ОСВЕТИТЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА С КАРТИНОЙ БЛИЖНЕГО И ДАЛЬНЕГО СВЕТА
HEADLAMPS OF VEHICLE WITH HIGH BEAM AND LOW BEAM ILLUMINATION

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение в целом относится к осветительным модулям и узлам, а конкретнее, к узлам фары транспортного средства.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Традиционные фары транспортного средства применяют многочисленные компоненты (например, источник света, сборник и распределитель света). Даже более передовые фары транспортного средства, применяющие источники света на светоизлучающих диодах («LED») часто имеют многочисленные компоненты, типично образующие пару каждого источника LED с рассеивателем. Автомобильные конструкции, как правило, накладывают определенные габаритные и размерные ограничения на фары транспортного средства. Кроме того, задание размеров фар частично может быть продиктовано требованиями к уширению пучка, продиктованными федеральными нормами, зависящими от конкретного применения для фары (например, ближнего света, дальнего света, и т. д.). Фары с многочисленными компонентами с большими посадочными местами компоновки корпуса, даже если применяют более энергосберегающие источники света, могут представлять собой недостатки в показателях своего вклада в вес транспортного средства.
Соответственно, есть необходимость в осветительных модулях и узлах транспортного средства, которые предлагают гибкость формы и компоновки, особенно для использования в применениях фар, требующих конкретных картин уширения пучка.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Согласно одному из аспектов настоящего изобретения, предусмотрен осветительный узел транспортного средства, который содержит: одиночный рассеиватель, имеющий первое и второе множества элементов рассеивателя в ближней зоне и выходную поверхность; и первый и второй источники на LED, которые направляют свет через соответственные первое и второе множества элементов рассеивателя. Первое и второе множества элементов рассеивателя выполнены с возможностью пропускать свет в соответственной картине уширения и картине высокой интенсивности через выходную поверхность.
Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения, предусмотрен осветительный узел транспортного средства, который содержит: одиночный рассеиватель, имеющий первое и второе множества элементов рассеивателя в ближней зоне и выходные элементы; и первый и второй источники на LED, которые направляют свет через соответственные первое и второе множества элементов рассеивателя. Первое и второе множества элементов рассеивателя выполнены с возможностью пропускать свет в соответственной картине уширения и картине высокой интенсивности через соответственное первое и второе множества выходных элементов.
Согласно дополнительному аспекту настоящего изобретения, предусмотрен осветительный узел транспортного средства, который содержит: одиночный рассеиватель, имеющий множество модулей рассеивателя и выходную поверхность; и множество источников на LED, которые направляют свет через множество модулей рассеивателя. Множество модулей рассеивателя выполнено с возможностью пропускать свет в соответственной картине уширения и картине высокой интенсивности через выходную поверхность, и каждый модуль рассеивателя содержит два или более элементов рассеивателя в ближней зоне.
Эти и другие аспекты, цели и признаки настоящего изобретения будут поняты и оценены по достоинству специалистами в данной области техники по изучению следующего описания изобретения, формулы изобретения и прилагаемых чертежей.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На чертежах:
фиг. 1 - вид спереди в перспективе узла фары транспортного средства, который включает в себя пару модулей рассеивателя транспортного средства с по существу прямоугольными выходными поверхностями согласно аспекту этого раскрытия;
фиг. 1A - вид сзади в перспективе узла фары транспортного средства, изображенного на фиг. 1;
фиг. 1B - вид в поперечном разрезе узла фары транспортного средства, изображенного на фиг. 1, по линии 1B - 1B;
фиг. 1C - вид в поперечном разрезе узла фары транспортного средства, изображенного на фиг. 1, по линии 1C - 1C;
фиг. 1D - увеличенный вид LED и входных поверхностей в узле фары транспортного средства, изображенном на фиг. 1;
фиг. 2 - вид в перспективе компоновки узлов фары транспортного средства, применяемой в узлах фары ближнего и дальнего света согласно аспекту раскрытия; и
фиг. 3 - график силы света для узла фары ближнего света, как изображенный на фиг. 2, согласно дополнительному аспекту раскрытия.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В целях описания, приведенного в материалах настоящей заявки, термины «верхний», «нижний», «правый», «левый», «задний», «передний», «вертикальный», «горизонтальный» и их производные будут относиться к изобретению в качестве ориентированных на фиг. 1. Однако изобретение может допускать различные альтернативные ориентации, за исключением случаев, когда явным образом указано иное. К тому же, специфичные устройства и процессы, проиллюстрированные на прилагаемых чертежах и описанные в последующем описании, являются просто примерными вариантами осуществления обладающих признаками изобретения концепций, определенных в прилагаемой формуле изобретения. Отсюда, специфичные размеры и другие физические характеристики, относящиеся к вариантам осуществления, раскрытым в материалах настоящей заявки, не должны рассматриваться в качестве ограничивающих, если формула изобретения явным образом не заявляет иное.
