CN107850282B - 发光机构和机动车大灯 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于大灯、尤其是机动车大灯的发光机构（1），包括多个光源（100）、带有多个光导引元件（11、12、13）的光导引机构（10）以及后置的成像光学机构元件（200），其中，每个光导引元件（11、12、13）各具有光射入面和各具有光离开面，其中，所述光导引元件（11、12、13）以至少一排布置，其中，至少一排的光导引元件构造为远光‑光导引元件（11）并且形成远光排，其中，每个远光‑光导引元件（11）各包括下方的光导引面（24），其中，所述下方的光导引面（24）至少在如下区域中至少局部地具有结构（25），在所述区域中，光束（52）被反射。此外本发明涉及具有这种发光机构的机动车大灯。

Description

发光机构和机动车大灯

技术领域

本发明涉及用于大灯、尤其是机动车大灯的发光机构，包括多个光源、带有多个光导引元件的光导引机构以及后置的成像光学机构元件，其中，每个光导引元件各具有光射入面和各具有光离开面，其中，所述光导引元件成至少一排地布置。

背景技术

这种也被称为像素光模块的发光单元在车辆制造中是常见的并且例如用于抗眩目的远光的成像，其方式是，所述光通常由多个人造的光源放出并且由相应的多个彼此并排地布置的光引导部（附加光学机构（Vorsatzoptik）/初级光学机构）沿放射方向成束。所述光引导部具有相对小的横截面并因此将各配属于所述光引导部的各个光源的光非常集中地沿放射方向发出。像素光大灯关于所述光分布方面是非常灵活的，因为对于每个像素，也就是说对于每个光引导部，所述照明强度能够单独地调节并且能够实现任意的光分布。

一方面，期望所述光引导部的集中的放射，以便例如满足关于机动车大灯的明暗线的法律的规定或实现（umzusetzen）适应性的灵活的淡出场景（Ausblendszenarien），另一方面由此在所述光像的如下区域中出现起干扰作用的不均匀性，在所述区域中期望均匀的、集中的且定向的照亮，如例如在所述远光分布的情况下那样。

这个问题能够得到改善，其方式是，减小所述远光分布的高度，然而这与顾客要求相矛盾。因此存在有对用于使所述远光分布均匀化的改善的措施的需求。

由现有技术已知不同的措施或方法，所述措施或方法一方面基于散焦并且另一方面基于例如借助于散射光的结构所实现的光散射。

US 8,011,803B2涉及雾大灯，所述雾大灯包括带有附上的（angehängter）成波浪状的转向面的起准直作用的附加光学机构，所述转向面相对于LED的主放射方向倾斜。由此一方面使得所述光转向但是还使其散射，从而改善了均匀性。

DE 2009 053 581 B3涉及矩阵/像素模块的初级光学机构。所述光学机构的端侧的离开面设有成波浪状的垫料结构（Polsterstruktur）。

DE 10 2008 005 488 A1公开了用于光学机构单元的带有多个结构元件的精细结构面，藉由所述结构元件使光斑沿水平方向扩开。在所述光斑叠加的情况下，边沿（Kanten）变得模糊，由此出现较均匀的总光分布。

DE 10 2010 027 322 A1描述了在初级光学机构的光离开表面处的折射的微光学机构构件。

EP 2 587 125 A2公开了在像素大灯的初级光学机构的光离开面上的微结构。

US 5,727,108公开了用于复合抛物面聚光器（CPC）附加光学机构的棱柱状的边界面。

发明内容

本发明的任务是提供一种用于大灯的发光机构，所述发光机构一方面实现较均匀的远光分布，并且另一方面实现远光区域的集中的且定向的照亮。

所述任务藉由开头所提及的类型的用于大灯的发光机构来解决，根据本发明，所述发光机构的特征在于，至少一排的光导引元件构造为远光-光导引元件并且形成远光排，其中，每个远光-光导引元件各包括下方的光导引面，其中，所述下方的光导引面至少在如下区域中至少局部地具有结构，在所述区域中光束被反射。

本发明呈现为如下技术上简单的且成本适宜的措施，即在相应的远光-光导引元件中局部地影响所述光分布并由此实现较均匀的远光分布。

用于针对大灯的像素光发光机构的光导引元件和附加光学机构的原理性的构造是本身已知的。所述光导引元件例如由塑料、玻璃或任意的其它的适用于光导引的材料制成。优选地，所述光导引元件由硅酮材料制成。所述光导引元件典型地实施为实心体（Vollkörper）并且优选由唯一的连续的光学的介质构成，其中，所述光导引在所述介质的内部进行。所述光导引元件典型地具有基本上正方形的或矩形的横截面，并且通常根据本身已知的类型沿光放射方向扩开。在备选的实施方式中，所述光导引元件能够实现为敞开的（offene）准直仪。

