CN102192460B - 具有光源和至少两个用于分布光线的光学元件的机动车前照灯 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种机动车前照灯(10),其具有光源(12)和至少两个光学元件(14、16),所述光学元件设置为,使所述光源(12)的光线以预先确定的方式分布,其中,第一光学元件(14)设置为与光源(12)具有相对大的距离(d_14),并且第二光学元件(16)设置为与所述光源(12)具有相对小的距离(d_16),使得由所述第一光学元件(14)产生的光分布(LV_14)和由所述第二光学元件(16)产生的光分布(LV_16)叠加。
Description
技术领域
本发明涉及一种机动车前照灯,其具有光源和至少两个光学元件,所述光学元件设置为,以预先确定的方式分布光源的光线。
背景技术
这样的前照灯本身是已知的。特别是具有自由形式反射器的机动车前照灯是已知的,它的反射面被划分成各个棱面或棱面组,并且其中不同的棱面或棱面组设置为,满足在产生反射器或前照灯的所要求的总光分布时的不同的目的。这样的目的的示例是,产生具有大的有效距离的第一光分布,其在需要时具有位于车辆前方的相对远的亮暗边界。另一示例是在车辆的侧前区内产生具有确定的光强度的第二光分布,这也称为侧面散射,并且/或者在车辆前方的附近区域中产生具有确定的光强度的第二光分布。
就此而言,不同的棱面或棱面组为开始所述的光学元件的示例。在已知的反射器中,各个部分区域或棱面分别具有大约相等的焦距和到光源的大约相等的距离。在此,所述焦距和距离主要取决于对第一光分布的要求,即在大的有效距离的情况下,特别是在亮暗边界附近和在从亮暗边界下方的相对亮的区域到亮暗边界上方的相对暗的区域的过渡中,对光线的强度的要求。为此使用焦距的相对大的值和在光源和光学元件之间的距离的相对大的值。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种开始所述类型的机动车前照灯,所述机动车前照灯允许改善第二光分布,而不必为此忍受在第一光分布中的不可容忍的缺点。
在开始所述类型的前照灯中,该目的通过一种机动车前照灯得以实现,所述前照灯具有光源和至少两个光学元件,所述光学元件设置为,使光源的光线以预先确定的方式分布。
对此,第一光学元件设置为与光源具有相对大的距离,并且第二光学元件设置为与光源具有相对小的距离,使得由第一光学元件产生的光分布和由第二光学元件产生的光分布叠加。
通过第一光学元件设置成具有相对大的距离,通过第一光学元件和光源的配合而产生的第一光分布相对于光源几何形状是相对不敏感的。反之,通过第二光学元件和光源的配合而产生的第二光分布相对于光源几何形状是相对敏感的。
这个特性允许第二光分布、特别是侧面散射的优化,而为此不必忍受在优化第一光分布时的严重的缺点。
在此优选的是,所述第一光学元件具有比第二光学元件更大的焦距。亮暗边界在通常情况下借助相对大的焦距产生。因此,这个实施形式尤其允许保留已优化的第一光分布,所述第一光分布具有大的有效距离,并且需要时具有亮暗边界。第二光学元件的较小的焦距具有的优点是,所述焦距提高了第二光学元件的会聚效果,以至于所述第二光学元件收集比在大的焦距时收集的光线更多的光线。因此,所述前照灯的效率、即光通量的产生所希望的光分布的部分在光源的总光通量上的比例增加。这个增加特别是改善了第二光分布,并且因此特别是改善了侧面散射。
还优选的是,所述光源具有多个半导体光源。该实施形式通过结构的可能的变形形式和仅有几毫米大小的各个半导体光源的距离,提供了在设计光源几何形状时大的设计自由度。在所述半导体光源的与光学元件的几何形状和结构的配合下,光源几何形状为用于前照灯的光分布的重要的影响参数。结合两个光学元件的在光源几何形状方面的不同的敏感性,这个实施形式能实现光源几何形状的允许优化侧面散射的设计,其中,需要时能够使在产生亮暗边界时出现的缺点保持在可容忍的范围内。
还优选的是,所述半导体光源可单独地或者成组地接通。因此,光源的几何形状可在需要的时候暂时改变,其中,由此而产生的特别的优点是,第一光分布相对于光源几何形状是相对不敏感的,并且因此相对于光源几何形状的改变也是相对不敏感的,而第二光分布对光源几何形状的改变的反应相应更强烈。因此,在车辆前方的附近区域和侧面的车辆前区的照明中获得明显的接通效果(Zuschalteffekt),而不必以不允许的方式改变总光分布的长有效距离的比例。通过在车辆前方的附近区域中和在侧面的车前区中的可明显感觉到的亮度增加,提高了在拐弯时的安全性。通过顺序的接通,这个积极的效果还能增加,其中例如与转向角有关地进行接通。
