CN103574463A - 光模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机动车前照灯的光模块，带有透镜装置，用于形成希望的光分布，带有定位装置，该定位装置设置为，位置精确地将透镜装置导引到希望的空间位置中,以及带有固定装置，用于将透镜装置固定到希望的位置中。为了改进定位和固定设计为，所述固定装置具有至少一个适配销和配设的适配衬套，其中，所述适配销为了定位透镜装置嵌入到适配衬套中并且在该适配衬套中导引，并且所述固定装置具有至少一个不同于适配销构造的固定突起，配设的固定凹陷以及配设的固定器件，其中，为了固定，固定突起嵌接到固定凹陷中并且通过固定器件固定。

Description

光模块

技术领域

本发明涉及一种光模块,该光模块尤其可以应用在机动车-前照灯中。

背景技术

在本申请中，光模块理解为前照灯本身发光的单元，该单元发出希望的照射光分布。视应用领域而定，照射光分布应当具有特定的、通常法律规定特征的明暗度延伸曲线。通过机动车前照灯应当产生例如遮光的光分布（近光灯，雾灯）,其特征在于明-暗分界线。另一方面应当产生远光灯-光分布。在此，例如也希望所谓的部分-远光灯分布，其中针对性地调暗照射光分布中的特定区域。因此，希望的照射光分布大多具有由亮和暗的区域构成的一定结构（例如明暗分界线或遮光的区域），其应当尽可能精确并且可重复地实现。

为了产生所述的照射光分布已知有各种技术方案。已知的光模块大多包括用于发出光线的光源，用于由光源的光线形成希望的中间光分布的初级光学器件，以及次级光学器件，该次级光学器件设置为，将由初级光学器件产生的中间光分布作为照射光分布投影到光模块的前部区域中。尤其已知有这样的光模块，其具有透镜装置，该透镜装置设置用于形成希望的光分布。

为了使通过这种光模块产生的照射光分布具有希望的特性，光学功能部件相互之间的精确定位具有重要意义。

因此，例如初级光学器件相对光源的布置对光源被初级光学器件检测到的光线份额有影响，并因此决定了光模块的效率。

次级光学器件相对初级光学器件和/或相对光源的布置对希望的明暗过度区域是否以足够的对比度成像有影响。

另一问题在于，透镜或其它透明的光学元件通常由光折射的材料制成。这些材料大多具有散射特性，也就是说其折射率与光线的波长有关。通常蓝色波长频谱中的光线比红色波长频谱中的光线有更强的折射。在光模块中使用透镜时这可能导致，照射光分布呈现不希望的彩色效果。由亮和暗的区域形成的照射光分布的所述结构（例如近光灯的明暗分界线；部分远光灯的照亮的区域）可能呈现彩色边缘或彩色边棱。这种色散效应在这种透镜装置中变得明显可见，这些透镜装置用于将（例如通过初级光学器件产生的）中间光分布作为照射光分布投影或成像到光模块的前部区域中，也就是说在起次级光学器件作用的透镜装置中。为了使不希望的彩色效果保持尽可能小，应当将所述的透镜装置（例如次级光学器件）精确地相对其它光学-功能装置（例如初级光学器件）定向和固定。

为了实现这一目的，在现有技术中，透镜装置大多保持在透镜支架中，该透镜支架通过螺纹连接、夹紧或透镜支架的变形固定在光模块中。问题在于，拆卸这种固定连接可能是有问题的，或者在这种固定连接拆卸之后只能以更小的定位精度才能重新固定（例如因为螺栓衬套或螺纹由于反复拧入和拧出而展宽）。

当使用塑料件时，精确的定位和固定尤其是有问题的，因为塑料件比金属更软，并且例如在螺纹和螺栓衬套中可能出现变形。尽管如此，还是不断希望使用塑料件，因为这种部件能够较简单并且廉价地制造（例如以注塑方法制造）。此外，塑料件可以设计为设计件，这尤其对于从光模块的外面可见的透镜装置和透镜支架是希望的。

