CN1690507A - 使用侧向发射发光二极管的车辆指示装置和方法 - Google Patents

使用侧向发射发光二极管的车辆指示装置和方法 Download PDF

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Abstract

提供一种使用一侧向发射发光二极管的指示器，用于指示车辆状态。车辆指示器的一个实例是一车辆转向信号灯。其它实施例和特征是将传统的发光二极管附加安装在车辆指示器中。某些实施例提供一盖，其可以防止车辆指示器损坏，并可以影响模式和/或车辆指示器发出的光的频率。另一个实施例提供一电路板，用于将来自车辆电源的电能转化为所需的特定电能；一计时机构用于控制点亮；和一散热装置，用于控制所述侧向发射发光二极管的温度。还有一实施例提供一指示器，其朝车辆驾驶员引导光。

Description

使用侧向发射发光二极管的车辆指示装置和方法
本申请是2004年4月1日提交的申请号为10/815595的美国在先申请的继续申请，在这里参考其全部内容。本申请与2004年4月1日提交的申请号为29/202632的、现在的专利号为D500153的美国专利有关，在这里参考其全部内容。
技术领域
本发明通常涉及一种车辆指示器，更具体地涉及一种使用侧向发射发光二极管来指示车辆状态的装置和方法。
背景技术
通常地，关于车辆指示器的规章和方针要求车辆指示器周围不同位置处都为最小光亮度模式，以确保其它车辆的驾驶员可以看见指示器。当车辆指示器发出的光直接朝向车辆驾驶员时也可以实现其优势。当需要较宽的光度模式以符合规章或其它特定设计要求时，普遍地将白炽灯用作车辆指示器。然而白炽灯易振动损坏、具有太亮的灯丝点而不美观、产生大量的热、以及发射光的频谱较宽且包含了在某些应用中都是不必要的频率。通常发光二极管不易振动损坏、发出美观的均匀强度光、产生少量的热、且与白炽灯相比发射光的频谱较窄。然而发光二极管不能以较宽的光度模式发光，而某些车辆指示器应用需要较宽的光度模式，包括朝车辆驾驶员引导至少一部分光，例如侧向安装的转向信号灯。
需要一种改进的车辆指示器，其满足光度要求、美观、可以在相对窄的频率范围内发光、可以抵抗振动损坏、产生少量的热、需要比白炽灯少的电能、以及朝驾驶员引导至少一部分的发射光。本发明的某些特征满足这些和其它要求且具有其它重要优点。在相应的独立或从属权利要求中提出了一些或全部的特征，但是除了在特定权利要求中明确说明外其没有限制性。
发明内容
本发明的实施例提供一种可安装在车辆上的指示器。通过实施例和特征说明可安装在车辆上且可指示车辆状态的指示器。车辆状态包括车辆的存在、欲到达的或者以后的位置、位移、速度、或加速度、或上述内容的任意结合。本发明的实施例使用侧向发射发光二极管，其可以与反射镜、透镜和/或传统发光二极管结合使用。
本实施例的一个目的是提供一种带有侧向发射发光二极管的车辆指示器。
本实施例的一个目的是提供一种增强了振动耐久性的车辆指示器。
本实施例的一个目的是提供一种满足特定最小光度要求的车辆指示器。
本实施例的一个目的是提供一种需要最少电能的车辆指示器。
本实施例的一个目的是提供一种能在相对窄的频率范围内发光的车辆指示器。
本实施例的一个目的是提供一种能朝观察者发光的车辆指示器，观察者例如是该车的驾驶员或另一辆车的驾驶员。
通过下面的附图和详细说明可以看出本发明实施例的其它目的、特征和优点。
附图说明
图1是本发明一实施例的透视图。
图2是图1所示实施例的上剖面图。
图3A是沿着图2中线3A-3A的剖面图。
图3B是沿着图2中线3B-3B的剖面图。
图3C是沿着图2中线3C-3C的剖面图。
