一种具有自适应远光功能的车灯的制作方法

本实用新型涉及车灯，具体地，本实用新型涉及一种具有自适应远光功能的车灯，所述具有自适应远光功能的车灯通过光形的快速变化及叠加，并结合对光源的快速开、闭控制来实现车灯自适应远光功能。

背景技术：

随着车辆夜间行驶安全问题日益突出，对新型智能车灯的自适应远光功能技术提出更高的要求，所谓新型智能车灯的自适应远光功能技术主要是以同时实现AFS和ADB功能为目的开发的光型可变车灯。

例如，车灯系统采用具有ADB功能的大灯，并配合车辆的探测系统，在侦测发现道路上其他参与者(比如相向、同向行驶的车辆或行人等)处于大灯照明的某一区域内时，所述车灯系统可智能地调节该区间的照明亮度，避免对被照明者形成危险的炫目，同时，对没有其他道路参与者的空间继续保持高亮度的照明。由此，既能保证我方(搭载LED自适应大灯的汽车驾驶员)的前方高质量照明，又不会对道路上其他参与者(比如相向、同向行驶的车辆或行人等)形成危险的炫目，保证了道路上各方的夜间驾驶安全。

所谓ADB功能，最理想的情况是，由智能大灯形成的暗区只有对方驾驶员在不同位置时头部的大小，其他空间依然保持完全没有目标时的高亮度照明，这样对方不会被炫目，我方也可以尽可能的照亮行驶路线上的任何区域。

自适应远光一般通过摄像头或其他感应设备确定路况，再运算出所要遮蔽的暗区。所以对光源的开启、关闭是根据路况转换而来。但自适应远光的基础就是实现局部暗区。

作为现有的解决方案之一，是所谓的基于MATRIX技术的矩阵大灯，这种技术方案将整个前照灯的照明空间分割成连续不同的区块，每个区块由数量不同的LED来负责照明，通过熄灭特定区块的LED，可以提供最小约1°的暗区。

例如，申请号201210421033.4公布了一种大灯投影模块，其[0010]描述到在主光学单元的构造方面的其它要求与从驾驶员的视线上看产生的光分布的在车道上投影的单个局部区域的角度范围有关。因此，成像的像素应该例如只具有几度(例如1°)的角宽。成像的像素的竖直角度范围只稍大一点。因此，通过有针对性地操控前大灯模块的一个或多个发光二极管，产生的光分布可尤其精细地改变，例如用来实现局部远光功能或标志光功能。在局部远光功能中通过有针对性地熄灭单个的发光二极管，可遮住产生的光分布的已探测到了其它交通参与者的区域。在标志光功能中通过有针对性地激活单个的发光二极管，在机动车前方有针对性地照射探测到的目标，以使机动车的驾驶员注意。

又例如，申请号为201410445932.7的中国专利，公开了一种用在机动车前照灯的LED模块中的投射光学器件。LED模块具有：以LED矩阵形式的光源，该LED矩阵包括多个矩阵式地彼此并排和/或相互叠加地设置的LED芯片；初级光学器件，该初级光学器件包括多个矩阵式地彼此并排和/或相互叠加地设置的初级光学元件，用于使由光源发射出的光聚拢；以及投射光学器件。所述投射光学器件将初级光学器件的射出面投射到机动车前面的行车道上，以产生预定的光分布。

申请号为201510036140.9专利公开一种机动车前大灯的光模块。该光模块包括：多个呈矩阵状并排和/或重叠设置的、单个可控制的、用来发出光线的半导体光源；多个对应于这些半导体光源的、矩阵状并排和/或重叠设置的主光学单元，其用来将至少一部分由半导体光源发出的光线束集起来，并且用来在主光学单元的光输出面上产生主要光分布；以及一个共同的次级光学单元，其使主要光分布作为次级光分布在机动车前方的车道上这样成像，使次级光分布将远方区域照亮。

