CN210979684U - 一种智能汽车前照灯 - Google Patents

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黄成�
李虎
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Abstract

本实用新型公开了一种智能汽车前照灯,包括前照灯基板,激光器、LED光源、反光杯、波长转换器和透镜,所述激光器和LED光源安装在前照灯基板上,所述LED光源出射的光束依次经过反光杯和透镜出光,并在近光灯打开时,只出射部分光束,在远光灯打开时,出射全部光束;所述激光器在远光灯打开且汽车的行驶速度达到设定值时启动出光,且激光器发射的光束依次经过波长转换器、反光杯和透镜出光。本实用新型通过在汽车低速行驶时,由LED光源负责切换远光和近光照明;在汽车高速行驶时,启动激光光源作为超远光照明,从而达到高效的照明效果,且充分利用了激光的优势,并适当降低激光的功率,以达到成本最优。

Description

一种智能汽车前照灯
技术领域
本实用新型涉及汽车照明的技术领域,更具体地,涉及一种智能汽车前照灯。
背景技术
汽车大灯,也称为汽车前照灯,作为汽车的眼睛,不仅关系到一整车的外在形象,更与夜间开车或能见度低的天气条件下的安全驾驶有着紧密的关系,高品质的汽车大灯有助于提高驾驶安全和降低事故率。
传统汽车大灯利用卤素灯、氙气灯等进行设计使用,随着LED技术的不断发展,其被逐渐应用到车灯中。两者相比较,传统卤素灯、氙气灯等灯泡的使用寿命一般在300小时左右,并且功耗较高,需要较长的驱动延时;而LED使用寿命可超过20000小时,且效率高,较少额外的损耗;同时,LED还有体积小,应用方便,抗震性强等优点,目前已经在市场的主流消费车车型中广泛推广使用。
而作为同一时期出现的半导体激光器,它不但具有LED光源的大部分优点,比如说响应速度快,亮度衰减低,体积小,能耗低,寿命长等等,而且在此基础上更进一步。例如,首先是体积方面的优势,单个激光二极管的长度已经可以做到10μm,仅为常规LED元器件的1%,这意味着汽车前照灯的尺寸可以大幅度的减小,为将来汽车的外形设计上提供了更大的自由度。其次是激光器的低能耗,当满足同样要求的照明条件时,使用激光大灯的能耗仅为LED大灯的60%,进一步地减小了能量消耗,这也更符合未来汽车的节能环保趋势。而且激光特有的强方向性,使得激光前照灯照射距离更远,使驾驶员能更早的对前方的路况作出预判,增加了汽车行驶的安全性。同时激光光源更接近于理想的点光源,在进行光学配光设计时更容易获得理想的设计效果。所以随着技术的向前发展,激光煎照灯的使用会更加的广泛,有当年LED取代氙气灯之趋势。
但是,在实际应用中,考虑到当汽车大灯的近光照明时,需要对近距离比较宽的路面进行大面积照明,所以要求光输出较高的光通量,因此激光本身的超远的有效距离优势不适用于此种情况。而在高速路上行驶时,由于汽车速度很快,只依赖LED灯提供照明往往亮度和射程不够,导致无法快速判断远方的路况,存在行车安全隐患。
实用新型内容
本实用新型旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷,提供一种智能汽车前照灯,当汽车行驶达到所设定的速度时,激光光源开启,作为更远距离的远光照明,从而可以充分利用激光的优势,并降低激光的功率,以达到成本最优。
本实用新型采取的技术方案是:一种智能汽车前照灯,包括前照灯基板,激光器、LED光源、反光杯、波长转换器和透镜,所述激光器和LED光源安装在前照灯基板上,所述LED光源出射的光束依次经过反光杯和透镜出光,并在近光灯打开时,只出射部分光束,在远光灯打开时,出射全部光束;所述激光器在远光灯打开且汽车的行驶速度达到设定值时启动出光,且激光器发射的光束依次经过波长转换器、反光杯和透镜出光。
