CN106796012A - 用于机动车辆前照灯的以光区段方式照明的装置的照明模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于机动车辆的以光区段形式照明的前照灯的照明模块，以及包括根据本发明的模块的前照灯。根据本发明的模块的特征在于：其允许生成如下的车头灯，所述车头灯具有连续外部投射表面并且通过相同模块的并列以诸如条带的区段方式实现照明功能。

Description

用于机动车辆前照灯的以光区段方式照明的装置的照明模块

技术领域

本发明涉及尤其地用于机动车辆的车头灯的车头灯的领域。本发明涉及包括根据本发明的照明模块的用于以诸如条带的光区段形式照明的前照灯。

背景技术

机动车辆配置有旨在在夜晚或在较差的照明状态下照明车辆前方的道路的车头灯或前照灯。车头灯可以通常用于两个照明模式中：第一模式被称为“远光灯”模式并且第二模式被称为“近光灯”模式。“远光灯”模式使得可以明亮地照明车辆前方较远的道路。在没有使道路的其它用户晃眼的情况下，“近光灯”模式生成更具限制性的道路照明，然而但是提供良好的视野。这两个照明模式是彼此互补的。在具有使道路的另一用户无意地晃眼的危险的情况下，车辆的司机必须根据主要情况手动地改变模式。实际上，手动地改变照明模式可以证明是不可靠的并且有时是危险的。此外，近光灯模式有时给予车辆的司机不能令人满意的视野。

为改善该情况，车头灯已经被提出设置有适应性远光光束(ADB)功能。该种类的ADB功能旨在自动地检测道路的易于被在远光灯模式中的前照灯发出的照明光束眩目的用户并且改变照明光束的轮廓以在被检测到的用户所在的位置处产生阴影区域。ADB功能具有许多优点：容易使用、与在近光灯模式中的照明相比更好的视野、更可靠的改变模式、较大地减少眩目的危险、更安全的驾驶。

文件EP2743567A1描述了机动车辆前照灯，机动车辆前照灯包括经由投射透镜生成以成条带的形式的光区段照明的模块。每个模块都包括用于使来自发光二极管的辐射成形的一系列光导。使用该种类的前照灯，可以使用采取灯的在控制位置处竖直地定向的条带的形式的光区段照明环境。然而，前照灯与规定车辆的一体形成和由车辆的制造商使用的款式对投射透镜施加特定的形状。

生成光区段的已知车头灯使用具有精确曲率的投射和校正透镜的复杂光学系统。投射透镜的几何形状通常在其所有宽度上被优化，以优化被使用并联透镜的多个光源投射的光区段的几何形状和位置。为最小化光学像差并且从而优化光区段的清晰度和形状，通常提供具有比入射表面上的凸面(竖直地和水平地)更弯曲的凸面的投射透镜(当投射透镜是会聚透镜时)。针对光源的每个不同的配置和由配置有所谈论的前照灯的车辆的制造商施加的每个款式，定制的光学系统必须被设计和制造，导致较长的研制时间和较高的研制成本。然而，因为马达制造商逐渐希望通过光学标记而引入注目，所以那些成本是标准的。原则上，光学标记针对每个车辆型号而改变并且要求光源的特定配置和因此专用的和复杂的光学系统以能够实现ADB类型的功能。

发明内容

本发明的目的是克服在现有技术中出现的至少一个问题。更精确地，本发明的一个目的是提出如下的照明模块，一个或多个所述照明模块可以用于装配用于机动车辆的具有不同光学标记的所有车头灯并且适于执行ADB类型的功能。

本发明存在于用于机动车辆前照灯的生成光区段的照明装置的照明模块。模块包括：

-至少一个主光学元件，所述至少一个主光学元件具有形成旨在与至少一个光源和校正出射屈光部协作的结构的光像素，每个主光学元件限定光学轴线；

-投射透镜。

模块被构造成投射进入主光学元件或多个主光学元件中并且经由投射透镜离开的成光区段的形式的光，光区段诸如为由至少一个光像素形成的光多边形或条带。模块的特征在于：在正常安装方向上，投射透镜的出射屈光部具有螺旋管形状。

在本发明的情况下，光区段是其宽度在水平方向上恒定的多边形图案，并且所述图案可以复制和并置以形成连续的照明领域。图案由至少一个光像素形成并且可以由多个并置的光像素组成。这些像素也是多边形的并且尤其地可以是正方形、矩形、三角形、菱形。