图4是沿着图2中线4-4的剖面图。
图5是图1所示实施例的分解透视图。
图6是安装在一半挂车上的图1所示实施例的剖面透视图。
图7是本发明另一个实施例的上剖面图。
图8是图7所示光导向元件的透视图。
图9是图7所示光导向元件的下视图。
图10是图7所示光导向元件的侧视图。
图11是图7所示光导向元件的上视图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明原理，将参考图示的实施例，并用专门的语言来描述这些实施例。然而可以理解本发明的保护范围没有被限制，本发明所属领域的技术人员可以想到本发明的改进、变形以及本发明原理的进一步应用。
在本发明一实施例中，提供一种具有侧向发射发光二极管的车辆指示器。该侧向发射发光二极管与传统白炽灯相比具有抵抗振动、能量消耗、热产生、美观以及光谱传输等方面的优点。其中一实施例包括一侧向安装的车辆转向信号指示器。本发明可以安装在任何运输人和物的车辆或结构上，例如有动力的、没有动力的、导向的、不导向的、有人驾驶的或无人驾驶的车辆。这些车辆例如可以是，但不限于此，汽车、飞行器、太空船、船只、拖车、半挂车、雪橇、童车和手推车。车辆的操作方法通常与其它车辆相似，其指示器用于指示车辆的存在、欲到达的或以后的位置、位移、速度、或加速度、或任何上述的结合。典型地，车辆指示器安装在车辆外部。
在图1-6中示出了根据本发明一实施例的车辆指示器20。该车辆指示器20包括盖50和基座60。车辆指示器20还包括侧向发射发光二极管30、电线68、发光二极管70、和一光导向元件，例如反射体40。盖50连接在基座60上且封闭反射体40、侧向发射发光二极管30、发光二极管70、和所有相关的电路和部件。基座60通过一橡胶索环连接到车辆80上(图6)，但是其它实施例可不使用橡胶索环。车辆安装夹62用于帮助将接线柱66连接到一车辆线束中电线连接器上。
侧向发射发光二极管30热耦合到散热片34上且与电线68电连接，电线68与电路板32连接。电路板32电连接到接线柱66。
发光二极管70与电路板72电连接。电路板72与电线68电连接，电线68与接线柱66电连接。
接线柱66与位于车辆结构上的相应电连接器(未示出)电连接，电连接器与电源(未示出)电连接，该电源通常是车辆的主电源。
散热片34通过连接部件64(图5)连接到基座60。散热片34消散侧向发射发光二极管30产生的热。反射体40通过连接部件64与散热片34相连。当反射体40和散热片34相连时，侧向发射发光二极管30就延伸穿过反射体40上的开口41。
在一实施例中，反射体40是一个复合反射体，其包含多层面的表面42。多表面42的每个都包括多个用于反射光的小表面。该小表面可以为各种形状，例如非限制性地举例来说可以是平面、圆锥形、有角的、和不规则形状。该多表面42可以在仅仅使用光滑表面时难以实现的方向上反射光。但是其它实施例可以使用光滑表面反射体和光滑与多表面结合的反射体。而其它实施例可以使用具有可以使光射过的透镜部分的反射体。
例如树脂或环氧树脂的粘接物质(未示出)用于封装电路板32和72，以及封装具有散热片34的侧向发射发光二极管30部分。该粘接物质有助于电绝缘电路、散热，并增加车辆指示器20的耐久性，尤其是相对于振动的耐久性。粘接物质还用于防止电路损坏，防止其受到穿透盖50的物体的影响。
车辆的电能通过接线柱66流进车辆指示器20。电路板32和72与接线柱66电连接，并且可以改变电能使其满足侧向发射发光二极管30和发光二极管70各自的电能需求。发光二极管70是更“普通”的发光二极管，且主要地在发光二极管70上部的半球部分径向发射光。发光二极管70接收来自电路板72的电能。侧向发射发光二极管30接收来自电路板32的电能，且主要地以平面方式发光。在所述实施例中，侧向发射发光二极管30发光的中心面穿过二极管30且近似与散热片34平行。反射体40反射侧向发射发光二极管30发出的光，并将光线会聚到所需的方向上。
