照明装置、方法和系统与流程

本公开涉及照明装置、方法和系统，特别地但非排他性地涉及用于车辆前照灯中的发光设备。本发明的各方面涉及照明系统、用作车辆前照灯的照明装置、用于提供用作车辆前照灯的照明或照明光的方法、以及车辆。

背景技术：

用于车辆前照灯中的照明装置可以包括与荧光物质结合设置的激发光源。这些装置配置成使得激发光源利用激发光来照射荧光物质。荧光物质吸收接收到的激发光的至少一部分并响应于此而发出照明光。照明光可以接着从照明装置向前投射以照亮车辆前方的区域。然而，激发光可能具有高的相干性，这使得激发光是潜在危险的，原因在于人眼的某些部分暴露于这种光会永久地损害人的视力。因此，非常重要的是将激发光限制在照明装置内。

此外，用于车辆前照灯中的照明装置可能需要投射不同的空间光分布。例如，车辆前照灯通常需要投射近光束分布和远光束分布。远光束分布通常将照明光直射在车辆的前方，而近光束分布通常限制光投射的高度以防止使道路使用者目眩。低光束分布通常还向侧方——比如向右侧(在右侧通行的国家)或向左侧(在左侧通行的国家)——投射光。

本发明的某些实施方式的目的在于防止潜在危险的激发光从用于车辆前照灯中的照明装置漏出。此外，本发明的某些实施方式的目的在于控制由用于车辆前照灯中的照明装置投射的光的分布。本发明的实施方式的目的在于至少减轻现有技术的问题中的一个或更多个问题。

技术实现要素：

本发明的各方面和实施方式提供了一种用作车辆前照灯的照明装置、一种可选地包括前述照明装置的照明系统、一种提供用作车辆前照灯的照明或照明光的方法、以及一种如所附权利要求中所述的车辆。

根据本发明的一方面，提供了一种用作车辆前照灯的照明装置。该装置可以包括用于发出激发光的至少一个激发装置。该装置可以包括用于接收激发光的至少一部分并响应于此沿照明装置的照明方向发出照明光的发荧光装置。与常规的车辆前照灯相比，该装置在用作车辆前照灯时可以提供较低的功率消耗率。

根据本发明的另一方面，提供了一种包括上述方面的照明装置在内的照明装置，其中，所述至少一个激发装置布置成在照明方向上大致垂直于发荧光装置或者位于发荧光装置的前方，以朝向发荧光装置发出激发光。这种布置可以防止从装置沿照明方向发出激发光。

上述方面中的任一方面的照明装置，其中，所述用于发出激发光的器件包括激发光源，并且所述用于接收激发光的至少一部分并响应于此而发出照明光的器件包括荧光材料。

可选地，所述至少一个激发装置可以设置为两个或更多个激发装置的径向阵列，所述两个或更多个激发装置布置成将发出的激发光朝向发荧光装置径向向内引导。

在一些实施方式中，照明光沿照明方向穿过径向阵列的中央区域发出。在一些实施方式中，照明装置还包括壳体，该壳体布置成相对于发荧光装置支承至少一个激发装置。此外，壳体可以包括开口，照明光在使用中沿照明方向被引导穿过该开口。

可选地，壳体可以包括环形部分，其中，所述两个或更多个激发装置的径向阵列可以围绕环形部分布置。

在一些实施方式中，所述两个或更多个激发装置围绕环形部分大致等距地间隔开。开口可以设置为环形部分的中央区域。此外，所述至少一个激发装置可以布置成沿与照明方向至少部分相反的方向发出激发光。

所述至少一个激发装置可以在照明方向上以相对于照明方向成5°至85°的范围内的角度的方式布置在发荧光装置的前方。在一些实施方式中，壳体可以形成具有前开口和后开口的通道。可选地，通道的轴线基本上与照明方向相对应。

在一些实施方式中，照明光在使用中被朝向壳体的前开口引导。在一些实施方式中，壳体的前开口处布置有至少一个投射装置。可选地，投射装置可以设置为透镜。在一些实施方式中，照明装置还包括附接至壳体的后开口的反射装置。可选地，反射装置可以设置为罩。

可选地，发荧光装置可以大致布置在反射装置内。此外，照明装置还可以包括反射表面，该反射表面布置在发荧光装置的后方以用于将照明光沿照明方向引导。反射表面可以布置在反射装置的内表面上。