例如，在其最简单的形式中，光区段成正方形或由单个像素形成的矩形竖直条带的形式。在变化例中，条带被竖直地分成矩形或正方形像素。另一区段形状的变化例是具有两个端部的竖直区段，所述两个端部是水平地偏移并且通过菱形部分彼此连接的矩形条带。

投射透镜的出射屈光部在水平平面中在正常安装方向上优选地具有凸曲率，凸曲率具有由如下公式规定的曲率半径R：

其中：

-L是从前方看到的投射透镜的宽度；

-α＝k(Δθ)/N，其中Δθ是由模块投射的光区段的以度为单位的角宽度并且k和N是正整数。

投射透镜的出射屈光部在水平平面中在正常安装方向上优选地可以具有凸曲率，凸曲率具有大于200mm和优选地在400mm和1200mm之间并且包括400mm和1200mm的曲率半径R。

投射透镜在水平平面中在正常安装方向上优选地包括具有包括凸面轮廓的至少一个部件的入射屈光部，凸面或多个凸面大致对准模块的主光学元件的光学轴线的位置。

形成结构的像素可以优选地包括至少一个光导和/或垫部或微透镜。

光源或多个光源可以优选地包括至少一个发光二极管(LED)和/或一个激光二极管。

模块可以优选地包括侧向定位机构，侧向定位机构旨在在正常安装方向上水平地并置两个相同的模块使得模块的出射屈光部形成连续表面。

侧向定位机构优选地在投射透镜的第一侧面上包括至少一个凹口并且在第二侧面上包括至少一个突出部，使得第一模块的至少一个突出部可以接合在在正常安装方向上水平地并置的相同模块的对应的至少一个凹口中。

可选地，模块可以包括支撑机构，光源或多个光源和投射透镜设置在支撑机构上，支撑机构包括侧向定位机构。诸如大致平面板的支撑机构然后包括侧向定位机构，侧向定位机构用于在正常安装方向上在相同的第二模块旁边侧向地放置第一模块，使得两个模块的投射透镜形成连续面。

模块可以有利地包括散热器，光源或多个光源和投射透镜设置在散热器上，散热器包括侧向定位和对准机构。

模块在正常安装方向上的宽度优选地在被模块发出的光线方向上增加。

可选地，模块在正常安装方向上的宽度可以在被模块发出的光线的方向上减少。

模块在正常安装方向上的最小宽度优选地比模块在正常安装方向上的最大宽度小5％到50％。

本发明还存在于包括根据本发明的多个相同的照明模块的组件。组件的特征在于：照明模块在正常安装方向上被组装成水平并列，使得相应的投射透镜形成组件的连续表面。

本发明还存在于用于机动车辆前照灯的生成光区段的照明装置，照明装置包括根据本发明的至少两个照明模块或根据本发明的至少一个组件或根据本发明的至少一个照明模块和根据本发明的至少一个组件。

本发明提出用于投射诸如光条带的至少一个光区段的照明模块。多个相同的模块可以在正常安装方向上并排设置在用于机动车辆的前照灯中以产生生成光区段的照明装置。多亏每个相同模块的投射透镜的表面的特定曲率，这在用这种方法对准的投射透镜的水平面处导致恒定曲率的连续表面。虽然每个模块可以被供应电力并且分别被控制，而不依赖于该种类的组件的每个其它模块，但是组件自身给出用于投射光区段的单个系统的感觉。从前方看，单个投射表面被产生。该种类的组件的尺寸被并置模块的数量限定。因此通过选择根据本发明的相同模块的数量和位置以及组件的数量和位置，特定的车头灯和光学标记可以被生成，每个组件的模块的数量是可变的或相同的，这使得专门的研制和生产阶段不是必要的。因此，用于设计本发明提出的用于机动车辆的车头灯的该套解决方案使得可以减少用于生成该种类的全套车头灯的时间和成本。在彼此相同的不同模块的空间中的相对配置使得可以满足款式要求的更大的多样性。