发明内容

本发明的目的在于，在光模块中实现透镜装置相对其它光学部件可精确定位并且同时能以简单的方式拆卸的固定连接。这尤其在塑料件时是可能有利的。

该目的通过按权利要求1的光模块达到。在此，该光模块涉及一种尤其用于机动车前照灯的光模块，该光模块设置为，将光线以照射光分布在光模块的主照射方向上照射。光模块具有透镜装置，例如会聚透镜，用于形成希望的光分布。这种光分布可以是光模块最终的照射光分布或者是中间光分布。透镜装置借助于定位装置位置精确地引导到光模块上希望的位置并且借助于固定装置固定在该位置上。该导引是位置精确的，因为其能够将透镜装置相对光模块的其它部件的空间位置在所有三个空间方向上精确地确定。固定装置用于，将透镜装置在借助于定位装置预定的位置与光模块的一个或多个其余部件连接。

在按本发明的光模块中，定位装置具有至少一个适配销和配设的适配衬套，其中，适配销为了定位透镜装置嵌接在适配衬套中。固定装置具有至少一个不同于适配销构造的固定突起、不同于适配衬套构造的、配设的固定凹陷，以及配设的固定器件。在此，为了固定透镜装置，固定突起嵌接在固定凹陷中，并且通过固定器件固定。

固定突起优选同样构造为销状。相应地，固定凹陷可以构造为衬套形式。

本发明的构思在于，实现定位和固定之间的功能分离。定位装置高精度地形成。在此，适配销基本上无间隙地嵌接在适配衬套中。适配销和适配衬套具有高精度的配合，优选这样，即，部件刚好还能用手相对彼此移动。反之，在固定装置中可以对配合提出较小的要求。在此重要的是，可以实现尤其能拆卸地构造的固定连接。即便固定装置由于多次拆卸和再次固定而损失适配精度（例如由于螺纹的展宽），通过定位装置也能确保定位精确的定向。

尤其即便光模块的重要部件由塑料构成，按本发明的构造也能实现适配精确的布置。这经常是希望的，因为由此能特别廉价地制造部件并且可以构造为设计部件。透镜装置的部件，例如透镜装置的透镜支架，尤其是固定突起和/或固定凹陷和/或固定器件优选由塑料构成。在此，使用优选适于注塑方法的塑料，例如聚甲基丙烯酸甲酯,聚碳酸酯,聚酰亚胺或类似物。在这些塑料件中，通过按本发明的方案也能实现透镜装置的多次固定和拆卸。即便固定装置由于适配件的变形丧失了精度（例如由于塑料材料在压力下在螺纹中典型的爬行过程），通过定位也能确保精确的定位。

如开头针对已知的光模块所述，光模块通常包括其它部件。光源尤其设计用于发出光线，其中，透镜装置设置为，将由光源发出的光线直接或间接（也就是通过另一光学装置）成形，例如束集或校准为希望的光分布。光模块尤其也可以具有用于由光源的光线形成希望的中间光分布的初级光学器件。然后，通常设置有次级光学器件，其设置为，将由初级光学器件产生的光分布作为照射光分布投影或成像到光模块的前部区域中。在这种情况下，所述的透镜装置尤其形成次级光学器件。

定位装置优选仅仅用于，使得能够轴向调整光模块中的透镜装置。为此，适配销优选沿着导引方向延伸，并且可沿着该导引方向无间隙地在适配衬套中移动。这使得能够精确调整透镜装置相对光模块的其它光学功能部件的间距。然而，在此避免了侧向的定位精度。导引是无间隙的，因为达到了希望的适配质量，例如部件相对彼此无显著间隙地运动，如在齿轮或离合器中常见的那样。也可以考虑这样一种配合，即，部件刚好还能用手相对彼此移动，如在机床或调节环中常见的导引结构那样。

导引方向优选选择为基本上平行于光模块的主照射方向，使得通过轴向移动透镜装置不会导致侧面的定位不精确性。

适配销和固定突起优选直接或间接地（也就是通过其它部件，例如支架）设置透镜装置上。适配衬套和固定凹陷然后可以设置在光模块的其它部段上，例如设置在光源装置、支承元件或初级光学装置上，透镜装置可相对于其定位和固定。