然而，上述专利都是通过发光二极管(即LED发光芯片)的静态关断来实现自适应远光功能所需要的暗区，其缺陷在于：

1，其成像的像素数与LED芯片数相对等，如需实现较高像素时，相应的LED芯片数也较多，相应的控制线路板也更加复杂，所述主光学单元的光导体的复杂性及制造难度大大上升，并且导致成本上升。另外，受车灯空间限制，LED芯片的使用数量也有其极限，导致大灯投影模块的像素数有限。

2，包括上述矩阵大灯技术方案在内，现有实现这种照射范围可调的灯具，还存在一个共同的问题，那就是系统形成暗区的最小角度依然太大。也就是说，形成的暗区虽然可以使得目标车辆的驾驶员不炫目，但是暗区的范围也已经大大超过目标所需的车宽，造成我方需要照明区域的损失。例如前面提到的矩阵大灯，最小可提供1°的暗区。该暗区的实际横向宽度视目标与我方距离而定的，比如在ADB希望发挥作用的400米处，暗区的宽度为(400米*tan 1°)＝6.98米，而实际车宽(以普通乘用车为例)约1.9米，显然暗区过大了。

3，目前的车灯系统都是通过静态模式，或通过占空比控制实现亮度调节，但光形本身是没有变化的。

作为光形快速变化的一个特殊状态就是光形的直线往复平移，当对光形每个运动周期的同一位置实行快速关断，就可以实现自适应远光所需要的局部暗区。虽然快速变换及对光源快速开启、关闭控制已有报道，但以实现自适应远光暗区为目的应该没报道过。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型目的在于：提供一种具有自适应远光功能的车灯，所述具有自适应远光功能的车灯通过光形的快速变化及叠加，并结合对光源的快速开、闭控制来实现车灯自适应远光功能。

本实用新型有别于传统的静态车灯功能，通过动态的光形快速变化并形成叠加光形来实现车灯功能。

本实用新型目的还在于：提供一种具有自适应远光功能的车灯，可通过较少的LED发光芯片实现较大的照明区域。

本实用新型目的还在于：提供一种具有自适应远光功能的车灯，通过动态光形的叠加实现光能分布的控制，可以实现远光照明理想的中心亮，并逐渐变暗的照明光形。

本实用新型目的还在于：提供一种具有自适应远光功能的车灯，在动态变化并叠加后有助于改善自适应远光均匀性。

本实用新型目的还在于：提供一种具有自适应远光功能的车灯，与现有的通过矩阵排布的多LED发光芯片结合静态关断的自适应远光功能相比，可以实现更小的暗区，可以显著提高自适应远光的控制精度。

本实用新型目的还在于：提供一种具有自适应远光功能的车灯，可以通过矩阵排布的多个单独开关可控的多芯片联合控制，形成矩阵光形。

本实用新型目的还在于：提供一种具有自适应远光功能的车灯，采用多片LED发光芯片，并相对透镜或透镜组焦点进行前后离焦，可进行多维的自适应远光功能调节，即，针对位于车灯前方不同距离的上下左右物体分别同时实施自适应远光功能控制。

本实用新型的一种车灯自适应远光功能调节方法的技术方案如下：

一种具有自适应远光功能的车灯，其特征在于，

通过光学透镜将LED光源发出的类朗伯型发散光线进行准直，形成接近平行的照明光线，所述照明光线在前方竖直屏上形成一次光斑及其一次光形，一次光形为形成于一次光斑周围的一次强光斑，

使光源相对于透镜进行横向位移，形成二次光斑及其连续的二次光形，

通过一次光形和二次光形的动态叠加形成远光照明光形，所述一次光形和二次光形的动态叠加包括光形形状变化或位置变化的叠加。

根据本实用新型所述一种具有自适应远光功能的车灯，其特征在于，

使得光源运行至每个周期的某一位置时进行关断，其余位置为开启状态，使得对应于该位置时的前方竖直屏上形成具有暗区的光形，从而实现自适应远光功能，即ADB功能，

即，通过动态移动的光形再结合对光源的快速关断形成局部暗区，实现自适应远光功能。

根据本实用新型所述一种具有自适应远光功能的车灯，其特征在于，所述暗区包括：在光源移动过程中所形成、位于一次光形与光源移动位移至某一位置时关断所对应的暗区之间的过渡暗区，即低亮过渡区，及光源关断时所对应的真暗区。

