專(zhuān)利名稱：用于具有低光束功能的車(chē)輛前燈的發(fā)光二極管準(zhǔn)直儀元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于具有低光束功能的車(chē)輛前燈的LED準(zhǔn)直儀元件，該 LED準(zhǔn)直儀元件從光源的至少一個(gè)區(qū)域發(fā)射至少一種顏色的可見(jiàn)光。
技術(shù)背景用于這種車(chē)輛前燈的燈迄今在該應(yīng)用領(lǐng)域中已經(jīng)被使用，用于這 種車(chē)輛前燈的燈是白熾燈，特別是具有一個(gè)或者兩個(gè)燈絲的卣素?zé)艋?者高壓氣體放電燈。通常，車(chē)輛前燈一方面產(chǎn)生^L稱為高光束(high beam)的光，另 一方面產(chǎn)生被稱為低光束(low beam)的光。高光束提供交通空間的最 大照明。相反，低光束構(gòu)成在從車(chē)輛方向盤(pán)角度的最佳照明和迎面而 來(lái)(oncoming)的車(chē)輛的最小眩光(glare)之間的折衷。為低光束指 定照明模式(lighting pattern)，在該照明模式下在水平線以上的 前燈的輻射平面內(nèi)不存在入射的光輻射，即，前燈應(yīng)該形成急劇的( sharp)明暗分割區(qū)(bright-dark cut-off)，以便在正常條件下，不 會(huì)使在筆直道路上迎面而來(lái)的交通耀眼。然而，因?yàn)榍盁鬪L期望來(lái)照 亮離車(chē)輛最大距離處的交通空間和直接在明暗分割區(qū)下方的區(qū)域，所 以在明暗分割區(qū)處應(yīng)該直接可以提供前燈的最高強(qiáng)度。在本發(fā)明的上下文中，具有低光束功能的車(chē)輛前燈都是產(chǎn)生明暗 分割區(qū)的前燈，諸如，例如純粹的低光束前燈、組合的高光束和低光 束前燈、純粹的霧前燈(fog headlight)、組合的低光束和霧前燈以及 曲線照明前燈(curve illumination headlight)。已知淡藍(lán)色的光從交通空間中的障礙物(例如交通標(biāo)志)更好地 被反射，并且因此可以更好地或者更早地被特別是照亮相應(yīng)的交通空 間的車(chē)輛的駕駛員所觀察到，從而使得這通常可以提高交通安全。相 對(duì)照，淡黃色的光導(dǎo)致在迎面而來(lái)的車(chē)輛的駕駛員的那部分上的較低 的眩光敏感度(glare sensitivity)。因此，在明暗分割區(qū)以上的 光的顏色也是重要的。這種光經(jīng)常被表示為雜散光(stray light)， 因?yàn)樗饕ㄎ词芸刂频谋簧⑸涞墓饩€。具體地，對(duì)于象汽車(chē)前燈一樣的應(yīng)用，發(fā)光機(jī)構(gòu)(lighting mechanism)的兩個(gè)本質(zhì)特性因此 是必需的 一方面，照明源應(yīng)該能夠以高強(qiáng)度來(lái)照亮離照明源大約75m 距離的區(qū)域，另一方面，它應(yīng)該在照明良好的空間和在它之后的未被 照亮的區(qū)域之間形成一個(gè)急劇的的明暗分割區(qū)，即，它應(yīng)該能夠產(chǎn)生 定義的非均勻分布的照明輻射。在較靠近車(chē)輛的道路區(qū)域的方向上， 將輻射具有較低強(qiáng)度的光。否則，由于離前燈的距離較短，在那里將 產(chǎn)生太高的照明。照明良好的區(qū)域中的足夠的強(qiáng)度和照明源的亮度以 及合作光學(xué)設(shè)備(cooperating optics)的效率成正比。然而，產(chǎn)生 定義的非均勻分布的照明輻射、特別是急劇的明暗分割區(qū)是一種設(shè)計(jì) 的挑戰(zhàn)。盡管，原理上，想要的是清楚的分離為具有好的道路照明的明亮 區(qū)和在明亮區(qū)上方的具有迎面而來(lái)的交通的最小的眩目的黑暗區(qū)，但 是必須考慮到在黑暗區(qū)中 一 些照明也是必需的，以便識(shí)別例如交通標(biāo) 志或者在前面行使的車(chē)輛的后反射鏡(back reflector)、或者道路 限制標(biāo)(road limitation post)。此外，當(dāng)例如在3見(jiàn)野中的物體和 標(biāo)志然后非常突然地出現(xiàn)時(shí)，太強(qiáng)的對(duì)比對(duì)于駕駛員是不舒適的。對(duì) 于迎面而來(lái)的交通，在不可避免的道路不平或者彎曲的情況下當(dāng)眼睛 突然被充分的強(qiáng)度所沖擊時(shí)急劇的明暗分割區(qū)是不舒適的。在這里， 柔和的明暗分割區(qū)要以在一定程度上緩和這種效果。使該明暗分割區(qū)柔和的一種可能性是在投影系統(tǒng)中膜片( diaphragm)的模糊圖像。這樣的模糊圖像也可以用在前燈系統(tǒng)中，該 前燈系統(tǒng)使用LED準(zhǔn)直儀元件。