专利名称：照明单元和车辆头灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种照明单元以及至少包括对应的照明单元的车辆头灯。
背景技术：
用于至少利用反射器以及多个灯来提供多个照明功能的照明单元在本领域中是已知的，并且通常地在近来的汽车头灯中采用。例如，在已知的车辆头灯中，使用卤素灯，其包括用于利用对应布置的反射器来提供远光(high beam)和近光(low beam)功能的两个灯丝，所述反射器用于使输出束束成形为期望的束图(beam pattern)。由于汽车产业中对于增加安全性的新规定以及强烈需求，需要提供具有不同的束图的数量越来越多的照明功能，例如远光、近光、雾灯、停车灯或者日间行车灯，从而导致用于提供这些照明功能的数量增长的照明单元。因为每个照明单元必须容纳在合适的腔中，并且机动车的前部或后部中对应的空间是有限的(特别是由于越来越多的安全性和设计需求)，所以在现代机动车中难以实现数量越来越多的不同照明功能。
发明内容
因此，一个目的是提供一种照明单元以及对应的车辆头灯，借助于它们，可以实现彼此不同的照明功能，同时维持紧凑的尺寸。该目的是通过根据权利要求1的照明单元以及根据权利要求14的车辆头灯实现的。从属权利要求涉及本发明的优选实施例。根据本发明，所述照明单元包括用于提供输出光束的反射表面以及至少两个光源。第一光源被布置为照射所述反射表面的第一表面面积。第二光源被布置为照射所述反射表面的第二表面面积，所述第二表面面积基本上等于所述第一表面面积。为了提供具有多个束图的输出束，使所述反射表面成形并且所述光源相对于所述反射表面而放置，以使得所述第一光源生成具有第一束图的输出光束，并且所述至少第二光源生成具有不同于所述第一束图的第二束图的输出光束。另外，各光源可彼此独立地控制。根据本发明的照明单元允许提供具有至少两个可区分的束图的输出光束，由此提供两个照明功能。有利地，使用反射表面的基本相同的表面面积来使所述两个束图成形，由此与包括用于每个功能的专用且分离的反射器的照明单元相反，减少了照明单元的总的大在本发明的上下文中，将关于第一和第二表面面积的同一性的术语“基本上”理解为包括+-10%的偏差，即由所述第一光源照射的反射表面的表面面积可以与由所述第二光源照射的表面面积有+10%到-10%的偏差，反之亦然。如前面提到的，光源可独立地控制，S卩，可以彼此独立地生成所述第一和第二束图，以使得可以替代地生成具有所述第一束图或者具有所述第二束图的输出束。当然，可以使反射器成形，以使得当所述第一和第二光源同时开启(例如其中一个光源处于被调暗的状态)时生成第三束图。为了确保光源可独立地控制，可以使用适当的布线来将光源连接到电源。例如，光源可以独立地至少连接到例如具有晶体管单元、继电器或者微控制器设备的适当的开关控制器，其控制开/关状态并且此外可以适合于对相应光源进行调光。反射表面可以是用于形成输出束、即至少部分地在所发射的波长范围中反射所述第一和第二光源的输入光的任何适当的类型。因此，反射表面可以是至少用于由所述第一和第二光源发射的光的一部分的任何类型的介质边界层(dielectric boundary)表面。例如，可以使用镜、适当的金属材料、金属化合成材料或者其它镜(非扩散)反射层(诸如二向色层或多层布置)来形成反射表面。反射表面可以具有用于从由相对于反射表面放置的光源发射的光提供第一和第二束图的任何适当的几何结构。照明单元的整体设置以及特别是反射表面的形状以及光源的位置可以使用适当的光学设计程序来设计。用于设计对应的反射表面的若干光学设计程序在市场上是可得到的。例如，反射表面可以被设计为从与反射表面以定义的关系放置的所述第一光源提供第一束图。