截面和顶视图中的椭圆截面或水平截面。

·照明装置，在所述照明装置中，第一强度图案具有左侧截止部和右侧截止部并且第二强度图案具有与第一强度图案的左侧截止部和右侧截止部不同的左侧截止部和右侧截止部。

·照明装置，在所述照明装置中，透镜是细长的并且与第一焦线或第二焦线中的至少一个是大致非平行的。

·照明装置，在所述照明装置中，第一强度图案包括弯曲部，然而第二强度图案不包括弯曲部。

·照明装置，在所述照明装置中，分散透镜使光衍射成包括平行光线的光束。

·照明装置，在所述照明装置中，至少一个光源包括至少一个发光二极管(LED)，并且所述至少一个光源的投射轴线位于水平平面中。

·照明装置，在所述照明装置中，至少一个光源的投射轴线偏离反射器的光学轴线5°至15°。

·照明装置，在所述照明装置中，多个反射面共同地具有光学轴线，并且至少一个发光二极管(LED)具有水平地偏离光学轴线5°至20°的投射轴线。

·照明装置，在所述照明装置中，所述至少一个光源是LED或固态装置中的至少一个。

·照明装置，在所述照明装置中，聚焦光的线在反射器和透镜之间。

·照明装置，在所述照明装置中，聚焦光的线在透镜的外表面外部并且不在透镜和反射器之间。

·照明装置，在所述照明装置中，透镜是发散透镜，并且至少一个模块生成扁平光束图案、远光束图案或近光束图案中的至少一个。

·照明装置，在所述照明装置中，透镜是会聚透镜，并且至少一个模块生成扁平光束图案、远光束图案或近光束图案中的至少一个。

·照明装置，在所述照明装置中，反射器具有多个面，所述多个面中的至少一个面被构造成和尺寸形成为生成光束中的预定特性。

·照明装置，在所述照明装置中，预定特性包括弯曲部或弯部。

·照明装置，在所述照明装置中，至少一个光源在至少一个平面中偏离或成角度以导致光束散焦或具有预定特征。

·照明装置，在所述照明装置中，至少一个光源在水平平面中偏离或成角度，所述水平平面大致平行于反射器的光学轴线，并且预定特征是弯曲部或弯部。

·照明装置，在所述照明装置中，光束是与SAE或ECE光束图案要求一致的近光束图案、扁平光束图案、远光束图案、或具有弯曲部或弯部的光束图案中的至少一个。

·照明装置，在所述照明装置中，在水平平面中截取第一横截面，并且在竖直平面中截取第二横截面。

·照明装置，在所述照明装置中，至少一个模块是近光束模块、远光束模块或扁平光束模块中的至少一个。

·照明装置，在所述照明装置中，照明装置包括至少一个第二模块，至少一个模块和至少一个第二模块生成不同光束图案。

·照明装置，在所述照明装置中，至少一个模块生成扁平光束，并且至少一个第二模块生成近光束。

·照明装置，在所述照明装置中，近光束包括弯曲部或弯部。

·照明装置，在所述照明装置中，照明装置包括生成第三光束的至少一个第三模块，第三光束与由至少一个第一模块和至少一个第二模块生成的光束不同。

·照明装置，在所述照明装置中，多个模块中的每个都利用相同的透镜但是分离的反射器。

·照明装置，在所述照明装置中，多个模块包括生成第一光束图案的第一模块和生成第二光束图案的至少一个第二模块，第一光束图案和第二光束图案是相同的。

·照明装置，在所述照明装置中，多个模块包括生成第一光束图案的第一模块和生成第二光束图案的至少一个第二模块，第一光束图案和第二光束图案是不同的。

·照明装置，在所述照明装置中，用于多个模块的透镜是一体的和连续的。

·照明装置，在所述照明装置中，第一模块是扁平模块，并且第一光束图案是扁平光束图案，至少一个第二模块是近光束模块并且第二光束图案是近光束图案，复合光束图案包括扁平光束图案和近光束图案。

·照明装置，在所述照明装置中，共用透镜用于第一模块和至少一个第二模块。

·照明装置，在所述照明装置中，近光束图案包括弯曲部或弯部。

·照明装置，在所述照明装置中，至少一个第二模块的反射器包括多个面，通过调适至少一个面的形状或方向来生成弯曲部。

·照明装置，在所述照明装置中，通过使至少一个光源的位置相对于至少一个第二模块的反射器的焦点成角度来生成弯曲部。

·照明装置，在所述照明装置中，多个模块包括用于生成远光束的至少一个远光束模块、用于生成扁平光束的至少一个扁平光束模块、和用于生成近光束的至少一个近光束模块，多个模块被调适以被同时地或独立地通电以生成复合光束。

·照明装置，在所述照明装置中，多个模块被堆叠。

根据以下描述、附图和随附权利要求，本发明的这些和其它目标和优点将是显而易见的。

附图说明

图1是本发明的一个形式的总体表示的透视图，示出(1)反射器R、(2)常见透镜L和(3)发光二极管LED，反射器R在水平横截面中是椭圆的并且在竖直横截面中是抛物线的；

