CN103528006A - 光模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光模块，用于实现均匀的照射光分布和无目眩的远光，其中第一和第二初级光学装置构造为，使得第一和第二半导体光源的各个LED能够在中间图像面中成像为真正的中间图像，其中对应于第一半导体光源的中间图像与对应于第二半导体光源的至少一个中间图像叠加，并且次级光学装置设置为，使得中间图像能够投影为照射光分布的照射光段。

Description

光模块
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的、用于照明装置的光模块，特别是用于机动车。这种光模块在机动车前照灯中用作远光模块。
背景技术
在此通常希望具有高均匀性的照射光分布。原则上应该避免照射光分布具有彼此不同的光强的条形区域，因为这些区域可作为干扰被感觉到。另一方面，在机动车前照灯中的远光应该尽可能无目眩地实现。
为此，在EP2280215A2中描述一种机动车前照灯，其具有多个LED光源模块，用于沿大致平行的辐射方向射出光。每个LED光源模块包括一个或多个LED，其可射出源光段。LED光源模块还包括初级光学元件，用于汇聚从LED射出的光。每个LED光源模块还具有次级光学器件，由初级光学元件产生的光段借助于该次级光学器件可在车辆前方的区域中成像。在此，在机动车前照灯中，至少两个LED光源模块相对于彼此设置为，使得源自各个LED光源模块的源光段沿水平方向相对于彼此错开地投影。因此，多个光模块组合在一个前照灯中。在EP2280215A2中描述的机动车前照灯中，各个LED光源模块的LED光源可被彼此独立地控制。为了防止对迎面而来的车辆造成目眩，各个光源可以被消隐。
可替代的方案在JP2010132170中描述。其揭示机动车前照灯，该机动车前照灯总是产生具有多个彼此并排的条形的照射光段的照射光分布。在此，前照灯的光源可被控制为，使得各个条形的照射光段可被消隐，以便有针对性地防止对迎面车辆造成目眩。为了产生希望的均匀的照射光分布，在JP2010132170中建议，将两个这样的前照灯彼此间隔开地设置在机动车上，从而各个照射光段叠加成该照射光分布。
然而，该已知的解决方案具有如下问题，即：为了提供均匀的照射光分布以及为了实现多个前照灯的无目眩的远光，至少多个光模块必须被彼此组合并彼此协调。这需要耗费地协调和调节各个构件，而这可导致高制造成本。此外还存在如下问题，在这种复杂的设置结构中集成其他光功能，如侧向照明、白天行驶灯光、闪光或近光或者说被遮挡的近光分布。
发明内容
因此，本发明的目的在于，以简单且成本低廉的方式，一方面提供一种具有均匀的照射光分布的远光，另一方面提供用于迎面车辆的防目眩功能。此外，应该可以以简单且成本低廉的方式集成其他光功能，如近光分布。
该目的通过根据权利要求1所述的光模块来实现。
在此根据本发明设定：第一和第二初级光学装置构造为，使得每个LED(发光二极管)可在中间图像面中成像为分别一个对应的实的中间图像，并且分别一个对应于第一半导体光源的中间图像与至少一个对应于第二半导体光源的中间图像在中间图像面中叠加。另外，次级光学装置构造为用于第一和第二初级光学装置的公共次级光学装置，并设置为使得射出源光段的LED的对应于第一和第二半导体光源的中间图像可作为照射光分布分别对应的照射光段投影。
因此，在根据本发明的光模块中，两个或更多个半导体光源与分别一个配设的初级光学装置组合。因此可产生大的辐射光强。在此有利的是，仅需要一个次级光学装置，其公共地用于投影对应于第一、第二和可能的其它半导体光源的中间图像。由此可以在根据本发明的光模块中节省结构空间和材料成本。
次级光学装置不必适于产生光学成像。而且有利的是，用于产生照射光分布的中间图像可沿主辐射方向投影(例如，在机动车前照灯在车辆前区中或作为用于产生远光的聚集的光束的情况下)。但次级光学装置也可构造为投影透镜或包括投影透镜。
在根据本发明的光模块中，照射光分布的叠加的照射光段相应地源于LED对应的中间图像(其射出相应的源光段)。中间图像经由初级光学装置产生。为了产生希望的，特别是均匀的照射光分布，需要调节半导体光源和/或初级光学装置的定向，因此这可在根据本发明的光模块中以简单的方式在光模块内部实现。因此，不同于在已知的用于产生所述照射光分布的解决方案，不需要使不同的光模块或甚至不同的前照灯彼此协调地定向。因此，在制造光模块时，可以模块专用地提供用于调节半导体光源和/或初级光学装置的结构上的解决方案。该光模块与前照灯壳体的设计无关，在该前照灯壳体中例如可装入多个光模块。因此，根据本发明的光模块可以使用在多个不同的前照灯中并可以用于多种不同的壳体形式。这简化这种前照灯的结构耗费。因此根据本发明的光模块实现灵活的结构解决方案。
