固态自适应前灯制造技术

提供了一种用于结合到交通工具前灯组件中的自适应灯模块，其中灯模块可以作为单个单元结合，或者作为多个单元中的一个结合。使用LED阵列，准直光学器件，照明和投射微透镜阵列(MLA)的灯模块被配置为允许通过选择性地激活/去激活LED阵列的子集来定制照明强度分布。

Solid-state adaptive headlamp

An adaptive lamp module is provided for incorporating into a vehicle headlamp assembly, in which the lamp module can be combined as a single unit or as a combination of multiple units. Lamp modules using LED arrays, collimating optical devices, lighting and projection microlens arrays (MLA) are configured to allow customized lighting intensity distribution by selectively activating/deactivating a subset of LED arrays.

【技术实现步骤摘要】
固态自适应前灯
本专利技术大体涉及交通工具前灯，且更具体地，涉及一种自适应前灯系统，其允许由交通工具前灯提供的照明被定制以适合当前的驾驶情况。
技术介绍
多年来，已经使用各种技术来使由交通工具前灯提供的照明模式适应当前的驾驶情况，特别是在以高速在具有很弱的环境光线的区域中行驶时，在确保充分照明的同时防止交通工具的前灯使得迎面驶来的交通工具的驾驶员眼花和暂时致盲。控制灯组件的照明模式的一种方法是通过使用截止杆，当放置在组件的输出光束中时，截止杆遮挡一部分光束。美国专利申请序列号2017/0203683公开了这样一种灯组件，其中截止杆的位置由电磁致动器控制。美国专利申请序列号2017/0276311公开了一种替代方法，其中使用镜子来改变灯组件的照明模式。如所公开的，由多个可倾斜镜子元件组成的收集镜位于收集由LED光源发出的光的光学构件和光投射元件之间。通过控制构成收集镜的元件的位置，可以形成预定的光分布模式。虽然可以使用各种技术来控制来自交通工具前灯组件的光分布模式，但是这些技术提供有限的适应性，通常仅提供两种操作状态：远光灯束和近光灯束。因此，需要一种交通工具前灯组件，其能够提供多种分布模式以及改进的性能，其中基于照明均匀性，制造容易性，成本和输出效率而评估性能。本专利技术提供这种灯组件。
技术实现思路
本专利技术提供了一种自适应灯模块，其可以单独地或作为多个灯模块中的一个接合至交通工具的前灯组件内。灯模块包括(i)LED光源，更具体地是包括多个LED的LED阵列(即，1维或2维阵列)；(ii)照明微透镜阵列(MLA)，其中第一焦距对应于照明MLA；(iii)投射MLA，其中第二焦距对应于投射MLA，并且其中第一焦距大于第二焦距；(iv)至少一个准直光学器件，其插入在光源和照明MLA之间，其中准直光学器件配置成在光进入照明MLA之前对由LED光源产生的光进行准直；和(v)设置在投射MLA和照明MLA之间的孔径层，其中孔径层被配置为在由自适应灯模块产生的照明视场(FoV)中提供截止。在一个方面，多个LED可以被划分为至少第一和第二LED子集，其中照明和投射MLA将由第一LED子集产生的光引导到第一方向，并且将由第二LED子集产生的光引导到第二方向，并且其中耦接到LED光源的光控制系统被配置为选择性地且独立地激活第一和第二LED子集。在另一方面，构成LED阵列的多个LED可以被分成多个LED组，并且至少一个准直光学器件可以包括与多个LED组对应的多个准直光学器件。至少一个LED组的光轴可以相对于相应的准直光学器件的光轴移位或倾斜。在另一方面，对应于照明MLA的第一焦距可以对应于构成照明MLA的多个照明光学元件中的每一个的y轴，并且对应于投射MLA的第二焦距可以对应于构成照明MLA的多个投射光学元件中的每一个的y轴，其中y轴对应于水平面。第三焦距可以对应于构成照明MLA的多个照明光学元件中的每一个的z轴，并且第四焦距可以对应于构成投射MLA的多个投射光学元件中的每一个的z轴，其中z轴与y轴垂直。优选地，第一焦距大于第三焦距。在至少一个实施例中，照明和投射光学元件的横截面具有非正六边形形状，其中非正六边形形状由第一宽度和第二宽度限定，并且其中第一宽度与第二宽度的比率优选地在1.5:1和3:1之间。