根据本实用新型所述一种具有自适应远光功能的车灯，其特征在于，在光源与光源的透镜或透镜组之间增加二次配光件，对光形进行改变，所述二次配光件作用在于对一次光形进行光形及位置的改变。

根据本实用新型所述一种具有自适应远光功能的车灯，其特征在于，采用旋转光源装置，使光源在某一横向区域进行快速直线往复位移，便形成连续的照明光形。

根据本实用新型所述一种车灯自适应远光功能车灯，其特征在于，所述旋转光源系统由LED反光芯片、金属基板组成光源组件，使得光源组件以发光面法向旋转轴进行高速旋转，所述旋转频率不低于肉眼可识别频率。

根据本实用新型所述一种车灯自适应远光功能车灯，其特征在于，LED发光芯片的运动频率为50-500赫兹，开关频率为1000-50000赫兹。

根据本实用新型所述一种具有自适应远光功能的车灯，其特征在于，在光源的光源对应的透镜或透镜组前方出光侧设置包括PBS分光器、摄像头CMOS芯片及成像透镜组的智能照明光控系统，进行车灯自适应远光功能调节，

所述智能照明光控系统包括设置于PBS分光器透镜对侧的LCD液晶屏、LCOS芯片或DMD芯片；

所述智能照明光控系统发出的光线一部分透过PBS分光器并照射到成像透镜组，最终形成照明光形；

所述智能照明光控系统发出的另一部分光线经PBS分光器反射到与摄像头CMOS芯片的相反方向，以避免照明系统的光照射到CMOS芯片，对CMOS芯片产生干扰；

而环境光则与照明光路反向进入所述成像透镜组，

环境光的一部分光通过PBS分光器反射到感光芯片集成电路，形成信息来源，经过感光芯片集成电路CMOS芯片，用来将光信号转换为电信号，运算系统通过分析电信号得出结论，并将运算结果传输给包括LCD、LCOS、DMD芯片的控制线路板的执行系统，进行分析及处理后，判断出路面车辆、行人等信息，并控制智能照明光控系统进行自适应远光功能调节控制。

根据本实用新型所述一种具有自适应远光功能的车灯，其特征在于，光源的LED发光芯片为多片LED发光芯片，可相对光源的透镜或透镜组焦点进行前后离焦0-5mm，以进行多维的自适应远光功能调节。

根据本实用新型所述一种车灯自适应远光功能调节方法，其特征于，所述旋转光源系统包括设置于LED反光芯片的散热片。

根据本实用新型所述一种具有自适应远光功能的车灯，其特征在于，LED发光芯片的运动频率为50赫兹，开关频率为1000赫兹,所述旋转光源开断一次的时间是1毫秒，以实现真暗区周边0.5度的过渡暗区，即低亮过渡区及1毫秒时间内光源关断时所对应的真暗区。

根据本实用新型所述一种具有自适应远光功能的车灯，其特征在于，光源相对于透镜进行位移指变换频率大于人眼所能识别的帧数，通常大于每秒30帧。

根据本实用新型所述一种自适应远光功能调节方法，其特征在于，所述PBS分光器设置在成像透镜组的焦点或焦平面处，摄像头与车灯、智能照明光控系统及PBS分光器共用一个透镜组。

根据本实用新型所述一种具有自适应远光功能的车灯，所述LED发光芯片为多LED发光芯片，所述多LED发光芯片之间存在0.1毫米至0.5毫米的间隙。

较好的是，所述发光芯片选自长方形发光芯片及正方形发光芯片。

所述长方形发光芯片选自1mm*1-5mm的长方形发光芯片，所述正方形发光芯片选自1-5mm*1-5mm的正方形发光芯片。

根据本实用新型，光形变化可以分为形状变化及位移，也可以是形状及位置的复合变化。本实用新型有别于传统的静态的车灯功能，通过动态的光形的快速变化并形成叠加光形来实现车灯功能。优点在于：