在一些实施方式中，壳体可以是大致筒状的，并且前开口和后开口可以布置到壳体的相应端部。

可选地，至少一个激发装置可以布置成利用激发光来照射发荧光装置的一个或更多个的预定区域。

可选地，壳体可以布置成为所述至少一个激发装置提供热导管。壳体可以形成用于所述至少一个激发装置的散热器。壳体可以包括多个散热翅片。壳体可以包括多个插口，其中，每个激发装置均容纳在相应的插口中。

根据本发明的另一方面，提供了一种提供用作车辆前照灯的照明光的方法，该方法包括：从至少一个激发装置朝向发荧光装置发出激发光，其中，激发装置布置成大致垂直于发荧光装置或者位于发荧光装置的前方；以及由发荧光装置沿照明装置的照明方向发出照明光。该方法可以防止从装置沿照明方向发出激发光。

上述方面的提供照明光的方法，其中，所述用于发出激发光的器件包括激发光源；并且所述用于接收激发光的至少一部分并响应于此而发出照明光的器件包括荧光材料。

根据本发明的另一方面，提供了一种用作车辆前照灯的照明装置，该照明装置包括：多个激发装置，所述多个激发装置用于发出激发光；以及发荧光装置，该发荧光装置用于接收由激发装置发出的激发光的至少一部分并响应于此而发出照明光；其中，所述多个激发装置围绕所述发荧光装置间隔开，并且每个光源均能够独立地操作以控制由发荧光装置发出的照明光的分布。所述多个激发装置能够独立地操作以控制由荧光材料发出的光的分布，进而允许改变照明光的空间分布。

上述方面的照明装置，其中，所述用于发出激发光的器件包括：激发光源；并且所述用于接收激发光的至少一部分并响应于此而发出照明光的器件包括荧光材料。

可选地，所述多个激发装置中的每个激发装置均可以布置成利用激发光来照射发荧光装置的相应区域，从而控制照明光的分布。所述至少一个激发装置可以设置为两个或更多个激发装置的径向阵列，所述两个或更多个激发装置可以布置成将发出的激发光朝向发荧光装置径向向内引导。

在一些实施方式中，照明光沿照明方向穿过径向阵列的中央区域发出。

根据本发明的又一方面，提供了一种照明系统，该照明系统包括：前述方面的照明装置；以及控制装置，该控制装置设置成选择性地使所述多个激发装置中的至少一些激发装置朝向发荧光装置发出激发光。

上述方面的照明系统，其中，所述设置成选择性地使所述多个激发装置中的至少一些激发装置朝向发荧光装置发出激发光的器件包括控制单元。

在一些实施方式中，控制装置可以设置成：选择性地使第一组激发装置发出激发光以形成照明光的第一分布；并且选择性地使第二组激发装置发出激发光以形成照明光的第二分布。第一分布和第二分布可以是照明光的不同的空间分布。

可选地，照明光的第一分布可以是近光束模式(dipped-beampattern)，并且第二分布可以是远光束模式(full-beampattern)。照明光的第一分布可以用于靠左行驶道路模式，并且第二分布可以用于在靠右行驶道路上使用。

在一些实施方式中，第一组激发装置和第二组激发装置可以包括至少一些共同的激发装置。

根据本发明的再一方面，提供了一种提供用作车辆前照灯的照明的方法，该方法包括：选择性地使围绕发荧光装置间隔开的多个激发装置中的一个或更多个激发装置朝向发荧光装置发出激发光，其中，发荧光装置设置成用于接收由激发装置发出的激发光的至少一部分并响应于此而发出照明光，并且所述多个激发装置中的一个或更多个激发装置被选择以控制由发荧光装置发出的照明光的分布。所述多个激发装置能够独立地操作成控制由荧光材料发出的光的分布，进而允许改变照明光的空间分布。

上述方面的照明装置，其中，所述用于发出激发光的器件包括激发光源；并且所述用于接收激发光的至少一部分并响应于此而发出照明光的器件包括荧光材料。

可选地，该方面的方法还可以包括：选择性地使所述多个激发装置中的第一组发出激发光以形成照明光的第一分布；并且选择性地使所述多个激发装置中的第二组发出激发光以形成照明光的第二分布。第一分布和第二分布可以是照明光的不同的空间分布。

在一些实施方式中，照明光的第一分布可以是近光束模式，并且第二分布可以是远光束模式。照明光的第一分布可以用于靠左行驶道路模式，并且第二分布可以用于在靠右行驶道路上使用。

