CN102759060B - 用来产生远光-光分布的基本光分布的机动车光模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种机动车光模块(80),用来产生远光‑光分布的基本光分布(40),此远光‑光分布通过基本光分布(40)与由至少另一模块(84)产生的点光分布(32、72)的叠加来构成。为了在光模块(80)中在产生和改变光分布(40)时提高自由度,并因此使机动车前方的车道(102)的改善的、按状况的照亮成为可能,并还可朝外地为了让其他交通参与者看到光模块(80)的特别的远光功能,提出将光模块(80)划分成多个单独可操控的下属模块(82),它们产生基本光分布(40)的多个块状节段(112),其中块状节段(112)互补成基本光分布(40)。

Description

用来产生远光-光分布的基本光分布的机动车光模块
技术领域
[0001] 本发明涉及一种机动车光模块。此模块用来产生远光-光分布的基本光分布。远 光-光分布通过基本光分布和由至少另一模块产生的点光分布的叠加来构成。
[0002] 本发明还涉及一种用来产生远光-光分布的机动车前大灯。此前大灯包含光模块, 此光模块构造得用来产生远光-光分布的基本光分布。远光-光分布通过基本光分布和由至 少另一模块产生的点光分布的叠加来构成。
[0003] 最后,本发明还涉及一种用于机动车的前大灯装置,其包含两个前面所述类型的、 在机动车侧面地在正面区域内设置的机动车前大灯。
背景技术
[0004] 从现有技术的不同实施例中己知用来产生远光的这种类型的光模块或机动车前 大灯,其中远光通过束集的点光分布和发散的基本光分布的叠加来构成。点光分布的外边 缘在侧面相对较平滑地结束,但与基本光分布相比,朝竖直线具有更陡的上升。基本光分布 比点光分布沿水平和竖直方向具有更大的伸展。基本光分布的最大照明强度小于点光分布 的最大照明强度,但点光分布具有比基本光分布更高的有效范围。基本光分布不仅按光晕 (光环)的形式以平滑结束的边缘散射地照亮环绕点光分布的区域,而且还叠加点光分布, 并因此促成在点光分布区域内达到期望的照明强度。
[0005] 点光分布能够以任意的方式和方法得到。从现有技术已知多种用来产生点光分布 的光模块。它们可构成为投影系统或反射系统,并可具有白炽灯、气体放电灯、半导体光源、 尤其是发光二极管(LEDs)或其他,作为光源。
[0006] 相应由现有技术已知的远光-理念例如如下:
[0007] -由一个或多个反射腔室构成的完整远光,无竖直划分。
[0008] 在图1中示例性地示出了相应的前大灯并且整体上用附图标记2表示,该前大灯具 有光模块,用来产生典型的光晕远光、双氙车灯的远光或发光二极管(led)-前大灯的远光。 用来产生远光的光模块整体上用附图标记4表示,该光模块例如可构成为投影模块或反射 模块。前大灯2可具有用来产生近光的另一光模块6。具有LED-光源的远光模块可划分成不 同的模块,例如不同的远光反射腔室,其中至少一个模块或至少一个腔室用来产生点光分 布,而至少另一模块或至少另一腔室用来产生基本光分布。
[0009] -局部远光
[0010] 在局部远光中,在氙气-远光-模块中有针对性地遮住远光-光分布的区域。在此, 活动的、尤其围绕着水平旋转轴线可翻转的、平坦的遮光装置和/或遮光辊遮住其中己发现 了其他的交通参与者的远光区域。因此,产生具有扩展的竖直的明/暗界限的明或暗的区 域。用来产生这些区域的光圈借助合适的激励器或步进马达如此移动,使得前面行驶着的 机动车或对面驶来的机动车位于暗区域的范围内。
[0011] 相应的应用实例例如是具有双功能模块(其具有氙气光源)和遮光装置(其包含多 个遮光元件)的前大灯,这些遮光元件在遮光装置的平面内借助连杆引导器(Kulissenfil hrung)可相互推移(例如可摆动)。从DE10 2005012 303 A1已知具有连杆引导器的遮光装 置。相应的光模块例如由EP1 640658 A2已知。通过遮光元件相对地移动,产生了水平的明/ 暗界限的变化的走向。光模块单独地产生远光分布。因此,远光在此不是由点光分布和基本 光分布的叠加产生。双功能意味着,光模块既可用来产生近光,也用来产生远光。已知的前 大灯除了远光以外,还可产生按条例123ECE所述的AFS (Adaptive Front lighting System)-自适应近光。
[0012]图2示例性地示出了局部远光的光分布10,如它是由机动车的前大灯装置的前大 灯在设于机动车前方一段距离的测量屏12上产生。在测量屏12上,在0 °时竖直地标出了水 平线HH,并且在0°时水平地标出了竖直线VV。前大灯装置的其他前大灯产生了一个围绕着 竖直线VV映照至所示光分布10的光分布。按图2,由前大灯或相应的光模块产生的局部远 光-光分布包含竖直的明/暗界限14以及与之相接的水平的明/暗界限16,它小于1/10度(例 如0.57°)在水平线HH下方延伸。局部远光-光分布10的竖直的明/暗界限14的水平位置例如 可通过水平地摆动相应的光模块或整个前大灯来改变。通过左边和右边的局部远光10的叠 力口,在机动车前方的道路空间内产生了渐消的区域,其具有变化的宽度和方位。
[0013]在图3中示出了相应的总的-局部远光-光分布18,其具有渐消的区域20。由前大灯 装置的其他前大灯产生的、并映照至图2的局部远光-光分布10的光分布的竖直的明/暗界 限在图3中用附图标记14’表不。特征是,用来产生这种光分布的前大灯包含一个或两个投 影模块或反射模块,并且每个模块产生清晰的竖直的明/暗界限14、14’。在此,在每个前大 灯中,在此从唯一的模块中产生具有竖直的明/暗界限14、14’的局部远光-光分布。
