CN103574526B - 光模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光模块，包括：光源单元和初级光学单元以及固定装置，用于将初级光学单元和光源单元位置精确地相对彼此固定。为了位置精确地固定，固定装置包括至少一个导引销和配设的导引衬套，其中，所述导引衬套具有由衬套内壁限定的、带有销承接孔的衬套内腔；其中，所述导引销通过销承接孔这样嵌接在所述衬套内腔中，使得在导引销和衬套内壁之间存在调整间隙；并且其中，为了固定用填充粘结剂材料这样至少部分填充调整间隙，使得在所述导引销和所述导引衬套之间形成材料接合的连接。本发明还涉及一种用于制造这种光模块的方法。

Description

光模块

技术领域

本发明涉及一种光模块，该光模块尤其应用在机动车前照灯中。

背景技术

在本申请中，灯模块理解为前照灯的、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。因此，光模块一方面用于产生遮光的光分布，其具有局部基本上水平延伸的明-暗-分界线。另一方面，可以用于产生远光灯-光分布，其特征尤其在于在明-暗-分界线上方照亮的区域。这种光模块已知的进一步发展涉及产生部分-远光灯或部分-近光灯。其特征在于一种照射光分布，在该照射光分布中，针对性照亮或调暗特定的区域，并以此例如可以避免对迎面车辆危险的晃眼。

已知有各种技术方案来用来产生所述的照射光分布。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光分布作为照射光分布投影到光模块的前部区域中。

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。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重要影响，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的精确布置是必须的，因为否则由于(通常设计为会聚透镜的)次级光学器件的色散特性，可能在照射的光分布中出现不希望的彩色边缘（彩色边棱）。

因此需要在制造光模块时就能够精确地确定初级光学器件相对光源或次级光学器件相对初级光学器件的位置，并能够将所述的部件可靠地固定在其希望的位置中。因为在光模块运行时，由于光源的热辐射会出现显著的温差，应当进行尽可能没有预紧的固定。

发明内容

本发明的目的在于，使得能够定位光模块的部件，这种定位使得能够在三个空间方向上精确地调整位置以及没有预紧地固定。

该目的通过按权利要求1所述的光模块以及通过按权利要求7所述的用于制造光模块的方法达到。

按本发明的光模块包括具有至少一个用于发光的光源的光源单元、带有用于由光源的光线形成中间光分布的至少一个光学元件的初级光学单元。按照本发明，设置有用于将初级光学单元位置精确地固定在光源单元上的固定装置，其中，该固定装置包括至少一个导引销和配设的导引衬套，其中，该导引衬套具有由衬套内壁限定的、带有销承接孔的衬套内腔。该导引销经由销承接孔这样接合在衬套内腔中，使得在导引销和衬套内部之间留有调整间隙。为了将初级光学单元和光源单元相互固定，调整间隙至少部分用填充粘结材料这样地填充，使得在导引销和导引衬套之间建立材料接合的连接。

因为初级光学单元和光源单元能相对彼此在所有三个空间方向上在一定范围内实现位置的确定，固定装置能实现位置精确的固定。

固定通过导引销和导引衬套借助于填充粘结材料的连接实现。初级光学单元和光源单元为了其连接这样组合在一起，使得导引销以间隙嵌接在导引衬套中。因此，在导引销和衬套内壁之间留有调整间距，使得在衬套内壁和导引销之间形成有包围导引销的调整间隙。这种调整间隙使得初级光学单元能相对光源单元为了调整而移动。调整间距尤其是这样大，使得初级光学单元也可以相对光源单元倾斜。通过导引销嵌接到导引衬套中的深度可以改变初级光学单元和光源单元之间的间距。在制造光模块时，例如可由此实现位置精确的布置，即，初级光学单元借助于具有摄像机监测的操纵机器人定位和保持。

