CN107388155A - 基于mems微镜的车灯调光方法和***、车灯总成及汽车 - Google Patents

基于mems微镜的车灯调光方法和***、车灯总成及汽车 Download PDF

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郭田忠
于世杰
朱明华
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    • F21V14/04—Controlling the distribution of the light emitted by adjustment of elements by movement of reflectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
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Abstract

本发明涉及汽车车灯技术领域，尤其涉及一种基于MEMS微镜的车灯调光方法和***、车灯总成及汽车。所述车灯调光方法为将光源发出的光线投射到MEMS微镜阵列上，使光线经来回转动的MEMS微镜反射后射出，通过调节MEMS微镜的预设振幅调节照明光型。所述车灯调光***包括灯体，灯体内设有光源和MEMS微镜阵列，MEMS微镜阵列包括MEMS微镜座、多个呈阵列式分布且可活动地设于MEMS微镜座上的MEMS微镜以及驱动MEMS微镜在MEMS微镜座上转动的MEMS微镜驱动电路；光源发出的光线投射在MEMS微镜阵列上并经来回转动的MEMS微镜反射后射出。具有集成度高、体积小、调光精度高、运行可靠稳定的优点。

Description

基于MEMS微镜的车灯调光方法和***、车灯总成及汽车
技术领域
本发明涉及汽车车灯技术领域，尤其涉及一种基于MEMS微镜的车灯调光方法和***、包括该车灯调光***的车灯总成以及包括该车灯总成的汽车。
背景技术
对于汽车车灯，调光是车灯实现其功能的必备条件。现有车灯通过调光马达在灯体中的前后移动来实现远近光高度调节，调光马达通过调光马达支架安装在灯体上。为了使调光马达支架能够在灯体中前后移动，在灯体上设有导轨槽，调光马达支架可滑动地插设于导轨槽中，导轨槽为调光马达支架留出足够的运动行程，由此可实现调节远近光高度。通过在光源与透镜之间设置遮光板来调节光型。遮光板采用金属制板加工而成，遮光图形固定单一。为了适应不同路况的照明光型需求，需要配置多块遮光板或者可旋转的遮光板，并配置相应的电磁阀及驱动电机，通过驱动电机驱动遮光板移动或旋转来改变光型。
上述用于调节车灯灯光的***需要通过较多的机械零件实现，存在体积大、运行噪音大、调光精度低、调光马达容易失步、寿命短的缺陷。
此外，随着汽车行业的发展，汽车车灯的照明***日趋智能化，能够实现智能照明也成为车灯功能的一个要求。目前汽车车灯实现智能照明的方式有：多光源的方式和多透镜的方式。多光源的方式需要多个LED光源或激光光源，这个方案造价高、能耗高；多透镜的方式则需要体积巨大的安装空间和复杂的光学设计。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种体积小、调光精度高、运行可靠性和稳定性好的基于MEMS微镜的车灯调光方法和***、包括该车灯调光***的车灯总成以及包括该车灯总成的汽车，以克服现有技术的上述缺陷。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种基于MEMS微镜的车灯调光***，包括灯体，灯体内设有光源和MEMS微镜阵列，MEMS微镜阵列包括MEMS微镜座、多个呈阵列式分布且可活动地设于MEMS微镜座上的MEMS微镜以及驱动MEMS微镜在MEMS微镜座上转动的MEMS微镜驱动电路；MEMS微镜驱动电路驱动MEMS微镜以预设频率和预设振幅来回转动，光源发出的光线投射在MEMS微镜阵列上并经来回转动的MEMS微镜反射后射出。