然而，在該方法中，在投影前燈系統(tǒng)中沿著明暗分割區(qū)經(jīng)常產(chǎn)生不需要的彩色條紋，該彩色條紋難以控制。 從W0 2004/053924 A2已知用于具有低光束功能的車(chē)輛前燈的燈，該燈具有外殼并且從外殼的多個(gè)區(qū)域發(fā)射至少不同顏色的可見(jiàn)光。在 該外殼上提供至少部分涂層以便，當(dāng)實(shí)現(xiàn)低光束功能時(shí)，至少交通空 間的位于明暗分割區(qū)上方的那個(gè)區(qū)域可以用可見(jiàn)的有色光至少部分地 被照亮，該可見(jiàn)的有色光在部分涂層處被散射，而同時(shí)交通空間的位 于明暗分割區(qū)下方的那個(gè)區(qū)域可以在定義的區(qū)域中用不同顏色的可見(jiàn) 光被照亮。該補(bǔ)救法(remedy)涉及燈，諸如白熾燈、特別鹵素?zé)簦?具有一個(gè)或者兩個(gè)燈絲、或者高壓氣體放電燈。LED元件的設(shè)計(jì)已經(jīng)導(dǎo)致這樣的事實(shí)在不久的未來(lái)將可以提供具有充分的亮度以便用于例如汽車(chē)的具有低光束功能的前燈的LED元件。在使用LED的燈系統(tǒng)中，人們努力(尤其通過(guò)布置多個(gè)LED和通過(guò) 疊加它們的照明圖像)來(lái)解決強(qiáng)度問(wèn)題。從US 2003/019806 Al已知這 樣的布置。根據(jù)該文獻(xiàn)，多個(gè)LED被一個(gè)接一個(gè)地(next to each other )布置，因?yàn)樗鼈円笮〉目臻g，該布置可以容易實(shí)現(xiàn)，并且該布置 引領(lǐng)了汽車(chē)前燈的新的設(shè)計(jì)。在每個(gè)單獨(dú)的LED上方布置反射鏡，該反 射鏡使由LED發(fā)射的光在輻射方向上基本上直角地偏轉(zhuǎn)。連同在LED之 后在輻射方向上布置的導(dǎo)光邊緣，反射鏡產(chǎn)生具有急劇的明暗分割區(qū) 的照明圖像，該照明圖像通過(guò)投影透鏡和其他的照明圖像疊加并且成 像在交通空間。該結(jié)構(gòu)具有的缺點(diǎn)是基本上全部由LED發(fā)射的輻射在它 到達(dá)輔助光學(xué)系統(tǒng)前至少被反射一次。然而，每次反射也合計(jì)起來(lái)達(dá) 到一定發(fā)光效率的損失，由此減少該照明系統(tǒng)的功率。存在對(duì)于特別是使用LED的燈的需要，當(dāng)實(shí)現(xiàn)低光束功能時(shí)，該燈 以定義的多顏色的方式照亮在明暗分割區(qū)下方的交通空間，并且獲得 直接在明暗分割區(qū)下方的好的照明。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種LED準(zhǔn)直儀元件以及具有這樣的LED準(zhǔn)直 儀元件的照明單元，該LED準(zhǔn)直儀元件可以在工業(yè)大規(guī)模制造過(guò)程中被 有效地制造，該照明單元，通過(guò)實(shí)現(xiàn)低光束功能，以定義的多顏色的 方式照明至少在明暗分割區(qū)下方的交通空間，并且實(shí)現(xiàn)直接在明暗分 割區(qū)下方的好的照明，并且由此使得提高道路安全。通過(guò)權(quán)利要求l的特征(characteristic feature )實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的 目的。本發(fā)明的基本方面是LED準(zhǔn)直儀元件具有至少一個(gè)LED作為這樣的 光源，光源在操作中輻射的光的主要部分可以直接被輻射到LED準(zhǔn)直儀 元件的輻射角范圍內(nèi)，并且包括準(zhǔn)直儀，該準(zhǔn)直儀使沒(méi)有被輻射在LED 準(zhǔn)直儀元件的輻射角范圍內(nèi)的光偏轉(zhuǎn)到該輻射角范圍內(nèi)，其中，LED準(zhǔn) 直儀元件至少關(guān)于準(zhǔn)直儀切削平面(cutting plane)是以這樣的方式 非對(duì)稱構(gòu)造的在LED準(zhǔn)直儀元件的輻射平面中可獲得定義的非均勻亮 度分布，該準(zhǔn)直儀元件的輻射平面定義為相對(duì)于準(zhǔn)直儀切削平面和相 對(duì)于LED準(zhǔn)直儀元件的輻射主方向垂直；并且至少在準(zhǔn)直儀的一個(gè)區(qū)域 中以這樣的方式布置至少一個(gè)濾波器當(dāng)實(shí)現(xiàn)低光束功能時(shí)，位于明暗分割區(qū)下方的交通空間的區(qū)域在定義的區(qū)域中可以用不同顏色的可 見(jiàn)光被照亮。在這種情況下，LED準(zhǔn)直儀元件至少關(guān)于準(zhǔn)直儀切削平面是以這樣 的方式非對(duì)稱構(gòu)造的在LED準(zhǔn)直儀元件的輻射平面中獲得定義的非均 勻亮度分布，該準(zhǔn)直儀元件的輻射平面被定義為相對(duì)于準(zhǔn)直儀切削平 面和相對(duì)于LED準(zhǔn)直儀元件的輻射主方向垂直。