CN107743593B - 激光单元、激光模块和车辆大灯 - Google Patents

Abstract

本发明涉及激光单元、激光模块和车辆大灯，在一种用于车辆大灯的激光单元（11）中，给激光二极管（12）配属有用于从所述激光二极管所发出的激光光线的能够调整的准直仪光学机构（13）。包括至少一个光学的结构元件、例如透镜（14）的准直仪光学机构（13）沿着纵向方向（x）上观察相对于所述激光二极管（12）以通过调整装置（20）能够调节的间距进行布置。所述调整装置包括载体（24），所述载体借助于纵向调节机构（21）沿着所述纵向方向相对于所述激光二极管（12）能够调节，并且所述光学的结构元件（14）在所述载体中横向于所述纵向方向（x）能够摆动地支承在保持件（23）中。

Description

激光单元、激光模块和车辆大灯

技术领域

本发明涉及一种激光单元，用于车辆大灯，所述激光单元具有：激光光源、优选激光二极管；支承壳体，在所述支承壳体中支承有所述激光光源；以及用于从所述激光光源所发出的激光光线（Laserlicht）的能够调整的准直仪光学机构（Kollimatoroptik），其中，所述准直仪光学机构包括至少一个光学的结构元件，所述至少一个光学的结构元件相对于所述激光光源以沿着纵向方向伸延的间距进行布置。

背景技术

在本公开的范围中，光学的结构元件表示具有聚光或者散光的性质的光学的构件，并且较特定地表示形状反射器（例如凹镜或凸镜）或者光学的透镜，其中，也能够包括来自这些构件的组合。纵向方向理解为假想的轴线的方向，沿着其进行来自所述激光光源的激光光线到所述准直仪光学机构的光传播。

激光光源在机动车中、尤其用于机动车的大灯的使用如今是重要的，因为激光二极管实现较灵活和较有效的解决方案，由此光束的亮度以及光效率也能够显著提高。

在已知的解决方案中，激光射束却没有直接从照明装置或所述大灯中发射，以便避免人类和其它生物的眼睛由于高功率的极端集束的（gebündelten）光射束所造成的危险。所述激光射束确切地说指向被中间连接的转换元件，所述转换元件包含用于发光转换（Luminenszenzkonversion）的材料、简称为“磷”，并且将例如在蓝色范围中的波长的激光光线转化为可见光、优选白光；所述可见光然后向外转向。在本发明的范围中，“磷”非常一般地理解为如下物质或者物质混合物，其将一种波长的光线转化为其它波长或者波长混合（Wellenlängengemisches）的光线、尤其转化为“白”光，这也能够归入概念“波长转换”之下。在大多情况下，（关于所述激光光线的射路（Strahlengangs））前置于所述转换元件的是经程序化（programmiert）能够摆动的镜，通过所述镜使得所述激光射束能够转向到在面型的转换元件上的不同的地点上。为了实现在所述转换元件上产生明确界定的光点或者（在运动的镜的情况下）产生光图案（Lichtmuster），使得由所述激光光源引起的光借助于光学的组件来准直，所述组件在这里称为准直仪光学机构。所述准直仪光学机构一般直接（关于射路）布置在所述激光光源后面，并且能够包括多个光学的结构元件和/或限制光的构件，然而通常通过单个的光学的透镜形成。

由于激光光源和所述准直仪光学机构的构件的相对位置和取向的由制造决定的偏差，但也为了必要时实现之后的再调校，必要的是，将所述准直仪光学机构的光学的结构元件相对于所述激光光源如下调整，使得在所述转换元件上能够产生具有所期望的鲜明度（Schärfe）的光点。

发明内容

因此本发明的目标是，实现所述准直仪光学机构的准确的和同时不复杂的调校。在这里示出的是，有利的是，不仅实现了取向的调整，而且实现了所述准直仪光学机构的光学的构件与所述激光光源的间距的调整。尤其在具有多个激光光源的激光模块中，需要各个的激光射束的各自的调整。

所述目标根据本发明从开头提到类型的激光单元出发通过配属给所述准直仪光学机构的调整装置来实现，所述调整装置具有载体，所述载体沿着纵向方向相对于所述激光光源能够调节，其中，所述至少一个光学的结构元件在所述载体内围绕至少一个相对于所述纵向方向横向伸延的空间轴线能够摆动地支承。

通过这个解决方案得到了所述准直仪光学机构的不仅沿着所述纵向方向而且横向于所述纵向方向的简单的和可靠的调节可行方案，其也在组装光学的系统（激光光源、准直仪光学机构、另外的镜等）之后是可行的。以这种方式实现了调整所述准直仪光学机构关于所述激光光源的在光技术方面极其重要的、但是相对于偏差很敏感的取向以及修正误调整。因此至今通常消耗的装配循环能够被避免。另外的优点是所述技术方案所提供的大的调整范围。