本技术方案中,由于LED光源的光通量较大,能进行大面积照明,因此,在汽车低速行驶时,通过LED光源同时负责远光和近光照明即可,此时,当近光灯打开,只有部分LED光束出光;当远光灯打开,LED光束全部出光。但在汽车高速行驶时,由于汽车速度快,而LED光源的射程不远,此时司机观察很难判断远方的情况,视野会受阻,而通过开启激光,可以充分利用激光的远距离射程优势,作为更远距离的远光照明,既能使照明效果更好,又能适当控制激光的启闭,以达到成本最优。
进一步地,还包括远近光变换挡片,所述远近光变换挡片设在反光杯和透镜之间,并可在光路中移入移出,实现切换远光和近光照明;当前照灯的近光灯打开,所述远近光变换挡片移入光路中,遮挡部分LED光源发出的光束,实现近光照明。
进一步地,所述LED光源安装在前照灯基板的上侧,所述激光器和波长转换器安装在前照灯基板的下侧,所述反光杯包括上反光杯和下反光杯,所述上反光杯设于LED光源的上方,下反光杯设于波长转换器的下方。
进一步地,所述上反光杯的弧面为椭球曲面的一部分,所述上反光杯包括前段和后段,且上反光杯的前段和后段所对应的椭球不同;所述上反光杯的前段具有前段第一焦点和前段第二焦点,所述后段具有后段第一焦点和后段第二焦点;所述前段第一焦点和后段第一焦点重合,且位于所述LED光源的发光中心;所述LED光源发出的光束,一部分被所述上反光杯的前段收集反射,并聚焦于所述前段第二焦点上;另一部分被所述上反光杯的后段收集反射,并聚焦于所述后段第二焦点上;所述前段第二焦点的附近设有远近光变换挡片,所述远近光变换挡片移入所述上反光杯前段第二焦点的位置,遮挡部分LED光束;所述远近光变换挡片移出上反光杯前段第二焦点的位置,不遮挡LED光束,所述远近光变换挡片通过移入或移出所述上反光杯前段第二焦点的位置,实现切换远近光照明。
本技术方案中,所述反光杯设置为前段及后段,反光杯前段与反光杯后段均为椭球曲面一部分,前段和后段的纵截面弧度不同,且前段和后段之间无缝拼接。
进一步地,所述上反光杯前段第二焦点和后段第二焦点位于同一焦平面上。
进一步地,聚焦于上反光杯前段第二焦点的LED光束和聚焦于上反光杯后段第二焦点的LED光束部分重合。
进一步地,所述下反光杯的弧面为椭球曲面的一部分,且具有第一下焦点和第二下焦点,所述第一下焦点位于所述波长转换器的激发点中心,所述激光器发出的部分激光光束经过波长转换器激发,成为激发光束,激发光束与未被激发的激光光束组合成为合成白光,所述合成白光投射于下反光杯上,并被下反光杯收集后反射,聚焦于第二下焦点处。
进一步地,所述前照灯基板沿激光器的出光方向分为前部、中部和后部,其中,所述激光器安装于前照灯基板的前部,激光器发出的光束依次经过中部和后部,且中部和后部的之间设有一斜面,所述波长转换器设在所述斜面上。
进一步地,所述前照灯基板的底面延长线与所述斜面之间形成夹角,所述夹角的角度范围在30°~60°之间。
进一步地,所述前照灯基板的中部向内凹陷设置。
进一步地,所述前照灯基板由金属制成,且至少在前照灯基板的一侧安装有散热器,所述散热器通过前照灯基板给激光器和LED光源散热。
本技术方案中,前照灯基板与散热器紧密相邻,而激光器和LED光源设置于前照灯基板上,通过这样的设置结构可以将激光器和LED光源产生的热量快速地传导到散热器上,以达到良好的散热效果。
进一步地,所述激光器与汽车的速度传感器连接,当远光灯打开,且速度传感器检测到汽车的速度达到设定值时,所述激光器启动,和LED光源同时出光。
进一步地,所述激光器与汽车的速度传感器连接,当速度传感器检测到汽车的速度低于设定值,或远光灯关闭,所述激光器不出光。
进一步地,所述远近光变换挡片与汽车的速度传感器连接,且远近光变换挡片移入或移出光路,遮挡或非遮挡所述合成白光和部分LED光束,切换近光、远光和超远光照明,当速度传感器检测到汽车的行驶速度低于设定值且开启远光灯时,激光器不出光,只有LED光源出光;当速度传感器检测到汽车的行驶速度低于设定值且开启近光灯时,远近光变换挡片移入光路,遮挡部分LED光束,激光器不出光,只有部分LED光束出光;当速度传感器检测到汽车的行驶速度高于设定值且开启远光灯时,远近光变换挡片移出光路,不遮挡光束,激光器和LED光源同时出光。
与现有技术相比,本实用新型的有益效果为:
本实用新型巧妙地将激光光源和LED光源相结合,有效地利用了LED光源的高光通量和激光光源的远距离射程优势,通过在汽车低速行驶时,由LED光源负责切换远光和近光照明;在汽车高速行驶时,启动激光光源作为超远光照明,从而达到高效的照明效果,且充分利用了激光的优势,并适当降低激光的功率,以达到成本最优。
本实用新型将LED光源对应的上反光杯分为前段与后段,上反光杯的前段收集LED光源所辐射的部分光线并聚焦于焦点的上方,上反光杯后段收集LED光源所辐射的部分光线并聚焦于焦点的下方并与激光发光的焦点位置重合。当汽车低速行驶时,仅LED光源被点亮,这时由LED负责汽车的远近照明功能,当汽车进入高速状态,这时激光光源利用其自身的窄角度的优势作为辅助性远光照明被点亮,使汽车前照灯达到更好、更远距离的照明效果。
附图说明
图1为LED光源和激光器的出光示意图。
图2为近光灯打开的出光示意图。
图3为汽车低速行驶时,远光灯打开的出光示意图。
图4为汽车高速行驶时,激光器和LED光源同时出光的示意图。
具体实施方式
本实用新型附图仅用于示例性说明,不能理解为对本实用新型的限制。为了更好说明以下实施例,附图某些部件会有省略、放大或缩小,并不代表实际产品的尺寸;对于本领域技术人员来说,附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
实施例1
如图1~4所示,一种智能汽车前照灯,包括前照灯基板100,激光器200、LED光源400、反光杯、波长转换器300和透镜700,所述激光器200和LED光源400安装在前照灯基板100上,所述LED光源400出射的光束依次经过反光杯和透镜700出光,并在近光灯打开时,只出射部分光束,在远光灯打开时,出射全部光束;所述激光器200在远光灯打开且汽车的行驶速度达到设定值时启动出光,且激光器200发射的光束依次经过波长转换器300、反光杯和透镜700出光。
本技术方案中,由于LED光源400的光通量较大,能进行大面积照明,因此,在汽车低速行驶时,通过LED光源400同时负责远光和近光照明即可。
如图2所示,此时,当近光灯打开,只有部分LED光束出光;
如图3所示,当远光灯打开,LED光束全部出光。
如图4所示,在汽车高速行驶时,由于汽车速度快,而LED光源400的射程不远,此时司机观察很难判断远方的情况,视野会受阻,而通过开启激光,可以充分利用激光的远距离射程优势,作为更远距离的远光照明,既能使照明效果更好,又能适当降低激光的功率,以达到成本最优。
其中,还包括远近光变换挡片800,所述远近光变换挡片800设在反光杯和透镜700之间,并可在光路中移入移出,实现切换远光和近光照明;当前照灯的近光灯打开,所述远近光变换挡片800移入光路中,遮挡部分LED光源400发出的光束,实现近光照明。
其中,如图1和图4所示,所述LED光源400安装在前照灯基板100的上侧,所述激光器200和波长转换器300安装在前照灯基板100的下侧,所述反光杯包括上反光杯501和下反光杯502,所述上反光杯501设于LED光源400的上方,下反光杯502设于波长转换器300的下方;所述激光器200发出的光束依次经过波长转换器300和反光杯的反射后投射出去,所述LED光源400发出的光束经反光杯反射后出射。
其中,所述上反光杯501包括前段503和后段504,前段503和后段504纵横面的弧度不同,且前段503和后段504之间无缝拼接。
本技术方案中,所述反光杯设置为反光杯前段503及反光杯后段504,反光杯前段503与反光杯后段504均为椭球曲面一部分,且反光杯前段503与反光杯后段504曲面所在的的椭球为长短轴不同的两个椭球。
其中,所述上反光杯501的弧线为椭球曲面的一部分,且上反光杯501的前段503和后段504所对应的椭球不同;所述上反光杯501的前段503具有前段第一焦点和前段第二焦点601,所述后段504具有后段第一焦点和后段第二焦点600;所述前段第一焦点和后段第一焦点重合,且位于所述LED光源400的发光中心;所述LED光源400发出的光束,一部分被所述反光杯的前段503收集反射,并聚焦于所述前段第二焦点601上;另一部分被所述反光杯的后段504收集反射,并聚焦于所述后段第二焦点600上;所述前段第二焦点601的附近设有远近光变换挡片800,所述远近光变换挡片800移入前段第二焦点的位置,遮挡部分LED光束,所述远近光变换挡片800移出前段第二焦点的位置,不遮挡LED光束,所述远近光变换挡片800通过移入或移出所述前段第二焦点601的位置,实现切换远近光照明。
