专利名称：一种用于车辆的自适应前照明系统的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及一种自适应前照明系统(adaptive front lighting system, AFS)以及一种用于车辆的AFS前灯总成。
背景技术：
汽车前照明系统的设计已经经过多年的改进，以增加驾驶安全性。由 于安全性已经变成汽车车灯设计师们最为关注的问题，设计师们已经探索 了使汽车前照光束适应车辆在路上遇到的驾驶情况变化的方法。与这些对 安全性的关注相应，需要相对于车辆调整汽车前照光束。例如，当车辆绕 一拐角行驶时，车辆前照光束可能就需要调整，以使发出的光更好地在拐 角处照亮道路。此外，不利的天气条件、迎面而来的车流的出现、驾驶环 境或车速的增减可能也会导致需要调整车辆前照光束的境况。在这些情况 下，为了增加安全性，要调整前照光束的型式以增加道路的照明和/或驾驶 员的可见度。
可以以这种方式调整的汽车前灯系统在行业中已普遍公知，称为自适 应前照明系统(adaptive front lighting system, AFS)。用于传统的或投射 (projector)式前灯的AFS通常通过移动整个灯总成来调整发射光束的型 式。可选择地，这种系统可以通过移动灯具反射器或透镜来实现AFS的 功能。这些方法实现AFS的功能时，可能会带来照明系统的其它问题。 例如，横向移动整个灯总成可能会使总成的光束型式从其原始形状扭曲， 降低驾驶员的可见度。这会导致发光变得不符合关于汽车前照明系统的可 适用的政府规章。此外，移动整个灯总成、反射器或透镜时，可能需要大 量的留隙空间，以保持前灯不摆动到其它部件中。这种移动可能最终会导
致灯总成的全部机械故障。而且，当需要调整光束型式时，移动整个灯总 成的巨大质量可能需要比预期长的反应时间。
因此，需要一种汽车前照灯总成，其可以不用移动整个灯总成、透镜
或反射器而调整前照光束，实现AFS的功能。
发明内容
在本发明的至少一个实施例中，提供一种用于车辆的AFS前灯总成。 该AFS前灯总成能够向下路面照明和外围及前景照明。前灯总成包含用 于固定安装到车辆上的壳体。固定的主照明模块设于壳体内，用于向下路 面照明。固定的自适应前照明模块设于壳体内，用于外围及前景照明，包 括多个能够响应车辆转弯半径和速度而发光的LED光源。
在本发明的至少一个实施例中，提供一种车辆自适应前照明系统。该 自适应前照明系统能够向下路面照明和外围及前景照明。自适应前照明系 统包含至少一个AFS前灯总成。该前灯总成包括固定安装到车辆上的壳 体。固定的自适应前照明模块设于壳体内，用于外围及前景照明，包括多 个与至少一个散热片热耦接并能够发射色温光的LED光源。固定的主照 明模块设于壳体内，用于向下路面照明，包括能够发光的卣素光源，其中 光被干涉膜所过滤，以使其与LED的色温光匹配。自适应前照明系统还 包含控制器，其与自适应前照明模块可操作地连接，并用于响应车辆的转 弯半径和速度点亮LED，其中，自适应前照明模块随着转弯半径的减小而 增加外围及前景照明，随着速度的增加而减少外围及前景照明。
图1为具有自适应前照明系统的车辆的透视图； 图2为AFS前灯总成的一实施例的透视图3为根据本发明一实施例的AFS前灯总成的光束型式的示例性平面 示意图4为自适应前照明模块的一实施例的透视图5为根据本发明一实施例的作为方向盘转动位置的函数的、由自适 应前照明模块的多个LED发射的光的百分比的示例性图表；
图6为根据本发明一实施例的作为方向盘转动位置的函数的、由自适 应前照明模块的多个LED发射的光的百分比的示例性图表；
图7a为根据本发明一实施例的AFS前灯总成的透视图7b为根据本发明一实施例的各光束型式的后视图7c为根据本发明一实施例的各光束型式的平面图8a为根据本发明一实施例的AFS前灯总成的透视图8b为根据本发明一实施例的各光束型式的后视图8c为根据本发明一实施例的各光束型式的平面图9a为根据本发明一实施例的AFS前灯总成的透视图9b为根据本发明一实施例的各光束型式的后视图9c为根据本发明一实施例的各光束型式的平面图；以及