[0014]在图4中示例性地示出了具有氙气-双功能-模块的相应前大灯,并在整体上用附 图标记26表示。用来产生局部远光的光模块用附图标记28表示。除了水平的明/暗界限下方 的遮敝的光分布外,氙气_双功能-模块26还产生整个局部远光-光分布,作为整体的、即不 划分为点光光分布和基本光光分布。
[0015] LED-双功能_模块的工作与氙气-双功能-模块类似,并同样提供竖直的明/暗界 限。但它在扩展方面相对更窄,并且集中在光分布的点光区域上。在此,它可产生既用于近 光也用于远光的点光分布。为了在近光点和远光点之间进行转换,LED-双功能-模块可在光 程中具有可活动的或可变化的遮光装置,例如可围绕着水平的旋转轴线进行旋转的乳辊光 圈(Walzenblende)。在图5的上方示例性地示出了通过LED-双功能-模块产生的点光分布 (例如在测量屏30上产生的),并且整体上用附图标记32表示。竖直的明/暗界限用附图标记 34表示,相接的水平的明/暗界限用附图标记36表示。例如从DE 102007049309A1中已知相 应的光模块。
[0016] LED-双功能-模块以及其他这种具有LED (其作为光源)的方案的特点是,需要第二 远光,此第二远光借助更小的强度和技术要求(例如没有竖直的明/暗界限)补充了LED-双 功能-模块的点状远光光分布。在图5的下方示出了这种通过相应的第二远光-模块产生的 基本光分布(例如在测量屏38上产生的),并且整体上用附图标记40表示。用来产生基本光 分布的第二远光-模块例如可构成为具有轧辊光圈的LED-投影模块。
[0017]因为按现有技术单个LED芯片发出约250流明(lm),但气体放电灯发出约3.000im, 所以为了产生期望的或法律预定的照明强度值,需要多个led芯片。但是,越多芯片紧密地 并排设置,则热消耗以及led芯片接触所需的消耗也越高。按照今天的技术水平,具有约14 至15个紧密并排设置的芯片的模块与非常高的冷却费用关联,此外照明技术方面还很难操 作。汽车灯光的已知的LED-双功能-模块因此只具有4个LED芯片。更高的LED密度并不是已 知的。
[0018] 通常,由第二模块来产生宽大的补充远光或远光-基本光分布(参照图5下方),这 是借助LED-双功能-模块产生远光所必需的。在图6中示意性地示出了相应的前大灯,并且 整体上用附图标记46表示。LED-双功能-模块(点光模块)48产生了具有竖直的明/暗界限34 的光分布,作为迎面车流的局部远光,并且基本光-模块50产生了一定程度上对称的远光-基本光分布40,作为补充。
[0019] -标记光
[0020] 通过氙气-双功能-模块或LED-双功能-模块中附加的裂口,每个模块还可产生只 发出明亮光的亮条。这个发出明亮光的亮条可以作为标记光,用来以与远光类似的强度有 针对性地照亮位于前道上或车道前方的或探测到的目标(人或物体)。在图7中示例性地示 出了标记光的相应的、在测量屏56上产生的光分布,并且整体上用附图标记58表示。亮条60 在测量屏56或车道上具有从约1°至4°的水平伸展,并沿竖直方向一直延伸到光分布58的原 本远光区域中。例如从DE 20 2010 006 097 U1中已知用来产生标记光的、汽车灯光的照明 装置。
[0021] 标记光58的亮条60由单个模块产生,例如由图6的前大灯的点光-模块50产生,或 通过机动车正面范围内或保险杆缓冲器中的小的单独的反射模块产生。
[0022] -具有矩阵式设置的LED-光源(矩阵_光线)的光模块
[0023] 在此,具有相对受限分布(约+/-15°)的远光划分为单个的矩形像素。它们通过单 个的LED产生,它们可以像在矩阵中一样单独地控制。因此,例如可产生具有分散的、可变化 的竖直的明/暗界限的远光点。在图8中示意性地示例地示出了相应的前大灯,并且整体上 用附图标记64表不。LED-矩阵-模块66产生了远光的点光分布,并且另一模块68例如对应于 图6的前大灯46的基本光-模块50产生了远光的基本光分布。在图9中示例性地示出了LED-矩阵-模块66的光分布72,如其在测量屏74上产生的。用来产生相应光分布72的前大灯例如 由DE10 2009 053 581 B3以及DE10 2008013 603 A1 已知。
[0024]总的说来,在所有当前最新的方案中典型的是,产生具有高要求(即高精度)的核 心光分布(或点光分布),并产生具有低要求的“光晕” _光分布(或基本光分布)。通常,为此 每个安装侧或每个前大灯都应用两个模块。不仅在LED-双功能-模块的已知方案中而且在 具有矩阵状设置的LED-光源的LED-模块的已知方案中都需要额外的远光-模块,它在核心 光分布的外面产生“光晕远光分布,以便以较低的强度填充周边区域(即核心光分布的外 面)。在此,只是从驾驶员的视角可看到引起的远光-光分布的变化。但对于迎面而来的交通 参与者来说,光分布的变化在整体上通常是看不到的。
[0025] 从EP 2 085 264 A2已知一种前大灯,其中远光是由近光和远光-光分布的叠加产 生的,此远光-光分布只是照亮了明/暗界限上方的机动车前方的远光区域。此远光-光分布 自身当然不是由点光分布和基本光分布的叠加产生的。虽然远光-光分布划分为多个块状 节段(Blocksegmente),但它们在其边缘是清晰地隔开,并且不会搭接。
[0026]从DE10 2008 044 968 A1 以及从DE10 2009 020 619 A1 已知一种机动车前大灯, 其具有LED-矩阵,其具有多个矩阵状的、以行列并排和相叠地设置的LED作为光源。通过 LED-矩阵可产生光分布,它按照LED在LED-矩阵中的布置划分为许多矩阵状设置的块状节 段。在表述上没有提到的是,此光分布是远光-光分布。但如果这样看待此光分布,则它肯定 不能从点光分布和基本光分布的叠加中产生。
