CN107152648B - 改进的用于机动车辆的照明装置的透镜 - Google Patents

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Abstract

用于机动车辆的照明装置的透镜，所述透镜包括后表面和凸前表面(18)，所述后表面被设计为朝向照明装置的光源定向，所述凸前表面被设计为朝向正被照亮的道路定向，所述透镜(10)具有中位竖直平面(P)，所述中位竖直平面被设计为基本正交于道路，所述前表面具有第一扩散区(Z1)，所述第一扩散区具有适于扩散由光源发射的光的微结构(20)，所述第一扩散区(Z1)在中位竖直平面(P)内延伸，所述前表面还包括至少两个第二扩散区(Z21、Z22)，每一个第二扩散区具有适于扩散由光源发射的光的微结构(20)，两个第二扩散区位于中位竖直平面的每一侧上，两个第二扩散区(Z21、Z22)的微结构具有完全大于第一扩散区(Z1)的微结构(20)的深度的深度。

Description

改进的用于机动车辆的照明装置的透镜
技术领域
本发明涉及用于机动车辆的照明装置的透镜领域，并且更具体地涉及用于适于提供近光和远光功能的照明装置的透镜领域。
背景技术
这种类型的装置通常包括分别与这些功能中的一个关联的两个光源，例如，当执行近光功能时光源中的一个被点亮，并且当执行远光功能时两个光源都被点亮。
通常地，这种类型的装置还包括诸如折叠部或遮罩的元件，其被配置为在装置产生的光束内产生截止线，尤其是在执行近光功能时。截止线的构造由条例指定，所述条例例如规定截止线将在照亮的空间和其上的黑暗空间之间以给定光梯度形成界限。
目前的照明装置的缺点之一是当执行远光功能时讨论中的截止线仍然被清晰地标出并且在远光和近光之间形成黑暗带。而且，该两光束之间的清晰的界限易于干扰司机的视力。
发明内容
本发明旨在改善该情形。
因此，本发明涉及一种用于机动车辆的照明装置的透镜，所述透镜包括后表面和前表面，所述后表面被设计为朝向照明装置的光源定向，所述前表面被设计为朝向正被照亮的道路定向，所述透镜具有中位竖直平面，所述中位竖直平面被设计为基本正交于道路，所述前表面具有第一扩散区(漫射区，zone of diffusion)，所述第一扩散区具有适于扩散由光源发射的光的微结构，所述第一扩散区在中位竖直平面内延伸，所述前表面还包括至少两个第二扩散区，每一个第二扩散区具有适于扩散由光源发射的光的微结构，两个第二扩散区位于中位竖直平面的每一侧上，两个第二扩散区的微结构具有完全大于第一扩散区的微结构的深度的深度。
根据本发明的第一方面，两个第二扩散区的微结构的深度与第一扩散区的微结构的深度之间的比介于1.5至3之间。
根据本发明的一个方面，第一扩散区的微结构的深度介于1.5μm至4μm之间。
根据本发明的一个方面，第二扩散区的微结构的深度介于3μm至8μm之间。
根据本发明的一个方面，一个第二扩散区的微结构的深度完全大于另一个第二扩散区的微结构的深度。
根据本发明的一个方面，在给定的扩散区内微结构都具有基本相同的深度。
根据本发明的一个方面，微结构具有介于0.5mm至1mm之间的最大半径。
根据本发明的一个方面，所述第一扩散区具有在中位竖直平面内延伸的大致带状形状。
根据本发明的一个方面，所述第一扩散区具有大致圆形形状。
根据本发明的一个方面，所述第一扩散区具有介于透镜的直径的20％至60％之间的宽度。
根据本发明的一个方面，所述前表面包括第三扩散区，所述第三扩散区基本正交于中位平面延伸，所述第三扩散区从第一和第二扩散区的下端部朝向透镜的前表面的端部延伸。
根据本发明的一个方面，所述第三扩散区具有适于扩散由光源发射的光的微结构，第三区的微结构具有基本等于第一扩散区的微结构的深度的深度。