由于次级光学装置投影多个彼此叠加的中间图像作为照射光分布，因此利用根据本发明的光模块可以产生均匀的照射光分布。就此而言，在本发明中，均匀并不必需意味着，照亮的区域完全相同的明亮。而是，照射光分布可以具有不同明亮度的区域，只要这些区域之间的过渡是连续的以至于避免干扰的光效果即可。除了为了实现无目眩的远光有针对性的消隐单个照射光段，应该避免不同明亮度的急剧过渡或鲜明的条形区域。此外，(在观察面中观察到的)照射光分布不应是“有斑纹的”。
初级光学装置构造为成像的光学装置，其可在中间图像面中产生源光段的实的中间图像。根据初级光学装置的构造，中间图像面不必构造为平坦的面。然而，当初级光学装置构造为使得中间图像面在辐射光学的意义下被定义时，获得了简单的成像原理。
就此而言，在本发明中，光段(源光段、照射光段)指的是源于特定的LED的光分布(源光分布、中间光分布、照射光分布)的相应的一个局部区域。
借助根据本发明的光模块，可以以简单且成本低廉的方式实现无目眩的动态的远光。为此，第一和第二半导体光源构造为，使得第一和第二半导体光源的各个LED可被彼此无关或独立地控制以射出光。特别是，有利的是，所述半导体光源或所述LED构造为可彼此无关或独立地接通和关闭。
这允许有针对性地消隐单个辐射的源光段。一个射出源光段的LED在中间图像面中对应于一个中间光段。通过源光段的消隐，对应的中间光段在中间图像面中同样消隐，也就是，相应的中间图像是暗的。这导致各个对应的照射光段在照射光分布中有针对性地被消隐。如果例如观察具有根据本发明的光模块的机动车前照灯的远光分布，则可以通过关闭单个或多个LED使可导致迎面车辆目眩的照射光段消隐。为此，特别有利的是，使用根据本发明的光模块，其中照射光段沿水平方向彼此邻接或叠加地设置。因此，利用根据本发明的光模块可以以简单的方式实现动态的远光或适应性的动态随动转向灯光。
根据特别优选的设计，第一和第二半导体光源的LED设置成线性阵列。在此，该线性阵列特别是具有用于LED的有规律地间隔开的布置位置。就此而言，LED设置成一排，其中LED特别是构造为彼此紧邻的构件。优选地，第一和第二半导体光源的所有LED相同地构成。
然而，为了获得具有较大竖直延伸距离的照射光分布，也可以有利的是，第一和第二半导体光源的LED分别有规律地设置成面状的阵列。这种二维阵列提供用于LED的具有有规律的间隔的矩阵形的布置位置。一个例子是多排阵列。各个LED又特别是构造为彼此紧邻的构件。
一种有利的设计在于，第一和第二半导体光源具有分别一个板形的承载元件，各个半导体光源的多个LED设置在该承载元件上。承载元件特别是电路板，多个相同的LED芯片作为SMD构件(“表面安装器件”)设置在该电路板上。在这种构件中，各个LED芯片大多如上所述设置成线性或面状阵列的形式。这种结构实现具有大量单个LED的成本较为低廉的半导体光源，这有针对性地产生大照射强度。因此可以获得照明强并且成本低廉的光模块。优选地，半导体光源的各个LED分别具有由棱边限界的光辐射面，其中LED在每个半导体光源中设置为，使得LED的棱边成对地平行延伸。特别是，LED具有大致正方形的光辐射面。因此上述型式的阵列可以简单地通过如下方式实现，即，各个LED瓷砖状地并排设置。
为了进一步设计根据本发明的光模块，如下设定：第一和第二初级光学装置分别构造为，使得对应于第一半导体光源的中间图像相对于对应于第二半导体光源的中间图像沿水平方向错移。在将光模块使用在机动车前照灯中时，水平方向代表平行于行驶路面延伸的方向。通过所述配置结构，避免在照射光分布中竖直延伸的暗条，这是因为叠加的中间图像在中间图像面中产生几乎均匀的消隐的区域。该区域由次级光学装置投影成均匀的照射光分布。
为了进一步设计，也可能有利的是，第一和第二初级光学装置构造为，使得对应于第一半导体光源的中间图像相对于对应于第二半导体光源的中间图像也沿垂直于水平方向的竖直方向错移。由此例如可以实现具有增大竖直延伸距离的照射光分布。当中间图像沿竖直方向叠加时，其由次级光学装置投影成同样具有竖直叠加的照射光段的照射光分布。特别是，当半导体光源用于上述面状的阵列时，可以实现具有较大竖直延伸距离和均匀强度分布的照射光分布。由此可以在照射光分布中避免干扰的水平条。
为了进一步设计，第一和第二初级光学装置可以构造为，使得每个LED成像成中间图像，其在中间图像面中不被明显地限界，以至于对于射出源光段的LED沿着至少一个方向在中间图像面中获得从明到暗的连续过渡。就此而言，初级光学装置构造为，使得沿至少一个方向产生混合的中间图像，也就是，在中间图像面中限界源光段的图像的明暗线被模糊化。优选地，所述不明显的或连续的过渡沿竖直方向实现，从而在照射光分布中避免干扰的水平延伸的急剧的光过渡。所述不明显的过渡例如可以通过如下方式获得，即，第一和第二初级光学装置包括圆柱形透镜或关于彼此垂直的方向具有不同焦距的透镜。但也可以设想到具有自由曲面的透镜，其可有针对性地导致中间图像的希望的扭曲或模糊化。
