用于车辆照明系统的LED改装灯及制造方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2020年7月6日提交的美国临时专利申请号63/048594和2020年8月6日提交的欧洲专利申请号20189759.2的权益，它们的内容在此通过引入的方式并入本文中。

背景技术

发光二极管(LED)由于其长寿命和低能量资质而迅速得到普及。制造的进步已导致芯片大小的LED封装或模块的出现，其中至少一个LED(通常是多个LED)例如以包括多行LED的矩阵状方式封装在一起。用于这种LED模块的应用领域可以包括但不限于车辆前照灯，例如车辆前灯。

发明内容

一种LED改装灯，包括灯体，LED光源，附接环和至少一个固定元件。灯体中具有至少一个开口。弹性元件在第一端处耦接到灯体。LED光源在与第一端相对的第二端处耦接到灯体。附接环包括第一波状轴向端面和与第一波状轴向端面相对的第二轴向端面。第一波状轴向端面包括多个波谷和多个波峰。第二轴向端面邻接弹性元件。所述至少一个固定元件设置成穿过所述灯体中的所述至少一个开口中的至少一个和所述附接环的所述第一波状轴向端面的所述波谷中的至少一个。

附图说明

从以下结合附图的示例所给出的描述中可以获得更详细的理解，在附图中：

图1是示例性LED改装灯的透视侧视图；

图2是图1的示例性LED改装灯的侧视图；

图3是图2中画圈的LED改装灯的一部分的放大的局部侧视图；

图4是另一示例性LED改装灯的放大的局部侧视图；

图5是图1的LED改装灯的第一放大的局部透视截面图(A)和图1的LED改装灯的第二放大的局部透视截面图(B)，局部透视截面图(A)示出了第一操作状态，局部透视截面图(B)示出了第二操作状态；

图6是组装LED改装灯的方法的流程图；

图7是示例性车辆前灯系统的图；以及

图8是另一示例性车辆前灯系统的图。

具体实施方式

将在下文中参考附图更全面地描述不同的光照明系统和/或发光二极管(LED)实施方式的示例。这些示例不是相互排斥的，并且在一个示例中找到的特征可以与在一个或多个其他示例中找到的特征进行组合以实现额外的实施方式。因此，将理解的是，附图中示出的示例仅出于说明的目的而提供，并且它们不旨在以任何方式限制本公开。在全文中，相同的附图标记指代相同的元件。

将理解，尽管词语第一，第二，第三等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不应受这些词语的限制。这些词语可以用于将一个元件与另一个元件区分开。例如，在不脱离本发明的范围的情况下，第一元件可以被称为第二元件，并且第二元件可以被称为第一元件。如本文所使用的，词语″和/或″可以包括相关联的列出项目中的一个或多个的任何和所有组合。

将理解，当诸如层，区域或衬底的元件被称为在另一元件″上″或延伸到另一元件″上″时，其可直接在另一元件上或直接延伸到另一元件上，或也可存在中间元件。相反，当元件被称为″直接在另一元件上″或″直接地延伸到另一元件上″时，可不存在中间元件。还将理解，当元件被称为″连接″或″耦接″到另一元件时，其可以直接连接或耦接到另一元件，和/或经由一个或多个中间元件连接或耦接到另一元件。相反，当元件被称为″直接连接″或″直接耦接″到另一元件时，在该元件与另一元件之间不存在中间元件。将理解，除了图中所描绘的任何取向之外，这些术语旨在涵盖元件的不同取向。

诸如″下方″，″上方″，″上部″，″下部″，″水平″或″竖直″的相对术语可在本文中用于描述如图中所示的一个元件、层或区域与另一元件、层或区域的关系。将理解，除了图中所描绘的取向之外，这些术语旨在涵盖装置的不同取向。

虽然LED变得越来越流行，但是许多传统的白炽灯类型的灯或灯泡(例如，卤素灯)仍然在使用，例如用作车辆前灯。常规白炽灯类型的灯的发光角接近360度，并且常规照明器被设计成以有效的方式利用大部分所产生的光。鉴于此，期望用LED改装灯替换常规灯(例如车辆前灯的卤素灯泡型灯)，而无需分别更换原始灯固定装置或插座或甚至整个灯壳与灯的整体。因此，LED改装灯可以使用白炽灯类型灯的相同的灯安装座或灯固定装置，因此在成本有效，容易安装和缩短设置时间方面进行了促进。