輻射角范圍是來(lái)自準(zhǔn)直儀的光被輻射以便產(chǎn)生期望的定向照明的 角范圍。有關(guān)的輻射角范圍基本上是輔助光學(xué)系統(tǒng)的檢測(cè)區(qū)域。在輻 射角范圍內(nèi)的輻射方向應(yīng)當(dāng)被理解為L(zhǎng)ED準(zhǔn)直儀元件的輻射的主方向， 光的最大部分被輻射在該輻射角范圍內(nèi)。準(zhǔn)直儀切削平面位于LED準(zhǔn)直 儀元件的輻射的主方向上，并且還和LED元件相交。輻射平面基本與經(jīng) 過(guò)LED準(zhǔn)直儀元件的準(zhǔn)直儀切削平面垂直地延伸，并且通常平行于輔助 光學(xué)系統(tǒng)的光入射角(light entrance angle)。它代表通常和準(zhǔn)直 4義的孑L徑(aperture)符合的幾何區(qū)域。"準(zhǔn)直儀"應(yīng)當(dāng)理解為意指反射表面，該反射表面實(shí)質(zhì)上檢測(cè)LED 元件的、沒(méi)有直接被輻射在輻射角范圍之內(nèi)的全部光。與反射鏡相對(duì) 比，準(zhǔn)直儀直接鄰近于LED芯片。為了制造LED芯片的過(guò)程中將容限( tolerance)考慮進(jìn)去，準(zhǔn)直儀可以位于離LED很小的距離處，該很小 距離可以是例如大約O. 5mm，優(yōu)選甚至在該多巨離以下。"非均勻亮度分布，，應(yīng)當(dāng)理解為意指在輻射平面中的、在不同的 區(qū)域中具有不同的亮度等級(jí)的亮度分布。在本發(fā)明的上下文中，"濾波器"或者"濾波器元件"應(yīng)當(dāng)理解 為意指光學(xué)激活介質(zhì)(optically active medium)，該光學(xué)激活介質(zhì) 在光通過(guò)的過(guò)程中具有不同的特性。這些特性特別地但不是唯一地依 賴于相應(yīng)光線的波長(zhǎng)。這些濾波器可以特別是波長(zhǎng)相關(guān)的吸收、透射 或者反射濾波器。這些濾波器可以設(shè)計(jì)成薄層的形式(干擾濾波器) 或者設(shè)計(jì)為體積濾波器。濾波器可以使光線的方向基本上不受影響， 或者，例如通過(guò)散射，或多或少地改變它。經(jīng)由濾波器的表面或者體 積不僅光譜特性而且散射行為都可以改變。濾波器可以特別被應(yīng)用到透明載體上或者可以被結(jié)合到透明栽體 中，該載體形成準(zhǔn)直儀的末端并且位于準(zhǔn)直儀出口面或者準(zhǔn)直儀孔徑 中?？梢蕴貏e使用只有部分被照明的半透明的(散射)濾波器來(lái)產(chǎn)生柔和的明暗分割區(qū)。本發(fā)明的一個(gè)方面撇開(kāi)了在使由LED元件輻射的光的主要部分偏 轉(zhuǎn)到準(zhǔn)直儀的輻射角范圍內(nèi)的前述的技術(shù)發(fā)展(state of the art) 中使用的原理，而是替代地遵循本質(zhì)上直接利用由LED元件輻射的光并 且引導(dǎo)它例如直接進(jìn)入輔助光學(xué)系統(tǒng)的原理。這基于任何必須通過(guò)反 射來(lái)實(shí)現(xiàn)的偏轉(zhuǎn)都導(dǎo)致發(fā)光效率損失的認(rèn)識(shí)。在本發(fā)明的上下文中，假定LED元件為無(wú)機(jī)固態(tài)LED，因?yàn)闊o(wú)機(jī)固 態(tài)LED是目前可提供的，具有足夠的強(qiáng)度。它們當(dāng)然也可以是其他的電 致發(fā)光元件(例如激光二極管)、其他的發(fā)光半導(dǎo)體元件或者有機(jī)LED ,只要這些都具有足夠的功率值。在本發(fā)明的上下文中，術(shù)語(yǔ)"LED"或者"LED元件，，因此被認(rèn)為 作為任何類(lèi)型的相應(yīng)電致發(fā)光元件的同義詞。LED元件的組件也可以是 粉末或者晶體形式的發(fā)光材料，該組件將產(chǎn)生的光的一部分或者全部 的光轉(zhuǎn)換成具有不同波長(zhǎng)的光。在具有右手交通的國(guó)家，諸如例如德國(guó)，將以這樣的方式選擇和 布置根據(jù)本發(fā)明的LED準(zhǔn)直儀元件，以便在車(chē)輛的行使方向上用淡藍(lán)光 照亮道路的右手側(cè)或者特別是它的最外邊的區(qū)域，而用淡黃色的光照 亮道路的左手側(cè)。減少了迎面而來(lái)的交通的眩光敏感度，而同時(shí)實(shí)現(xiàn) 了在道路的右手側(cè)的周邊視野中的物體察覺(jué)力的改善。在本發(fā)明的合 適的變體中，這也同樣地適合于左手交通。從屬權(quán)利要求2至10進(jìn)一步限定了本發(fā)明的實(shí)施例，而沒(méi)有用結(jié)論 性的方式表示這些實(shí)施例。