根据本发明的一个方面，第一和第三扩散区共同限定在透镜的前表面上的连接扩散区域。
根据本发明的一个方面，所述前表面在一个下端部的高度处具有被形成为将来自光源的光的一部分转向以照亮架高的标志的区域。
本发明还涉及一种尤其是用于机动车辆的照明装置，所述照明装置包括被设计为发射光的至少一个光源和根据前述权利要求中任一项所述的透镜，所述透镜被布置为接收由光源发射的光的至少一部分。
根据本发明的一个方面，照明装置包括第一光源、第二光源和截止元件，所述第一光源与照明装置的近光功能关联，所述第二光源与照明装置的远光功能关联，所述截止元件适于在由照明装置发射的光束内产生截止线。
附图说明
通过熟读下面的仅仅作为示例给出的详细描述并且参照所附的附图将更好地理解本发明，在附图中：
-图1为根据本发明的照明装置的示意图；
-图2a和2b图示了在执行图1的装置的两个功能中的一个和另一个时由图1的装置产生的光束；
-图3为根据本发明的透镜的前视图；以及
-图4图示了图3的透镜的微结构的截面图。
具体实施方式
图1图示了根据本发明的照明装置2，以下称为装置2。
在本发明的上下文中，装置2有利地为机动车辆的照明装置，即其用于集成在机动车辆中。
而且，装置2有利地为前照灯。
有利地，装置2适于执行两种不同的照明功能：
-近光功能，和
-远光功能。
在图2a中图示了当执行近光功能时由装置2产生的光束。在其上部具有截止线C，所述截止线将被光束照亮并且位于截止线C以下的区与位于其上、未被照亮的黑暗区分界。
例如，截止线呈现出在其左部分的第一线性部分和在其右部分的第二线性部分。第二线性部分例如位于与第一部分的高度不同的高度处。这两个部分被中间倾斜部分分开。
在图2b中图示了当执行远光功能时由装置2产生的光束。该光束在下部分呈现出与图2a基本相同的构造，并且其在截止线C以上还呈现出照亮区，因而所述截止线将两个照亮区分开。
再次参照图1，装置2包括壳体4、至少一个光源6、被配置为产生截止线C的元件8和根据本发明的透镜10。
壳体4被配置为包括一个或多个光源6。其还被配置为沿透镜10的方向反射由这些光源发射的光。
壳体4例如包括上部分12和下部分14，所述上部分和下部分分别与装置2的两个功能中的至少一个关联。更具体地，上部分12与近光和远光功能关联，并且下部分14仅与远光功能关联。
上部分12例如包括多个弯曲的半壳，所述弯曲的半壳在它们的横向脊部的区域内彼此成对，并且其各自的凹面面向元件8。每一个壳例如具有椭球部形状。
例如，上部分12包括三个所述壳。
下部分14例如以壳的形状呈现，所述壳的凹面面向元件8和壳体4的上部分12。这例如具有大致椭球部形状。
替代地，下部分14包括多个所述壳，所述壳在它们的横向脊部的区域内彼此成对，并且其各自的凹面面向元件8和上部分12。
上部分12和下部分14的内表面被配置为反射由一个或多个光源6发射的光。
一个或多个光源6形成装置2的光发射的核心。
有利地，装置2包括彼此独立的两个光源6。
这样，装置2包括第一光源61和第二光源62，所述第一光源与近光功能和远光功能关联，所述第二光源仅与远光功能关联。
光源61被布置在壳体内以沿壳体4的上部分12的内表面的方向发射光。例如，其被布置在上部分12的壳的焦点的区域内。在实践中，其例如被布置在元件8的区域内。
光源62被布置在壳体内以沿壳体4的下部分的内表面的方向发射光。例如，其被布置在下部分14的焦点的区域内。
每一个光源例如包括一个或多个发光元件，例如发光二极管，其可选地与发光体材料耦合，所述发光体材料被设计为转化由这些元件发射的光的一部分以便获得选定颜色的合成光。该合成光例如为白色。
元件8被配置为在由装置2产生的光束内产生截止线C。