然而，LED改装灯的发光角度范围可能由于LED光源或LED封装的定向发光特性而受到限制。因此，可能需要对LED改装灯进行适当的旋转定位以改进光束性能或符合适当的规定。

因此，可能需要具有改进的性能的LED改装灯，其中可尤其在照明性能的品质，安装简易性，设置时间和制造容易性和成本方面评估性能。所描述的实施例提供了例如用于车辆前灯的LED改装灯，其可以提供高照明性能，改进的安装简易性和设置时间，以及改进的制造简易性和成本。

图1是示例性LED改装灯1的透视侧视图。图2是图1的示例性LED改装灯的侧视图。图3是图2中画圈的LED改装灯1的一部分的放大的局部侧视图。图1，2和3中示出的LED改装灯1可以用作车辆前灯(在图7和图8中的框图中示出)的常规白炽灯类型的灯(诸如卤素灯泡型灯)的替换灯。尽管根据本文所描述的实施例中的LED改装灯的用途可以用作车辆前灯的替换灯，但是这仅仅是示例，并且也可以想到其他应用领域。

图1和图2中所示的示例性LED改装灯1包括LED光源2，灯体3和附接环4。在图1和图2所示的示例中，LED光源2包括两个单独的LED灯模块，每个LED灯模块包括多个单独的LED。然而，本文中描述的实施例不限于图1和2中所示的各个LED或LED封装/模块的特定数量和/或布置。LED光源2(例如，LED或LED封装)可以安装到灯体3。附接环4可以与灯体3接合并且相对于灯体3可旋转。附接环4可以被配置为能够附接到灯保持器(未示出)。示例性LED改装灯1的附接环4可包括用于附接到灯保持器的卡口式联接器5，而不限于卡口式卡扣。卡口式联接器可以允许通过简单，线性插入移动及随后的旋转移动(反之亦然)来安装LED改装灯。

图1，2和3中所示的示例性LED改装灯1还包括至少一个固定元件6，该至少一个固定元件6与灯体3和附接环4均可拆卸地接合，以便在其接合状态下将附接环4牢固地固定在相对于灯体3的多个预定角位置中的一个中。附接环4相对于灯体3的旋转移动性由图1中的箭头7指示。

在图1，图2和图3所示的示例中，提供了两个这样的固定元件6，其中仅一个在图1，2和3中可见。然而，当固定到灯体3时，可以仅存在一个单个固定元件6，或可以设置多于两个的固定元件6(例如，三个，四个，五个或六个固定元件)以接合附接环4。

在图1，图2和图3所示的实施例中，固定元件6是螺钉，其可以拧入到形成在灯体3中的相应螺孔中。在所示示例中，对于每个螺钉6，还可以仅提供在LED改装灯1的灯体3中所形成的一个单独的相应螺孔。如果灯体3上设置有多于一个的螺孔，则螺孔可以例如等距离地(尽管不限于此)分布在灯体3的周边处。还应当理解的是，比固定元件6的数量更多的螺孔可以设置在灯体上，从而促进附接环4相对于灯体3的更细粒度的角度调节，这将在下面进一步变得更明晰。使用螺钉作为固定元件可以允许固定元件的非破坏性的且不费事的脱离，并且以快速且舒适的执行方式重新附接固定元件。

从图1可以看出，附接环4相对于灯体3的角位置可以由固定元件6通过形状锁定而固定。在图1，图2和图3所示的示例中，LED改装灯1的附接环4具有波状轴向端面，波状轴向端面具有多个波谷8和波峰9。固定元件6(诸如所示出的示例中的一个螺钉或多个螺钉6)当与灯体3接合时，也可以与附接环3的波谷8中的一个接合。固定到灯体3的固定元件6与附接环4的波谷8之间的这种形状锁定的接合可以确保刚性且稳固的连接，该刚性且稳固的连接承受在操作上将卡口式联接器5与灯保持器的卡口式卡扣(两者均未示出)进行接合所需的扭矩力。由波峰9彼此分开的波谷8的总数以及相邻波谷8和波峰9之间的特定距离分别可以确定附接环4可以相对于灯体3进行定位的具体数量和精确角度。

要注意的是，设置在附接环4的轴向端面上的所有波谷8可以等距分布，从而以均匀分布的角间距来实现附接环4相对于灯体3的角度调整。然而，可以设想沿着附接环的轴向端面不规则地分布波谷8，从而例如仅在预定角度范围内实现特定细粒度的角度调整，而排除其他角度范围。以这种方式，例如可以准确地遵守适当的规定和/或可以最优化LED改装灯的照明性能和/或可以防止组装故障。

