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CN102132085B - 紧凑的多光束类型车辆灯光系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种车辆灯光系统（1），其包括用于产生激光束（3）的激光设备（2），还包括设有用于在产生的激光束入射时发射光束（8）的磷光体元件（7）并且设有与磷光体元件（7）关联的用于产生光输出光束的光学元件（9）的光输出模块（6）。此外，该灯光系统包括设有相应的另外的磷光体元件和第二光学元件的另外的光输出模块。激光设备被设置成在其中产生的激光束被定向到所述磷光体元件的第一状态与其中产生的激光束被定向到所述另外的磷光体元件的第二状态之间切换。

Description

紧凑的多光束类型车辆灯光系统
技术领域
本发明涉及一种车辆灯光系统。
背景技术
当前，汽车灯光系统设有低光束和高光束选项。此外，一些灯光系统设有一对雾灯以便应付雾中不利的驾驶条件。
美国专利公布US2005/0041433公开了一种用于产生激光束的激光设备，其在入射到磷光体结构上时产生光束，该光束借助于光学元件准直成希望的光学输出光束。
根据环境条件，需要不同的光束类型。举例而言，在白天期间以及当行驶在具有公共照明的区域中时会应用特殊的光。在具有其许多交叉口的城市区域中，实际的非对称主光束是适得其反的，特别是因为在停车之后的加速期间产生额外的眩光。迎面而来的车辆行进在单独的行车道上、以相对较高的速度行驶在高速公路上，需要其他的照明功能。不利的天气条件由于道路反射而具有其他的影响，导致降低的光度和更高的（反射的）眩光。在雪天、雨天或雾天里，发射的光被雪花或水滴吸收和散射，使得视觉由反射的光遮盖，从而导致更短的视距。因此，正在制定法律以便引入自适应前灯光系统（AFS），该系统根据诸如白天、黎明、公共照明、夜晚之类的外部照明，诸如具有单独的行车道的高速公路、蜿蜒的乡村道路、城镇和城市街道之类的交通环境，诸如干燥、湿润、雨天、雪天、雾天之类的天气条件和/或诸如由负荷引起的倾角变化、行驶时的动态倾角变化之类的车辆姿态，控制程度，车辆速度和离地间隙适应性调节头灯的光束形状。
机械AFS系统已经被建议用于产生各种不同的光束形状类型。举例而言，国际专利公布WO2008/035267公开了一种车灯，其包括激光设备和设有活动光束限制器的反射器。然而，尽管功能可能是令人满意的，但是例如由于成本价格、紧凑性、可靠性、耐用性和可维修性的要求，需要提供没有运动部件的灯光系统。
此外，描述了包括多个LED的AFS系统。由于存在多个光源元件，因而这些多LED系统需要许多空间。此外，需要复杂的散热器结构以用于冷却光源元件。结果，冷却性能是差的。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种被设置成产生多种输出光束类型的紧凑车辆灯光系统。
依照本发明的第一方面，提供了一种车辆灯光系统，其包括用于产生激光束的激光设备，还包括设有用于在产生的激光束入射时发射光束的磷光体元件并且设有与磷光体元件关联的用于产生光输出光束的光学元件的光输出模块，其中该灯光系统还包括设有相应的另外的磷光体元件和另外的光学元件的另外的光输出模块，并且其中激光设备被设置成在其中产生的激光束被定向到所述磷光体元件的第一状态与其中产生的激光束被定向到所述另外的磷光体元件的第二状态之间切换。
通过设置激光设备，使得产生的激光束可以从所述光输出模块的磷光体元件切换到所述另外的光输出模块的磷光体元件，可以向所述灯光系统提供单个激光设备，同时可以产生不同的输出光束类型。结果，可以以紧凑的方式实现光源。此外，可以实现有效的冷却。