调整间隙形成了粘结剂存储处，为了固定，在希望的位置上用填充粘结材料至少部分填充该调整间隙。之后，填充粘结材料被硬化。然后，初级光学单元位置精确地与光源单元连接。不需要单元相互之间的、例如通过楔紧、夹紧或压紧的机械连接。因此，固定装置实现了没有预紧的固定，这在光模块运行中出现温差时是有利的。

在本申请中，初级光学单元理解为光学功能的结构单元，其直接形成或束集或校准由光源发出的光线并且产生希望的中间光分布。因此，初级光学单元优选不是光模块发出最终的照射光分布的那些光学元件。而是，初级光学单元大多用于光线的变形。光模块尤其额外具有次级光学单元，其设置为，将由初级光学单元产生的中间光分布投影成最终的照射光分布。

光源单元的光源优选包括带有至少一个光照射面的半导体光源。初级光学单元尤其包括光学元件，带有用于使可射出的光线耦入到光学元件中的光入射面以及用于使光线从光学元件通过光出射面耦出的光出射面。在这种光模块中，尤其重要的是，初级光学单元的光入射面位置精确地配属于光源单元的光照射面。这将通过所述的固定装置实现。

固定装置包括初级光学单元以及光源单元的特征。导引销优选设置在光源单元上，并且对应的导引衬套设置在初级光学单元上。然而也可以考虑相反的排布，即，将导引销设置在初级光学单元上，并将导引衬套设置在光源单元上。

优选将导引衬套构造为两侧开口的。为此，导引衬套除了销承接孔之外还具有粘结剂注入孔。衬套内壁在销承接孔和粘结剂注入孔之间延伸。这以特别简单的方式实现了固定的构建。为此，导引销从要固定的部件出发经过销承接孔嵌接到导引衬套中。然后，为了固定，可以通过粘结剂注入孔引入填充粘结剂材料。衬套内腔尤其在相对置的方向上开口，也就是说，销承接孔和粘结剂注入孔从衬套内腔看具有相反的方向。导引衬套可以设计成连续的衬套，其在两个相对置的方向上是开口的。

导引销优选基本上设计为圆柱体或栓状体。衬套内腔优选构造为基本上圆柱形的中空内腔。

在另一种构造设计中，衬套内腔具有直接邻接在销承接孔上的导入部段以及除此之外的填充部段。在此，填充部段连接在导入部段上并且这样构造，使得导入部段具有比填充部段更小的横截面积。从销承接孔出发,衬套内壁首先限定了导入部段，然后限定了连接在其上的填充部段。由于导入部段较小的横截面，衬套内腔形成了罐状的形状，其中，“罐”的底部具有形成销承接孔的洞。罐内腔为导引销提供足够的间隙来调整位置。罐内腔（也就是填充部段）形成粘结剂存储处，该粘结剂存储处为了固定用填充粘结剂材料填充。衬套内腔较小的横截面在导入部段的区域内防止在粘结时流体态的填充粘结剂材料在导引销上顺着流出。

导引销和填充部段优选分别构造为圆柱形的空腔，其中，导入部段的直径小于填充部段的直径。

在制造光模块时，由此可以实现特别简单、位置精确的位置固定，即，填充粘结剂材料在由填充粘结剂材料填充的衬套内腔的预固定区域内由第一粘结材料构成，而在由填充粘结剂材料填充的衬套内腔的最终固定区域由不同的第二粘结材料构成。为了固定，初级光学单元首先设置在光源单元上，其中，导引销以间隙嵌接在导引衬套中。在建立了精确的位置之后，第一粘结材料被引入到调整间隙中并且硬化。这样填充的区域形成了预固定区域。由此，已经在导引销和导引衬套之间形成了材料接合的连接，因此实现了预固定。为了最终，尤其是高强度并且持久的固定，然后将第二粘结材料引入到调整间隙尚未被填充的区域中。由于预固定，部件在此不再必须精确地保持在位置中。