图10为根据本发明一实施例的自适应前照明系统的透视图，包括对应 于各种光源照明的各光束型式的后视图和平面图。
具体实施例方式
在此对本发明的详细实施例进行公开。然而，应该理解，公开的 实施例仅是本发明的示例，其还可以以各种和可选的形式进行实施。 附图不必按照比例，某些附图可能是放大或縮小的，以表现特定组件 的细节。因此这里公开的特定结构性和功能性细节不应解释为限制性 的，而是仅作为权利要求的代表性基本原理和/或教导所属技术领域 的技术人员实现本发明的代表性基本原理。
参照图1，其提供了具有自适应前照明系统的车辆IO的透视图。
车辆IO可以包括例如乘用车、小型货车、suv、面包车和/或卡车。 驾驶员侧的AFS前灯总成12固定安装在车辆10上。与驾驶员侧AFS 前灯总成12关于纵向中心平面14对称地相对的，是乘客侧AFS前 灯总成16。乘客侧AFS前灯总成16也固定安装在车辆上。AFS前灯 总成12和16提供向下的路面照明，包括高低光束功能，以及外围和 前景照明。
参照图2，其提供了 AFS前灯总成16的一实施例的透视图。AFS 前灯总成16包括壳体32，主照明模块34和自适应前照明模块36。
壳体32可以例如由塑料，例如聚丙烯、TPO、聚酯或所属技术 领域的技术人员公知的任何其它合适材料制成。壳体32适于固定安 装到车辆10上。例如，可以使用螺纹紧固件将壳体安装到车辆10上。 其它适合于将壳体32安装到车辆IO上的方式也可以使用。
灯总成16可以包括外部透镜33，其提供式样和结构性和/或光学 功能。外部透镜33可以设置成与壳体32中的一个开口邻接或对齐。 此外，壳体32可以包括接近其周界线的具有粘合剂的粘合轨迹，其 将外部透镜33粘结到壳体32上。
主照明模块34设于壳体32内，为固定的。主照明模块34可以 包括卤素光源。卤素光源可以例如是卤素灯泡或双卤素投射单元。可 选择地，也可以使用多个卤素光源或HID，其也可以提供高低光束功 能。
卤素光源可以包括设于灯泡上的干涉膜。可选择地，干涉膜可以 设于外部透镜33上任何其它合适的介质上，来自卤素光源的光可以 用其进行相互作用。干涉膜可以起到滤光的作用。
主照明模块34设置成用于向下的路面照明。正如此处所示，可 以用投射型透镜生成光束。可选择地，卤素光源可以设置成与反射器 一起生成光束。反射器可以是抛物面反射器和/或多面反射器，或者 是任何所属技术领域的技术人员所公知的合适的反射器。此外，在卤 素光源和反射器之间可以有干涉罩，以生成用于向的路面照明的特定 光束型式和/或提供高低光束功能。在至少一个实施例中，提供可移 动的干涉罩。该干涉罩可移动至伸出位置和縮进位置。在伸出位置， 光束可以具有低光束型式，在縮进位置，光束可以具有高光束型式。
自适应前照明模块36设于壳体32内，为固定的。自适应前照明 模块36用于外围和前景照明。固定的自适应前照明模块36包括多个 能够响应车辆转弯半径和速度发光的LED光源。自适应前照明模块 36可以随半径的减小而增加外围和前景照明，随速度的增加而减小 外围和前景照明。
自适应前照明模块36可以包含一个阵列或多个阵列，该阵列包 括多个LED。在一实施例中，LED包括在多个水平并且平行的阵列 中。LED可以排列在阵列内，以使某些LED相对于纵向中心平面14 设于更靠内的位置上，而其它LED可以设于更靠外的位置上。
LED以特定的表现色温的光谱能量分布发光。干涉膜可以过滤来 自主照明模块34的光，以使其与LED的色温更接近地匹配。例如， 卤素光源可以发射橙白色(orange-white)光，其被干涉膜过滤，以 接近地匹配LED的蓝白(blue-white)色温光。