另一优选的实施形式提出,所述半导体光源设置成横向于前照灯的主放射方向定向的排。所述的横向结构涉及各个半导体光源与指向前照灯的主放射方向的方向的例如前照灯和/或第二光学元件的光轴的中央轴线的不同的距离。随着接通的半导体光源的距离的增加改善了散射到侧前区中的光线的有效距离。
还优选的是,一排各个光源相对于第二光学元件的中央轴线设置为,使得由第二光学元件产生的光分布随着接通的光源的数量的增加而逐渐向一侧延展。因此,所述光源结构相对于中央轴线的非对称性导致侧面散射的变化的希望的非对称性。那么有利的是,例如设置用于产生右(左)转向灯光的右(左)前照灯。
在优选的实施形式中,第一光学元件是第一反射器区域,并且第二光学元件是第二反射器区域。
但是,本发明不局限于借助反射器区域来实现,并且也能够可选地借助透镜来实现,其中,所述第一光学元件是第一透镜,并且所述第二光学元件是第二透镜。
在本发明借助反射器来实现的情况下,优选的实施形式提出,第二反射器区域具有不同的部分区域,其中每个部分区域被优化,以便它与可单独接通的半导体光源或者可单独接通的半导体光源组配合,这允许进一步改善侧面散射。
反射器解决方案的已说明的实施形式能够可选地通过相互分开的反射器或通过单个反射器构件的不同区域来实现。
从实施形式、说明和附图中获得其它优点。
显而易见的是,上面所述的和下面还要阐述的特征不仅可应用于分别说明的组合,而且也可应用于其它组合或单独状态,而不超出本发明的范围。
附图说明
本发明的实施例在附图中示出,并且在下列说明中详细阐述。附图分别以示意的形式示出:
图1示出根据本发明的前照灯的实施例;
图2示出图1中的具有在第一接通状态下的多个半导体光源和所产生的光分布的各个元件;
图3示出图2的在第二接通状态下和所产生的光分布中的对象;以及
图4示出具有两个相关的反射器区域的反射器的立体图,对于所述反射器区域,获得距光源的不同的距离。
具体实施方式
图1详细地示出具有光源12和至少两个光学元件14、16的机动车前照灯10,所述光学元件与光源12共同设置在前照灯10的外壳18的内部。此外不透明的外壳18由透明的保护罩20遮盖。所述光学元件14、16在该实施形式中作为反射器区域R_14、R_16实现。
所述反射器区域R_14、R_16通过它们的形状和相对于光源12的结构设置为,光源12的光线L_14、L_16以预先确定的方式分布。在此,第一反射器区域R_14作为第一光学元件14设置为与光源12具有相对大的距离d_14,并且第二反射器区域R_16作为第二光学元件16设置为与光源12具有相对小的距离d_16。
通过反射器区域R_14、R_16的形状和结构预先确定的光分布LV,由第一光分布LV_14和第二光分布LV_16组成,所述预先确定的光分布在接通光源16时作为在设置在前照灯10前方的屏幕22上的被照亮的面来调节。第一光分布LV_14由光源12的由第一光学元件14反射的部分光线L_14产生。相应地,第二光分布LV_16由光源12的由第二光学元件16反射的部分光线L_16产生。由第一光学元件14产生的光分布LV_14与由第二光学元件16产生的光分布LV_16叠加成光分布LV,其中光分布LV_14、LV_16的强度在叠加区域中相加。
因为第二反射器区域R_16设置成比第一反射器区域R_14明显更接近光源12,所以由第二反射器区域R_16的光线L_16产生的光分布LV_16具有沿垂直的方向V的相对较大的延展,并且因此尤其适用于照亮车辆前方的附近区域,并且适用于照亮侧前区。此外,反射器区域R_16具有比第一反射器区域R_14相对小的焦距。因此,它收集相对多的光线,并且因此具有相对良好的效率,这提高了在第二光分布LV_16中的照明强度。通过第一反射器区域R_14的相对大的焦距允许所述反射器区域例如在车辆前方较大距离处产生足够清晰的亮暗边界和/或相对强的光线聚束。
图2示出两个反射器区域R_14、R_16连同光源12的结构的立体图,如参考图1所阐述的结构,连同光源12的优选的实施形式的细节。此外,图2示出由光源12的确定的工作方式获得的光分布。
