CN205014218U - 车辆照明组件 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供了一种车辆照明组件，其包括：单个透镜，具有第一多个近场透镜元件和第二多个近场透镜元件以及出口表面；以及第一LED光源和第二LED光源，将光分别引导通过第一多个透镜元件和第二多个透镜元件。第一多个透镜元件和第二多个透镜元件配置成将光以相应的扩散图案和高强度图案传输通过出口表面。还提供了另外两种车辆照明组件。所述组件配置成使扩散图案和高强度图案共同满足任何当前的全球车辆照明法规中规定的近光束头灯要求。

Description

车辆照明组件
技术领域
本实用新型大体而言涉及照明模块和组件，更具体而言，涉及车辆头灯组件。
背景技术
传统的车辆头灯采用多个部件(例如，光源、集光器和光分配器)。即使采用发光二极管(“LED”)光源的更先进的车辆头灯也通常具有多个部件，通常将每个LED光源与透镜配对。汽车设计通常对车辆头灯有特定的规格和尺寸限制。另外，头灯的选型部分地由光束扩散要求决定，而光束扩散要求由联邦法规决定，这取决于头灯的具体应用(例如，近光、远光等)。带有具备较大包装范围的多个部件的头灯，即使采用更有能量效率的光源，也会具有增加车辆重量的缺点。
因此，人们需要可提供形状和包装灵活性的车辆照明模块和组件，尤其在需要特定光束扩散图案的头灯应用中使用的车辆照明模块和组件。
实用新型内容
针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种在特定光束扩散图案的头灯应用中使用的车辆照明模块。
根据本实用新型的一个方面，提供了一种车辆照明组件，包括：单个透镜，具有第一多个近场透镜元件和第二多个近场透镜元件以及出口表面；将光分别引导通过第一多个近场透镜元件和第二多个近场透镜元件的第一LED光源和第二LED光源。第一多个近场透镜元件和第二多个近场透镜元件配置为将光分别以扩散图案和高强度图案的方式传输通过出口表面。
根据本实用新型的一个实施例，第一多个近场透镜元件和第二多个近场透镜元件各自由至少两个近场透镜组成。
根据本实用新型的一个实施例，扩散图案和高强度图案共同满足当前美国联邦机动车辆安全标准108中规定的近光束头灯要求。
根据本实用新型的一个实施例，透镜的出口表面设置为基本上矩形形状。
根据本实用新型的一个实施例，透镜的出口表面包括配置为将扩散图案和高强度图案进一步成形为近光束车辆头灯图案的多个光学元件。
根据本实用新型的一个实施例，所述多个光学元件中的部分的光学元件在顶锥角和外部曲率中的至少一个方面不同。
根据本实用新型的一个实施例，发光二极管光源和透镜的出口表面共同限定最大约为50mm或更小的组件深度。
根据本实用新型的一个实施例，发光二极管光源和透镜的出口表面共同限定最大约为30mm或更小的组件深度。
根据本实用新型的另一方面，提供一种车辆照明组件，包括：单个透镜，具有第一多个近场透镜元件和第二多个近场透镜元件以及第一多个出口元件和第二多个出口元件；将光分别引导通过第一多个近场透镜元件和第二多个近场透镜元件的第一LED光源和第二LED光源。第一多个透镜元件和第二多个透镜元件配置为将光分别以扩散图案和高强度图案相应地传输通过第一多个出口元件和第二多个出口元件。
根据本实用新型的一个实施例，第一多个近场透镜元件和第二多个近场透镜元件各自包括至少两个近场透镜。
根据本实用新型的一个实施例，扩散图案和高强度图案共同满足当前美国联邦机动车辆安全标准108中规定的近光束头灯要求。
根据本实用新型的一个实施例，第一多个出口元件和第二多个出口元件共同设置为基本上矩形形状。
根据本实用新型的一个实施例，第一多个出口元件和第二多个出口元件共同地配置为将扩散图案和高强度图案进一步成形为近光车辆头灯图案。
根据本实用新型的一个实施例，第一多个出口元件和第二多个出口元件中的部分的光学元件在顶锥角和外部曲率中的至少一个方面不同。
根据本实用新型的一个实施例，发光二极管光源以及第一多个出口元件和第二多个出口元件共同限定最大约为50mm或更小的组件深度。