1、有助于通过较少的LED发光芯片实现较大的照明区域。比如通过图2所示的光形，实现图4所示的照明区域。

2、通过动态光形的叠加实现光能分布的控制。比如图6至图12所示的照明光形，可以实现远光照明理想的中心亮，并逐渐变暗的照明光形。

3、有助于改善光形均匀性。即使不均匀的照明光形，在动态变化并叠加后有助于改善均匀性。

更特别的，与现有的通过矩阵排布的多LED发光芯片结合静态关断的自适应远光功能相比，本实用新型优点如下：

1、可以实现更小的暗区，可以显著提高自适应远光的控制精度。2、可以大大减少LED发光芯片的数量，通过单个LED发光芯片就可以实现。

3、可以通过矩阵排布的多个单独开关可控的多芯片联合控制，形成矩阵光形，如图15、16所示。

附图说明

图1是本实用新型的一种新型车灯系统的光路简图。

图2是本实用新型的正方形LED发光芯片焦点处的屏幕光形示意图之一。

图3是本实用新型的正方形LED发光芯片横向偏移时的屏幕光形示意图。

图4是本实用新型的正方形LED发光芯片横向快速往复移动时的屏幕光形示意图。

图5是本实用新型的正方形LED发光芯片横向快速往复移动光形叠加，且局部区域关断时的屏幕光形示意图。

图6是本实用新型的长方形LED发光芯片焦点处的屏幕光形示意图。

图7是本实用新型的长方形LED发光芯片前后离焦1mm处的屏幕光形示意图。

图8是本实用新型的长方形LED发光芯片前后离焦2mm处的屏幕光形示意图。

图9是本实用新型的长方形LED发光芯片前后离焦3mm处的屏幕光形示意图。

图10是本实用新型的长方形LED发光芯片前后离焦4mm处的屏幕光形示意图。

图11是本实用新型的长方形LED发光芯片前后离焦5mm处的屏幕光形示意图。

图12是本实用新型的长方形LED发光芯片前后快速往复移动光形叠加的屏幕光形叠加示意图。

图13-图16分别显示可以通过矩阵排布的多个单独开关可控的多芯片联合控制，形成矩阵光形。a表示透明光导体的周期性往复摆动的角度范围，用以光形的周期性角度变换。

图17为本实用新型摄像头一体化智能车灯模组示意图。

图18为本实用新型摄像头一体化智能车灯模组的环境光路示意图。

图中，1是LED光源，2是光源对应的透镜或透镜组，3是二次配光件，4是成像透镜组，5是PBS分光器，6是摄像头CMOS芯片,7是设置于PBS分光器透镜组对侧的LCD液晶屏、LCOS芯片或DMD芯片，用于形成暗区，8为真暗区，9为过渡暗区。S为光形的移动速度。

具体实施方式

如图1所示，通过光学透镜将LED光源发出的类似朗伯型发散的光线进行准直，形成接近平行的照明光线，其在前方25米竖直屏上的光形如图2所示，为上下及左右各0.5度左右的强光斑，所述光斑大小取决于光源发光面积、形状，以及透镜形式，如光源对应的透镜或透镜组或具有单向扩散的透镜等。

图2、图3描述了一种正方形LED发光芯片在光源对应的透镜或透镜组焦点附近横向往复运动时不同位置的光形示意图，图4是上述正方形LED发光芯片在光源对应的透镜或透镜组焦点附近横向快速往复运动的叠加光形示意图。图5所示具有暗区的光形，从而实现自适应远光功能。图6-图16分别显示可以通过矩阵排布的多个单独开关可控的多芯片联合控制，形成矩阵光形。