根据一种优选的设计，对应于相应半导体光源的中间图像在中间图像面中彼此紧邻，其中对应于第一半导体光源的中间图像分别与对应于第二半导体光源的中间图像在其一半宽度上叠加。就此而言，第一半导体光源的和第二半导体光源的中间图像叠加分别半个LED图像宽度。在所述设计中，中间图像与在中间图像面中几乎相同照亮的区域互补。该相同照亮的区域由次级光学装置投影成几乎相同照亮的照射光分布。
特别是，每个半导体光源都具有多个相同构成的LED，其设置成阵列，使得相邻的LED彼此连接。LED特别是构造为具有正方形的光辐射面。第一和第二初级光学装置因而构造为，使得在中间图像面中(特别是同样正方形地)成像的中间图像分别在其一半宽度上叠加。
优选地，初级光学装置通过会聚透镜实现或包括至少一个会聚透镜。由此，可以在实的中间图像(中间光段)中以简单的方式实现源光段的希望的成像。也可以设想到使用球状透镜，其实现具有高光学质量的简单结构并被能相对低成本地制造。
为了进一步设计，如下设定：第一和/或第二初级光学装置包括用于校正成像偏差的光学元件。该光学元件特别是除了成像用的光学元件(例如会聚透镜)以外被设置。因而，成像用的光学元件用于产生源光段的实的中间图像，而利用前述光学元件可以与成像用的元件共同协作校正成像偏差。通过该方式可以在根据本发明的光模块中通过如下方式避免照射光分布的例如不希望的彩色边缘，即，已在中间图像面中校正色度的成像偏差。作为用于校正色度的成像偏差的光学元件考虑用于校正颜色成像偏差的消色差透镜。
特别是当初级光学装置包括多个透镜时，有利的是，光学元件或透镜的表面设有抗反射层。
光模块的一种优选设计在于，次级光学装置构造为次级会聚透镜，其定义一个焦点，其中该次级会聚透镜设置为，使得焦点位于中间图像面上。由此，叠加的实的中间图像(和对应的中间光段)可以分别以几乎平行延伸的辐射光束成像，其分别定义对应的照射光段。然而，次级光学装置不必具有成像光学性质。重要的是，适于沿主辐射方向投影中间图像。因此也可以设想到，次级光学装置包括圆柱形透镜(例如具有在中间图像面中延伸的焦线)或菲涅尔透镜，或者构造为圆柱形透镜(例如具有在中间图像面中延伸的焦线)或菲涅尔透镜。也可设想到自由曲面透镜，其具有希望的投影性质。
该光模块可以以有利的方式通过如下方式被补充，即，还设有至少一个侧向光源，利用该侧向光源可将光这样照射到中间图像面上，以至于利用次级光学装置可以特别是沿主辐射方向投影侧向光分布。侧向光分布在此特别是邻接照射光段，或者部分地或完全地包围照射光段。照射光段可提供在远光分布中的中心照明，而侧向光分布提供系统的背景光和/或照亮侧向区域。因此，可以在中心照射光段之外照亮较大的区域。因此，在根据本发明的光模块中，侧向光以简单的方式与远光组合在同一模块中。
在此不需要由侧向光源同样在中间图像面中产生呈实中间图像形式的光段。因此对于侧向光源，原则上不需要具有成像光学性质的初级光学装置。
当然，可以有利的是，设置配设给侧向光源的侧向光学装置。利用侧向光学装置可以将侧向光源的光聚集到中间图像面上。由此提高侧向照明的效率。作为侧光学装置例如可以使用TIR透镜(全内反射透镜)。其具有至少一个光入射面和至少一个光出射面以及一个全反射面，以至于可以尽可能无损失地将光从光入射面引导到光出射面。作为侧向光轴装置例如可以使用前置光学器件，如从DE486303已知的那样。其具有设置在光轴上的中心透镜元件和包围该透镜元件的反折射的环形元件，其外表面可以全反射光源的光。利用这种前置光学器件，光源的光可以被有效地会聚和束集，所述光源的光在半个空间中沿光轴的方向辐射。
但是，也可以使用用于束集侧向光源的光的反射器作为侧向光学装置。反射器在此可以特别是抛物线形的或构造为自由曲面反射器。也可以设想到自由曲面透镜，其束集侧向光源的光。此外，当侧向光学装置如所述不必具有成像光学性质时，当然也可以使用成像光学装置，例如如上所述的初级光学装置。
侧向光源可以如同如上所述的半导体光源那样构造。有利的是，侧向光源具有多个成组设置的LED，例如前述形式的LED阵列。因此关于其他设计，参考对于半导体光源的论述。
一种特别优选的设计在于，侧向光源可与用于辐射光的第一和/或第二半导体光源无关地控制，特别是可独立接通和关闭地设计。
光模块通过如下方式以有利的方式进一步设计，即，设有具有遮挡棱边的遮挡件，其可设置在第一和第二初级光学装置与次级光学装置之间，使得可获得具有部分水平延伸的明暗界限的照射光分布。具有遮挡棱边的遮挡件特别是可设置在中间图像面的区域中。
由此可以利用根据本发明的光模块产生近光光分布，其符合机动车照明装置的法定标准。特别是可以获得不对称的明暗界限，具有经由升高的区域连接的两个错开地水平延伸的区域。
就此而言，次级光学装置将遮挡棱边作为所产生的照射光分布的明暗界限投影到行车道上。遮挡棱边在此优选位于焦点中或位于构造为投影透镜的次级光学装置的焦点的区域中。遮挡件本身可以在水平面上延伸，其中，水平面优选包括投影透镜或次级光学装置的光轴。在中间图像面中遮挡件作用为，使得中间图像的特定区域被遮挡并因此中间图像仅分别部分通过次级光学装置投影。