发明内容
[OOf]从描述的现有技术中,得出本发明的目的是,在前大灯中在产生和改变光分布时 提局自由度,并因此更好地按照情况照亮机动车前方的车道,此前大灯的远光-光分布是通 过点光分布和基本光分布的叠加产生的。此外还致力于设计让其他交通参与者可朝外看到 这个特别的远光功能。
[0028]为了实现此目的提出,为了产生远光—光分布,像以前一样使用任意的中央模块, 以便在远光-光分布的核心区域中产生点光分布。但依据本发明特别值得注意的是用来产 生远光-光分布(即所谓的光晕-远光)的基本光分布的光模块。基本光分布尤其不再只由唯 一的、常见的光晕-远光构成。这种非特定的光分布划分成多个区域或块状节段,它们互补 成基本光分布。每个块状节段在此都由光模块自身的下属模块产生。
[0029]在遮蔽的光分布的水平的明/暗界限上方照亮了机动车前方的区域的光分布尤其 可理解为远光-光分布。在同时激活远光-光分布连同遮蔽的光分布时产生了符合法律要求 的远光。遮蔽的光分布与远光-光分布的远光的组合可有利地使光分布具有尽可能高的变 异性。此外,以这种方式还可尤其简单且划算地实现用于远光光流的高数值。
[0030]但是,远光也可理解为在本发明的意义中的远光-光分布,该远光无需明/暗界限 下方的额外光束(例如遮蔽的光分布)就满足对远光的法律要求。这尤其适用于ECE-交通空 间,但没那么适用于SAE-交通空间,在该处必须设置并且满足在水平线(HH-线)下方的测量 点。但是,这样的远光-光分布还能由点光分布和基本光分布的叠加组合。在此,基本光分布 也可在遮蔽的光分布的水平线下方或明/暗界限下方延伸。
[0031]每个下属模块都优选包含至少一个、优选多个、单独可控(即可开关的和/或可变 暗淡)的光源,例如以半导体-光源的形式,尤其以发光二极管(LED)的形式。此外,每个下属 模块都包含至少一个用来束集由光源发出的光线的主镜头,其形式例如是由透明材料构成 的反射器或附加镜头。由至少一个从属于附加镜头的光源发出的光线通过光进入面耦合到 附加镜头中。至少一部分耦合的光线在附加镜头的侧面边界面上反射或全反射。耦合到附 加镜头中的光线必要时在边界面之一上进行全反射之后,通过附加镜头的光输出面从附加 镜头中脱耦。通过在光进入面和/或光输出面上的折射,必要时通过在主镜头的反射面或边 界面上的反射或全反射实现光源的光线的束集。由主镜头束集的光线可直接用来产生基本 光分布。备选可考虑的是,由主镜头束集的光线经由光模块的次级镜头(例如以反射器或投 影透镜的形式)沿机动车的行驶方向朝前投影。在此可考虑的是,共有的次级镜头用于由多 个主镜头束集的光线,或单独的次级镜头用于由每个主镜头束集的光线。尤其可考虑的是, 唯一共有的次级镜头用于由光模块的所有主镜头束集的光线。
[0032]用来产生光晕-远光的模块也被划分成多个元件或下属模块。所有下属模块一起 产生光晕-远光。划分成不同的下属模块不仅为前大灯构造而且也为朝外光线的产生和构 造方式之间的可见通讯提供了额外的自由度,即为其他交通参与者查觉到的依据本发明的 前大灯的夜间设计。这些下属模块优选并排地设置成一个行列。所述行列可具有坡度的形 式,或具有弯曲或摆动的形式。
[0033]本发明提供了这样的可能性,即通过具有各自自身的坚直明/暗界限的、直角或正 方形的、椭圆的或平行四边形的光分布的无机械布置来有针对性地遮敝光分布的局部区域 或单个区域。在技术角度,本发明还符合多个水平的彼此偏置的块状节段的可调排列,它们 分别构成约3°至10°宽的发光(即明亮的)区域,所述区域互补成远光—分布的基本光分布。 此外,依据本发明的光模块以尤其小的费用达到了远光-光分布的期望的基本光分布,并同 时f基本光分布的设计方面提供了程度很高的灵活性。尤其可动态地对迎面而来的以及向 前行进着的交通参与者产生反应,即通过使单个的块状节段变暗淡和/或关闭单个的块状 节段可遮敝基本光分布的局部区域,如果在这个局部区域中已发现了其他的交通参与者。 [0034]在可以突然且意外地由为避免遮敝其他的交通参与者而待关闭的下属模块实现 光源的关闭时,则与之相对地,尤其优选不是突然且意外地而是缓慢地、持久地沿坡道状的 走向地实现激活先前已关闭的下属模块的光源。光源尤其从其激活开始算最早0.5秒之后 (优选1秒之后)达到其专门的光辐射的最大值的约95%。
[0035]为了探测其他的交通参与者,机动车优选具有至少一个光学成像系统和适当的图 像加工软件,以便在其他交通参与者的探查方面评估所获得的图像。此成像系统可构成为 摄像机,并优选设置在机动车的正面区域内,例如设置在挡风玻璃后面,尤其是内后视镜的 范围内。
[0036]点光分布可通过其他任意的光模块产生。这可构成为反射或投影模块。此点光-模 块可使用任意的光源,尤其是卤素灯、气体放电灯或发光二极管(LEDs)。通常,尝试为点光-模块使用相同类型的光源,如同为基本光-模块也一样,以便颜色尽量统一地照亮远方区 域。在选择用来产生远光-光分布的模块的光源时,又尝试遵循近光-模块的光源,以便尽量 统一地照亮机动车前方的整个远光区域(包含遮敝的光分布和远光-光分布)。为了动态对 其他交通参与者产生反应,点光分布可划分为不同的区域,它们可单独地或成组地被打开 或关闭和/或变暗淡。这些区域可构成为长方形或基本呈正方形,并矩阵式地设置在多个行 和列中。备选地,这些区域也可以竖条的形式构成,并且并排地设置在唯一的行中(参照例 如DE 10 2011 017630.6)。
