混合式前照灯系统和方法与流程

机动车辆含有许多用于内部和外部照射的照明装置。举例来说，外部车辆照明装置可以执行制动灯功能、尾灯功能、前照灯功能、日行灯功能、动态弯曲灯功能和雾灯功能。许多研究已经发现，夜间能见度是高速公路安全的关键。

为了改进车辆和行人的安全性，大多数政府颁布了规定了机动车辆照明性能要求的一些形式的安全规定。这有助于确保充分照射道路并且增强机动车辆在道路上的可见度，以使得在白天、在黑暗中以及在降低能见度的条件下感知它们的存在并且理解它们的信号。

对于车辆制造商来说，设计符合全球各种标准的技术要求的车辆照明装置是十分谨慎的，并且特定来说在其相关联的市场区域。近年来，车辆照明对消费者的审美吸引力也变得重要。因此，考虑到其上安装有照明装置的车辆的造型，车辆制造商已努力设计车辆照明装置。此外，车辆制造商可以提供可选的照明效果(除了所需的照明功能之外)以增强车辆的照射性能和造型。

提供审美吸引力的车辆照明装置同时也满足必要的成本、技术和监管要求可能在技术上具有挑战性。举例来说，目前制造的轿车和卡车上的前照灯通常使用大功率并且需要各种附加部件，例如，反射器、透镜、截止装置等。美学照明效果导致更多的部件和复杂性。这样的车辆照明装置通常不容易适应车辆的造型。

近年来，许多车辆制造商已经开始使用具有发光二极管(led)的灯。led源灯有助于满足所期望的照明性能，降低功耗并且提供改进的美学特性。

也已经使用了具有一个或多个激光二极管光源的前照灯。激光二极管光源提供有利于沿道路和在热点地区中使用的高亮度光源。然而，具有激光二极管光源的前照灯比具有led光源的前照灯成本更高。

本文中提供的“背景”描述是出于总体上呈现本公开的背景的目的。目前提及的发明人在本背景技术章节中描述的范围内的工作以及在提交时可能不符合传统技术的描述的方面既不明确也不隐含地被承认为针对本公开的传统技术。

技术实现要素：

本文中描述的实施例包含以下方面。

(1)前照灯组件具有被配置成产生近光束分布的近光束组件。所述近光束组件包含：第一近光束固态光源模块，所述第一近光束固态光源模块具有光学地配置成发射第一发光强度分布的第一固态激光光源和光学地配置成发射第二发光强度分布的第二固态激光光源；和第二近光束固态光源模块，所述第二近光束固态光源模块具有光学地配置成发射第三发光强度分布的固态光源，所述第三发光强度分布与所述第一发光强度分布和所述第二发光强度分布中的至少一个至少部分地重叠。所述前照灯组件还具有被配置成产生远光束分布的远光束组件。

(2)根据(1)所述的前照灯组件，其中，所述第一发光强度分布不同于所述第二发光强度分布。

(3)根据(1)或(2)所述的前照灯组件，其中，所述第一发光强度分布包含最大强度热点区域。

(4)根据(1)到(3)中任一项所述的前照灯组件，其中，所述第二发光强度分布包含集中强度热点区域和与所述第一发光强度分布相比更大的扩展分布。

(5)根据(1)到(4)中任一项所述的前照灯组件，其中，所述第二近光束固态光源模块包含多个发光二极管(led)部件。

(6)根据(1)到(5)中任一项所述的前照灯组件，其中，所述第二近光束固态光源模块包含多个固态光源模块。

(7)根据(1)到(6)中任一项所述的前照灯组件，其中，所述第一发光强度分布等于所述第二发光强度分布。

(8)根据(1)到(7)中任一项所述的前照灯组件，其中，所述第一近光束固态光源模块和所述第二近光束固态光源模块中的每一个包含半导体发光二极管(led)、有机发光二极管(oled)、聚合物发光二极管(pled)和单片发光二极管(mled)中的至少一个。

(9)一种前照灯组件，具有第一固态光源模块和第二固态光源模块。所述第一固态光源模块包含光学地配置成发射第一发光强度分布的第一固态激光光源和光学地配置成发射第二发光强度分布的第二固态激光光源。所述第二固态光源模块光学地配置成发射第三发光强度分布，所述第三发光强度分布与第一发光强度分布和第二发光强度分布中的至少一个至少部分地重叠。所述前照灯组件被配置成产生近光束分布。