附图说明

借助于示例的描述和附图，将更好理解本发明的其它特征和优点，其中：

-图1是根据本发明的照明模块的后方的等距视图；

-图2a是根据本发明的一个优选实施例的模块的图解顶视图；

-图2b图解地示出由图2a的模块投射的光条带；

-图3a和3b示出根据本发明的两个实施例的模块所投射的光条带；

-图4示出根据本发明的一个实施例的模块所投射的光条带；

-图5是根据本发明的一个实施例的模块的组件的图解顶视图；

-图6示出横向于通过根据本发明的一个实施例的模块的投射透镜的光学轴线的区段；

-图7A和7B示出根据本发明的其它实施例的模块所投射的光条带。

具体实施方式

在以下描述中，类似的附图标记用于描述本发明的不同实施例中的类似的概念。

除非另有所述，针对规定的实施例具体地描述的技术特征可以与在通过非限制性示例描述的其它实施例的情况下描述的技术特征组合。

图1用简化形式示出根据本发明的照明模块1。前照灯大致表示在照明方向上。前照灯部分地被其屈光部表示。

照明模块1在照明方向上包括主光学元件6和投射透镜4。主光学元件具有光学轴线10，主光学元件沿着光学轴线10照明并且主光学元件沿着光学轴线10集中和大致弯曲其光线。

照明模块包括至少一个光源12，诸如发光二极管(LED)或激光二极管，至少一个光源12生成经由主光学元件6进入光学系统中的光线。模块1可以进一步包括为了清楚起见未示出的外壳。模块的光源以已知方式被用于控制到光源的电力供应的装置供应电力，在本发明的情况下将不具体地描述所述装置。该装置对于本领域的技术人员是已知的，并且通常包括转换器，以用于将机动车辆的诸如汽车电池的电源供应的电压转换成充电电压，所述充电电压适合于向光源或多个光源供应电力。控制电力供应的装置使得可以用ADB系统已知的方式选择性地和独立地供应电力，每组光源参与创建投射像素。

在图1的示例中，主光学元件6包括至少一个光导14和具有弯曲的出射屈光部16的主体，此处为四个光导14。主光学元件的主体形成具有圆顶形，例如，半球形表面16的校正部分。还称为波导或光导的每个光导14与主光源12相关联；光导14将光传输通过元件的材料。光导14具有沿着光学轴线10的纵向长度，可能地其主纵向长度。构成光导14和主体的材料是透明的。此处，材料是光学透镜材料，诸如有机材料或可能地玻璃并且在一个部件中。该种类的光学元件对于本领域的技术人员是已知的并且可以如文件EP2743567A1所述而生成。可选地，主光学元件可以包括用于引导由光源发出的光的微透镜或垫部。

投射透镜4具有面向主光学元件的出射屈光部16的入射屈光部22和出射屈光部24。每个这些屈光部是连续的。投射透镜4用材料形成连续条带。出射屈光部24的表面符合环形表面的几何形状，通过围绕从其中心偏移的轴线转动圆而生成环形表面。因此，两个相同模块具有相同环面的两个相同表面元件，并且可以在正常安装方向上水平地组装以形成具有两个表面的相同环面的连续表面元件。用这种方法由出射屈光部24产生的表面可以通过添加相同模块而被加宽。

根据本发明的优选实施例，投射透镜4的出射屈光部24的曲率半径R由以下方程规定：

其中，L是从前方看到的投射透镜的宽度并且α＝k(Δθ)/N。Δθ是由模块投射的光区段的以度为单位的角宽度并且k和N是正整数。

光区段宽度大致地等于强度分布的半高宽度。

在方程1.1中运算的量被图解地图示在图2a中，图2a是在其中的状态下的根据本发明的照明模块的图解顶视图。

L是从前方看到的投射透镜的宽度；在示出的示例中，这是半径R的圆的弦长度，圆的圆心是模块的单个光源12的位置，弦朝向角度Δθ。

Δθ是由模块投射的光区段的以度为单位的角宽度。

曲率半径R优选地大于200mm并且优选地在400mm和1200mm之间并且包括400mm和1200mm。角度Δθ优选地在1.5°和3°之间并且包括1.5°和3°。

投射透镜4的入射表面22优选地在水平方向上具有凸面几何形状，如图2a所示。凸面优选地定中心在主光学元件的光学轴线10上。

图2b图解地示出成光条带的形式的光区段，图2a的模块1能够将光区段投射到配置有模块的车辆前方的道路上。单个光源12产生角宽度Δθ的单个条带。能够使用多个光源和/或主光学元件产生相同宽度(连续的或通过角宽度Δθ隔开)的多个平行条带的类似模块可以被本领域的技术人员使用与根据本发明的公式一致的投射透镜生成。

