TW498148B - Vehicle headlamp and a vehicle - Google Patents

Description

五、發明說明（1) 本t明有關於一種車輛頭燈，其包含一個包括多個光電 子元件的光源。 本發明也有關於一種設置頭燈的車輛。 這種頭燈使用在車輛上，諸如客車、貨車、公共汽車、 腳踏車，以及船舶上和飛機上。 2輛頭燈基本上是眾所周知的。例如，一車輛頭燈通常 匕，個有白熱體在含有鹵素的惰性氣體中的電燈（一種 、二的齒素燈）’或一個具有一對電極在可游離化氣體中 的電k (一種所謂的放電燈）。此類頭燈慣例都是製造成具 2兩，光源，在運作時，不是產生所謂的近光就是產生所 明的遠光。已知的車輛燈内的近光光 ”單-的燈具(所謂的曙的。其它已頭疋 ί I類使用兩種型式的光源，例如，南素燈兼備放電 5 ^ 圈叙光二極體。還有一類頭燈，其在運作中產 一 BL ^員色的光 般來說，這是藉在燈具的外表面上塗敷 i : ί ΐΐϊ來達成。GB —A 2 200 1 99披露一種車輛頭 顏色過濟哭的第U 第一（無色白）光源轉換到有 〇、應的弟一先源而加以改變。 已知的車輛頭燈的缺 部分其能見度不太充分^疋車輛週也由光源所照明的 本發明的一個目的，Λ妲 為：光電元件中至少= Κ = 的特徵 似的光通1，在運作中至少達到

$ 6頁 輛頭燈，此頭燈對於車輛如奴所述型式的車 為達到此-目的，可提供-ί進的能見度。 498148 五、發明說明（2) 5流明 以及光源所產生的光束，其光譜分佈決於在光束中的位 置。 . 光電子元件，也稱作電光元件，例如電致發光元件，倒 · 如，有5流明以上的光通量的發光二極體（LED，s)，適於祚 為車輛頭燈的光源。為要確保在週圍有光的情況下，例 ，有日光或其它車輛所發之光的情況下，還是有充分光 里的產生，一定要有較高的光通量，以便光源所發出的光 束能從遠處非常明晰地看到。 要產生所謂的近光及（或）所謂的遠光，傳統的車輛頦 馨 燈，需要有6 0 0到1 0 0 〇流明的光通量，以符合國際標準明 疋的光束強度。現行的光電元件的工藝，特別是發光 > 棰 體的工，，已產生兩種不同的材料系統，能適用ς不同的 可見光譜區，亦即，藍色綠光的鋁—錮—鎵-氮 N)和黃紅色光的鋁-錮—鎵-磷（A1 —In —Ga —p)。結果，任何 想要的光譜特性，都可以藉適當的發光二極體的組合來多 生。 、 多個具有較高光通量的光電子元件的使用，使得製造出 一種車輛頭燈可提供改進的車輛週遭的視界成為可能。籍 使光源所產生的光束的光譜特性取決於光的位置，在光束 中心以外的物體可以更清楚地看到。這種對光束中心以外 觀察’也可說成軸外視力，它和所謂的同軸視力 ^ ’後者是指對位於光束軸線上或軸線鄰近的物 體，換言之，位於光束中心或接近中心的物體（例如來車）