图2图示了椭圆，示出了起源自焦点F2处的光如何将被反射至焦点F1；

图3图示了截断的椭圆ET，又示出了起源自焦点F2处的光如何将被反射至焦点F1；

图4示出定位在截断的椭圆ET的焦点F2处的光源；

图5示出起源自抛物线P(图1)的焦点FP处的光如何被反射为平行光线R；

图6图示了被光源传输的光如何被反射器R反射到聚焦光的线，称为标记为LF的焦线；

图7示出焦线LF不必是线性的；

图8示出定位在透镜L和反射器R之间的焦线LF，并且图示了图1的透镜L的横截面形状；

图9示出定位成超过透镜L的焦线LF，并且图示了透镜L的另一横截面形状；

图10图示了参考竖直平面PV；

图11是图10的顶视图；

图12是图10的侧视图；

图13图示了定位在图1和3的截断的椭圆ET的焦点F2处的光源；

图14、15、16和17图示了分别地移位至焦点F2前方、后方、右侧和左侧的光源；

图18和19示出了相对于截断的椭圆的主轴线移位和/或成角度但是位于焦点F2处的光源；

图20-27图示了从椭圆焦点和抛物线焦点移位并且在一些视图中相对于反射器的光学轴线成角度的光源。

图28是根据一个实施例的用于生成扁平光束图案的光模块的视图；

图28A–28C是示出由图28的模块生成的光束的光束强度示意图或图片；

图29是根据另一实施例的用于生成远光束图案的模块的视图；

图29A是用于图29示出的光束的光束强度示意图；

图30是根据另一实施例的用于生成近光束图案的模块；

图30A是用于图30示出的实施例的光束强度示意图和相关联的图片；

图31A–31B是图30示出的模块的可替换实施例；

图32A–32F是示出具有多个面的反射器的另一实施例的视图；

图33A–33C是示出使用如下实施例生成的弯曲部的强度光束示意图，其中至少一个光源位置相对于反射器的焦点成角度；

图34图示了利用会聚透镜的另一实施例，其中焦线在会聚透镜和反射器之间；

图35是用于图34示出的实施例的强度示意图；

图36是示出具有弯曲部的光束的测试图片和相关联的强度光束图片；

图37是图示各种光束强度图案的视图；

图38A–38D和39A–39B图示多个实施例，其中多个模块被组合，诸如成堆叠构造，并且与单个透镜一起使用；

图39C–39E是用于图39A和39B示出的实施例的多个光强度示意图；

图40是为了容易图示而没有任何壳体或框架组件的、图示在堆叠构造中的两个远光束模块的示意图；

图41是用于图40示出的实施例的光束强度示意图；

图41A–41G图示了透镜L如何可以成形为具有与车辆的外表面共形的外轮廓；

图42图示了透镜L如何还可以用作携带额外光束的波导；

图43–46图示了本发明的不同实施例；

图47–49图示了由单独的面构成的椭圆，以及面如何可以共同地形成需要的横截面形状的光束；并且

图50是图示被调适和成形为车辆的轮廓的前灯组件的多个模块和组件的平面图。

具体实施方式

本发明相对于各种现有技术装置进行了改进，包括2011年7月19日出版的Albou的7,980,742号美国专利；2006年10月出版的Albou的7,121,705号美国专利；2008年6月出版的Leleve的7,390,112号美国专利；和2009年4月出版的Albou的7,524,095号美国专利，所有专利通过引用而被纳入本文并且于此成为一部分。

本发明涉及用于车辆的“薄外形”前灯或其它的照明和/或信号装置，在下文共同地称为照明装置。"薄外形”中的"外形"表示“外形比”，“外形比”是高度H与宽度W的比率或H/W。因而，较小的外形比表示高的和狭窄的前灯。然而，尽管薄外形灯是高的和狭窄的，但是照明装置提供与SAE和/或ECE标准一致的光束图案。光束通常地是较短的和较宽的。即，高的和狭窄的薄外形照明装置通常生成典型光束，所述典型光束具有较宽外形并且是较短的和较宽的光束。在说明性实施例中，透镜高度与反射器宽度的外形比大于或等于1。并且，反射器宽度与透镜宽度的比率也大于或等于1。

描述的实施例的另一特征是薄外形灯利用透镜，诸如圆柱形透镜、发散或会聚透镜，所述透镜可以具有外表面，所述外表面被调适或成形为按照车辆的轮廓或表面以用于款式目的和空气动力学益处。

总的来说，本文中描述的实施例的照明装置提供前灯主光束，诸如远光束、近光束或具有弯曲部或弯部的近光束。在之后描述的其它实施例中，照明装置允许光在与主光束大致交叉或横向的方向处被引导或传输通过透镜以提供第二照明功能，诸如日间行车灯(DRL)、转向信号、停车灯等。现在将描述本发明的一些基本操作原理以便于理解本发明的各种特征。

图1是本发明的一个形式的简化示意图。至少一个光源向反射器R投射光，反射器R向透镜L反射光，为便于图示本发明的基本原理，反射器被示出为方框。在所有描述的实施例中，应该理解至少一个光源可以是任何适当的光源，诸如发光二极管(LED)、非固态光源或固态光源，诸如激光器LED。如下所述，透镜L可以例如是会聚透镜或发散透镜。透镜L使光聚焦成之后示出的具有适当横截面形状的光束。

反射器R被构造有特定形状。在水平平面或横截面PH中，形状是椭圆的，如图所示。在竖直平面或横截面PV中，形状是抛物线的，如图所示。椭圆横截面利用椭圆的特定特性，并且抛物线横截面利用抛物线的特定特性。在这点上并且如图2所示，椭圆E具有第一焦点F1和第二焦点F2。无论在什么方向上光线行进远离起源焦点F2，起源自椭圆E的焦点F2处的光线将总是被反射至其另一个焦点F1。即使椭圆被截断成为图3中的截断的椭圆ET，该反射特性还是存在的。因此，在图4中，起源自位于焦点F2处的光源的光将聚焦到第二焦点F1。

平面PV中的抛物线横截面利用抛物线的特定特性，即，起源自抛物线的焦点FP处的光将被反射为平行光线。图5图示了该特性。如果光源位于焦点FP处，则光线R将在反射之后是平行的。

图6图示了该组合反射。结果是生成光的焦线，焦线在图6中标记为LF。实际上，焦线LF将大致按照抛物线竖直横截面PV的形状，如图7所示。然而，如果抛物线横截面是相当扁平的，则为了实用目的，焦线LF可以被视为直线，如图6所示。

如本文所述和之后所示，如果焦线LF定位在反射器R和透镜L之间，如图8所示，则会聚透镜L可以用于准直光。如果焦线定位在透镜L外部，如图9所示，则发散透镜L可以用于准直光。在本文中，将在之后描述这些特征。

图8和9中生成的光束的图案将依赖于(1)光源、(2)反射器R和(3)透镜L的几何形状和相对位置。图1示出竖直参考平面PV和相关联的抛物线形状(图5)。水平平面PH中的横截面示出反射器R的横截面和其截断的椭圆ET(图3和10)。图10是水平平面PH的平面图或顶视图；并且图11是竖直平面PV的横截面或侧视图，示出抛物线横截面(在图11中标记为PAR)。

图12-19是类似于图4和10的平面图。在图12-19中，X和Y轴线叠加在水平平面中，其中原点定位在椭圆焦点F2处。在图12中，向前方向FWD被限定，并且是车辆V(41F)的向前方向，照明装置10安装在车辆V中。向后方向AFT也被示出，并且与向前方向相反。左侧和右侧方向也被指示在图12中。

为了容易图示，至少一个光源被示出为LED，但是应该理解至少一个光源可以是任何类型的光源，诸如LED、激光器LED或其它的常规光源。图12示出定位在椭圆ET的焦点F2处的光源。然而，光源不必定位在那里。图13示出定位在焦点F2前方，即，在负X方向上的光源，并且图14示出定位在焦点F2后方，即，在正X方向上的光源。图15示出定位在焦点F2右侧，即，在正Y方向上的光源。图16示出定位在焦点F2左侧，即，在负Y方向上的光源。