元件8包括形成折叠部的部分，即以选定的方式反射的遮罩，以给出期望形状的截止线C。形成折叠部的部分例如基本上水平地(沿图1的定向的方向)布置。其位于元件8的前端部的区域内。
折叠部例如具有左脊部、右脊部和倾斜中间脊部，所述左脊部被设计为形成截止线C的第一直线部分，所述右脊部在高度上相对于左脊部偏移并且被设计为形成截止线C的第二直线部分，所述倾斜中间脊部被设计为形成截止线C的倾斜中间部分。
元件8还包括形成用于一个或多个光源6的支撑件的部分。如图1所示，该部分位于元件8之后，与位于其前面的形成折叠部的部分相反。
在图1的示例中，这两个部分已经被表示为单一的材料件。替代地，它们可以彼此分开。
参照图3，透镜10被配置为使从光源6和壳体4上到达透镜的光成形，以产生出射束(根据执行的功能如图2a和2b所示)。
透镜位于在壳体的内表面上反射之后的由光源供应的光的光路上。例如，透镜通过框架(未示出)相对于壳体4被保持在固定位置。
在本发明的上下文中并且如后面描述的，透镜10还被配置为使截止线C模糊，尤其是在执行远光功能时。
透镜10为球面形式的透镜。有利地，其为会聚类型的。在正视图中，透镜呈现出大致圆形形状。透镜10的直径(在该大致圆形形状的方向上)例如介于35mm至85mm之间。
透镜10例如由玻璃制成。替代地，其由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚碳酸酯(PC)制成。
透镜10具有基本水平的光轴(在图1的定向的方向上)。该光轴例如基本上在与元件8的脊部中的一个(例如，其左脊部)相同的高度处。
透镜面向壳体4布置。有利地，其关于壳体4居中。
透镜10具有被设计为朝向壳体4定向的后表面16和被设计为面向正被照亮的道路的前表面18。
后表面16形成用于进入透镜10的光的进入面。后表面例如是平坦的。然而，替代地，后表面具有凸面或者任何期望的形状。
前表面18形成用于光的出射面。前表面18例如是凸的。替代地，其可以具有任何期望的形状。例如，在一个变形例中其是平坦的。
透镜具有中位平面P，所述中位平面被设计为相对于正被照亮的道路是基本竖直的。这里，中位平面是指分开透镜的右部分与其左部分的平面，特别是在透镜的正视图中。在图3的示例中，透镜以正视图示出，所述平面P正交于图3的平面。
可选地，如图3所示，透镜10基本上关于该平面P对称。然而，不排除透镜关于该平面是非对称的。
可选地，如图3所示，透镜具有上平部和/或下平部，每一个平部都限定基本平坦并且基本正交于平面P的表面。所述平部例如被提供以减小透镜的竖直占地面积。例如，对于具有70mm的直径的透镜，所述平部被提供为使得透镜的沿平面P的高度基本上等于60mm。
在本发明的上下文中，前表面18具有微结构20，所述微结构适于扩散穿过透镜的光，尤其是以使截止线C模糊。
如图4所示，“微结构”是指形成在前表面18的表面上的粗糙部。对于前表面18的给定区，该粗糙部可以规则地分布，即由峰和谷限定的图案在给定区内是规则的，或者其可以以不规则的方式分布。
这些微结构例如以在前表面的表面中的凹陷的形状呈现。
有利地，微结构具有基本圆形形状的口部。该口部的半径形成特定的微结构的最大半径。在本发明的上下文中，微结构20的最大半径有利地介于0.5mm至1mm之间。
微结构20同样地具有给定的深度，如下所述。
参照图3，前表面18具有第一扩散区Z1和两个第二扩散区Z21、Z22，所述第一扩散区包括适于扩散来自光源6的光的微结构20，两个第二扩散区同样地包括同样适于扩散来自光源6的光的微结构。这些微结构具体地具有使截止线C模糊的目的。
第一扩散区Z1的微结构20的深度完全小于第二扩散区Z21、Z22的微结构20的深度。