當(dāng)使用LED準(zhǔn)直儀元件用于照明前燈光束分布的區(qū)域時(shí)，在該區(qū)域 中也可能存在迎面而來(lái)的交通的車(chē)輛，可以優(yōu)選的是，例如，直接在 明暗分割區(qū)下方的區(qū)域和/或在明暗分割區(qū)上方的雜散光在一定程度 上是淡黃顏色的或者具有減少的藍(lán)色部分。這可以例如通過(guò)沿著高強(qiáng) 度的邊緣的吸收濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)，該濾波器吸收藍(lán)光。當(dāng)在前燈光束的周?chē)鷧^(qū)域中應(yīng)用LED準(zhǔn)直儀元件時(shí)，可以沿著高強(qiáng) 度的邊緣通過(guò)使用藍(lán)色干涉濾波器增加顏色色調(diào)，該顏色色調(diào)的增加 有利于識(shí)別側(cè)面的道路標(biāo)記和有利于識(shí)別障礙物。在其他光束區(qū)域中 在準(zhǔn)直儀中可能的更新的反射之后由干涉濾波器反射的淡黃色的光是 可提供的，或者可以有助于雜散光以^便減少眩光效果(impression)8。此外，可以想到多種組合。當(dāng)實(shí)現(xiàn)低光束功能時(shí)，可以優(yōu)選以這樣的方式照亮在明暗分割區(qū)下面的交通空間黃色光在第一區(qū)域占主導(dǎo)地位、藍(lán)色光在第二區(qū)域中 占主導(dǎo)地位、并且基本上沒(méi)有被濾波器所影響的光在第三區(qū)域占主導(dǎo) 地位。如上所述，特別是對(duì)于在車(chē)輛前燈中的應(yīng)用，急劇的明暗分割區(qū) 是必需的，在該明暗分割區(qū)下方所述強(qiáng)度盡可能地高。在本發(fā)明的一個(gè)有利的實(shí)施例中，因此以這樣的方式設(shè)計(jì)非均勻 的亮度分布正好在準(zhǔn)直儀的第一邊緣處存在高強(qiáng)度，并且在遠(yuǎn)離LED 的準(zhǔn)直儀的這個(gè)邊緣的一側(cè)基本上不存在任何光強(qiáng)度，從而產(chǎn)生急劇 的明暗分割區(qū)而不存在輻射的相當(dāng)大部分被眩光等所減弱。就發(fā)光效 率來(lái)說(shuō)，該設(shè)計(jì)由此基本沒(méi)有損失地發(fā)揮作用。根據(jù)本發(fā)明，因?yàn)長(zhǎng)ED準(zhǔn)直儀元件具有非對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，所以獲得非均勻的亮度分布。可以更優(yōu)選地以這樣的方式形成LED準(zhǔn)直儀元件的非對(duì)稱實(shí)施例形成該第一邊緣的準(zhǔn)直儀的區(qū)域比第二區(qū)域相對(duì)于輻射的主方向傾斜 更少，從而使得準(zhǔn)直儀產(chǎn)生如上所述的急劇的明暗分割區(qū)。在簡(jiǎn)單的 情況下，準(zhǔn)直儀的第一和第二邊緣位于準(zhǔn)直儀的面對(duì)區(qū)域處，從而使 得由LED元件輻射的光在第一邊緣處比在第二邊緣處以更強(qiáng)的密集度 被輻射。在上述設(shè)計(jì)可選方式的組合變體中，關(guān)于準(zhǔn)直儀切削平面傾斜地 布置的LED被布置在非對(duì)稱設(shè)計(jì)的準(zhǔn)直儀中。然后，準(zhǔn)直儀區(qū)域的形式不限于平坦區(qū)域和它們的組合，而是可 以，根據(jù)準(zhǔn)直儀的深度，以不同的強(qiáng)度程度連續(xù)地彎曲。如果明暗分割區(qū)要被設(shè)計(jì)為更加柔和，那么優(yōu)選沿著準(zhǔn)直儀的邊 緣使用散射濾波器元件。然后，在邊緣處亮度不突然地減小，而是將 隨著距離增加特別慢地減小。也可以使用這樣的布置，在實(shí)際的準(zhǔn)直 儀孔徑之外的區(qū)域中提供具有非常小的但具有定義的亮度的區(qū)域，允 許在前燈光束中在明暗分割區(qū)上方的被控制的強(qiáng)度的實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)有利實(shí)施例，在輻射的主方向上在準(zhǔn)直儀孔 徑之后布置輔助光學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)將輻射的光成像在要被照亮的空間 中。通常，輔助光學(xué)系統(tǒng)可以由投影透鏡組成，該投影透鏡將由LED準(zhǔn)直儀元件產(chǎn)生的照明圖像投影到要被照亮的物體上。該透鏡可以是球 形的或者非球形的透鏡，而也可以使用只在一個(gè)方向上具有焦點(diǎn)設(shè)定(focus setting)的圓柱形透鏡。此外，旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的反射鏡或者平面 拋物線型反射鏡或者開(kāi)放空間反射鏡可以被考慮作為輔助光學(xué)系統(tǒng)。 