CN102798066B - 用于车辆的前灯设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于车辆的前灯设备。该前灯设备包括：位于第一焦点处且发射光的发光二极管（LED）光源、包围LED光源且反射从LED光源发射的光的反射构件、设置在LED光源前方且允许光通过的透镜单元、设置在LED光源下方以冷却LED光源且具有位于第二焦点后方的前端的冷却器、可旋转地设置在灯外罩内、在LED光源和透镜单元之间的第二焦点处的遮蔽部和连接到遮蔽部以使遮蔽部旋转的驱动单元。遮蔽部包括当光由传射构件反射且朝着第二焦点行进时将光反射以进入透镜单元的反射板，反射板具有形成在其前端朝着反射板后侧的缺口。

Description

用于车辆的前灯设备

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的前灯设备，尤其是涉及一种用于车辆的前灯设备，其能够保证驾驶员足够视野同时防止由于来自该前灯设备的光造成另一车辆的驾驶员眩目。

背景技术

通常，车辆设有具有照明功能的灯装置，以在夜晚在驾驶方向上为车辆驾驶员提供清楚的视野，同时通知其它驾驶员或步行者车辆的驾驶状态。

用于车辆的传统灯包括诸如卤素灯或高强度放电灯（HID灯）的光源和将从光源发射的光在向前方向上反射的反射板。

另外，灯设有与反射板和光源分离的透镜。反射板和透镜的反射表面经过图案化和涂布处理以提供诸如光的反射、散射和漫射的各种功能。

结果，传统灯具有复杂结构和大量部件，且需要很多制造工序，使得制造成本增加。

最近，已采用发光二极管（LED）作为车辆的前灯或灯装置的光源。即，采用LED光源试图解决车辆的传统灯复杂结构和多制造工序的问题。具体地，利用作为光源的LED的特性能够延长灯装置的寿命，通过LED的小尺寸能够克服灯装置的空间限制。

图1是用于车辆的传统前灯设备的侧视剖面图。

参考图1，用于车辆的前灯设备150位于引擎室下方，且包括在其前侧敞开的灯外罩120。灯外罩120接收光源131、反射板132和内透镜133。

光源131通过对其施加功率而发射光。反射板132被放置在光源131后方且将从光源131发射的光在向前方向上反射。内透镜133位于光源131前方且折射将被引导到外部的光。

灯外罩120还在内部设置有包括冷却翅片134和冷却风扇135的冷却器以冷却光源131。

灯外罩120的敞开侧由外透镜140覆盖。因而，来自光源131的光直接或被反射板132反射之后经由内透镜133通过外透镜140发射到外部。

应该注意，以上描述是为了背景技术的理解而提供的，不是本领域已知技术的描述。

传统地，当用于车辆的前灯设备采用LED作为光源时，前灯设备包括用于向上照明的上前灯单元和用于向下照明的下前灯单元，该下前灯单元包括遮蔽部以防止接近车道中的驾驶员眩目。由于上、下前灯单元被安装在前灯设备的小空间中，存在前灯设备尺寸增加和组装部件数目增加的问题。

如此，传统前灯设备的照明模式被分为向上照明和向下照明。因而，当执行向上照明以保证驾驶员视程时，车辆前面或相反车道中接近的驾驶员经受强光。相反，当考虑其它驾驶员的安全执行向下照明时，难以保证驾驶员视程，从而引起事故。