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五、發明說明（3) 的能見度。軸外視力的例子，包括對在車輛駕駛人視野邊 緣或邊緣附近的物體的觀察，例如’路肩，（未被照明的） 物體，諸如在車輛所行駛的道路的邊緣上的行人或腳踏車 騎士 ’並包括對行駛在與具備本發明頭燈之車輛所， 路的相交道路上車輛的觀察。 订歇逼 已知的車輛頭燈具有兩種型式的光源，就是無色白光和 有色光’但這些光束中的每一光束，是藉從第一光源變換 到具備一顏色過濾器的第二光源而產生。已知的車輛頭燈 的個別光束，並沒有跡象顯示，在光譜特性上會因光束= 位置不·同而有明顯的改變。 ^ ^ 一車輛頭燈的具體實例具有根據本發明的特性為，光源 係由多個光電子元件所組成。所以，車輛頭燈係由一種型 式的光源所組成。藉組合具有丨〇 — 2 5〇流明範圍内的光通量 的LED s或所謂的多晶片成套包件，一25個或以下的這種 疋件的適當組合的光通量，最好是15個或以下的這種元 =，譬如，4個這種元件的組合，可以符合6〇〇到1〇〇〇流明 季巳圍的國際標準。一個用這樣較小數目的光電子元件所組 1車輛頭燈’其大小是和傳統的車輛頭燈大小相當。使 D’ s的另一好處是，這些光電子元件的使用壽命比起 得統的車輛頭燈要長久得很多。 勹，個根據本發明的車輛頭燈的較佳具體實例中，光束 :巧少兩個具有大致不同的光譜特性的光束部份。通 : 輛碩燈所發射的光束成為光束中的位置的函數而漸 ’、即，在中心的強度為最大，而在距離光束中心愈來

498148 五、發明說明（4) 愈遠的方向上，強度逐漸遞減。結果，所謂的同軸視力的 光度’相對比較所謂的軸外視力的光度，要高得很多。 眾所周知’人類眼睛的敏感度隨著光的波長而變，而且 相等能量的不同波長，通常會引起對明亮度的不同感覺。 換言之，如果就光譜考量，並就所有波長（每單位時間）所 接收的能篁都是相等的來說，在可見光區中間的光，顯然 要比紅色端和藍色端的光要明亮得多。如果光度是較高 (照明效率23.5cd/m2)的話，最大亮度位在波長555納^ (綠/黃色）處，所謂的明視力（ph〇t〇pic)眼睛敏感曲線。 在這個波長下，人類眼球中的錐細胞特別靈敏。如果光度 是較低（照明效率S〇.035cd/m2)，最大亮度位於波長5〇7 綠Ϊ靛色光)處’所謂的暗視力(scot〇pic)眼睛 =感曲線。在廷個波長下，人類眼球中的桿細胞特 破0 本發明 同的光束 外部分， 使光源所 對於位於 可以明 好也有一 表。明視 當一光束 有一可 八 Ci 的光譜 將光的 產生的 光束中 顯看到 寬闊的 力的和 具有高 能性， 知，使 特性， 光譜特 光束的 心以外 ’在實 光譜， 暗視力 的和低 就是上 光束的 疋很有 性調變 光譜特 的物體 用中， 這兩光 的光束 的顏色 述分束 同軸部 好處的 到強度 性是取 的能見 明視力 束都有 之間的 溫度的 會包含 "qw干田>τ部分 。尤其是在光束的輕 比較低的光。藉這標 決於光束中的位置， 度’可得以改善。 的和暗視力的光束最 大約「白」色的外 差異，可以說是，相 之間的差異。 顯示有部份的疊合的

498148 五、發明說明（5) 分束。一可能有的在分束之間的非連續性漸變，看在車輛 駕駛人的眼裏會感覺到不舒服。 一根據本發明的車輛頭燈具有特徵為，分束中之一的光 譜特性係受過中間光視力的調諧。在明視力和暗視力眼睛 敏感曲線間的範圍稱之為中間光視覺（mes〇pic)的眼睛敏 感曲線（0· 0 35 $照明效能€3· 5燭光/米2)。藉將發自根 據本發明車輛頭燈的光束的光譜特性，尤其是在光束的轴 外部份’調變到一已調變好的較低光度的光譜特性，可以 比較清楚看到位於光束中心以外的物體。其結果，駕駛人 對於車輛周遭的事物，可有更佳的視力。