在本發(fā)明的上下文中，該列舉不是排他的。在準(zhǔn)直儀中可以優(yōu)選地組合多個(gè)具有不同特性(例如，不同的發(fā) 光效率或者不同的顏色)的LED元件。在同時(shí)操作的情況下，在準(zhǔn)直儀 中將光混合產(chǎn)生一個(gè)平均結(jié)果。在制造LED時(shí)，通常產(chǎn)生提到的參數(shù)在 標(biāo)稱值附近的擴(kuò)展。在準(zhǔn)直儀中具有例如太高和太低色溫的多個(gè)LED元 件的組合仍然允許期望顏色的光被產(chǎn)生，并且因此提供整個(gè)制造范圍 的更加經(jīng)濟(jì)的應(yīng)用。此外，具有不同的顏色性質(zhì)的LED的組合通過(guò)相應(yīng)此外，濾波器元件可以;故用來(lái)以高的精確度確定明暗分割區(qū)相對(duì) 于LED準(zhǔn)直儀元件的殼體(housing)的機(jī)械基準(zhǔn)的幾何位置。由于必 需的精確度，當(dāng)具有準(zhǔn)直儀表面的LED作為中間單元被預(yù)先組裝時(shí)這可 能是有用的，然后該單元被安裝在準(zhǔn)直儀殼體內(nèi)。在許多環(huán)境下，則 減小了定位準(zhǔn)直儀出口孔徑的精確度。另一方面，該濾波器元件，它 也可以包括膜片(diaphragm)，能夠以高精確度被獨(dú)立地定位在準(zhǔn)直 儀出口孔徑之上。本發(fā)明的目的也通過(guò)如在權(quán)利要求ll中定義的、具有至少一個(gè)根 據(jù)本發(fā)明的LED準(zhǔn)直儀元件的照明單元來(lái)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的這些和其他的方面從下文中描述的實(shí)施例是清楚的，并 將被闡明。


在圖中圖1為在道路上的前燈的輻射路徑的簡(jiǎn)化透視表示； 圖2為穿過(guò)根據(jù)本發(fā)明的LED準(zhǔn)直儀元件的第一實(shí)施例的截面； 圖3示出LED準(zhǔn)直儀元件的輻射平面上的照明圖像； 圖4為如在圖2中示出的LED準(zhǔn)直儀元件的透視圖； 圖5為具有如在圖2中示出的、根據(jù)本發(fā)明的LED準(zhǔn)直儀元件的前燈 在道路上的輻射路徑的簡(jiǎn)化透視表示；圖6為穿過(guò)根據(jù)本發(fā)明的LED準(zhǔn)直儀元件的第二實(shí)施例的截面；以及圖7為穿過(guò)根據(jù)本發(fā)明的LED準(zhǔn)直儀元件的第三實(shí)施例的截面。
具體實(shí)施方式
圖1示意性地闡明了在道路b上前燈a的光輻射路徑。由LED準(zhǔn) 直儀元件的輻射表面c和輔助光學(xué)系統(tǒng)d來(lái)符號(hào)表示前燈a。輻射表面 c具有在角r、 s、 t和u之間的四條邊界線。通過(guò)中間路帶(median strip) e將道路b劃分為兩個(gè)車(chē)道f和g。具有前燈a的車(chē)輛(未示 出)在車(chē)道f (右手交通)。車(chē)道g用于迎面而來(lái)的交通。前燈a照明 交通空間h，前燈a在交通空間h上產(chǎn)生具有角r' 、 、 和u' 的圖像。從輻射表面c發(fā)出的光入射到輔助光學(xué)系統(tǒng)d。它通常由透鏡構(gòu)成， 其以橫向地和視圖反轉(zhuǎn)(elevation-inverted )的方式成像輻射表面。 由于輻射平面c和要被照亮的道路f成角度a，所以它在道路上產(chǎn)生的 圖像是扭曲的。盡管從r到s或者從t到u的距離的長(zhǎng)度相同，但是 從t'到u'的伸展具有從r'到s'的距離的幾倍的長(zhǎng)度。在交通空 間h的照明中也考慮到了該扭曲。在交通空間h的大約均勻的照明的 情況下，在u和t之間的輻射平面的邊緣處比在r和s之間的相對(duì)邊 緣處要求更大的發(fā)光功率。理想地，由此在邊緣u和t處的高發(fā)光功 率和在邊緣r和s處的較小的發(fā)光功率之間形成連續(xù)的過(guò)渡或者亮度 梯度。為了避免迎面而來(lái)的交通的眩光，沒(méi)有更多的光將被輻射在具有 角r'、 s'、 t'和u'的圖像之外。這特別涉及在t'和u'之間的邊緣。在這 里，光源必須形成急劇的明暗分割區(qū)，因?yàn)樵谠撨吘壣戏降墓鈱⑹褂?而來(lái)的交通目眩。因此，必須在輻射平面沿著線t到u形成明暗分割 區(qū)。在根據(jù)本發(fā)明的LED準(zhǔn)直儀元件的結(jié)構(gòu)中，這些要求被轉(zhuǎn)換如下 如在圖2中所示的LED準(zhǔn)直儀元件1包括LED元件2和準(zhǔn)直儀3。 LED元件2在輻射的主方向上輻射光，該輻射主方向和第一準(zhǔn)直儀切削 平面4平行。LED元件2的輻射主方向在這里,皮定義為垂直于LED元件 2的芯片延伸所在的平面。