在本发明的一个适当的改型方案中，能够在所述支承壳体中设置有沿着所述纵向方向能够调节的纵向调节机构，其中，所述载体抵靠所述至少一个纵向调节机构支撑。在这里，能够在可行的有利的构造方案之一中将所述纵向调节机构实现为一定数量的平行于所述纵向方向伸延的调整螺纹紧固件。为了阻止之后的误调（Dejustieren），所述纵向调节机构能够附加地能够固设在其纵向位置中。此外能够适当的是，在所述支承壳体中设置有至少一个能够弹性变形的弹性元件，利用所述弹性元件将所述载体压靠所述至少一个纵向调节机构。

在许多实施方式中，能够如下地实现所述激光单元的结构设计的简化，使得所述载体在所述支承壳体中沿着所述纵向方向能够调节，反之所述激光光源固定定位在所述支承壳体中。

为了实现光学的调整可行方案的较高的灵活性，能够适当的是，所述至少一个光学的结构元件围绕两个空间轴线能够摆动地支承，其中，彼此垂直的空间轴线处于垂直于所述纵向方向。

在关于实现所述准直仪光学机构的摆动方面的、本发明的一个有利的改型方案中能够设置的是，在所述载体中设置有保持件以及作用在所述保持件处的至少一个优选两个杠杆，在所述保持件中保持有光学的元件，其中，在所述杠杆或每个杠杆的外部的端部处设置有支承在所述载体中的调节器件，利用所述调节器件能够将所述杠杆关于其摆动位置方面进行调整。

此外能够设置的是，相应将能够弹性变形的弹性元件布置在所述载体的配对面和杠杆之间，并且所述至少一个杠杆相应由调节器件、优选偏心伸延的调节螺纹紧固件经由所述弹性元件来压靠所述配对面。

另外能够设置的是，所述杠杆与从属的调节器件经由铰接连接部相连接，其中，所述铰接连接部在所述调节器件的端部面和所述杠杆的触碰所述端部面的接触面之间形成，其中，优选地，所述端部面和/或所述接触面构造为球状拱弯的触碰面。

为了阻止一次实现的调校的之后的偏差，所述调节器件能够附加地抗转动地能够固设。

此外，当所述保持件和所述至少一个杠杆彼此构造成一件式时，能够简化制造。

本发明尤其适合用于具有多个前述类型的激光单元的激光模块，以及适合用于尤其用于机动车的车辆大灯，所述车辆大灯具有如前述那样的激光单元或激光模块。

附图说明

本发明包括另外的改进方案和优势在内在下文中借助实施例被更加详细地阐释，所述实施例被展示在附图中并且涉及在用于机动车大灯的激光模块中的具有激光二极管的激光单元。所述附图以示意的形式：

图1示出向着所述激光单元的外侧观察的、在按照所述实施例的激光模块中的激光单元的视图，经由所述外侧能够接近所述调节结构部件；

图2示出按照图1的剖面A-A的、所述激光单元的剖视图；

图3示出所述激光单元的调整装置的透视图；

图4示出具有透镜保持件的、在图3的调整装置中的载体的透视图；

图5示出所述透镜保持件的变体方案；以及

图6示出带有图1的激光模块的大灯。

具体实施方式

参照图1和2，激光模块10包括一个或多个相应具有激光光源12的激光单元11，所述激光光源在所示的使用器（Benutzer）中构造为激光二极管；然而以相应的方式能够使用已知类型的其它的激光源。所述激光单元11例如在所述激光模块10中沿着射出光路19彼此并列地排列，由所述激光单元11通过从属于其的射出开口15所发出的光经由镜16射入（eingekoppelt）到所述射出光路中。

给所述激光光源12配属有准直仪光学机构13，所述准直仪光学机构在所展示的实施例中通过单个的聚光透镜14（准直仪透镜）实现并且在射路中直接布置在所述光源12后面。从所述激光光源12到所述准直仪光学机构13的射路在本发明的意义中沿着纵向方向x（在图2中竖直）伸延。所述射出开口15和所述镜16在本实施例中同样位于（延长的）纵向方向x上。