在一个实施例中，激光设备包括用于改变激光束的方向和/或位置的光学开关。通过提供光学开关，可以在不使用运动部件的情况下以可靠的、精确的方式改变产生的激光束的方向和/或位置，从而获得车辆灯光系统的降低的成本价格和改进的性能。诸如液晶元件、电湿润元件和/或电泳单元（cell）之类的没有运动部件的光学元件可以用于该目的。应当指出的是，可以例如通过向系统提供用于例如通过使激光设备倾斜而改变激光束的方向和/或位置的机械致动器来改变光束的方向和/或位置。
在另一实施例中，所述车辆灯光系统包括多个设有用于在产生的激光束入射时发射光束的磷光体元件并且设有与磷光体元件关联的用于产生光输出光束的光学元件的光输出模块，其中激光设备被设置成朝选择的光输出模块的磷光体元件切换产生的激光束的方向和/或位置。举例而言，可以与三个或四个光输出模块相结合提供单个激光设备，从而可以分别产生三种或四种光输出光束类型。原则上，也可以向所述车辆灯光系统提供激光设备和相应光输出模块的另一种配置，例如两个激光设备和四个光输出模块。然而，所述灯光系统可以有利地通过提供单个激光设备以非常紧凑的方式实现。
在一个特定的实际实施例中，输出模块的磷光体元件被设置成在蓝色光激光束入射时发射橙黄色宽带光束，这在入射的激光部分地转换成黄色光时导致白色光。当使用紫色激光束或者在较短的波长下发射的诸如UV光之类的激光束时，白色发射磷光体用于产生白色光。然而，其他的实际实施例也是可能的，例如其中输出模块的磷光体元件被设置成在蓝色、紫色或UV激光束入射时发射红色、绿色和蓝色光的特定实施例。
在各种不同的实施例中，利用第一光输出模块提供的光学元件的输出光束形状和/或方向分别不同于利用第二光输出模块提供的光学元件的输出光束形状和/或方向。理论上，输出光束形状和/或方向可以基本上重合，例如以提供备用的光输出模块，其可以在主光输出模块例如由于机械损坏而不正确起作用的情况下加以使用。
汽车司机可以通过将所述车辆灯光系统连接到汽车控制系统而控制该车辆灯光系统。应当指出的是，所述车辆灯光系统可以不仅用于汽车，而且用在诸如摩托车、卡车、火车或轮船之类的其他交通工具。
依照本发明的第二方面，提供了一种控制车辆灯光系统的方法，该方法包括步骤：在其中激光设备产生的激光束被定向到第一光输出模块中提供的磷光体元件的第一状态与其中产生的激光束被定向到第二光输出模块中提供的磷光体元件的第二状态之间切换激光设备，磷光体元件被设置成在产生的激光束入射时发射光束，并且光输出模块进一步设有用于产生光输出光束的光学元件。
本领域技术人员应当理解的是，本发明的上述实施例、实现方式和/或方面中的两个或更多个可以以任何被认为有用的方式加以组合。
本领域技术人员根据本说明书可以执行与所述车辆灯光系统的所描述的修改和变型相应的所述方法的修改和变型。
附图说明
为了更完全地理解本发明，现在将仅通过实例参照附图描述本发明的实施例，在附图中：
图1a为依照本发明的车辆灯光系统的第一实施例在第一状态下的示意图；
图1b为图1a的车辆灯光系统在第二状态下的示意图；
图1c为图1a的车辆灯光系统在第三状态下的示意图；
图2a为设有图1a的车辆灯光系统的汽车在第一状态下的示意性顶视图；
图2b为设有图1a的车辆灯光系统的汽车在第二状态下的示意性顶视图；
图2c为设有图1a的车辆灯光系统的汽车在第三状态下的示意性顶视图；
图3a为依照本发明的车辆灯光系统的第二实施例在第一状态下的示意图；
图3b为图3a的车辆灯光系统在第二状态下的示意图；
图3c为图3a的车辆灯光系统在第三状态下的示意图；以及