优选地，MEMS微镜阵列设有多组。
优选地，光源发出的光线呈与MEMS微镜阵列的排布形式相匹配的光型。
一种车灯总成，包括如上所述的基于MEMS微镜的车灯调光***。
一种汽车，包括如上所述的车灯总成。
一种基于MEMS微镜的车灯调光方法，在车灯灯体内设置MEMS微镜阵列，使MEMS微镜阵列中的MEMS微镜绕MEMS微镜阵列与光线照射方向相垂直的横向轴在预设频率和预设振幅下来回转动，将光源发出的光线投射到MEMS微镜阵列上，使光线经来回转动的MEMS微镜的反射后射出，形成照明光型；通过调节MEMS微镜的预设振幅实现照明光型的调节。
优选地，使所有MEMS微镜绕MEMS微镜阵列与光线照射方向相垂直的横向轴偏转同一角度，实现照明光型的上下高度调节。
优选地，使所有MEMS微镜绕MEMS微镜阵列与光线照射方向相垂直的纵向轴偏转同一角度，实现照明光型的左右位置调节。
优选地，对MEMS微镜阵列中每个MEMS微镜的转动进行单独控制，通过单独控制单个MEMS微镜绕MEMS微镜阵列与光线照射方向相垂直的横向轴或MEMS微镜阵列与光线照射方向相垂直的纵向轴发生偏转，实现照明光型在相应照明区域明暗程度的调节。
优选地，预设频率不小于100Hz。
与现有技术相比，本发明具有显著的进步：
通过在车灯灯体内设置MEMS微镜阵列，使光源发出的光线投射到MEMS微镜阵列上，并经MEMS微镜阵列中以预设频率和预设振幅来回转动的MEMS微镜的反射后射出，通过来回转动的MEMS微镜对入射光线高频率的扫描形成照明光型，根据实际路况需要，通过调节MEMS微镜来回转动的预设振幅即可对照明光型进行调节，调光十分方便，具有集成度高、体积小、调光精度高、运行可靠性和稳定性好、使用寿命长的优点。
附图说明
图1是本发明实施例的基于MEMS微镜的车灯调光***的结构示意图。
图2是本发明实施例中来回转动的MEMS微镜对入射光线进行高频率的扫描并将线性光型转换成面光型的示意图。
图中：
1、MEMS微镜阵列 10、MEMS微镜
11、MEMS微镜座 2、光源
3、与MEMS微镜阵列的排布形式相匹配的光型
4、面光型
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
需要说明的是，MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微机电***)是由半导体材料或其它适用于微加工的材料构成的可控的微机械结构***，MEMS微镜的基本原理是通过静电(或磁力、或电热)的作用使可以活动的微镜镜面发生转动或平动，从而改变入射光的传播方向，而且，MEMS微镜以一定的频率和振幅来回转动。
实施例一
本发明实施例一提供了一种基于MEMS微镜的车灯调光方法。如图1所示，本实施例一的基于MEMS微镜的车灯调光方法为：在车灯灯体内设置MEMS微镜阵列1，使MEMS微镜阵列1中的MEMS微镜10绕MEMS微镜阵列1与光线照射方向相垂直的横向轴(如图1中所示的X向)在预设频率和预设振幅下来回转动，将光源2发出的光线投射到MEMS微镜阵列1上，使光线经来回转动的MEMS微镜10的反射后射出，形成照明光型。通过调节MEMS微镜10的预设振幅实现照明光型的调节。本文中的预设频率和预设振幅是指根据实际路况照明需求设定的频率和振幅。
为使光线经来回转动的MEMS微镜10的反射后形成的照明光型能起到连续有效的照明效果，MEMS微镜10来回转动的预设频率应设为较高的频率。在本实施例一中，优选地，MEMS微镜10来回转动的预设频率不小于100Hz。