图17示出常规情况，其中光源在X和Y方向上移位，并且在每个方向上正地或负地移位。在图17的示例中，光源在负X方向和正Y方向上移位。

另外，由光源投射的光的方向不必与系统的光学轴线一致，在这种情况下系统的光学轴线成为X轴。如图18所示，投射的光可以从反射器R的光学轴线轴偏离，所述光学轴线是X轴，并且图19图示了常规情况。光源可以从焦点F2移位，并且投射的光(其沿着光源的光学轴线)不必平行于光学轴线，即，X轴。

这些相同原理适用于光源相对于抛物线横截面的抛物线焦点FP(图5)的定位。例如，图5示出定位在抛物线的焦点FP处的光源。然而，如前所述，光源可以定位成在焦点FP左侧、右侧、上方或下方并且可以相对于焦点FP倾斜或转动。因而，如图18和19所述，投射的光的方向可以被调节，但是仅当光源从抛物线的焦点FP移位时该事实也许具有相关性，因为如果光源位于焦点FP处，则所有的光将必定被抛物线反射为平行光线。

发明者已经发现，所述的光源从焦点的移位和光源的转动将改变生成的光束图案。进一步地，已经发现，移位的某些组合产生了在车辆前灯中非常有利的改变。当这些特征与本文中描述的反射器R和透镜L一起使用时，改进的光束被生成，如本文中所述。然而，在给出光源的移位的情况下，试图手动地分析光束图案是不实际的，所述光束图案将被图1中的给出设备生成。主要原因是，当至少一个光源不定位在焦点处时，椭圆的反射性质是非常复杂的。因此，作为实际内容，计算机建模已经被使用。

椭圆和抛物线的焦点和光源的定位

图1是提到的水平参考平面PH和竖直参考平面PV相叠加的透视图。图20是通过图1的椭圆的水平参考平面PH的平面图或横截面。光源定位在该平面中。图21是图1的抛物线的平面PV中的横截面侧视图。

图22表示图1的椭圆的焦点FE与图1的抛物线的焦点FP是一致的。然而，可以的是那些焦点不必重合并且可以彼此竖直地和水平地偏移。在一些实施例中，两个焦点的间隔提供有利的或需要的光束图案，如本文中所述。图23表示标记为DEL Y的在Y方向上的偏离和标记为DEL X的在X方向上的偏离。每个偏离都可以是正的或负的。在优选的实施例中，光源仅沿着光学轴线(X)正向或负向偏离，并且通常不在Y轴上侧向地移动。图26表示标记为DEL Z的在Z方向上的偏离，该偏离可以是正的或负的。应注意到，椭圆焦点FE是在包括光源的水平平面中的椭圆的焦点。另外，光源可以相对于焦点FE和FP成角度或转动，如图24和27中的角度A所示。光源还可以从焦点FE移位，如图27中的DEL Y和DEL X所示。

既然已经描述了本发明的常规特征和操作原理，现在将描述数个实施例。如所示，使用这些原理，数个照明装置模块已经被研发，并且这些模块生成不同的光束图案。模块可以被单独或一起使用，诸如在下文描述和示出的堆叠构造中。

图28–31B图示了产生不同的或独特的照明图案的数个实施例或模块10、12和14。在图28的该实施例中，照明装置或模块10提供利用用于款式的薄外形透镜18的向前照明汽车模块。为了便于理解，在没有本文在之后将描述的支撑壳体、框架或结构的情况下，图28–31B的实施例被图示。因而，应该理解，图28–31B中图示的各种模块的构件被安装在或至适当的壳体、框架或支撑结构并且位于车辆上，诸如图41F中图示的车辆V。并且，为了容易图示，模块被示出在侧视图和平面图中，如所示。

在被描述的图中，图28中的模块10生成本文中示出和在之后描述的大致扁平光束图案，并且模块12(图29)生成远光束图案。图30–31B中的模块14生成具有弯曲部的近光束图案。如上所述，这些模块10-14可以被单独或一起使用，诸如以下文描述和示出的堆叠形式。模块10-14在控制器(未示出)的控制下并且可以被独立地或同时地通电。因而，模块10-14可以被分别地或一起使用以提供不同的光束图案，诸如，远光束图案或具有截止部的近光束图案，所述光束图案符合美国的汽车工程师协会(SAE)和欧洲经济委员会(ECE)规定的灯图案设计。

为了便于理解，在此数个光束强度示意图被示出和描述。图中示出的示意图的轴线以相对于透镜的角度单位被标记刻度，但是原则上，示意图表示如果投射到扁平的壁上光束如何显示。用于所述实施例的SAE和ECE示意图具有两个重要特征。一个特征是在左侧和右侧具有相当陡直的截止部。第二个特征是具有十分明亮的中央区域。由本文中描述的各种模块和反射器/透镜组合生成的特定强度图案依赖于使用的材料和构件的几何形状以及之前提到的一个或多个特征的组合和其它因素。

返回参照图28，扁平光束模块10被示出。在本实施例中，模块10包括发散透镜18，发散透镜18具有与焦线LF一致的透镜焦点。在图示中注意到，透镜18从竖直方向倾斜大约10度(10°)(如图28所示)，但是根据需要的光束图案，倾斜度可以更大或更小。优选地，倾斜度小于20度(20°)。

在图28的该实施例中，模块10还包括反射器20，反射器20在前文相对于图1描述的水平平面PH中的横截面中是椭圆的，并且在前文描述的竖直平面PV中是抛物线的。在被描述的图中，在一个实施例中，反射器20具有平滑的反射表面20a，但是反射器20可以具有多个小面，如之后在本文中所述。透镜18被示出为在第一侧18a和第二侧18b是平滑的。然而，第二侧18b可以具有一个或多个调制件或其它光学器件以例如增加光束的分布和/或保护其均质性。在该示例中，第一侧18a是连续的和平滑的，这使得当安装在车辆V上时是有利的，因为第一侧18a可以与车辆V的轮廓C和表面S(图41F)匹配，从而具有各种款式选择。

如前所述，反射器20具有能够反射性内表面20a。使用热固性或热塑性材料，反射器20可以被传统地制成，热固性或热塑性材料可以利用反射涂层等而被金属化。描述的示意图的一个特征是反射器，诸如图28的实施例中的反射器20，无论它们是否具有多个小面，都在水平平面PH中具有椭圆横截面并且在竖直平面PV中具有抛物线横截面，所述横截面收集光源的光并且引导其以产生焦线LF。