因此，需要解决这种问题。

发明内容

为了改进现有技术和解决上面概述的一个或多个需求，本发明提供一种用于车辆的前灯设备，该设备可以利用一个前灯实现向上照明和向下照明，从而实现前灯设备尺寸减少。

此外，本发明提供一种用于车辆的前灯设备，该设备能够保证驾驶员足够的视野，同时防止由于来自该前灯设备的光造成另一车辆的驾驶员眩目。

根据本发明的一个方面，用于车辆的前灯设备包括：发光二极管（LED）光源，所述发光二极管（LED）光源位于第一焦点处且发射光；反射构件，所述反射构件包围所述LED光源且反射从所述LED光源发射的光；透镜单元，所述透镜单元设置在所述LED光源前方且允许光通过；冷却器，所述冷却器设置在所述LED光源下方以冷却所述LED光源且具有位于第二焦点后方的前端；遮蔽部，所述遮蔽部可旋转地设置在灯外罩内、在所述LED光源和所述透镜单元之间的所述第二焦点处，所述遮蔽部包括反射板，当光由所述传射构件反射且朝着所述第二焦点行进时，所述反射板将光反射以进入所述透镜单元，所述反射板具有形成在其前端朝着所述反射板后侧的缺口；和驱动单元，所述驱动单元连接到所述遮蔽部以使所述遮蔽部旋转。

可通过所述反射板的旋转角度调整由所述反射板反射且进入所述透镜单元的光量。

所述设备还可包括：传感器单元，所述传感器单元检测所述车辆和所述车辆前方的目标之间的距离；和控制器，所述控制器控制所述驱动单元基于由所述传感器单元测量的距离调整所述反射板的旋转角度。

所述遮蔽部可包括支撑构件，所述支撑构件与所述反射板的下表面连接以支撑所述反射板，且通过连接到所述驱动单元的连接轴设置在所述支撑构件的下端。这里，所述连接轴被连接到所述驱动单元且构成所述支撑构件通过所述驱动单元旋转时的旋转轴线。

由所述反射板反射且进入所述透镜单元的光量可随着所述反射板的旋转角度增加而增加。

当所述反射板不旋转时，来自所述LED光源的光可实现向下照明，当所述反射板旋转到预设最大旋转角度时，来自所述LED光源的光可实现向上照明。

所述驱动单元可使所述反射板旋转对于被划分的多个旋转阶段的每一个预设的旋转角度直到预设最大旋转角度。

通过步进电机，所述驱动单元可使所述反射板根据对于被划分的多个旋转阶段的每一个预设的旋转角度旋转。

所述反射板可与所述支撑构件一体形成，所述反射板和所述支撑构件形成L形侧剖面。

附图说明

图1是用于车辆的传统前灯设备的剖面图；

图2是根据本发明示范性实施例的用于车辆的前灯设备的透视图；

图3是示出根据本发明示范性实施例的前灯设备实现向下照明的操作状态的图；

图4是示出根据本发明示范性实施例的前灯设备实现向上照明的操作状态的图；

图5示出根据本发明示范性实施例的前灯设备的传感器单元和控制器；

图6是当通过根据本发明示范性实施例的前灯设备实现向下照明时，光路的图；

图7是当通过根据本发明示范性实施例的前灯设备实现向下照明时，光分布模式的图；

图8是当通过根据本发明示范性实施例的前灯设备实现向下照明时，路上的光模式的图；

图9是当通过根据本发明示范性实施例的前灯设备实现向上照明时，光路的图；

图10是当通过根据本发明示范性实施例的前灯设备实现向上照明时，光分布模式的图；

图11是当通过根据本发明示范性实施例的前灯设备实现向上照明时，路上的光模式的图；

图12示出当通过根据本发明示范性实施例的前灯设备实现向下照明时，反射板和第二焦点之间的关系；

图13示出在根据本发明示范性实施例的前灯设备中反射板旋转时，反射板和第二焦点之间的关系；

图14示出当反射板比图13示出的反射板进一步旋转时，反射板和第二焦点之间的关系；

图15示出当通过根据本发明示范性实施例的前灯设备实现向上照明时，反射板和第二焦点之间的关系；

图16是根据本发明示范性实施例的前灯设备的控制流程的方框图。

具体实施方式

现在将参考附图详细描述本发明的实施例。应该注意附图不是精确比例，仅为了方便说明和清楚，在线厚度或部件尺寸上可能夸大。

此外，这里使用的术语通过考虑本发明的功能限定，且可根据使用者或操作者的习惯和目的改变。因此，应该根据本文阐述的全部发明来对术语进行定义。

参考图2到图5和图16，根据本发明示范性实施例的用于车辆的前灯设备包括发光二极管（LED）光源10、反射构件20、透镜单元30、遮蔽部40、驱动单元50、传感器单元60、控制器70和冷却器80。