在下文描述的示例示出在根据本发明的投射透镜的出射屈光部的曲率半径的计算中涉及的因数N的影响。当因此具有相同曲率半径R的多个相同模块并排放置时，整数因数N限定通过并列模块而获得的分辨率的乘法因数。这通过示例的方式被图3a和3b图示。在图3a中，类似于图2a示出的模块的两个相同模块(N＝1)在正常安装方向上水平地并置。由第一模块的光源12和第二模块的光源12b产生的两个光条带都具有等于Δθ的角宽度并且不侧向地重叠。因此，两个连续模块的光学轴线之间的角度Δθ与光条带的角宽度大致地相同，忽略截止模糊效应。该角度限定获得的光束的分辨率。

在图3b中，因数N等于2。这导致投射的光条带半部分的侧向叠加。忽略模糊效应，两个连续模块的光学轴线之间的水平角度大致地是光区段的角宽度的一半。分辨率因此加倍。随着N增加，由相同模块的组件生成的整体光束的分辨率增加，同时光束的整体宽度减少。

在根据本发明的投射透镜的出射屈光部的曲率半径的计算中运算的因数k是预定整数。

因数k对应于如下选择，所述选择产生具有由包括根据本发明的至少两个模块的照明装置生成的区段的整体光束。

因数k是如下像素的数量，所述像素的数量构成来自单个模块的直到在整体光束的特定横向方向上遇到来自照明装置的另一模块的像素的光组。术语发光组因此表示由模块专门地生成的一系列连续的或重叠的像素，每个模块投射至少一个光组，所述光组可以是连续的或隔开的。光组包括至少一个像素。

生成光区段的照明装置的整体光束包括来自至少两个根据本发明的相同模块的一系列光组，所述光组可以根据选择的因数N是连续的或重叠的。

出于本发明的模块的模块化设计和紧凑性的实际原因，k将被选择成小于或等于50，更通常地小于或等于20并且优选地小于或等于10。

类似地，N将有利地在1和4之间并且包括1和4。

在下文示例中，光区段由单个像素形成并且成竖直定向的矩形光条带的形式。

第一示例被图4图解地示出，图4示出由第一模块投射的两组k＝2的像素112，并且两组像素112b被与第一模块相同的第二模块投射。在示出的状态中，根据方程1.1的曲率使用因数k＝2和N＝1。由两个相同模块投射的像素被交替以产生由连续像素组成的光束。

图7A和7B示出整体光束的可能构造的其它示例，其中光条带由与生成条带的形式的光区段的照明装置相关联的根据本发明的至少两个模块生成。为使这更容易理解，在这两个图中，来自每个模块的成条带的形式的像素未被叠加示出，应该理解整体光束由所有像素导致。在图7A中，N＝1和k＝1，每个模块生成两个隔开的像素。在图7B中，k＝1和N＝2，每个模块生成三个不同的和连续的像素，第一模块和第二模块的像素然后重叠。

在所有的实施例中，为了便于模块的水平并列，优选的是模块或其外壳的宽度在正常安装方向上增加或在由模块发出的光的方向上减少。后部的宽度优选地严格地小于容纳投射透镜的前部的宽度。后部的宽度有利地至少比前部的宽度小五倍。后部的宽度优选地比前部的宽度小5％到50％。这由图5示出，图5是侧向地接触设置的根据本发明的八个相同模块的组件的顶视图。

可选地，前部的宽度严格地小于后部的宽度。在这种情况下，前部的宽度有利地至少比后部的宽度小五倍。前部的宽度优选地比后部的宽度小5％到50％。

在本发明的所有实施例中，模块可以包括侧向定位或对准机构，以便于在正常安装方向上水平地并置两个相同的模块使得模块的出射屈光部形成连续环形表面元件。对准机构可以在投射透镜中或在支撑机构中，以用于将模块的各种构件保持在其旨在位置处。可选地，对准机构可以在模块的未示出的散热器元件中。

图6通过示例的方式示出根据本发明的一个实施例的投射透镜的内部区段。在横向于光学轴线的竖直平面中采集该区段。对准机构在投射透镜的侧向边缘上包括凹口26和突出部25。凹口和突出部的位置被选择成使得根据本发明的第一模块的突出部可以在安装模块的正常方向上接合在相同的水平并置模块的对应凹口中。在没有脱离本发明的范围的情况下，显然地可以设想其它的凹口和突出部几何形状。

清楚的是本发明不受限于生成包括成竖直地定向的矩形光条带的形式的单个像素的光区段的机动车辆照明装置的模块化实施例，如示例所示，并且在没有脱离本发明范围的情况下，其它的区段形状可以被本领域的技术人员想到。