参照图3，其提供了 AFS前灯总成的光束型式的示例性平面视 图。光束型式50包括向下路面照明52和外围及前景照明54。向下 路面照明52可以用于低光束和/或高光束型式。向下路面照明52实 质上发源于前灯总成16的固定的主照明模块34。外围及前景照明54 可以由自适应前照明模块36增强。例如，作为自适应前照明模块36 的增加照明的结果，外围及前景照明54可以扩大到扩张的外围及前 景位置56。
参照图4，其提供了根据本发明一实施例的自适应前照明模块36 的透视图。自适应前照明模块36包括多个LED光源70。 LED光源 70可以具有所用LED光源类型特有的色温。
LED光源70可以设置在阵列中，该阵列可以设于实质上水平的 平面中。该阵列可以具有相对于纵向中心平面14靠内的端部和靠外 的端部。在至少一个实施例中，如这里所示，阵列可以具有相对于车 辆10实质上凸起的几何形状。凸起的几何形状可以生成真实的LED 发射光的焦点，可以允许自适应前照明模块36作为转弯辅助灯 (cornering lamp )模块化。
在至少另一个实施例中，阵列处于相对于车辆10凹进的几何形 状中。凹进的几何形状可以生成虚的LED发射光的焦点，可以允许 自适应前照明模块3 6作为转弯辅助灯的模块化。
多个LED光源70可以连接到或分别连接到一个或多个散热片 72。散热片72最好由具有相对高热传导性和/或热扩散性的材料制成， 例如金属或金属注入聚合物(metal impregnated polymer)。散热片 72的形状在一个实施例中包括可使热有效散失的鳍片结构。散热片 72还可以通过设于散热片72和LED 70之间的导热性粘合剂传热性 地与LED 70连接。
小型投射和/或投射透镜74可以分别与各LED70对齐并匹配。 小型投射透镜74可以用于会聚和校准光。小型投射透镜74可以由所 属技术领域公知的合适材料制成，以经受较高的LED温度和提供适 当的光学特性。
在一个包括处于相对于车辆IO实质上凸起的几何形状中的LED 阵列的实施例中，抛物线透镜76与小型投射透镜74对齐，以引导和 传播校准的光。抛物线透镜76可以例如是柱面投射透镜。抛物线透 镜76可以为校准的光提供引导和传播功能。在小型投射透镜74和抛 物线透镜76之间可以设有切断罩(cut-off shield) 78，用于生成外围 及前景光束型式。
参照图5，其提供了根据一实施例的作为方向盘转动位置的函数 的、由自适应前照明模块36的各个LED发射的光的百分比的图表。 方向盘转动位置与车辆的转弯半径成反比。例如，方向盘转动位置为 "0"对应于无穷大的转弯半径，其为一条直线。此外，当方向盘转 动位置增加时，车辆的转弯半径减小，这样最大的方向盘转动位置对 应于最小的车辆转弯半径。
线条100、 102和104分别表示包括在自适应前照明模块36中的 LED阵列中的第一、第二和第三LED。每个LED100、 102和104用 于形成一个外围光束，该外围光束各自有一相对于纵向中心平面14 光束夹角，该纵向中心平面可在图1中看到。外围及前景光束型式包
含来自每个这些LED100、 102和104的各个光束。第一 LEDIOO具 有比第二 LED102小的光束夹角，第二 LED102的光束夹角小于 LED104。第一 LED100在较大的车辆转弯半径或较小的方向盘位置 时发射的光比第二或第三LED102和104多。此外，LEDIOO、 102 和104随着转弯半径的减小发光增加。
参照图6，提供根据一实施例的作为方向盘转动位置的函数的、 由自适应前照明模块36的各个LED发射的光的百分比的图表。线条 U0、112和114分别表示包括在自适应前照明模块36中的LED阵列 中的第一、第二和第三LED。每个LEDllO、 112和114用于形成一 个外围光束，该外围光束相对于纵向中心平面14各自有一光束夹角， 该纵向中心平面可在图1中看到。外围及前景光束型式包含来自每个 这些LED110、 112和114的各个光束。第一 LED110具有比第二 LED112小的光束夹角，第二LED112的光束夹角小于LED114。