在图28的该实施例中，反射器20具有大约8-9mm的抛物线的焦距。光源24大致地位于抛物线的和椭圆的焦点处，并且与反射器协作以在透镜18的第二表面18b的前方大约33mm处生成焦线LF。应该注意反射器20是大约40mm宽，而透镜18b是大约30mm宽。因此，反射器20比透镜18更宽，二者的比率大于或等于1。还注意，反射器20具有大约40mm的高度，并且透镜18的高度大于反射器20的高度，并且透镜18长度与反射器20长度的比率大于或等于1。在一个实施例中，反射器20宽度与透镜18宽度的比率大于40mm/10mm。

重要的是注意到，反射器20和光源24生成在透镜18和反射器20之间的焦线LF。发散透镜18接收光和使光准直以生成图28A中示出的大致扁平光束示意图和相关联的图像。

图28B图示了另一实施例，示出了沿着其纵向长度大致弯曲或弧形的透镜18，并且图示了透镜18的侧面18a可以被设计成例如与车辆V的款式或主体形状匹配。应该注意截止部可以用倾斜透镜18被制成扁平的。应该注意，在图示的侧视图中，透镜18是倾斜的或偏斜的，并且在平面图中是弧形的。在一个实施例中，在小于20度(20°)的角度下，透镜18是倾斜的或偏斜的。

如上所述，图28中的扁平模块10生成强度分布示意图(图28A)，强度分布示意图是较宽的和扁平的，如图28A中的示意图和图片所示。在如下方面，强度分布示意图是扁平的，即单个强度的平均值分布在几乎所有光束中。在如下方面，强度分布示意图是较宽的，即强度分布示意图在左侧和右侧均跨越30度-40度(30°-40°)，这在被描述的图示中大约是60度-80度(60°-80°)的总跨度。用于28B的可替代的实施例的强度分布示意图被示出在图28C中。应该注意，扁平的强度分布表示，当与本文中描述的其它实施例相比时，通常缺少较高强度的中央区域的较宽光束。图28A的图案示出+或-35°的分布，其中光输出与来自光源24的光输入相比效率约为57％。光束示出更平坦的截止部、来自图案的中心的光的重新分配和约1°-2°的竖直分布的增加。

现在参照图29，本发明的另一实施例被示出，图示了用于生成远光束的模块12。该实施例还包括反射器32、透镜34和至少一个光源36，反射器可以是平滑的或具有多个小面的，如在下文所述。并且，至少一个光源可以是任何适当的源，诸如一个或多个常规的LED或激光器LED。与关于图28描述的实施例不同，注意到该实施例包括会聚透镜，会聚透镜具有如图所示的大约33mm的宽度和大约10mm的深度。类似于用于扁平模块10的图28所示出的实施例，注意到透镜34从竖直方向倾斜或偏斜大约10度(10°)，如图所示。在被描述的图中，反射器32在透镜34和反射器32之间生成大约在表面34b前方25mm处的焦线LF。如图28的实施例，透镜34的表面34a可以沿着其纵向长度并且在横截面中是弯曲的，如图所示，以大致符合车辆V的表面S的轮廓或轮廓C的形状(图41F)。

应该理解，类似于关于图28描述的实施例，注意到透镜34是会聚透镜，会聚透镜是高的和狭窄的，并且不像反射器32那样宽。其外形比大于或等于1。这被图29的右下角部分进一步地图示。因此，透镜34具有比反射器32的长度大的长度，如图所示。在被描述的图中，透镜34比反射器32的纵向长度长大约30mm-40mm，反射器32的纵向长度约为40mm。应该理解，类似于先前的实施例，反射器32在水平横截面或平面PH中是椭圆的并且在竖直横截面或平面PV中是抛物线的。

用于模块14的相关联的远光束强度示意图被图示在图29A中，并且示出狭窄的并且比本文中描述的另一个光强度示意图更强烈的光束。注意到，大致较高强度的中央区域如图29A所示。

图30图示了又一实施例，示出了用于生成包括根据ECE要求的弯曲部或弯部的光束图案的模块14。在本实施例中，模块14包括透镜42、反射器44和至少一个光源，为了便于理解，至少一个光源又示出为LED。在本实施例中，光源42是发散的并且从竖直方向朝反射器44倾斜。透镜42具有大约50mm的长度，并且反射器44的长度是更小的，使得透镜42高度与反射器44高度的外形比大于或等于1。反射器44宽度与透镜42宽度的比率大于或等于1。透镜长度或高度大于或等于反射器高度。已经发现80mm的高度仅用于款式。透镜42具有挤压横截面的事实允许高度比正常成像透镜更高。在图中，反射器44具有大约13mm-15mm的抛物线焦点，光源46位于抛物线焦点处，如图所示。重要的是，注意到，焦线LF不在透镜42和反射器44之间，相反地，在透镜42的前表面42a前方，如图所示。在被描述的图中，焦线LF大约在透镜42的表面42a前方30mm处。应该注意，光源46位于距透镜42的表面42a大约90mm处。在下文关于图31A-31B描述的可替代的实施例中，注意到该距离可以在110mm-140mm之间。应该注意，光源46在侧视图中转动15°。后表面44a和表面42a之间的距离约是108mm，并且在替代的实施例中，在90mm-120mm之间。在替代的实施例中，反射器44的总长度可以在30mm-60mm之间。如其他实施例，注意到，反射器44在水平平面PH中是椭圆的并且在竖直平面PV中是抛物线的，如上所述。

应该理解，针对所有实施例描述的尺寸和相对关系可以根据反射器44的尺寸而改变。

图30A图示了用于模块14的强度分布示意图和相关联的图片。

图32A-32D图示了模块14的另一实施例，其中，反射器44包括具有多个面44c的表面44a。如上所述，反射器20、32和44也可以具有一个或多个面44c。多个面44c的特征将在下文描述，但是应该理解面44c通常符合反射器44的椭圆和抛物线形状。如下所述，面的形状、位置和尺寸可以被改变或变化以优化光束图案，诸如提供具有弯部或弯曲部(在图33A中标记为44g)的图案，弯部或弯曲部通常称为ECE弯曲部。

在被描述的图中，反射器44(图32C)包括12个区域的面，其中每个区域都包括9个单独的面44c。由面44c生成的光图像协作以生成下文更详细地描述的光图案。在本实施例中，区域44d-44f的面44c被改变以提供在图33A中图示的、以与图32C的实施例相关联的光强度图示的弯曲部或弯部44g。因此，应该理解，本发明的一个特征是构成反射器44的一个或多个区域44d-44f的面44c可以被改变以优化光束图案，以具有需要的形状或在图案中提供特定的特征，诸如弯曲部或弯部。如图32D-32F所示，所有或部分面44c可以对准或向上或向下并且侧向地(Y)偏离光学轴线以定位光。这允许面44c“散焦”，并且至少一个光源的定向将在图案中提供需要的弯曲部或弯部。