(10)根据(9)所述的前照灯组件，其中，所述第一发光强度分布不同于所述第二发光强度分布。

(11)根据(9)或(10)所述的前照灯组件，其中，所述第一发光强度分布包含最大强度热点区域。

(12)根据(9)到(11)中任一项所述的前照灯组件，其中，所述第二发光强度分布包含集中强度热点区域和与所述第一发光强度分布相比更大的扩展分布。

(13)根据(9)到(12)中任一项所述的前照灯组件，其中，所述第二固态光源模块包含多个led部件。

(14)根据(9)到(13)中任一项所述的前照灯组件，其中，所述第二固态光源模块包含多个固态光源模块。

(15)根据(9)到(14)中任一项所述的前照灯组件，其中，所述第一发光强度分布等于所述第二发光强度分布。

(16)根据(9)到(15)中任一项所述的前照灯组件，进一步包含被配置成产生远光束分布的远光束组件。

(17)根据(9)到(16)中任一项所述的前照灯组件，其中，所述第一固态光源模块和所述第二固态光源模块中的每一个包含半导体发光二极管(led)、有机发光二极管(oled)、聚合物发光二极管(pled)和单片发光二极管(mled)中的至少一个。

(18)一种产生混合式发光强度分布的方法，包含：经由第一固态光源模块的第一固态激光光源发射第一发光强度分布；经由所述第一固态光源模块的第二固态激光光源发射第二发光强度分布，其中所述第一发光强度分布不同于所述第二发光强度分布；和经由第二固态光源模块发射第三发光强度分布，其中所述第三发光强度分布与所述第一发光强度分布和所述第二发光强度分布中的至少一个至少部分地重叠。

(19)根据(18)所述的产生混合式发光强度分布的方法，其中，所述第一发光强度分布包含最大强度热点区域。

(20)根据(18)或(19)中任一项所述的产生混合式发光强度分布的方法，其中，所述第二发光强度分布包含集中强度热点区域和与所述第一发光强度分布相比更大的扩展分布。

(21)一种通过(18)到(20)中任一项制造的产品。

前述的段落已经借助于总体介绍提供，并且并不意在限制以下权利要求书的范围。通过参考结合附图进行的以下详细描述，将最好地理解所描述的实施例以及其它优点。

附图说明

通过当结合附图考虑时参考以下详细描述，可以容易地获得对实施例的更全面的了解和许多其伴随优点，其中：

图1图示了根据一个实施例的示例性机动车辆的前端；

图2是根据一个实施例的示例性道路、机动车辆和光分布图案的示意图；

图3图示了根据一个实施例的示例性发光强度分布；

图4图示了根据一个实施例的示例性发光强度分布；

图5a图示了根据一个实施例的示例性混合式前照灯；

图5b图示了根据一个实施例的固态激光光源模块和固态光源模块；

图5c图示了根据一个实施例的固态激光光源模块和两个固态光源模块；

图6a图示了根据一个实施例的具有两个固态激光光源的固态激光光源模块的部件；

图6b图示了根据一个实施例的被封装为模块的两个固态激光光源；

图7a图示了根据一个实施例的固态激光光源的示例性发光强度分布；

图7b图示了根据一个实施例的固态激光光源的示例性发光强度分布；

图7c图示了根据一个实施例的两个固态激光光源的示例性组合式发光强度分布；

图8图示了根据一个实施例的用于固态光源部件的平坦光束图案的示例性发光强度分布；

图9图示了根据一个实施例的用于混合式固态光源模块和固态激光光源模块的示例性组合式发光强度分布；

图10图示了根据一个实施例的示例性混合式近光束阵列组件的布局；

图11图示了根据一个实施例的示例性近光束前照灯组件的功能框图；

图12图示了根据一个实施例的示例性固态激光光源模块的功能框图；和

图13是根据一个实施例的产生混合式发光强度分布的方法的流程图。

具体实施方式

以下描述旨在通过给出本公开的特定示例和实施例来进一步阐明本公开。这些实施例意在图示而不是穷举。本公开的全部范围不限于说明书中公开的任何特定实施例，而是由权利要求书定义。

为了清楚起见，并未详细示出和描述本文中所描述的实施方案的所有特征。将了解，在任何这样的实际实施方案的开发中，为了实现开发者的特定目标(例如，符合与应用和业务相关的约束)将做出许多实施方案特定的决定，并且这些特定目标将会因实施方案和开发人员不同而不同。