根据本发明的另一方面，提供了一种包括上述方面的照明装置或照明系统的车辆。

在本申请的范围内，明确预期的是，在前面段落中、在权利要求中和/或在以下描述和附图中阐述的各个方面、实施方式、示例及其替代，特别是各个方面、实施方式、示例及其替代中的各个特征可以独立地采用或以任何组合的方式采用。也就是说，所有实施方式和/或任一实施方式的特征可以以任何方式和/或组合而结合，除非这些特征是不兼容的。申请人保留对任何最初提交的权利要求进行修改或相应地提交任何新权利要求的权利，包括修改任何原始提交的权利要求以引用任何其他权利要求和/或并入任何其他权利要求的任何特征的权利，尽管最初没有以这种方式要求。

附图说明

现在将参照附图仅通过示例的方式对本发明的实施方式进行描述，在附图中：

图1示出了根据本发明的实施方式的照明装置的实施方式的立体图；

图2示出了图1的照明装置的部分截面侧视图；

图3a和图3b示出了如从车辆的一侧观察到的可以由图1的照明装置形成的照明光的可能的空间分布的图示；以及

图4a和图4b示出了如从车辆的上方观察到的可以由图1的照明装置形成的照明光的其他可能的空间分布的图示。

具体实施方式

参照图1和图2，示出了根据本发明的实施方式的装置10。装置10是用于照亮车辆前方区域的车辆前照灯形式的照明装置。但将理解的是，本发明可以用于一般的照明应用例如家用灯。此外，本发明的实施方式不限于在特定类型的交通工具中使用，而是可以用于例如汽车、自行车、摩托车、船舶和飞行器。装置10包括用于发出激发光的激发装置12和用于接收至少一部分激发光并响应于该部分激发光而发出照明光的发荧光装置14。装置10还可以包括用于在装置10内反射照明光的反射装置30和用于从装置10投射照明光的投射装置40。

激发装置可以设置为多个激光模块12，在一些实施方式中，所述多个激光模块12可以布置为激光模块12的径向阵列。将理解的是，在某些实施方式中，可以替代性地设置单个激光模块12。在其他实施方式中，激发装置还可以以替代形式来设置，例如设置为一个或更多个大功率发光二极管(“led”)或半导体二极管。

发荧光装置可以设置为至少一个荧光体块14。荧光体块14可以由至少一种荧光材料、例如磷光体形成，该磷光体可以是二氧化硅基磷光体。块14还可以结合其他材料，例如扩散材料比如氧化铝，以用于扩散从激光模块12接收的光。用于改进发荧光装置的导热性的材料例如金刚石粉也可以结合在块14中。在荧光体块14中还可以结合至少一种粘合剂材料例如聚合物树脂，以用于结合用来形成块14的多种材料。将理解的是，所述至少一个荧光体块14中可以包括其他或替代材料。此外，发荧光装置14可以以替代形式例如表面覆盖物或涂层来设置。涂层或覆盖物可以施加至照明装置10的部件或表面上。

激光模块12的径向阵列可以绕基本上环形的壳体16的圆周间隔开。在图1中示出的实施方式中，多个激光模块12绕壳体16间隔开。壳体16可以限定具有前开口20和后开口22的圆形通道18。插口24可以绕壳体16设置以支承以及/或者定位激光模块12中的每个激光模块。每个激光模块12均可以由壳体16支承以向内成角度，使得从相应的激光模块12发出的光被朝向荧光体块14引导。此外，插口24中的每个插口均可以至少部分地封装相应的模块12。每个模块12上的各个电连接件能够在装置10的前面被触及。

尽管附图中示出了六个激光模块12，但激光模块12的数目不是决定性的，模块的数目可以在例如在1至10之间。此外，激光模块中的每个激光模块之间的间距不必相等，并且在其他实施方式中，间距可以绕壳体16的圆周变化。

壳体16可以通过铸造、机加工或以任何其他方便的方式形成。尽管在图1和图2中绘制了一体式铸造壳体，但壳体16可以由以适当方式组装的多个独立部件制成。壳体16可以由具有高导热性的材料比如金属材料例如铝合金形成。将认识到的是，可以使用其他材料。在使用中，壳体16可以用作散热器以消散由激光模块12产生的热能。可以设置有翅片26增大壳体16的表面积，从而使散热器的冷却潜力最大化。尽管在图1和图2中，翅片26绕壳体16布置，或者更具体地布置在壳体16的外表面上，但翅片26可以布置在壳体的任何表面上。壳体16可以使用铸铝或铜合金形成。例如7000系列铝合金。

如上所述，模块12可以配置成将各个准直的激光束径向向内朝向荧光体块14引导。由模块12发出的激光的至少一部分可以照射块14。在使用中，块14吸收所接收的激发光的至少一部分并发出照明光。照明光可以是基本上白色的光。与荧光体块14结合的激光二极管12可以产生色温范围内例如5500k至6000k的高对比度白光。二极管12中的每个二极管的功率消耗率可以小于10w并且可以例如在1w与5w之间。因此，装置10的功率消耗可能明显低于常规的车辆前照灯的功率消耗，例如卤素前照灯可能具有超过120w的功率消耗率。