然后，根据期望的第二束图，相对于反射表面而放置第二 LED光源。当然，由于使用反射表面的基本上相同的表面面积来生成第一和第二束图的事实，存在两个束图之间的特定程度的相关性，尽管仍然有利地可以生成彼此不同的束图。反射表面可以例如是凹形，但也可以被设计得更复杂。优选地，反射表面是自由形式或者复杂形状的反射器。这样的复杂形状的反射器可以例如使用本领域中已知的光线跟踪方法或者适当的光学设计规则来设计。光源可以是任何适当的类型，例如白炽、卤素或者气体放电类型。优选地，光源是 LED光源。LED光源每个包括至少一个发光二极管(LED)，其允许发光单元的甚至更紧凑的设计和非常节约能量的操作。可以依赖于应用来选择所述LED的光通量。LED可以优选地提供至少25 Im的光通量。在一些应用中，每光源至少100 Im的总光通量可以是有利的。 因此，取决于输出束的期望的光通量以及照明单元的整体效能，优选地是使用高功率LED、 即具有大于每LED 100 Im并且优选地等于或大于125 Im的光通量的LED。对于具有高功率LED的设置，可替代地或者附加地，所述第一和/或所述第二 LED光源可以优选地包括多个LED。这样的设置有利地允许使用具有较低的通量的多个LED来提供给定的光通量，由此可以是非常节约成本的。例如，可以使用尽可能紧密地放置的多个单LED、具有或者不具有附加的封装(例如“圆盖(dome ) ”)的多染色(mu 11 i-dye ) LED。对于光通量的增强，附加地，可以通过提供多个LED来影响所述第一和第二束图的束形状。例如，当提供具有LED阵列的LED光源时，LED光源的有效源大小变大，这允许进一步使所发射的光适应期望的束图。根据优选实施例，所述第一光源布置在所述反射表面的焦点中心(focal center)，这允许照明单元的特别节约成本的设计。当然，第一光源的位置距焦点中心5mm 范围内的微小偏差是可能的，并且被解释为在本实施例的范围内。优选地，所述反射表面是对称的，并且所述第一光源布置在所述反射表面的对称平面中。本设置有利地使得能够实现反射表面的进一步简化的设计，特别是在所述第一束图基本上对称的情况下。根据优选实施例，所述第二光源包括通过所述第一光源彼此分离的至少两个发光二极管。此设置允许两个束图的非常有效的生成，同时维持特别紧凑的尺寸。根据期望的照明功能，第一和第二束图可以具有任何适当的照明分布。例如并且参照机动车照明功能，这样的照明功能可以包括近光、远光、雾灯、停车灯、刹车灯或者日间行车灯。根据优选实施例，使反射表面成形，以使得所述第一束图具有基本上水平的明/ 暗截止线(CUt-Of f)并且所述第二束图不具有水平的明/暗截止线。在本发明的上下文中， 术语“截止线”指发射的束的强度的突然改变并且通常指将具有低光级(light level)的立体角范围与具有用于例如雾灯的应用的较高光级的立体角范围分离的线。根据本实施例， 术语“基本上水平”被理解为包括+-2°的微小角度偏差。当然，所述第二束图不必在垂直方向展现完全不变的光通量，但是将不表现清晰的水平截止线。根据本实施例的设置有利地允许组合两个根本上不同的束图，诸如雾灯和日间行车灯，这是特别优选的。粗略描述，雾灯束图展现处于垂直地距光轴大约-1°的角度的水平截止线，以使得即将到来的行人车辆不会目眩，即光被引导朝下。日间行车灯束图通常在至少垂直方向-10°到+10°以及水平方向-20°到+20°的立体角范围中展现对称的辐射图，由此不表现截止线。雾灯束图的束特性的细节可以例如在ECE规定NFF类型F3、NFF类型B或者 SAE规定J583 (规范的和协调的)中找到。日间行车灯束图的规范可以在ECE规定R87以及SAE规定J2087中找到。