在至少一个实施例中，照明和投射光学元件的横截面具有矩形形状，其中矩形形状由第一宽度和第二宽度限定，并且其中第一宽度与第二宽度的比率优选为在1.5:1和3:1之间。在另一方面，孔径层与照明MLA的外透镜表面之间的距离小于第一焦距。可以例如使用沉积工艺将孔径层施加到照明MLA的平面侧上。或者，可以例如使用沉积工艺将孔径层施加到投射MLA的平面侧上。在另一方面，准直光学器件可包括多个准直光学器件，其对应于构成LED阵列的多个LED。在另一方面，构成照明MLA的多个照明光学元件可以与构成投射MLA的多个投射光学元件对准。在另一方面，构成照明MLA的多个照明光学元件可以相对于构成投射MLA的多个投射光学元件移位(即，不对准)，其中两个MLA之间的位移优选地小于照明光学元件的横截面高度的25％。通过参考说明书的剩余部分和附图，可以实现对本专利技术的本质和优点的进一步理解。附图说明应当理解，附图仅用于示意而不是限制本专利技术的范围，并且不应视为按比例绘制的。另外，不同附图中的相同参考标号应被理解为指代相同组件或类似功能的组件。图1示出了根据本专利技术配置的灯模块的基本设计概念；图2提供了适用于本专利技术中使用的MLA的六边形透镜配置的横截面视图；图3提供了适用于本专利技术中使用的MLA的矩形透镜配置的横截面视图；图4示出了类似于图1中所示的配置，除了投射MLA相对于照明MLA的位移之外；图5提供了穿过投射MLA和照明MLA的单个元件的光线轨迹，其中两个元件以类似于图1中所示的方式对准；图6提供了穿过投射MLA和照明MLA的单个元件的光线轨迹，其中两个元件以类似于图4所示的方式移位；图7示出了类似于图1中所示的配置，除了照明MLA使用自由形式的光学元件；图8提供了集成到交通工具中的示例性前灯控制系统的框图；图9示意性地示出了在FoV处具有重叠照明的单个灯模块的配置，其中通过相对于对应的准直光学器件移动各个光源来实现照明重叠；图10示意性地示出了在FoV处具有重叠照明的单个灯模块的配置，其中通过倾斜与一些光源相关联的准直光学器件来实现照明重叠；图11示意性地示出了由多个灯模块组成的灯组件的配置，其中通过使各个灯模块相对于彼此倾斜来实现在FoV处的照明重叠；图12示意性地示出了通过激活构成模块的光源的不同组LED来从单个灯模块移动照明FoV；和图13A-C示出了由包含在相同灯模块内的三个不同LED组产生的三种不同的照明强度分布，其中由孔径层产生的截止保持恒定。具体实施方式如本文所用，单数形式“一”，“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另有明确说明。这里使用的术语“包括”，“构成”，“包括有”和/或“包含有”指定所述特征，处理步骤，操作，元件和/或组件的存在，但不排除存在或者添加一个或多个其他特征，处理步骤，操作，元件，组件和/或其组合。如这里所使用的，术语“和/或”以及符号“/”旨在包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组合。另外，尽管这里可以使用术语第一，第二等来描述各种步骤，计算或组件，然而这些步骤，计算或组件不应限于这些术语，而是这些术语仅用于将各步骤，计算或组件相对于另一步骤，计算或组件进行区分。例如，第一计算可以被称为第二计算，并且类似地，第一步骤可以被称为第二步骤，并且类似地，第一组件可以被称为第二组件，而不脱离本公开的范围。图1示出了在根据本专利技术设计的照明模块100中使用的微透镜阵列(MLA)的基本设计概念。如图所示，LED光源101发出的光在撞击MLA105之前由准直光学器件103准直。MLA105在这里也称为照明MLA。由MLA105透射的光在进入第二MLA109之前穿过孔径层107，其中MLA109在本文中也可称为投射MLA。离开MLA109的光直接照射感兴趣的区域，即交通工具前方的道路。尽管LED光源101可以包括单个LED，但是优选地，LED光源101包括多个LED，其中LED是线性阵列的形式，即一维阵列，或者二维阵列的形式，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自适应灯模块，包括：LED光源，所述LED光源包括LED阵列，所述LED阵列包括多个LED；照明微透镜阵列(MLA)，其中第一焦距对应于所述照明MLA；投射MLA，其中第二焦距对应于所述投射MLA，并且其中所述第一焦距比所述第二焦距长；至少一个准直光学器件，其插入在所述光源和所述照明MLA之间，所述至少一个准直光学器件被配置成在所述光进入所述照明MLA之前对由所述LED光源产生的光进行准直；和设置在所述投射MLA和所述照明MLA之间的孔径层，所述孔径层被配置成在由所述自适应灯模块产生的照明视场(FoV)中提供截止。