更具体地，第一区Z1在前表面18上沿中位平面P延伸。有利地，平面P形成区Z1的对称平面。
区Z1具有介于透镜的直径的20％至60％之间的宽度(即，横向于平面P的尺寸)。
在区Z1内，微结构有利地都具有基本相同的构造，并且尤其是基本相同的深度。
区Z1的微结构20的深度有利地介于1.5μm至4μm之间。
而且，微结构可选地规则地分布在该区内。例如，它们以关于给定点同心的方式规则地分布在那。该点例如为前表面的中心，其例如在前表面18的沿平面P的一半高度处。替代地，微结构20的空间分布是非同心的。其例如基本上为矩阵，微结构呈行和列地布置。这些行和列例如正交于或者分别平行于平面P。再次替代地，它们在该区Z1内的分布是不规则的。
区Z1例如呈在平面P内延伸的带的形式。该带例如具有大致矩形形状。该带的横向边基本垂直于平面P，纵向边每一个都彼此对称地关于平面P位于平面P的每一侧上。带的上横向边例如对应于前表面18的上端部。下横向边例如位于距离上横向边等于前表面的沿平面P的长度的一半的距离处。
在该构造中，区Z21和Z22位于区Z1的每一侧。
替代地，区Z1具有大致圆形形状(如图3中的虚线所示)。
有利地，当微结构被同心地布置时，区Z1的中心然后与微结构20的同心的中心重合。例如，在图3的示例中，该中心基本对应于前表面的中心。这有利于透镜的设计，因为然后更容易保证没有微结构位于区Z1的边界上。
在某些实施例中，例如图3的实施例，区Z1的上端部位于距离透镜的前表面的沿平面P的上端部一间距处。在这些实施例中，区Z21和Z22在前表面的位于透镜的上端部和区Z1的上端部之间的区域中形成平面P的边界。
替代地，区Z1的上端部位于透镜的前表面的上端部的区域内。例如，区Z1的上端部由脊部部分形成，所述脊部由上平部和前表面界定(例如，通过该脊部的点，在这种情况下区Z1与前表面的上端部相切，或者通过该脊部的区段)。
在某些实施例中，例如图3的实施例，区Z1的下端部由大致圆形形状的弦形成，所述弦正交于平面P。换句话说，区Z1具有其下端部被截去的大致圆形形状。
如下面更详细地描述的，无论区Z1的形状如何，区Z1的下端部为第三扩散区的界线。
第二区Z21、Z22在平面P的每一侧上延伸。它们有利地延伸至透镜10的横向边那么远。它们的下端部例如位于与区Z1的沿平面P的下端部相同的高度处。这两个区的各自的形状例如关于平面P相对于彼此对称。
在某些实施例中，例如图3的实施例，上端部位于例如前表面的上端部的高度处，例如上平部的高度处。替代地，取决于区Z1的构造，并且尤其是当其具有带的形状时取决于其宽度，该上端部可以位于远离平部的位置。
如前所述，在区Z21、Z22内，微结构20有利地都具有基本相同的构造，特别是基本相同的深度。
区Z21、Z22的微结构20的深度有利地介于3至8μm之间。
而且，第二扩散区Z21、Z22的微结构的深度与第一扩散区Z1的微结构的深度之间的比介于1.5至3之间。
此外，有利地，区Z21、Z22中的一个的微结构20的深度大于这些区中的另一个的微结构的深度。
有利地，较大深度在与折叠部8的位于透镜10的光轴上的脊部相反的区Z21、Z22内被观察到。在折叠部的左脊部位于透镜的光轴上的图的示例中，区Z22的微结构20比区Z21的微结构更深。
例如，在一个实施例中，区Z21的微结构20的深度为4.7μm，，区Z22的微结构的深度基本上为5.4μm。然后，区Z1的微结构的深度例如基本上为2.4μm。
与第一扩散区Z1相似，这些第二区的微结构例如规则地分布在区Z21、Z22内。它们在这里同心地布置，或者呈矩阵布置，或者呈任何其它的规则布置。
替代地，这里它们不以规则的方式分布。