为了进一步设计，设置用于运动遮挡件的遮挡件促动器，使得遮挡棱边可运动到中间图像面中和运动离开中间图像面。遮挡棱边在此可以沿竖直或水平方向运动离开中间图像面和运动到中间图像面中。例如，遮挡件致动器构造为，使得具有遮挡棱边的遮挡件可绕转动轴线翻转。为此，遮挡件例如可以板形地构造并设置在遮挡件致动器的转动轴线上。
光模块的一个另外有利的设计也在于，设置有调节装置，利用该调节装置可以有针对性地改变第一半导体光源的中间图像相对于第二半导体光源的中间图像的相对位置。为此，调节装置例如构造为，使得第一半导体光源可以相对于第二半导体光源和/或相对于第一初级光学装置和/或相对于第二初级光学装置受控制地移位。也可以设想到，调节装置构造为用于使第一初级光学装置相对于第二初级光学装置受控制地移位。
调节装置允许以舒适的方式通过在光模块内部的调节影响光模块的照射光分布。这样构造的光模块因此可以与其他光模块组成为结构单元，而不必使光模块相对于彼此调节。光模块可以作为制成的结构组件集成在复杂的照明装置中。在此，可以消除在安装时有问题的精细调节。照射光分布的协调可以通过在各个光模块内部的调节进行。由于光模块在这种复杂的照明装置内部构成小的轻巧的结构组件，因此对于调节所需的机械结构也以小的重量和低成本实现为用于整个照明装置的相应的调节装置。此外，调节装置在光模块内部与前照灯壳体的设计无关。因此，光模块可以按照在具有不同壳体形状的不同前照灯类型中，其中不需要调节装置专门地适配于相应的前照灯类型或相应的壳体。这显著减小用于复杂的前照灯的结构耗费。
附图说明
本发明的其它细节和有利设计由以下描述给出，由此更为详细地描述和阐述本发明的在附图中示出的实施形式。附图示出：
图1根据本发明的光模块的透视图；
图2图1的光模块的俯视图；
图3使用在根据本发明的光模块中的半导体光源；
图4至6用于阐释根据图1和2的光模块的照射光分布的示意图；
图7使用在根据本发明的光模块中的半导体光源；
图8用于阐释根据本发明的光模块的照射光分布的示意图；
图9根据本发明的光模块的另一实施形式的透视图；以及
图10和11用于阐释侧向光分布的示意图；
图12用于阐释根据图9的光模块的照射光分布的示意图；
图13用于实现具有根据图9的光模块的动态光分布的示意图；
图14根据本发明的光模块的另一实施形式；
图15根据图14的光模块的照射光分布的示意图；
图16根据本发明的光模块的另一实施形式的侧视图；
图17根据本发明的光模块的另一实施形式的侧视图。
在以下描述中，相同或彼此对应的构件具有相同的附图标记。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的光模块10，例如可使用在机动车前照灯中以实现远光。对于光模块10，定义有光轴12，其位于主辐射方向13上。为了更好地图示，无壳体地示出光模块10，其中当然可以设置任意形式的壳体。
光模块10具有第一半导体光源14和第二半导体光源16，进一步参照图3和7详细地阐述其精确的设计。在每种情况下，每个半导体光源具有多个成组设置的发光二极管(LED)，其中每个半导体光源14或16的每个LED构造为，使得对应于相应LED的源光段可被射出。
第一半导体光源14配设有第一初级光学装置18，使得由第一半导体光源14射出的源光段可被光学地影响。第一初级光学装置18包括第一成像透镜19和第二成像透镜20，其例如设计为会聚透镜。在此，第一初级光学装置18定义第一光学主轴线21。
如由图2的俯视图中可见，第二半导体光源16配设有第二初级光学装置22，其具有带有两个成像透镜的与第一初级光学装置18对应的结构。第二初级光学装置22又定义第二光学主轴线23。
以下根据第一初级光学装置18描述第一初级光学装置18和第二初级光学装置22的其他设计。其构造为，使得第一半导体光源14的LED经由透镜19和20沿着第一光学主轴线21成像为实的中间图像26。相应地，第二初级光学装置22使第二半导体光源16的LED沿着光轴23成像为实的中间图像28。
实的中间图像26和28在此位于共用的中间图像面上。如果中间图像面设计为测试屏，则在该测试屏上可以观察到配设的中间光段27、29的实的中间图像26和28。在此，中间光段27对应于由第一半导体光源14的所述LED射出的源光段。相应地，中间光段29对应于第二半导体光源16的LED的源光段。
光模块10还具有次级光学装置30，中间图像26和28可以借助于该次级光学装置30沿着主辐射方向13投影到照射光分布中。
次级光学装置30在该情况下构造为投影透镜，确切而言构造为次级会聚透镜32。次级会聚透镜32具有与主辐射方向13重合的光轴。次级会聚透镜32还定义焦点34。从焦点34发出的光束由次级会聚透镜成像为与主辐射方向13平行的光束。次级会聚透镜32构造和设置为，使得焦点34几乎位于中间图像面上，实的中间图像26和28也位于该中间图像面上。因此，次级会聚透镜32将中间图像26和28成像为几乎平行于主辐射方向13延伸的辐射光束。其配设有照射光段，如进一步参照图4至6详细所述。