第一粘结材料优选由快速硬化的粘结材料构成，尤其是由借助于紫外线可硬化的粘结材料构成。在此，对第一粘结材料的强度仅提出较小的要求。第二粘结材料优选由高强度的粘结材料构成，例如双组分粘结剂或硅树脂粘结剂。在此，可以考虑较缓慢的硬化。

预固定区域中的第一粘结材料优选填充衬套内腔的上述导入部段。然后，上述填充区域可以（至少部分）用第二粘结材料填充并且包围填充粘结剂材料的最终固定区域。

为了提供足够的间隙来移动和/或倾斜导引销，导引衬套优选这样构造，使得在衬套内壁和导引销之间测得的调整间距在导引销的销直径的10%到100%之间，优选在50%到100%之间。在此，垂直于导引方向测量销直径，其中，导引销沿着该导引方向延伸并且沿着导引方向嵌接到导引衬套中。然而，所述的调整间距不必在导引销沿着在导引衬套中的导引方向的整个延伸上保持恒定。而是，在导引衬套相应的设计构造中，调整间距可以逐段地具有不同地值。在衬套内腔的上述引导部段的区域内，调整间距例如仅为销直径的约10%-20%。相反，调整间距在上述填充部段的区域内例如选择为刚好与销直径一样大。因为填充部段优选为了最终固定完全用填充粘结剂材料填充，调整间距在此也可以比销直径更大。

开头所提及的目的也通过一种用于制造前述类型的光模块的方法达到，该光模块包括至少一个光源单元和初级光学单元。该方法至少具有以下步骤：

相对彼此布置初级光学单元和光源单元，其中，导引销这样地嵌接在导引衬套中，使得在导引销和导引衬套的衬套内壁之间形成调整间隙，

在利用形成在导引销和衬套内部之间的调整间隙的情况下相对光源单元位置精确地对齐初级光学单元，

用填充粘结剂材料至少部分填充调整间隙，

硬化填充粘结剂材料，使得在导引销和导引衬套之间建立材料接合的连接。

在该制造方法中，位置精确的对齐优选通过操纵机器人实现，其例如抓取初级光学单元并且为此构造为，将初级光学单元在三个空间方向对齐到可精确预先规定的位置并且保持在该位置上。在此，初级光学装置相对光源装置的位置例如通过三个或四个数码摄像机监测。然后，借助于摄像机信号可以相应控制操纵机器人。数码摄像机优选聚焦在这样一个间隙中，该间隙在操纵时形成在初级光学单元和光源单元之间。为了更好的定位，

初级光学单元和光源单元分别具有参考器件，该参考器件相对光源单元或初级光学单元的功能部件具有规定的位置。参考器件例如可以使突出的轴颈、突出的连接板或位置精确地布置的孔。初级光学单元和次级光学单元上的参考器件相互间的相对位置然后可以通过数码摄像机监测。

在方法的另一设计方案中，可以在两个布骤中用不同的材料填充调整间隙。为此，在位置精确地对齐之后，首先将第一粘结材料填充到填充间隙的第一空腔部段中，并且在接下来的方法步骤中，例如通过辐射紫外线硬化第一粘结材料，使得在导引销和导引衬套之间形成材料接合的预连接。接着，在调整间隙剩余的空腔部段中填充第二粘结材料，并且接着硬化第二粘结材料，使得在导引销和导引衬套之间形成材料接合的最终连接。在第一粘结材料硬化之后，两个结构单元相对彼此预固定并且不再必须为了后续的最终固定相互固定保持在相对位置中。因此，为了最终固定可以通过制造单元实现第二粘结材料的填充，该制造单元不必具有用于精确定位的器件（例如操纵机器人）。

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，参照在附图中示出的本发明的实施形式详细描述和说明。

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是按本发明的光模块拼接在一起的结构单元；

图3是用于阐明固定装置的示意图；

图4是用于阐明位置精确的定向的示意图；

图5在立体视图中示出了带有相互固定的结构单元的、按本发明的光模块；

图6在俯视图中示出了图5中的光模块；

图7是沿着图6中的A-A的剖视图。

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

以下参照模块化构造的光模块10说明本发明。如在图1中以立体视图所示，光模块10包括预装配的结构单元。

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。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，其包括多个光出射面34，这些光出射面形成连续的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（未详细示出），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，并且通过初级光学器件出射面36的光出射面34射出。