根据本发明的优选实施例，布置第一和第二光源，以使得反射表面可全部被所述第一和第二光源中的每一个照射。根据该优选实施例的设置提供照明单元的甚至更紧凑的设计。如果第一和第二光源之一或者两者包括多个LED，那么反射表面可全部被所述LED中的每一个照射是特别优选的。另外，所述第一和第二光源布置在共用印刷电路板(PCB)上是优选的。布置在共用 PCB上带来以下优点使用PCB容易地将光源连接到例如电源单元。另外，PCB实现支撑照明单元的功能。PCB可以与反射表面或者例如外壳的光源的任何其它组件连接。当然，PCB 可以包括另外的组件，诸如之前提到的开关控制器，其适合于独立地控制光源。根据本发明的优选实施例，第一和/或第二光源包括布置在所述第一和/或第二光源与反射表面之间的光学路径上的光学元件。使用该光学元件，有利地可以进一步使由相应光源提供的光束适合于期望的束图。光学元件可以是任何适当的类型，诸如扩散元件、 透镜元件或者孔径。优选地是光学元件布置在相应光源与反射表面之间，以使得仅从相应光源发射的光束受到光学元件的影响。根据本发明的发展，反射表面的总表面面积在4 cm2 - 225 cm2的范围内，优选地在20 cm2 - 225 cm2的范围内，最优选地在25 cm2 - 200 cm2的范围内。根据本发明的车辆头灯至少包括前文所述的照明单元。所述头灯可以包括另外的元件，诸如外壳或者用于向照明单元提供电力的适当的配线(wiring)。此外，头灯可以包括适当的并且至少部分透明的盖，该盖可以被形成为用于根据期望的应用而进行输出束的进一步的束成形的透镜。
根据一个发展，车辆头灯包括如前所述的两个照明单元。根据本实施例的设置允许进一步增强车辆头灯的输出束或者提供多个束图，其可以通过单个照明单元的适当的束的组合来提供。例如，可以调适两个照明单元中的第一个的反射表面以提供沿水平轴广布的光分布，同时所述两个照明单元中的第二个的反射表面适合于由所述第一照明单元提供的束的中心中的点分布。因此，可以提供总的输出束，其在束的中心提供高光通量，并且在与光轴分隔开的区域中提供相应减少的光通量，这在机动车应用中可能是期望的。当然，可以在车辆头灯中组合多于两个的照明单元。尽管在上文已经参照用于提供两个不同的束图的照明单元示例性地描述了本发明，但是可以不受任何限制地修改所述设置，用于通过反射表面的适当设计以及多个光源的对应布置来提供多于两个的束图。
本发明的以上和其它方面、特征和优点将根据优选实施例的以下描述变得清楚明白，在所述优选实施例中
图1以沿光轴的纵向截面图示出了照明单元的第一实施例； 图2示出了图1的实施例的示意性正视图； 图3a以示意性正视图示出了照明单元的第二实施例； 图北以示意性正视图示出了照明单元的第三实施例，以及图4以示意性正视图示出了车辆头灯的实施例。
具体实施例方式图1以沿着由线A’ -A表示的光轴的示意性截面图示出了照明单元1的第一实施例。照明单元1包括具有反射表面2的反射器，所述反射表面2面对根据本实施例是LED 类型的第一光源5和第二光源7。反射器由塑料材料制成，并且其表面2通过汽相沉积而被金属化，以反射可见波长范围内的光。反射表面2具有至少75%、优选地至少85%的反射率。反射表面2在其光轴A’_A上具有焦点中心，并且被设计为提供具有第一束图的输出光束，所述第一束图具有基本上水平的明/暗截止线。根据本实例，第一束图对应于雾灯的照明分布，第一束图具有处于垂直地距光轴大约-1°的角度的水平截止线。布置在所述焦点中心中的第一光源5包括发光二极管(LED) 6，其照射反射表面2 以提供所述第一束图。第二光源7包括两个LED 6，它们在垂直于反射表面2的光轴的方向上与第一光源 5相邻地布置。LED 6 “离开焦点”而布置，以提供具有第二束图的输出光束，所述第二束图不表现所述水平截止线。