图中示出的本描述和示例能使本领域的技术人员通过使用方程1.1中的不同参数生产根据本发明的全套照明模块。该模块的组件然后可以用于产生具有不同光学标记的用于机动车辆的生成光区段的车头灯。

Claims (15)

1.一种用于机动车辆前照灯(1)的生成光区段的照明装置的照明模块，所述照明模块包括：

-至少一个主光学元件(6)，所述至少一个主光学元件具有形成旨在与至少一个光源(12)和校正出射屈光部(16)协作的结构的光像素，每个主光学元件都限定光学轴线(10)；

-投射透镜(4)；

模块(1)被构造成投射进入主光学元件或多个主光学元件中并且经由投射透镜(4)离开的成光区段的形式的光，所述光区段诸如为由至少一个光像素形成的光多边形或条带；

其特征在于：在正常安装方向上，投射透镜(4)的出射屈光部(24)具有螺旋管形状。

2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于：

在正常安装方向上在水平平面中，投射透镜(4)的出射屈光部(24)具有凸曲率，所述凸曲率具有由如下公式规定的曲率半径R：

$R=\frac{L}{2}\left(\sin {\left(\frac{\mathrm{\α}}{2}\right)}^{-1}\right)$

其中：

-L是从前方看到的投射透镜的宽度；

-α＝k(Δθ)/N，其中Δθ是由模块投射的光区段的以度为单位的角宽度并且k和N是正整数。

3.根据权利要求1或2所述的照明模块，其特征在于：

投射透镜(4)的出射屈光部(24)在水平平面中在正常安装方向上具有凸曲率，所述凸曲率具有大于200mm和优选地在400mm和1200mm之间并且包括400mm和1200mm的曲率半径R。

4.根据权利要求1到3中的任一项所述的照明模块，其特征在于：

投射透镜(4)在水平平面中在正常安装方向上包括入射屈光部(22)，所述入射屈光部具有包括凸面轮廓的至少一个部件，凸面或多个凸面大致对准模块的主光学元件的光学轴线的位置。

5.根据权利要求1到4中的任一项所述的照明模块，其特征在于：

用于每个主光学元件(6)的中间透镜设置在主光学元件(6)的出射屈光部(16)和投射透镜(4)之间，中间透镜被构造成将来自对应主光学元件(6)的出射屈光部(16)的辐射集中在投射透镜(4)上。

6.根据权利要求1到5中的任一项所述的照明模块，其特征在于：

形成结构的像素包括至少一个光导和/或垫部。

7.根据权利要求1到6中的任一项所述的照明模块，其特征在于：

光源或多个光源包括至少一个发光二极管(LED)和/或至少一个激光二极管。

8.根据权利要求1到7中的任一项所述的照明模块，其特征在于：

模块包括侧向定位机构，所述侧向定位机构旨在在正常安装方向上水平地并置两个相同的模块，使得模块的出射屈光部形成连续表面。

9.根据权利要求8所述的照明模块，其特征在于：

定位机构在投射透镜的第一侧面中包括至少一个凹口(26)并且在第二侧面上包括至少一个突出部(25)，使得第一模块的至少一个突出部能够接合在在正常安装方向上水平地并置的相同模块的对应的至少一个凹口中。

10.根据权利要求8所述的照明模块，其特征在于：

模块包括支撑机构，光源或多个光源和投射透镜设置在支撑机构上，支撑环包括侧向定位机构。

11.根据权利要求1到10中的任一项所述的照明模块，其特征在于：

模块在正常安装方向上的宽度在由模块发出的光的方向上增加。

12.根据权利要求1到10中的任一项所述的照明模块，其特征在于：

模块在正常安装方向上的宽度在由模块发出的光的方向上减小。

13.根据权利要求11或12所述的照明模块，其特征在于：

模块在正常安装方向上的最小宽度比模块在正常安装方向上的最大宽度小5％到50％。

14.一种包括多个相同的根据权利要求1到13中的任一项所述的照明模块的组件，其特征在于：

照明模块在正常安装方向上以水平并列方式被组装，使得相应的投射透镜形成组件的连续表面。

15.一种机动车辆前照灯(2)，其特征在于：

所述机动车辆前照灯包括照明装置，所述照明装置生成光条带并且包括至少两个根据权利要求1到13中的任一项所述的照明模块和/或至少一个根据权利要求14所述的组件。