此外，在图1，图2和图3所示的示例中，附接环4借助于弹性元件10(在图1，2和3中示出为弹性O形环，但不限于此)被偏压而抵靠固定元件6。O形环可以便于容易地安装、成本有效地制造LED改装灯，且便于使插入到前灯模块中的灯的一部分与环境密封。可以设想其他弹性元件，诸如由金属或塑料材料制得的弹簧，螺旋弹簧，盘簧，弹簧垫圈，弹性夹和/或夹具，橡胶元件等。这可以改进藉由固定元件的附接环和灯体之间的对抗扭矩的耦接。此外，附接环与灯体之间的潜在轴向间隙可被有效地消除，从而防止各移动部件之间的咔嗒声和/或有害磨损。

弹性元件10可以在固定到灯体3上时迫使附接环4抵靠到固定元件6上，从而进一步改善相应的波谷8和固定元件6之间的形状锁定耦接。此外，可以消除灯体3和附接环4之间的潜在(轴向)间隙。以这种方式，在安装改装灯期间，可牢固地保持附接环相对于灯体的相对角位置，并且因此在安装改装灯期间，当LED光源被安装到灯保持器上时，也可以牢固地保持LED光源相对于灯保持器的相对角位置(特别是如果安装需要对LED改装灯施加旋转运动以实现其到灯保持器的适当固定的话)。固定装置的形状锁定接合可以被配置为在安装过程期间承受这样的扭转力。

如从图1，2和3可以进一步观察到的，O形环10可以固定地布置在灯体3上并且可以抵靠附接环4的第二轴向端表面(该轴向端表面与附接环3的轴向端面相对，附接环3的轴向端面上形成有波谷8和波峰9)。弹性元件10可以夹在LED改装灯1的散热器20和附接环4之间，但不限于这种构造。

图4是另一示例性LED改装灯的放大的局部侧视图。除了附接环11和固定元件12之外，图4中所示的LED改装灯可以基本上与图1中所示的LED改装灯1的构造相对应。

在图4所示的示例中，固定元件12是销，其可以牢固地插入到灯体3中。此外，图4所示的LED改装灯的附接环11可以包括多个周向分布的通孔13，当与灯体3接合时，销12可以穿过附接环11的通孔13中的一个，形成如本文所述的形状锁定接合。类似于图1，2和3中所示的实施例，可以提供一个，两个或更多个销12以将附接环11牢固地固定在相对于灯体3的预定角位置中。使用这样的实施例，固定元件可以与灯体夹紧和/或锁定(而不是拧紧固定元件)，因此还允许固定元件的非破坏性脱离和以简单明了的方式在最短时间内重新附接固定元件。在实施例中，通孔可以通过成本有效的机械加工，钻孔，铸造等方式来制造，同时促进稳固的形状锁定接合。

通孔13在附接环11上的周向分布可以如上文在图1，2和3中关于波谷8在LED改装灯1的附接环4上的周向分布所描述的那样。此外，应当注意，附接环11上的通孔13和销12(作为图4中所示的固定元件)的组合并不是强制组合。相反，根据其他实施例(未示出)，附接环可以包括图1-3的LED改装灯1的实施例中所示出的波谷8和波峰9，同时具有作为固定元件的销12，以替代图1，2和3中所示的LED改装灯1的螺钉6。应当理解，在这种情况下，销12可以与波谷8中的一个接合，以将附接环固定在相对于灯体的预定的期望角位置中。

在又一些实施例中(也未示出)，附接环可以包括图4中所示的LED改装灯的实施例中的通孔13，同时将LED改装灯1的实施例中的螺钉6作为固定元件以替代图4中所示的销12。在此情况下，螺钉可以穿过设置在附接环上的多个通孔13中的一个，以将附接环适当地固定在相对于灯体的多个预定角位置中的一个处。

图5是图1的LED改装灯的第一放大的局部透视截面图(A)和图1的LED改装灯的第二放大的局部透视截面图(B)，局部透视截面图(A)示出了第一操作状态，局部透视截面图(B)示出了第二操作状态。

在第一操作状态(A)中，固定元件6(例如，所示出的实施例中的螺钉6)可以固定在灯体3的相应的螺孔14中，同时接合附接环4的相应的波谷8。在这种状态下，附接环4可以相对于灯体3旋转地固定在选定的角位置中。

在操作状态(B)中，螺钉6可以从相应的螺孔14移除，从而有利于附接环4相对于灯体3的自由旋转移动。以这种方式，附接环4相对于灯体3的新角位置可以对应于附接环4的轴向端面上的可用波谷8来选择。