Обращаясь к фиг. 1-1C, изображен узел 40 фары транспортного средства согласно аспекту раскрытия с парой смежных модулей 52, 54 рассеивателя, сконфигурированных в корпусе 50 фары. Модули 52, 54 могут быть выполнены с возможностью давать уширенную (например, относительно большую область низкой интенсивности) и точечную (например, небольшую область высокой интенсивности) картины 43a и 43b освещения, соответственно. В некоторых вариантах осуществления, картины 43a и 43b освещения вместе могут удовлетворять требованиям к фарам ближнего света, изложенным в каких-нибудь глобальных технических условиях на освещение транспортного средства, например, действующем Стандарте безопасности моторных транспортных средств под № 108 («FMVSS 108») Национальной администрации по безопасности дорожного движения («NHTSA») США. Вместе модули 52, 54 воплощают рассеиватель 41, имеющий выходную поверхность 48. Узел 40 фары дополнительно включает в себя источники 44a и 44b света на LED, из условия чтобы каждый источник направлял падающий свет через соответственные модули 52, 54 рассеивателя и рассеиватель 41. В некоторых вариантах осуществления, источники 44a и 44b света на LED установлены на печатные платы 34 (PCB) и теплоотводы 32 (смотрите фиг. 1A и 1B).
Как также изображено на фиг. 1-1C, рассеиватель 41 включает в себя первое и второе множества элементов 42a и 42b рассеивателя в ближнем поле («NFL»), которые соответствуют соответственным модулям 52 и 54 рассеивателя. Эти элементы 42a и 42b рассеивателя в ближней зоне выполнены с возможностью пропускать, с выходной поверхности 48 рассеивателя 41, соответственные уширенную и точную картины 43a и 43b освещения, содержащие в себя по меньшей мере существенную часть падающего света из источников 44a и 44b света на LED. Кроме того, выходная поверхность 48 рассеивателя 41 изображена в качестве по существу прямоугольной по форме, тогда как входные поверхности 46a и 46b (смотрите фиг. 1B) осветительных модулей 52 и 54 являются по существу круглыми по форме. В дополнение, выходная поверхность 48 рассеивателя 41 включает в себя первое и второе множества элементов 49a и 49b выходной поверхности. Элементы 49a и 49b выходной поверхности соответствуют модулям 52 и 54 рассеивателя и источникам 44a и 44b света на LED, соответственно.
Согласно варианту осуществления, источники 44a и 44b света на LED узла 40 фары транспортного средства дают свет, который в целом направлен на входные поверхности 46a и 46b модулей 52, 54 рассеивателя, соответственно (смотрите фиг. 1B). Входные поверхности 46a и 46b каждая сконфигурирована согласно пространственным и математическим соотношениям, чтобы коллимировать свет из источников 44a и 44b в точечные и уширенные картины 43a и 43b. Например, входные поверхности 46a и 46b могут быть в целом параболическими по природе, чтобы коллимировать и отражать падающий свет из источников 44a и 44b наружу из узла в качестве картин 43a и 43b, как показано на фиг. 1, 1B и 1C.