图4示意性地示出了用于车辆的光照系统（illumination system）。
这些附图仅仅意在说明本发明的实现方式和实施例。在这些附图中，相同的附图标记表示相同或相应的部件。
具体实施方式
图1a为依照本发明的车辆灯光系统1的第一实施例的示意图。系统1包括用于产生激光束3的激光设备2。激光设备2包括激光源4和用于改变激光束3的方向和/或位置的光学开关5。该系统还包括三个光输出模块6a-c，每个光输出模块设有用于在产生的激光束入射时发射光束8a-c的磷光体元件7a-c。此外，每个光输出模块6a-c设有与相应磷光体元件7a-c关联的用于产生特定光输出光束8a-c的光学元件9a-c。
在图1a中所示的第一状态下，激光设备2的激光束3被定向到第一光输出模块6a的磷光体元件7a。激光用来泵浦具有希望的发射特性的磷光体元件。激光源4和磷光体元件7a的结合构成用于汽车照明的光源。在图1b和图1c中分别示出的第二状态和第三状态下，激光设备2的激光束3分别被定向到第二光输出模块6b和第三光输出模块6c的磷光体元件7b；7c。
依照本发明的一个方面，激光设备2被设置成在上述状态之间切换。光学开关5控制产生的激光束3的方向和/或位置的变化。为此目的，光学开关5由汽车控制系统控制。在操作期间，司机可以例如通过与用户界面交互而指定希望的输出光束类型，例如形状和/或方向，使得控制系统设置激光设备2的关联状态。图1a-c通过实例示出了涉及提供三个不同的光分布和/或方向的三个光输出模块的车辆灯光系统。然而，原则上，激光设备可以涉及多得多的光输出模块。可选地，光输出模块设置成二维阵列，例如3 x 3阵列。
多个光输出模块可以用于在车辆附近的道路上产生各种不同的光束形状。图2a为设有车辆灯光系统1的汽车10的示意性顶视图。更特别地，装配了两个车辆灯光系统1，即一个系统在车辆前面左边并且一个系统在车辆前面右边。汽车10行驶在高速公路12上的车道11中。激光设备2在与如图1a中所示的情形相应的第一状态下。形成第一光输出模块6a的光学元件9a，使得伸长的光束形状8a被实现为基本上平行于汽车10的行驶方向D。已经针对典型的高速公路情形优化了伸长的光束形状13a。
图2b为相同汽车10的示意性顶视图，但是该汽车在越野环境13中的车道11上。激光设备2被切换到与如图1b中所示的情形相应的第二状态。在这里，第二输出模块6b的光学元件9b具有针对越野情形优化的产生更宽的光束形状8b的几何结构。类似地，图2c示出了汽车在城市14中，其中激光设备2被切换到与如图1c中所示的情形相应的第三状态。在这里，光束形状8c甚至更宽并且照射司机感兴趣的更宽的场地。在上面的实例中，汽车10的前面设有两个依照本发明的车辆灯光系统。可替换地，可以将超过两个车辆灯光系统，例如三个、四个或更多个依照本发明的车辆灯光系统装配到车辆，例如以便在道路上获得增强的光强度和/或更复杂的光束形状。
可替换地或者此外，可以改变产生的光输出光束的方向，因为可以形成相应光输出模块的光学元件以便在希望的方向上产生输出光束。图3a、图3b和图3c为依照本发明的车辆灯光系统1的第二实施例分别在第一状态、第二状态和第三状态下的示意图。在第一状态下，光输出光束与产生的激光束一致地被定向。在第二状态下，当在传播方向L上观察时，光输出光束被定向到右边，而在第三状态下，同样在传播方向L上观察时，光输出光束被定向到左边。结果，当车辆拐弯时，输出光可以有利地定向到行驶方向。再一次地，可以使用多个激光设备和/或多个光输出模块。光输出模块可以例如设置成一维或二维阵列。