[0037] 依据本发明,将用来产生光晕-远光的远光-光分布划分为不同的区域,它们不必 具有与条状或矩阵(点状)_远光相同的布置。块状节段不必具有例如公开的清晰的竖直明/ 暗界限,而是可在边缘上相对不清晰且扩散地结束。在明/暗界限的清晰度方面的要求尤其 低于所谓的矩阵-射束的当前要求,即从照亮的区域开始在0.5°之内降到无遮敝的水平,SP 从最大强度的95%降至最大强度的5%。此外,块状节段可高于所谓的矩阵-射束(Matrix-Beam) ,并且它也不需要特别显著和强大的最大值。
[0038]连同远光-光分布的基本分布一起构成的发光的块状节段尤其具有在水平线上方 的高于约3°至4°的竖直延伸,优选为水平线上方的约5°至15°。在机动车直行时,这些块状 节段沿水平方向优选与竖直线对称地延伸。块状节段的高度优选随着与竖直线的间距的增 大而减小,从而在基本光分布的边缘区域上的块状节段具有比基本光分布的中央(即在竖 直线的范围内)的块状节段更小的高度。沿水平方向,基本光分布在虚拟的、置于机动车前 方的测量屏上在最大约-30°至+30°以及最小约-10°至+10°的范围内延伸。这些块状节段沿 水平方向互补形成基本光分布的所述水平延伸范围。单个的块状节段优选具有3°至10°的 水平延伸,其中基本光分布的单个块状节段的水平延伸也可以不同。因此,光模块可具有5 至10个、用来产生同样多个块状节段的下属模块。尤其优选的是,如果光模块具有3至10个 下属模块,并且将基本光分布划分成3至10个块状节段。
[0039] 照亮的块状节段的最大强度优选分别在块状节段的指向竖直线(VV线)的一侧上 的水平线(HH线)上,或几乎水平线的上方。块状节段分别在指向水平线和竖直线的交点那 边的范围内具有最大强度。在此,照射强度优选沿水平和竖直方向随着与最大强度的区域 的间距的增大而减弱。块状节段分别在最大强度的区域内具有最大的照射强度,此照射强 度在5Lux (lx)和401x之间的范围内,尤其在101x和301x之间,更优选在101x和201x之间。在 水平的约3°至4°的范围内,强度在远光-光分布中沿着水平线(HH线)降至在最大强度的区 域内的最大照射强度(约在水平线HH和竖直线VV的交点)的约1/3。设置在远光-光分布的这 个区域内的块状节段具有相应的照射强度。在这个范围内的照射强度尤其在1.51x和151x 之间的范围内,尤其在31x和101x之间,更优选在31x和71x之间。在设置于基本光分布中央 的块状节段中的照射强度比设置于光分布边缘上的块状节段中的照射强度更大。
[0040]单个块状节段的边缘上的照射强度的坡度在块状节段的指向竖直线(VV线)的侧 面上有利地大于在块状节段的与竖直线相背离的侧面上。单个块状节段的照射强度在块状 节段的指向竖直线的侧面上在水平的约0.5°至10°之内、尤其在水平的1°至5°之内、尤其优 选在水平的1°至3°之内从块状节段的最大强度的95%降到最大强度的5%以下。这意味着, 强度从最大强度最快在水平的1°内(在坡度尤其陡的情况下)达到无遮光的水平。在坡度更 平缓的情况下,在约水平的5°之后就达到无遮光的水平。自然,此坡度也可取1°至5°之间的 任意值。
[0041]块状节段的最大强度的区域在基本光分布中有利地彼此相隔一段距离。在基本光 分布中并排设置的块状节段可在它们的边缘上重叠。相邻节段之间的重叠可在1°和5°之 间。
[0042]用来产生由多个块状节段构成的光分布的依据本发明的光模块可在法律规定的 框架内设置在机动车正面范围内的任意位置上。但是,光模块优选构成为前大灯的一部分, 并设置在前大灯的壳体内。除了基本光-模块以外,前大灯还可具有任意构成的点光-模块, 用来产生与基本光分布重叠的点光分布,从而远光-光分布可单独地通过前大灯产生。如果 为了满足对远光灯的法律要求,远光-光分布与具有水平明/暗界限(尤其是近光-光分布) 的其他光分布(例如渐暗的光分布)的重叠,前大灯还可具有相应的其他任意构造的、用来 产生其他光分布的光模块,例如用来产生遮敝的光分布的近光光模块。
[0043]提出,使点光-模块的操控与前大灯的下属模块的至少一个光源的操纵协调一致, 从而如果已在一个区域内探测到其他的交通参与者,则关闭基本光-模块的至少一个待关 闭的下属模块的至少一个光源,同时至少关闭位于这个区域内的那部分点光分布,在此区 域内已探测到其他的交通参与者。按此改进方案,不仅借助此基本光分布动态地对其他的 交通参与者产生产应,以避免它的遮敝,而且还借助点光分布。在此重要的是,使点光-模块 的光源的操控与基本光-模块的下属模块的光源的操控协调一致。因为点光分布通常比依 据本发明的基本光分布划分得更精细,所以可能必要的是,关闭点光分布的多个局部区域, 相反同时关闭基本光分布的唯一块状节段可足以防止遮敝其他的交通参与者。
[0044]可考虑的是,点光-模块只可做为整体激活或关闭。这可能意味着,为了避免遮敝 抹测到的其他父5参与者,必须关闭整个点光-模块。由于基本光-模块划分成多个块状节 段,其中在其他的交通参与者迎面而来或往前进行时还可以激活那些探测到了其他交通参 与者的区域以外的远光-光分布,尽管点光-模块己关闭,但机动车前方的远方区域通过远 光-光分布的基本光-模块的激活的块状节段总是还能比纯粹遮敝的光分布(尤其是近光-光分布)照射得更好。以这种方式还可实现构造简单、成本划算的动态的局部远光。此外还 可考虑的是,点光-模块具有设置在光程中的可变的遮光装置,它使得在需要时按照前面所 述的局部远光的类型来遮敝远光-光分布的点光分布的一部分成为可能。