在某些实施方式中，还可以设置一个或更多个准直透镜(未示出)以将激光束聚焦在块14上。所述一个或更多个准直透镜可以布置在激光模块12与荧光体块14之间以使穿过其中的激光准直。此外，激光可以具有高水平的方向性，使得激光模块12中的每个激光模块可以配置成仅照射块14的相应的预定区域。

反射装置可以设置为后罩30。罩30可以像圆顶或穹顶那样定形。罩30可以附接至壳体16的后部，使得罩30封闭后开口22。罩30可以形成具有反射内表面32的中空本体，由此，表面32可以至少部分地围绕荧光体块14。块14可以由支承件34保持在罩30内。罩30可以由具有高反射率的金属比如铝形成，从而固有地提供反射表面32。替代性地，反射表面32可以通过附接至内表面32的反射膜而设置在罩30的至少一部分上。该膜可以设置为金属膜比如银膜或铝膜。在罩30由非金属或非反射材料制成的实施方式中，膜可以形成在罩30上。在某些其他实施方式中，可以在罩30和/或壳体16的中空本体内设置单独的反射元件。

罩30和反射表面32可以以具有焦点36的抛物线形镜的形式来设置。支承件34可以将荧光体块14定位在焦点36处，使得由块14发出的照射光的至少一部分在反射表面32处反射以形成大致准直的照明光束。准直束可以沿着照明轴线a被引导。可以设置冷却风扇38来消散由荧光体块14产生的热。支承件34可以出于相同的目的来提供散热器。具有多个翅片并布置在装置10的后部的夹套构件39可以提供另外的散热器。

投射装置可以形成为至少一个透镜40。透镜40可以附接至壳体16的前部。透镜40的形状可以对应于开口20的形状并且可以附接至壳体16以封闭前开口20。当以这种方式附接时，透镜40防止异物碎屑进入照明装置10。透镜40具有可以与照明方向a一致的光学轴线。沿着轴线a引导的照明光沿向前的方向行进，离开后罩30以穿过圆形通道18，并且可以经由前开口20和透镜40从装置10投射。透镜40可以布置成将准直光束分布在车辆前方。透镜40可以配置成分布光，以在车辆前方提供令人满意的照明区域。

如图1和图2中所示，激光模块12可以相对于照明方向a布置在荧光体块14的前方。在该构型中，激光被引导到后罩30的中空本体中，而不是在朝向透镜40的、可能从装置10投射的方向。最重要的是，高相干激发光不会从装置10、至少没有向前方投射。人眼暴露于这种光可能导致视网膜、角膜或眼睛其他部位损伤。从装置10投射或泄漏的——特别是沿向前的方向的丝毫的激发光都可能会导致迎面的驾驶员目眩。

减少高相干光泄漏的风险的其他装置、比如形成在透镜40上的滤光器或光散射材料可以结合到装置10中。然而，如果装置10的部件被损坏或磨损，则激发光可以从装置10投射。如上所述并在图1和图2示出的激光模块12的面向后的布置可以通过将激光沿远离前开口20的面向后的方向引导而有助于确保装置的安全操作。

在图1和图2中示出的实施方式中，激光以相对于照明轴线a成大约35°的角度被向后引导。然而，要理解的是，激发光可以以相对于照明轴线a成0°到90°之间的角度被引导。

激光模块12能够独立操作，即，模块12中的每个模块可以独立于其他模块来接通及断开。因此，在使用中，通过选择性地操作激光模块12的子组而使仅块14的至少一个预定区域可以由激光照射。也就是说，可以通过控制激光模块12的操作来选择性地照射块14的区域。此外，模块12中的每个模块的强度可以在最小强度与最大强度之间独立地变化，以选择性地控制每个预定区域上的照射激光的强度。通过独立地操作模块12的子组或者控制模块12中的每个模块的相对强度，可以操纵由块14发出的照明光的分布。因此，可以形成从装置10投射的照明光的多个空间分布。空间分布响应于激光模块12的控制而形成。

图3a和3b示出了可以从照明装置10投射的光分布在竖向空间中的示例变化。装置10可以结合在车辆100内。具体地，图3a示出了投射在车辆100的前方的照明光的基本上宽角度竖向分布图。图3a中的竖向分布可以对应于远光束分布。这种分布可以例如通过选择性地操作所有激光模块12而从装置10投射。操作所有模块12可以用激光均匀地照射基本上全部的块14，从而块可以沿所有方向径向发出照明光。当然，将理解的是，在一些实施方式中，可以通过选择性地操作激光模块12的一个或更多个子组来形成一个或更多个宽角度的竖向分布和/或远光束分布。