根据本实用新型的一个实施例，发光二极管光源以及第一多个出口元件和第二多个出口元件共同限定最大约为30mm或更小的组件深度。
根据本实用新型的再一方面，提供了一种车辆照明组件，包括：具有多个透镜模块和出口表面的单个透镜；将光引导通过所述多个透镜模块的多个LED光源。多个透镜模块配置为将光分别以扩散图案和高强度图案传输通过出口表面且每一透镜模块包括两个或更多个近场透镜元件。
根据本实用新型的一个实施例，扩散图案和高强度图案共同满足当前美国联邦机动车辆安全标准108中规定的近光束头灯要求。
根据本实用新型的一个实施例，所述多个发光二极管光源和透镜的出口表面共同限定最大约为50mm或更小的组件深度。
根据本实用新型的一个实施例，所述多个发光二极管光源和透镜的出口表面共同限定最大约为30mm或更小的组件深度。
本实用新型的有益效果在于，该车辆照明组件配置成使扩散图案和高强度图案共同满足任何当前的全球车辆照明法规(例如当前美国NHTSA机动车辆安全标准108)中规定的近光束头灯要求。
所属领域的技术人员在研究以下说明书、权利要求书以及附图后，将了解和理解本实用新型的上述方面和其他方面、目的和特点。
附图说明
附图中：
图1是根据本实用新型的一方面的车辆头灯组件的正视立体图，所述车辆头灯组件包括一对带有基本上矩形出口表面的车辆透镜模块；
图1A是图1中绘示的车辆头灯组件的后视立体图；
图1B是在图1中线IB-IB处绘示的车辆头灯组件的截面图；
图1C是在图1中线IC-IC处绘示的车辆头灯组件的截面图；
图1D是在图1中绘示的车辆头灯组件的LED和输入表面的放大视图；
图2是在根据本实用新型的一方面的近光束头灯组件和远光束头灯组件中采用的车辆头灯组件的布置的立体图；以及
图3是根据本实用新型的再一方面的图2中所绘示的近光束头灯组件的发光强度的曲线图。
具体实施方式
为了本文的说明目的，术语“上”、“下”、“右”、“左”、“后”、“前”、“竖直”、“水平”以及它们的衍生词应与本实用新型在图1中的定向相关。然而，应理解，除非有明确地相反规定，本实用新型可采用各种替代定向。另外，附图中例示并在以下说明书中描述的具体装置和方法仅仅是随附权利要求书中限定的发明构思的实例性实施例。因此，不应将与本文中公开的与实施例相关的具体尺寸和其他物理特性视为具有限制性，除非权利要求书明确地另有所指。
参见图1至图1C，绘示根据本实用新型的一方面的车辆头灯组件40，车辆头灯组件40具有在头灯壳体50内配置的一对相邻的透镜模块52、54。模块52、54经配置以分别产生扩散(例如，相对较大的低强度区域)光图案43a和点(例如，小的高强度区域)光图案43b。在一些实施例中，光图案43a和43b可共同地满足任何当前全球车辆照明法规中规定的近光束头灯要求，例如当前的美国国家公路交通安全管理局(“NHTSA”)机动车辆安全标准第108号(“FMVSS108”)。模块52、54一起体现具有出口表面48的透镜41。头灯组件40还包括LED光源44a和44b以便每一光源将入射光引导通过相应的透镜模块52、54和透镜41。在一些实施例中，LED光源44a和44b安装至印刷电路板(PCB)34和散热片32(见图1A和图1B)。
另如图1至图1C中绘示，透镜41包括第一多个近场透镜(“NFL”)元件42a和第二多个近场透镜元件42b，第一多个近场透镜元件42a和第二多个近场透镜元件42b对应于相应的透镜模块52和54。这些近场透镜元件42a和42b配置为从透镜的出口表面48传输包含来自LED光源44a和44b的入射光的至少大部分的相应的扩散光图案43a和点光图案43b。另外，透镜41的出口表面48绘示成基本上为矩形形状，而照明模块52和54的输入表面46a和46b(见图1B)基本上为圆形形状。另外，透镜41的出口表面48包括第一多个出口表面元件49a和第二多个出口表面元件49b。出口表面元件49a和49b分别对应于透镜模块52和54以及LED光源44a和44b。