LED光源10被接收在灯外罩H内且对外部发射光。LED光源10位于第一焦点f1上且从LED光源10发射的光直接通过透镜单元30或在被反射构件20反射之后通过透镜单元30。

在该实施例中，具有高光效能的发光二极管被用于LED光源10。

反射构件20被接收在灯外罩H中以包围LED光源10。因而，从LED光源10发射的一些光被反射构件20在向前方向上反射且在第二焦点f2上聚焦。

反射构件20可具有扁圆表面、椭球面-抛物线面组合表面或弯曲表面，通过利用这些表面作为基准表面处理弯曲表面而对该弯曲表面赋予高自由度。

透镜单元30位于LED光源10的前部。透镜单元30允许从LED光源10发射的光或由反射构件20反射的光从其中通过。

透镜单元30可包括透镜保持器32和接收在透镜保持器32中的透镜31。在该实施例中，透镜31是非球面透镜。通过透镜单元30的光被分布到外部，从而实现向上或向下照明。

冷却器80被设置在LED光源10下方以冷却LED光源10。冷却器80接触LED光源10以驱散来自LED光源10的热量，从而抑制LED光源10温度增加。

冷却器80具有位于第二焦点f2后面的前端。因而，当光通过第二焦点f2时不被冷却器80影响。遮蔽部40被设置在冷却器80前面。遮蔽部40和冷却器80可被设置为分离部件。在这种情况下，与也作为遮蔽部的传统冷却器相比，能够减少冷却器80的尺寸，从而减少制造成本。

遮蔽部40被设置在LED光源10和透镜单元30之间。遮蔽部40被可旋转地设置在灯外罩H内部且位于第二焦点f2处。

遮蔽部40包括反射板42和支撑构件43。反射板42位于第二焦点f2处且反射被反射构件20反射且朝着第二焦点f2行进的光。支撑构件43被连接到反射板42的下表面以支撑反射板42。支撑构件43在其下端设有与驱动单元50连接的连接杆41。因而，当连接杆41被驱动单元50旋转时，反射板42也以与连接杆41旋转方向相同的方向旋转。此时，连接杆41成为反射板42的旋转轴线。

通过遮蔽部40的旋转角度来调整由反射板42反射且进入透镜单元30的光量。即，遮蔽部40可被从用于实现向下照明的位置（图6）旋转到用于向上照明的位置（图9）。这里，由反射板42反射且进入透镜单元30的光量随着旋转角度的增加而增加。

反射板42涂覆有具有高反射率的诸如铝或银粉的材料。由于该构造，反射板42可提高反射效率。

反射板42具有形成在其前端朝着反射板42后侧的缺口44。在反射板42的顶视图中，缺口44具有“）”形状。反射板42的前端形成切断线。因而，形成在反射板42的前端的缺口44进一步向上放大的切断线的左右侧。由于该构造，前灯设备可允许驾驶员更容易识别交通信号板或路上的其它目标。

反射板42包括第一平坦板42a、第二平坦板42c和倾斜板42b。与第一平坦板42a相比，第二平坦板42c位于下侧。第一平坦板42a和第二平坦板42c由倾斜板42b一体地连接。

遮蔽部40具有“L”形剖面。由于该构造，除了反射板42，支撑构件43的尺寸能够被最小化，从而减少遮蔽部40的体积。结果，能够实现制造成本减少和最终产品尺寸减少。

在透镜外罩H内，驱动单元50被连接到遮蔽部40且产生用于使遮蔽部40旋转的能量。驱动单元50被连接到连接杆41且使连接杆41旋转，从而使包括支撑构件43和反射板42的遮蔽部40整体旋转。当遮蔽部40不旋转时，前灯设备实现向下照明（图6）。当遮蔽部40被旋转到预定最大旋转角度时，前灯设备实现向上照明（图9）。