在一根據本發明車輛頭燈的較佳具體實例中，一第一名 j ^有一富於綠-黃色光的光譜特性，而一第二分束具有 1 ^ f於1 —綠色光的光譜特性。一方面，在該光束的同軸 :二第一分束）内，有一已調變到明視力眼睛敏感曲線以 譜特性存在，即漠郁的緣-黃色光。另-方面，在 斂咸Α車:外部分(第二分束）内，有-已調變到暗視力眼目， 太欢^ 特性存在，即濃郁的藍—緣色光。 明，獾〜一 、餘方面，可從後文關於具體實例的說 明，獲得瞭解。 圖式中：

-圖1 A為一設置有根摅太 -圖1B為圖1A中所示=明頭燈的車輛的透視圖； 由多個光電子元件組成的:、-部分的平視圖；及圖2為-根據-般的樣式安排 先源的截面圖，㈣電子元件係

第10頁 五、發明說明（6) 八圖3Α顯示一由第一分束產生的所謂近光光束與由第二 77 產生的所謂軸外光束的組合； 圖3Β顯示圖3Α的近光光束與軸外光束與一所謂遠光光 果的組合； 圖4Α顯示一比較寬廣的光束，其主要由黃色光所 烕；及 一圖顯示圖4Α的比較寬廣的光束與取決於車輛方 位置的邊側光束的組合。 □ | -這些圖式純粹是繪圖示意並未按比製。 =失部分的尺寸加以激烈誇大。在諸圖式中，儘：能 相同參考數碼指稱相同部分。 ip Ξ 2 t疋一位於道路1 0上車輛1的示意透視圖，設置有 3本，上明的頭燈2 ;3。_為圖u中所示車輛Μι 二：：：平視圖。每一車輛頭燈2 ;3有一光源4 ;5， ^縱長方向9上放射出（發散的）光束6,6，，；7,7,。 ^ ^=\用於捕捉光束6,6’所射的光。根據】； 二先源4，5所放射的光束6,6，，； 7,7， / 於光束6,6，，； 7,7,的位置。 尤曰特I*生疋決 $ :1Β :示的例子裏，每一個來自車輛頭燈2 4，5的光束，被細分為兩個分束6, 6，； 7 :取 n ,具有一光譜特性大體上不同於第丄八而τ分束 譜特性。該光束可換用多個分束，例如三: ’的光 譜特性的分束來組成；也可換用，發 =四固不同光 光展現出重疊。由於光束一般的發散特性，：二分6束的

第11頁 7，7之間會有番最 圖2為一光诉4二。°、出現，常是無法避免的。 11 ; 1 2 ; 1 3 . W戴面圖，此光源4包括多個光電子元株 光電子元件可机係根據一般的樣式安排。同樣，多 電子元件的未圖示）。安排在光源4内二： 了對稱的理由，排^ 在光源5内的樣式。例如，為 源4中的樣式，^ 光源5中的光電子元件，相對於i 電子元件11' 12 ，4倒的樣式。另外’在光源4中的光 Q , 12，13，14的數目，不一定要和氺、、丄光 光電子元件11;12;13T14:f車=中, 面：：基底h可代以設置在彎曲的基底 I:: - 13 ; “陣列設置所在的基底，其形狀ί 1電：疋：決於所想要的光束的指向，此光束是由各ΪΪ 先電子兀件11 ; 12 ; 13 ; 14所發出。 田各樣的 光至/光電子元件u ;12;13;14中之-的 有光電子少5流明。最好，在運作時，所 件11，12，13,14都有5流明以上的光通量。 古之，車輛頭燈2;3，是由單一型式的光源4;5組成。換 口 光源4 ; 5最好是專用一組多個光電子元件丨丨；丨2 ; 13 ; 14來組成。 ，， 如果要有效地使用有5流明以上的光通量的光電子元 件]就需要給車輛頭燈設置散熱裝置。例如，在設置光電 ^疋件11 ;12 ;13 ;14的基底上，可用金屬或金屬合金來 製成。結果，從光電子元件11 ; 12 ; 13 ; 14到基底能達致 一良好的熱傳導。