盖50用于保护指示器组件，防止其受到天气或行驶带来的损坏。盖50还可以影响指示器的光度模式，和/或影响指示器20发出光的频率。包围反射体40的盖50部分使侧向发射发光二极管30和反射体40发出的光不变向地穿过盖50。相反，接近发光二极管70的盖50部分包含盖透镜54(图5)。盖透镜54改变发光二极管70发出的光的方向，并将光线会聚到所需的方向上。
盖50的其它实施例包含例如磨砂的有纹理部分，以广泛散射车辆指示器20发出的光。盖50可以透过可见或不可见光，并充当一过滤器以仅仅使特定波长的光穿过盖50。例如能穿过盖50的可见光波长可以是红光、绿光、黄光、蓝光和白光的波长。例如不可见光波长可以是红外线到紫外线波长区域。
本发明的一个实施例是侧向转弯信号指示器，其安装在一货车拖车上(图6)。该侧向转弯信号灯位于拖车侧面，靠近拖车前后方向上的中间点。这个位置可以使观察者，例如其它车辆的驾驶员，在看不到拖车和/或货车的前或后转弯信号灯的位置上看见该侧转弯信号灯。
在使用中，当想要改变方向时货车驾驶员启动转向信号产生装置。转向信号装置中或车辆指示器中的一计时电路通常以重复的方式来改变车辆指示器20接收的电能量。电路板32和电路板72收到这些电能变化，并改变传递到侧向发射发光二极管30和发光二极管70的电能。该电能的改变导致侧向发射发光二极管30和发光二极管70发出的光强度的变化。在一实施例中，电能改变导致侧向发射发光二极管30和发光二极管70以重复的方式交替发光和熄灭。车辆指示器20的闪光为附近车辆的驾驶员发信号，指示该车辆的驾驶员想要转弯。在其它实施例中，电路板32和/或电路板72包括计时电路，以改变侧向发射发光二极管30和发光二极管70的光强度。
在一可选择的实施例中，车辆指示器20接收的电能变化导致侧向发射发光二极管30和发光二极管70在明暗强度之间交替变化。在这种情况下，该车辆指示器不断地发光；然而类似地光也在高低强度之间闪烁，以指示驾驶员想要转弯。当侧向发射发光二极管30和发光二极管70不断地以较低强度发光时，这种构造在夜间特别有用。在其它实施例中使用可以在一连续光强范围内发光的侧向发射发光二极管30和发光二极管70。
侧向发射发光二极管30和发光二极管70可以传播可见光和/或不可见光。通常侧向发射发光二极管30和发光二极管70可以传播的可见光的颜色是红、绿、黄、蓝和白。典型的侧向发射发光二极管30和发光二极管70可以传播的不可见光的范围是红外线到紫外线波长的范围。发射的不可见光特别可以在军事上应用。
在许多情况下，车辆指示器需要满足特定要求，以符合政府或民间的规定。车辆侧向转向指示器的非限制性规定实例包括1987年11月的汽车工程师协会(“SAE”)标准J914、1994年6月的SAE标准J2039、以及2001年5月的SAE标准J2039。这些规定实例要求一宽的光度模式，其要求在多球面度上发射最小强度的光。1994年6月的SAE标准J2039要求在水平面上车辆前5度到车辆后5度之间、在垂直面上向上50度到向下20度之间的测试点上具有最小光强。1987年11月的SAE标准J914要求在水平面上从车辆前90度到车辆后5度之间、在垂直面上向上15度到向下15度之间的测试点上具有最小光强。其它规定要求不同的测试点和/或最小强度。侧向发射发光二极管30、发光二极管70和反射体40的结合使车辆指示器20满足这些规定实例的要求，也满足其它规定。