根据本实例，第二束图对应于日间行车灯的照明分布。因此，所述第一束图和第二束图这两者通过反射表面2的适当设计以及相应光源 5、7的LED 6相对于所述反射表面2的对应放置而生成。LED 6是高功率类型，每个提供具有130 Im的光通量的白光，并且被安装在共用印刷电路板8上，所述印刷电路板8提供到电源单元(未示出)的必要电连接并且被安装到反射表面2的下侧(出于清楚的原因未在图1中示出)。光源5、7可彼此独立地控制，以能够在两个束图之间切换，或者同时提供两个束图(如果必要的话)。如可从图1中所示的虚线看到的，LED 6被布置，以使得由第一光源5照射的反射表面2的表面面积基本上等于由第二光源7照射的表面面积，S卩，根据本实例，所述LED 6 中的每一个照射反射表面2的整个表面面积。因为提供第一和第二束图的光源5、7这两者都利用反射表面2的基本上相同的表面面积，照明单元1展现非常紧凑的尺寸，并且可以容易地与机动车的适当的腔集成。如可从图2的正视图中看到的，反射表面2是半圆盖形状，用于提供之前提到的束图。本领域中已知用于创建对应的复杂形状反射表面2的设计方法。根据本实例的反射表面2具有25 cm2的表面面积，以使得照明单元1非常紧凑。图3a以示意性正视图示出了照明单元1的第二实施例。本实施例对应于图2中所示的实施例，例外是光源7的LED 6设有半球形扩散元件9，以使得由第二光源7生成的光束在其被反射表面2反射之前通过扩散元件9。扩散元件9由透明塑料制成，其具有对应设计的内表面，用于扩散所发射的光。使用所述扩散元件9，有利地增大了相应LED 6的有效源大小。图北示出了照明单元1的另一个实施例。依照本图的实施例对应于图3a的实施例，例外是第一照明单元5相对于第二照明单元7的LED 6抬高，从而提供了优化的放置。图4中以示意性正视图示出了车辆头灯10的实施例。车辆头灯10包括根据图北的实施例的两个照明单元1，例外是第一反射表面2’和第二反射表面2’，被设计为提供彼此不同的束图。这样的设置允许进一步改进的束成形，特别是用于提供雾灯和日间行车灯功能的束成形。使第一反射表面2’成形，以提供点光分布，从而在光轴附近的立体角范围内提供高发光强度。这是有用的，因为雾灯和日间行车灯这两者都可能在这个角度范围内需要与整个束的外围角度区域相比明显更高的发光强度。当第一光源5接通时，第一反射表面2’另外提供用于雾灯束图的所需要的水平截止线。第二反射表面2’’为输出束的外围角度区域提供广布的光分布。根据本实施例，所有的LED 6被安装在共用PCB 8上，即安装在共用电路板8的上侧和下侧上。尽管未被示出，车辆头灯10包括具有透明前盖的外壳。尽管已经在附图以及前面的描述中详细图示和描述了本发明，这样的图示和描述将被考虑为说明性或示例性的，而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。例如，可以在一个实施例中操作本发明，在该实施例中
-反射表面2、2’、2’’适合于提供另外的照明束图，诸如远光、近光、停车灯或者刹车灯，其中没有束图或者两个束图展现明/暗截止线， -反射表面2、2’、2’’具有凹形， -代替扩散元件9，使用透镜或者孔径，以及/或者 -LED 6是多染色LED或者优选地是LED阵列。本领域技术人员在实践要求保护的本发明时，根据对附图、公开以及所附权利要求书的研究，能够理解并实现所公开实施例的其他变型。在权利要求书中，词语“包括”不排除其他的元件或步骤，并且不定冠词“一”不排除复数。特定措施叙述在彼此不同的从属权利要求中这一起码事实并不指示这些措施的组合不能被有利地使用。权利要求书中的任何附图标记不应当被解释为限制范围。
