CN110382946A

CN110382946A - Led灯

Info

Publication number: CN110382946A
Application number: CN201880017377.4A
Authority: CN
Inventors: B.舍恩费尔德; A.蒂明格; D.拉巴斯; M.埃尔青加
Original assignee: Lumileds Holding BV
Current assignee: Lumileds Holding BV
Priority date: 2017-03-10
Filing date: 2018-03-02
Publication date: 2019-10-25
Anticipated expiration: 2038-03-02
Also published as: JP2020510288A; CN110382946B; US20210131616A1; KR20190125341A; EP3593032A1; US11199297B2; EP3593032B1; WO2018162341A1; JP7116076B2

Abstract

本发明描述一种LED灯（1），所述LED灯（1）包含：灯座（12），其经实现以用于插入汽车前照明组件的反射器（20）中；面板（10），其从所述灯座（12）向外延伸，所述面板具有第一竖直侧（10A）和第二竖直侧（10B），该第一竖直侧（10A）经配置以面朝所述反射器（20）的一个半部，且该第二竖直侧（10B）经配置以面朝所述反射器（20）的另一个半部；主光源（P），其包含在所述面板（10）的每一竖直侧（10A、10B）上的LED晶片（100）的集合（PA、PB）；两部分灯罩（11），其包含经配置以屏蔽所述面板（10）的所述第一竖直侧（10A）上的LED晶片的所述集合（PA）的第一灯罩半部（11A），及经配置以屏蔽所述面板（10）的所述第二竖直侧（10B）上的LED晶片的所述集合（PB）的第二灯罩半部（11B）；且其中所述两部分灯罩（11）基本上具有功能上等效的灯丝灯（8）的灯罩（83）的形式以用于提供低射束。本发明进一步描述一种照明配置（2），其包含：此种LED灯（1）；反射器（20），其用以容纳所述灯（1）；及电接口，其用于连接到所述汽车前照明配置的控制器（3）。

Description

LED灯

技术领域

本发明描述一种LED灯，及一种照明配置。

背景技术

发光二极管（LED）是非常有效的光源，其消耗相对较小的电力且其具有较长寿命。LED可经设计或构造以在较大范围波长上发出光，使得非常精确地调谐的色温是可能的。由于这些原因，LED正用于许多改型应用中，例如用来替换白炽灯、卤素灯、荧光灯等等。在许多情况下，将具有一个或多个LED光源的载具以及任何必要电组件并入现有类型的灯主体中使得新LED灯可替换现有灯是相对直接的。实例是具有一个或多个LED（而不是灯丝）的E27灯泡；其中LED阵列模拟管形灯中的荧光气体的管形LED（TLED）等等。然而，一些灯已被开发用于整个系统中以产生非常特定的射束形状，例如特定灯丝灯与反射器组合将产生非常特定的射束形状。H4、HS1、H13、H17、H19灯是此种汽车灯的实例，且它们的物理构造及光输出特性是由适当标准非常严格地规定的。举例来说，在ECE R37中描述且规定卤素光源，而ECE R112规定前灯及其射束图案。

诸如H4卤素灯的一些灯将低射束及高射束功能组合在一个灯中。此种灯包含容纳卤素气体的玻璃管，其中双灯丝及灯罩配置在非常特定的位置处，以在灯安装在为汽车前灯之部分的反射器中时正确地操作。反射器的设计是基于使用灯管内部的灯丝及灯罩的几何学特性和位置的光学器件的原理。举例来说，一根灯丝可能需要位于反射器的焦点处，而另一根灯丝可能需要位于焦点的稍微靠前处且略微在轴线上方。位于低射束灯丝下面的杯状灯罩可屏蔽例如超过165°角度的低射束灯丝。灯罩的目的意在部分地阻挡来自低射束灯丝的光，且灯罩的边缘用来产生低射束图案的明/暗截止线。

诸如卤素灯或灯丝灯的灯的缺点是它们的相对较短寿命；另一缺点是它们的相对较高功耗。在做出减少化石燃料消耗或增加电动汽车的范围的努力时，这变得更相关。此外，由诸如卤素灯的灯发出的光的色温是相当低的，且可出现微黄色的或“暖色的”，而在汽车前照明应用中“较冷”白光常常是想要的。