在光模块10的组装状态下，初级光学单元14的光入射面必须位置精确地对应于半导体光源26。通过光入射面耦入到初级光学元件32中的光线在初级光学器件出射面36或在其附近导致中间光分布，该中间光分布通过次级光学单元18投影到从光模块10照射出的光分布中。

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。

次级光学单元18包括构造为会聚透镜的透镜装置48。该透镜装置构造为，在光模块10运行中，将在初级光学器件出射面36上形成的中间光分布投影到照射光分布中。次级光学单元18还包括透镜支架50，其一方面用于支承透镜装置48，另一方面有助于次级光学单元18位置精确的定位。为此，透镜之间50背对透镜装置48的部段具有配合部段52，该配合部段能够与夹持框架16的相应配合部段连接。

光模块10的最终安装还通过固定装置80实现，该固定装置用于位置精确地相对彼此固定初级光学单元14和光源单元12。固定装置80一方面包括导引销82，导引销分别成对地设置在光源单元12相互对置的边缘区域上。导引销82经由前侧24在导引方向延伸，该导引方向为了最终安装指向要固定的初级光学单元14的方向。

固定装置80还包括分别配属于导引销82的导引衬套84，该导引衬套设置在初级光学单元14上。导引衬套84分布成对地设置在初级光学单元14相互对置的边缘部段上。

固定装置80的构造在以下参照图2详细说明，其示出了处于组装状态下的光源单元12和初级光学单元14。在此，初级光学单元14还没有最终固定在光源单元12上。

每个导引衬套84这样构造，使得分别配设的导引销82可以以间隙嵌接到导引衬套84中。

这将详细参照图3说明，图3示意示出了经过在图2中具有导引销82和导引衬套84的环绕区域的剖视图。在此，下面首先描述右边的导引衬套84，在该导引衬套还没有填充有填充粘结剂材料。

该导引衬套84具有由衬套内壁86限定的衬套内腔88。在此，导引衬套84这样构造，使得在衬套内壁86和导引销82的表面之间留有调整间距83。该调整间距使得导引销82能够在导引衬套84中倾斜并且垂直于导引销82的延伸方向（也就是导引方向）移动。因此，在按图2的视图中，初级光学单元14可以为了调整相对光源单元12移动并倾斜，即便导引销82已经嵌入到导引衬套84中。

如图3可见，在衬套内壁86和导引销82之间留有调整间隙90。

为了将导引销82容纳在衬套内腔88中，导引衬套84具有销承接孔92。销承接孔92为了组装光模块10朝向光源单元12。衬套内腔88也在与销承接孔92相对置的方向上开口并且在此具有粘结剂注入孔94。

如图3可见，导引销82基本上构造为圆柱体。衬套内腔88也具有逐段的圆柱形形状。衬套内腔88在销承接孔92的区域内具有略大于导引销82直径的直径（大约为导引销直径的120%）。其限定了衬套内腔88导入部段96。衬套内腔88的横截面在从销承接孔92出发朝粘结剂注入孔94展宽。衬套内腔具有连接在引导部段96上的填充部段98。圆柱形的衬套内腔在填充部段98的区域中具有大约为引导销82的直径三倍的直径。因此，衬套内腔88整体上具有罐状的形状，其中，罐的底部具有由销承接孔82形成的洞。填充部段98使得导引销82能够为了调整初级光学单元14的位置在很大程度上倾斜。

为了安装光模块10，首先将初级光学单元14这样与光源单元12组合在一起，使得导引销82以上述类型和方式嵌接在导引衬套84中。优选通过高精度的操纵机器人进行位置精确的定向，如图4用箭头标示，该操纵机器人从操纵方向100作用在初级光学单元14上。

