專利名稱：發(fā)光二極管前照燈系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電燈，尤其涉及車輛前照燈。更特別地，本發(fā)明涉及具有發(fā)光 二極管光源的車輛前照燈。
背景技術：
前照燈系統(tǒng)可由發(fā)光二極管光源、主透鏡和次級透鏡制成。車輛前照 燈光束具有需要照亮遠處道路中央的熱點(hot spot)。此外，還有分散的光束 照亮道路左右側，或者向上照亮標志。當有駕駛員迎面靠近時，--般使用前照 燈光束。因此所有光束特性都必須是可用的以免接近的駕駛員炫目。在遠光束 模式下，這種眩目不可避免，因此需要遠光束和近光束模式。遠光束模式假定 不存在接近的駕駛員。近光束模式假定存在靠近的駕駛員，所以熱點必須集中 于低處和/或道路側邊。對以的，分散光束不能過亮或過寬。在光從光學定義的 反射器反射或者通過中心透鏡在棚寸光束型系統(tǒng)內折射的情況下，這些特性一 般通過專業(yè)光學設計嵌入前照幻—光束，所述光學設計源于遠光束和近光束燈絲 或者電弧放電位置。隨著發(fā)光二極管的出現(xiàn)，人們對由發(fā)光二極管源組成前照 燈光束產(chǎn)生了興趣。發(fā)光二極管源一般沒有強到或者沒有足夠的流明輸出來單
獨i^供形成前照燈光束所需要的所有光。因此，提供用于改善道路可見性的發(fā)
光二極管前照燈系細每是現(xiàn)有技術的改進。
發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的目的是消除現(xiàn)有技術的缺點。 本發(fā)明的另一個目的是提高發(fā)光二極管前照燈系統(tǒng)。
本發(fā)明的一方面，這些目的通過車輛前照燈實現(xiàn)，其包括第一發(fā)光二極 管光源平面陣列，其具有發(fā)光二極管近光束子裝置和發(fā)光二極管遠光束子裝 置；第一主光學光導向器，其接收來自第---發(fā)光二極管光源近光束子裝置的近
光束光，并^^述近光束光準直；第一次級光學光導向器，其接收來自第一主 光導向器的所述準直近光束光，并且將所述光聚焦為近光束熱點；第一主光學 光導向器接收來自第一發(fā)光二極管陣列的發(fā)光二極管遠光束子裝置的遠光束 光，并使所述遠光束光準直；第一次級光學光導向離收來自第一主光導向器 的所述準直遠光束光，并且將所述遠光束光聚焦為與近光束熱點結合的遠光束 熱點；第二發(fā)光二極管光源平面陣列，其具有發(fā)光二極f^光束子裝置和發(fā)光 二極管遠光束子裝置；第二主光學光導向器，其接收來自第二發(fā)光二極管光源 近光束子裝置的近光束光，并使所述近光束光準直；第二次級光學光導向器， 其接收來自第二主光導向器的所述準直近光束光，并且將所述光分散成近光束 分散圖形；第二主光學光導向器接收來自第二發(fā)光二極管陣列的發(fā)光二極管遠 光束子裝置的遠光束光，并使所述遠光束光準直；第二次級光學光導向器接收 來自第二主光導向器的所述準直遠光束光，并且將所述遠光束光分散為與ifi光 速分散圖形結合的遠光束分散圖形；和殼體，其機械地支撐第一發(fā)光二極管陣 列、第二發(fā)光二極管陣列、第一主光學部件、第一次級光學部件、第二主光導 向器和第二次級光學部件。
圖1是發(fā)光二極管陣列的透視圖。
圖2示出了近光束和遠光束，熱點光學部件的側視圖。
圖3示出了近光束和遠光束熱點光學部件的俯視圖。
圖4示出了近光束和遠光束，分散光學部件的側視圖。
圖5示出了近光束和遠光束分散光學部件的俯視圖。
圖6示出了改進的近光束和遠光束，熱點光學部件的側視圖。
圖7示出了改進的近光束和遠光束熱點光學部件的俯視圖。
圖8示出了前照燈的正視圖。
具體實施例方式
