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CN109477622A - 用于汽车车辆前灯的发光二极管照明系统和扫描设备 - Google Patents

用于汽车车辆前灯的发光二极管照明系统和扫描设备 Download PDF

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CN109477622A CN201780036947.XA CN201780036947A CN109477622A CN 109477622 A CN109477622 A CN 109477622A CN 201780036947 A CN201780036947 A CN 201780036947A CN 109477622 A CN109477622 A CN 109477622A
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Abstract

照明系统(1)包括光源(2)和扫描设备(5A)，光源(2)包括至少一个发光二极管(3)，扫描设备(5A)接收由光源(2)产生的光辐射(R)，扫描设备(5A)包括至少一个可旋转移动的反射系统(6A)和用于移动反射系统(6A)的单元(7A)，光源(2)被配置为使得沿着第一方向所定向的基本上总体矩形形状的光束(F)被发射，扫描设备(5A)沿着与所述第一方向基本正交的第二方向扫描基本上总体矩形形状的光束，以使得可以利用视觉暂留的速度执行扫描，并且对光源(2)的激活/去激活控制与扫描设备(5A)的扫描同步。

Description

用于汽车车辆前灯的发光二极管照明系统和扫描设备
技术领域
本发明的领域是前灯的领域，更具体地是用于汽车车辆的前灯的领域。
背景技术
汽车车辆前灯通常包括照明系统，其在反射器上产生光并投射光。然后将光发送到透镜上以便反向并以车辆外部的光束的形式发送回。
众所周知，在汽车车辆的移动期间，可能有必要限制这种前灯的范围，特别是限制前灯的范围、限制近光前灯的范围，以免使在相反方向上行进的其他驾驶员目眩。
此外，在改进的照明中，可以提供不照亮可以由照明系统照亮的照明区域的某些特定部分，例如其中位于来自前方的车辆或者其中位于不希望被照亮的物体(例如镜面板)的区域部分。
已知不同的常规解决方案，使得可以使光束的形状适应驾驶情况。
主要是机械类型的第一解决方案包括在照明系统中使用切割机构，其使得可以隐藏(或不隐藏)反射束的一部分。通常，这种切割机构通常包括旋转切割条。切割条被电驱动以根据命令在两个或若干角度位置之间移动它，其中它或多或少地隐藏了光束。
这种有效且比较便宜的第一机械解决方案具有仅能够隐藏有限数量的区域的缺点。
为了克服这个缺点，已知主要是光学类型的第二常规解决方案，其被配置为产生束矩阵。这种显示系统使用包括LED类型的增加数量的发光二极管的矩阵。该照明系统通过一些所述发光二极管的选择性照明和消光使得可以不照亮能够被照明系统覆盖的照明区域的一个或多个部分。
利用这种照明系统，可以实现动态照明，包括几个非照明区域，或者具有减少照明、具有特定定位(特别是对应于在相反方向上驶来的车辆或在设置有照明系统的汽车车辆之前的车辆的位置)的区域。
然而，该第二解决方案的照明系统具有需要增加数量的发光二极管的缺点，通常约为20至80，这导致了成本增加。此外，在该第二解决方案中，通常提供使用激光二极管，其技术尚未完全开发，并且在任何情况下，都不如常规发光二极管那样已开发。
发明内容
本发明目的在于提供一种显示系统，其在可以实施基于发光二极管的照明的同时，不具有上述通常的第二解决方案的特别是关于成本的缺点。
本发明涉及一种用于汽车车辆前灯的照明系统，该照明系统包括：
-至少一个光源，其包括至少一个发光二极管，所述光源被配置为能够被激活和去激活并且能够在其被激活时产生光辐射；
-至少一个聚焦装置；以及
-至少一个扫描设备，其接收由光源产生并由聚焦装置发射的光辐射，所述扫描设备包括至少一个可旋转移动的反射系统和用于移动反射系统的单元，所述扫描设备被配置为反射光辐射并通过发射光束而使其在空间上分布。