Вновь обращаясь к фиг. 1-1C, падающий свет, который проходит через входные поверхности 46a и 46b покидает рассеиватель 41 через выходную поверхность 48. В некоторых аспектах, выходная поверхность 48 может быть сконфигурирована первым и вторым множествами элементов 49a и 49b выходной поверхности, чтобы дополнительно повышать качество или иным образом профилировать картины освещения, создаваемые входными поверхностями 46a и 46b, в уширенную и точечную картины 43a и 43b. По существу, каждый из элементов 49a и 49b выходной поверхности может включать в себя совокупность оптических элементов, которые могут быть выполнены с возможностью дополнительно оптимизировать равномерность уширенных и точечных картин 43a и 43b. Например, угол наклона (например, вокруг поперечной оси транспортного средства в переднем или заднем направлении транспортного средства) и внешняя кривизна (например, выпуклая, вогнутая, искривленная, и т. д.) каждого элемента 49a, 49b могут настраиваться по отдельности, чтобы оптимизировать равномерность и направленность уширенной и точечной картин 43a и 43b (например, смотрите фиг. 1). В предпочтительной компоновке узла 40 фары транспортного средства, существенное количество из общего числа элементов 49a и 49b разнородны в показателях их угла наклона и/или внешней кривизны (смотрите фиг. 1, 1B и 1C).
Рассеиватель 41 и особенно выходная поверхность 48, может приобретать многообразие форм, в том числе, по существу прямоугольную форму, изображенную на фиг. 1-1C. В некоторых вариантах осуществления, выходная поверхность 48 скомпонована в по существу круглой ли эллиптической конфигурации. Требования к компоновке и конкретным уровням уширения и интенсивности, требуемым конечным применением, также могут оказывать влияние на конечный коэффициент формы, выбранный для рассеивателя 41 и выходной поверхности 48. Что касается входных поверхностей 46a и 46b, они в целом являются скомпонованными в по существу круглой конфигурации, чтобы эффективно собирать большую часть падающего света из источников 44a и 44b света на LED. Входные поверхности 46a и 46b также могут быть сконфигурированы в по существу прямоугольных конфигурациях, чтобы вмещать источники 44a и 44b света на LED, которые дают падающий свет в по существу линейной картине.
Как показано на фиг. 1D, расстояния 47a, 47b до LED между источниками 44a, 44b света на LED и входными поверхностями 46a, 46b могут регулироваться, чтобы оказывать влияние на равномерность, уширение и расположение уширенной и точечной картин 43a и 43b. В некоторых предпочтительных реализациях, расстояние 47a до LED приблизительно 5 мм и расстояние 47b до LED приблизительно 6 мм применяются в узле 40 фары транспортного средства, чтобы давать пригодные уширенную и точечную картины 43a и 43b. Также будет понятно, что расстояния 47a и 47b до LED могут быть оптимизированы и настроены, чтобы давать различные картины уширения пучка, которые являются суммой уширенной и точечной картин 43a и 43b для различных требований к фаре или другому освещению и/или правительственных норм.
Вновь обращаясь к фиг. 1-1C, рассеиватели 41 могут быть изготовлены из оптически полупрозрачного материала, такого как поликарбонат, стекло или другие сравнимые материалы. Как правило, материалы, используемые для изготовления рассеивателя 41, имеют высокое оптическое качество и способны производиться с жесткими допусками. Выходная поверхность 48, элементы 42a и 42b NFL и входные поверхности 46a и 46b встроены в рассеиватель 41. Соответственно, рассеиватель 41 типично изготовлен из одного куска материала.
Источники 44a и 44b света на LED могут быть выбраны различных осветительных технологий на LED, в том числе, тех, которые могут испускать свет длин волн, иных чем в видимом спектре, или различных цветов. Кроме того, различные цветовые фильтры и другие оптические элементы (например, рассеивающие устройства) могут применяться непосредственно перед или в части источников 44a и 44b и света, чтобы создавать определенные требуемые оптические эффекты, ассоциативно связанные с уширенной и точечной картинами 43a и 43b. Должно быть отмечено, что источники 44a и 44b света на LED расположены поблизости от входных поверхностей 46a и 46b, чтобы содействовать эффективному собиранию падающего света поверхностями 46a и 46b рассеивателя 41.