為了更好理解本發(fā)明，以及本發(fā)明的其他和更進一步目的、優(yōu)勢及性能， 結合，附圖參考下文的公開內容和后附的權禾腰求書。
圖1示出了具有近光束子裝置14和遠光束子裝置16的發(fā)光二極管陣列12 的正視圖。發(fā)光二極管前照燈系統(tǒng)20 (圖8)由三個發(fā)光二極管陣列22、 24 和26構成。盡管對發(fā)光二極管進行選擇性布線能動態(tài)照亮不同的單元以便實
現(xiàn)特殊照明功能，但可以對以構造每個陣列。第一陣列22專用于形成遠光束 和近光束熱點。第二陣列24專用于使遠光束和近光束分散。第三陣列26專用 于形成輔助的光束特性，如改進的前視照明系統(tǒng)的熱點^束分散。優(yōu)選發(fā)光 二極管是1毫米X 1毫米的InGaN藍色發(fā)光二極管芯片，為得到白色，芯片的 上表面覆蓋磷， ^發(fā)光二極管供給白光大約60流明。發(fā)光二極管厚0,2毫米， 在3.5伏特700毫安下工作。陶瓷支承板13最好由氮化鋁制成，厚1毫米，導 熱系數(shù)180 !7米"K。發(fā)光二極管采用具有高導熱系數(shù)的環(huán)氧樹脂安裝于陶瓷 上。，的環(huán)氧樹月旨被認為是北極銀(Arctic Silver),層厚0.1毫米，導熱系數(shù) 10 !7米'K。
發(fā)光二極管陣列以平面陣列的方式形成于陶瓷板13上，例如，構造成三 個發(fā)光二極管高，五個發(fā)光二極管寬。陣列的陶瓷安裝和電連接靠已知的發(fā)光 二極管構造方法完成。發(fā)光二極管通常朝待照亮區(qū)域方向從陶瓷板13正面向 前。在優(yōu)選實施例中，為了總的光效率以及節(jié)省材料和空間的原因，發(fā)光二極 管緊緊地包裝在一起。陶瓷的后側(沒有示出)可與散熱器結合，如具有散熱 金屬指狀物、肋、片或其他散熱特征的金屬板。在優(yōu)選實施例中，發(fā)光二極管 是大約X4毫米的正方形，相互間隔大約Y二0.1毫米，由此形成3 X 5的陣 歹ij，該陣列大約GX+2Y)毫米X (5X+4Y)毫米。由于光學原因，遠光束行 16布置為遠離其他兩個近光束行]4。在優(yōu)選實施例中，這段距離大約是2或3 毫米，這被添加到發(fā)光二極管陣列的垂直高度。
為了散熱、安裝和其他目的，支承陶瓷板13可以很方便地加大。發(fā)光二 極管可作為板上芯片或者發(fā)光二極管模塊安裝。發(fā)光二極管布置成兩個電路裝 置。上面的兩行14設計用于近光束操作，下面的行16設計成被輔助i忝加用于 遠光束操作。在接通上面的兩行14用于近光束操作或者接通全部三行用于遠 光束操作盼瞎況下，發(fā)光二極管發(fā)出的光通常都朝前指向待照亮區(qū)域。
第一主光學部件30接收發(fā)光二極管從熱點模塊22發(fā)出的光。主光學部件 30最好是單個光學光導向器31。它的形狀通常為梯形多管狀。它含有拉長的 矩形入射窗32，為了光的輸入，入射窗面向發(fā)光二極管。光導向器朝前延伸到 拉長的矩形出射窗34。在面積上入射窗32小于出射窗34。光導向器31具有 平的頂31a和底31b以及右左側壁31c、 31d，旨面通常為梯形。簡單而言， 較小的入射窗32被平的側壁包圍，該側壁通向出射窗34略大的側邊。正如圖