有利地，所述结构构造在所述下方的光导引面的如下区域中，所述区域与所述光离开面毗邻并且在所述区域中所述光被反射。通过所述结构仅仅在所述远光排的相应的远光-光导引元件的光离开面附近的布置能够由此专门地使一次反射的光束与直接放射的光的叠加得到改善。

由所述光源放射的光以及射入到所述光导引元件中的光由所述下方的光导引面合乎目的地全反射。

有利地，构造在所述下方的光导引面上的结构包括结构元件，所述结构元件具有周期性的几何结构。

已证实的是，特别有利的是，所述结构沟槽形地构造，其中，所述沟槽横向于所述发光机构的光学的轴线定向。

所述沟槽能够具有约0.2–0.4mm的宽度和0.015–0.03mm的高度。

在一变型方案中设置成，从所述光离开面出发，将6–15个沟槽构造在所述下方的光导引面上。

根据经验，当所述光导引元件以正好三个相叠地布置的排布置（这三排一起形成远光分布）时，用于像素光大灯的发光机构的构造是特别有效的。在这样的布置的情况下，上方的排能够构造为前场排，中间的排能够构造为非对称排并且下方的排能够构造为远光排，其中，由远光-光导引元件构成的远光排设有如在此所描述的那样公开的结构。合乎目的地，最下方的排是所述远光排。

在其它的实施方式中，所有的光导引元件能够构造为远光-光导引元件，所述远光-光导引元件以正好一排布置。这种发光机构也被称为像素远光模块。

这些排的光导引元件彼此间优选尽可能近地布置，由此能够再次减小在所述光像中的不均匀性。因此，在本发明的改进方案中，各个的光导引元件的光离开面能够是共同的光离开面的部分，其中，各个的光离开面彼此间毗邻。所述共同的光离开面典型地是弯曲的（gekrümmte）面，所述面通常跟随（folgt）所述成像光学机构（例如成像透镜）的Petzval面。但对于一定的应用方案还能够在曲率方面使用有意识的偏差，以便在边缘区域中将成像失真用于光均匀化。

本发明的另外的主题涉及一种大灯、尤其是机动车大灯，所述大灯包括如在此所公开的根据本发明的发光机构。此类大灯也被称为像素光大灯。

附图说明

在下面按照不起限制作用的示例更详细地描述本发明及其优点，所述示例在附上的附图中表明。附图在：

图1中示出根据本发明的发光机构的基本构造的透视的图示，

图2中示出藉由源自图1的发光机构获得的总光分布的图示，

图3中示出沿光传播方向朝源自图1的附加光学机构的细节视图，

图4中示出根据现有技术的远光-光导引元件的侧视图，

图5中示出源自图4的远光-光导引元件的光强分布（光强模拟）,

图6中示出源自图5的光强分布的强度变化曲线，

图7中示出根据本发明的远光-光导引元件的侧视图，

图8中示出源自图7的远光-光导引元件的光强分布的图示，

图9中示出源自图8的光强分布的强度变化曲线，

图10中示出穿过根据本发明的远光-光导引元件的垂直剖面（Vertikalschnitt），以及

图11中示出源自图10的细节。

具体实施方式

图1示出根据本发明的发光机构1的基本构造的透视的图示。所述发光机构1包括多个在图1中未更详细地示出的LED光源100（然而对此参见图7）和沿光放射方向定位的附加光学机构10（=初级光学机构）以及后置的成像光学机构200（呈现为单透镜200）。所述附加光学机构10包括光导引元件11、12、13，所述光导引元件成三排地布置并且所述光导引元件相对于共同的端板26在放射侧伸延。所述端板26在放射侧通过光离开面23'来限制，其中，各个的光导引元件的光离开面23（见图7）相应是所述共同的光离开面23'的部分，其中，各个的光离开面23彼此间毗邻。所述共同的光离开面23'典型地是弯曲的面，所述面通常跟随所述成像透镜200的Petzval面。对于一定的应用方案还能够在所述共同的光离开面23'的曲率方面使用有意识的偏差，以便在边缘区域中将成像失真用于光均匀化。给每个光导引元件11、12、13根据本身已知的类型各配属有LED光源100（参见图7）。对于每个光导引元件11、12、13能够单独地调节照明强度，由此能够实现任意的光分布。在于图1中示出的附加光学机构10中，上方的排构造为由多个前场-光导引元件13构成的前场排。中间的排构造为由多个非对称-光导引元件12构成的非对称排，并且下方的排构造为由多个远光-光导引元件11构成的远光排。这三排在已激活的状态下一起构造远光分布。所述远光-光导引元件11在其下方的光导引面24（对此见图7）上设有沟槽结构25，其中，所述沟槽25横向于所述发光机构1的光学的轴线16定向。图3示出沿光传播方向朝源自图1的附加光学机构10的细节视图。