根据一实施例，车辆头灯组件40的LED光源44a和44b产生通常分别被导入透镜模块52、54的输入表面46a和46b的光(见图1B)。输入表面46a和46b中的每一者都根据尺寸和数学关系配置，以将来自光源44a和44b的光校准成扩散光图案43a和点光图案43b。例如，输入表面46a和46b通常可为抛物线性质以将来自光源44a和44b的入射光从组件向外校准并反射为图1、图1B和图1C中所示的图案43a和43b。
再次参见图1至图1C，传输通过输入表面46a和46b的入射光经由出口表面48离开透镜41。在一些方面中，出口表面48可配置有第一多个出口表面元件49a和第二多个出口表面元件49b，以进一步将输入表面46a和46b产生的光图案改善或者成形为扩散光图案43a和点光图案43b。因此，出口表面元件49a和49b中的每一者都可包括光学元件组合，光学元件组合配置为进一步优化扩散光图案43a和点光图案43b的均匀性。例如，可分别对每一元件49a、49b的顶锥角(例如，绕车辆向前或向后方向上的横向车辆轴线)和外部曲率(例如，凸形、凹形、弓形等)进行调节以优化扩散光图案43a和点光图案43b(参见例如图1)的均匀性和方向性。在车辆头灯组件40的优选布置中，元件49a和49b的总数量中的相当大数量在它们的顶锥角和/或外部曲率方面不相同(见图1、图1B和图1C)。
透镜41且具体而言出口表面48可呈多种形状，包括图1至图1C中绘示的基本上矩形形状。在一些实施例中，出口表面48布置为基本上圆形或椭圆形配置。最终应用所要求的包装要求和具体扩散和强度水平也会影响透镜41和出口表面48的最终形状因素的选择。对于输入表面46a和46b，它们通常布置为基本上圆形配置以有效地收集来自LED光源44a和44b的入射光中的大部分。输入表面46a和46b也可配置为基本上矩形配置以适应产生基本上为线性图案的入射光的LED光源44a和44b。
如图1D中所示，可对LED光源44a、44b与输入表面46a、46b之间的LED距离47a、47b进行控制以影响扩散光图案43a和点光图案43b的均匀性、扩散和位置。在一些优选实施例中，在车辆头灯组件40中采用大约5mm的LED距离47a和大约6mm的LED距离47b以产生合适的扩散光图案43a和点光图案43b。还应了解，可对LED距离47a和47b进行优化和调节以针对各个头灯或其他照明要求和/或政府法规产生为扩散光图案43a与点光图案43b之和的各种光束扩散图案。
再次参见图1至图1C，透镜41可采用光学透明材料制造，例如聚碳酸脂、玻璃或其他类似材料。通常，用于制造透镜41的材料具有很高的光学质量且能够按照紧凑的公差制造。出口表面48、NFL元件42a和42b以及输入表面46a和46b集成在透镜41内。相应地，透镜41通常使用一块材料制造。
LED光源44a和44b可选自各种LED照明技术，包括那些可发出可见光谱或各种颜色之外的波长的光的LED照明技术。另外，可直接在光源44a和44b的前面或光源44a和44b的一部分中采用各种颜色的过滤器和其他光学元件(例如，扩散器)以产生与扩散光图案43a和点光图案43b相关的某些期望的光学效果。应理解，LED光源44a和44b靠近输入表面46a和46b定位以方便透镜41的表面46a和46b有效地收集入射光。
如图1至图1C中进一步示出，车辆头灯组件40的多个NFL元件42a和42b可配置为传输包含来自LED光源44a和44b的入射光的相当大百分比的经校准的光图案，例如，扩散光图案43a和点光图案43b。在一些方面，来自光源44a和44b的至少60％的入射光传输通过出口表面48。在其他方面，优选地配置NFL元件42a和42b以使至少70％的入射光(或者在一些配置中至少80％的入射光)传输通过出口表面48。车辆头灯组件40的相对较少的方面会导致光强度损失。来自LED光源44a和44b的入射光被立即导入输入表面46a和46b。此后，光被透镜41内的多个NFL元件42a和42b重定向和校准。没有其他表面反射入射光——该方法通常导致光强度损失10-20％。因此，车辆头灯组件40的总光传输效率可超过60％。