所示，光導向器31可以由第一入射窗31e和第二入射窗31f組成，所述第一入 射窗成形為橫跨發(fā)光二極管的近光束裝置，第二入射窗成形和定位為橫跨發(fā)光 二極管的遠光束裝置。如前所述，第一和第二入射窗通向共有的出射窗34。盡 管用于形成遠光束和近光束熱點的主光學部件可以分開制作然后舭鄰安裝，但 是4繼將它們做成單個部件，以避免需要將兩個部件相對彼it頃佳對準。主光 導向器31可以是模壓玻璃、塑料(聚碳酸酯或PMMI)、或對腿合的大體上 透明的透光光學材料，以提供良好的內鄉(xiāng)。在這些塑料中，j雌PMMI，因 為它不像其他塑料一樣發(fā)黃。在一個實施例中，近光束主光導向器的入射窗32 的尺寸為6毫米X2.5毫米，遠光束主光導向器的入射窗的尺寸為6毫米X1.2 毫米。兩個光學部件的出射窗34的尺寸為3毫米X 18毫米。入射窗32與出射 窗34軸向間隔25毫米。第一發(fā)光二極管陣列22為設計用于生成近光束和遠光束熱點的光導向器 30供光。在穿過主光學光導向器30之后，光從出射窗34射出形成遠光束或者 近光束定向光源。然后在次級光導向器38的入口 36處接收光。焦距FL優(yōu)選 70-100毫米。次級光導向器38是半球形或非球面透鏡，它具有面對主光學部 件出射窗的平的直徑側面。次級光導向器將來tl主光導向器30的光聚焦在熱 點目標上。來自第一陣列近光束發(fā)光二極管的光從而穿過主光導向器30到達 次級光導向器38，聚焦于近光束熱點。來自第一陣列遠光束發(fā)光二極管的光穿 過主光導向器30到達次級光導向器38，輔助地聚焦形成遠光束熱點。在一個 實施例中，次級光導向器38是直徑為100毫米的半球形。第二發(fā)光二極管陣列24為第二光學系統(tǒng)40供光，以生成近光束和遠光束 分散圖形。第二光學系統(tǒng)40具有設計用于生成近光束和遠光束分散圖形的第 二主光導向器42。在優(yōu)選實施例中，為了總成本，第二主光導向器42優(yōu)選與 第一主光學部件相同。第二主光導向器42則提供準直光給第二次級光導向器 44。同樣，焦距FL {雄70到100毫米。第二次級光導向器44具有水平拉長 的矩形/J寸窗46和出射窗48，該出射窗垂直彎曲，例如水平方向定^I的圓柱 部分。入射窗46小于出射窗48，而且具有從入射窗46通向出射窗48的平側 面49、 50。優(yōu)選第二次級光導向器44具有與第一次級光導向器相同的入射窗。 然后將來自第二發(fā)光二極管陣列的光接收至第二主光學部件的入射窗。該光弓I 導至第二次級光導向器的入口 46，并直接從第二次級光導向器44的出射窗48
穿出，到達待照亮的區(qū)域。出射光垂直聚焦在水平面內，但不是左右聚焦。發(fā) 出的光則集中于熱點，但光從熱點水平地左右分散從而形成分散圖形。同樣， 將遠光束發(fā)光二極管子^S發(fā)出的輔助光加入來自近光束發(fā)光二極管子裝置的 光中，從而增強近光束分散圖形以獲得遠光束分散圖形。
在一個實施例中，第二次級光導向器具有尺寸為8毫米X20毫米的入射 窗46。出射窗48的截面為弧形，其半徑為60毫米，角度大于120度。i亥扇形 區(qū)在水平方向厚20毫米。
來自第三發(fā)光二極管陣列26的光被第三主光導向器52接收，并以與來自 第一發(fā)光二極管陣列的光大致相同的方式傳送至欣級光導向器54。當車水平朝 向車的具有第三發(fā)光二極管陣列的那側轉向時，將來自第三發(fā)光二極管陣列26 的光供給光束。輔助光則將光束圖形延伸到車的那側來照明要轉向的道路。電 控第三發(fā)光二極管陣列26，以致根據(jù)轉向角和車速決定開啟水平陣列發(fā)光二極 管的數(shù)目。采用這種方式，當^f5沿著，方向轉向時，近光束熱點延伸至恍 束圖形的一側。來自第三發(fā)光二極管陣列26的光接著填充車輛將要轉向的相 對較小的照明區(qū)域。類似的，在車輛的轉向中，遠光束熱點相應延伸。車的另 一側配備有類似的前照燈，但是將另一側的第三發(fā)光二極管陣列26相反地放 置，并電布線，以便在反方向轉向時相似地填充遠光束和近光束圖形。
第一發(fā)光二極管陣列22的十個近光束發(fā)光二極管為近光束熱點提供大約 600流明。五個輔助發(fā)光二極管為遠光束熱點提供大約300流明。