权利要求
1.一种照明单元，至少包括-用于提供输出光束的反射表面(2，2’，2’’)，-第一光源(5)，其被布置为照射所述反射表面(2，2’，2’’)的第一表面面积，以及-至少第二光源(7)，其被布置为照射所述反射表面(2，2’，2’’)的第二表面面积，所述第二表面面积基本上等于所述第一表面面积，-所述第一光源(5 )和所述第二光源(7 )可彼此独立地控制，其中-使所述反射表面(2，2 ’，2 ’ ’)成形并且所述光源(5，7 )相对于所述反射表面(2，2 ’， 2’’)而放置，以使得-所述第一光源(5)生成具有第一束图的输出光束，并且-所述至少第二光源(7)生成具有不同于所述第一束图的第二束图的输出光束。
2.根据权利要求1所述的照明单元，其中所述光源(5，7)是LED光源。
3.根据上述权利要求之一所述的照明单元，其中所述反射表面(2，2’，2’’)具有凹形。
4.根据上述权利要求之一所述的照明单元，其中所述第一光源(5)和/或所述第二光源(7)包括多个发光二极管(6)。
5.根据上述权利要求之一所述的照明单元，其中所述第一光源(5)布置在所述反射表面(2，2’，2’’)的焦点中心。
6.根据上述权利要求之一所述的照明单元，其中所述反射表面(2，2’，2’’)是对称的， 并且所述第一光源(5 )布置在所述反射表面(2，2 ’，2 ’ ’)的对称平面中。
7.根据上述权利要求之一所述的照明单元，其中所述第二光源(7)包括通过所述第一光源(5 )彼此分离的至少两个发光二极管(6 )。
8.根据上述权利要求之一所述的照明单元，其中使反射表面(2，2’，2’’)成形，以使得所述第一束图具有基本上水平的明/暗截止线并且所述第二束图不具有水平的明/暗截止线。
9.根据上述权利要求之一所述的照明单元，其中所述第一束图对应于雾灯束图，并且所述第二束图对应于日间行车灯束图。
10.根据上述权利要求之一所述的照明单元，其中第一光源(5)和第二光源(7)被布置，以使得反射表面(2，2’，2’’)可全部被所述第一光源(5)和第二光源(7)中的每一个照射。
11.根据上述权利要求之一所述的照明单元，其中所述第一光源(5)和第二光源(7) 被布置在共用印刷电路板(8)上。
12.根据上述权利要求之一所述的照明单元，其中第一光源(5)和/或第二光源(7)包括布置在所述光源与反射表面之间的光学路径上的光学元件。
13.根据上述权利要求之一所述的照明单元，其中反射表面(2，2’，2’’)的总表面面积在20 cm2 - 225 cm2的范围内。
14.一种车辆头灯，至少包括根据上述权利要求之一所述的照明单元(1)。
15.根据权利要求14所述的车辆头灯，包括根据权利要求1-13之一所述的两个照明单元(1)。
全文摘要
照明单元(1)设有用于提供具有至少两个束图的输出光束的反射表面(2，2’，2’’)。第一光源(5)和第二光源(7)被布置为照射所述反射表面(2，2’，2’’)的基本相同的表面面积，并且可彼此独立地控制。使所述反射表面(2，2’，2’’)成形并且所述光源(5，7)相对于所述反射表面(2，2’，2’’)而放置，以使得所述第一光源(5)生成具有第一束图的输出光束，并且所述至少第二光源(7)生成具有不同于所述第一束图的第二束图的输出光束。对应的车辆头灯(10)包括至少一个照明单元(1)。
文档编号F21K99/00GK102159875SQ200980136668
公开日2011年8月17日 申请日期2009年8月28日 优先权日2008年9月18日
发明者A·G·H·梅杰斯, L·黑南, N·本特, P·布洛门 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司