根据本发明，至少所述光源被配置为使得沿着称为垂直的第一方向而被定向的基本上总体矩形形状的光束被发射，扫描设备被配置为沿着称为水平的第二方向扫描基本上总体矩形形状的光束，第二方向与所述垂直方向基本正交，所述扫描以使得可以利用视觉暂留的速度来执行，并且对光源的激活/去激活控制与扫描设备的扫描同步。
因此，由于产生与水平扫描相关联的矩形垂直光束，可以实现对汽车车辆前灯的通常整体照明区域的照明，同时使用减少数量的发光二极管，这使得相对于上述第二常规解决方案可以减少成本。
区域(或具有至少一个减少照明的区域)的未点亮(non-lip)部分是通过使光束的消光与其扫描同步来获得的，即通过在扫描期间光束打算位于不希望被照亮的区域部分时使光源去激活。
为了实施本发明，矩形光束的扫描以非常高的速度执行，以便能够利用视觉暂留，即使得不管扫描如何，人眼也能看到完全点亮的区域。视觉暂留是一种属于人眼的现象，是视网膜上的后像，通常持续时间约1/25秒。
为此，有利地，移动单元被配置为产生非常高的角速度和更高的，优选地，每秒超过3000°的角速度的扫描，。
有利地，光源包括多个发光二极管，其被布置为形成具有矩形形状的一组二极管。
此外，有利地，反射系统围绕平行于所述垂直方向的轴是可移动的。
此外，在第一实施例中，反射系统被配置为执行完整旋转的移动。在这种情况下，有利地，反射系统具有柱状形状，其在其外周上设置有围绕周边彼此相邻布置的多个反射镜。
此外，在第二实施例中，反射系统被配置为以给定的旋转角度(小于180°)执行振荡旋转的移动。
此外，有利地，移动单元可以包括：
-直流无刷电机；或者
-压电电机。
本发明还涉及一种用于汽车车辆的前灯，其包括至少一个照明系统，例如上述照明系统。
本发明还涉及一种用于控制这种用于汽车车辆前灯的照明系统的方法。
根据本发明，所述方法包括控制步骤，其包括使光源的激活/去激活与扫描设备的扫描同步，以便使针对发射光束的至少一个给定位置的光源去激活(如果必要的话)，以便在(由照明系统覆盖的)照明区域中获得至少一个未点亮部分。
附图说明
参考所附示意图，在给出了纯粹说明性和非限制性的示例的本发明的实施例的以下详细说明性描述期间，本发明将被最好地理解并且本发明的其他目的、细节、特征和优点将更清楚地显示。在这些图中：
-图1是根据第一实施例的照明系统的示意图；
-图2是示出了光束的扫描的曲线图；
-图3示意性地示出了包括多个发光二极管的光源的实施例的示例；
-图4和5是根据第一实施例的照明系统的实施例的示例的分别以透视和作为俯视图的示意视图；以及
-图6是根据第二实施例的照明系统的示意图。
具体实施方式
本发明应用于被配置为产生光束的汽车车辆前灯(未示出)。该前灯包括照明系统1，例如图1中示意性地表示的。
该照明系统1被安装在前灯的壳体(未示出)内，面向保护玻璃，以发射指向位于汽车车辆前方的道路场景的光束。
如图1中示意性地表示的，照明系统1包括：
-包括LED类型的至少一个发光二极管3的光源2。光源2被配置为能够被激活或去激活，即其可以被控制以便照亮或关断一个或多个发光二极管3，并且在其被激活时其能够使用所述发光二极管3而产生光辐射R；
-聚焦装置4(透镜)，在其焦平面上布置光源2；以及
-扫描设备5A、5B，其接收由光源2产生的光辐射R，反射光辐射R并通过发射被投射在前灯外部的辐射(在本发明的范围内称为光束F)而使其在空间上分布。
扫描设备5A、5B包括至少一个可旋转移动的反射系统6A、6B和移动单元7A、7B，移动单元7A、7B被配置为移动反射系统6A、6B，如图1和6中的点划线中的箭头8A、8B所示。
图1中所示的与字母A相关联的附图标记涉及扫描设备的第一实施例，而图6中所示的与字母B相关联的附图标记涉及第二实施例。
根据本发明：
-至少所述光源2被配置为使得发射基本上总体矩形形状的光束F，如图2所示。该光束F沿着称为垂直的第一方向Z而(由其长度)被定向；
-扫描设备5A、5B被配置为沿着称为水平的第二方向Y而扫描(通常基本上矩形的)光束F，该第二方向Y与所述垂直方向Z基本正交，如图2中的箭头B所示。扫描在由细实线表示的两个极端位置P1和P2之间执行。在前灯在汽车车辆上的安装位置中，方向Z基本上对应于相对于地面的垂直方向，
并且方向Y基本上对应于横向于汽车车辆的水平方向；
-以增加的速度执行扫描，该速度使得人眼可以利用视觉暂留，如下所指定的；并且
-对光源2的激活/去激活控制与由扫描设备5A、5B产生的扫描同步。
