CN109416158A

CN109416158A - 车辆前灯组件和相应的灯

Info

Publication number: CN109416158A
Application number: CN201780038769.4A
Authority: CN
Inventors: 陈胜金; 盛欣; 王渊源
Original assignee: Lumileds Holding BV
Current assignee: Lumileds Holding BV
Priority date: 2016-06-22
Filing date: 2017-06-14
Publication date: 2019-03-01
Also published as: JP7088849B2; EP3475606A1; TW201809536A; US20190242544A1; US10775014B2; JP2019522877A; WO2017220394A1

Abstract

本发明提供了用于车辆前灯组件（200）内的水平操作位置的灯（310）。如关于车辆所见的，灯（310）包括LED光源（311），用于主要向一侧发射光；和反射部件（312），用于遮挡LED光源（311）所发射的光的前方部分和下方部分（L1、L2）并将它们反射到期望方向。本发明还提供了车辆前灯组件（200），其包括这种灯（310），且还包括反射器（14），用于将LED光源（311）所发射的光整形为束；和梭子（26），其在将束整形为远光或近光的位置之间可调。

Description

车辆前灯组件和相应的灯

技术领域

本发明涉及用于车辆的前灯组件和相应的灯，或者特别地，本发明涉及车辆前灯组件和相应的灯与反射器设计。

背景技术

典型的车辆前灯组件包含反射器和灯，灯被放置为使其光源在反射器的焦点处或附近。当前，这种灯中的大多数是卤素类型，而一些高端汽车使用高强度放电（HID）灯，且近年来，不仅HID灯，而且发光二极管（LED）改装灯泡也已经被引入这种组件。反射器一般包含多椭球后部部分和该后部部分与组件的前部之间的平坦壁部段。前部通常覆盖有透明透镜。典型地，透镜、反射器或两者的组合被设计为将来自光源的光导向为指定模式。

若干现有技术的方法已经被用于控制从车辆前灯组件中的灯发射的光。一种常见方法是在灯泡前方安装梭子（shuttle），以通过放下或升起该梭子使灯泡具有双功能-远光和近光功能。然而，控制灯所发射的光的这种方法导致前灯组件的低效率，特别是对于近光功能而言，因为例如通过升起的梭子的吸收，它们阻止前灯组件使用灯所发射的光中的大百分比的光。

发明内容

因此，本发明的一目的是解决上面提到问题中的至少一个。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于车辆前灯组件内的水平操作位置的灯。如关于车辆所见的，该灯包括：LED光源，用于主要向一侧发射光；和反射部件，用于遮挡LED光源所发射的光的前方和下方部分并将它们反射到期望方向。

根据本发明的另一方面，提供了一种车辆前灯组件。该前灯组件包括：上面的灯；反射器，用于将LED光源所发射的光整形为束；和梭子，其在将束整形为远光或近光的位置之间可调。

通过情境或作为整体，本发明将可能改进车辆前灯组件的效率或集成于其中的灯的效率。

附图说明

将通过参考下列附图来详细描述本发明，在附图中：

图1是根据现有技术的车辆前灯组件的截面侧视图；

图2是非本发明要求保护的车辆前灯组件的截面侧视图；

图3是根据本发明的实施例的车辆前灯组件的反射部件的示意视图；

图4是根据本发明的实施例的具有安装于其中的反射部件的LED改装产品的示意视图；

图5示出了具有传统卤素灯泡的车辆前灯组件的仿真结果；和

图6示出了根据本发明的车辆前灯组件的仿真结果。

具体实施方式

下文将参考所附附图来更加全面地描述本发明的实施例。然而，此发明可以以许多不同形式体现，并且不应当被解释为限于下文所阐述的实施例。

图1是根据现有技术的车辆前灯组件100的截面侧视图。

如图1所示，灯10安装在反射器14的腔12内。腔12被可以具有光导向元件的透明透镜16封闭。反射器14具有成形的光导向内部表面18，其形状通常为多椭球，但可以是抛物线，或可以具有其他形状。反射器14被配置用于，与透镜16相组合或不与透镜16相组合，将灯10的光源所发射的光整形为远光和近光。多椭球反射表面18具有中心轴线20和焦点22。反射器14还可以包含壁24，壁24包含在光导向表面18和透镜16之间延伸的顶壁、底壁和侧壁。壁24可以具有任何合适的形状，并且可以具有反射涂层，但典型地不被设计用于以期望方向反射光。