在图3中示出用于第一半导体光源14和16的示例性设计。半导体光源14或16具有电路板式的承载元件40，多个LED42a至42e以线性阵列的形式构造在承载元件上。如对于LED42e示例性可见，每个LED具有几乎正方形的光辐射面44，其由棱边46限界。正方形的LED42a至42e在此以行列阵列设置在承载元件40上，使得相邻光辐射面44的棱边46直接彼此并排延伸。不同LED42a至42e的垂直于彼此并排延伸的棱边定向的棱边46在此位于共同的直线上。因此，利用这样设计的半导体光源14和16可以射出对应于各个LED42a至42e的直接彼此邻接的源光段。
每个LED42a至42e可以经由配设的接触对47a至47e被供应以运行电流。因此，每个LED42a至42e可与其他LED无关地被电气控制，也就是可以与其他LED无关地打开和关闭。因此，各个源光段可以被有针对性地消隐。由此如下文所述可以实现无目眩的远光。
在图1和2所示的光模块10中，包括第一半导体光源14和第一主要光学器件18的整体相对于包括第二半导体光源16和第二初级光学装置22的单元这样设置，使得源于第一半导体光源14的中间图像与源于第二半导体光源16的至少一个另外的中间图像叠加。这在下文中参照图4至6详细阐述。
为此，在图4至6中分别示出光模块10的照射光分布的不同运行状态，如可在沿着主辐射方向13与光模块10间隔开的测试屏中观察到的，该测试屏垂直于主辐射方向13延伸。在此假设，光模块10的半导体光源14、16如图3那样设计。
图4首先示出照射光分布，当仅第一半导体光源14的LED打开时，在光模块10中产生该照射光分布。照射光分布48具有多个照射光段50a至50e，其与各个LED42a-42e相对应。这源于次级会聚透镜32将在其焦点34的区域中在中间图像面中产生的中间图像投影为平行光束。由于第一半导体光源14设计为参照图3描述的形式，因此发光二极管42a至42e(也就是其所属的光辐射面44)的实的中间图像具有大致正方形的造型。大致正方形限界的中间图像因而经由次级光学装置成像为同样大致正方形限界的照射光段50a至50e。
当测试屏设立在中间图像面中时产生定性地对应于图4的图像。因而在该测试屏上可以观察到对应于照射光段50a至50e的中间光段，其同样被大致正方形地限界。
为了确定照射光段的空间位置和定向，在图4中(同样在图5和6中)引入竖直和水平的角度坐标。对应的坐标在由Y轴(竖直)和X轴(水平)延展的坐标面中，见图1和2所示的坐标系。在此，X坐标和Y坐标通过相对于主辐射方向13的角度值来表示。
图5在相应于图4的视图中示出了光模块10的照射光分布48，其中，不同于图4仅第二半导体光源16处于运行中。照射光分布48又具有大致正方形限界的照射光段51a至51e，其分别源于配设的LED42a至42e的源光段，如上所述。
在图1和2中可见，第一光学主轴线21和第二光学主轴线23彼此成一个角度并且在中间图像面附近或在焦点34附近相交。第一初级光学装置18和第二光学装置22的成像性质以及其彼此间的相向的定向在此选择为，使得源于第二半导体光源16的照射光段51a至51e相对于源于第一半导体光源14的照射光段50a至50e沿着水平方向(其对应于根据图1和2的坐标系中的X轴)错移。如从图5可见，照射光段51a至51e在观察的测试屏上在水平面上以大致从-7.5°至+15°的角度范围延伸，而照射光段50a至50e水平面上以大致从-17.5°至+7.5°的角度范围延伸。
最后，图6示出当第一半导体光源14和第二半导体光源16都分别以所有LED处于运行时的光模块10的照射光分布48。可以看出，照射光段51a至51e部分地与照射光段50a至50e叠加。在此，源于第二半导体光源16的照射光段51a至51e相对于源于第一半导体光源14的照射光段50a至50e沿着水平方向错移，使得例如照射光段51a将这两个彼此连接的照射光段50b和50c分别在其一半宽度上沿着水平面叠加。就此而言，第一和第二半导体光源14和16的照射光段水平错开“半个像素宽度”。
在中间图像面中又产生定性地与图6对应的图像，其中在此第二半导体光源16的LED的中间图像与第一半导体光源14的LED的中间图像在其一半宽度上叠加。
在两个半导体光源14和16运行时，整体上可以在其中心区域中(也就是在水平面中从-12.5°至10°的范围内)产生尽可能均匀的照射光分布48。
此外，每个照射光段50a至50e可以在照射光分布48中被有针对性地消隐。为此，第一半导体光源14的配设的LED42a-42e关闭。相应地，各个照射光段51a至51e可以通过有针对性地断开第二半导体光源16的LED被消隐。这允许实现无目眩的远光分布，其方式是，第一或第二半导体光源的LED被有针对性地关闭，其相应的源光段对应于照射光段50a至50e或51a至51e，其可导致相对而来的或前方行驶的车辆的目眩。