[0045]因为四轮机动车通常具有两个前大灯,所以可考虑的是,这两个前大灯或设置在 里面的基本光-模块可构造得不同,尤其是不对称的,因此它们可产生远光-光分布的基本 光分布的不同部分。在此提出,这两个前大灯之一具有产生基本光分布的左侧的块状节段 的光模块,而另一个前大灯具有产生基本光分布的右侧的块状节段的另一光模块,从而这 两个前大灯的光模块的这些块状节段互补成和/或重叠成整个基本光分布。尤其可考虑的 是,右边和左边结构侧的块状节段在基本光分布的中间重叠。在此,重叠的程度可通过右边 和/或左边结构侧的光模块或前大灯的水平摆动在前大灯装置的运行过程中动态地改变。 [0046]借助本发明还首次可从外面看到,机动车按驾驶或交通状况产生局部远光。其他 的(关于设置有依据本发明的光模块的机动车,往前行进的、经过的、平行行进的或停住的 以及横向于此机动车行进的或停住的以及迎面而来的)交通参与者可明显地看到,基本光-模块的单个下属模块如何根据行驶状况来动态地接通或关闭。因此,在局部远光领域上的 技术进步可朝外交流。
[0047] 基本光分布(所谓的光晕远光)划分成不同的小的块状节段,这允许光面以及为此 使用的光源和光学元件(例如初级镜头、附加镜头、束集镜头、反射器等)的不同的尺寸。无 论反射系统(常规的反射系统),还是直接成像的投影系统都可作为下属模块来用。按照光 学元件与光源(例如LED芯片)之间的间距以及光学元件的焦距,光源(例如单个的LED芯片) 直接在道路空间中成像。次级镜头可设置在由光学元件束集的光线的光程中,此次级镜头 把光线投射到机动车前方。此次级镜头可构成为投影透镜头或反射器。此次级镜头可作为 一个元件分配给整个下属模块。亦或者,此次级镜头划分成多个下属光学元件,它们分别分 配给一个或一组下属模块。
[0048]基本光分布的每个单个的块状节段或产生单个块状节段的每个光源都单独地可 操控,这使得在整个光分布中动态地匹配机动车周围的各自的车道状况或各自的交通状况 成为可能。不仅在远光-光分布的核心区域(在点光分布中,例如在矩阵-光束的矩阵或标志 灯的条带的区域内),而且在水平线上方的光分布的整个区域内,机动车的驾驶员在各个驾 驶状态下都以最大的远光进行驾驶。只是排除或关闭点光分布的局部受限的、精确的区域 (例如矩阵元件或条带),在此区域中已经探测到了其他的交通参与者,此区域为了避免遮 敝其他的交通参与者而己被远光-光分布遮敝,依据本发明还排除或关闭基本光分布的各 个分别分配给此区域的块状节段。
[0049]依据本发明的光模块(其具有单个电力可控制的下属模块,用来产生块状节段)例 如可用来实现转向灯功能,而不需要具有活动部件的相应机械装置。光模块的动态性来自 光源的接通与关闭,此光源用来产生基本光分布的块状节段。
附图说明
[0050] 下面借助附图详细地阐述了本发明的其他特征和优点,其中本发明不仅在描述和 表示的组合中而且还在其他任意的组合中可以具有说明的特征。其中:
[0051] 图1示出了由现有技术己知的前大灯,用来产生近光和远光;
[0052] 图2示出了由现有技术己知的光模块或前大灯产生的局部-远光光分布的一部分; [0053]图3示出了由现有技术已知的局部-远光光分布;
[0054]图4示出了具有氙气-双功能-模块的、由现有技术已知的前大灯;
[0055]图5上方示出了远光-光分布的由现有技术已知的LED-点光-模块产生的点光分 布;
[0056]图5下方示出了远光-光分布的由现有技术已知的任意光模块产生的基本光分布; [0057]图6示出了由现有技术已知的前大灯,其具有用来产生远光-光分布的基本光分布 的光模块以及用来产生远光_光分布的点光分布的LED-点光-模块;
[0058]图7示出了标记光的由现有技术已知的光分布;
[0059]图8示出了由现有技术己知的前大灯,其具有用来产生远光-光分布的基本光分布 的光模块,并具有用来产生远光-光分布的点光分布的LED-矩阵-模块;
[0060]图9示出了远光-光分布的、借助于由现有技术已知的LED-矩阵-模块产生的点光 分布;
[0061]图1 〇示出了依据本发明的基本光-模块的下属模块的不同实施形式;
[0062]图11示出了根据一优选实施例的依据本发明的前大灯;
[0063]图12示出了根据另一优选实施例的依据本发明的前大灯;
[0064]图13示出了根据又一优选实施例的依据本发明的前大灯;
[0065]图14示出了一个表格,其具有不同交通状况(第1行)、依据本发明的光模块的下属 模块的相应控制(第2行)、远光-光分布的相应的基本光分布(第3行)以及远光-光分布的相 应的点光分布(第4行);
[0066]图I5示出了示例性地示出的基本光分布的块状节段,用来说明块状节段内的强度 分布;以及
[0067]图I6示出了在远光-光分布的基本光分布的整个宽度上的强度分布。
具体实施方式
[0068]在图11至13中示出了依据本发明的前大灯78的不同实施例。前大灯78包含由塑料 构成的壳体,依据本发明的用来产生远光的基本光分布的光模块80设置在此壳体中。此基 本光-模块80包含多个下属模块82,它们在图11和13的实施例中并排地设置在弯曲或折弯 的行中。在图12的实施例中,下属模块在多个行和列中并排或相叠地设置。在图12的光模块 S0中,三个相叠且朝后相互交错的行分别设置有两个下属模块82。此下属模块82与其布置 无关地产生块状节段,它通过以下方式互补成远光的基本光分布,g|]它们以期望的方式对 齐和/或使用合适的光学元件(例如附加镜头、透镜、反射器)。需注意,光模块80可设置在机 动车的正面区域中的任意位置上。
[0069]除了基本光-模块8〇以外,在前大灯78中还设置了另一用来产生点光分布的光模 块84,该点光分布设置得与基本光重叠,从而产生远光-光分布。在从图11的前大灯78中,点 光-模块84构成为反射系统,其中反射器朝外面是可看到的。在图12的实施例中,点光-模块 84构成为投影系统,其中在图12中投影透镜朝外面是可看到的。图11和12的点光-模块84优 选使用气体放电灯或LED作为光源(不可看到)。在图13的实施例中,点光-模块84构成为 LED-模块,其中朝外面可看到具有六个数组元件(Arrayelement)的光学-数组。在所示实施 例中,此光学-数组包含六个元件,它们矩阵地设置在两个行和三个列中。具有多个矩阵状 设置的LED的LED-数组隐藏在它后面,即逆着光出口方向。优选地,为光学-数组的每个元件 都分配有光学-数组的至少一个LED。