本文中描述的实施例提供了用于混合式前照灯的系统和方法。特定来说，混合式前照灯包括(若干)固态光源和(若干)固态激光光源。如本文所使用的，固态光源是指使用电致发光现象的光源类型，其中材料响应于电流的通过或者响应于强电场而发光。光源的示例包含但不限于半导体发光二极管(led)、有机发光二极管(oled)、聚合物发光二极管(pled)和单片发光二极管(mled)。远光束组件产生与低光束分布互补的光束分布以获得高光束分布。

在一个示例中，(若干)固态光源以最小的成本提供宽扩散功能，而固态激光光源沿道路提供高亮度。选择固态光源和固态激光光源的光束图案以协调这些不同源的光束图案中的差异。附加的固态激光光源和/或固态光源可用于在不同的光源光束图案之间混合或过渡。

图1图示了示例性机动车辆100的前端。机动车辆100包含两个前照灯组件105a和105b。前照灯组件105a和105b包含近光束前照灯110a和110b(也被称为近光束或低光束)和远光束前照灯115a和115b(也被称为主光束或驱动光束)。通常，每当另一车辆在机动车辆100正前方的道路上时和/或每当另一车辆从相反方向接近机动车辆100时，使用近光束前照灯110a和110b。

图2是示例性道路200、机动车辆205和用于机动车辆205的近光束前照灯的光分配图案210的示意图。用于机动车辆205的近光束前照灯的光分布图案210可以被光学地设计成最小化跨越道路200的中心线220的光的量，以减少对迎面而来的机动车辆215的驾驶员的炫目(来自前大灯的炫目效应)。另外，可以限制机动车辆205的近光束前照灯的范围，以减少在相同方向上行驶的机动车辆205的正前方的机动车辆225的驾驶员在后视镜中的炫目。

图3图示了在与前照灯的前(发光)面间隔开并且平行的屏幕处观察或测量的近光束前照灯的示例性发光强度分布300。水平轴线h和竖直轴线v被示出为覆盖在图3中的发光强度分布300上。水平轴线h和竖直轴线v识别与前照灯中心和屏幕两个相交的水平和竖直平面。图3中所示的水平轴线h和竖直轴线v包含以5°间隔间隔开的刻度标记。

使用机动车辆的大多数州、国家或地区都有车辆为了合法使用道路必须遵守的各种要求和标准。举例来说，联邦机动车辆安全标准(fmvss)第108号规定了针对在美国境内运行的车辆上的前照灯的各种最大和最小光强度值(基于角度)。除了这些要求之外，美国公路安全保险协会(iihs)针对前照灯性能具有自己的一套测试和评级(前大灯测试和评级方案)。iihs测试和评级旨在鼓励制造商改进在实际道路使用中的照射性能。iihs评估已经示出，车辆前照灯提供的路面照射变化很大。另外，iihs将大部分前照灯评级为劣质类别(例如，照射不足、过度眩光等)。

图3中的点305是由fmvss第108号标准定义的关键测量位置，用于确保近光束前照灯不会使迎面而来的机动车辆的驾驶员眩目。点305位于竖直轴线v的左侧3.5°和水平轴线h的下侧0.86°。为了满足fmvss第108号的要求，前照灯近光束在点305处必须具有低于规定阈值的发光(光度)强度(举例来说，12,000cd)。fmvss第108号还规定了在发光强度分布300上的其它点处的最小发光强度。

图4图示了类似于图3中所示的发光强度分布的近光束前照灯的示例性发光强度分布400。具有凹口415的矩形区域410是目标区域，其可以被另外照亮以在基于iihs前大灯测试和评级方案而执行的测试中实现更高的评级。在一些实施例中，凹口415减少了位于竖直轴线v左侧3.5°和水平轴线h下侧0.86°的点305(图3)周围的光发射。凹口415可以允许前照灯组件105a和105b产生改进的iihs评级，同时仍满足fmvss第108号的要求。在一些实施例中，凹口415可以基本上位于竖直轴线v的左侧。在其它实施例中，凹口415可以围绕竖直轴线v对称地定位。凹口的放置通常取决于特定的安全要求和不与安全要求相冲突的用户偏好。

图5a图示了根据本文中所描述的实施例的示例性混合式前照灯500。图5a图示了固态激光光源模块510和固态光源模块520。在固态激光光源模块510中，ld1代表第一激光二极管光源，并且ld2代表第二激光二极管光源。

本发明人认识到，固态激光光源模块510与固态光源模块520的分离是期望的，因为两个模块的热、电子和安全考虑是不同的。此外，固态激光光源模块510与固态光源模块520的分离促进了两个模块与相关联公差的单独瞄准和对准。图5a、以及图5b和图5c图示了独立于固态光源模块520的固态激光光源模块510的独立竖直调整。另外，固态激光光源模块510通常需要激光安全传感器并且具有附加的热要求。