WO2015091462A1及US20160290585A1两者公开了提供低射束以及高射束的双功能LED灯。展示了由用于形成低射束的灯罩部分地支撑的低射束及高射束LED光源的各种位置和结构。

本发明的目标为提供可替换上文描述的类型的灯丝灯的LED灯，从而克服相关联问题。

发明内容

本发明的目标通过发明性LED灯及通过发明性汽车前照明配置来达到。

根据本发明，所述LED灯包含：灯座，其经实现以用于插入汽车前照明组件的反射器中；面板，其从所述灯座向外延伸，所述面板具有第一竖直侧和第二竖直侧，该第一竖直侧经配置以面朝所述反射器的一个半部，且第二竖直侧经配置以面朝所述反射器的另一个半部；主光源，其包含在所述面板的每一竖直侧上的LED晶片的集合；及两部分灯罩，其包含经配置以屏蔽所述面板的所述第一竖直侧上的LED晶片的集合的第一灯罩半部，及经配置以屏蔽所述面板的所述第二竖直侧上的LED晶片的集合的第二灯罩半部；其中所述两部分灯罩基本上包含功能上等效的灯丝灯的灯罩的形式。在此，“竖直"是指在反射器中的灯安装在汽车前灯中时。

本发明LED灯的优点是其能可靠地模仿经设计以完成特定功能的现有类型灯的性能。举例来说，构造一些种类的灯丝灯来结合照明单元的反射器使用以便产生非常特定的射束形式。此种射束形式是灯丝灯与其安装在的反射器的组合特性的结果。能够使用本发明LED灯来替换此种灯丝灯是非常有利的，因为不需要还替换反射器及照明单元的任何其他光学器件。此外，LED相比灯丝灯或卤素灯消耗小得多的电力。LED的另一非常显著的优点是其可设计成在非常高的色温下发出光。此在使用例如卤素灯时是不可能的，卤素灯发出较暖颜色的光。LED灯的另一特征是其使用寿命非常长。因此，本发明LED灯是用于汽车前射束应用的现有类型卤素灯或灯丝灯的非常有吸引力的替代。

本发明照明配置包含此种LED灯及驱动器，所述驱动器具有用于正确地驱动主光源及（在一些实施方案中）次光源的LED的合适驱动器电子器件。所述驱动器可并入改型LED灯中，例如灯的底座中。本发明照明配置优选地实现为结合并入汽车或车辆中的控制器使用。此种控制器一般经实现以响应于使用者的动作而启用/停用低射束及高射束。此种控制器可在功能上与由本发明LED灯替换的灯丝灯的控制器相同。

从属权利要求及下文描述公开了本发明的尤其有利的实施方案和特征。实施方案的特征可视情况而定地组合。在一个权利要求类别的上下文中描述的特征可同样地应用于另一权利要求类别。

本发明LED灯可用于替换现有灯丝灯，即“传统”灯丝灯。“传统”灯丝灯意在理解为具有必须遵循的某些设计约束的灯，即使这些设计约束与将替换灯丝灯的LED灯在功能上不相关。由本发明LED灯替换的灯丝灯在下文中可被简单地称作“传统灯”。

LED晶片或（简称）LED的数量和/或每一LED的光输出将确定主LED光源的总光输出。因此，在本发明的优选实施方案中，主光源包含在面板的每一竖直侧上的至少两个LED的阵列。优选地，主光源包含在面板的每一侧上以线性方式配置的三个LED。主光源的LED晶片优选地配置在面板上以对应于功能上等效的灯丝灯的对应灯丝的位置。举例来说，如果本发明灯意在替换某一灯丝灯，那么主光源的LED晶片配置在面板上以对应于功能上等效的灯丝灯的灯丝的位置，且选择主光源的LED的数量以达到功能上等效的灯丝灯的灯丝的光输出。在此种实现中，LED改型灯可用在起初设计用于卤素灯丝灯的前灯中。