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在圖2所示的例子中，光源4 ; 5係專用一組多個發光二 極體（LED’s)所組成。在這例子中，是一個8 X3LEf的卩f 列。為了便於識別起見，圖2中，以字母a、b、c指示各 排，而以數字卜8指示各列。藉使用藍、黃/橙、紅及綠色 光的1 0- 250流明範圍内的光通量的LED，或所謂的多晶片 成套包裝件，一組25個以下的這種元件的組合，最好=15 個以下的這種兀件的組合，例如，一組4個這種元件的组 合，其2通量符合國際上已標準化並明定可用於產生近光 及（或）遠光的強度，該強度列在6 〇 〇和丨〇 〇 〇流明之間。一 個具有這樣較小數目的光電子元件11 ;12 的車幸兩 頭燈2 ; 3，其大小幾和傳統的車輛頭燈的大小差不多， 者還要小得很多。 ^ 藉使用一組多個光電子元件u ; 12 ; 13 ; 14，以及藉選 擇性開啟或關熄多數個光電子1 1 ; 1 2 ; 1 3 ; 1 4，能很容易 地將光源4, ; 5所產生的光束細分為一個或一個以上的分束 6’ 6 ，了，7 ，具有不同的空間分佈和大體上不同的光譜特 性。車輛1或頭燈2 ; 3最好設有改變光電子元件丨丨；1 2 · 彼此相對的光通量的裝置(未子。兀件11 12， 在圖2所示的例子中，紅色光!^^ s用參考數碼n標示， 綠色光LED用12標示，藍色光LED，s用13標示而黃色光 LED’s用14標示。藉將各LED按圖2所示的次序排列，對於 、個直視進車輛頭燈（例如迎面而來的車輛）所發光束的注 視者來說，可以獲得可能的顏色效應上的實質減小。另 外，可以有效混合發自LED，S的各個有色光的光學系統，

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市面上可以購得。特別重要的一點是 LED’ s不被誤認是煞車燈。 要確保紅色光 代表一種可以產生 一近光、一遠光、 用於光度較低區域 如圖2中所示的LED，s的陣列的例子， 至少四種型式的光束的整合模組，即： 一氣候惡劣時使用的光束、及一特別適 的光束。 ’ 12 ; 13 ; 14，其排列次 熄’本質上，也可以視為 成為陣列形式的光電子元件i i 序、設置、及選擇性的開啟和關 就是發明本身。 一圖3A顯示一由第一分束6產生的所謂近光，聯合一由 一 7刀束6產生的所謂軸外光束。發自分束6、6，的光線 假想屏幕15所捕捉(見圖1B)，這情形猶如一觀察者面對皮 ，長方向9觀看。參照圖2來說，該第一所謂同軸分束6， =，發自LED’s Al-A8及B3、B6、及B7的光束所產生，而 該第二所謂軸外分束6，，是由發|led，s Μ、B2、C1&C2 的光束所產生。其餘的LED’s ,如在圖2中所示，在這兩 照明情況下都是關媳的。 圖3B除顯示圖3A中所示的近光及軸外光束以外，還顯示 另，個額外光束，主要用於改善同軸觀察條件。藉額外^ 啟黃色或白色LED，s B4及B5，即得一第三分束6"。該第: 分束6和該第三分束6 ”的光譜特性可以不同。例如，也許 需要在遠光（分束6Π )中，特別增加黃色光的量，以便改盖 遠距離的能見度。也可能需要在開啟遠光（分束6 ”）的時 候’關掉一部分的近光（分束6)及（或）一部分的軸外分束