例如，利用抛物线反射器，位于抛物线的焦点处的光将被准直和被反射至大致平行于光学轴线的无穷远点。诸如通过相对于焦点移动至少一个光源来利用“散焦”光，光线相对于反射器的光学轴线向上、向下或向侧面向着空间中的另一焦点移动。因而，通过散焦，来自至少一个光源的图像可以被引导以提供整个光束图案的一部分。在被描述的图中，至少一个光源被散焦以提供本文中描述的弯曲部或弯部。如下文所述，操纵反射器的一个或多个部分还可以便于向光束图案提供独特的特性，诸如刚刚提到的弯曲部或弯部。

图32D示出对准的或偏离的面44c。图32E示出对准的或偏离的面44c的一部分。图32F示出截断的或再定位的面44c的一部分。

发明者已经发现，改变光束强度分布和改善弯曲部台阶形成的另一方式是转动光源46或以前文所述的方式改变其位置，弯曲部诸如为图33A中的示意图中示出的弯曲部44g。例如，光源46可以竖直地(图31A)和/或水平地或在水平平面PH(图31B)中转动。因而，在图31A的该实施例中，模块14被示出具有光源46，光源46向下形成角度大约为5度至15度(5°-15°)的角度，如图31A所示。在光源46的扁平基部和水平面之间测量角度β，如图31A所示。在该示例中，当5度至15度(5°-15°)的偏离或枢转被施加时，然后光源46的光学轴线也将朝反射器44分别地转动相同数字的度数，即5度至15度(5°-15°)。在被描述的图中，通过反射器44的多个部分，诸如反射器44的区域44d-44f中的面44c，该转动增加收集的光。

在图31B的实施例中注意到，光源46在水平平面PH中转动，如图所示。在该图示中，光源46转动大约5度至20度(5°-20°)。已经发现，以图31A和31B中示出的方式转动或枢转光源46改进光束的截止部或光强度在光束边缘处的突然下降，如图30A所示。

如上所述，应该理解，尺寸是说明性的，并且其它尺寸可以被使用，这依赖于使用照明装置的环境。

在图30-31B的实施例中，焦线LF定位在透镜42前方并且不在反射器44和透镜42之间。

进一步地，替代的侧视图表示光源46的光学轴线以5°至15°的角度β向下形成角度，如所示。在光源的扁平基部和竖直方向之间测量角度β，如图31A所示。当5°至15°的偏离被施加时，则光学轴线将朝反射器44转动相同的5°至15°。该转动增加在反射器44的需要区域中采集的光。

更进一步地，替代的平面图(图31B的底部部分中所示)表示光源46的光学轴线转动远离反射器R的光学轴线5°至20°。已经发现这改进了光束的截止部。应该说明的是，光图案中的截止部是在光束边缘处的亮度的突然下降，如图所示。

图33A图示了，当光源46在图31B图示的水平平面PH中转动大约15度(15°)时的光强度。图33C示出了图30-31B的相同实施例，其中光源46仅稍微地向下转动(大约1度(1°))。图33B图示了在图31A和31B中示出的竖直平面PV和水平平面PH中分别地转动的光源46。在图33A和33C中，光源46是450源流明。

下表I总结用于这些说明性实施例的各种特性或尺寸：

表I

图33B示出用于图30-31B的实施例的强度示意图，其中500流明的光源46在水平平面PH和竖直平面PV中转动大约15度(15°)。该实施例特别适于形成前灯装置，前灯装置生成符合SAE标准的光束图案。在本实施例中，光源46在竖直平面PV中转动15度(15°)。光强度示意图被示出在图34中。注意到在图33A的强度示意图中的差异，其中光源46在水平平面PH中转动大约15度(15°)，这生成弯曲部。相比之下，在图34的SAE实施例中，光源46不在水平平面PH中转动，但是在竖直平面PV中转动，这生成不同的截止部，但不是ECE弯曲部。该图案与SAE标准一致。

图34和35图示了示出生成符合SAE图案的模块50的另一实施例。在本实施例中，模块50包括会聚透镜52、反射器54和光源56，光源56在透镜52和反射器54之间生成焦线LF，如图所示。因而产生的等照度图案被示出在图35中，具有有利的截止部并且没有弯曲部。在本实施例中，光源56在竖直平面PV中转动大约15度(15°)。

图36示出了用于模块14的测试装置51。装置51具有壳体53，壳体53接收和支撑反射器44和透镜42。壳体53的顶部支撑件53a接收和支撑光源46。该实施例生成例如前文关于图33A-33C所述的图案。

关于图29-34示出和描述的实施例也图示用于生成远光束、扁平光束、SAE弯曲部和近光束的各种模块。为了便于比较，远光束、扁平光束、SAE弯曲光束和ECE弯曲光束被示出在图37中。

有利地，发明者已经发现薄外形光束图案的较宽变化例可以使用本文中描述的实施例被生成。每个实施例的共有特性是，反射器在水平平面PH中是椭圆的并且在竖直平面PV中是抛物线的。诸如反射器44的反射器的多个面可以被调适或改变以增强各种光束图案的外形，诸如增强截止部、弯曲部或弯部。发明者还已经发现，通过操纵光源的位置和/或使用发散或会聚透镜与反射器的不同组合可以产生优选的结果。反射器的尺寸和光源位置的控制还便于消除使用折叠器或传统成像透镜的需要。

每个实施例的透镜宽度尺寸提供宽度相对于长度的薄的外形，当照明装置安装在车辆V上时，这对于款式目的可以是非常有利的。尽管各种透镜可以是波形的并且可以具有微细构造以改善光的漫射，但是对于该特征的需要被减少或消除。应该注意，这出现在可以使用单个透镜或多个透镜的一个一体式光学系统或装置中。并且，在没有产生较厚的成型部件的情况下，被描述的实施例的透镜可以被制成比传统的成像透镜更高。透镜的形状还允许光源和反射器部件独立于透镜地转动，从而在使用固定透镜的同时，允许截止部和弯曲部被实现。并且，光学系统允许透镜的外侧被车辆V的轮廓C(图41F)和款式限定，从而允许不同透镜或在单个透镜后方的多个反射器之间的外观的一致性。

相对于改变透镜自身的形状或特性，反射器和透镜的内表面可以被操纵或被设计成控制光束图案。透镜的形状允许透镜一体形成为外透镜，诸如在车辆表面旁边、附近或与车辆表面成为一体，这允许减少的部件和成本并且提供独特的款式机会。