準(zhǔn)直儀3具有第一反射鏡區(qū)5，第一反射鏡區(qū)5平行于第一準(zhǔn)直儀切削平面4延伸。關(guān)于第一準(zhǔn)直儀切削平面4，與第一反射鏡5相對(duì)， 存在第二反射鏡區(qū)域，該第二反射鏡區(qū)域包括下部分6和上部分7。為 了避免損失，兩個(gè)反射鏡區(qū)域離LED元件2的距離4艮小，并且明顯地 小于該元件的尺寸。在輻射的主方向上，兩個(gè)部分6、 7都具有遠(yuǎn)離準(zhǔn) 直儀切削平面4的傾斜度。和上部分7相比，下部分6更少?gòu)?qiáng)烈地傾 向于準(zhǔn)直儀切削平面4。笫一反射鏡區(qū)域5和上部分7終止于輻射表面 10中準(zhǔn)直儀3的第一邊緣8處和準(zhǔn)直儀3的第二、相對(duì)邊緣9處。輻 射表面IO應(yīng)當(dāng)僅僅被理解為幾何位置，其在圖1中和準(zhǔn)直儀孔徑相符。 該準(zhǔn)直儀孔徑在空間上由邊緣8、9以及兩個(gè)表面15(在圖1中未示出) 的邊緣所限制。LED元件2的輻射主方向和準(zhǔn)直儀切削平面4兩者都和 輻射表面IO垂直。圖2闡明了非對(duì)稱準(zhǔn)直儀3與LED元件2合作的工作模式。作為 例子圖2僅示出了一條光束，該光束由LED元件2所發(fā)射。然而，實(shí) 際上，LED元件2在其整個(gè)寬度上無(wú)方向性地輻射光(Lambert radiation)。由實(shí)線箭頭11符號(hào)表示LED元件2的輻射。實(shí)線箭頭 11具體表示離開(kāi)準(zhǔn)直儀3的輻射，該輻射在第一反射鏡區(qū)域5或者直 接被反射(未被反射)或者最多被反射一次。由于第一反射鏡區(qū)域5 從LED元件2開(kāi)始平行于準(zhǔn)直儀切削平面4延伸，所以它將相當(dāng)大部 分的被輻射的光反射到朝向準(zhǔn)直儀3的邊緣9的空間中。下部分6從LED元件2的邊緣開(kāi)始以遠(yuǎn)離準(zhǔn)直儀切削平面4的直 到大約45。的傾斜度延伸。因此，它反射以相對(duì)于輻射主方向或者準(zhǔn)直 儀切削平面4的大角度被輻射的那部分光的相當(dāng)大一部分。然而，由 于它的傾斜度，下部分6比反射鏡區(qū)域5以相對(duì)于準(zhǔn)直儀切削平面4 基本上更平坦的角度反射所述輻射。結(jié)果，由它反射的光只有一部分 入射到對(duì)面的反射鏡區(qū)域5，在反射鏡區(qū)域5處所述光再被反射一次。 因而，由下部分6反射的光的其它部分沒(méi)有經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的反射而到達(dá) 輻射表面10，該輻射表面?zhèn)让嬗蛇吘?和9所限制。由于所述部分6 的幾何形狀，該光入射到輻射表面10靠近第一邊緣8的區(qū)域，特別是 濾波器12的區(qū)域中。因?yàn)樯喜糠?比下部分6傾斜還更加強(qiáng)烈，所以 從LED元件2而來(lái)的輻射沒(méi)有直接入射到上部分7。它也不會(huì)有助于在 反射鏡區(qū)域5處已經(jīng)被反射一次的光線的反射。因此，上部分不需要 具有高反射表面；原理上它可以被省略掉。在上面所描述的結(jié)構(gòu)中，由LED元件2發(fā)射的靠近第一邊緣8的 輻射的主要部分因此一定要入射到輻射表面10中，從而從第一邊緣8 到第二邊緣9輻射的亮度分布具有減小梯度的進(jìn)程。在邊緣8的遠(yuǎn)離 LED的一側(cè)，在輻射表面10之后只發(fā)生非常輕微的雜散輻射(stray radiation)，其中輔助光學(xué)系統(tǒng)的適當(dāng)選擇和/或耦合可以保i正該雜 散輻射不成像在交通空間中的明暗分割區(qū)上方。濾波器12被布置在輻 射表面10的區(qū)域中，并且和LED元件2的芯片延伸所在的平面平行。 關(guān)于它的位置，濾波器12同時(shí)被布置在準(zhǔn)直儀3的邊緣8的區(qū)域中， 其中，以所示出的形式，濾波器12的邊緣基本上和邊緣8—起終止。 因此，從LED元件2輻射的光的一部分到達(dá)濾波器12。這導(dǎo)致在LED準(zhǔn)直4義元件1的輻射平面中的外，見(jiàn)(appearance) 或者照明圖像，正如在圖3中示出的。從該上邊緣8向下邊緣9，沿著 平4亍于虛構(gòu)的4黃斷線(intersecting line) 1-1的每一部分定義了 減小的照度(illuminance)。由于在第一邊緣8的上方幾乎沒(méi)有光凈皮輻 射，所以沿著邊緣8形成最大的急劇的明暗分割區(qū)。來(lái)自濾波器U的 輻射表面13 (圖3中帶陰影的長(zhǎng)方形表面)的光具有與濾波器l2的相 應(yīng)特性相符合的顏色。