第14頁 五、發明說明（10) ""— --- 6，〇 為改善車輛1週遭的視界， ea .. . . 在同軸部分和軸外部分之 間，使其光束有大體上不同的氺 .^ ^ 軸外分束6，，7,，將光的光二^特生。尤其，在光/的 為要在較低光度下獲得良好Λ 成較低強度 中的-個光的光譜；野’最好對在分束6，;7, .^ y i ^曰行『1下于間光視力的調諧。這是可以藉 束、；7及第气分束6";7" 一富於白色或黃-撥色 来後牲::特以及？供第二分束6,，7, -富於藍-綠色光的 1^而成。藉使光源所產生的光束的光譜特性，係 :::光源在光束中的位置的這樣安排，纟光束中心外面 的物體，就比較容易看得到。 田良的氣候情況下，特別是有霧和下雪時，當能見度 ，$粒子對光的反向散射而減弱，光源4; 5所產生的光 ^二形狀和光譜組成，兩者可藉開啟LED, S不同的組合及 ^變不同的LED S的輸出位準而加以調變。調變的結果， 二=工間和（或）光譜的分佈有所改變。這種調變的實例顯 ^圖4A中，其中獲得一比較寬闊的光束16，大體是由黃 色光所組成的。在可見光中沒有藍色光的成分存在，使得 四散反射的影響大為減弱。 圖4B顯示圖4A中的寬闊光束16結合一邊側光束“，，後 、二的^/狀和強度及位置是取決於車輛1的方向盤的位置。 k種邊側光束16，，當車輛正在轉彎或轉到分岔路時，最 =，在方向盤沒有超過一預定極限角度之前，不會開啟。 這樣車辆所在及車輛正走向的表面地區和空間，可以儘

498148 五、發明說明（11) 早地接受動態照明 一般來說，LED模組在低壓直流電流下運 很便利地用在車輛中。 顯然’對於本行技藝中的能去而士 仍有許多可加變動之處。：：者：：頭；本發明的範圍内 的外形，像是(四)方形、二=頭燈：以有各式各樣 個以上光電子元件也適於作為指示燈使用|則：=: 的大小可以隨意調節，例如， 原則上先束 生-較寬光束(以照明路肩），的車輛速度時產 窄光束。此外，由於(專_)使較高車輛速度時變 的較大的選擇自由，車輛頭燈的位置不的結果所產生 置（正在路面上方的車輔前面）。 =限於傳統的位 璃附近，設置至少一部分的 — _ 在車輛1的擋風玻 的側面，設置另一部分二光2子^件。也有可能在車輛 和光量輸出方面的提昇， ^ 。未來在led的效率 步的降低。 ’ 9使1^0 s的數目，獲得進一 對於本發明的保護範圍， 發明係具體表現在各個新穎性以上這幾個例子。本 請專利範圍中的參照數碼，、不At2個特性的组合上。申 "comprising(包括）”—詞不斯1限制其保護範園。 圍内提及的元件之外的元件使：元：排除包括專利申請範 "扣”的使用，也不排除 :件之前的冠詞”a" 疋丸多數個這種的元件。次

Claims (1)

1. 為 申請專利範圍 \，一種車輛頭燈（2 ; 3) ’具有一光源（4 ; 5) 其特徵 13 ; 1 4)的光 ’其光譜 -該光源（4 ; 5 )包括多個光電子元件（丨j，· 14)，其中至少有一個光電子元件（11 ; 12 ·， 通量，在運作時至少為5流明Um);以及 /由光源（4;5)所產生的光束（6,6，；7,7， 特性係取決於光束（6,6，； 7, 7，）中的位置。 2.如申睛專利範圍第丨項之車輛頭燈，特 (4 ; 5)係由多數個光電子元件（11 ; i2 ; 13為該光源 至：：：具有大f上不同光譜特性的分束u，t = (6, . 7,、睛專利範圍第3項之車輛頭燈，其特徵為嗲八克 (，，7 )之一係成中間光視覺的調諧。 ，、，、-刀束 分5束(Hi 第3項之車輛頭燈，其特徵為-第- .^ ) /、有S於綠黃色光的光譜特性，及_第—八 束（6 ;7，）呈有一舍私故，立么， 及 弟一为 ,,^ 田於藍_綠色光的光譜特性。 凡件（11 , 12，13 ; 14)包括發光二極體。 燈。·種車輛⑴’備置有如申請專利範圍第1或2項之頭 圍第7項之車輛⑴，其㈣為該車輛 12 ^13^. = t(2，3)設置有用以改變光電子元件（11 ; ，3 , 14)彼此相對的光通量的裝置。

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