再次参照图3，前表面18有利地还包括第三扩散区Z3，所述第三扩散区横向于中位平面延伸。例如，其从透镜的横向边向上延伸至相反的横向边。有利地，区Z3的形状基本上关于平面P对称。
扩散区Z3具有适于扩散穿过它的光的微结构20。有利地，区Z3的微结构的深度与区Z1的相似。而且，它们的布置有利地与区Z1的布置相同。
区Z3与区Z1和区Z21、Z22相邻。其从这些区的下端部朝向透镜的下端部延伸。其上端部在区Z1、Z21、Z22的下端部上形成边界。例如，该上端部基本正交于平面P从前表面的一侧延伸到另一侧。
区Z3与区Z1一起形成前表面的连接扩散区域。换句话说，由这些区形成的区域是连续的区域，在连续区域内微结构的性质有利地是基本恒定的。
可选地，前表面18在其下端部的高度处还具有区域22，所述区域被形成为使到达那里的光转向以便照亮架高的标志。
如图所示，该架高的标志对应诸如信号板的元件，所述信号板位于比由装置2形成的光束(在近光和远光功能中)更高的点处。该区域22因而被配置为使一小部分光转向以照亮这些高点，例如，在如条例规定的方向上。
该区域22例如与区Z3相邻，并且在区Z3的下端部和透镜的下边之间延伸(可选地由下平部界定)。
有利地，这些区Z1、Z21、Z22、Z3和22共同地占据基本上整个前表面。
现在将参照附图描述装置2的操作模式。
当光源6通过电能驱动时，例如来自由装置2的电源(未示出)供应的电能，这些光源朝向壳体4的对应部分的内表面发射光。该光在那里沿透镜10的方向被反射，所述透镜使该光成形。具体地，该光成像折叠部8的脊部，其被产生的光束内的截止线C的出现而转变。
在近光功能中，只有光源61被通电，使得合成光束对应于图2a中图示的(未示出由于区域22的出现被照亮的用于架高的标志的光区)。
在远光功能中，光源61和62都被通电，合成光束被图示在图2b中。
由于扩散区Z1、Z21、Z22、Z3的出现以及尤其是这些区的微结构的选择性的深度，在远光功能中截止线C似乎比在现有技术的装置中更模糊。
具体地，截止线C的模糊在远离轴线的位置比在轴线处更大，例如，与轴线向左和向右间隔开大于5°的横向位置(在轴线的每一侧上5°的两个位置通常被称为5°L和5°R(L用于表示左，R用于表示右))。
在实践中，在透镜的前表面的侧部处的区Z21和Z22的出现趋于减小来自具体地与远光功能关联的光源的截止线的横向区中的光梯度。
例如，在近光功能中，对于位于轴线的每一侧上小于10°的位置(即，对于10°L和10°R之间的位置)，截止线的梯度介于0.15至0.40之间。
对于这些相同的位置，在远光功能中截止线的梯度介于0.03至0.15之间。
在现有技术的装置中，梯度在两种功能(远光和近光)中基本上相同。
现在将描述根据本发明的透镜10的制造方法。
透镜10有利地借助于模具通过模制制造。所述模具具有被设计为形成透镜的前表面的内表面。模具的该内表面具有微结构，所述微结构呈与透镜的前表面应当具有的微结构的构造互补的构造。
模具的微结构例如以已知的方式形成。例如，对于微结构的不规则分布，它们通过喷砂形成，或者通过电化学腐蚀形成。对于微结构的规则分布，模具的微结构例如通过模具的高速机加工形成。
在实践中，一种是在模具的表面内布置微结构以限定与区Z1至Z3和区域22互补并且构成透镜的材料或透镜的先导部以限定这些区的区。
一旦透镜已经从模具中剥离，其例如可以经受可选的已知的处理。
根据本发明的透镜具有几个优点。
实际上，其能够减小截止线C的呈现易于为司机产生的风险，尤其是在远光功能中，并且尤其是减小由在产生的光束的横向端部(并且其是最可能导致问题)的区域中的该截止线导致的妨害。
而且，该结果以简单的方式获得，无需对照明装置进行重要修改，尤其是其几何构造。