如图1B中所示，也可对输入表面46a、46b与出口表面元件49a、49b之间的内部透镜距离51a、51b进行控制以影响扩散光图案43a和点光图案43b的均匀性、扩散和位置。在优选实施方式中，可在车辆头灯组件40内采用小于大约28mm的内部透镜距离51a、51b以产生有效的扩散光图案43a和点光图案43b。还应理解，可对内部透镜距离51a和51b进行优化和调节以针对各个头灯或其他照明要求和/或政府法规产生为扩散图案43a与点图案43b之和的各种光束扩散图案。
如先前所述的，将图1至图1C中车辆头灯组件40的NFL元件42a和42b配置为校准来自LED光源44a和44b的入射光。来自光源44a和44b的入射光通常为朗伯(Lambertian)性质，在各个方向上具有相当大的分散。换言之，来自光源的光以大约180度在所有方向上发出和扩散。还应理解，每一NFL元件42a、42b可由多个NFL透镜组成。在一些实施例中，每一透镜都具有与NFL元件42a、42b中的其他透镜的焦距相同或不同的焦距。在头灯组件40的一些方面中，每一NFL元件42a、42b都由两个NFL透镜组成，每一透镜都具有不同的焦距。因此，NFL元件42a、42b中的每一者的透镜可一起工作以校准来自光源44a和44b的入射光。
还如图1至图1C中所示，车辆头灯组件40可包括壳体50，壳体50尺寸为深度50d、宽度50w和高度50h。深度50d可由自LED光源44a和44b至出口表面48的距离限定。在一个实例性实施方式中，壳体50具有近似28mm的深度50d、近似60mm的高度50h以及近似32mm的宽度50w。可基于透镜41的具体结构将壳体50的包装范围(包括深度50d)最小化。透镜41由至少两个透镜模块52和54组成。这些透镜模块52和54不仅仅是连接在一起以形成透镜41的单个元件。更确切地说，输入表面46a和46b、出口表面48以及出口表面元件49a和49b经设计以使透镜模块52和54合并在一起以形成透镜41。在车辆头灯组件40的一些实施例中，壳体50和透镜41经配置以将深度50d设定为50mm或更小。在头灯组件40的其他方面中，将深度50d设定为30mm或更小。
在一些实施例中，车辆头灯组件40可包括壳体50、具有多个透镜模块(例如透镜模块52、54或更多)和出口表面48的透镜41。每一透镜模块都与将入射光引导通过相应透镜模块并离开出口表面48的LED照明光源(例如LED光源44a、44b等)配对。另外，透镜模块经配置以产生扩散光图案43a和点光图案43b。多个透镜模块中的一个子集可用于产生扩散图案42a，且透镜模块的剩余部分可配置为产生点光图案43b。在一些方面中，出口表面48本身被分为对应于具体透镜模块的离散的出口表面元件(例如出口表面元件49a、49b等)。还可对这些出口表面元件进行配置和优化以便为车辆头灯组件40产生相应的点光图案43a和扩散光图案43b。在其他实施例中，车辆头灯组件40可包括配置为单独地产生扩散光图案43a或点光图案43b的一个或多个透镜模块52或54。换言之，头灯组件40的一些实施例按照特定照明应用的需要配置为仅产生扩散光图案43a或点光图案43b。
现在参见图2，近光束头灯组件100可由一组三个头灯组件40组成。另外，远光束头灯组件200也可由两个头灯组件20组成。对于近光束头灯组件100，最外面的头灯组件40可配置为仅产生扩散光图案43a。例如，最外面的头灯组件40可采用两组透镜模块52。对于近光束头灯组件100内的最中间的头灯组件40，其可配置为分别产生扩散光图案43a和点光图案43b。近光束头灯组件100的头灯组件40共同产生的扩散光图案43a和点光图案43b可满足例如FMVSS108。
如图3中所示，根据一实施例(参见例如图2)的带有三个头灯组件40的近光束车辆头灯组件100可用于产生满足近光束FMVSS108要求的光图案。热点光图案43b显示为处于具有高强度水平(例如，15000坎德拉(cd)或更大发光强度水平)的图案的相对中心。在一些方面中，点光图案43b可仅由近光束组件100内最中间的头灯组件40的最高的透镜模块54产生。扩散光图案43a也在图3中绘示出，并环绕点光图案43b。图3中所示的扩散光图案43a具有介于125坎德拉(cd)至15000坎德拉(cd)之间的强度水平。在一些方面中，扩散光图案43a可由近光束组件100的最外面的车辆头灯组件40以及最中间的车辆头灯组件40的一部分产生。因此，一批车辆头灯组件40(每一者都具有一个透镜41、壳体50和两个LED照明光源44a和/或44b)可产生适合在近光车辆头灯配置中使用的共同照明模式。