如图2所示，可以在光源与透镜之间增加二次配光件，对光形进行改变。再通过对光源相对于与透镜进行横向位移，形成如图3所示光斑，更进一步，对光源在某一横向区域进行快速直线往复运动，便形成如图4所示的连续照明光形，并且在此基础上，将光源运行至某一位置时进行关断，其余位置为开启状态，形成如图5所示具有暗区的光形，从而实现自适应远光功能。

图2至图4即描述了光形位置快速变换并通过光形叠加实现车灯功能的方法。图2、图3描述了一种正方形LED发光芯片在光源对应的透镜或透镜组焦点附近横向往复运动时不同位置的光形示意，图4是上述正方形LED发光芯片在光源对应的透镜或透镜组焦点附近横向快速往复运动的叠加光形示意。

图5为上述方法结合LED发光芯片在某一位置快速关断形成暗区，从而实现自适应远光功能的光形示意。图6至图11是图1中LED发光芯片相对于光源对应的透镜或透镜组在焦点附近前后移动时不同位置的光形示意，图12是叠加后的光形示意图。

上述方式描述的是光形快速变化并叠加来实现车灯功能的说明。所述快速变换指变换频率大于人眼所能识别的帧数，通常大于每秒30帧。所述光形变换可以通过光源与形成光形的光学件，如反射镜、透明光导体等的相对位移实现。

如图13所示可以通过在一定角度范围内快速往复旋转透明光导体来实现光形变化。

由于图2所示一次光形具有一定的宽度(此处为左右0.5度光斑)，根据光斑的运动规律，光斑对应的光源位置在真暗区范围内均处于关闭状态时，实现完全暗区，当光斑对应的光源位置运动到真暗区之外后再开启，则完全暗区两侧存在一个过渡暗区。

如图5所示的中间暗区，其宽度取决于光形的移动速度S与开、关的频率。假设光斑宽度0.5度、光斑中心左右各移动2.5度，即可得到图4所示约5.5度的光形。

设光斑作匀速往复直线运动，运动频率为50赫兹，则可计算出光斑的运动周期为20毫秒，运动速度为0.5度/毫秒。假设LED发光芯片的开关频率为1000赫兹，那么开关一次的时间是1毫秒，即从关断到打开可以实现0.5度的暗区。而现有控制芯片的开关频率可以达到数万赫兹。

如图15所示，本实用新型所提供的自适应远光方法在开关频率已确定的情况下，可以通过控制光斑运动周期内运动速度分布来调节局部暗区大小，比如需要在中心位置减小暗区大小，可以通过在光斑经过中心位置是速度降低，但周期不变来实现。

本实用新型所提供的自适应远光方法在光斑运动周期及速度已确定的情况下，可以控制LED芯片的开关频率来调节暗区大小。

综上所述，本实用新型所提供的自适应远光系统所提供的最小暗区与光斑本身的大小没有直接关系，与光斑的运动速度及LED芯片的开关频率相关。而以往技术的方案，其暗区大小与亮斑大小有直接关系，需要不断增加LED芯片数量以及不断减小光斑宽度来减小暗区宽度，同时对应的LED芯片的主光学单元的。

本实用新型有别于传统的静态车灯功能，所述自适应远光功能调节方法及其车灯系统通过动态的光形的快速变化及叠加，并结合对光源的快速开、闭控制来实现车灯自适应远光功能。

根据本实用新型，可通过较少的LED发光芯片实现较大的照明区域，且通过动态光形的叠加实现光能分布的控制，可以实现远光照明理想的中心亮，并逐渐变暗的照明光形，在动态变化并叠加后有助于改善自适应远光均匀性。

根据本实用新型，与现有的通过矩阵排布的多LED发光芯片结合静态关断的自适应远光功能相比，可以实现更小的暗区，可以显著提高自适应远光的控制精度。

根据本实用新型，可以通过矩阵排布的多个单独开关可控的多芯片联合控制，形成矩阵光形。

根据本实用新型，采用多片LED发光芯片，并相对透镜或透镜组焦点进行前后离焦，可进行多维的自适应远光功能调节，即，针对位于车灯前方不同距离的上下左右物体分别同时实施自适应远光功能控制。