尽管在本实施例中遮蔽部40的最大旋转角度被设定为21度，应该理解遮蔽部40的最大旋转角度能够被设定为任何角度，只要用于车辆的前灯设备能够通过遮蔽部40的旋转实现向上照明。

驱动单元50使支撑构件43旋转对于划分的多个旋转阶段的每一个预设的旋转角度直到预设最大旋转角度。具体地，驱动单元50可根据划分成图13到图15所示的旋转阶段旋转图12的反射板42。当反射板42位于图12所示的位置时，前灯设备实现向下照明，当反射板42位于图15所示的位置时，前灯设备实现向上照明。当反射板42位于图13和图14所示的位置时，前灯设备实现向上照明和向下照明之间的光束模式。

尽管在本实施例中旋转阶段被示出为在向上照明和向下照明之间被分为如图13和图14所示的两个阶段，应该理解旋转阶段可被划分成三个或更多阶段。

驱动单元50可包括步进电机。当驱动单元包括步进电机时，驱动单元50可以1到5度为单位自由调整遮蔽部40的旋转角度。结果，通过步进电机，驱动单元50可使支撑构件43旋转对于划分的多个旋转阶段的每一个预设的旋转角度。

传感器60检测驾驶员车辆的前方目标。根据本实施例，传感器单元60可以是用于检测目标的照相机。

具体地，传感器单元60基于由照相机拍摄的目标的图像确定光的存在。当光被检测到时，传感器单元60确定光是从另一车辆的前灯还是诸如路灯的其它目标发射的。如果确定光是从其它车辆发射的，传感器单元60测量从驾驶员的车辆到其它车辆或目标的距离。这里，传感器单元60可确定灯是相反车道中接近车辆的前灯还是驾驶员的车辆前方的车辆的后灯。

在确定目标在驾驶员的车辆前方之后，传感器单元60将测量的驾驶员的车辆和目标之间的距离传递到控制器70。控制器70基于从传感器单元60传递的测量的距离控制驱动单元50的操作。即，控制器70根据驾驶员的车辆和目标之间的距离通过驱动单元50控制遮蔽部40的旋转角度。

通过根据驾驶员的车辆和目标之间的距离，将旋转阶段划分为用于向下照明的位置（见图6和图12）、向下照明和向上照明之间的中间位置（见图13和图14）和用于向上照明的位置（见图9和图15），控制器70旋转遮蔽部40。这里，随着驾驶员的车辆和目标之间的距离增加，遮蔽部40从用于向下照明的位置朝着用于向上照明的位置旋转。

在一个示范性实施例中，用于车辆的前灯设备可包括弹性构件（未示出），该弹性构件提供弹性力以使处于用于向上照明的位置的遮蔽部40返回到用于向下照明的位置。弹性构件防止在步进电机的操作时可能产生的后冲。

接下来，将参考图6到图15描述光分布模式和路面上光模式根据遮蔽部40旋转阶段的变化。

从LED光源10发射的一些光被反射构件20反射以在向前方向上行进。当遮蔽部40位于用于向下照明的位置（见图6和图12）时，朝第二焦点f2行进的一些光（由实线示出）进入透镜31且被分布到外部，其余的光（由虚线示出）被丢失而不进入透镜31。结果，前灯设备实现向下照明。在图7中示出该条件下的光分布模式，图8中示出路面上的光模式。

当遮蔽部40位于用于向上照明的位置（见图9和图15）时，朝着第二焦点f2行进的一些光（由实线示出）进入透镜31，其余的光（由虚线示出）被反射板42反射且进入透镜31。如此，当遮蔽部40位于用于向上照明的位置时，与遮蔽部40位于用于向下照射的位置不同，光（由虚线示出）被反射板42反射且进入透镜31而不是丢失。

