专利名称：晶体离轴发光二极管前照灯的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及灯，尤其涉及可以用作车辆前照灯的灯。
背景技术：
目前已经开发出各种机动车辆前照灯。传统的前照灯典型地利用白炽光源、反射器、以及透镜。利用LED (发光二极管)光源的前照灯也已经开发出来。然而，已知的前照灯可能有各种缺点。
发明内容
本发明的一个方面是一种用于机动车辆的灯总成，该机动车辆是一种属于在前后方向穿过车辆中心延伸的水平轴的类型。该灯总成包括由透光材料制成的灯体。灯体定义在灯体的第一和第二侧之间延伸的发光面。灯体进一步定义与发光面相对的后侧。灯体包含第一和第二排内反射介质分界面，其中内反射介质分界面的第一部分总体上是抛物面并定义焦点。内反射介质分界面的第二部分是近似平面。第一排内反射介质分界面沿灯体的第一侧延伸，同时第一排内反射介质分界面的第二部分总体上面向内侧，并且其中，第二排内反射介质分界面沿灯体的第二侧延伸，同时第二排内反射介质分界面的第二部分总体上面向内侧。灯总成进一步包括第一和第二排光源，其中，至少一个光源位于每个内反射面的焦点。透光材料可以包括聚合物、玻璃、或者其他适当材质。透光材料优选为实质透明的。然而，透光材料也可以是半透明或者有色的。反射介质分界面可以包括透光材料的外表面，来自光源的大部分光线凭借该外表面内部地反射。灯体的抛物面状外表面可以涂覆铬或其他反光材料，以保证来自光源的光线内部地反射。发光面可以是平面，或者其也可以是例如与车辆的相邻外表面相应的凸面或者凹面。发光面也可以包括平行突脊或凹槽以形成较小的表面变化以引导来自发光面的光线和/或提供独特的外观。可以设置抛物面介质分界面，以使各个抛物面的轴线会聚或发散以提供具体应用所需的特定的光分布模式。一排抛物面可以用于提供远光，另一排抛物面可以用于提供近光。灯体可以包括具有抛物面部分的第三排反射面以提供车辆的行驶光。在研究以下的说明书、权利要求、和附图后，本领域的技术人员将能够理解并体会本发明的以上和其他方面、目的、以及技术特征。
图1是根据本发明的一个方面的灯总成和车辆的一部分的局部等距视图；图2是根据本发明的一个方面的灯总成的分解等距视图；图3是根据本发明的一个方面的灯总成的等距视图；图4是沿线4-4得到的图3的灯的剖视图，图4A是图4的一部分的放大图；图5是包含根据本发明的灯总成的车辆前部的局部示意性俯视图；图6是包含根据本发明的灯总成的车辆前部的局部示意性俯视图7是根据本发明的另一方面的灯总成和车辆前部的局部侧视图；图8是根据本发明的另一方面的灯总成和车辆前部的局部侧视图；图9是根据本发明的另一方面的灯总成和车辆前部的局部侧视图；以及图10是根据本发明的另一方面的灯总成和车辆前部的局部侧视图。
具体实施例方式为了描述本发明的目的，术语“上”、“下”、“右”、“左”、“后”、“前”、“垂直”、“水平”、
以及其派生词应当按图1的定向与本发明关联。然而，应当理解，除非有明确相反的说明，本发明可以采取各种可选方向。也应当理解，附图中示出的以及以下说明中阐明的具体装置和工艺是权利要求所限定的本发明的概念的简单示例性实施例。因此，与本发明披露的实施例有关的具体尺寸和物理特征不应被理解为限制，除非权利要求另有明确说明。参照图1，根据本发明的一个方面的机动车辆I可以包括外表面2和灯总成10。如以下将要更具体阐述的，灯总成10包括灯子总成14，灯子总成14包括光源，例如LED 20，LED 20安装到具有多个截断抛物面的后表面部分以及发光前表面16的灯体15。LED 20安装到灯子总成14的灯体15并且提供从灯体15的发光前表面16向前投射的光线。灯体15可以包括外观有些类似于晶体材料的模制透明丙烯酸酯材料。发光面16可以具有与车辆I的外表面2密切对应的表面轮廓或形状。进一步地参照图2，车辆I的前部3包含容纳灯总成10的灯体15的开口或凹穴