尽管每个实施例已经使用单个光源或单个芯片被示出，但是应该认识到，至少一个光源可以包括多个芯片或多个光源，诸如常规的LED或激光器LED或其它类型的光源。图28-31B中示出的模块10、12和14被调适并且能够被单独或一起用于诸如图38A–38D示出的堆叠复合布置的类型中，以提供前灯组件60。总的来说，图38A-38D图示了前灯组件60，前灯组件60包括透镜62和安装至框架68的多个反射器64。应该注意，光源66与每个反射器64相关联。框架68具有底部构件70和顶部构件72。框架68进一步包括具有多个台阶表面74a-74e的后壁或构件74。反射器64安装在底部构件70和顶部构件72之间的台阶形表面74a-74e上，并且惯例地固定或固连到台阶表面74a-74e。应该注意在描述的图示中，框架68没有任何侧壁使得诸如反射器64的端部64a和64b的端部可以分别地延伸通过框架68的打开侧68a和68b，如图38B和38C所示。注意到反射器64总体比具有相对薄的宽度的透镜62宽，从而便于提供和限定前灯组件60的薄的外形。还应该注意，单个透镜62可以与多个反射器一起使用。

有利地，模块10-14可以包括单个类型的模块，诸如图28-31B示出的扁平光束模块10、远光束模块12或弯曲光束模块14。可选地，不同模块可以被组合或组装到一起以提供具有需要光束图案的前灯组件60。例如，在图39A中，利用多个模块的实施例被示出。为了容易图示，实施例被示意性地示出，其中反射器20、44和64与支撑件88成为一体，支撑件88可以是框架(未示出)的部件或安装至框架。在图39A的该说明性实施例中，三个扁平模块10与弯曲模块14组合以提供近光束前灯组件。有利地，单个发散透镜62与所有反射器一起使用，反射器具有如图所示的相关联的光源24或46。正如前文关于模块所述，应该理解，反射器在竖直平面PV中是抛物线的并且在水平平面PH中是椭圆的。应该理解，模块10、12和14被独立地致动和通电以提供一个或多个需要的光束图案。图39C图示了用于图39A的实施例的光强度示意图。图39A的实施例生成复合近光束SAE前灯组件60。

图39B示出另一实施例，另一实施例示出了两个扁平模块10、远光束模块12和弯曲模块14，其中单个发散透镜62成堆叠布置。在本实施例中，弯曲模块14利用500流明的光源46，然而扁平模块10利用450流明的光源。用于该实施例的光强度示意图被图示在图39C中。

应该理解，多个光源46在控制器(未示出)控制下，控制器使多个模块10-14独立地和/或同时地通电以产生需要的光图案。

图39E图示了图39B示出的薄外形前灯的远光束模拟的比较。底部等照度示意图示出了使用450流明的光源的实体模型。图39E利用模拟的前灯组件和前文所述的实际实体模型示出了用于复合近光束模块60的模拟和测量的等照度示意图。

图40是包括两个堆叠的远光束模块12的组合的复合远光束模块的示意图。在图中，两个模块可以被独立地通电。因而，在图40中，复合远光束前灯90被示出，具有透镜34、多个反射器32和光源36，在示例中光源36是450流明的LED。模块14以与前文关于图29所述的模块相同的方式工作和操作。用于复合远光束模块90的相关联的光强度示意图被示出在图41中。

额外特征和考虑因素

1.图41F示出反射光线70的反射器R，光线70在单个平面中形成一片光。图41B示出类似的一片光线72，但是光线72位于不同位置处。图41C和41D指示透镜L中的子平面74和76。图41E表示透镜L如何可以被分成两个区段L1和L2。该概念用于图41F和41G中。

图41F表示车辆V的表面S的轮廓C。透镜L被设计成与主体共形。在图41G中，透镜L被分成方框L1、L2…LN，方框被布置成用于提供图41F的轮廓C。实际上，图41E中的大量非常薄的层L1、L2如图41G所示堆叠，以形成透镜L的需要的外部形状。如上所述，透镜可以是用于所有模块10-14的单件式一体构造，或替换地分离的透镜可以被如图所示堆叠。

2.图42图示了另一实施例，其中除了被反射器86从光源88反射到透镜84的主光束或多个光束(未示出)，光源80向透镜84输入额外的光束82。在本实施例中，一个或多个这些模块10-14可以被使用。光束82被反射器90反射以执行第二功能，诸如DRL、侧灯或信号功能，如当光束82用作转向信号时。在本实施例中，光束82大致横向于由反射器86反射的主光束。可替换地，透镜84的端部可以配置有光学器件，诸如磨砂件(frosting)F，以使光束82衍射，以在磨砂件的位置处提供发光区域。发明者指出在该状态中的透镜84执行双重功能：透镜84使从反射器86接收的光聚焦以提供执行第一功能的主光束或光束，并且透镜84用作用于从光源80接收的光的波导，以提供执行第二功能的第二光束。

3.在一些示例中，透镜84可以用于使光束散焦。图43和44图示了这样做的实施例。如顶视图所示，光源100转动，使得其投射轴线不与反射器102的轴线平行。光源100从反射器102的焦点F移位，如侧视图所示，并且其投射轴线不与反射器102的轴线平行。这促使光束散焦。

4.图45图示了又一实施例，其中模块110具有包括竖直横截面的反射器112，相对于如上所述的椭圆的水平横截面，竖直横截面是椭圆的。反射器112在水平平面中是抛物线的，如平面图所示。光源116和透镜114被如图所示布置。图46图示了图45示出的类型的多个模块110，其中：竖直横截面是椭圆的。多个模块110被放置成彼此邻近以形成如图所示的倾斜复合结构。前文关于图32A-32D所述的类型的面F存在于透镜114中。

5.等照度或光强度图是由已知为ASAP的可购买到的光学分析软件生成的图的迹线，ASAP可从亚利桑那州的图森市的Breault Research Organization,Inc.获得。该软件使用的一些基本原理如下所述。

6.在一些实施例中，提到反射器可以具有多个面，诸如图32C中的面44c。左侧的图47图示了单个面FC，面FC是较小的反射器或反射镜。面FC具有轴线AX，其中虚构参考网格G与相距一些距离的轴线AX对准。网格G包括水平轴线H和竖直轴线V。

面反射由源(未示出)发出的光，并且被反射的光形成图像IM。图像在网格G上的位置将依赖于面FC相对于轴线AX的定向。该位置还可以依赖于面FC的形状，即，面FC是否是凸面的、凹面的或更复杂的形状。