其中,所述前段第二焦点601和后段第二焦点600位于同一焦平面上。
其中,聚焦于前段第二焦点601的LED光束和聚焦于后段第二焦点600的LED光束部分重合。
其中,所述下反光杯502的弧线为椭球曲面的一部分,且具有第一下焦点和第二下焦点602,所述第一下焦点位于所述激光器200的激发点中心,所述激光器200发出的部分激光光束201经波长转换器300激发,成为激发光束202,激发光束202与未被激发的激光光束201组合成为合成白光,所述合成白光投射于下反光杯502上,并被下反光杯502收集后反射,聚焦于第二下焦点602处。
其中,所述前照灯基板100沿激光器200的出光方向分为前部、中部和后部,其中,所述激光器200安装于前照灯基板100的后部,激光器200发出的光束依次经过中部和前部,所述中部呈凹陷的梯形结构,且中部和前部的之间设有一斜面,所述波长转换器300设在所述斜面上。
其中,所述前照灯基板100的底面延长线与所述斜面之间形成夹角θ,所述夹角θ的角度范围在30°~60°之间。
其中,所述前照灯基板100由金属制成,且至少在前照灯基板100的一侧安装有散热器900,所述散热器900通过前照灯基板100给激光器200和LED光源400散热。
本技术方案中,前照灯基板100与散热器900紧密相邻,而激光器200和LED光源400设置于前照灯基板100上,通过这样的设置结构可以将激光器200和LED光源400产生的热量快速地传导到散热器900上,以达到良好的散热效果。
其中,所述激光器200与汽车的速度传感器连接,当速度传感器检测到汽车的速度达到设定值时,所述激光器200启动,并在远光灯打开时,和LED光源400同时出光。
本技术方案将LED光源400对应的上反光杯501分为前段503与后段504,上反光杯501的前段503收集LED光源400所辐射的部分光线并聚焦于焦点的上方,上反光杯501后段504收集LED光源400所辐射的部分光线并聚焦于焦点的下方并与激光发光的焦点位置重合。当汽车低速行驶时,仅LED光源400被点亮,这时由LED负责汽车的远近照明功能,当汽车进入高速状态,这时激光光源利用其自身的窄角度的优势作为辅助性远光照明被点亮,使汽车前照灯达到更好,更远距离的照明效果。
实施例2
本实施例与实施例1的不同之处在于,所述远近光变换挡片800与汽车的速度传感器连接,且远近光变换挡片800移入或移出光路,选择性遮挡所述合成白光和部分LED光束,切换近光、远光和超远光照明,当速度传感器检测到汽车的行驶速度低于设定值且开启远光灯时,激光器200不出光,只有LED光源400出光;当速度传感器检测到汽车的行驶速度低于设定值且开启近光灯时,远近光变换挡片800移入光路,遮挡部分LED光束,激光器200不出光,只有部分LED光束出光;当速度传感器检测到汽车的行驶速度高于设定值且开启远光灯时,远近光变换挡片800移出光路,不遮挡光束,激光器200和LED光源400同时出光。
显然,本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型技术方案所作的举例,而并非是对本实用新型的具体实施方式的限定。凡在本实用新型权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种智能汽车前照灯,其特征在于,包括前照灯基板,激光器、LED光源、反光杯、波长转换器和透镜,所述激光器和LED光源安装在前照灯基板上,所述LED光源出射的光束依次经过反光杯和透镜出光,并在近光灯打开时,只出射部分光束,在远光灯打开时,出射全部光束;所述激光器在远光灯打开且汽车的行驶速度达到设定值时启动出光,且激光器发射的光束依次经过波长转换器、反光杯和透镜出光。