第一 LED110随着转弯半径向大于阈值半径120的转弯半径减小 而增加发光。第一 LED110随着转弯半径向小于阈值半径120的转弯 半径减小而减少发光。此外，第二LED112随着转弯半径向大于阈值 半径122的转弯半径减小而增加发光。第二 LED112随着转弯半径向 小于阈值半径122的转弯半径减小而减少发光。
参照图7a、 7b和7c。图7a为AFS前灯总成的一实施例的透视 图。图7b为各光束型式的后视图，图7c为根据本发明一实施例的各 光束型式的平面图。图7a中，前灯总成16表示仅有主照明模块34 照明。这种反应是在实质上为直线的方向上行进的车辆的示例。各光 束型式50示于图7b和7c中，其表示外围及前景照明54的位置。
参照图8a、 8b和8c。图8a为AFS前灯总成的一实施例的透视 图。图8b为各光束型式的后视图，图8c为根据本发明一实施例的各 光束型式的平面图。图8a中，前灯总成16表示主照明模块34和自 适应前照明模块36的第一及第二LED80和82响应转弯半径的照明。 对比图7b及7c与图8b及8c，从如图8b和8c所示的光束型式50 在面积54上的扩张可以明显看出，前景及外围照明增加。 参照图9a、 9b和9c。图9a为AFS前灯总成的一实施例的透视 图。图9b为各光束型式的后视图，图9c为根据本发明一实施例的各 光束型式的平面图。图9a中，前灯总成16表示主照明模块34和自 适应前照明模块36的全部五个LED80、 82、 84、 86和88响应"回 转"(cornering)转弯半径的照明，该转弯半径小于图8a-c所示的转 弯半径。对比图9b及9c与图7a、 7b、 8b及8c，从如图9b和9c所 示的光束型式50在面积54上的扩张可以明显看出，前景及外围照明 进一步增加。
参照图10,其提供了根据本发明一实施例的自适应前照明系统 的透视图，包括对应于各种LED光源照明的各光束型式的后视图和 平面图。自适应前照明系统包括AFS前灯总成16，该前灯总成16 包含固定的主照明模块34，该主照明模块包括光源，例如双卤素投 射单元或HID，以及固定的自适应前照明模块36，该自适应前照明 模块包括，例如具有各自的投射光学透镜120、 122、 124和126的四 个LED，其中该光学透镜排列在相对于车辆位置凹进的阵列中，以及 控制器130。
控制器130与自适应前照明模块36可操作地连接，用于响应车 辆的转弯半径和速度点亮LED120、 122、 124和126，部分地产生各 光束型式视图142、 144、 146和148。控制器130可以是计算机或其 它执行应用程序和/或执行其它逻辑动作的逻辑装置。
靠内的LED122与靠外的LED126相比，在较大的转弯半径时照 明。在转弯半径减小时，靠外的LED126发光和/或可以增加发光。 从视图140-148所示面积54的扩张可以明显看出，光束型式50的外 围及前景照明因此而受到影响得以增加。
尽管已对实施本发明的最佳方式进行了详细说明，本发明所属技 术领域的技术人员仍会认识到权利要求范围内的各种实现本发明的 可选设计和实施方式。
权利要求
1.一种用于车辆的AFS前灯总成，其能够向下路面照明和外围及前景照明，该前灯总成包含用于固定安装到车辆上的壳体；固定的主照明模块，设于壳体内，用于向下路面照明；以及固定的自适应前照明模块，设于壳体内，用于外围及前景照明，包括多个能够响应车辆转弯半径和速度而发光的LED。
2. 根据权利要求1所述的前灯总成，其特征在于，自适应前照明模块 随着转弯半径的减小而增加外围及前景照明。
3. 根据权利要求2所述的前灯总成，其特征在于，自适应前照明模块 随着速度的增加减少外围及前景照明。
4. 根据权利要求1所述的前灯总成，其特征在于，LED处于阵列中， 该阵列具有接近于车辆纵向中心平面的靠内端部和相对的靠外端部。
5. 根据权利要求4所述的前灯总成，其特征在于，LED处于多个实 质上水平并且平行的阵列中。
6. 根据权利要求4所述的前灯总成，其特征在于，阵列相对于车辆实 质上凹进，自适应前照明模块还包括多个投射透镜，所述投射透镜与LED 对齐，这样发射的光穿透投射透镜并被校准。