图1示出了所述激光单元11的外侧。在所述激光单元11的中部插入所述激光二极管12，其中，在本图中可见所述激光二极管的电接头。在所述外侧上能够安设有一个或多个冷却体17；在图1的图示中为了清楚起见，缩短地展示了所述冷却体17的冷却肋。所述冷却体17除了用于已经提到的所述激光二极管12的电接头的开口之外还具有另外的开口，通过所述另外的开口使得根据本发明的调整装置的调节结构部件、即在所示的实施例中调整螺纹紧固件21、31、41的头部从外部能够接近。此外，可见第一固定螺纹紧固件45（利用所述第一固定螺纹紧固件将所述激光单元11装配在所述激光模块10的壳体中）以及用于固定所述冷却体17的第二固定螺纹紧固件18。

在图2中在所述激光单元11的纵剖图中可见根据本发明的用于所述准直仪光学机构13的调整装置20。所述激光单元11尤其包括：透镜保持件23（所述透镜保持件保持所述透镜14）；配属给所述透镜保持件23和所述透镜14的调节结构部件（调节螺纹紧固件）21、31、41和弹性元件22、32、42；用于所述透镜保持件的载体24（保持件容纳部）；以及支承壳体27，其具有保持在其中的激光光源12。所述透镜保持件23（在所述透镜保持件中插入所述准直仪透镜14）能够摆动地支承在所述载体24中，所述载体又沿着所述纵向方向x能够移位地支承在所述支承壳体27中。所述载体24由盘状的基本形状的两个结构部件组成、即正面部件25和背面部件26。

参照图2和3，所述支承壳体27具有杯的基本形状，其底部（图1）向外指向并且在其处将具有例如直角平行六面体状的结构的法兰28（图3）附接、优选模制成一件式。所述支承壳体27被布设在所述激光模块10的壳体的利用附图标记29指代的支承面的相应于所述杯的开口的侧处，由此所述支承壳体27连同安置在其中的载体24由所述支承面（如通过盖部那样）来关闭。借助于所述法兰28能够将所述支承壳体27固定在所述支承面29处、例如借助于所述固定螺纹紧固件18a旋拧在四个端部处。上述提到的、所述激光单元11的射出开口15通过所述支承面29伸延。

所述载体24沿着方向x的位置在所述支承壳体27中通过纵向调节机构调整，所述纵向调节机构在所示出的实施方式中被实施为两个调整螺纹紧固件21。所述调整螺纹紧固件21平行于所述纵向方向x并且彼此相对地关于所述激光二极管12的位置布置。所述调整螺纹紧固件21的头部在所述激光单元的外侧（图1）处能够被接近，从而在这里例如能够置放（angesetzt）六角扳手或其它的合适的工具，以便将所述调整螺纹紧固件21调整到所述纵向方向x的所期望的位置上。所述调整螺纹紧固件21作用到所述载体24上，更确切地说作用到所述载体24的背面部件26的外侧上。所述载体24通过橡胶弹簧22（所述橡胶弹簧布置在所述载体（即在所述正面部件25的正面（参照图3）上）和所述支承面29之间）压靠所述调整螺纹紧固件21。由此所述载体24抵靠所述壳体预紧，所述载体始终支撑在所述调整螺纹紧固件21的端部面上，并且避免了所述载体24的间隙。按照所示的实施例的纵向调整实现了在大约±1 mm的数量级中的总移位。

在图4中示出了具有从属的调节器件的透镜保持件23；所述载体24被打开，即以经取下的正面部件25被打开，从而仅展示了所述背面部件26。

参照图2和4，所述透镜保持件23具有中部的体30，所述体的外部的造型是具有球区域形的（Kugelzonenförmigen）外面的环的造型。所述准直仪透镜14插入给所述体30、即在所述体相对于如下侧的加深部中，通过所述侧使得所述激光光源12将光向着所述透镜保持件来发送；所述透镜能够例如通过粘接固定在所述加深部中。所述载体24具有空心球状的空心空间，所述透镜保持件23的体30容纳到所述空心空间中，从而所述透镜保持件按照球铰接件的类型支承在所述载体24中。

在所述背面部件26中设置有两个调节器件31、41，通过所述调节器件使得所述透镜保持件23和由此使得保持在其中的准直仪透镜14围绕相应所配属的空间轴线能够摆动，所述空间轴线横向于所述纵向方向伸延。这两个调节器件中的每个在所示出的实施方式中实施为调节螺纹紧固件31、41，所述调节螺纹紧固件平行于所述纵向方向偏心于所述准直仪透镜14的位置进行布置。所述调节螺纹紧固件31、41的头部引导通过所述支承壳体27并且由此在所述激光单元的外侧（图1）处能够被接近，从而借助于合适的工具能够将所述调节螺纹紧固件31、41调整到所期望的位置上。