因此，特別地給出了對(duì)于汽車(chē)前燈來(lái)說(shuō)照明系 統(tǒng)的兩個(gè)最重要的特征，即， 一方面，直接在最高照明強(qiáng)度的區(qū)域處 的急劇的明暗分割區(qū)和，另一方面，定義的從在明暗分割區(qū)處的高強(qiáng) 度到在面對(duì)明暗分割區(qū)的區(qū)域處的小強(qiáng)度的亮度分布梯度。圖4為如圖2中所示的根據(jù)本發(fā)明的LED準(zhǔn)直儀元件1的透視圖。 該視圖主要闡明了反射區(qū)域5、 6、 7或者兩個(gè)側(cè)面反射鏡表面15相互 間和相對(duì)于LED元件2的配置。平行于圖2的圖的平面，LED準(zhǔn)直儀元 件1由兩個(gè)側(cè)面反射鏡表面15所限制。當(dāng)沿著輻射的方向觀察時(shí)，這 些側(cè)面反射鏡表面15向外傾斜，但是最好(may just as well)相對(duì) 于LED元件2的表面以直角延伸，從而平行于如在圖2中示出的準(zhǔn)直 儀切削平面4。如在圖2中所示，LED元件2覆蓋基本長(zhǎng)方形的區(qū)域，該區(qū)域最長(zhǎng) 的邊平行于準(zhǔn)直儀切削平面4延伸。替代如在圖4中所示的基本長(zhǎng)方形的LED元件2,可以替代地，例 如一個(gè)接一個(gè)地布置多個(gè)方形的LED元件，從而將再次產(chǎn)生長(zhǎng)方形區(qū) 域。在圖4中作為陰影區(qū)域示出的濾波器元件12或者它的輻射表面 13，位于準(zhǔn)直儀出口孔徑的區(qū)域中，即，大約平行于該基本長(zhǎng)方形的 LED元件2。圖5為在道路上的具有根據(jù)本發(fā)明的LED準(zhǔn)直儀元件的前燈的輻 射路徑的簡(jiǎn)化透視圖。圖5實(shí)質(zhì)上和圖l相對(duì)應(yīng)，其中，另外地，強(qiáng) 調(diào)在圖5中作為陰影區(qū)域示出的道路14上的區(qū)域，其中出現(xiàn)來(lái)自濾波 器12的區(qū)域的光。圖6示出根據(jù)本發(fā)明的LED準(zhǔn)直儀元件1的另一個(gè)實(shí)施例。類(lèi)似 于圖2，濾波器元件12布置在邊緣8的區(qū)域中，現(xiàn)在有意地以該濾波 器12從邊緣8投影這樣的方式布置濾波器元件12。用這種類(lèi)型的布置， 濾波器12 (除了在圖2的描述中提到的雜散光之外)現(xiàn)在具有期望的 散射特性。入射到濾波器12上的光的一部分因此可以;故偏轉(zhuǎn)到邊緣8 之后的區(qū)域中并且由此到達(dá)輔助光學(xué)系統(tǒng)。因?yàn)橹挥性摴獾男〔糠忠?這一方式被偏轉(zhuǎn)，所以在邊緣8之外的照度相應(yīng)地很小，并且隨著距 離的增加繼續(xù)減小。因此，在圖像中(類(lèi)似于圖5)，在道路上將產(chǎn)生 具有定義的有色外觀的柔和的明暗分割區(qū)。特別地，在這種情況下， 可以顏色中性地(color-neutrally)并且僅僅以散射的版本實(shí)現(xiàn)該濾 波器。圖7示出根據(jù)本發(fā)明的LED準(zhǔn)直儀元件1的又一實(shí)施例。在圖7 中示出的實(shí)施例中，在邊緣9附近的低照度的區(qū)域中提供濾波器l2， 該濾波器將從那里離開(kāi)的光線的方向偏轉(zhuǎn)到輔助光學(xué)系統(tǒng)的檢測(cè)區(qū)域 的方向上。在沒(méi)有以這樣的方式布置的濾波器l2的情況下，輻射的主 要部分將最可能位于該檢測(cè)區(qū)域之外。這樣的濾波器l2因此可以有助 于照明系統(tǒng)的效率的增加。
權(quán)利要求
1.一種用于具有低光束功能的車(chē)輛前燈的LED準(zhǔn)直儀元件，所述LED準(zhǔn)直儀元件從光源的至少一個(gè)區(qū)域發(fā)射至少一種顏色的可見(jiàn)光，其特征在于，所述LED準(zhǔn)直儀元件(1)具有至少一個(gè)LED(2)作為這樣的光源，所述光源在操作中輻射的光的主要部分可以在所述LED準(zhǔn)直儀元件(1)的輻射角范圍內(nèi)被直接輻射；并且包括準(zhǔn)直儀(3)，所述準(zhǔn)直儀使沒(méi)有被輻射在所述LED準(zhǔn)直儀元件(1)的輻射角范圍內(nèi)的光偏轉(zhuǎn)到所述輻射角范圍中，其中所述LED準(zhǔn)直儀元件(1)至少關(guān)于準(zhǔn)直儀切削平面(4)是以這樣的方式非對(duì)稱構(gòu)造的在所述LED準(zhǔn)直儀元件(1)的輻射平面上能獲得定義的非均勻亮度分布，所述輻射平面被定義為關(guān)于所述準(zhǔn)直儀切削平面(4)和關(guān)于所述LED準(zhǔn)直儀元件(1)的輻射主方向垂直；并且至少一個(gè)濾波器(12)將以這樣的方式至少布置在所述準(zhǔn)直儀(3)的一個(gè)區(qū)域中當(dāng)實(shí)現(xiàn)所述低光束功能時(shí)，位于所述明暗分割區(qū)下面的交通空間的區(qū)域能夠在定義的區(qū)域中用不同顏色的可見(jiàn)光照明。