因此，由于产生垂直矩形光束F(沿方向Z)与该光束F的水平扫描(沿方向Y)相关联，照明系统1能够照亮汽车车辆前灯的整个通常的照明区域(由图2的位置P1和P2横向划界)，同时使用减少数量的发光二极管，优选1至8个发光二极管。
因此，照明系统1具有减少的成本，而不只是能够使用更便宜的常规(非激光)发光二极管。
如上所述的照明系统1能够在照明区域中创建一个或多个非点亮区域部分(或者所有具有至少一个减少的照明的区域部分)。这个或这些区域部分通过在光源2的水平处使光束F的消光与其扫描同步来获得，即通过在扫描期间光束F意味着位于不希望被照亮的区域部分时使光源2去激活来获得，如针对图2中的区域部分Z1所示的。由虚线表示的该区域部分Z1包含矩形光束F的两个连续的横向位置P2和P3。
照明系统1能够在照明区域中创建未点亮(或者全部具有至少一个减少的照明)的多个不同的区域部分，从而产生动态的和选择性照明。
因此，为了实施本发明，矩形光束的扫描以非常高的速度执行，以便能够利用视觉暂留，即使得不管扫描如何，人眼看到完全点亮的区域。
为此，移动单元7A、7B被配置为产生反射系统6A、6B的移动，创建非常高的角速度和更高(优选地，每秒超过3000°)的角速度的扫描。
作为说明，针对40°的角度范围，在频率为100Hz的扫描速度下，获得每秒4000°的角速度。
照明系统1与控制单元(未示出)相关联，该控制单元通过通常产生适当的控制命令来控制光源2的激活/去激活与照明设备5的扫描的同步，所述控制命令根据发射的光束的角度位置被发送到光源2(并且可能到移动单元)。
通常，例如使用用于检测接近车辆的照相机，生成与用于确定这些控制命令的不被照明的区域部分有关的信息。获取该信息不属于本发明的范围，并因此不进一步描述。
在图3所示的优选实施例中，光源2包括多个发光二极管3，其被布置为形成具有矩形形状的一组二极管9。
在图3所示的示例中，该组二极管9包括相同方形的五个发光二极管3。在该示例中，该组二极管9的长度L因此等于发光二极管3的长度的五倍。
在该优选实施例中，发射的光束F的矩形形状由产生光束R的光源2的矩形形状直接创建。
然而，在本发明的范围内，矩形光束F可以以不同的方式创建，特别是通过光源(具有一个或多个发光二极管)和光学形状产生装置的特定组合(未示出)来创建。
反射系统6A、6B绕轴线X是可移动的，轴线X平行于所述垂直方向Z。
在图1、4和5所示的第一实施例中，反射系统6A被配置为执行完整的旋转移动，例如在由图1中的箭头A所示的方向上。
在这种情况下，反射系统6A包括柱状部分10，其具有围绕轴线X的旋转对称性，其在其外周上设置有围绕周边11(或周长)彼此相邻布置的多个反射镜12(例如，八个或十六个反射镜)。该柱状部分10由移动单元7A驱动旋转。
在反射系统6A的旋转期间，光辐射R由在任一侧上布置的反射镜连续地逐个反射，并且在每个时刻由位于面向聚焦装置4的位置P0处的反射镜反射。另外，由于反射系统6A的旋转，其修改了相对于用于发射光辐射R的方向E的反射镜(实现反射)的相对位置，用于发射光束F的方向D变化。该方向在角度α(其优选地具有值40°或60°，即在中心角度位置的任一侧上具有+/-20°或+/-30°的值)的角度范围内。
在图4和5的示例中，还没有示出驱动反射系统6A的移动单元。然而，这些图4和5示出了旨在接收被设置有发光二极管3的光源2的辐射体13。
此外，在图6中示意性地示出的第二实施例中，反射系统6B包括反射镜14，并且其被配置为在移动单元7B的作用下在给定的角度范围α(小于180°，例如在40°的角度范围内)内执行振荡旋转的移动。
在本发明的范围内，移动单元7A、7B可以包括能够实现所讨论的旋转或振荡移动的任何类型的电机。在特定实施例中，它可以包括：
-直流无刷电机；或者
-压电电机。
如上所述的照明系统1的功能如下。
照明系统1至少使用光源2产生垂直矩形光束F(沿方向Z)。同时，扫描设备5A、5B沿方向Y执行垂直光束F的水平扫描。
因此，照明系统1扫描汽车车辆前灯的整个通常照明区域。
矩形光束F的扫描以非常高的速度执行，以便利用视觉暂留。
另外，照明系统1使光源2的激活和去激活与扫描设备5A、5B的扫描同步，以便使针对发射光束的至少一个给定的位置的光源2去激活(如果必要的话)，以便在照明区域中获得至少一个未点亮部分。因此，照明系统1产生可控制的动态照明。