应理解，可对上述结构进行更改和修改，此不背离本实用新型的概念，且应进一步理解，此概念旨在涵盖于前面权利要求书的范围内，除非权利要求书按其语言明确地另有所指。

Claims (17)

1.一种车辆照明组件，其特征在于，包括：
单个透镜，具有第一多个近场透镜元件和第二多个近场透镜元件以及出口表面；以及
将光分别引导通过所述第一多个近场透镜元件和所述第二多个近场透镜元件的第一发光二极管光源和第二发光二极管光源；
其中，所述第一多个近场透镜元件和所述第二多个近场透镜元件配置成将光分别以扩散图案和高强度图案传输通过所述出口表面。
2.根据权利要求1所述的车辆照明组件，其特征在于，所述第一多个近场透镜元件和所述第二多个近场透镜元件各自由至少两个近场透镜组成。
3.根据权利要求1所述的车辆照明组件，其特征在于，所述透镜的所述出口表面设置为矩形形状。
4.根据权利要求1所述的车辆照明组件，其特征在于，所述透镜的所述出口表面包括配置为将所述扩散图案和所述高强度图案进一步成形为近光束车辆头灯图案的多个光学元件。
5.根据权利要求4所述的车辆照明组件，其特征在于，所述多个光学元件中的部分的光学元件在顶锥角和外部曲率中的至少一个方面不同。
6.根据权利要求1所述的车辆照明组件，其特征在于，所述发光二极管光源和所述透镜的所述出口表面共同限定最大为50mm或更小的组件深度。
7.根据权利要求1所述的车辆照明组件，其特征在于，所述发光二极管光源和所述透镜的所述出口表面共同限定最大为30mm或更小的组件深度。
8.一种车辆照明组件，其特征在于，包括：
单个透镜，具有第一多个近场透镜元件和第二多个近场透镜元件以及第一多个出口元件和第二多个出口元件；以及
将光分别引导通过所述第一多个近场透镜元件和所述第二多个近场透镜元件的第一发光二极管光源和第二发光二极管光源；
其中，所述第一多个近场透镜元件和所述第二多个近场透镜元件被配置成将光分别以扩散图案和高强度图案相应地传输通过所述第一多个出口元件和所述第二多个出口元件。
9.根据权利要求8所述的车辆照明组件，其特征在于，所述第一多个近场透镜元件和所述第二多个近场透镜元件各自包括至少两个近场透镜。
10.根据权利要求8所述的车辆照明组件，其特征在于，所述第一多个出口元件和所述第二多个出口元件共同设置为矩形形状。
11.根据权利要求8所述的车辆照明组件，其特征在于，所述第一多个出口元件和所述第二多个出口元件共同地配置为将所述扩散图案和所述高强度图案进一步成形为近光车辆头灯图案。
12.根据权利要求11所述的车辆照明组件，其特征在于，所述第一多个出口元件和所述第二多个出口元件中的部分的光学元件在顶锥角和外部曲率中的至少一个方面不同。
13.根据权利要求8所述的车辆照明组件，其特征在于，所述发光二极管光源以及所述第一多个出口元件和所述第二多个出口元件共同限定最大为50mm或更小的组件深度。
14.根据权利要求8所述的车辆照明组件，其特征在于，所述发光二极管光源以及所述第一多个出口元件和所述第二多个出口元件共同限定最大为30mm或更小的组件深度。
15.一种车辆照明组件，其特征在于，包括：
单个透镜，具有多个透镜模块和出口表面；以及
将光引导通过所述多个透镜模块的多个发光二极管光源，
其中，所述多个透镜模块配置成将光分别以扩散图案和高强度图案传输通过所述出口表面，且每一透镜模块包括两个或更多个近场透镜元件。
16.根据权利要求15所述的车辆照明组件，其特征在于，所述多个发光二极管光源和所述透镜的所述出口表面共同限定最大为50mm或更小的组件深度。
17.根据权利要求15所述的车辆照明组件，其特征在于，所述多个发光二极管光源和所述透镜的所述出口表面共同限定最大为30mm或更小的组件深度。
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