图2详细地示出具有多个半导体光源24、26、28、30的光源12。在这里,多个是指每个大于1的自然数。
所述半导体光源24到30以可单独地或者成组地接通的方式安装在装配支架32上。在优选的实施形式中,所述半导体光源24到30是发光二极管,所述发光二极管由具有控制器的形式的控制电子装置和功率电子装置控制。所述控制器可以是前照灯10的组成部分,或者作为在前照灯10的外部的单独的部件设置在机动车中。
所述半导体光源24到30的光线优选仅通过反射器,在需要时还附加地通过附加透镜,或者通过浇铸有透明的塑料的光源聚束。
在装配支架32上,除了半导体光源24到30外,还可以设置其它电子构件。此外,所述装配支架32可以包括用于将在半导体光源工作时产生的损耗热传导给设置在装配支架的背侧上的冷却体的一个或多个装置。可选地可以使用具有集成的冷却体,例如为金属芯电路板的形式的装配支架32。此外,在所示出的实施形式中,所述装配支架32用于固定第二反射器区域R_16,所述第二反射器区域设置成比第一反射器区域R_14相对更接近光源12。
在实施形式中,其中所述反射器区域R_14、R_16通过单个反射器构件的不同的区域实现,所述装配支架32优选用于装配完整的反射器构件。因此获得半导体光源24到30的相对于反射器区域R_14、R_16的结构的精确度,所述反射器区域仅由装配支架32和相关的反射器构件的加工精度限定。
从接通的半导体光源24到30发射出的光线,只要其射到反射器区域R_14、R_16上,那么就从所述反射器区域沿主放射方向反射。在此,在车辆前方的一定距离处获得所示出的光分布LV,如它已经结合图1阐述。与图1不同,所述图1仅图解示出光分布LV_14、LV_16和LV的沿垂直方向V的延展,图2还示出所述的光分布的沿水平方向H的延展。在此,用于在图2的定性的图示中的远处区域的所述光分布LV_14在图2的右侧由垂直延伸的直线G_14(24)限定。类似地,用于在图2的定性的图示中的附近区域和侧面照明的所述光分布LV_16通过再往右垂直延伸的直线G_16(24)限定。所述直线G_14(24)和G_16(24)的距离表示用于光分布LV的或者光分布LV_16的侧面的有效距离的范围。
在所示实施形式中,所述半导体光源24到30设置成横向于前照灯10的主放射方向34的排。由于该原因,所述光分布LV的或者光分布LV_16的侧面的有效距离取决于半导体光源24到26中的哪一个被接通。
在图2中示出的实施形式中,产生光分布LV_14、LV_16的光线L_14、L_16仅由唯一接通的半导体光源24产生。所述其它半导体光源26、28、30断开。
由于该原因,所述直线G_14和G_16的位置仅取决于第一半导体光源24。由于该原因,所述直线G_14和G_16在图2中标识为G_14(24)和G_16(24)。
图3示出图2中的对象,其在第二接通状态下且在由此产生的变化的光分布中,以及具有图2中的直线G_14(24)和G_16(24)。在图3的图示中,所有四个半导体光源24到30被接通。可看出,所述光分布LV_14通过接通其它光源26、28和30仅相对少量地超出直线G_14(24)的位置向右扩大。反之,通过更接近光源12设置的反应器区域R_16产生的光分布LV_16以明显较大的程度超出直线G_16(24)的位置向右移动,并且现在,纯粹定性地考虑,由直线G_16(24、26、28、30)限定。
直线G_16(24、26、28、30)和G_14(24)的距离也如在图2中所示,表示用于光分布LV的或者光分布LV_16的侧面的有效距离的范围。在图4中的该巨离与在图2中的相应的巨离的比较表示出侧面照明的通过本发明获得的延展程度。此外,该程度也直接相当于在图3中的两条直线G_16(24)和G_16(24、26、28、30)的距离。
对于具有接通的半导体光源24和26的光源12的接通状态以及对于具有接通的光源24、26和28的光源12的接通状态,获得相应的边界G_16(24、26)和G_16(24、26、28),它们位于两个边界G_16(24)和G_16(24、26、28、30)之间。
通过逐渐地一个接一个接通半导体光源24、26、28、30,以这种方式实现侧面照明的有效距离的逐渐进行的扩大。在优选的实施形式中,与车辆的转向角有关地进行逐渐的接通,使得增大的转向角引起侧面照明的有效距离的扩大。通过明显的接通效果,例如可提供在这种意义上连续的转向灯光。