图5b图示了具有多个固态光源部件的固态激光光源模块510和固态光源模块520。图5b图示了六个led部件，led1到led6。然而，本文中所描述的实施例可以预期少于六个led部件或多于六个led部件。

图5c图示了固态激光光源模块510和具有三个led部件led1到led3的第一固态光源模块521和具有三个led部件led4到led6的第二固态光源模块522。然而，本文中所描述的实施例可以预期多于两个的固态光源模块。另外，本文中所描述的实施例可以预期每个固态光源模块内少于三个或多于三个的led部件。

图6a图示了具有两个激光二极管源ld1和ld2的固态激光光源模块510的部件。激光二极管源中的每个具有分别带有折叠器630和成像透镜640的椭圆形反射器610和620，其中光源射线被折射并且通过成像透镜640再透射出。由热塑性或金属材料制成的示例性椭圆形反射器610和620具有大约0.80的反射率(r)。反射器过渡表面被设计成用于吸收光。示例性反射器过渡表面具有3mm到6mm的焦距范围。示例性折叠器630具有反射率大约为0.85的材料。举例来说，示例性成像透镜640由聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚碳酸酯(pc)、硅树脂、玻璃或热塑性材料制成。图6b图示了被封装为固态光源模块510的两个激光二极管源。

图7a图示了用于第一激光二极管源ld1的示例性发光强度分布。ld1提供了热点区域，以沿道路在一段距离处提供足够的光。热点区域可以被定义为具有最大强度(坎德拉)的区域。热点区域具有小的孔径高度(相对于最大强度的竖直位置)，其中热点区域集中在水平线附近和/或在水平线附近具有增加的最大强度。可以达到更高的最大强度，但当它竖直地位于大约2.0度时，沿道路或靠近地平线的投射可能不会那么多。靠近其截止点的高的最大强度对于沿道路投射而言是最佳的。在图7a中，最大强度位于沿着水平轴线0.2度并且沿着竖直轴线-0.4度的位置处。所图示的最大强度是34,524.20坎德拉，总流明通量为134.79。

图7b图示了第二激光二极管源ld2的示例性发光强度分布。ld2的发光强度分布具有大于ld1的扩展，以与平坦的固态光源模块混合。在图7b中，最大强度位于沿着水平轴线0.2度并且沿着竖直轴线-0.6度的位置处。所图示的最大强度是6856.43坎德拉，其总流明通量为137.57。

具有不同强度分布的任何数量的ld可被用于提供从ld1的热点到特定固态光源模块的强度分布的所期望的混合过渡。在替代实施例中，由于分布图案和集中热点区域，第二激光二极管源ld2可用高亮度固态光源部件来替换。与固态激光光源模块相比，这将为固态光源模块提供更低的成本和更好的色彩适应性，但强度过渡可能变得更加明显。

可以使用固态激光光源和固态光源的组合来实现所期望的效果。然而，可能会实现某些缺点，例如，减小的源亮度。这可能降低iihs评级下的最大强度并且降低性能。光学系统也可能需要更大以获得相同的性能。

图7c图示了用于第一激光二极管源ld1和第二激光二极管源ld2的示例性组合式发光强度分布。在图7c中，最大强度位于沿着水平轴线0.1°并且沿着竖直轴线-0.5°的位置处。所图示的最大强度是39,700坎德拉，其总流明通量为275。组合式激光二极管源提供改进的公差，并且足以满足大多数前照灯标准和测试点。在实施例中，ld1和ld2的光学配置是相同的。

图8图示了用于固态光源部件的平坦光束图案的示例性发光强度分布。在图8中，最大强度位于沿着水平轴线-10.6度并且沿着竖直轴线-0.8度的位置处。所图示的最大强度是11,734.27坎德拉，其总流明通量为1008.76。

图9图示了用于混合式固态光源模块和固态激光光源模块的示例性组合式发光强度分布，其中所述固态激光光源模块包含第一激光二极管源ld1和第二激光二极管源ld2。在图9中，最大强度位于沿着水平轴线0.1度并且沿着竖直轴线-0.6度的位置处。所图示的最大强度是47,205.77坎德拉，其总流明通量为1266.23。平坦固态光源模块与固态激光光源模块的组合产生高性能均匀光束。混合式近光束前照灯提供了一个薄型前照灯组件，可最佳地降低路灯性能并且成本低于完全固态激光光源组件。