所述调节螺纹紧固件31用于调整所述准直仪透镜14围绕第一横轴线即y轴的摆动位置；所述调节螺纹紧固件41用于调整所述准直仪透镜14围绕第二横轴线即z轴的摆动位置。

所述调节螺纹紧固件31作用到杠杆33上（所述杠杆横向地从光传播的轴线从所述透镜保持件23的体30延伸），并且将所述杠杆经由橡胶弹簧32压靠在所述载体24的正面部件25中的内部的配对面34（图2）。所述橡胶弹簧优选构造为扁平的橡胶环，这附加实现了在所述橡胶环内（即在其内部的开口中）构造有经提高的止挡面35，所述止挡面以优选的方式能够倾斜地构造，以便作为用于所述杠杆的最终位置（Endstellung）的平行的和由此面型的止挡部起作用，参见图2。在这里适当的是，所述调节螺纹紧固件31的端部面和/或所述杠杆33的所配属的接触面拱弯地成形、例如球状地拱弯；以这种方式在这两个面的触碰的部位处得到了经界定的铰接连接部。通过所述橡胶弹簧32的作用，使得所述杠杆抵靠所述载体预紧；避免了在调节螺纹紧固件31和杠杆33之间的间隙。

所述调节螺纹紧固件41作用到杠杆43上，所述杠杆43从所述透镜保持件23的体30在不同于所述杠杆33的方向上延伸；所述杠杆33和43优选彼此以90°错开地围绕纵轴线布置。所述杠杆43经由橡胶弹簧42压靠所述内部的配对面34。此外，对于所述杠杆33所述的内容以类似的方式适用于所述杠杆43。

转动轴线相应通过将所述球铰接件的中点延长到在所述透镜保持件23的相应所配属的杠杆33、43的端部处的、所述调节器件31、41的支承点来界定。所述转动轴线相应于图4的轴线y和z。利用所述调节螺纹紧固件31、41可实现所述摆动位置以总共±1.5°的调整。精度例如为每转0.5°；特别优选地每转0.1°。

图5示出了具有所述透镜保持件39的经变型的体38和经变型的杠杆36、46的、所述透镜保持件的变体方案。因为所述杠杆36、46在转动时经由相应另一个杠杆46、36一同摆动，所以所述杠杆如在图5中所示那样以有利的方式设有圆部37、47，借此对于每个位置加载有所述配对面34的相同的压力部位。附加地，能够在所述体38处构造有柱形的附件（Ansatz）44，所述附件相应支承在（未示出的）载体中。这两个在图5中所示的变型方案实现了围绕所述杠杆36、46的两个轴线的较流畅的（flüssigere）摆动。

所述准直仪光学机构13借助于根据本发明的调整装置20的调校过程例如如下进行。所述激光光源12被激活并且在目标面（即一般上述提到的经程序化能够摆动的镜或用作磷的转换元件）上所产生的光斑（激光点）被观察或测量。一般，所述激光点在对于运行所要求的目标地点外位于所述目标面的中心并且此外被散焦。首先，通过调整所述调节螺纹紧固件31和41来改变所述激光点的位置，直到所述激光点位于所述目标地点上，所述目标地点以典型的方式具有几个毫米（例如2-3 mm）的范围（Ausdehnung）。然后，所述准直仪光学机构在所述纵向方向x上借助于所述调整螺纹紧固件21移位，直到所述激光点在从属的目标面上如所要求的那样聚焦。为了调整，能够例如使用包含传感器的量具（Lehre），所述传感器如下布置，使得所述传感器相应于所述目标地点并且由此提供了用于之前所描述的调整的返回值。在装配的过程中，接下来将被设置用于所述目标地点的光学的元件进行定位。

如果期望，则所述调整器件21、31、41能够在调节所述准直仪光学机构或透镜13、14之后持久地固设在所调整的位置中。这能够例如通过夹持螺纹紧固件头部或通过将硬化的粘接剂施加到所述螺纹紧固件头部的周围来进行。

具有如此调整的准直仪光学机构13的激光模块10能够然后在为此所设置的位置处插入到大灯9中（在图6中在局部剖视图中被示出）。

要强调的是，实施例用于说明的目的并且不能够被限制性地设计。由此能够例如取代所述调节螺纹紧固件而设置有其它的合适的装置用于由手和/或通过伺服马达进行机械或机电地调整。在如下变体方案中（在其中，足够的是所述透镜围绕仅一个轴线的摆动），能够取代球铰接件状的构造方案还使用转动铰接件。如下准直仪光学机构（其在上文所示的实施例中通过（单个的）透镜实现）也能够在本发明的其它的构造方案中借助于多个透镜、一个或多个镜或者这样的光学的结构元件的组合来实施。此外，所述弹性元件能够被实现为橡胶弹簧或者其它的弹性的构件、如例如螺旋弹簧或板簧。一般地，在本发明的范围中，大量的变型方案和改型方案是可行的，本领域技术人员能够容易地找到它们。