在图7中示出半导体光源14和16的另一种有利设计，其例如可使用在光模块10中或在其他下文描述的光模块中。不同于图3所示的半导体光源，在承载元件40上以有规律的面状阵列设置大量LED54a至54e和55a至55e。该阵列通过如下方式形成，即第一成排布置的LED54a至54e与平行于其延伸的另一成排布置的LED55a至55e组合，使得一排内的LED直接邻接至少一个相邻的LED，并且一排的每一个LED与其棱边直接邻接另一派的LED。面状阵列的每一排的各个LED54a至54e和55a至55e经由接触对56a至56e(用于第一排54a至54e)和57a至57e(用于第二排55a至55e)可被彼此独立地电气控制或可彼此独立地接通和关闭。
对于特定的应用，有利的是，照射光分布48的照射光段沿竖直方向(Y方向)有针对性地模糊化或沿竖直方向由不明显的棱边限界，这些棱边沿竖直方向定义从明到暗的连续过渡。由此可以在照射光分布48中例如避免干扰的水平棱边，其在将光模块使用在机动车前照灯中时是不希望的。
为了阐释，图8示出照射光分布48的对应于图4至6的图示。照射光分布48又具有照射光段60a至60e，其中照射光段60a至60e沿竖直方向(也就是竖直角度分量)被不明显地限界，也就是沿竖直方向进行连续的明暗过渡。这种照射光分布可以通过如下方式实现，即，第一和第二初级光学装置20和22构造为，使得每个中间图像在中间图像面中沿着竖直方向(图1和2中的Y方向)被不明显地限界，使得在中间图像面中沿着竖直方向进行从明到暗的连续过渡。就此而言，对中间图像限界的棱边被模糊化。
图9示出光模块70的透视图，利用其可以以有利的方式获得附加的侧向照明。
光模块70基本上通过如下方式不同于光模块10，即，除了半导体光源14和16，设有第一侧向光源72和第二侧向光源74。侧向光源72和74同样构造为参照图3或7描述的形式的半导体光源。但侧向光源72和74也可以不同于第一和第二半导体光源14和16地构造。因此特别是可以设想到，侧向光源72和74分布仅具有用于辐射光的LED。这可是足够的，因为通常对于侧向照明仅需要与中心相比较小的光强，在中心应该获得最大值(例如用于远光功能)。
侧向光源72和74为此构造为将附加的光射入到中间图像面的区域中，也就是第一光学主轴线21和第二光学主轴线23的交点的区域中(如参照图1和2所述)。
为此，第一侧向光源72配设有第一侧向光学装置76。其定义第一光学侧向轴线80，该第一光学侧向轴线与中间图像面相交。第一侧向光学装置76作用为，使得从侧向光源72射出的光关于第一光学侧向轴线80聚集或者根据设计向该轴线束集。
在所示示例中，第一侧向光学装置76构造为第一侧向光源72的前置光学器件，其具有带有面向侧向光源72的光入射面的TIR透镜。在此，TIR透镜优选构造为，使得侧向光源72的几乎所有光可以在一半空间中沿主辐射方向13的方向束集。不同于初级光学装置18和22，这样的构造为前置光学器件的侧向光学装置76不允许侧向光源72的LED作为实的中间图像光学成像到中间图像面上。
在中间图像面中产生的光分布可以通过有针对性地设计侧向光学装置76的光学作用面(例如作为自由曲面)来影响。
以相应的方式，第二侧向光源74配设有第二侧向光学装置78，其定义第二光学侧向轴线82。关于第二侧向光学装置78的设计，参照以上关于侧向光学装置76的描述。
侧向光学装置76和78构造为，使得从侧向光源72和74射入中间图像面的光能够利用侧光学装置30投影到侧向光分布84中，其完全包围在图4至6中阐释的照射光分布。
下面借助图10和11详细阐述所述侧向光分布84(在对应于图4至6的图示中在测试屏上)。
图10示出当仅用于发出光的第一侧向光源72被供应以电流时由光模块70产生的光分布。其余光源(14，16，74)在该情况下关闭。可见，从第一侧向光源72射入中间图像面中的光被次级光学装置30投影到侧向光分布84的一部分中，其对应于关于主辐射方向13沿水平方向(X轴或负水平角度)之外的区域。
图11示出当在光模块70中仅第二侧向光源74处于操作中并且所有其他光源(72，14，16)关闭时对应于图10的图示。在该情况下，关于主辐射方向13位置之外的侧向区域被照亮。
由相应侧向光源72或72照亮的侧向区域具有不对称的形状。这源于在该情况下侧向光学装置76或78不构造为旋转对称的光学系统。而是在光模块70的情况下侧向光学装置76和78构造为不对称的前置光学器件。
在图12中示出对于以下情况由光模块70辐射的光分布，即，两个半导体光源14和16以及两个侧向光源72和74都处于运行中。在此，图12所示的测试屏的中心区域(在水平和竖直从主辐射方向13离开0°的区域中)被照射光分布48照亮，如图6所示。在此，叠加的照射光段50a至50e或51a至51e(见图6)形成高光强的均匀的照亮的区域。由在图10和11中示出的部分的侧向光分布的叠加产生的侧向光分布84在此包围强烈的中心照射光分布48。