2. 如權(quán)利要求1所述的LED準(zhǔn)直儀元件，其特征在于，以這樣的方 式布置這些濾波器(12)中的至少一個(gè)來(lái)自高強(qiáng)度區(qū)域的光具有不 同的光譜組成，更優(yōu)選地比來(lái)自低強(qiáng)度區(qū)域的光具有更大的黃色部分 或者藍(lán)色部分。
3. 如權(quán)利要求1所述的LED準(zhǔn)直儀元件，其特征在于，以這樣的方 式設(shè)計(jì)非均勻亮度分布直接在所述準(zhǔn)直儀(3)的第一邊緣(8)處存 在高強(qiáng)度，并且在所述準(zhǔn)直儀(3)的所述邊緣(8)遠(yuǎn)離所述LED (2 )的一側(cè)基本不存在光強(qiáng)度。
4. 如權(quán)利要求1所述的LED準(zhǔn)直儀元件，其特征在于，沿著所述準(zhǔn) 直儀(3 )的邊緣(8 )布置至少一個(gè)散射濾波器(12 )，使得雜散光 ，更優(yōu)選黃色的雜散光，到達(dá)明暗分割區(qū)以上的區(qū)域。
5. 如權(quán)利要求1所述的LED準(zhǔn)直儀元件，其特征在于，所述準(zhǔn)直儀 (3)的第一區(qū)域(5)比第二區(qū)域(6、 7)相對(duì)于所述輻射主方向傾斜較小，第一邊緣(8)形成在所述第一區(qū)域(5)。
6. 如權(quán)利要求1所述的LED準(zhǔn)直儀元件，其特征在于，在所述輻射 的主方向上在所述準(zhǔn)直儀孔徑之后布置輔助光學(xué)系統(tǒng)，所述輔助光學(xué)系統(tǒng)將所述輻射的光成像到要被照亮的空間中。
7. 如權(quán)利要求1所述的LED準(zhǔn)直儀元件，其特征在于，所述LED是 有機(jī)LED或者無(wú)機(jī)LED。
8. 如權(quán)利要求1所述的LED準(zhǔn)直儀元件，其特征在于，在所述準(zhǔn)直 儀(3)中布置多個(gè)具有不同特性的LED元件(2)。
9. 如權(quán)利要求1所述的LED準(zhǔn)直儀元件，其特征在于，所述濾波器 (l2)布置在所述準(zhǔn)直儀(3)的邊緣(7)的區(qū)域中。
10. 如權(quán)利要求1所述的LED準(zhǔn)直儀元件，其特征在于，所述濾波 器用作參考點(diǎn)以便以高精確度確定所述明暗分割區(qū)相對(duì)于所迷LED準(zhǔn) 直儀元件(1)的殼體的機(jī)械基準(zhǔn)的幾何位置。
11. 一種照明單元，其具有至少一個(gè)如權(quán)利要求1至10中所述的LED 準(zhǔn)直儀元件(1)。
12. 如權(quán)利要求ll所述的照明單元，其特征在于，當(dāng)實(shí)現(xiàn)所述低 光束功能時(shí)，能夠以這樣的方式照亮在明暗分割區(qū)下方的交通空間 除了就顏色來(lái)說(shuō)具有基本上未受影響的光的第一區(qū)域之外，存在至少 一個(gè)就顏色來(lái)說(shuō)具有定義的受影響的光，特別是藍(lán)光或者黃光的第二 區(qū)域。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于具有低光束功能的車(chē)輛前燈的LED準(zhǔn)直儀元件，該LED準(zhǔn)直儀元件從光源的至少一個(gè)區(qū)域發(fā)射至少一種顏色的可見(jiàn)光。LED準(zhǔn)直儀元件(1)具有至少一個(gè)LED(2)作為這樣的光源，光源在操作中輻射的光的主要部分可以直接在LED準(zhǔn)直儀元件(1)的輻射角范圍內(nèi)被輻射，并且包括準(zhǔn)直儀(3)，該準(zhǔn)直儀(3)使沒(méi)有輻射到LED準(zhǔn)直儀元件(1)的輻射角范圍內(nèi)的光偏轉(zhuǎn)到該輻射角范圍內(nèi)，其中，LED準(zhǔn)直儀元件(1)至少對(duì)于準(zhǔn)直儀切削平面(4)是以這樣的方式非對(duì)稱構(gòu)造的在LED準(zhǔn)直儀元件(1)的輻射平面中獲得定義的非均勻亮度分布，該LED準(zhǔn)直儀元件的輻射平面定義為垂直于準(zhǔn)直儀切削平面(4)和LED準(zhǔn)直儀元件(1)的輻射主方向；并且至少在準(zhǔn)直儀(3)的一個(gè)區(qū)域中以這樣的方式布置至少一個(gè)濾波器(12)當(dāng)實(shí)現(xiàn)低光束功能時(shí)，位于明暗分割區(qū)下方的交通空間的區(qū)域在定義的區(qū)域中可以用不同顏色的可見(jiàn)光照亮。
文檔編號(hào)F21S8/12GK101326400SQ200680046660
公開(kāi)日2008年12月17日 申請(qǐng)日期2006年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月12日
發(fā)明者J·A·舒格 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司