图4示意性地示出了用于车辆的光照系统20。光照系统20包括控制系统21，其连接到多个如上所述的车辆灯光系统1a、1b，即在所示的实施例中的两个车辆灯光系统1a、1b。这些系统设置在车辆10的前侧，但是并不限于该侧。此外，光照系统20包括一个或多个传感器22a、22b。这些传感器22被设置成测量一个或多个条件，例如天气参数，照明条件，车辆取向参数，全球定位参数（例如使用GPS），诸如速度、方向盘角度之类的驾驶条件，诸如迎面而来的车辆之类的交通环境等等。控制系统21被设置成将控制信号应用到车辆灯光系统1a、1b以便例如通过接通/断开灯光系统和/或通过根据传感器22测量的一个或多个参数控制光学开关5修改光束形状8来控制车辆灯光系统1a、1b的光输出。结果，获得了自适应灯光系统。显然，光照系统20也可以包括不同数量的车辆灯光系统1a、1b，例如一个或超过两个车辆灯光系统，例如四个车辆灯光系统。
本发明并不限于本文描述的实施例。应当理解的是，许多变型是可能的。
代替在车辆前面装配车辆灯光系统的是或者除了在车辆前面装配车辆灯光系统之外，也可以将该灯光系统装配到车辆的后面。
尽管在前面描述了本发明的特定实施例，但是应当理解的是，本发明可以以与所描述的方式不同的方式实施。本说明书并不意在限制本发明。权利要求书中的任何附图标记都不应当被视为限制了范围。

Claims (12)

1.一种车辆灯光系统，包括用于产生激光束的激光设备，还包括设有用于在产生的激光束入射时发射光束的磷光体元件并且设有与磷光体元件关联的用于产生光输出光束的光学元件的光输出模块，其中该灯光系统还包括设有相应的另外的磷光体元件和另外的光学元件的另外的光输出模块，并且其中激光设备被设置成在其中产生的激光束被定向到所述磷光体元件的第一状态与其中产生的激光束被定向到所述另外的磷光体元件的第二状态之间切换。
2.依照权利要求1的车辆灯光系统，其中所述激光设备包括用于改变激光束的方向和/或位置的光学开关。
3.依照权利要求1的车辆灯光系统，包括多个设有用于在产生的激光束入射时发射光束的磷光体元件并且设有与磷光体元件关联的用于产生光输出光束的光学元件的光输出模块，其中激光设备被设置成朝选择的光输出模块的磷光体元件切换产生的激光束的方向和/或位置。
4.依照权利要求1的车辆灯光系统，包括单个激光设备。
5.依照权利要求1的车辆灯光系统，其中光输出模块的磷光体元件被设置成在蓝色光激光束入射时发射橙黄色宽带光束，导致白色光。
6.依照权利要求1的车辆灯光系统，其中光输出模块的磷光体元件被设置成在蓝色、紫色或UV激光束入射时发射红色、绿色和蓝色光。
7.依照权利要求1的车辆灯光系统，其中利用第一光输出模块提供的光学元件的输出光束形状不同于利用第二光输出模块提供的光学元件的输出光束形状。
8.依照权利要求1的车辆灯光系统，其中利用第一光输出模块提供的光学元件的输出光束方向不同于利用第二光输出模块提供的光学元件的输出光束方向。
9.依照权利要求1的车辆灯光系统，还包括汽车控制系统。
10.一种设有至少一个依照权利要求1-9中任何一项的车辆灯光系统的车辆。
11.一种用于车辆的光照系统，包括控制系统、依照权利要求1-9中任何一项的车辆灯光系统和连接到控制系统的传感器，其中控制系统被设置成根据传感器测量的参数产生车辆灯光系统控制信号。
12.一种控制车辆灯光系统的方法，该方法包括步骤：在其中激光设备产生的激光束被定向到第一光输出模块中提供的磷光体元件的第一状态与其中产生的激光束被定向到第二光输出模块中提供的磷光体元件的第二状态之间切换激光设备，磷光体元件被设置成在产生的激光束入射时发射光束，并且第一和第二光输出模块进一步设有用于产生光输出光束的光学元件。
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