【技术特征摘要】
2017.11.27 US 15/822,9511.一种自适应灯模块，包括：LED光源，所述LED光源包括LED阵列，所述LED阵列包括多个LED；照明微透镜阵列(MLA)，其中第一焦距对应于所述照明MLA；投射MLA，其中第二焦距对应于所述投射MLA，并且其中所述第一焦距比所述第二焦距长；至少一个准直光学器件，其插入在所述光源和所述照明MLA之间，所述至少一个准直光学器件被配置成在所述光进入所述照明MLA之前对由所述LED光源产生的光进行准直；和设置在所述投射MLA和所述照明MLA之间的孔径层，所述孔径层被配置成在由所述自适应灯模块产生的照明视场(FoV)中提供截止。2.如权利要求1所述的自适应灯模块，还包括交通工具和交通工具前灯组件，所述自适应灯模块结合到所述交通工具前灯组件中。3.如权利要求1所述的自适应灯模块，其中所述多个LED构成所述LED阵列，所述LED阵列被分成至少第一LED子集和第二LED子集，其中所述照明MLA和所述投射MLA将由所述第一LED子集产生的光引导到第一方向以及将由所述第二LED子集产生的光引导到第二方向，所述自适应灯模块还包括耦合到所述LED光源的光控制系统，所述光控制系统被配置为选择性地和独立地激活所述第一LED子集和所述第二LED子集。4.如权利要求1所述的自适应灯模块，其中所述LED阵列选自包括一维LED阵列和二维LED阵列的组。5.如权利要求1所述的自适应灯模块，其中所述多个LED构成分成多个LED组的所述LED阵列。6.如权利要求5所述的自适应灯模块，其中所述至少一个准直光学器件还包括多个准直光学器件，其中所述多个准直光学器件对应于所述多个LED组。7.如权利要求6所述的自适应灯模块，其中所述多个LED组中的至少一个的第一光轴相对于对应的准直光学器件的第二光轴移位和/或倾斜。8.如权利要求1-7中任一项所述的自适应灯模块，其中所述照明MLA包括多个照明光学元件，并且所述投射MLA包括多个投射光学元件，其中所述第一焦距对应于所述多个照明光学元件中每一个的y轴，且所述第二焦距对应于所述多个投射光学元件中每一个的所述y轴，且其中所述y轴对应于水平面。9.如权利要求8所述的自适应灯模块，其中第三焦距对应于所述照明M...

【专利技术属性】
技术研发人员：W埃克斯坦，HC埃克斯坦，EM巴赫，
申请(专利权)人：源捷公司，
类型：发明
国别省市：美国,US