通过MEMS微镜阵列1中来回转动的MEMS微镜10对入射光线高频率的扫描的方式可以将线性光型转换成面光型，因此本实施例一中，光源2的光线以线性的方式投射至MEMS微镜阵列1上。优选地，如图2所示，本实施例一中光源2发出的光线呈与MEMS微镜阵列1的排布形式相匹配的光型3，即光源2发出的光线以线性的方式投射至MEMS微镜阵列1的所有MEMS微镜10上，通过MEMS微镜10的高频率扫描后转换成满足路面照明要求的面光型4。
本实施例一中的光源2可以采用激光光源，也可以采用LED光源。采用激光光源时，激光光源可以为不同颜色的激光调制出的白色光源，也可以为蓝色激光经荧光粉转换成的白色光源。
本实施例一的基于MEMS微镜的车灯调光方法，通过来回转动的MEMS微镜10对入射光线高频率的扫描形成照明光型，根据实际路况需要，通过调节MEMS微镜10来回转动的预设振幅即可对照明光型进行调节。例如，对于近光光型，使位于近光截止线低侧的MEMS微镜10以较小的预设振幅和较高的预设频率来回转动，使位于近光截止线高侧的MEMS微镜10以较大的预设振幅和较高的预设频率来回转动，二者组合后便形成了近光。远光光型同理。
进一步，在实现照明光型的基础上，可以对照明光型的上下高度进行调节：使所有MEMS微镜10绕MEMS微镜阵列1与光线照射方向相垂直的横向轴偏转同一角度，则可实现照明光型整体的上移或下移，从而实现射出光线的上下高度调节。
进一步，在实现照明光型的基础上，可以对照明光型的左右位置进行调节：使所有MEMS微镜10绕MEMS微镜阵列1与光线照射方向相垂直的纵向轴(如图1中所示的Y向)偏转同一角度，则可实现照明光型整体的左右移动，从而实现照明光型的左右位置调节，满足弯道辅助照明的需求。
进一步，对MEMS微镜阵列1中每个MEMS微镜10的转动进行单独控制，通过单独控制单个MEMS微镜10绕MEMS微镜阵列1与光线照射方向相垂直的横向轴或MEMS微镜阵列1与光线照射方向相垂直的纵向轴发生偏转，实现照明光型在相应照明区域明暗程度的调节。即可根据某特定照明区域的照明需求，对MEMS微镜阵列1中与该特定照明区域相对应的MEMS微镜10进行独立控制，使其绕MEMS微镜阵列1与光线照射方向相垂直的横向轴或MEMS微镜阵列1与光线照射方向相垂直的纵向轴发生偏转，从而改变反射光线的明暗程度，进而调节照明光型在该特定照明区域的明暗程度。由此实现了智能照明功能，且在实现智能照明的过程中能够充分利用光源的能量，效率高。
本实施例一的基于MEMS微镜的车灯调光方法，通过在车灯灯体内设置MEMS微镜阵列1，使光源2发出的光线投射到MEMS微镜阵列1上，并经MEMS微镜阵列1中以预设频率和预设振幅来回转动的MEMS微镜10的反射后射出，通过来回转动的MEMS微镜10对入射光线高频率的扫描形成照明光型，根据实际路况需要，通过调节MEMS微镜10来回转动的预设振幅即可对照明光型进行调节，调光十分方便。此外，通过来回转动的MEMS微镜10对入射光线高频率的扫描的方式可以将线性光型转换成面光型，因此光源2发出的光线可以为线性光型，可减小光源2的体积。并且，在实现智能照明的过程中能够充分利用光源的能量，效率高。因此，本实施例一的基于MEMS微镜的车灯调光方法具有集成度高、体积小、调光精度高、运行可靠性和稳定性好、使用寿命长的优点。
实施例二
本发明实施例二提供了一种基于MEMS微镜的车灯调光***，本实施例二的基于MEMS微镜的车灯调光***能够实现实施例一的基于MEMS微镜的车灯调光方法。