在实施例中，附接环可以由包括以下之一的材料形成：聚苯硫醚(PPS)，聚乙烯甲苯(PVT)，聚酰胺6,6(PA66)，聚酰胺4，6(PA46)，液晶聚合物(LCP)，聚醚醚酮(PEEK)，聚邻苯二甲酰胺(PPA)，树脂等级或它们的任何组合。可以使用例如注射模制来制造附接环。替代地或附加地，附接环可以由包括玻璃纤维和碳纤维中的至少一种的材料制造，所述至少一种玻璃纤维和碳纤维赋予附接环额外的刚性和鲁棒性。例如，使用这样的材料和制造工艺可以提供改进的制造容易性和降低的成本(诸如通过使用注射模制工艺以用于制造O形环。

图6是组装发光二极管(LED)改装灯的方法的流程图。在图6所示的示例中，该方法包括提供灯体(602)。在实施例中，灯体可以包括例如至少一个开口，在第一端处耦接到灯体的弹性元件，以及在与第一端相对的第二端处耦接到灯体的LED光源。该方法还可以包括提供附接环(604)。在实施例中，附接环可例如包括第一波状轴向端面和与第一波状轴向端面相对的第二轴向端面。所述第一波状轴向端面可以包括多个波谷和多个波峰，所述第二轴向端面可以抵靠所述弹性元件。

附接环可围绕灯体旋转(606)。在实施例中，附接环可以围绕灯体旋转，直到附接环相对于灯体处于期望的角位置。附接环可以固定到灯体(608)。可通过将固定元件插入穿过所述固定元件中的开口且与所述多个波谷中的一个接合而将所述附接环至少部分地固定到所述灯体。

在实施例中，波状端面可以例如通过机加工，铸造等来制造，从而改进制造容易性和成本，同时促进稳固的形状锁定接合。

如上所述，本文所述的LED改装灯的实施例可用于例如车辆照明系统中。在这样的系统中，例如，LED改装灯可以借助于附接环附接到灯保持器(诸如车辆前灯的灯安装件或灯固定器)。在固定元件与灯体分离的时间期间，附接环可相对于灯体旋转。在固定元件附接到灯体的情况下，固定元件可接合附接环，使得附接环可牢固地固定在相对于灯体的若干预定角位置中的一者中。

由于附接环可附接到灯保持器，例如，附接环还可提供用于附接到灯保持器的附接元件。因此，当LED改装灯安装在灯保持器中时，也可以保证LED光源相对于灯保持器的预定角位置。因此，对于最佳照明性能而言，LED改装灯的LED光源的适当光发射方向总是可以利用任何灯保持器来确保。因此，根据本文中所描述的实施例中的LED改装灯可以容易地适应于特定的灯保持器，以在安装到给定的灯保持器时总是产生最大/最佳照明性能和/或符合相应的规定。

此外，通过简单地拆卸固定装置，将附接环旋转到其期望的角位置，并且最后再次使固定装置与灯体和附接环两者均接合，可以在最短的时间内实现附接环相对于LED改装灯的灯体的设置，从而进一步提高了使用的便利性。

图7是示例性车辆前灯系统700的图，其可以结合本文描述的实施例和示例中的一个或多个。图7所示的示例性车辆前灯系统700可以包括电力线702，数据总线704，输入滤波和保护模块706，总线收发器708，传感器模块710，LED直流到直流(DC/DC)模块712，逻辑低压差(LDO)模块714，微控制器716和有源前灯718。

电力线702可以具有从车辆接收电力的输入，并且数据总线704可以具有输入/输出，通过该输入/输出可以在车辆和车辆前灯系统700之间交换数据。例如，车辆前灯系统700可以从车辆中的其他位置接收指令，诸如打开转向信号或打开前灯的指令，并且可以根据需要向车辆中的其他位置发送反馈。传感器模块710可以通信地耦合到数据总线704，并且可以向车辆前灯系统700或车辆中的其他位置提供附加数据，其他位置该与例如环境条件(例如，一天中的时间，雨，雾或环境光水平)，车辆状态(例如，停放，运动中，运动速度或运动方向)以及其他物体(例如，车辆或行人)的存在/位置相关。与通信地耦合到车辆数据总线的任何车辆控制器分开的前灯控制器也可以被包含在车辆前灯系统700中。在图7中，前灯控制器可以是微控制器，诸如微控制器(μc)716。微控制器716可以通信地耦合到数据总线704。