想到诸如图32A-3C示出的反射器44的反射器包括多个部段，诸如部段44d-44f，并且这些部段44d-44f中的每个都包括多个面。在该图示中，部段包括九个面。然而，应该认识到反射器R可以被分成更多或更少的部段并且所述部段可以具有更多或更少的面。图48示出九个面FC，九个面FC形成与图32B的反射器44类似的反射器。图48中的每个面FC都在参考网格GG上形成其自己的图像IM，并且一些图像IM可以重叠，如在组合网格G的右下区域所示。收集的图像IM形成投射光束或光强度分布或示意图。在图48示出的图中，光束图案涉及具有弯曲部的近光束图案，并且在图48中标记IMK的图像形成前文所述的弯曲部的至少一部分。来自所有部段和面的图像IM被组合以产生近光束强度分布图。对于其他光束强度分布图同样如此，诸如上文所述的用于扁平光束和远光束的分布图。换句话说，每个面都产生来自其从至少一个光源接收的光的图像，并且集合的图像被复合以产生光束图案。在图48中，参考网格GG示出九个区段A-I，每个区段都具有X和Y轴，如图所示。为了便于理解，网格被示出在投影视图中，投影视图的图像来自每个面。实际上，来自每个面A-I的图像叠加在彼此上方(如图48的右下部分所示)以生成光束图案。

重要的特征是相对于均匀地定位和/或形成尺寸，面FC独立地定位和/或形成尺寸。例如，图49中的示例1表示均匀定位。面与椭圆E对准。每个面FC都具有类似的特性。例如，每个面FC的一个边缘可以形成椭圆E的弧。即，面的角落点PL和PK可以位于椭圆上。因而，一个或多个面FC可以平行于椭圆的在面中点MP处的切线。在示例1中，所有面相对于椭圆E均匀地定位和构造。

相反，在示例2中，每个面FC都独立地定位和构造。定位被由面FC生成的在集合网格GG中的图像IM的需要位置确定。如果具备独立性，则将不再有示例1的均匀性。具体地，在示例2中，所有面将不形成椭圆的弧，但是一些面可以形成椭圆的弧。类似地，在示例2中，所有面将不与位于面的中点处的切线平行。

该讨论考虑到是椭圆的水平横截面。这些原理适用于可以是抛物线的竖直横截面。面相对于抛物线独立地定位。因而，面可以包括不同的形状和尺寸，并且将有助于产生光束图案的外形，诸如上述弯曲部或弯部。

包括该独立地定位的面的反射器可以由注入成型的塑料树脂基板构成，并且然后涂覆有反射涂层。

有利地，每个反射器的面的被控制操纵允许因而产生的光束具有需要的特性，诸如陡直的截止部或不同的弯曲部(如前文关于图32C所述)。

7.如上所述，被描述的实施例的一个有利的特征是其能够满足款式要求并且提供与车辆V的轮廓C互补的透镜。本文中描述的特征允许截止部专门地由反射器形成，从而允许透镜设计更不复杂。图50图示了四个说明性设计90、92、94和96，示出了可以安装在车辆V上的前灯组件的不同形状和尺寸，车辆V可以包括本文中描述的一个或多个光学模块10-14。注意到组件如何可以采取独特的和不同的细长形状并且提供高的且薄的外形。

并且，注意到每个模块90-94的组件都包括壳体90a、92a、94a，所述壳体支撑一个或多个模块10-14的内部构件。模块90和94的透镜90b和94b在两侧分别地是平滑的，而内表面92b1被调制以提供需要的漫射。

最后，一旦安装在车辆V上，则透镜与车辆V的轮廓C一致，从而提供许多款式机会。因而，在使用单个透镜和多个模块的情况下，独特的款式机会是可获得的。这利用前灯组件96说明。

小结和其它总体观察、特征和优点如下所述：

·设计提供向前照明汽车模块10，向前照明汽车模块利用用于款式的薄外形(较小宽度)透镜。装置可以产生具有截止图案(ECE或SAE)或扁平图案或HB光束图案的LB模块。光学构思由光源、(金属化的)复杂的反射器和圆柱形透镜(挤压的横截面)构成。总的来说，反射器在透镜的焦点处形成线性图像。装置可以与其它的模块一起使用，所述模块具有用于款式的均匀外观的相同前表面。优点包括比同类的供选方案更简化的成型和制造，并且设计没有许多透镜解决方案常见的色散。

·在本发明的一个形式中，多个光源被提供，每个光源与(1)抛物线类型/椭圆类型的相应反射器和(2)投射透镜相关联。这些模块被以高的且狭窄的列堆叠，并且产生较短的且较宽的光束以提供薄外形近光束。这些模块也可以水平地布置。关键点是其透镜与反射器的高度/宽度的外形比大于或等于1度(1°)。多个透镜可以分别地用于多个反射器，或单个透镜可以与所有的反射器一起使用。

·会聚透镜解决方案被实现，并且具有用于款式的和额外功能的可能性的优点。

·至少一个光源可以是任何适当的光源，诸如LED光源单个芯片、多个芯片(诸如1x2的多个芯片)或其组合。

·具有面的非成像反射器可以用于收集光源的光并且引导至焦线。反射器的设计形成光束图案的截止部。反射器是自由造型的，具有通过专用于形成ECE或SAE类型的截止部的面。并且扁平的和HB图案可以被形成。

·反射器可以由标准方法制成:热凝物+清漆+金属化，或热塑性塑料和金属化金属。

·圆柱形凹面透镜或圆柱形凸面透镜可以与反射器的焦线处的焦点一起使用。对于发散透镜，焦点是虚拟的，位于装置外部，并且对于会聚透镜，焦点在装置内部。总的来说，透镜具有由塑料或玻璃制成的挤压的横截面。

·多个圆柱形透镜18、32和42具有与款式目的匹配的A侧(可见侧)。基于光学考虑因素，A侧透镜表面没有必要是非球面的。

·装置与其它模块组合地使用以形成近光束图案。例如，装置可以包括一个弯曲模块和一个扁平模块。其它的组合是可以的。

·本发明的各种实施例的以下特征或优点可以被单独或组合使用：

·由反射器和透镜构成的光学系统。反射器在侧视图中是大致抛物线的，并且在平面图中是椭圆的。反射器可以在透镜之前或透镜之后形成焦线。透镜可以具有在平面图中的挤压的成像横截面和在侧视图中的中立(neutral)横截面。