前灯组件还包括安装在灯10前方的下方部分中的梭子26，来通过放下或升起梭子26使灯10具有远光和近光的双功能。梭子至少在跨最大截面阻挡来自光源的光的位置和大体上允许此光通过（即，对远光而言通过，而对近光而言被阻挡）的基本上透射的位置之间是可调的。反射器还包含用于安装灯10的跟部部分。典型地，跟部部分位于反射表面18的轴线20上。灯10可以通过如本领域已知的任何合适的安装结构安装在反射器14中，例如，灯10可以由灯座和安装带支撑。灯座设置有用于以常规方式将灯10的接触引脚连接到电能的源的导电体。灯10可以是任何合适的灯，但典型地是卤素类型的灯（诸如图1所示出的那个）、LED改装灯、LED灯、激光灯或任何新的替代物。注意，LED改装灯指的是，与卤素类型的灯的安装结构兼容的灯，且该灯利用发光二极管来照射。LED灯一般具有发光二极管模块，并且与卤素类型的灯的安装结构不兼容。LED光源可以包括在LED灯或LED改装灯中。随着用于车辆的前灯组件的演变和LED技术的发展，LED灯可以广泛应用在用于车辆的前灯组件中。

灯10包含气密密封的光透射的灯包封30和密封于包封30内的灯丝32。灯丝32作为光源起作用。注意，本文光源被称为用于发射光的源（即不包含包封），并且因此不同于灯，例如不同之处在于灯可以具有包封。

包封30优选地由硬质或石英玻璃材料（诸如硼硅酸盐或铝硅酸盐玻璃）制成。将理解，灯10的包封和光源结构可以具有图1所示的配置之外的配置。灯10优选地安装在反射器14中，使得灯丝32的纵轴线与多椭球反射表面18的中心轴线20一致，并且使得灯丝32的中心位于多椭球反射表面18的焦点22处或其附近、且位于包封30的中心轴线处或其附近。这确保灯丝32所发射的、且入射在多椭球反射表面18上的光通过透镜16被反射为大约源自单个点的光束。

如图1所示，诸如光L1和光L2的向上的光被发射出前灯组件，而诸如光L3和光L4的向下的光被梭子26阻挡，并且因此大幅降低了光效率。

图2示出了非本发明要求保护的车辆前灯组件200。如图2所示，灯10安装在反射器14的腔12内。腔12被可以具有光导向元件的透明透镜16封闭。反射器14具有成形的光导向内部表面18，其形状通常为多椭球，但可以是抛物线，或可以具有其他形状。反射器14被配置用于，与透镜16相组合或不与透镜16相组合，将光源所发射的光整形为远光和近光。多椭球反射表面18具有中心轴线20和焦点22。反射器14也可以包含壁24，壁24包含在光导向表面18和透镜16之间延伸的顶壁、底壁和侧壁。壁24可以具有任何合适的形状，并且可以具有反射涂层，但典型地不被设计用于以期望方向反射光。

车辆前灯组件还包括安装在灯10前方的下方部分中的梭子26，来通过放下或升起梭子26使灯10具有远光和近光功能的双功能。梭子至少在跨最大截面阻挡来自光源的光的位置和大体上允许此光通过的基本上透射的位置之间是可调的。在实践中，梭子可以被放下，但不能完全消失，因此，光源所发射的光的部分仍被阻止从前灯组件出射，并且导致光的低效率。

灯10包含气密密封的光透射的灯包封30和密封于包封30内的灯丝32。灯丝32作为光源起作用。包封30优选地由硬质或石英玻璃材料（诸如硼硅酸盐或铝硅酸盐玻璃）制成。

未被本发明要求保护地，在光源前方和下方提供反射部件34。

一般而言，光源位于表面18的焦点22处或其附近，并且优选地，反射部件34位于靠近光源（例如灯丝32），即在表面18的焦点22的附近，使得可以降低杂散反射和眩光。

包封30形成为图1和2中的柱体，但实际上，它可以是适当的任何形状。为了确保灯丝32所发射的、否则将最终被梭子26阻挡的光的尽可能多的（即大体上全部）光被反射部件34反射到反射器14的成形的光导向表面18，反射部件34如图2所示地安装在光源前方和下方，来将向前和向下行进的光反射到反射器14的上方部分。如从图2的侧视图所见的，反射部件34针对其反射部分具有“L”形的截面。因此，光被成形的光导向表面18以期望方向反射，由此增加前灯组件的有用输出。