然而也可以考虑固定装置和定位装置的部件的另一种分布。因此，例如适配衬套可以设置在透镜装置上，并且配设的适配销设置在光模块的其它部件上。同样，固定凹陷可以设置在透镜装置上，并且配设的固定突起设置在光模块的其它部件上。也可以考虑的是，透镜装置具有适配销和固定凹陷，反之，适配衬套和固定突起设置在光模块的其它部件上。

为了提高定位精度，适配衬套可以构造为烧结衬套。适配衬套尤其由金属的烧结材料构成。烧结衬套例如可以浇注在塑料部件中。

适配销可以设计为车削的金属销。由此也可以改善定位精度，因为通过金属部件能实现比塑料部件更精确的适配。车削的金属销例如可以浇注在塑料部件中。为此，该塑料件可以在第一制造工序之后具有销凹陷，金属销在第二制造工序中被浇注到该销凹陷中。

固定突起优选设计为沿着连接方向延伸的销。该销尤其具有沿着连接方向延伸的固定切口，配设的固定器件可以嵌接在该固定切口中。配设的固定器件尤其构造为固定螺栓，该固定螺栓可以拧入到销的固定切口中。固定螺栓优选在垂直于连接方向的方向这样地拧入到固定切口中，使得销状地固定突起固定在固定凹陷中。为此，固定凹陷尤其构造为衬套的形式，固定突起沿着连接方向在该固定凹陷中可移动，其中，固定凹陷具有垂直于连接方向延伸的螺栓孔，固定螺栓通过该螺栓孔可以拧入到固定切口中。因为固定切口沿着连接方向延伸，固定突起可以以希望的深度插入到固定凹陷中，并且通过拧入固定螺栓而固定。尤其是销状的固定突起这样构造有切口，使得销通过拧入固定螺栓膨胀到固定切口中。由此可以建立固定突起和固定凹陷之间部分形状配合的连接。这种构造尤其在塑料部件中是有利的，因为在这种材料中，在力负荷时由于材料中的爬行过程可能出现典型的变形。

在另一构造中，透镜装置具有透镜支架，光学作用的透镜元件（例如会聚透镜）夹持在该透镜支架中。在透镜支架上优选设置有固定装置和定位装置的部件。适配销和/或固定突起尤其设置在透镜支架上。当然也可以在透镜支架上设置适配衬套和/或固定凹陷。

光模块还可以具有夹持框架，透镜装置通过该夹持框架固定在光模块中。为此，透镜支架背对透镜元件的部段具有连接部段，该连接部段能够与夹持框架的相应连接部段连接在一起。在夹持框架和透镜支架的连接部段上设置有适配销，适配衬套或固定突起、固定凹陷。

导引销和固定突起优选相互平行地延伸。因此，所述的导引方向和所述的连接方向基本上平行地延伸。由此实现了透镜装置的轴向调节和位置精确的轴向固定。

按照本发明的另一方面，适配销无固定地嵌接在适配衬套中。然后，定位装置和固定装置在功能上相互完全分开。即便经过多次固定和拆卸固定装置也不损害固定功能。

附图说明

本发明其它的细节和有利的构造由以下的描述得出，对照这些细节和优点详细描述和说明在附图中示出的本发明的实施形式。

图中示出：

图1是构成按本发明光模块的结构单元的立体视图；

图2是图1的详细视图，其示出了带有透镜装置的次级光学单元；

图3是图1的详细视图，其示出了夹持框架，透镜装置设置在该夹持框架上；

图4在侧视图中示出了处于最终装配好状态的、按图1的光模块；

图5以详细视图示出了按图4的剖面A-A；

图6以详细视图示出了按图4的剖面B-B；

在以下描述中，对于相互相应的部件和特征分别使用相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出了模块化构造的光模块10，其由预装配的结构单元构成。光模块10的主要部件是：光源单元12，初级光学单元14，夹持框架16以及次级光学单元18，该次级光学单元在当前定义下形成透镜装置。这些结构单元在按图1的视图中沿着安装方向20排列地示出并且为了最终安装光模块10基本上沿着安装方向20相向地运动并连接在一起。