车辆指示器20可以使用不同形式的电源，例如交流电或直流电。然而侧向发射发光二极管30需要频繁地转化为直流电。电源例如可以是干式或湿式电池、充电电池、太阳能电池、或发电机。电能可以来自车辆主要的电能供应系统，或来自以指示器自身的电源。
制造指示器的材料优选的是可以抵抗振动、气候和冲击的材料。盖50和反射体40通常由在普遍天气条件下不易改变其光学性能(传播性或反射性)的材料制成，天气条件例如光照、下雨或下雪。反射体40可以由任何反射材料制成，例如塑料或金属。盖50可以由任何具有适当光学传输特性的材料制成，例如塑料或玻璃；然而与玻璃相比不易于粉碎的塑料是优选的。基座60由任何足够耐用的材料制成，例如塑料、金属或复合材料。用于制造电路板32和73的材料通常是标准电路板、和普通的电元件，例如电容器、电阻和晶体管以及将它们连接起来的装置，例如普遍使用的焊料。
在图7到11中示出了根据本发明另一个实施例的车辆指示器120。该实施例的车辆指示器120与车辆指示器20的实施例相似，在下文中说明其不同之处。车辆指示器120将光线引向观察者，该观察者是该指示器120所在车辆的驾驶员或其它车辆驾驶员，但不限于此。车辆指示器120包括盖150和基座160。车辆指示器120还包括侧向发射发光二极管130、发光二极管170、和光导向元件140。盖150连接到基座160上且封闭光导向元件140、侧向发射发光二极管130和发光二极管170。
在所述的实施例中，光导向元件140是一复合反射体，其包含多平面142。多表面142的每个都包括多个用于反射光的小表面143。每个多表面142的整体几何形状都与其它多表面142不同。每个多表面142的整体形状例如包括，但不限于此，平面、圆锥形(包括圆锥段)、有角的、圆柱的(包括圆柱段)、不规则形状和任意形状。每个小表面143的形状都与其它小表面143不同，与多表面142的整体形状不同，每个小表面143都是多表面142的一部分。每个小表面的形状例如包括，但不限于此，平面、圆锥形(包括圆锥段)、有角的、圆柱的(包括圆柱段)、不规则形状和任意形状。该多表面142可以在仅仅使用光滑表面时难以实现的方向上反射光。其它实施例可以使用不同装置引导或散射光，例如，但不限于此，光滑表面反射体、光滑和多表面结合的反射体、棱镜、光纤和磨砂透镜或盖。
光导向元件140还包括光导向器145。光导向器145是一个反射体，其朝车辆指示器120前方的观察者，例如朝车辆驾驶员，反射发光二极管170发射的部分光。观察者可以直接或通过其它物体反射后间接地看见光导向器145反射的光。间接观察例如是车辆指示器120发出的光在进入观察者的眼睛之前，经过了车辆驾驶员后视镜的反射或空气中水蒸气微粒的散射。
光导向器145向车辆驾驶员反射的光直接指示车辆驾驶员该车辆指示器120是否正常工作。例如当车辆指示器120作为转弯信号时，车辆驾驶员可以通过观察光导向器145反射的发光二极管170的部分光来判断是否车辆指示器120在闪烁。本发明的这个方面能使车辆驾驶员可以不依赖于位于车辆仪表板上的转向信号指示器独立地确认车辆指示器120的操作状态，这在仪表板上转向信号指示器故障时特别有利。
光导向器145使用一光滑的曲面反射面来反射发光二极管170发出的光。在所述实施例中，光导向器145反射表面的整体形状是抛物线形。在其它实施例中，光导向器145的反射表面具有其它形状，例如，但不限与此，平面、圆锥形(包括圆锥段)、有角的、椭圆形、圆柱的(包括圆柱段)、不规则形状和任意形状。在其它实施例中，光导向器145使用类似于上面所述的多表面反射体。光导向器145的其它实施例使用不同的装置来导向或散射光，例如，但不限于此，光滑和多表面反射体的结合、棱镜、光纤和磨砂透镜或盖。在另一个实施例中，发光二极管170安装在一与车辆侧面近似垂直的表面上，发光二极管沿着车辆侧面向前发光并射入位于车辆外部的后视镜。