在未要求保护的示例中，反射部件34以镜面方式反射光。合适的镜面反射材料包含但不限于铝、银、铜、铬、镍、金、铑、钯、铂及其任意组合。

由于优选地反射部件34位于靠近光源，所以优选地反射部件34安装在灯包封30内。因此，所选择的反射材料必须能够在灯的寿命期间经受操作条件而不融化、蒸发、升华或氧化。可以承受这些条件而不在性能上退化的一些材料包含金、铂、钯和铑。

另一方法是将反射部件34安装在灯包封之外，但仍尽可能靠近光源。

在灯将在空气中操作的情况下，也可以用更容易氧化的反射材料（诸如铝或银）涂覆反射部件34的外表面或制作反射部件34，并且利用保护膜（诸如二氧化硅）再次涂覆反射区域，以防止这些材料在灯于空气中操作时退化。

可替代地，可以通过将灯安装在气密密封且填充有惰性气氛（诸如氮气）的反射器组件中来使用更容易氧化的反射材料（诸如银或铝）。

反射部件34的尺寸可以依靠经验或者通过使用计算机建模或CAD系统来确定。在前灯组件中，期望的是，离开前灯的光的所有光被从反射器14的多椭球反射表面18反射，因为当光从多椭球表面反射时，它更可控。还期望的是，从多椭球反射表面18的焦点处或其附件发射光，因为此光被以受控且可预测的方式导向。优选地，反射部件34的设计应当考虑这些方面。

在未要求保护的示例中，反射部件34针对其反射部分具有“L”形的截面。在另一未要求保护的示例中，反射部件34针对其反射部分具有弧形的截面。

反射部件的尺寸优选是小的以适合小尺寸的光源，例如，针对LED改装光源，反射部件的宽度为3 mm。

注意，反射部件34针对远光和近光情境两者都是有优势的，因为否则光阻挡在远光和近光情境两者中都发生。

注意，反射部件34针对LED光源是特别有优势的。与卤素灯丝相比，LED光源不那么紧凑，这导致光束不良好地在透镜16后方聚焦，并且不贡献于束模式的最大强度。优选地在LED光源附近的反射部件34可以帮助导向更多光通过透镜16后方的焦点22，并且帮助获得更高的最大强度。

图3是可在非常近似于图2所示的车辆前灯组件200的车辆前灯组件200中用于本发明实施例的反射部件312的示意视图，其中本发明的反射部件312代替图2中的未要求保护的反射部件34。图3中的反射部件312针对反射部分具有“L”形的截面，具有反射发明的灯的LED光源的向前侧光的一个面301，和反射光源的向下侧光的一个面302，如在关于车辆的灯的水平操作位置中所见的。如图3所见，反射部件312还具有分别在“L”形的左侧和右侧的两个部分303和304，以用于使它安装在发明的车辆前灯组件中。优选地，这两个部分303和304将不进一步阻挡期望的光，或者尽可能少地阻挡它，以确保高的光效率。

图4以H7 LED改装产品的形式示出了发明的灯的示意图示。

“L”形的反射部件312靠近形成LED光源311的光发射芯片安装，仅如出于制造原因（诸如机械安装间隔）所要求而离开非常小的距离。反射部件312不限于“L”形，而是可以应用一系列形状，只要它可以将向前和向下的光反射到期望方向，因此反射部件312可以具有例如弧形。

对本发明而言关键的是LED光源311主要向一侧发射它的光。即，如在位于发明的车辆前灯组件中的本发明的灯的水平安装位置中所见的，LED光源311主要向一侧发射，即向车辆的左侧或右侧发射，而不向上或向下发射。在图4的图示中，这种侧方向是在左边和绘制平面外之间的斜线。换言之，在以如图4所示的取向将灯310安装在车辆前灯组件中时，LED光源311主要向车辆的左侧发射。

在本发明的优选实施例中，在灯310的在图4中不可见的侧上，图4的灯310具有另一LED光源，即具有图4中可见的LED光源311的镜像配置的另一LED光源。此另一LED光源则主要向本发明的灯310的另一侧发射光，以刚刚讨论的图4的配置，这意味着此另一LED光源主要向在右边和图4的绘制平面后方之间的斜线发射光，即向车辆的右边发射光。

LED光源311的主要侧发射允许所发射的光的主要部分被发明的车辆前灯组件中的反射器14的侧表面直接利用（即无需任何中间重导向）。因此，通过避免任何中间重导向（例如通过中间反射镜处的反射），避免了总是与这种重导向相关联的任何中间损失，并且大幅增加了灯310的效率。这允许具有高亮度的紧凑LED光源。