7. 根据权利要求4所述的前灯总成，其特征在于，阵列相对于车辆实 质上凸起。
8. 根据权利要求7所述的前灯总成，其特征在于，自适应前照明模块 还包括多个小型投射透镜和抛物线透镜，其中小型投射透镜分别与LED 匹配并对齐，以使发射的光穿透小型投射透镜并被校准，抛物线透镜与小 型投射透镜对齐，以引导和传播校准的光。
9. 根据权利要求8所述的前灯总成，其特征在于，自适应前照明模块 还包括设于小型投射透镜和抛物线透镜之间的切断罩，该切断罩用于生成 外围光束型式。
10. 根据权利要求4所述的前灯总成，其特征在于，阵列包括第一和 第二LED，各用于形成外围光束，该外围光束各自有一相对于纵向中心平 面的光束夹角，第一LED具有比第二LED小的光束夹角，在较大的转弯 半径时发射的光比第二 LED多，其中第一和第二 LED随转弯半径的减小 发光增加。
11. 根据权利要求10所述的前灯总成，其特征在于，第一LED随着转弯半径向大于阈值半径的转弯半径减小而增加发光，第一 LED随着转 弯半径向小于阈值半径的转弯半径减小而减少发光。
12. 根据权利要求1所述的前灯总成，其特征在于，主发光模块包括 能够发光的卤素光源。
13. 根据权利要求12所述的前灯总成，其特征在于，主发光模块还包 括与卤素光源对齐的投射透镜，以使发射的光穿透投射透镜并生成光束。
14. 根据权利要求12所述的前灯总成，其特征在于，主发光模块还包 括用于生成光束的干涉罩和主反射器。
15. 根据权利要求14所述的前灯总成，其特征在于，干涉罩可移动至 伸出位置和縮进位置，其中，在伸出位置，光束具有低光束型式，在縮进 位置，光束具有高光束型式。
16. 根据权利要求12所述的前灯总成，其特征在于，从LED发射的 光具有色温，从卤素光源发射的光被干涉膜过滤，以使色温匹配。
17. —种车辆自适应前照明系统，其能够向下路面照明和外围及前景 照明，该自适应前照明系统包含至少一个AFS前灯总成，其包括 固定安装到车辆上的壳体；设于壳体内的固定的自适应前照明模块，用于外围及前景照明，包 括多个与至少一个散热片热耦接并能够发射色温光的LED;以及设于壳体内的固定的主照明模块，用于向下路面照明，包括能够发 光的卤素光源，其中光被干涉膜所过滤，以使其与LED的色温光匹配； 以及控制器，其与自适应前照明模块可操作地连接，并用于响应车辆的转 弯半径和速度点亮LED，其中，自适应前照明模块随着转弯半径的减小而 增加外围及前景照明，随着速度的增加而减少外围及前景照明。
18. 根据权利要求17所述的自适应前照明系统，其特征在于，LED 处于阵列中，该阵列具有接近于车辆纵向中心平面的靠内端部和相对的靠 外端部。
19. 根据权利要求18所述的自适应前照明系统，其特征在于，LED 阵列包括第一和第二 LED，各用于形成外围光束，该外围光束各自有一相 对于纵向中心平面的光束夹角，第一 LED具有比第二 LED小的光束夹角， 在较大的转弯半径时发射的光比第二 LED多，其中第一和第二 LED随转 弯半径的减小发光增加。
20. 根据权利要求19所述的自适应前照明系统，其特征在于，第一 LED随着转弯半径向大于阈值半径的转弯半径减小而增加发光，第一LED 随着转弯半径向小于阈值半径的转弯半径减小而减少发光。
全文摘要
本发明提供一种能够向下路面照明和外围及前景照明的自适应前灯总成。该前灯总成包含用于固定安装到车辆上的壳体。固定的主照明模块设于壳体内，用于向下路面照明。固定的自适应前照明模块设于壳体内，用于外围及前景照明，包括多个能够响应车辆转弯半径而发光的LED光源。
文档编号F21S8/10GK101178159SQ200710165538
公开日2008年5月14日 申请日期2007年11月2日 优先权日2006年11月10日
发明者史雷曼·阿伯德鲁, 小迈克尔·若贝尔, 杰弗里·香农, 罗伯特·米勒, 马亨德拉·德山纳雅克 申请人:福特全球技术公司