初级光学单元14相对光源单元12的位置在此借助于CCD-摄像机102监测。摄像机102这样定位，使得光源单元12和初级光学单元14能从至少三个不同的方位被拍摄到，这些方位这样选择，使得能相对彼此确定光源单元12和初级光学单元14的相对位置。借助于这些信息，操纵机器人在经由操纵方向100抓取时被精确地控制。

如果到达了初级光学单元14相对光源单元12的希望位置，用填充粘结材料110至少部分填充调节间隙90，并且硬化填充粘结材料110，使得在导引销82和导引衬套84之间形成材料接合的连接。由此，将初级光学单元14位置精确地固定在光源单元12上。

以下参照图3详细说明固定，图3在其左边区域示出了衬套内腔88，该衬套内腔部分用填充粘结剂材料110填充。

在此，填充粘结剂材料110形成环状包围导引销82的凝块，该凝块既填充导入部段96，也填充衬套内腔88的填充部段98。在此，然而凝块由两种不同材料构成的填充粘结剂材料110构成，这两种材料分别依次填充并且硬化。导入部段96由第一粘结材料112填充，这由填充粘结剂材料110限定了凝块的预固定区域114。第一粘结材料112优选由快速硬化的粘结材料构成，尤其是由借助于紫外线可硬化的粘结材料构成。

反之，填充部段98由不同于第一粘结材料112的第二粘结材料116填充。第二粘结材116料优选由高强度的粘结材料构成，例如双组分粘结剂或硅树脂粘结剂。用第二粘结材料116填充的区域限定了由填充粘结材料110构成的凝块的最终固定区域。

为了将初级光学单元14位置精确地固定在光源单元12上，在两个单元相对彼此对齐之后，首先将第一粘结材料114注入到衬套内腔88中，并且因此填充导入部段96区域内的调整间隙90。之后，硬化第一粘结材料112，并因此在导引销82和导引衬套84之间形成材料接合的预连接。之后，用第二粘结材料116填充剩余的调整间隙90（也就是在填充部段98的区域）。之后，硬化第二粘结材料116。因此，凝块整体上由填充粘结剂材料110构成，其具有由第一粘结材料112构成的预固定区域114和由第二粘结材料116构成的最终固定区域118。

当然，衬套内腔88也可以用相同的填充粘结剂材料110填充，该填充粘结剂材料既填充导入部段98，也填充围绕导引销82的区域。

图5和6示出了在制造阶段的光模块10，其中，初级光学单元14以上述类型和方式位置精确地固定在光源单元12上。在相应导引衬套84的粘结剂注入孔54的视角中可见，导引销82完全由填充粘结剂材料110包围。因此，调整间隙90完全用填充粘结剂材料110填充。然而也可以考虑的是，仅部分填充调整间隙90。只要在导引销82和导引衬套84之间形成材料接合的连接就足够。

在图7中示出了固定装置80的剖视图，其中，已经以上述类型和方式在导引销82和导引衬套84之间形成了材料接合的连接。导引销82和衬套内壁86之间的调整间隙90（参见图3）用填充粘结剂材料110（包括带有第一粘结材料112的预固定区域114和带有第二粘结材料116的最终固定区域118）填充。

所述用于固定的原理也可以在将次级光学单元18固定在夹持框架16上时应用。为此，夹持框架16可以具有至少一个导引销82，该导引销设置在透镜支架50上配设的导引衬套84上或设置在透镜支架50的适配部段52上。如上所述，在用填充粘结材料110填充调整间隙90并硬化之后，如图7所示，在导引销82和导引衬套84之间存在材料接合的连接。这使得次级光学单元18能够位置精确地固定在夹持框架16上。由此，次级光学单元18可以精确地相对初级光学单元14定向。这使得能够避免不希望的色散效应，这种色散效应在透镜装置48相对初级光学器件出射面36定向错误时可能会出现（例如光模块10的照射光分布中的彩色边棱）。