Claims (12)

1.一种用于汽车车辆前灯的照明系统，所述照明系统(1)包括：
-至少一个光源(2)，其包括至少一个发光二极管(3)，所述光源(2)被配置为能够被激活和去激活并且能够在所述光源被激活时产生光辐射(R)；
-至少一个聚焦装置(4)；以及
-至少一个扫描设备(5A，5B)，其接收由所述光源(2)产生并由所述聚焦装置(4)传送的光辐射(R)，所述扫描设备(5A，5B)包括至少一个可旋转移动的反射系统(6A，6B)和用于移动所述反射系统(6A，6B)的单元(7A，7B)，所述扫描设备(5A，5B)被配置为反射所述光辐射(R)并通过发射光束(F)而使其在空间上分布，
至少所述光源(2)被配置为使得沿着称为垂直的第一方向(Z)定向的基本上总体矩形形状的光束(F)被发射，所述扫描设备(5A、5B)被配置为沿着称为水平的第二方向(Y)扫描基本上总体矩形形状的光束(F)，所述第二方向(Y)与所述垂直方向(Z)基本正交，所述扫描以能够利用视觉暂留的速度被执行，并且对所述光源(2)的激活/去激活控制与所述扫描设备(5)的扫描同步。
2.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于，所述光源(2)的激活/去激活控制与所述扫描设备(5A、5B)的扫描被同步以便能够针对在扫描期间发射的光束(F)的至少一个给定位置使所述光源(2)去激活，从而在所述照明系统(1)的照明区域中获得至少一个非点亮部分(Z1)。
3.根据权利要求1和2中的一项所述的照明系统，其特征在于，所述光源(2)包括多个发光二极管(3)，所述多个发光二极管(3)被布置为形成具有矩形形状的二极管组(9)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的照明系统，其特征在于，所述反射系统(6A、6B)围绕平行于所述垂直方向(Z)的轴(X)是可移动的。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的照明系统，其特征在于，所述反射系统(6A)被配置为执行完整的旋转移动。
6.根据权利要求5所述的照明系统，其特征在于，所述反射系统(6A)包括柱状部分(10)，所述柱状部分(10)在其外周(11)上设置有围绕周边彼此相邻布置的多个反射镜(12)。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的照明系统，其特征在于，所述反射系统(6B)被配置为以小于180°的给定旋转角度来执行振荡旋转移动。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的照明系统，其特征在于，移动单元(7A、7B)包括直流无刷电机。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的照明系统，其特征在于，移动单元(7A、7B)包括压电电机。
10.根据前述权利要求中任一项所述的照明系统，其特征在于，移动单元(7A、7B)被配置为产生大于每秒3000°的角速度的扫描。
11.一种用于汽车车辆的前灯，
其特征在于，其包括至少一个根据权利要求1至10中任一项中所述的照明系统(1)。
12.一种用于控制根据权利要求1至10中任一项所述的用于汽车车辆前灯的照明系统的方法，
其特征在于，其包括控制步骤，包括使所述光源(2)的激活/去激活与所述扫描设备(5A、5B)的扫描同步，以便如果必要的话针对发射的光束(F)的至少一个给定位置使所述光源(2)去激活，以便在照明区域中获得至少一个非点亮部分(Z1)。
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