光导向元件120满足各种光度模式要求，例如上述的1987年11月的SAE标准J914、1994年6月的SAE标准J2039、以及2001年5月的SAE标准J2039。其它实施例可以不符合这些要求或符合其它要求。
尽管已经在附图和前面说明书中详细图示和说明了本发明，但是应认为其仅仅是说明性的而不是限制本发明，应该理解所示出和描述的特定实施例以及符合本发明宗旨的所有变形和改进都应该受到保护。

Claims (35)

1、一种车辆指示器，其可安装在车辆的通常垂直的部分上，包括：
一侧向发射第一发光二极管，在主要发出在一平面内的光，所述平面通常垂直于车辆；和
至少一第一反射器，其与所述侧向发射第一发光二极管相邻并位于所述通常垂直平面内，当被照亮时用于反射所述侧向发射第一发光二极管发出的光。
2、根据权利要求1的车辆指示器，其特征在于：所述至少一第一反射器将所述通常垂直平面内的光反射成通常水平光度模式的光，并远离车辆。
3、根据权利要求2的车辆指示器，其特征在于：所述通常水平光度模式在大约下述范围内提供车辆指示光：(1)垂直方向的正15度到负15度之间；和(2)车辆前90度到车辆后5度之间。
4、根据权利要求2的车辆指示器，其特征在于：所述通常水平光度模式在大约下述范围内提供车辆指示光：(1)垂直方向的正50度到负20度之间；和(2)车辆前5度到车辆后5度之间。
5、根据权利要求1的车辆指示器还包括一第二发光二极管，所述第二发光二极管与所述第一发光二极管同时照亮，其特征在于：所述第二发光二极管发出的光向前沿着车辆侧面发射，并射入位于车辆外部的后视镜中。
6、根据权利要求5的车辆指示器，其特征在于：当作为转弯信号指示器时，所述发光二极管闪烁。
7、根据权利要求5的车辆指示器，还包括至少一个第二反射器，用于向前朝车辆外后视镜反射所述第二发光二极管发出的光。
8、根据权利要求7的车辆指示器，其特征在于：所述至少一第二反射器位于所述第二发光二极管和所述侧向发射第一发光二极管之间。
9、根据权利要求7的车辆指示器，其特征在于：所述至少一第一反射体包括一用于反射光的多面反射表面，其中所述至少一第二反射体包括一光滑反射表面，用于向前朝车辆外后视镜反射光。
10、根据权利要求5的车辆指示器还包括一光传输盖，其位于所述发光二极管上方，其特征在于：所述盖包括至少一个棱镜，用于向前朝车辆外后视镜引导光。
11、根据权利要求10的车辆指示器，还包括一光传输盖，其特征在于：所述盖主要传输具有黄色可见电磁波频谱的光。
12、根据权利要求1的车辆指示器，还包括电路，其特征在于：所述电路为所述侧向发射第一发光二极管提供交变亮度的电流。
13、一种车辆指示器，其可安装在车辆的通常垂直部分上，包括：
一侧向发射第一发光二极管，在主要在一平面内发光，所述平面通常垂直于车辆；和
一种装置，用于引导当所述侧向发射第一发光二极管被照亮时发出的光。
14、根据权利要求13的车辆指示器，其特征在于：所述用于引导光的装置包括一反射体。
15、根据权利要求13的车辆指示器，其特征在于：所述用于引导光的装置适于将所述通常垂直平面内的光引导成通常水平光度模式的光，并远离车辆。
16、根据权利要求15的车辆指示器，其特征在于：所述通常水平光度模式至少在大约下述范围内提供车辆指示光：(1)垂直方向的正15度到负15度之间；和(2)车辆前90度到车辆后5度之间。