·光学系统，在所述光学系统中，在没有使用折叠器或传统成像透镜的情况下，反射器控制截止部形成。

·光学系统，相对于传统的成像透镜，所述光学系统减少透镜宽度尺寸(薄的外形)。

·反射器，所述反射器使用复杂的面以优化光束图案。这允许具有台阶部的弯曲部(ECE弯曲部)，从而生成信号灯。

·转动光源的使用，所述转动光源改进弯曲部的台阶部的形成。

·光学系统，所述光学系统不像典型成像系统那样产生色散，这对于最终用户是更好的并且消除了使光漫射的微型结构的需要。

·形状允许多个模块整体形成至使用一个共用透镜的设计中(如图所示)。透镜的形状允许在没有形成较厚的成型部件的情况下，透镜被制成比传统的成像透镜更高。

·透镜的形状允许至少一个光源和反射器部件相对于透镜独立地转动，从而在使用固定透镜的同时，允许截止部被对准。

·光学系统允许透镜A侧被款式限定，从而允许不同透镜或在单个透镜后方的多个反射器之间的外观的一致性。反射器和与A侧成相反侧的透镜B侧被改变以控制光图案，如图50所示。

·透镜的形状允许透镜一体形成为外透镜，诸如如图41F所示的外部环境中的一侧。这允许减少的部件、减少的成本和独特的款式。

·具有挤压横截面的透镜，所述挤压横截面允许光在从主光束(如图42所示的光学轴线)的交叉方向处被引导或传输通过透镜。这可以允许透镜用于第二功能(停车、转向、定位或DRL)。

·光学系统，所述光学系统允许使用多个光源，一些光源在散焦位置处(图43和44)，所述一些光源允许光束图案从LB状态改变到HB状态。

·满足对于具有狭窄透镜元件和较高外形的独特款式的款式要求。

·(相对于同类的供选方案)利用更不复杂的透镜和大的公差简化透镜成型。

·照明系统，所述照明系统能够满足对于具有款式所限定的表面的较高且薄外形透镜的款式要求。

·系统截止部专门地由反射器形成，从而允许透镜设计更不复杂。

包括示出和本文中描述的所有实施例的本发明可以被单独使用或与在本发明的发明内容提到的和权利要求覆盖的一个或多个特征或步骤一起使用和/或组合使用，发明内容和权利要求通过引用而被纳入本文。

尽管本文中描述的系统、设备和方法构成本发明的优选实施例，但是应该理解本发明不受限于该准确的系统、设备和方法，并且在没有脱离本发明的由随附权利要求限定的范围的情况下可以对其进行改变。

Claims (17)

1.一种用于车辆的照明装置，包括：

反射器，所述反射器在第一截面中大致是抛物线的，并且在第二截面中大致是椭圆的，并且具有至少一个焦点；

至少一个光源，所述至少一个光源向所述反射器投射光，所述反射器反射所述光以形成焦线；和

透镜，所述透镜传输来自所述焦线的光以形成具有至少一个截止部的光束，所述反射器具有比所述透镜的宽度大的宽度，使得反射器宽度与透镜宽度的比率大于或等于1，并且所述至少一个光源相对于所述反射器的至少一个焦点在竖直平面或水平平面中的至少一个中转动以在所述光束中提供弯曲部，所述透镜是发散透镜，所述焦线在所述透镜外部并且不在所述透镜和所述反射器之间，

其中，所述透镜具有比所述反射器的长度大的长度，使得透镜长度与反射器长度的比率大于或等于1，

其中，所述至少一个光源仅在水平平面中转动，

其中，所述透镜具有薄的外形并且沿着其长度大体上是窄的。

2.根据权利要求1所述的照明装置，其中：

所述透镜从竖直平面朝反射器倾斜20°或更小。

3.根据权利要求1所述的照明装置，其中：

所述至少一个光源包括一个或多个发光二极管或固态灯。

4.根据权利要求1所述的照明装置，其中：

所述透镜包括形成车辆的外表面的一部分的侧面。

5.根据权利要求1所述的照明装置，其中：

所述透镜在所述透镜的一个端部处与所述透镜的另一个端部相比更接近所述焦线。

6.根据权利要求1所述的照明装置，其中：

所述反射器包括多个部段或面。

7.根据权利要求6所述的照明装置，其中：

所述多个部段或面中的至少一个对准或偏离所述反射器的光学轴线或是散焦的。

8.根据权利要求1所述的照明装置，其中：

所述第一截面是水平截面，并且所述第二截面是竖直截面。

9.根据权利要求1所述的照明装置，其中：

所述透镜相对于所述反射器倾斜。

10.一种车辆上的照明装置，所述照明装置包括：

至少一个照明模块，所述至少一个照明模块包括：

反射器，所述反射器在第一横截面中是大致椭圆的并且在大致地垂直于所述第一横截面的第二横截面中是大致抛物线的，所述反射器从至少一个光源接收光并且引导所述光以提供聚焦光的线；和

透镜，所述透镜定位成与所述反射器和所述聚焦光的线成可操作关系以生成需要的光束，所述反射器具有比所述透镜的宽度大的宽度，使得反射器宽度与透镜宽度的比率大于或等于1，并且所述至少一个光源相对于所述反射器的至少一个焦点在竖直平面或水平平面中的至少一个中转动以在所述光束中提供弯曲部，所述透镜是发散透镜，所述聚焦光的线在所述透镜外部并且不在所述透镜和所述反射器之间，

其中，所述至少一个光源在水平平面中偏离或成角度，所述水平平面大致平行于所述反射器的光学轴线，

其中，在水平平面中截取所述第一横截面，并且在竖直平面中截取所述第二横截面，

其中，近光光束包括弯曲部或弯部。

11.根据权利要求10所述的照明装置，其中：

所述至少一个照明模块生成扁平光束图案、远光光束图案，或近光光束图案中的至少一个。

12.根据权利要求10所述的照明装置，其中：

所述反射器具有多个面，所述多个面中的至少一个面被构造成和尺寸形成为生成所述光束中的预定特性。

13.根据权利要求10所述的照明装置，其中：

所述光束是与SAE或ECE光束图案要求一致的近光光束图案、扁平光束图案、远光光束图案、或者具有弯曲部或弯部的光束图案中的至少一个。

14.根据权利要求10所述的照明装置，其中：

所述至少一个照明模块是近光光束模块、远光光束模块或扁平光束模块中的至少一个。

15.根据权利要求10所述的照明装置，其中：

所述照明装置包括至少一个第二模块，所述至少一个照明模块和所述至少一个第二模块生成不同的光束图案。

16.根据权利要求15所述的照明装置，其中：

所述至少一个照明模块生成扁平光束，并且所述至少一个第二模块生成近光光束。

17.根据权利要求15所述的照明装置，其中：

所述照明装置包括生成第三光束的至少一个第三模块，所述第三光束与由所述至少一个第一模块和所述至少一个第二模块生成的光束不同。

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