4。尽管图2示出了车辆的左前部分，但应当理解，车辆的右前部分也可以包括灯总成10，该灯总成10是图1-4所示的灯总成10的镜像。LED 20通过导体例如导线18 (图4)连接到车辆电源(未显示)。应当理解，可以利用合适的电路(未显示)从常规的12伏特直流电源提供所需的电力。灯体15由透光材料制成，例如聚合物、玻璃、或可以是透明、有色等的其他适当材料，以提供所需的透光性质。灯总成10可以进一步包括多个安装到导光件22的LED 24，导光件22形成驻车和转向灯。灯总成10可以进一步包括灯圈26、装饰环28、和透镜盖30。在所示出的示例中，灯圈26、装饰环28、和透镜盖30是由合适的聚合物材料模塑制成。灯圈26和装饰环28可以由有色或不透明聚合物材料模塑制成，透镜盖30优选由透明丙烯酸酯材料模塑制成或者以其他方式成形为合适形状。装饰环28安装到灯圈26并覆盖灯圈26的开口 34。反光板32优选为由相对薄的黄色或橙色的丙烯酸酯聚合材料制成，并且可以包括有纹理的外表面33。反光板32安装到灯圈26并且覆盖灯圈26上的开口 36以提供转向信号照明。隔断36延伸横过灯圈26以形成开口 34和35。参照图3，灯体15包括上方第一排40的第一上方抛物面部分41 (也见图4)、上方第二排42的第二上方抛物面部分43、以及第三排44的抛物面部分45。第三排44总体上位于灯体15的水平中心面。灯体15也包括下方第一排40A的下方抛物面41A，下方第二排42A的抛物面43A。抛物面部分41被侧平面48截断，抛物面部分43被侧平面50截断。抛物面部分45被上侧平面52以及下侧平面54截断。下方抛物面部分41A和43A被下侧平面48A和50A分别截断。在灯体15中模制成或者以其他方式形成多个凹穴56以容纳LED20。凹穴56可以用于紧密地容纳LED 20，并且用于使内部地吸收到灯体15中的LED 20的光量最大化。LED 20和凹穴56优选位于抛物面部分41、42、45、40A、和43A的焦点。具体参照图4，来自LED 20的一部分光线穿过灯体15，并且如光束58所示在表面16投射出灯体15。来自LED 20的另一部分光线从抛物面部分41、41A、43、43A、和45所定义的介质分界面内部地反射。由于LED 20位于抛物面部分的焦点，到达抛物面部分形成的介质分界面的光线60被内部地反射回灯体15的发光前表面16。选择用于制成灯体15的材料以提供相对于空气的折射率，借此在抛物面部分定义的介质分界面产生全内反射。尽管抛物面上的瑕疵可能使得一些光线通过抛物面部分逸出，但可以选择用于制成灯体15的材料和抛物面部分的形状以使内部反射的光量最大化或提高。然而，抛物面和平面部分也可以涂覆一层反光材料66，该反光材料66可以包含铝或者其他适于形成镜面的材料。如光束62所示，一些来自LED 20的光线从平的侧面48、50、52、和54内部地反射。一些光线62最终由一个抛物面部分反射出去，并向前反射出发光前表面16。更进一步，如光束64所示，一些来自LED 20的光线从平的侧面部分50、52、或54所定义的介质分界面反射，并且随后从灯体15的发光前表面16射出。上述抛物面和平面的结合确保了相当大比例的由LED 20所产生的光线射出灯体15的发光前表面16。一些射出表面16的光线被引导为向前方,一些光线被引导为相对于车辆轴线“A”离轴。可以选择抛物面部分和截断的平面部分的形状和结构，以提供所需的光强度/光束形状。此外，如箭头D1、D2、和D3所示(图4)，可以选择发光前表面16的形状，以将光线向前引导为所需的方向。可以向前引导光线，如果需要，也可以包括向上或向下地引导的部件，以提供所需的光束/光强度分布。进一步参照图5，包括向侧面引导的部件的抛物面部分41、41A、43、43A、和45也可以用于向前方F1、或向方向F2和F3引导光线。可以排列抛物面部分绕垂直轴线的角定向以提供向前导向的光线。可选择地，可以向内或向外地定向抛物面部分的轴线以提供光线相对于车辆前进轴线“A”的离轴投射。再次参照图4，抛物面部分41、41A、43、43A、和45可以包括焦点在LED 20的三维曲面部分。可选地，抛物面部分可以包括绕延伸穿过LED20的垂直轴线“V”延伸的二维曲面。