图3b示出了照明光的基本上窄角度的竖向分布、至少比图3a所示的分布窄。图3b中的竖向分布可以对应于近光束分布，其中在车辆100前方投射的照明光的高度受到装置10的操作的限制。可以通过选择性地操作激光模块12的子组例如装置10的下部部分上的激光模块12而从装置10投射该分布。操作模块12的子组可以用激光照射块14的下半部分上的一个或更多个预定区域，因此，块可以仅沿向下的方向径向发出照明光。将理解的是，在一些实施方式中，可以通过选择性地操作激光模块12的一个或更多个子组来形成一个或更多个窄角度的竖向分布和/或近光束分布。

类似的，图4a和4b示出了可以由照明装置10形成的光分布在水平空间中的示例性变化。具体地，图4a示出了投射在车辆100前方的照明光的基本上宽角度的水平分布。图4a中的水平分布可以对应于远光束分布。该分布可以例如如上所述的通过选择性地操作所有激光模块12来形成。当然，将应当理解的是，在一些实施方式中，可以通过选择性地操作激光模块12的一个或更多个子组来形成一个或更多个宽角度的水平分布。

图4b示出了照明光的基本上窄角度的水平分布、至少比图4a中所示的分布窄。此外，该分布向侧向偏移、具体地向左偏移。当然，在其他实施方式中，照明光的分布可以向右偏移。图4b中的水平分布可以对应于近光束分布。该分布可以通过选择性地操作激光模块12的子组、例如装置10的左侧部分中的激光模块12来形成。操作模块12的子组可以用激光照射块14的左半侧上的一个或更多个预定区域，因此块可以仅沿向左的方向径向发出照明光。将理解的是，在一些实施方式中，可以通过选择性地操作激光模块12的一个或更多个子组来形成一个或更多个窄角度的水平分布和/或侧向分布。

将理解的是，投射在车辆100前方的照明光的多种空间分布是可能的。照明光的空间分布与由块14发出的光的多种可能的径向分布对应。在其他实施方式中，可能的空间分布的确切数目和形状可以根据激光模数12的数目和布置而变化。此外，可能的空间分布的形状可能受到反射表面32的形状和/或透镜40的形状和/或荧光体块14的形状的影响。

激光模块12可以在呈控制单元、例如电子控制单元(“ecu”)的形式的控制器件的控制下选择性地操作。ecu是用于监测并控制车辆100的各个方面的常规特征。因此，将不详细描述ecu的功能和操作方法。与ecu结合的激光模块12可以形成设置在车辆100内的照明系统。ecu可以执行选择性地操作激光器模块12的一个或更多个子组的方法，以在车辆100前方形成照明光的一个或更多个分布。该方法可以包括ecu选择性地操作激光模块12的一个或更多个子组，从而在车辆100前方形成照明光的一个或更多个预定分布。预定分布可以例如对应于近光束分布和远光束分布。替代性地或另外，预定分布可以例如对应于适合于左侧通行的国家或右侧通行的国家的分布。

模块12可以例如响应于驾驶条件的变化、比如在车辆100从郊区道路转变到高速公路的情况下而在ecu的自动控制下选择性地操作，以改变照明光的分布。作为示例，这样的转变可以通过由ecu监测的车辆100速度的变化来指示。响应于驾驶条件的变化，ecu可以停止对激光模块12的一个或更多个子组的选择性操作，并启动对一个或更多个替代子组的选择性操作。以这种方式，ecu可以选择性地控制激光模块12以在照明光的一个或更多个预定分布之间、例如在近光束分布与远光束分布之间更替。当然，激光模块12可以通过由车辆用户操作的手动控制经由ecu来操作。

在本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征和/或如此公开的任何方法或过程的所有步骤可以以任何组合来结合，除了其中至少一些这样的特征和/或步骤是相互排斥的之外。除非另有明确说明，否则本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由用作相同、等同或相似目的的替代特征来代替。因此，除非另有明确说明，所公开的每个特征仅仅是等同或类似特征的通用系列的一个例子。

本发明不限于任何前述实施方式的细节。本发明扩展到本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中所公开的特征的任何一个新颖的特征或任何新颖的特征的组合，或者扩展到如此公开的任何方法或过程的步骤的任何一个新颖步骤或新颖的步骤的组合。权利要求不应被解释为仅包括前述实施方式，而是也包括落在权利要求范围内的任何实施方式。