Claims (18)

1.激光单元（11），用于车辆大灯，所述激光单元具有：激光光源（12）；支承壳体（27），在所述支承壳体中支承有所述激光光源；以及用于从所述激光光源所发出的激光光线的、能够调整的准直仪光学机构（13），其中，所述准直仪光学机构包括至少一个光学的结构元件（14），所述至少一个光学的结构元件相对于所述激光光源以沿着纵向方向（x）伸延的间距进行布置，其中，纵向方向被理解为假想的轴线的方向，沿着其进行来自所述激光光源的激光光线到所述准直仪光学机构的光传播，

其特征在于具有

配属给所述准直仪光学机构（13）的具有所述光学的结构元件的载体（24）的调整装置（20），所述载体沿着所述纵向方向（x）相对于所述激光光源（12）能够调节，其中，所述至少一个光学的结构元件（14）在所述载体（24）内相对于所述载体（24）围绕至少一个相对于所述纵向方向横向伸延的空间轴线（y、z）能够摆动地支承。

2.按照权利要求1所述的激光单元，其特征在于，在所述支承壳体（27）中设置有沿着所述纵向方向能够调节的纵向调节机构（21），其中，所述载体（24）抵靠所述纵向调节机构（21）支撑。

3.按照权利要求2所述的激光单元，其特征在于，所述纵向调节机构（21）被构造为一定数量的平行于所述纵向方向（x）伸延的调整螺纹紧固件。

4.按照权利要求2或3所述的激光单元，其特征在于，所述纵向调节机构（21）附加地能够固设在其纵向位置中。

5.按照权利要求2或3所述的激光单元，其特征在于，在所述支承壳体（27）中设置有至少一个能够弹性变形的弹性元件（22），利用所述弹性元件将所述载体（24）压靠所述纵向调节机构（21）。

6.按照权利要求1至3中任一项所述的激光单元，其特征在于，所述载体（24）在所述支承壳体（27）中沿着所述纵向方向能够调节，所述激光光源（12）固定定位在所述支承壳体（27）中。

7.按照权利要求1至3中任一项所述的激光单元，其特征在于，所述至少一个光学的结构元件（14）围绕两个空间轴线（y、z）能够摆动地支承，其中，彼此垂直的所述两个空间轴线处于垂直于所述纵向方向（x）。

8.按照权利要求1至3中任一项所述的激光单元，其特征在于，在所述载体（24）中设置有保持件（23）以及作用在所述保持件处的至少一个杠杆（33、43），在所述保持件中保持有所述光学的结构元件（14），其中，在所述杠杆（33、43）的外部的端部处设置有支承在所述载体（24）中的调节器件（31 、 41 ），利用所述调节器件能够将所述杠杆关于所述杠杆的摆动位置进行调整。

9.按照权利要求8所述的激光单元，其特征在于，能够弹性变形的弹性元件（32、42）布置在所述载体（24）的配对面（34）和杠杆（33、43）之间，并且所述至少一个杠杆（33、43）相应由调节器件（31、41）经由所述弹性元件（32、42）来压靠所述配对面（34）。

10.按照权利要求8所述的激光单元，其特征在于，所述杠杆（33、43）与从属的调节器件（31、41）经由铰接连接部相连接，其中，所述铰接连接部在所述调节器件的端部面和所述杠杆的触碰所述端部面的接触面之间形成。

11.按照权利要求8所述的激光单元，其特征在于，所述调节器件（31、41）附加地能够抗转动地进行固设。

12.按照权利要求8所述的激光单元，其特征在于，所述保持件（23）和所述至少一个杠杆（33、43）彼此构造成一件式。

13.按照权利要求1所述的激光单元，其特征在于，所述激光光源（12）是激光二极管。

14.按照权利要求8所述的激光单元，其特征在于，设置有两个所述杠杆（33、43）。

15.按照权利要求9所述的激光单元，其特征在于，所述调节器件（31、41）是偏心伸延的调节螺纹紧固件。

16.按照权利要求10所述的激光单元，其特征在于，所述端部面和/或所述接触面构造为球状拱弯的触碰面。

17.激光模块（10），包括多个按照权利要求1至16中任一项所述的激光单元（11）。

18.车辆大灯（9），具有按照权利要求1至16中任一项所述的激光单元（11）和/或按照权利要求17所述的激光模块（10）。

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