相似地，在一些实施方案中，次光源也包含配置在面板的每一竖直侧上的LED晶片的集合。此处同样地，次光源的LED晶片优选地配置在面板上以对应于功能上等效的灯丝灯的对应灯丝的位置。举例来说，如果本发明灯意在更换双灯丝灯，那么次光源的LED晶片配置在面板上以对应于功能上等效的H4灯丝灯的高射束灯丝的位置。在此情况下同样地，可选择次光源的LED的数量以达到功能上等效的灯丝灯的对应灯丝的光输出。在此种实现中，LED改型灯可用在起初设计用于双灯丝卤素灯的前灯中。此外，本发明LED灯还完成起初由卤素灯的双灯丝完成的低射束和高射束的功能，以及屏蔽功能以确保用于低射束的令人满意的明/暗截止线。

在本发明照明配置中，实现控制器来控制LED灯的LED。当LED灯包含主光源及次光源两者时，可实现控制器来独立地控制每一光源的LED。换句话说，控制器可独立于次光源来控制主光源。在改型实现中，例如，控制器可启用主光源的LED来产生低射束，和/或其可启用次光源的LED来产生高射束。在本发明的优选实施方案中，可实现控制器来彼此独立地控制单个光源的LED。举例来说，改型H4 LED灯的控制器可启用次光源的所有LED连同主光源的一个或多个LED，以便产生高射束。以此方式，LED灯可使用用于次光源的较少LED和/或用于次光源的较小LED来实现，由于次光源由主光源的一个或多个LED增强。在一个示例性实施方案中，主光源可作为在竖直面板的每一侧上的三个LED的线性配置实现，且次光源可作为在竖直面板的每一侧上的两个LED的线性配置实现。主光源及次光源紧靠在一起，使得当控制器意在起始高射束时，次光源的LED可连同主光源的LED行中的“最后一个”LED（即，主光源最接近次光源的LED）启用。

在操作期间，LED产生大量热。为了保护LED免受热损伤，本发明灯优选地包含合适热消散配置。在本发明的优选实施方案中，实现面板来使来自LED光源的热消散。在此实施方案中，面板本身充当热消散组件或散热器。热优选地以尽可能直接的方式从灯移除。当大多数或所有LED在操作中时，由LED产生的热可能使得面板不能够足够快速地使热消散。可能的解决方案可以是增加面板的尺寸以便达到令人满意的热消散能力。然而，为了使灯模拟现有灯设计的（多个）灯丝的位置，可能存在对面板尺寸（诸如长度、宽度、厚度等等）的限制。因此，为了达到期望热传递能力，LED灯的优选实施方案包含安装到灯座的热消散部分或散热片。散热片优选地直接热连接到面板。举例来说，面板的主体可延伸进入灯座以用于物理连接到配置在反射器的另一侧上的散热片（灯本身在反射器“内部”）。以此方式，来自LED的任何热可穿过面板传播进入散热片且远离灯。散热片的主体优选地尽可能大，且可仅由反射器后面可用的空间限制。散热片可由诸如铝的金属实心块或任何其他良好热导体形成。优选地，散热片包含多个翅片或相似元件来增加其表面积。使用合适质量及形状和材料的合适选择，可使散热片尽可能有效地使热消散。

取决于意欲替换的灯丝灯的类型，本发明灯可包含反眩光面罩，其配置在面板的外端（即朝向灯的前面）。传统灯可能需要标准化支架来协助灯以及用于将灯连接到电源的连接器的正确安装及定位。因此，本发明灯优选地还包含按照任何相关规定的许多连接器突片（电的和/或机械的），以确保灯在前灯的反射器中的正确安装。