17、根据权利要求15的车辆指示器，其特征在于：所述通常水平光度模式至少在大约下述范围内提供车辆指示光：(1)垂直方向的正50度到负20度之间；和(2)车辆前5度到车辆后5度之间。
18、根据权利要求13的车辆指示器还包括一第二发光二极管，所述第二发光二极管通常与所述第一发光二极管同时照亮，其特征在于：所述第二发光二极管发出的光向前沿着车辆侧面发射，并射入位于车辆外部的后视镜中。
19、根据权利要求18的车辆指示器，其特征在于：当作为转弯信号指示器时，所述发光二极管闪烁。
20、根据权利要求18的车辆指示器，还包括一装置，用于向前朝车辆外后视镜引导所述第二发光二极管发出的光。
21、根据权利要求20的车辆指示器，其特征在于：所述用于引导所述第二发光二极管发出的光的装置位于所述第二发光二极管和所述侧向发射第一发光二极管之间。
22、根据权利要求20的车辆指示器还包括一光传输盖，其位于所述发光二极管上方，其特征在于：所述用于引导所述第二发光二极管发出的光的装置包括至少一个棱镜，其位于所述盖上并用于向前朝车辆外后视镜反射光。
23、根据权利要求20的车辆指示器，其特征在于：所述用于引导所述第二发光二极管发出的光的装置包括一反射体。
24、根据权利要求20的车辆指示器，其特征在于：所述用于引导所述侧向发射第一发光二极管发出的光的装置包括至少一用于反射光的多面反射体，其中所述用于引导所述第二发光二极管发出的光的装置包括至少一光滑反射体，用于向前朝车辆外后视镜反射光。
25、根据权利要求13的车辆指示器，还包括一光传输盖，其特征在于：所述盖主要传输具有黄色可见电磁波频谱的光。
26、根据权利要求13的车辆指示器，还包括电路，其特征在于：所述电路为所述侧向发射第一发光二极管提供交变亮度的电流。
27、一种车辆指示器，其可安装在车辆的通常垂直部分上，包括：
一第一侧向发射第一发光二极管；
一第一反射体部分，其与所述第一发光二极管相邻布置，所述第一反射体部分通常为球形；和
一第二反射体部分，其从所述第一发射体部分横跨过所述侧向发射第一发光二极管，所述第二反射体部分成曲面形状，并且该曲面的一中心轴线基本水平并平行于车辆的向前方向。
28、根据权利要求27的车辆指示器，还包括：
一第二侧向发射第一发光二极管；
一第三发射体部分，其与所述第二发光二极管相邻布置，所述第三反射体部分通常为圆柱形；和
一第四反射体部分，其从所述第三发射体部分横跨过所述侧向发射第一发光二极管，所述第四反射体部分成曲面形状，并且该曲面的一中心轴线基本水平并平行于车辆的向前方向。
29、根据权利要求28的车辆指示器，其特征在于：所述通常光度模式至少在大约下述范围内提供车辆指示光：(1)垂直方向的正50度到负20度之间；和(2)车辆前5度到车辆后5度之间。
30、根据权利要求27的车辆指示器，还包括一第三发光二极管，其特征在于：所述第三发光二极管沿着车辆侧面向前发射光，并射入车辆外部的后视镜中。
31、根据权利要求30的车辆指示器，其特征在于：当作为转弯信号指示器时，所述发光二极管闪烁。
32、根据权利要求30的车辆指示器，还包括一前反射体，用于向前朝车辆外后视镜反射所述第三发光二极管发出的光。
33、根据权利要求32的车辆指示器，其特征在于：所述第一发射体包括一用于反射光的多面反射表面，其中所述前反射体包括一光滑反射表面，用于向前朝车辆外后视镜反射光。
34、根据权利要求32的车辆指示器，还包括一光传输盖，其特征在于：所述盖主要传输具有黄色可见电磁波频谱的光。
35、根据权利要求32的车辆指示器，还包括电路，其特征在于：所述电路为所述发光二极管提供交变亮度的电流。
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