Как дополнительно показано на фиг. 1-1C, множество элементов 42a и 42b NFL узла 40 фары транспортного средства могут быть выполнены с возможностью пропускать коллимированные картины освещения, например, уширенную и точечную картины 43a и 43b, содержащие существенную процентную долю падающего света из источников 44a и 44b света на LED. В некоторых аспектах, по меньшей мере 60% падающего света из источников 44a и 44b пропускается через выходную поверхность 48. В других аспектах, предпочтительно конфигурировать элементы 42a и 42b NFL, из условия чтобы по меньшей мере 70% падающего света (или по меньшей мере 80% падающего света в некоторых конфигурациях) пропускалось через выходную поверхность 48. Есть относительно мало аспектов узла 40 фары транспортного средства, которые могут приводить к потере интенсивности света. Падающий свет из источников 44a и 44b света на LED направляется непосредственно на входные поверхности 46a и 46b. После этого, свет перенаправляется и коллимируется множеством элементов 42a и 42b NFL в пределах рассеивателя 41. Нет других поверхностей, которые отражают падающий свет - процесса, который обычно дает в результате потерю 10-20% силы света. Отсюда, общая эффективность пропускания света узла 40 фары транспортного средства может превышать 60%.
Как показано на фиг. 1B, внутренние расстояния 51a, 51b рассеивателя между входными поверхностями 46a, 46b и выходными поверхностями 49a, 49b также могут регулироваться, чтобы оказывать влияние на равномерность, уширение и расположение уширенной и точечной картин 43a и 43b. В предпочтительной реализации, внутреннее расстояние 51a, 51b рассеивателя менее чем 28 мм может применяться в узле 40 фары транспортного средства, чтобы давать эффективные уширенную и точечную картины 43a и 43b. Также будет понятно, что внутренние расстояния 51a и 51b рассеивателя могут быть оптимизированы и настроены, чтобы давать различные картины уширения пучка, которые являются суммой уширенной и точечной картин 43a и 43b для различных требований к фаре или другому освещению и/или правительственных норм.
Как отмечено ранее, элементы 42a и 42b NFL на фиг. 1-1C узла 40 фары транспортного средства выполнены с возможностью коллимировать падающий свет из источников 44a и 44b света на LED. Падающий свет из источников 44a и 44b обычно является ламбертовским по характеру со значительным рассеиванием в различных направлениях. Другими словами, свет исходит и распространяется из источника во всех направлениях - порядка 180 градусов. Также должно быть понятно, что каждый элемент 42a, 42b NFL может состоять из множества рассеивателей NFL. В некоторых вариантах осуществления, каждый рассеиватель может иметь фокусное расстояние, которое является одинаковым или отличается от фокусных расстояний других рассеивателей в элементах 42a, 42b NFL. В некоторых аспектах узла 40 фары, каждый элемент 42a, 42b NFL состоит из двух рассеивателей NFL, каждый рассеиватель имеет разное фокусное расстояние. По существу, рассеиватели каждого из элементов 42a и 42b NFL вместе могут работать, чтобы коллимировать падающий свет из источников 44a и 44b.
Как также изображено на фиг. 1-1C, узел 40 фары транспортного средства может включать в себя корпус 50, имеющий размеры глубины 50d, ширины 50w и высоты 50h. Глубина 50d может быть определена расстоянием от источников 44a и 44b на LED до выходной поверхности 48. В примерной реализации, корпус 50 имеет глубину 50d приблизительно 28 мм, высоту 50h приблизительно 60 мм и ширину 50w приблизительно 32 мм. Посадочное место компоновки, в том числе, глубина 50d, корпуса 50 может быть минимизировано на основании конкретной конструкции рассеивателя 41. Рассеиватель 41 состоит из по меньшей мере двух модулей 52 и 54 рассеивателя. Эти модули 52 и 54 рассеивателя не являются просто одиночными элементами, соединенными друг с другом для формирования рассеивателя 41. Скорее, входные поверхности 46a и 46b, выходная поверхность 48 и элементы 49a и 49b выходной поверхности сконструированы, из условия чтобы модули 52 и 54 рассеивателя сливались друг с другом для формирования рассеивателя 41. В некоторых вариантах осуществления, узел 40 фары транспортного средства, корпус 50 и рассеиватель 41 сконфигурированы, из условия чтобы глубина 50d была установлена в 50 мм или меньше. В других аспектах узла 40 фары, глубина 50d установлена в 30 мм или меньше.