图10图示了示例性混合式近光束阵列组件的扩展视图。图10图示了七个固态光源模块，编号为1到7。然而，本文中所描述的实施例预期多于七个或少于七个的固态光源模块。模块8代表固态激光光源模块。图10还图示了单个连续的透镜和折叠器。然而，本文中所描述的实施例也可以预期单独的反射器区段。

在仅出于图示性目的而给出的实施例中，每个区段(单独的模块加上反射器610和620、折叠器630和成像透镜640的相关联部分)的尺寸大约为15mm高、18mm宽和25mm深。当每个固态光源模块产生大约300流明时，流明阵列产生7×300＝大约2100流明。椭圆形反射器610和620可以由热塑性或金属材料制成，并且可以具有1.5mm到4mm的焦距范围和0.90到0.95的反射率(r)范围。折叠器630材料具有大约0.8到0.95的反射率。成像透镜640可以由pmma、pc、硅树脂、玻璃或热塑性材料制成。然而，本文中所描述的实施例可以预期区段的其它材料和尺寸。

图11图示了近光束前照灯组件1100的功能框图。近光束前照灯组件1100包含近光束控制电路1105、固态激光光源模块1110和固态光源模块1115。除了固态光源模块1115以外，一个或多个可选模块1120包含附加的固态光源模块。输入信号1125连接到近光束控制电路1105。输入信号1125可以是开关以启动或关闭对固态激光光源模块1110、固态光源模块1115和(若干)可选固态光源模块1120中的一个或多个的电力。本文中所描述的实施例可以预期其它类型的输入信号1125，例如，亮/暗输入信号。

应当注意的是，虽然图11图示了包含在近光束前照灯组件1100内的近光束控制电路1105，但近光束控制电路705也可以定位成与近光束前照灯组件1100分开。此外，单个近光束控制电路1105可以用于左和右近光束前照灯组件，以使得固态激光光源模块1110、固态光源模块1115和(若干)可选的固态光源模块1120以同步方式被驱动。

图12图示了包含激光发射器1205、磷光板1210、反射镜1215和透镜1220的示例性固态激光光源模块1200的功能框图。在一些实施方案中，激光发射器1205可以包含具有在蓝色可见光谱中的发射(举例来说，具有在360nm与480nm范围内的波长)的固态激光光源。在一些实施例中，激光发射器1205可以安装在热沉1207上。

来自激光发射器1205的光被引导穿过磷光板1210。磷光板1210可以包含磷光体，例如但不限于yag、luag、氮化物、氮氧化物等。磷光板1210将来自激光发射器1205的光转换成白光。代替磷光板1210，激光发射器1205可以涂覆有类似材料的磷光体层。

来自激光发射器1205的光被反射镜1215反射。在一些实施例中，反射镜1215可以包含致动器和/或振动器，所述致动器和/或振动器被配置成扩宽或修整来自激光发射器1205的光束的形状。从反射镜1215反射的光通过透镜1220。可以在固态激光光源模块1200中采用其它部件来检测磷光板1210或反射镜1215的故障，以确保固态激光光源模块1200的安全。

图13是用于生成混合式发光强度分布的示例性方法1300的流程图。在步骤1310中，经由第一固态光源模块的第一固态激光光源发射第一发光强度分布。在一个实施例中，第一发光强度分布包含最大强度热点区域。

在步骤1320中，经由第一固态光源模块的第二固态激光光源发射第二发光强度分布。第一发光强度分布不同于第二发光强度分布。在一个实施例中，第二发光强度分布包含集中强度热点区域和与第一发光强度分布相比更大的扩展分布。

在步骤1330中，经由第二固态光源模块发射第三发光强度分布。第三发光强度分布与第一发光强度分布和第二发光强度分布中的至少一个至少部分地重叠。

本文中所描述的实施例提供许多优点。本文中所描述的用于混合式近光束组件的实施例提供高亮度和小孔径高度的灯组件。固态激光光源模块的优越品质与低成本固态光源模块组合。

虽然本文中已经描述了某些实施例，但这些实施例仅以示例的方式呈现，并且并不意在限制本公开的范围。使用本公开中的教导，本领域普通技术人员可以以各种方式修改和适应本公开，在本文中所描述的实施例的形式中做出省略、替换和/或改变，而不脱离本公开的精神。此外，在解释本公开时，所有的术语都应当以与上下文一致的最可能宽泛的方式来解释。所附权利要求书和其等同物意在涵盖如将归属于公开的范围和精神内的这样的形式或修改。