换言之，由于通过使遮蔽部40位于用于向上照明的位置，光被允许进入透镜31，而不是被丢失，用于车辆的前灯设备实现向上照明。如此，遮蔽板设有反射板42，从而光被允许进入透镜而不是被丢失，从而提高照明效率。由于通过透镜31的光量增加，能够减少透镜31的高度。另外，透镜31高度的减少使得能够在前灯设备中安装多个模块。此外，能够提供多样的前灯设备和成本减少。在图10中示出该条件下的光分布模式，图11中示出路面上的光模式。

与向下照明时的光分布模式（见图7）相比，向上照明时的光分布模式（见图10）具有较窄宽度和较大高度。此外，与向下照明时的光模式（见图8）不同，向上照明的光模式（见图11）具有双向对称椭圆形状。

另一方面，即使当遮蔽部40位于用于向下照明的位置和用于向上照的位置之间时（见图13和图14），与遮蔽部40位于用于向下照明位置的情况不同，一些光被反射板42反射且进入透镜31而不是被丢失。此时，由反射板42反射且进入透镜31的光量小于向上照明时的光量。当然，由反射板42反射且进入透镜31的光量大于向下照明时的光量。

与向下照明时的光分布模式（见图7）相比，当遮蔽部40位于图13和图14所示的位置时，光分布模式具有较窄宽度和较大高度，但是与向上照明时的光分布模式（见图10）相比，具有较大宽度和较低小高度。此外，当遮蔽部40位于图13和图14所示位置时，光模式逐渐从向下照明时的模式（见图8）改变到向上照明时的模式（见图11）。

接下来，将参考图6到图15描述根据示范性实施例的前灯设备的操作原理。

为了保证在夜间驾驶时车辆中的驾驶员的足够视野，前灯设备必需实现向上照明。可通过如图9所示操作遮蔽部40实现向上照明。当向上照明被实现时，在图10和图11中示出光分布模式和路面上的光模式。

在前灯设备向上照明时，可能有目标、即车辆前方或相反车道接近的车辆中的驾驶员受到来自驾驶员的车辆的前灯设备的光而目光呆滞的问题。因而，前灯设备检测目标的出现且测量车辆和目标之间的距离，若有的话通过传感器单元60测量。

为了保证车辆驾驶员的足够视野而不引起其它驾驶员眩目，基于车辆和目标之间测量的距离调整遮蔽部40的旋转角度。

根据本实施例，如果车辆和目标之间的距离大于或等于第一预设值，遮蔽部40位于用于向上照明的位置（见图9）。也就是，如果测量的距离大于或等于第一预设值，由于通过前灯设备实现的向上照明不引起其它驾驶员眩目，前灯设备实现向上照明以便保证车辆驾驶员的足够视野。这里，第一预设值意味着通过前灯设备实现的向上照明不引起其它驾驶员眩目的距离，并且实际上可以通过实验获得。在本实施例中，第一预设值被设定为135米。

如果车辆和目标之间的距离小于第一预定值，但是大于第二预定值，遮蔽部40从用于向上照明的位置（见图9）朝着用于向下照明的位置（见图6）旋转。这里，如图12到图15详细示出的，遮蔽部40的旋转步进地进行。

例如，如果车辆和目标之间的距离是约110米，反射板42位于图14所示的位置，以保证车辆驾驶员的视野，直到距离接近110米，不会引起其它驾驶员眩目。

如果车辆和目标之间的距离是约85米，反射板42被进一步旋转到用于向下照明的位置（见图6）。结果，能够保证车辆驾驶员的视野，直到距离接近85米，不会引起其它驾驶员眩目。