光源单元12包括电路板22，其形成光源单元12朝向初级光学单元14的前侧。在电路板22上成组地以矩阵的形式设置有多个用于发出光线的半导体光源26。另外，在电路板22上设置有控制装置的电气部件，借助于该控制装置可控制各个半导体光源，用于发光。

初级光学单元14具有初级光学元件32，其具有初级光学器件出射面36。初级光学元件32还具有多个光入射面（在图1中未示出），光线通过所述光入射面可以耦入到初级光学元件32中。耦入的光线在初级光学元件32中被束集或校准，并且通过初级光学出射面36射出并且在此形成中间光分布。

次级光学单元18包括构造为会聚透镜的透镜元件48。该透镜元件构造为，在光模块10运行中，将在初级光学出射面36上形成的中间光分布投影到光模块10的前部区域中的照射光分布中。因此，次级光学单元18在当前定义下形成了透镜装置。然而，按本发明的构思也可以用于固定光模块的其它透镜装置，这些透镜装置不形成次级光学器件。

次级光学单元18包括透镜支架50，其一方面用于支承透镜元件48，另一方面有助于次级光学单元18位置精确的定位。为此，透镜支架50背对透镜装置48的区域具有连接部段52。次级光学单元18还具有装饰元件54，该装饰元件构造为框状并且这样设置在透镜支架50上，使得该透镜支架框状地包围透镜元件48。装饰元件54这样构造和设置，使得该装饰元件在光模块10的组装状态下在朝次级光学单元18看时可见并因此确定外观。当光模块10安装在前照灯中时，装饰元件54至少也部分可见。

为了安装光模块10，在初级光学单元14和次级光学单元18之间设置夹持框架16。夹持框架16在其朝向次级光学单元18的区域中具有连接部段56。该连接部段可以与透镜支架50的连接部段52连接在一起。

光模块10的重要部件至少基本上由塑料制成。这尤其适用于透镜支架50，装饰元件54和夹持框架16。这些部件可以以有利的方式在注塑方法中制造。透镜装置48或透镜装置48的各个透镜也优选由塑料制成。塑料透镜开创了大的构造方面的可能性。

在最终安装光模块10时，透镜装置18与夹持框架16并因此与光模块10的其余部件连接。为此，一方面设置定位装置60，该定位装置设置为，位置精确地将透镜装置18导引到希望的空间位置中。另一方面，设置有固定装置80，用于将透镜装置18固定在希望的位置上。

首先参照图2和3说明定位装置60和固定装置80，图2和3在详细视图中示出了光模块10的次级光学单元18（图2）和夹持框架16（图3）。

透镜支架50在其连接部段52上具有两个适配销62（参见图2）。每个适配销62构造为车削的金属销，该金属销浇注在透镜支架50的塑料材料中。

夹持框架16在其连接部段56上具有两个配属于适配销62的适配衬套64（参见图3）。适配衬套64构造为由金属烧结材料构成的烧结衬套，并且浇注在夹持框架16的塑料材料中。

每个适配销62销状地沿着导引方向66延伸，适配销62可沿着该导引方向移动到分别配设的适配衬套64中。

定位装置60包括适配销62和分别配设的适配衬套64。这使得透镜装置18能够相对光模块10的其余部件导引到希望的空间位置中。

在光模块10中还设置有固定装置，其用于将透镜装置18固定在通过定位装置60预先确定的位置中。

固定装置80一方面包括在透镜支架50的连接部段52上的固定突起82。

另外，夹持框架16上的固定装置80包括固定凹陷84，其分别配属于固定突起82。固定突起82和固定凹陷84成型在透镜支架50或夹持框架16的塑料材料中。固定突起82优选在制造透镜支架50时例如在注塑方法中一体地一同成型。固定凹陷84可以在制造夹持框架16时一体地构造在夹持框架中，例如在注塑方法中。

透镜支架50的每个固定突起82沿着连接方向86销状地延伸。为了固定，固定突起82沿着连接方向86嵌接到分别配设的固定凹陷84中。

图4示出了处于最终安装状态的、按图1的光模块10。在此，次级光学单元18（透镜装置）借助于定位装置60导引到希望的位置并且借助于固定装置80固定在该位置中。

为了预先规定透镜装置18的精确位置，适配销62无间隙的嵌接到配设的适配衬套64中。通过将适配销62沿着导引方向66移动到适配衬套64中，可以精确地调节透镜装置18相对夹持框架16的轴向间距。由此避免了侧向的定位不精确性（也就是垂直于导引方向66），即，为适配销62和适配衬套64选择无间隙的适配。为清晰起见，图5以截面图示出了按图4中用A-A表示的截面。