输入滤波和保护模块706可以电耦接到电力线702，并且可以例如支持各种滤波器以减少传导发射并提供功率抗干扰性。此外，输入滤波和保护模块106可以提供静电放电(ESD)保护，负载-卸载保护，交流发电机场衰减保护和/或反向极性保护。

LED DC/DC模块712可以耦接在输入滤波和保护模块706和有源前灯718之间以接收滤波后的功率，并且提供驱动电流以向有源前灯718中的LED阵列中的LED供电。LED DC/DC模块712可以具有：在7和18伏之间的输入电压(其标称电压大约为13.2伏)；以及输出电压，其可以比LED阵列的最大电压稍高(例如，高0.3伏)(例如，由负载，温度或其他因素所决定的因素或局部校准和操作条件调整来确定)。

逻辑LDO模块714可耦接到输入滤波和保护模块706以接收经滤波的功率。逻辑LDO模块714还可以耦接到微控制器716和有源前灯718，以向微控制器716和/或有源前灯718中的电子器件(诸如CMOS逻辑)提供电力。

总线收发器708可以具有例如通用异步接收发送器(UART)或串行外围接口(SPI)，并且可以耦接到微控制器716。微控制器716可以基于来自传感器模块710的数据(或包括来自传感器模块710的数据)来转换车辆输入。转换后的车辆输入可以包括能够传递到有源前灯718中的图像缓冲器的视频信号。此外，微控制器716可以在启动期间加载默认图像帧且对像素的开路/短接进行测试。在实施例中，SPI接口可以在CMOS中加载图像缓冲器。图像帧可以是全帧，差分帧或部分帧。微控制器716的其他特征可以包括CMOS状态的控制接口监控，CMOS状态包括管芯温度以及逻辑LDO输出。在实施例中，LED DC/DC输出可以被动态地控制以最小化净空。除了提供图像帧数据之外，还可以控制其他前灯功能，诸如与侧向指示灯或转向信号灯相结合的互补使用，和/或日间行车灯的激活。

图8是另一示例性车辆前灯系统800的图。图8所示的示例性车辆前灯系统800包括应用平台802，两个LED照明系统806和808以及辅助光学器件810和812。

LED照明系统808可以发射光束814(图8中在箭头814a和814b之间示出)。LED照明系统806可以发射光束816(在图8中在箭头816a和816b之间示出)。在图8所示的实施例中，辅助光学器件810与LED照明系统808相邻，并且从LED照明系统808发射的光穿过辅助光学器件810。类似地，辅助光学器件812邻近LED照明系统806，并且从LED照明系统806发射的光穿过辅助光学器件812。在替代实施例中，在车辆前灯系统中没有设置辅助光学器件810/812。

在包含辅助光学器件810/812的情况下，辅助光学器件810/812可以是或包括一个或多个光导。该一个或多个光导可以是边缘点亮的光导，或者可以具有限定光导的内边缘的内部开口。LED照明系统808和806可以插入到一个或多个光导的内部开口中，使得它们将光注入到一个或多个光导的内部边缘(内部开口光导)或外部边缘(边缘点亮光导)中。在实施例中，一个或多个光导可以以期望的方式对由LED照明系统808和806发射的光进行成形，例如成形为具有梯度的分布，倒角分布，窄分布，宽分布或有角度的分布。

应用平台802可以经由线路804向LED照明系统806和/或808提供电力和/或数据，线路804可以包括图7的电力线702和数据总线704中的一个或多个或一部分。一个或多个传感器(可以是车辆前灯系统800中的传感器或其他附加传感器)可以在应用平台802的外壳的内部或外部。附加地或替代地，如图7的示例性车辆前灯系统700中所示，每个LED照明系统808和806可以包括其自己的传感器模块，连接和控制模块，电源模块和/或LED阵列。

在实施例中，车辆前灯系统800可以表示具有可转向光束的车辆，其中LED可以被选择性地激活以提供可转向光。例如，LED或发射器的阵列可用于限定或投射形状或图案或仅照亮道路的选定部分。在示例实施例中，LED照明系统806和808内的红外相机或检测像素可以是识别需要照明的场景(例如，道路或行人穿行)的部分的传感器(例如，类似于图7的传感器模块710中的传感器)。

已经详细描述了实施例，本领域技术人员将理解，在给定本描述的情况下，可以对本文描述的实施例进行修改而不脱离本发明构思的精神。因此，并不意味着本发明的范围限于所示出和描述的具体实施例。