光模块70允许有针对性地使强烈的照射光分布48的特定区域消隐，因此保证以相对于主辐射方向13的较大角度的侧向照明。这对于产生远光分布可以是希望的，其中在特定的情况下中心的强烈的照射光分布48应该以这样的角度范围消隐，其可导致迎面车辆的目眩，其中还应保证侧向照明。
图13示出当侧向光源72和74发出光、但第一半导体光源14的各个LED被消隐时由光模块70辐射的光分布。半导体光源16在此基本上以所有其LED辐射光，但其中LED之一被消隐(例如42e和可能的42d)。但也可设想到，半导体光源16的所有LED辐射光。如果例如图3所示的半导体光源使用在光模块70中，使得发光二极管42a至42e面向第一初级光学装置18，则通过如下方式产生图13所示的光分布，即尽管LED42a、42d、42e处于运行中，但LED42b和42c关闭。可见，照射光分布的对应于LED42b和42c的照射光段被消隐(其在图6的图示中对应于照射光段50b和50c)。照射光分布48的其余区域(对应于照射光段50a、50d、50e和51a至51e)导致具有竖直延伸的暗区域的照射光分布48。如上所述，侧向光分布84以最外水平角度范围连接到中心照射光分布48上。
本发明的另一实施形式在图14中示出。在此所示的光模块90与图9的光模块70的不同之处在于，设有遮挡件92。由此可以产生具有明暗界限的照射光分布(近光光分布)。
为此，板形构造的遮挡件92由遮挡棱边94限界。遮挡棱边94部分地在中间图像面中延伸。遮挡棱边94具有第一水平延伸部分和与其连接的第二水平延伸部分，其相对于第一水平延伸部分以竖直台阶的形式错开。在此，第一水平延伸部分经由倾斜延伸的棱边部分与第二水平部分连接。
由于遮挡件92遮挡由中间图像面经由次级光学装置30投影的光分布的一部分，因此由光模块90辐射的光分布也具有对应消隐的区域。
图15示出当所有光源(半导体光源14、16以及侧向光源72和74)处于运行时由光模块90辐射的光分布。可见，相对于图12的图示，仅照射光分布48和侧向光分布84的未被遮挡件92在中间图像面中遮挡的部分照亮。就此而言，由光模块90辐射的光分布具有这样的明暗界限，即其在其走向中对应于遮挡棱边94。遮挡棱边94由次级会聚透镜32成像为不对称的明暗界限。其具有两个水平延伸的彼此竖直错开的边界线，其通过特别是15°角上升的边界线连接。该不对称的明暗界限的竖直较低延伸的区域在此定义照射光分布的迎面车辆区域，在该迎面车辆区域中可以避免对迎面车辆造成不希望的目眩。
遮挡件92优选可移动地设置，如参照图16所示的光模块100所述。在此示出光模块100的垂直于主辐射方向13的侧视图，并且光模块100基本上对应于光模块90。但不同于光模块90，遮挡件92在照射通道中可翻入和翻出地构造。
为此，遮挡件92设置在为详细示出的遮挡件致动器103(例如转动马达)的垂直于主辐射方向13(在该情况下X方向)延伸的转动轴线102上。遮挡件92可借助于遮挡件致动器103翻转，使得遮挡棱边94可从图16所示的位置出发翻转离开中间图像面。这可例如通过如下方式实现，即，在图16中遮挡件致动器103绕转动轴线102沿顺时针方向转动，由此板形遮挡件92沿次级光学装置30的方向翻转。
在图17中为光模块110示出启用和停用遮挡件的另一实现方式。不同于光模块100，遮挡件92在此不是竖直的而是水平的延伸。在此，光模块110的光轴12延伸通过板形构造的遮挡件92。遮挡件92设置为使得遮挡棱边94在中间图像面的区域中延伸。
在光模块110中，第一半导体光源14和侧向光源72(同样未示出的第二半导体光源16和第二侧向光源74)设置为，使得配属于这些光源的光轴(第一光学主轴线21和第一光学侧向轴线80)相对于光模块110的光轴12(其对应于次级光学装置30的光轴)在竖直面中翻转不可忽略的角度。因此，利用水平延伸的遮挡件92在中间图像面中使一部分或多个部分的光分布消隐。
在此可以设想到，板形遮挡件92的由光源14和72照射的表面镜像地构造，从而消隐的光分布还偏转到照射光分布的照亮区域中。
在光模块110中，又设置未详细示出的遮挡件致动器，利用其可以使遮挡件92在X-Z平面中沿着光轴12来回移动。还可以设想到，遮挡件92可以绕转动轴线112通过遮挡件致动器翻转，如图17由箭头所示。由此，遮挡棱边94相应地可以运动到中间图像面和运动离开中间图像面。
所有光模块可以通过如下方式进一步改进，即，设置调节装置，利用其可以受控制地改变第一半导体光源14的位置相对于第二半导体光源16的位置。但也可设想到，设有这样的调节装置，利用其可以改变主意光学装置18和22相对于彼此和/或相对于相应设置的半导体光源14或16的位置的定向或位置。在此，中间图像彼此间的相对位置并且因此照射光段彼此间的相对位置可以被调节。

Claims (15)

1.一种用于照明装置的光模块(10，70，90，100，110)，
具有至少一个第一和第二半导体光源(14，16)，
其中，每个半导体光源(14，16)包括多个成组设置的LED(42a-42e；54a-54e；55a-55e)用于射出相应的源光段，