在上面的描述中，装置2已经被描述为包括壳体4，所述壳体具有反射表面，所述反射表面被配置为沿透镜10的方向反射由光源发射的光。
在替代构造中，装置2没有具有内反射表面的壳体4。
然后，装置2包括支撑件，光源6布置在支撑件上。支撑件例如被布置在元件8之后并且正交于透镜的光轴。光源61和62布置在光轴的上面和下面。
对于每一个光源，装置还包括成形光学元件，所述成形光学元件与对应的光源相反布置并且被配置为将由对应的光源发射的光聚焦在元件8的折叠部上。
例如，折叠部和透镜的相对构造保持不变。

Claims (16)

1.一种用于机动车辆的照明装置的透镜，所述透镜包括后表面(16)和前表面(18)，所述后表面被设计为朝向照明装置的光源(6)定向，所述前表面被设计为朝向正被照亮的道路定向，所述透镜(10)具有中位竖直平面(P)，所述中位竖直平面被设计为基本正交于道路，所述前表面具有第一扩散区(Z1)，所述第一扩散区具有适于扩散由光源发射的光的微结构(20)，所述第一扩散区(Z1)在中位竖直平面(P)内延伸，所述前表面还包括至少两个第二扩散区(Z21、Z22)，每一个第二扩散区具有适于扩散由光源发射的光的微结构(20)，两个第二扩散区位于中位竖直平面的每一侧上，两个第二扩散区(Z21、Z22)的微结构具有完全大于第一扩散区(Z1)的微结构(20)的深度的深度。
2.根据权利要求1所述的透镜，其中两个第二扩散区(Z21、Z22)的微结构的深度与第一扩散区(Z1)的微结构的深度之间的比介于1.5至3之间。
3.根据权利要求1或2所述的透镜，其中第一扩散区(Z1)的微结构的深度介于1.5μm至4μm之间。
4.根据权利要求1所述的透镜，其中第二扩散区(Z21、Z22)的微结构的深度介于3μm至8μm之间。
5.根据权利要求1所述的透镜，其中一个第二扩散区的微结构的深度完全大于另一个第二扩散区的微结构的深度。
6.根据权利要求1所述的透镜，其中在给定的扩散区内微结构都具有基本相同的深度。
7.根据权利要求1所述的透镜，其中微结构具有介于0.5mm至1mm之间的最大半径。
8.根据权利要求1所述的透镜，其中所述第一扩散区(Z1)具有在中位竖直平面内延伸的大致带状形状。
9.根据权利要求1所述的透镜，其中所述第一扩散区具有大致圆形形状。
10.根据权利要求1所述的透镜，其中所述第一扩散区具有介于透镜的直径的20％至60％之间的宽度。
11.根据权利要求1所述的透镜，其中所述前表面包括第三扩散区(Z3)，所述第三扩散区基本正交于中位平面(P)延伸，所述第三扩散区从第一和第二扩散区的下端部朝向透镜的前表面(18)的端部延伸。
12.根据权利要求11所述的透镜，其中所述第三扩散区(Z3)具有适于扩散由光源发射的光的微结构(20)，第三区的微结构具有基本等于第一扩散区(Z1)的微结构的深度的深度。
13.根据权利要求11或12所述的透镜，其中第一和第三扩散区(Z1、Z3)共同限定在透镜的前表面(18)上的连接扩散区域。
14.根据权利要求1所述的透镜，其中所述前表面在一个下端部的高度处具有被形成为将来自光源的光的一部分转向以照亮架高的标志的区域(22)。
15.一种尤其是用于机动车辆的照明装置，其特征在于：所述照明装置包括被设计为发射光的至少一个光源(6)和根据前述权利要求中任一项所述的透镜(10)，所述透镜被布置为接收由光源(6)发射的光的至少一部分。
16.根据权利要求15所述的照明装置，包括第一光源(61)、第二光源(62)和截止元件(8)，所述第一光源与照明装置的近光功能关联，所述第二光源与照明装置的远光功能关联，所述截止元件适于在由照明装置发射的光束内产生截止线(C)。
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