Claims (8)

1.一种用于机动车前照灯的光模块(10)，包括：

-光源单元(12)，该光源单元带有至少一个用于发光的光源(26)，所述光源具有光照射面；

-初级光学单元(14)，该初级光学单元带有至少一个用于由所述光源发出的光线形成中间光分布的光学元件(32)，该光学元件具有用于使光线耦入的光入射面(36)和用于使光线耦出的光出射面(34)，

-固定装置(80)，用于将初级光学单元(14)和光源单元(12)位置精确地相对彼此固定，使得所述初级光学单元(14)的光入射面位置精确地配属于所述光源(26)的光照射面；

其中，所述固定装置(80)包括至少一个导引销(82)和配设的导引衬套(84)，

其中，所述导引衬套(84)具有由衬套内壁(86)限定的、带有销承接孔(92)的衬套内腔(88)；

其中，所述导引销(82)经由销承接孔(92)这样嵌接在所述衬套内腔(88)中，使得在导引销(82)和衬套内壁(86)之间存在调整间隙(90)；

并且其中，为了固定用填充粘结剂材料(110)至少部分地这样填充调整间隙(90)，使得在所述导引销(82)和所述导引衬套(84)之间形成材料接合的连接。

2.权利要求1所述的光模块(10)，其特征在于，所述导引销(82)设置在所述光源单元(12)上，并且所述导引衬套(84)设置在所述初级光学单元(14)上。

3.如权利要求1或2所述的光模块(10)，其特征在于，所述导引衬套(84)除了销承接孔(92)之外还具有粘结剂注入孔(94)。

4.如权利要求1或2所述的光模块(10)，其特征在于，所述衬套内腔(88)具有直接连接在所述销承接孔(92)上的导入部段(96)以及填充部段(98)，该填充部段连接在导入部段(96)上，其中，所述导入部段(96)具有比所述填充部段(98)更小的横截面积。

5.如权利要求1或2所述的光模块(10)，其特征在于，所述填充粘结剂材料(110)在预固定区域(114)由第一粘结材料(112)构成，并且在最终固定区域(118)由不同的第二粘结材料(116)构成。

6.如权利要求1或2所述的光模块(10)，其特征在于，所述导引销(82)在导引方向延伸，并且具有垂直于导引方向测量的销直径，并且，所述导引衬套(84)这样构造，使得在所述衬套内壁(86)和导引销(82)之间测得的调整间距(83)为所述销直径的10％到100％，优选在50％到100％之间。

7.一种用于制造如权利要求1所述的光模块(10)的方法，该光模块带有光源单元(12)和初级光学单元(14)，所述初级光学单元具有至少一个光学元件(32)，该光学元件具有用于使光线耦入的光入射面(36)和用于使光线耦出的光出射面(34)；该方法包括以下步骤：

-相对彼此布置初级光学单元(14)和光源单元(12)，其中，导引销(82)这样地嵌接在导引衬套(84)中，使得在所述导引销(82)和所述导引衬套(84)的衬套内壁(86)之间形成调整间隙(90)，

-相对所述光源单元(12)位置精确地定向所述初级光学单元(14)；

-用填充粘结剂材料(110)至少部分填充所述调整间隙(90)，

-硬化填充粘结剂材料(110)，使得在所述导引销(82)和所述导引衬套(84)之间建立材料接合的连接。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在位置精确的定向之后执行以下步骤：

-在所述调节间隙(90)的第一空腔部段(114)填充第一粘结材料(112)；

-硬化所述第一粘结材料(112)，使得在所述导引销(82)和所述导引衬套(84)之间建立材料接合的预连接；

-在所述调节间隙(90)的剩余空腔部段(118)中填充第二粘结材料(116)；

-硬化所述第二粘结材料(116)，使得在所述导引销(82)和所述导引衬套(84)之间建立材料接合的最终连接。