总体上，分别地选择抛物面部分41、43、和45的垂直高度“H1”、“H2”、“H3”，以提供所需程度的来自LED 20的光的向前反射，同时为灯体15提供整体高度尺寸“H”以在灯10如图1所示地安装到车辆时提供美观的外观。尽管抛物面部分不必然因侧平面48、50、52、和54截断抛物面而向前反射所有来自LED的光线，但可以选择LED的数量和密度以及其他变量，以确保灯总成10提供的整体的光强度分布足够特定的应用。进一步参照图4Α，用于根据本发明的另一方面的灯总成的灯体85包括发光前表面86、以及分别的上和下抛物面部分88和89。抛物面88和90被上平面94和下平面96截断。中心抛物面部分92分别被上、下平面98和100截断。LED 20Α、20Β、和20C分别位于抛物面部分88、90、和92的焦点。如箭头58Α所示，分别来自上、下LED 20Α和20C的光线从抛物面部分88和90内部地反射，光束58Α借此逸出灯体85的发光前表面86。如箭头58Β所示，来自LED 20Β的光线可以从表面部分96、98、100、和96内部地反射。灯体85的表面(除了发光前表面86以外的表面)可以涂覆反光材料，以确保光束在介质分界面内部地反射直到光线逸出发光前表面86。应当理解，图4Α的灯体85可以包括附加排的抛物面部分88和90，从而提高灯体85的整体高度。如果需要,垂直相邻一对的LED和相关的抛物面部分可以相对于彼此交错开，从而为特定的应用提供所需的形状和光分布模式。图4Α的虚线88Α和92Α示出了一种包括附加排LED和相关的抛物面的可能的结构示例。为了在抛物面部分88A的焦点安装LED，提供平的外表面94A。中心抛物面部分92可以制得比图4A中的虚线92A所示的更大，以容纳附加排的LED。可以以类似的方式增加附加排的下部LED (未显示)。可以根据需要改变LED和相关抛物面部分的排数以满足特定应用的需要。在所示的示例中，灯体15包含相对的垂直侧面68和68A，该垂直侧面68和68A截断部分的外抛物面部分。总体上水平的上缘或角70、下缘或角70A、以及向上延伸的相对侧缘或角72和72A定义灯体15的发光前表面16。可以选择发光前表面16的轮廓和外缘70、70A、72、和72A的形状以密切地对应机动车辆I的外表面2。并且，可以选择LED 20和抛物面部分的排的数量和长度以提供所需的整体高度H和宽度W(图3)。在示出的示例中，高度H约为2-3英寸，宽度W约为6-10英寸。然而，高度H可以与宽度W大致相同，或者高度H可以实质上大于宽度W。可以选择每排中的抛物面部分和LED的数量以提供所需的宽度W，并且可以选择抛物面部分和LED的排数以提供所需的高度H。同样，各排LED可以是非直线的。更进一步，也可以根据需要改变反射面的尺寸和结构(例如高度H1、H2、H3等)。更进一步，可以选择各排LED的长度和/或形状(例如非直线)以提供非矩形的形状。可以通过选择LED排的数量和长度提供很宽范围的整体形状。如图4所示，发光前表面16的垂直截面可以具有凸曲率并且面向前下方，或者其可以如虚线19所示面向前上方。并且，如图5所示的俯视图中，前表面16可以具有凸面。总体上，发光面几乎可以具有任何所需的形状以遵从或者强调机动车辆的外表面轮廓。例如，灯总成IOA的表面16A(图6)密切遵从车辆外表面2A。此外，如图7所示，在侧视图中，灯总成IOB的表面16B密切遵从车辆表面2B。总体上，发光面16可以具有可以指向向下、或向上、或其组合的各种轮廓，例如朝上的凸轮廓(图8)、朝下的凸面(图9)、或者凹面(图10)。再次参照图2，可以用透明丙烯酸酯材料模制成驻车/转向导光件22，该透明丙烯酸酯材料与用于制成灯体15的材料实质相似。导光件22包括导光体25,该导光体25具有多个后抛物面部分74以及各自的平的上、下表面部分76和78。多个LED 24安装在抛物反射面部分74的焦点上，以提供由LED 24产生的向前投射的光线。在示出的示例中，导光体25包括总体上扁平的主要部分80和向上延伸的末端部分82。