如果车辆和目标之间的距离小于或等于第二预设值，遮蔽部40位于用于向下照明的位置（见图6）。即，如果测量的距离小于或等于第二预设值，在除了向下照明的其它照明条件下，前灯设备能够引起其它驾驶员的严重眩目。因而在这种情况下，前灯设备实现向下照明以便最小化其它驾驶员的眩目。和第一预设值相同，第二预设值也可通过实验获得。在该实施例中，第二预设值被设定为60米。

另一方面，如果车辆和目标之间的距离逐渐增加，遮蔽部40被从用于向下照明的位置朝着用于向上照明的位置步进地旋转。结果，能够保证车辆驾驶员的足够视野。

如此，根据示范性实施例，前灯设备可利用一个前灯同时实现向上照明和向下照明，从而通过减少部件数目实现前灯设备的尺寸和重量减少，同时减少制造成本。

另外，根据实施例的前灯设备可以包括向上照明和向下照明的不同方式发射光，从而能够保证驾驶员的足够视野，同时防止其它驾驶员眩目。

此外，由于根据实施例的前灯设备可能增加向上照明的使用频率，该设备可能保证驾驶员在夜晚的足够视野，从而增强稳定性。

此外，根据实施例的前灯设备可能减少其中透镜的高度，从而减少制造成本。

尽管本发明已经描述了一些实施例，本领域技术人员应该理解这些实施例仅是说明性的，在不背离本发明的精神和范围的情况下能够进行各种变型、变化和选择。本发明的范围应由所附权利要求及其等价物限定。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于车辆的前灯设备，其特征在于，包括：

发光二极管光源，即LED光源，位于第一焦点处且发射光；

反射构件，所述反射构件包围所述LED光源且反射从所述LED光源发射的光；

透镜单元，所述透镜单元设置在所述LED光源前方且允许光通过；

冷却器，所述冷却器设置在所述LED光源下方以冷却所述LED光源且具有位于第二焦点后方的前端；

遮蔽部，所述遮蔽部被设置在冷却器前面，遮蔽部和冷却器设置为分离部件，所述遮蔽部可旋转地设置在灯外罩内、所述LED光源和所述透镜单元之间的所述第二焦点处，所述遮蔽部包括反射板，当光由所述反射构件反射且朝着所述第二焦点行进时，所述反射板将光反射以进入所述透镜单元，所述反射板具有形成在其前端朝着所述反射板后侧的缺口；和

驱动单元，所述驱动单元连接到所述遮蔽部以使所述遮蔽部旋转；

传感器单元，所述传感器单元检测所述车辆和所述车辆前方的目标之间的距离；和

控制器，所述控制器控制所述驱动单元以基于由所述传感器单元测量的距离调整所述反射板的旋转角度；

所述遮蔽部包括支撑构件，所述支撑构件与所述反射板的下表面连接以支撑所述反射板，且在所述支撑构件的下端具有连接轴；

所述驱动单元，为了通过所述控制器的控制在下照明和上照明之间形成多种光束模式，使所述反射板旋转对于被划分的多个旋转阶段的每一个预设的旋转角度直到预设最大旋转角度；

所述反射板与所述支撑构件一体形成，所述反射板和所述支撑构件形成L形侧剖面。

2.如权利要求1所述的用于车辆的前灯设备，其特征在于，通过所述反射板的旋转角度调整由所述反射板反射且进入所述透镜单元的光量。

3.如权利要求1所述的用于车辆的前灯设备，其特征在于，

所述连接轴被连接到所述驱动单元，且构成所述支撑构件通过所述驱动单元旋转时的旋转轴线。

4.如权利要求3所述的用于车辆的前灯设备，其特征在于，由所述反射板反射且进入所述透镜单元中的光量随着所述反射板的旋转角度增加而增加。

5.如权利要求4所述的用于车辆的前灯设备，其特征在于，当所述反射板不旋转时，来自所述LED光源发射的光实现向下照明，当所述反射板旋转到预设最大旋转角度时，来自所述LED光源发射的光实现向上照明。