[0070]前大灯78的光模块80、84构造得用来产生远光-光分布,它是由点光光分布和基本 光分布的叠加产生的。在此,基本光分布划分成多个不清晰的块状节段,它们可在其边缘上 局部地重叠。产生的远光-光分布已经可以满足例如在ECE条例或相应的SAE条例中定义的 用于远光的法律规定,而不需要将远光-光分布与其他光分布(例如遮敝的光分布)叠加起 来。这尤其意味着,远光-光分布既照亮遮敝的光分布的明/暗界限上方的区域,也照亮光分 布的明/暗界限下方的区域。
[0071] 但还可考虑的是,远光-光分布只照亮遮敝的光分布的明/暗界限上方的区域,并 且通过与遮敝的光分布(例如雾光或近光分布)的叠加来产生远光,这已经满足了法律要 求。在这种情况下,在前大灯78的壳体中分别设置有额外的光模块,用来产生遮敝的光分 布。当然在图11至13中没有示出或没有详细标出这种额外的光模块。此外,在前大灯78的壳 体中还可任意地设置其他光模块和/或灯模块(未示出),以便任意地产生其他光功能或照 明功能(例如闪光灯、定位灯、界限灯或停车灯)。
[0072]可考虑的是,如果例如在封闭的地方中没有产生远光灯或光线不够,则使用基本 光-模块80的下属模块82来产生日间行车灯。
[0073]例如在图10中示出了下属模块82的不同的优选的实施例。在此在图10的上方示出 了投影系统82a,其中由LED86产生的光线有选择地在例如借助附加镜头进行束集之后至少 局部地在竖直的遮光装置88旁边经过。当然,遮光装置88也可在水平面中延伸,或构成为遮 光辊。在遮光装置88旁边经过的光线通过次级镜头90在机动车前投影,以产生块状节段的 期望的光分布。在所示的实施例中,次级镜头9〇构成为投影透镜,但也可以是反射器。在图 10的下方示出了反射系统82b,其中由LED 86发出的光线有选择地在例如借助附加镜头进 行束集之后、通过反射器92反射在机动车前方,以产生期望的光分布。
[0074]在图10的下方还不出了具有附加镜头94的下属模块82c的实施例,用来束集由led 86产生的光线。附加镜头94优选由有机或无机玻璃构成,优选是PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯)、 PC (聚碳酸酯)或硅酮。附加镜头94将由LED 86发出的光线划分成两个光束。第一光束经由 附加镜头94的面向LED 86的光进入面进入附加镜头94中,并经由与LED 86相背离的光输出 面96再次从附加镜头Q4中脱耦。光束可通过在光进入面和/或光输出面96上的折射进行束 集。所述面96可构成为拱形,从而它们对穿过的光束具有束集效果。第二光束经由面向LED 86的光进入面进入附加镜头94中,并在附加镜头94的外部界限面98上进行至少一次全反 射,然后又通过光输出面96再次从附加镜头94中脱耦。第二光束可通过在光进入面和/或光 输出面96上的折射,或通过在界限面98上的全反射来进行束集。
[0075]可考虑的是,使用光导体的光脱耦面作为下属模块的光源。在此,在任意光源的某 个位置上把光线親合到光导体中,在此光导体中借助全反射进行进一步传导,并最后如此 脱耦,从而其可用来产生块状节段。
[0076]由于对用来产生远光的光分布的块状节段的光模块具有很少的技术要求,所以非 常多的不同的技术和组合是可能的。基本光-模块优选设计成行(一个在另一个旁边,大致 在相同的高度上,如同在图14的表格中示出的一样)。但它们也可设计成弯曲或折弯的行 (一个在另一个旁边,如同在图11和I3中所示的一样),或设计成紧凑的数组(在多个行和列 中并排或重叠,如同在图12中所示出的一样),或设计成任意分布在前大灯或保险杆缓冲器 中的布置。
[0077]首先可考虑具有波纹形状的客户和车辆特定的布置(参照图11和13),这在一些机 动车中已经用于日间行车灯。因此,未来不仅产生静止的、在照明时不会改变的光分布(一 方面用于日间行车灯(DRL),另一方面用于定位灯(POS)),而且还可产生可变的发光的块状 节段,它承担了局部远光的至少一部分的技术功能并且可朝外看到动态性。因此,能够以动 态光功能的形式朝外看到对于观察者和其他交通参与者来说隐藏的功能。
[0078]图14的表格示例性地示出了,在具有不同交通状况的远光灯情况中的下属模块的 布线或操纵的基本可行方案,并示出了功能性朝外与亮条/矩阵-射束(点光)和块状节段 (基本光)的通信。在表格的上方行中示出了不同的交通状况。在此,机动车前方的车道用附 图标记102表示,自己的交通侧上的车道用附图标记104表示,对面交通侧上的车道用附图 标记106表示。在表格的左边列中机动车前的车道102是空的,在中间列中在自己的车道104 上存在着往前开着的机动车108,并且在右边列中在对面车道106上存在着两辆迎面而来的 机动车110。