通过如上面所解释的那样使用在另一侧上的另一LED光源，后者甚至被进一步改进。由于两个LED光源的所有LED可以非常靠近彼此地放置，从而获得非常紧凑的高亮度光源。

如所述，主要使用侧发射的本发明的构思避免了重导向所发射光的主要部分的需要，从而避免了光的这部分的任何损失机制。此外，通过在LED光源311前方和下方使用反射部件312，进一步避免了向前和向下发射的光的以其他方式不使用的部分的损失。

在使用以LED光源311的镜像配置的另一LED光源时，为了使用其向前和向下发射的光，在灯310的另一侧上使用以反射部件312的镜像配置的另一反射部件。

分别地，图5示出了具有卤素灯泡的现有技术的车辆前灯组件的仿真结果，而图6示出了根据本发明的集成有反射部件的发明的车辆前灯组件的仿真结果。图5的情境具有带有传统卤素灯泡的车辆前灯组件，其被发现在13.2伏特处产生1560流明并消耗60瓦特。图6的情境具有带有发明的改装LED产品的车辆前灯组件，其被发现在13.2伏特处产生1350流明并消耗16.6瓦特。图5和图6是在车辆前方的标准竖直屏幕上的近光模式的所有结果。

基于仿真结果，可以看到，自在图6的情境中的本发明的前灯组件中离开的通量是529流明，对比图5的情境中的现有技术的前灯组件的457流明，这示出超过15%（529/457*100%=115.7%，尽管使用具有较低光输出的灯，即1350代替1560流明）的改进的光效率。

针对具有H7、HIR2、H18及类似改装产品的前灯组件可以获得这种改进。

尽管已经图示和描述了本发明的示例实施例，但本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的真实范围的情况下，可以进行各种改变和修改，并且等价物可以替代其元件。另外，在不脱离其中心范围的情况下，可以进行许多修改以适应特定情况和本发明的教导。因此，意图是，本发明不限于作为针对实施本发明而考虑的最佳模式所公开的特定实施例，而是本发明包含落入所附权利要求范围内的所有实施例。

本文使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不意图于限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”意图于也包含复数形式，除非上下文以其他方式明确指示。还将理解，本文使用的术语“包括”、“包含”指明所陈述的特征、组成部分、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一个或多个其他特征、组成部分、步骤、操作、元件、组件和/或其组的存在或附加。

除非以其他方式定义，本文使用的所有术语（包含技术和科学术语）具有与本发明所属领域的普通技术人员所一般理解的含义相同的含义。还将理解，本文使用的术语应当被解释为具有与它们在本说明书的上下文和相关领域中的含义相一致的含义，并且将不被在理想化的或过于正式的意义上解释，除非本文明确地这样定义。

附图标记列表：

10 现有技术的灯

12 反射器腔

14 反射器

16 透明透镜

18 反射器14的光导向内部表面18

20 表面18的中心轴线

22 表面18的焦点

24 反射器14的壁

26 梭子

30 灯10的包封

32 灯10的灯丝

34 光源前方和下方的反射部件

100 现有技术的车辆前灯组件

200 未要求保护的车辆前灯组件

301 用于反射向前侧光的反射部件34的面

302 用于反射向下侧光的反射部件34的面

303、304 用于安装反射部件34的部分

L1、L2 向上导向的光

L3、L4 向下导向的光

Claims

1. 一种用于车辆前灯组件（200）内的水平操作位置的灯（310），如关于所述车辆所见的，所述灯（310）包括：

LED光源（311），用于主要向一侧发射光，和

反射部件（312），用于遮挡所述LED光源（311）所发射的光的前方部分和下方部分（L3、L4），并将它们反射到期望方向。

2.根据权利要求1所述的灯（310），其中，所述反射部件（312）位于靠近所述LED光源（311）。

3.根据权利要求1或2所述的灯（310），其中，所述反射部件（312）针对其反射部分具有“L”形或弧形的截面。

4. 根据权利要求1或2所述的灯（310），其中，所述灯（310）是LED改装灯，并且所述反射部件（312）的宽度是3 mm。

5.根据权利要求1或2所述的灯（310），其中，所述灯（310）具有包封（30），并且所述反射部件（312）位于所述包封（30）内。

6. 根据权利要求1或2所述的灯（310），其中，所述灯（310）还包括：

另一LED光源，用于主要向另一侧发射光，和

另一反射部件，用于遮挡所述另一LED光源所发射的光的前方部分和下方部分，并将它们反射到另外期望方向。

7.一种车辆前灯组件（200），包括：

根据权利要求1至6中任一项所述的灯（310），

反射器（14），用于将所述LED光源（311）所发射的光整形为束，和

梭子（26），其在将所述束整形为远光或近光的位置之间可调。