如图1所示，本实施例二的基于MEMS微镜的车灯调光***包括灯体(图中未示出)，灯体内设有光源2和MEMS微镜阵列1，MEMS微镜阵列1包括MEMS微镜座11、MEMS微镜10和MEMS微镜驱动电路(图中未示出)。MEMS微镜10设有多个，多个MEMS微镜10呈阵列式分布且均可活动地设于MEMS微镜座11上，MEMS微镜驱动电路与MEMS微镜10连接，用于驱动MEMS微镜10在MEMS微镜座11上转动：MEMS微镜驱动电路既驱动MEMS微镜10绕MEMS微镜阵列1与光线照射方向相垂直的横向轴(如图1中所示的X向)或MEMS微镜阵列1与光线照射方向相垂直的纵向轴(如图1中所示的Y向)发生偏转，以改变MEMS微镜10的镜面方向；MEMS微镜驱动电路也驱动MEMS微镜10绕MEMS微镜阵列1与光线照射方向相垂直的横向轴在预设频率和预设振幅下来回转动。光源2发出的光线投射在MEMS微镜阵列上并经来回转动的MEMS微镜10反射后射出，形成照明光型。
为使光线经来回转动的MEMS微镜10的反射后形成的照明光型能起到连续有效的照明效果，MEMS微镜10来回转动的预设频率应设为较高的频率。在本实施例二中，优选地，MEMS微镜10来回转动的预设频率不小于100Hz。
通过来回转动的MEMS微镜10对入射光线高频率的扫描的方式可以将线性光型转换成面光型，因此本实施例二中，光源2的光线以线性的方式投射至MEMS微镜阵列1上。优选地，本实施例二中光源2发出的光线为线性光型，通过MEMS微镜10的高频率扫描后转换成满足路面照明要求的面光型。
本实施例二中的光源2可以采用激光光源，也可以采用LED光源。采用激光光源时，激光光源可以为不同颜色的激光调制出的白色光源，也可以为蓝色激光经荧光粉转换成的白色光源。
本实施例二的基于MEMS微镜的车灯调光***，通过来回转动的MEMS微镜10对入射光线高频率的扫描形成照明光型，根据实际路况需要，通过调节MEMS微镜10来回转动的预设振幅即可对照明光型进行调节。例如，对于近光光型，使位于近光截止线低侧的MEMS微镜10以较小的预设振幅和较高的预设频率来回转动，使位于近光截止线高侧的MEMS微镜10以较大的预设振幅和较高的预设频率来回转动，二者组合后便形成了近光。远光光型同理。
进一步，在实现照明光型的基础上，可以对照明光型的上下高度进行调节：使所有MEMS微镜10绕MEMS微镜阵列1与光线照射方向相垂直的横向轴偏转同一角度，则可实现照明光型整体的上移或下移，从而实现射出光线的上下高度调节。
进一步，在实现照明光型的基础上，可以对照明光型的左右位置进行调节：使所有MEMS微镜10绕MEMS微镜阵列1与光线照射方向相垂直的纵向轴偏转同一角度，则可实现照明光型整体的左右移动，从而实现照明光型的左右位置调节，满足弯道辅助照明的需求。
进一步，对MEMS微镜阵列1中每个MEMS微镜10的转动进行单独控制，通过单独控制单个MEMS微镜10绕MEMS微镜阵列1与光线照射方向相垂直的横向轴或MEMS微镜阵列1与光线照射方向相垂直的纵向轴发生偏转，实现照明光型在相应照明区域明暗程度的调节。即可根据某特定照明区域的照明需求，对MEMS微镜阵列1中与该特定照明区域相对应的MEMS微镜10进行独立控制，使其绕MEMS微镜阵列1与光线照射方向相垂直的横向轴或MEMS微镜阵列1与光线照射方向相垂直的纵向轴发生偏转，从而改变反射光线的明暗程度，进而调节照明光型在该特定照明区域的明暗程度。由此实现了智能照明功能，且在实现智能照明的过程中能够充分利用光源的能量，效率高。
因此，本实施例二的基于MEMS微镜的车灯调光***能够实现远近光型调节功能、上下调光功能、弯道辅助照明功能以及智能照明功能。
基于上述基于MEMS微镜的车灯调光***，本实施例二还提供了一种车灯总成，本实施例二的车灯总成包括如上所述的基于MEMS微镜的车灯调光***。
基于上述车灯总成，本实施例二还提供了一种汽车，本实施例二的汽车包括如上所述的车灯总成。