[0079]在第二行中,借助依据本发明的前大灯78的可能的实施例示出了,与交通状况相 适应地控制基本光-模块80的下属模块82的LED,其中明亮的方块82代表激活的LED,面黑暗 的方块82'代表未激活的LED。远光-光分布是通过点光分布32、72(参见图14的表格的第4 行,它由远光-点状模块84产生)和块状节段112 (参见图14的表格的第3行)的叠加产生的, 此块状节段1112由基本光-模块80在行中设置在前大灯78下方的激活的LED 82产生。在第2 行的左边列中,所有六个LED都是激活的,因此基本光分布是通过六个并排设置的块状节段 112产生的(参照第3行)。明显可看到,观察的块状节段112局部是重叠的,并且这些节段具 有不同的高度(竖向伸展)。在第2行的中间列中,只有两个用来产生位于对面车道1〇6上的 块状节段112的LED82以及一个用来产生位于自己车道104的车道边缘上的块状节段112的 LED82是激活的,所以向前行进的交通参与者108所在的中间区域可被基本光分布排除在 外。在第2行的右边列中,只有三个用来产生位于自己车道104上的块状节段112的LED82是 激活的,所以迎面而来的交通参与者11〇所在的对面车道1〇6的区域被基本光排除在外。
[0080] 在图14的表格的第三行示出了对应于不同的交通状况并且是由LED82的各自控制 引起的基本光分布,此基本光分布由激活的LED82的或多或少的块状节段112组合而成。
[0081] 在图14的表格的第四行示出了点光分布32、72的实施例,其对应于不同的交通状 况(参见第1行)。在此,点光32、72划分为许多相当狭窄的条带,在所示的实施例中是2〇条。 完整的点光分布32、72在水平方向上遮盖在基本光分布的这两个中间块状节段II2 (参见第 3行),并且局部地遮盖这两个相邻的块状节段II2。点光分布32、72的精细条状划分允许将 点光分布32、72的尽可能小的区域(在该处己探测到其他的交通参与者1〇8、11〇)有针对性 地从光分布32、72中排除,而不需要矩阵-光束的高费用。这些条带相对清晰地在它们的边 缘上隔开,因此与借助依据本发明的基本光-模块8〇的基本光分布40的块状节段112 (参见 第3行)相比,它们可紧密得多地引导到探测到的交通参与者108、110上。点光-模块84的控 制与基本光-模块80的下属模块82的LED的操控协调一致,从而在所有的交通状况中(参见 第1行)都能确保最佳地照亮机动车前的车道。
[0082]本发明能够很好地在前大灯78上得以证实。通常,引起的基本光分布40以及产生 基本光分布40的下属模块82的布置都能轻易地从外面看到。
[0083]图15示例性地示出了块状节段112,以便看到块状节段112内的强度分布。照亮的 块状节段112的最大强度114优选分别将近在水平线HH的上方位于块状节段112的指向竖直 线VV的侧面上。在此,照射强度沿水平方向116和竖直方向118随着与强度最大的区域114的 间距的增大而减弱。在水平线HH以上约3°至4°的区域120内,块状节段112的照射强度分别 相当于在强度最大的区域114中的最大照射强度的约1/3。在基本光分布40中央的任意块状 节段112 (即在竖直线VV的附近),照射强度值可以大于位于光分布40的边缘上的块状节段 112。
[0084]在块状节段112的朝向竖直线VV的侧面上,单个块状节段112的照射强度的坡度大 于块状节段112的与竖直线VV相背离的侧面。在块状节段112的指向竖直线VV的侧面,在块 状节段112的95%的最大强度的约1°至3°的水平线之内,单个块状节段112的照射强度优选 少于最大强度的5% (无遮光的水平)。
[0085] 借助图16清楚的是,单个块状节段112的最大强度的区域114在基本光分布40中在 水平方向上彼此相隔一段距离。借助附图标记40表示的曲线相当于远光-光分布的整个基 本光分布的照亮强度E的走向,此走向是从单个块状节段112的照亮强度走向122的叠加中 得到的。在与基本光分布40并排设置的块状节段112中,可以在它们的边缘上重叠约1°至 3°。与基本光分布40的强度分布相比,在图16中还示例性地标出了点光分布32的照亮强度E 的走向。基本光分布40在竖直线VV区域中的最大强度E 40小于点光分布32的相应的最大强 度E 32。
[0086] 本发明除了要求的依据本发明的光模块80以外,还涉及一种用来产生远光-光分 布的机动车前大灯78,其具有这种光模块80,此光模块构造得用来产生远光-光分布的基本 光分布40。此远光-光分布通过基本光分布40和由至少另一点光模块84产生的点光分布32、 72的叠加来构成。
[0087] 在前大灯78中有利的是,光模块80划分为多个单独可控制的下属模块82,它们产 生基本光分布40的多个块状节段112,其中块状节段112互补成基本光模块40,并且其中下 属模块82分别具有至少一个光源86,并在控制光模块8〇时关闭至少这样的下属模块S2’的 至少一个光源86,它的块状节段112可能位于其他交通参与者108、110被发现的区域中。在 此,下属模块82的光源的控制与点光-模块84的控制如此协调一致,使得关闭点光分布32、 72的至少一部分的同时将至少一个待关闭的下属模块82’的至少一个光源86关闭,此部分 可能位于其他交通参与者108、110被发现的区域中。
[0088]本发明还涉及一种用于机动车的前大灯装置,其包含两个在机动车侧面地设置在 正面区域内的机动车前大灯78,它们分别以上述方式和方法构成。提出,这两个前大灯78之 一包含光模块80,它产生基本光分布40的左侧的块状节段112,另一个前大灯78包含另一光 模块80,它产生基本光分布40的右侧的块状节段112,因此这两个前大灯78的光模块的块状 节段112互补成和/或叠加成整个基本光分布40。

Claims (22)

1. 一种机动车的前大灯,所述前大灯包括壳体,在所述壳体中设有用来产生远光-光分 布的基本光分布(40)的光模块(80)以及用于产生点光分布(32、72)的另一光模块(84),其 中,所述基本光分布(40)相比于所述点光分布(32、72)具有更大的水平伸展和更小的最大 照明强度(E_40),其特征在于,该远光-光分布通过基本光分布(40)与点光分布(32、72)的 叠加来构成,其中,所述点光分布(32、72)照亮远光-光分布的核心区域,该光模块(80)划分 成多个能够单独操控的下属模块(82、82’)以产生所述基本光分布(40),每个下属模块都包 含至少一个用来束集由所述下属模块(82、82’)的光源(86)发出的光线的主镜头(92、94), 并且所述下属模块产生基本光分布(40)的多个块状节段(112),其中块状节段(112)互补形 成基本光分布(40)。