本发明的其他目标及特征从结合附图考虑的下文详细描述中将变得显而易见。然而，应理解，附图仅出于说明的目的设计，且不作为本发明的限制的定义。

附图说明

图1展示本发明LED灯的实施方案的透视侧视图；

图2展示图1的实施方案的平面图；

图3展示穿过本发明灯的实施方案的剖面；

图4说明用于本发明LED灯的实施方案的低射束的产生；

图5说明用于图4的LED灯的高射束的产生；

图6说明用于本发明LED灯的另一实施方案的低射束的产生；

图7说明用于图6的LED灯的高射束的产生；

图8展示现有技术H4卤素灯；

图9展示配置在反射器中的本发明灯的实施方案。

在附图中，类似编号始终指代类似物体。示图中的物体未必按比例绘制。

具体实施方式

图1展示本发明LED灯1的实施方案，其作为改型灯实现以替换常规或传统卤素双灯丝灯（如下文在图8中描述）。所述示图说明与图8的传统灯8在形状上的相似性。灯主体与传统灯8的玻璃管在形状及比例上相似，且包含面板10，该面板10从灯座12向外延伸且经配置使得第一竖直侧10A将面朝反射器（未示出）的一个半部且第二竖直侧10B将面朝反射器的另一个半部。灯座12经实现以用于插入汽车前照明组件的反射器20中，且包含有助于灯1在反射器中的正确定位的许多突片14。在此示例性实施方案中，灯座12在插入从散热片13延伸的对应连接器131中的连接器中终止。用于LED 100、101的驱动器可并入灯座12中或可替代地在连接器131中。当插入反射器中时，面板10将与散热片13热接触，其可有效地使在操作期间由LED产生的热消散。防眩光帽15朝向灯1的前端配置，与可应用于传统灯的规定保持一致，且由在帽15与灯座12之间延伸的帽架150保持在适当位置中。图2展示同一灯1的平面图，且为了清晰起见省略帽架150的部分。

传统灯的灯丝由LED的集合模拟。为此目的，将用来产生低射束的主光源P包含在面板10的每一竖直侧10A、10B上的LED晶片100的集合PA、PB。在图1中，仅配置在面板10的一侧10A上的一个集合PA是可见的。另一集合PB配置在面板10的另一侧10B上且可在图2中看见。主光源LED集合PA、PB的位置是这样的以模拟在图8中描述的灯8中低射束灯丝81的位置。两部分灯罩11包含经布置以屏蔽面板10的第一竖直侧10A上的LED集合PA的第一灯罩半部11A，及经布置以屏蔽另一LED集合PB的第二灯罩半部11B。两部分灯罩11具有与图8中描述的传统灯8的灯罩83相同的尺寸和形状。

LED灯1还具有次光源S以产生高射束，其具有在面板10的每一竖直侧10A、10B上的LED晶片101的集合SA、SB。再一次，在图1中仅一个集合SA是可见的，且配置在面板10的另一侧10B上的另一集合SB可在图2中看见。次LED集合SA、SB的位置是这样的以模拟在图8中描述的灯8中高射束灯丝82的位置。选择每一集合PA、PB、SA、SB中的LED晶片的数量来达到期望流明输出，其应对应于传统灯的流明输出。

为了正确地模拟灯丝的长的或矩形形状，每一LED晶片集合PA、PB、SA、SB由成行配置的若干LED晶片100、101组成。在此实施方案中，每一灯丝由三个LED 100、101的线性配置模拟。LED晶片行经配置以对应于灯丝在传统灯的导管中的位置。图1展示低射束LED晶片100的行PA略微高于高射束LED晶片101的行SA。

图3展示在灯座的方向上看时穿过本发明灯1的实施方案的剖面。剖面竖直地穿过主光源P的LED 100中的一者截取。所述示图展示面板10，其可为诸如印刷电路板（PCB）的合适载体10，在其中形成轨道以电连接到安装在面板10的任一侧10A、10B上的LED 100。灯罩半部11A安装到面板10的一侧10A，且互补灯罩半部11B安装到面板10的另一侧10B。灯罩半部11A、11B被展示为共同充当如图8所示的传统灯的可比较灯罩。灯罩跨越小于180°的弧形，使得一侧从含有反射器（未示出）的聚焦线的水平面H向下降角度β。对于H4灯，例如，此角度β将包含15°，使得灯罩11跨越165°的弧形。主光源PA、PB的LED 100配置在面板10上以位于本由传统灯的对应灯丝占据的位置。