本实施例二的基于MEMS微镜的车灯调光方法***、包括该车灯调光***的车灯总成以及包括该车灯总成的汽车，通过在车灯灯体内设置MEMS微镜阵列1，使光源2发出的光线投射到MEMS微镜阵列1上，并经MEMS微镜阵列1中以预设频率和预设振幅来回转动的MEMS微镜10的反射后射出，通过来回转动的MEMS微镜10对入射光线高频率的扫描形成照明光型，根据实际路况需要，通过调节MEMS微镜10来回转动的预设振幅即可对照明光型进行调节，调光十分方便。此外，通过来回转动的MEMS微镜10对入射光线高频率的扫描的方式可以将线性光型转换成面光型，因此光源2发出的光线可以为线性光型，可减小光源2的体积。并且，在实现智能照明的过程中能够充分利用光源的能量，效率高。因此具有集成度高、体积小、调光精度高、运行可靠性和稳定性好、使用寿命长的优点。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于MEMS微镜的车灯调光***，其特征在于，包括灯体，所述灯体内设有光源(2)和MEMS微镜阵列(1)，所述MEMS微镜阵列(1)包括MEMS微镜座(11)、多个呈阵列式分布且可活动地设于所述MEMS微镜座(11)上的MEMS微镜(10)以及驱动所述MEMS微镜(10)在所述MEMS微镜座(11)上转动的MEMS微镜驱动电路；所述MEMS微镜驱动电路驱动所述MEMS微镜(10)以预设频率和预设振幅来回转动，所述光源(2)发出的光线投射在所述MEMS微镜阵列(1)上并经来回转动的所述MEMS微镜(10)反射后射出。
2.根据权利要求1所述的基于MEMS微镜的车灯调光***，其特征在于，所述MEMS微镜阵列(1)设有多组。
3.根据权利要求1所述的基于MEMS微镜的车灯调光***，其特征在于，所述光源(2)发出的光线呈与所述MEMS微镜阵列(1)的排布形式相匹配的光型。
4.一种车灯总成，其特征在于，包括如权利要求1-3中任意一项所述的基于MEMS微镜的车灯调光***。
5.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求4所述的车灯总成。
6.一种基于MEMS微镜的车灯调光方法，其特征在于，在车灯灯体内设置MEMS微镜阵列(1)，使所述MEMS微镜阵列(1)中的MEMS微镜(10)绕所述MEMS微镜阵列(1)与光线照射方向相垂直的横向轴在预设频率和预设振幅下来回转动，将光源(2)发出的光线投射到所述MEMS微镜阵列(1)上，使所述光线经来回转动的MEMS微镜(10)的反射后射出，形成照明光型；通过调节所述MEMS微镜(10)的预设振幅实现照明光型的调节。
7.根据权利要求6所述的基于MEMS微镜的车灯调光方法，其特征在于，使所有所述MEMS微镜(10)绕所述MEMS微镜阵列(1)与光线照射方向相垂直的横向轴偏转同一角度，实现照明光型的上下高度调节。
8.根据权利要求6所述的基于MEMS微镜的车灯调光方法，其特征在于，使所有所述MEMS微镜(10)绕所述MEMS微镜阵列(1)与光线照射方向相垂直的纵向轴偏转同一角度，实现照明光型的左右位置调节。
9.根据权利要求6所述的基于MEMS微镜的车灯调光方法，其特征在于，对所述MEMS微镜阵列(1)中每个MEMS微镜(10)的转动进行单独控制，通过单独控制单个MEMS微镜(10)绕所述MEMS微镜阵列(1)与光线照射方向相垂直的横向轴或所述MEMS微镜阵列(1)与光线照射方向相垂直的纵向轴发生偏转，实现照明光型在相应照明区域明暗程度的调节。
10.根据权利要求6所述的基于MEMS微镜的车灯调光方法，其特征在于，所述预设频率不小于100Hz。
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