В некоторых вариантах осуществления, узел 40 фары транспортного средства может включать в себя корпус 50, рассеиватель 41, имеющий множество модулей рассеивателя (например, модули 52, 54 рассеивателя и дополнительные) и выходную поверхность 48. Каждый модуль рассеивателя спарен с источником освещения на LED (например, источниками 44a, 44b света на LED, и так далее), который направляет падающий свет через соответственный модуль рассеивателя и из выходной поверхности 48. Кроме того, модули рассеивателя выполнены с возможностью создавать уширенную картину 43a и точечную картину 43b. Одно подмножество из множества модулей рассеивателя может быть посвящено созданию уширенной картины 43a, а оставшаяся часть модулей рассеивателя может быть выполнена с возможностью создавать точечную картину 43b. В некоторых аспектах, выходная поверхность 48 сама разделена на дискретные элементы выходной поверхности (например, элементы 49a, 49b выходной поверхности, и так далее), которые соответствуют конкретным модулям рассеивателя. Эти элементы выходной поверхности также могут быть выполнены с возможностью и оптимизированы, чтобы создавать соответственные точечную и уширенную картины 43a и 43b для узла 40 фары транспортного средства. В других вариантах осуществления, узел 40 фары транспортного средства может включать в себя один или более модулей 52 или 54 рассеивателя, выполненных с возможностью вырабатывать исключительно уширенную или точечную картины 43a и 43b. Иными словами, некоторые варианты осуществления узла 40 фары выполнены с возможностью создавать только уширенную картину 43a или точечную картину 43b, как необходимо для определенных осветительных применений.
Далее, обращаясь к фиг. 2, узел 100 фары ближнего света может состоять из набора трех узлов 40 фары. Кроме того, узел 200 фары дальнего света также может состоять из двух узлов 20 фары. Со ссылкой на узел 100 фары ближнего света, самые наружные узлы 40 фары могут быть выполнены с возможностью создавать только уширенные картины 43a. Например, два набора модулей 52 рассеивателя могут применяться для самых наружных узлов 40 фары. Что касается самого центрального узла 40 фары внутри узла 100 фары ближнего света, он может быть выполнен с возможностью вырабатывать уширенную и точечную картины 43a и 43b, соответственно. Уширенная и точечная картины 43a и 43b, совместно создаваемые узлами 40 фары узла 100 фары ближнего света, например, могут удовлетворять FMVSS 108.
Как показано на фиг. 3, узел 100 фары ближнего света транспортного средства с тремя узлами 40 фары согласно варианту осуществления (смотрите, например, фиг. 2) может использоваться для формирования картины освещения, которая удовлетворяет требованиям к FMVSS 108 ближнего света. Картина 43b горячей точки показана в относительном центре картины с высокими уровнями интенсивности (например, уровнями силы света в 15000 кандел (кд) или больше). В некоторых аспектах, точечная картина 43b может создаваться исключительно самым верхним модулем 54 рассеивателя самого центрального узла 40 фары внутри узла 100 ближнего света. Уширенная картина 43a также изображена на фиг. 3 и окружает точечную картину 43b. Уширенная картина 43a, как показано на фиг. 3, имеет уровни интенсивности, которые находятся в диапазоне от 125 кандел (кд) до 15000 кандел (кд). В некоторых аспектах, уширенная картина 43a может создаваться самыми наружными узлами 40 фары транспортного средства и частью самого центрального узла 40 фары транспортного средства узла 100 ближнего света. По существу, совокупность узлов 40 фары транспортного средства, каждый с одним рассеивателем 41, корпусом 50 и двумя источниками 44a и/или 44b света на LED, может давать совместную картину освещения, пригодную для использования в конфигурации фары ближнего света транспортного средства.
Должно быть понятно, что изменения и модификации могут быть произведены над вышеупомянутой конструкцией, не выходя за рамки концепций настоящего изобретения, а кроме того, должно быть понятно, что такие концепции подразумеваются покрытыми следующей формулой изобретения, если эта формула изобретения явным образом не излагает иное своей формулировкой.