图4至图7说明低射束或高射束可如何产生来用于本发明LED灯的不同实施方案。在示图中，展示仅在面板10的一侧上的LED集合PA、SA，且可假设面板10的另一侧上的LED集合PB、SB以相同的方式启用/停用。灯罩半部11A的简化轮廓由虚线指示。在图4中，低射束是使用主光源P的LED 100产生的，如由影线填充图案指示。次光源的LED 101未开启（响应于用户仅开启低射束的动作）。在图5中，高射束是使用次光源的LED 101产生的，如由影线填充图案指示。主光源的LED 100未开启。图4和图5涉及本发明LED灯的同一实施方案。图6和图7涉及本发明LED灯的替代实施方案。在图6中，低射束是使用主光源P的LED 100产生的，如由影线填充图案指示。次光源的LED 101未开启。在此实施方案中，次光源包含在面板10的每一侧上的仅两个LED 101的阵列，且“借用”主光源P的每一集合的一LED 100。在图7中，高射束是使用主光源P的LED 100中的一个和次光源S的LED 101而产生的，如由影线填充图案指示。主光源的另两个LED 100未开启。当然，对于图4及图5中展示的实施方案及图6和图7中展示的实施方案，同时开启低射束和高射束是可能的。

图8展示组合低射束和高射束功能的卤素灯8。此种灯丝灯的实例为H4、HS1、H13、H17、H19等等。灯8包含填充卤素气体的玻璃管80。双灯丝81、82及灯罩83配置在管80内部。管80前面的防眩光帽84屏蔽迎面驶来的车辆的眩光。灯丝81、82以及灯罩83用几何学配置在标准化位置中，以便能够在为汽车前灯的部分的反射器中正确地工作。灯罩83的杯状形式及边缘在正确地屏蔽低射束灯丝81上起重要作用，从而防止其光进入反射器的专用高射束区。灯8具有有着三个突片的标准化形式，以确保当将灯8安装到前灯反射器中时的正确定位。

图9展示配置在汽车前照明单元的反射器20中的H4型LED灯1。所述示图用于展示反射器20经设计用于传统H4双灯丝卤素灯（诸如图8中所示），但替代地本发明LED灯1的合适实施方案插入反射器20中。相同控制器3用来响应于使用者的动作而启用/停用低射束和高射束。

此处，主光源P的位置对应于传统卤素灯的低射束灯丝81的位置；次光源S的位置对应于传统灯的高射束灯丝82的位置；且灯罩11在形状及位置上对应于传统灯的灯罩83。主光源P及次光源S的LED可如上文解释借助控制器3共同地或个别地控制。控制器3借助引线30、31电连接到配置于灯1的底座中的驱动器，引线30、31延伸穿过散热片13以到达灯座12处的标准连接器端子。灯连接器和底座12可具有如图8所示的标准化形式。

尽管本发明已以优选实施方案及其变化的形式公开，但应理解许多额外修改和变化可在不脱离本发明的范畴的情况下进行。

出于清楚起见，应理解，贯穿本申请使用“一”或“一个”不排除多个，且“包含”不排除其他步骤或元件。

附图标记列表

1 LED灯

10 面板

10A、10B 竖直侧

11 两部分灯罩

11A、11B 灯罩半部

12 灯座

13 散热片

130 翅片

131 连接器

14 突片

15 眩光帽

150 帽架

20 反射器

3 控制器

30、31 引线

8 灯丝灯

80 灯管

81、82 灯丝

83 灯罩

84 反眩光帽

P、S 主/次光源

PA、PB、SA、SB LED阵列

100、101 LED

H 水平面

β 角度。

Claims

1.一种用于替换汽车前灯中的功能上等效的灯丝灯（8）的LED灯（1），所述功能上等效的灯丝灯（8）包含用于提供所述汽车前灯中的低射束功能的低射束灯丝（81）及灯罩（83），其中所述灯罩（83）的边缘产生所述低射束的明/暗截止线，所述LED灯（1）包含