第二發(fā)光二極管陣列24的十個近光束發(fā)光二極管為近光束分散圖形提供 大約600流明。五個輔助發(fā)光二極管為遠光束分散圖形提供大約300流明。
第三發(fā)光二極管陣列26的十個近光束發(fā)光二極管為改進的前視照明系統(tǒng) (AFS)的近光束熱點提供大約600流明。五個輔助發(fā)光二極管為AFS遠光束 熱點提供大約300流明。
陣列很方便地安裝在適合的反射器或^t似的殼體60中。
雖然已經(jīng)展示和描述了目前被認為是本發(fā)明優(yōu)選的實施例，但是顯然本領 域技術人員可以在不脫離后附權禾腰求書所限定的本發(fā)明范圍內作出各禾中改變 和修改。
權利要求
1.車輛前照燈包括第一發(fā)光二極管光源平面陣列，其具有發(fā)光二極管近光束子裝置和發(fā)光二極管遠光束子裝置；第一主光學光導向器，其接收來自第一發(fā)光二極管光源近光束子裝置的近光束光，并使所述近光束光準直；第一次級光學光導向器，其接收來自第一主光導向器的所述準直近光束光，并且將所述光聚焦為近光束熱點；第一主光學光導向器接收來自第一發(fā)光二極管陣列的發(fā)光二極管遠光束子裝置的遠光束光，并使所述遠光束光準直；第一次級光學光導向器接收來自第一主光導向器的所述準直遠光束光，并且將所述遠光束光聚焦為與近光束熱點結合的遠光束熱點；第二發(fā)光二極管光源平面陣列，其具有發(fā)光二極管近光束子裝置和發(fā)光二極管遠光束子裝置；第二主光學光導向器，其接收來自第二發(fā)光二極管光源近光束子裝置的近光束光，并使所述近光束光準直；第二次級光學光導向器，其接收來自第二主光導向器的所述準直近光束光，并且將所述光分散成近光束分散圖形；第二主光學光導向器接收來自第二發(fā)光二極管陣列的發(fā)光二極管遠光束子裝置的遠光束光，并使所述遠光束光準直；第二次級光學光導向器接收來自第二主光導向器的所述準直遠光束光，并且將所述遠光束光分散為與近光束分散圖形結合的遠光束分散圖形；和殼體，其機械地支撐第一發(fā)光二極管陣列、第二發(fā)光二極管陣列、第一主光學部件、第一次級光學部件、第二主光導向器和第二次級光學部件。
2. 如權利要求1所述的前照燈系統(tǒng)，進一步包括第三發(fā)光二極管陣列， 期每遠和近AFS熱點光提供給第三主光導向器，接著將準直AFS熱點光提供 給第三次級光導向器，第三次級光導向器引導AFS熱點光在近光束模式下水 平填充近光束熱點--"側的區(qū)域，當在遠光束模式下時，水平填充近光束熱點和 遠光束熱點一側的區(qū)域。
3.如權利要求3所述的前照燈系統(tǒng)，其中，為根據(jù)控制信號選擇性操作， 電連接第三發(fā)光二極管陣列的發(fā)光二極管水平子裝置。
全文摘要
車輛前照燈(20)包括近光束和遠光束發(fā)光二極管光源的第一平面行(22)；第一主光學光導向器，其接收來自發(fā)光二極管的近光束光和遠光束光；第一次級光學光導向器，其接收來自第一主光導向器的準直近光束光和遠光束光，并且將它們聚焦為近光束和遠光束熱點的組合；發(fā)光二極管光源的第二平面陣列，其具有近光束和遠光束發(fā)光二極管(24)；第二主光學光導向器，其接收并準直來自第二發(fā)光二極管光源的近光束光和遠光束光；第二次級光學光導向器，其接收所述準直近光束光和遠光束光，并且將光分散成近光束和遠光束分散圖形的組合；殼體(60)，其機械地支撐發(fā)光二極管陣列、第一主光學光導向器、第一次級光學光導向器、第二主光學光導向器和第二次級光學光導向器。
文檔編號F21V5/00GK101132950SQ200680007018
公開日2008年2月27日 申請日期2006年3月3日 優(yōu)先權日2005年3月4日
發(fā)明者R·約翰遜, T·特斯諾夫 申請人:奧斯蘭姆施爾凡尼亞公司