具有至少一个配设给第一半导体光源(14)的第一初级光学装置(18)和配设给第二半导体光源(16)的第二初级光学装置(22)，并且
具有次级光学装置(30)，用于将源光段这样地投影到光模块(10，70，90，100，110)的照射光分布(48)，使得所述照射光分布(48)具有彼此叠加的、分别对应于源光段的照射光段(50a-50c；51a-51e)，
其特征在于，
所述第一初级光学装置(18)和第二初级光学装置(22)作为成像的光学装置构造为，使得每个LED(42a-42e；54a-54e；55a-55e)能够在中间图像面中成像为实的中间图像，
其中，对应于所述第一半导体光源(14)的中间图像与对应于所述第二半导体光源(16)的至少一个中间图像叠加，并且
所述次级光学装置(30)设置为，使得射出源光段的LED(42a-42e；54a-54e；55a-55e)的中间图像能够作为照射光分布(48)的分别对应的照射光段被投影。
2.根据权利要求1所述的光模块(10，40，90，100，110)，其特征在于，所述第一和第二半导体光源(14，16)的各个LED(42a-42e；54a-54c；55a-55e)能够彼此无关地被控制以射出光和/或能够彼此无关地被接通和关闭。
3.根据权利要求1或2所述的光模块，其特征在于，所述第一和第二半导体光源(14，16)的各个LED(42a-42e)分别有规律地设置在线性阵列中。
4.根据上述权利要求之一所述的光模块，其特征在于，所述第一和第二半导体光源的LED(54a-54c；55a-55e)分别有规律地设置在面状阵列中。
5.根据上述权利要求之一所述的光模块(10，70，90，100，110)，其特征在于，所述第一和第二初级光学装置(18，22)构造为，使得对应于所述第一半导体光源(14)的中间图像相对于对应于所述第二半导体光源(16)的中间图像沿水平方向(X)错移。
6.根据上述权利要求之一所述的光模块，其特征在于，所述第一初级光学装置(18)和第二初级光学装置(22)构造为，使得对应于所述第一半导体光源(14)的中间图像相对于对应于所述第二半导体光源(16)的中间图像也沿垂直于水平方向(X)的竖直方向(Y)错移。
7.根据上述权利要求之一所述的光模块，其特征在于，所述第一和第二初级光学装置(14，16)构造为，使得每个中间图像在中间图像面中不被明显地限界，以至于能够沿着至少一个方向在中间图像面中获得从明到暗的连续过渡。
8.根据上述权利要求之一所述的光模块(10，70，90，100，110)，其特征在于，所述第一和第二初级光学装置(18，22)以及第一和第二半导体光源(14，16)构造为，使得对应于相应半导体光源(14，16)的中间图像在中间图像面中直接彼此邻接，并且对应于所述第一半导体光源(14)的中间图像与对应于所述第二半导体光源(16)的至少一个中间图像在其一半宽度上叠加。
9.根据上述权利要求之一所述的光模块，其特征在于，所述第一和/或第二初级光学装置(18，22)包括用于校正成像偏差的光学元件。
10.根据上述权利要求之一所述的光模块(10，70，90，100，110)，其特征在于，所述次级光学装置(30)构造为次级会聚透镜(32)，其定义一个焦点(34)，其中，该次级会聚透镜(32)设置为，使得所述焦点(34)位于中间图像面上。
11.根据上述权利要求之一所述的光模块(70，90，100，110)，其特征在于，设有至少一个侧向光源(72，74)，利用该侧向光源能够将光这样地照射到中间图像面上，使得利用次级光学装置(30)能够投影与照射光段(50a-50e；51a-51e；60a-60e)邻接的或部分地或完全地包围所述照射光段(50a-50e；51a-51e；60a-60e)的侧向光分布(84)。
12.根据上述权利要求之一所述的光模块(70，90，100，110)，其特征在于，设有配设给侧向光源(72，74)的侧向光学装置(76，78)，利用该侧向光学装置能够将侧向光源(72，74)的光束集或校准到中间图像面上。
13.根据上述权利要求之一所述的光模块(90，100，110)，其特征在于，设置具有遮挡棱边(94)的遮挡件(92)，其能够这样设置在第一和第二初级光学装置(18，22)与次级光学装置(30)之间，使得能够获得具有部分水平延伸的明暗界限的照射光分布(48)。
14.根据上述权利要求之一所述的光模块(100，110)，其特征在于，设置有遮挡件致动器(103)，用于使遮挡件(92)运动，使得遮挡棱边(94)能够运动到中间图像面中和运动离开中间图像面。
15.根据上述权利要求之一所述的光模块，其特征在于，设置有调节装置，利用该调节装置能够使所述第一半导体光源(14)相对于第二半导体光源(16)和/或相对于第一初级光学装置(18)受控制地移位。
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