该接通效果的特性也取决于所述光源24至30相对于第二反射器区域16的中央光轴的结构。在实施形式中,这样的中央光轴相当于在接通仅一个半导体光源24时平行于主传播方向34的且指向从中产生的第二光分布LV_16的强度最大值的光束。相对于第二光学元件R_16的这样的中央轴线,所述半导体光源24到30优选设置为,使得由第二光学元件R_16产生的光分布LV_16随着接通的光源的数量的增加而逐渐向一侧延展。对于半导体光源24至30的横向于中央轴线的排结构,尤其获得这样的效果,在所述排结构中,第一半导体光源24位于中央轴线上,或者最接近中央轴线。
图4示出一种实施形式,在所述实施形式中,所述反射器区域R_14、R_16通过单个反射器构件26的不同的区域实现。在该实施形式中,所述第二反射器区域16在一定程度上朝光源12的方向相对于第一反射器区域凸出,以至于第二反射器区域R_16在一定程度上位于第一反射器区域R_14和光源12之间。
但是,所述反射器区域R_14和R_16也能够可选地通过相互分开的反射器、即通过单独的构件来实现,如图2和3的图示所示。即便在这种情况下,所述反射器区域R_14和R_16也设置为,使得第二反射器区域R_16在一定程度上位于第一反射器区域R_14和光源12之间。
与构造为单独的或与第一反射器区域R_14相关的构件无关,优选的是,第二反射器区域R_16具有不同的部分区域,其中每个部分区域被优化,以便它与可单独接通的半导体光源或可单独接通的半导体光源组配合。
直到此处,以作为光学元件14、16的反射器区域R_14、R_16为示例阐述了本发明。
但是,本领域技术人员可认识到,说明的效果也能借助作为光学元件14、16的透镜或借助作为光学元件14的透镜和作为光学元件16的反射器,或借助作为光学元件14的反射器和作为光学元件16的透镜来实现。
显而易见,具有这里说明的特征的机动车前照灯10此外可具有其它元件,如其它光学元件、光源和/或发光模块。
Claims (7)
1.一种机动车前照灯(10),具有光源(12)和至少两个光学元件(14、16),所述光学元件(14、16)设置为,使所述光源(12)的光线以预先确定的方式分布,其中,第一光学元件(14)设置为与所述光源(12)具有相对大的距离(d_14),并且第二光学元件(16)设置为与所述光源(12)具有相对小的距离(d_16),使得由所述第一光学元件(14)产生的光分布(LV_14)和由所述第二光学元件(16)产生的光分布(LV_16)叠加,其特征在于,所述第一光学元件(14)具有比所述第二光学元件(16)更大的焦距,所述光源(12)具有多个半导体光源(24、26、28、30),所述半导体光源(24、26、28、30)能够单独地或成组地接通,并且所述半导体光源设置成横向于所述前照灯(10)的主放射方向(34)的排。
2.如权利要求1所述的前照灯(10),其特征在于,所述排的各个半导体光源(24、26、28、30)相对于所述第二光学元件(16)的中央轴线设置为,使得由所述第二光学元件(16)产生的光分布(LV_16)随着接通的半导体光源(24、26、28、30)的数量的增加逐渐向一侧延展。
3.如上述权利要求之一所述的前照灯(10),其特征在于,所述第一光学元件(14)是第一反射器区域(R_14),并且所述第二光学元件(16)是第二反射器区域(R_16)。
4.如权利要求3所述的前照灯(10),其特征在于,所述第二反射器区域(R_16)具有不同的部分区域,其中每个部分区域被优化,以便它与能够单独接通的半导体光源(24、26、28、30)或者能够单独接通的半导体光源(24、26、28、30)组配合。
5.如权利要求3所述的前照灯(10),其特征在于,所述反射器区域(R_14、R_16)通过相互分开的反射器来实现。
6.如权利要求3所述的前照灯(10),其特征在于,所述反射器区域(R_14、R_16)通过单个反射器构件(36)的不同的区域来实现。
7.如权利要求1所述的前照灯(10),其特征在于,所述第一光学元件(14)是第一透镜,并且所述第二光学元件(16)是第二透镜。
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