2.根据权利要求1所述的一种智能汽车前照灯,其特征在于,还包括远近光变换挡片,所述远近光变换挡片设在反光杯和透镜之间,并可在光路中移入移出,实现切换远光和近光照明;当前照灯的近光灯打开,所述远近光变换挡片移入光路中,遮挡部分LED光源发出的光束,实现近光照明。
3.根据权利要求2所述的一种智能汽车前照灯,其特征在于,所述LED光源安装在前照灯基板的上侧,所述激光器和波长转换器安装在前照灯基板的下侧,所述反光杯包括上反光杯和下反光杯,所述上反光杯设于LED光源的上方,下反光杯设于波长转换器的下方。
4.根据权利要求3所述的一种智能汽车前照灯,其特征在于,所述上反光杯的弧面为椭球曲面的一部分,所述上反光杯包括前段和后段,且上反光杯的前段和后段所对应的椭球焦距不同;
所述上反光杯的前段具有前段第一焦点和前段第二焦点,所述后段具有后段第一焦点和后段第二焦点;
所述前段第一焦点和后段第一焦点重合,且位于所述LED光源的发光中心;
所述LED光源发出的光束,一部分被所述上反光杯的前段收集反射,并聚焦于所述前段第二焦点上;另一部分被所述上反光杯的后段收集反射,并聚焦于所述后段第二焦点上;所述前段第二焦点的附近设有远近光变换挡片,所述远近光变换挡片移入所述上反光杯前段第二焦点的位置,遮挡部分LED光束,所述远近光变换挡片移出所述上反光杯前段第二焦点的位置,不遮挡LED光束,所述远近光变换挡片通过移入或移出所述上反光杯前段第二焦点的位置,实现切换远近光照明。
5.根据权利要求4所述的一种智能汽车前照灯,其特征在于,所述上反光杯前段第二焦点和后段第二焦点位于同一焦平面上。
6.根据权利要求3所述的一种智能汽车前照灯,其特征在于,所述下反光杯的弧面为椭球曲面的一部分,且具有第一下焦点和第二下焦点,所述第一下焦点位于所述波长转换器的激发点中心,所述激光器发出的部分激光光束经过波长转换器激发,成为激发光束,激发光束与未被激发的激光光束组合成为合成白光,所述合成白光投射于下反光杯上,并被下反光杯收集后反射,聚焦于第二下焦点处。
7.根据权利要求1所述的一种智能汽车前照灯,其特征在于,所述前照灯基板沿激光器的出光方向分为前部、中部和后部,其中,所述激光器安装于前照灯基板的前部,激光器发出的光束依次经过中部和后部,且中部和后部的之间设有一斜面,所述波长转换器设在所述斜面上。
8.根据权利要求7所述的一种智能汽车前照灯,其特征在于,所述前照灯基板的底面延长线与所述斜面之间形成夹角,所述夹角的角度范围在30°~60°之间。
9.根据权利要求7所述的一种智能汽车前照灯,其特征在于,所述前照灯基板的中部向内凹陷设置。
10.根据权利要求1所述的一种智能汽车前照灯,其特征在于,所述前照灯基板由金属制成,且至少在前照灯基板的一侧安装有散热器,所述散热器通过前照灯基板给激光器和LED光源散热。
11.根据权利要求1所述的一种智能汽车前照灯,其特征在于,所述激光器与汽车的速度传感器连接,当远光灯打开,且速度传感器检测到汽车的速度达到设定值时,所述激光器启动,和LED光源同时出光。
12.根据权利要求1所述的一种智能汽车前照灯,其特征在于,所述激光器与汽车的速度传感器连接,当速度传感器检测到汽车的速度低于设定值,或远光灯关闭,所述激光器不出光。
13.根据权利要求6所述的一种智能汽车前照灯,其特征在于,所述远近光变换挡片与汽车的速度传感器连接,且远近光变换挡片移入或移出光路,遮挡或非遮挡所述合成白光和部分LED光束,切换近光、远光和超远光照明,当速度传感器检测到汽车的行驶速度低于设定值且开启远光灯时,激光器不出光,只有LED光源出光;当速度传感器检测到汽车的行驶速度低于设定值且开启近光灯时,远近光变换挡片移入光路,遮挡部分LED光束,激光器不出光,只有部分LED光束出光;当速度传感器检测到汽车的行驶速度高于设定值且开启远光灯时,远近光变换挡片移出光路,不遮挡光束,激光器和LED光源同时出光。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113915581A (zh) * 2021-11-17 2022-01-11 中山市宝明通照明科技有限公司 一种随车速自动调整射程的汽车大灯灯泡

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