2. 按权利要求1所述的前大灯,其特征在于,下属模块(82、82’)分别具有至少一个光源 (86),并且在光模块(80)的运行期间至少这样的下属模块(82、82’)的此至少一个光源(86) 是关闭的,此下属模块的块状节段(112)位于已检测到的其他交通参与者的区域内。
3. 按权利要求2所述的前大灯,其特征在于,一旦在由至少一个关闭的下属模块(82、 82’)产生的块状节段(112)的区域内没有检测到其他的交通参与者(108、110),则斜坡形地 激活至少一个关闭的下属模块(82、82’)的至少一个光源(86)。
4. 按上述权利要求之一所述的前大灯,其特征在于,下属模块(82、82’)分别具有至少 一个光源(86),其中此光源(86)构成为半导体光源。
5. 按权利要求4所述的前大灯,其特征在于,所述半导体光源为发光二极管。
6. 按权利要求1至3之一所述的前大灯,其特征在于,基本光分布在机动车直行驶出时 在虚拟的、置于光模块(8〇)前方一段距离内的竖直的测量屏上具有与竖直线实质上对称构 成的结构,并且基本光分布沿水平方向在最大约_3〇°至+30°以及最小约-10°至+1〇°的范围 内延伸。
7.按权利要求1至3之一所述的前大灯,其特征在于,所述块状节段在置于光模块(80) 前方一段距离内的、竖直的测量屏上分别具有3°至10°的水平延伸。
8. 按权利要求1至3之一所述的前大灯,其特征在于,所述块状节段(112)在置于光模块 (80)前方一段距离内的、竖直的测量屏上分别具有在水平线(HH)上方的3°至5。的竖直延 伸。
9. 按权利要求1至3之一所述的前大灯,其特征在于,所述块状节段(112)在置于光模块 (8〇)前方一段距离内的、竖直的测量屏上分别具有在水平线(HH)上方的5。至15。的竖直延 伸。
10.按权利要求1至3之一所述的前大灯,其特征在于,所述块状节段(112)在置于光模 块(80)前方一段距离内的、竖直的测量屏上分别在指向水平线(HH)与坚直线(VV)的相交点 (HV)那边的区域(114)内具有最大强度,其中随着与最大强度的区域(114)的间距的增大, 照射强度沿水平和竖直方向降低。
11.按权利要求1 〇所述的前大灯,其特征在于,所述块状节段(112)分别在最大强度的 区域(114)内具有最大的照射强度,此照射强度在51x和401x之间的范围内。
12.按权利要求11所述的前大灯,其特征在于,所述块状节段(112)分别在最大强度的 E域(114)内具有最大的照射强度,此照射强度在l〇lx和301x之间的范围内。 I3•按权利要求11所述的前大灯,其特征在于,所述块状节段(112)分别在最大强度的 区域(114)内具有最大的照射强度,此照射强度在l〇lx和201x之间的范围内。
14.按权利要求11所述的前大灯,其特征在于,所述块状节段(112)在置于光模块(80) 前方一段距离内的、竖直的测量屏上分别在水平线(HH)的区域内具有照射强度,此照射强 度在最大强度的区域(114)内为最大照射强度的约1/3。
15.按权利要求1至3之一所述的前大灯,其特征在于,在置于光模块(80)前方一段距离 内的、竖直的测量屏上,在块状节段(112)的指向竖直线(VV)那边的侧面上的单个块状节段 (11¾的照射强度的坡度大于块状节段(11¾的与竖直线(VV)相背离的侧面上的单个块状 节段(112)的照射强度的坡度。
16.按权利要求15所述的前大灯,其特征在于,块状节段(112)分别具有最大强度的区 域(114),其中在置于光模块(80)前方一段距离内的、竖直的测量屏上,在块状节段(112)的 指向竖直线(VV)那边的侧面上的单个块状节段(112)的照射强度在水平的0.5°至10°之内 从块状节段(112)的最大强度的95%降至最大强度的5%以下。
17. 按权利要求16所述的前大灯,其特征在于,在块状节段(112)的指向竖直线(VV)那 边的侧面上的单个块状节段(112)的照射强度在水平的1°至5°之内从块状节段(112)的最 大强度的95%降至最大强度的5%以下。
18. 按权利要求16所述的前大灯,其特征在于,在块状节段(112)的指向竖直线(VV)那 边的侧面上的单个块状节段(112)的照射强度在水平的1°至3°之内从块状节段(112)的最 大强度的95%降至最大强度的5%以下。
19. 按权利要求1至3之一所述的前大灯,其特征在于,块状节段(112)分别具有最大强 度的区域(114),其中单个块状节段(112)的最大强度的区域(114)在基本光分布(40)中是 彼此间隔的。
20. 按权利要求1至3之一所述的前大灯,其特征在于,并排设置的块状节段(112)在基 本光分布(40)中在它们的边缘上重叠。
21.按权利要求1至3之一所述的前大灯,其特征在于,块状节段(112)在置于光模块 (80)前方一段距离内的、竖直的测量屏上具有长方形、正方形和/或椭圆形和/或平行四边 形的形状。
22.按权利要求1至3之一所述的前大灯,其特征在于,块状节段(II2)在置于光模块 (80)前方一段距离内的、竖直的测量屏上,朝基本光分布(40)的边缘那边相比于在竖直线 (VV)范围内的中央中的块状节段(112)具有更小的高度。
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