- 灯座（12），其经实现以用于插入汽车前照明组件的反射器（20）中；

- 面板（10），其从所述灯座（12）向外延伸，在所述汽车前灯内的面板的安装位置处，所述面板具有第一竖直侧（10A）和第二竖直侧（10B），该第一竖直侧（10A）经配置以面朝所述反射器（20）的一个半部，且第二竖直侧（10B）经配置以面朝所述反射器（20）的另一个半部；

- 主光源（P），其包含在所述面板（10）的每一竖直侧（10A、10B）上的LED晶片（100）的集合（PA、PB）；

- 两部分灯罩（11），其包含经配置以屏蔽所述面板（10）的所述第一竖直侧（10A）上的所述LED晶片的集合（PA）的第一灯罩半部（11A），及经配置以屏蔽所述面板（10）的所述第二竖直侧（10B）上的所述LED晶片的集合（PB）的第二灯罩半部（11B）；其中

- 所述两部分灯罩（11）具有所述功能上等效的灯丝灯（8）的所述灯罩（83）的形式，且

- 所述主光源（P）及所述两部分灯罩（11）为用于提供所述低射束功能，其中所述两部分灯罩（11）的边缘产生所述低射束的所述明/暗截止线。

2.如权利要求1所述的LED灯（1），其中所述主光源（P）的所述LED晶片（100）的集合（PA、PB）中的每一个包含三个LED晶片（100）的阵列（PA、PB）。

3.如权利要求1或2所述的LED灯（1），其包含次光源（S），所述次光源（S）包含配置在所述面板（10）的每一竖直侧（10A、10B）上的LED晶片（101）的集合（SA、SB）。

4.如权利要求3所述的LED灯（1），其中所述次光源（S）的所述LED晶片（101）的集合（SA、SB）中的每一个包含至少两个LED晶片（101）的阵列（SA、SB）。

5.如权利要求3所述的LED灯（1），其中所述功能上等效的灯丝灯（8）进一步包含高射束灯丝（82），且所述主光源（P）的所述LED晶片（100）基于所述功能上等效的灯丝灯（8）的所述低射束灯丝（81）的位置配置在所述面板（10）上，且所述次光源（S）的所述LED晶片（101）基于所述功能上等效的灯丝灯（8）的所述高射束灯丝（82）的位置配置在所述面板（10）上。

6.如权利要求1或2所述的LED灯（1），其中所述主光源（P）的所述LED晶片（100）基于所述功能上等效的灯丝灯（8）的所述低射束灯丝（81）的所述位置配置在所述面板（10）上。

7.如权利要求1或2所述的LED灯（1），其中选择所述主光源（P）的所述LED晶片（100）的数量来达到所述功能上等效的灯丝灯（8）的所述低射束灯丝（81）的至少等效光输出。

8.如权利要求1或2所述的LED灯（1），其包含并入在所述灯座（12）中的驱动器。

9.一种汽车前照明配置，其包含

- 如权利要求1至8中任一项所述的LED灯（1）；

- 所述反射器（20），其用以容纳所述LED灯（1）；及

- 电接口，其用于连接到所述汽车前照明配置的控制器（3）。

10.如权利要求9所述的汽车前照明配置，其中所述LED灯（1）包含次光源（S），且其中所述LED灯（1）的所述驱动器经实现以响应于来自所述控制器（3）的信号而启用所述主光源（P）的所述LED晶片（100）来产生所述低射束，及启用所述次光源（S）的所述LED晶片（101）来产生高射束。

11.如权利要求10所述的汽车前照明配置，其中所述驱动器经实现以启用所述主光源（P）的LED晶片（100）和所述次光源（S）的所述LED晶片（101）来产生所述高射束。

12.如权利要求9或10所述的汽车前照明配置，其包含热消散部分（13），所述热消散部分（13）经实现以用于到所述LED灯（1）的所述灯座（12）的连接以达到到所述面板（10）的热连接。

13.如权利要求12所述的汽车前照明配置，其中所述热消散部分（13）包含多个翅片（130）。