在图4中所示的、处于最终安装状态的光模块10中，次级光学单元18（透镜装置）如下所述地借助于固定装置80固定在希望的位置。

每个销状的固定突起82具有沿着连接方向86延伸的固定切口88(参见图2)。这使得固定突起82以希望的深度插入到固定凹陷84中并固定在此。

为了阐明固定装置80，图6示出了沿着图4中用B-B表示的面的截面图。该截面在此垂直于连接方向86延伸。

为了将固定突起82在希望的插入深度固定在固定凹陷84内部，固定装置包括固定螺栓90。固定螺栓也可以通过径向螺栓孔92（参见图3）拧入到固定凹陷84中。径向螺栓孔92这样布置，使得固定螺栓90可以在垂直于连接方向86的方向上拧入。为了将固定突起82固定在固定凹陷84中，固定螺栓90通过径向螺栓孔92拧入，其中，固定螺栓90也嵌入到销状地固定突起82的固定切口88中（参见图6）。通过将固定螺栓90拧入到固定切口88中，使固定突起82膨胀并因此固定在固定凹陷84中。

尤其当固定突起82和固定凹陷84由塑料制成时，则可以实现固定突起82和固定凹陷84之间形状配合的连接。因为固定突起82中的固定切口88沿着连接方向86轴向延伸，固定突起82可以在希望的插入深度固定在固定凹陷84中。

Claims (9)

1.一种用于机动车前照灯的光模块（10），该光模块设置为，将光线以照射光分布在主照射方向上照射；该光模块带有：

透镜装置（18），用于形成希望的光分布，

定位装置（60），该定位装置设置为，位置精确地将所述透镜装置（18）导引到希望的空间位置中,

以及固定装置（80），用于将所述透镜装置（18）固定到希望的位置中，其特征在于，所述固定装置（60）具有至少一个适配销（62）和配设的适配衬套（64），其中，所述适配销（62）为了定位透镜装置（18）嵌入到适配衬套（64）中并且在该适配衬套中导引，

并且所述固定装置（80）具有至少一个不同于适配销（62）构造的固定突起（82）、配设的固定凹陷（84）以及配设的固定器件（90），其中，为了固定，所述固定突起（82）嵌接到固定凹陷（84）中并且通过固定器件（90）固定。

2.如权利要求1所述的光模块（10），其特征在于，所述适配销（62）沿着导引方向（66）延伸并且沿着导引方向（66）能在适配衬套（64）中无间隙地移动。

3.如前列权利要求之一所述的光模块（10），其特征在于，所述适配销（62）和所述固定突起（82）设置在所述透镜装置（18）上。

4.如前列权利要求之一所述的光模块（10），其特征在于，所述适配衬套（64）构造为烧结衬套。

5.如前列权利要求之一所述的光模块（10），其特征在于，所述适配销（62）设计为车削的金属销。

6.如前列权利要求之一所述的光模块（10），其特征在于，所述固定突起（82）构造为沿着连接方向（86）延伸的销，该销具有沿着连接方向（86）延伸的固定切口（88），其中，配设的固定器件（90）构造为固定螺栓，该固定螺栓在垂直于连接方向（86）的方向上这样拧入到固定切口（88）中，使得固定突起（82）固定在固定凹陷（84）中。

7.如前列权利要求之一所述的光模块（10），其特征在于，所述透镜装置（18）具有透镜支架（50），在该透镜支架中夹持有光学的透镜元件（48），其中，所述适配销（82）和/或所述固定突起（82）设置在所述透镜支架（50）上。

8.如前列权利要求之一所述的光模块（10），其特征在于，所述导引销（62）和所述固定突起（82）平行地延伸。

9.如前列权利要求之一所述的光模块（10），其特征在于，所述适配销（62）无固定地嵌接在所述适配衬套（64）中。

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