安装时，扁平的主要部分80位于灯体15的下侧平面48A (图4)，成角度的末端82位于灯体15直接相邻的侧面68 (图3)。安装时，导光件22的末端82位于黄色反光板32后方以提供转向信号。应当理解，单独地控制位于成角度末端82的LED 24以提供转向信号功能。可以分别地控制沿着驻车/转向导光件22的总体上水平的扁平主要部分80设置的LED 24，以提供驻车灯光，该驻车灯光与灯总成14的前照灯所提供的光线相比具有较低的光强度。通常，灯子总成14和/或驻车/转向导光件、饰边、透镜盖、以及其他这样的组件可以根据特定应用的需要具有各种结构。通过这种方式，可以首先设计车辆表面2的整体轮廓，然后设计灯总成10以配合机动车辆外表面2的轮廓。外透镜盖30 (图2)和/或反光板32、与灯圈26和装饰环28 —起可以被配置为顺滑地融入车辆表面2。此外，应当理解，可能不是所有应用中都需要灯圈、装饰环、以及透镜盖。此外，对于某些应用可能也不需要驻车/转向导光件，或者驻车/转向导光件22可以与常规的白炽前照灯一起使用。应当理解，前述结构可以做出各种变化和修改而不脱离本发明的构思，进一步应当理解，这种构思应由权利要求覆盖，除非权利要求通过文字另有明确说明。
权利要求
1.一种用于机动车辆的灯总成，该机动车辆是一种定义在前后方向穿过车辆中心延伸的水平轴的类型，其特征在于，所述灯总成包括: 由透光材料制成的灯体，灯体定义在灯体的第一和第二相对侧之间延伸的发光面，灯体进一步定义与发光面相对的后侧，其中，灯体包括第一和第二排内反射面，其中内反射面的第一部分总体上为抛物面并且定义焦点，并且其中内反射面的第二部分是近似平面，并且其中第一排内反射面沿着灯体的第一侧面延伸，第一排内反射面的第二部分总体上面向内侧，并且其中，第二排内反射面沿着灯体的第二侧延伸，第二排内反射面的第二部分总体上面向内侧； 第一和第二排光源，其中至少一个光源位于每个内反射面的焦点。
2.根据权利要求1所述的灯总成，其特征在于: 光源包括LED，每个LED具有基部侧和相对的发出光线的发光侧，并且其中，LED设置为基部表面面向外侧，并且发光侧面向内朝向反射内表面的第一部分。
3.根据权利要求2所述的灯总成，其特征在于: 每个LED定义从基部侧向发光侧延伸的轴线，并且其中，每个LED的轴线相对于LED所结合的反射内表面的内反射面的轴线横向地延伸。
4.根据权利要求1所述的灯总成，其特征在于: 由总体上圆顶形的灯体外表面形成内反射面的第一和第二部分。
5.根据权利要求1所述的灯总成，其特征在于: 第一和第二排内反射面的每一排包括至少三个不连续的内反射面。
6.根据权利要求1所述的灯总成，其特征在于: 灯体的第一侧包含灯体的上侧； 灯体的第二侧包含灯体的下侧； 第一排内反射面用于形成导向第一方向的第一组多个不连续光束以形成高光；以及 第二排内反射面用于形成导向第二方向的第二组多个不连续光束，使得第二组多个不连续光束从第一组多个不连续光束向下偏离。
7.根据权利要求6所述的灯总成，其特征在于: 第一组多个不连续光束中的至少一个与相邻的第一组多个不连续光束中的一个叠加。
8.根据权利要求1所述的灯总成，其特征在于: 灯体包括位于第一和第二排向内的反射内表面之间的第三排内反射面。
9.根据权利要求8所述的灯总成，其特征在于: 第三排内反射面中的每个内反射面具有总体上平面的相对部分，该相对部分总体上平行于第一和第二排内反射面的第二部分。
全文摘要
一种用于机动车辆的灯总成，其包括由透光材料制成的灯体。该透光材料优选包括发光前表面和多个后表面部分，该多个后表面部分为来自多个LED或其他光源的光线提供内反射。反射面部分可以是截断的抛物面的形式，该抛物面具有平的上表面、下表面、和/或侧表面以减少灯总成的整体高度和/或宽度。反射面可以定向为相对于车辆轴线离轴，以提供特定的光束强度和方向。
文档编号F21S8/10GK103090290SQ20121043784
公开日2013年5月8日 申请日期2012年11月6日 优先权日2011年11月7日
发明者布鲁斯·普雷斯顿·威廉姆斯, 摩晒陀·色姆萨若·达萨纳亚克 申请人:福特全球技术公司