所述光导引元件11、12、13能够例如由硅酮、塑料、玻璃或任意的其它的适用于光导引的材料制成。所述光导引元件11、12、13实施为实心体并且由唯一的连续的光学的介质构成，其中，所述光导引在所述介质的内部进行。所述光导引元件11、12、13具有基本上正方形的或矩形的横截面并且沿光放射方向扩开，在该处所述光导引元件最终如在上面所描述的那样相对于所述共同的端板26在放射侧伸延，所述端板在放射侧通过光离开平面23'（参见图3）来限制。

图2示出在通过所述成像透镜在测量屏上进行观看情况下的总光分布（=像素光分布）的图示，所述总光分布能够藉由源自图1的发光机构1来获取。其中能够看到以水平轴线U和竖直轴线V矩阵形地且成三排地布置的场，其中，包括多个远光条的上方的排用于所述远光区域的照亮，中间的排用于在所述非对称区域中的照亮（明暗边界的构造）以及下方的排用于像素光大灯的前场的照亮。总体上，所述光分布构造远光分布。彼此并排地布置的场相互触碰或彼此交叠（überlappen），由此使得光像对于观察者而言基本上显得均匀。

图4示出根据现有技术的远光-光导引元件11'的侧视图。所述远光-光导引元件11'是带有光射入面21的实心体，经由所述光射入面使得由所述LED光源放出的光射入到所述光导引元件11'中。所述光沿着所述远光-光导引元件11'向前导引到光离开面23。此外，图4示出从所述光射入面21出发的示例性的光路（Strahlengänge），其中，射束50呈现为直接的光离开，并且在下方的光导引面24处反射的射束51呈现为间接的光离开。同样能够看出的是上方的光导引面22，然而侧向地限制所述实心体的光导引面出于可呈现性的原因没有设有附图标记。所述光束在所述光导引面处全反射。如由图4能够良好地看出的那样，根据现有技术的远光-光导引元件11'的下方的光导引面24沿着其总长度构造为平滑的反射面（针对全反射的使用进行了优化）。

图5示例性地示出源自图4的远光-光导引元件11'的光强分布30（藉由光强传感器实现的光技术的光线跟踪模拟，其中，获得相应于发光强度的灰阶图像）。在远光部段的下方的区域中能够确定强度最大值31；在所述远光部段的上方的区域中与此相反首先存在强度下降32，所述强度下降通过所述强度的反向提升（Gegenanstieg）33引起能够明显看出的不均匀性。图6示出源自图5的光强分布的强度变化曲线，在所述强度变化曲线中，能够良好地看到所述反向提升33。对于所述不均匀性的原因尤其在于在直接地放射的光50与在所述下方的光导引面24处反射的光51之间的不完全的交叠以及过渡。

图7示出根据本发明的远光-光导引元件11的侧视图。根据本发明的远光-光导引元件11与源自现有技术的远光-光导引元件（远光-光导引元件11'，见图4）的区别在于，在所述下方的光导引面24上在如下区域中构造有沟槽形的结构25，在所述区域中，所述射束52被反射。所述远光-光导引元件11的其余构造相应于源自图4的构造，并且参考在更上面对此的描述。此外，图7示出从所述光射入面21处出发的示例性的光路，其中，所述射束50呈现为直接的光离开，并且在所述光导引面24的沟槽结构25处反射的射束52呈现为间接的光离开。所述沟槽结构25正好在如下区域中散射并且成形所述光52，所述区域处于在直接地放射的光50与在所述下方的光导引面24的沟槽结构25处反射的光52之间的过渡中。通过所述沟槽结构25能够影响所述光分布并由此带来光均匀性的改善。

图8示例性地示出源自图7的根据本发明的远光-光导引元件11的光强分布30'（藉由光强传感器实现的光技术的光线跟踪模拟，其中，获得相应于发光强度的灰阶图像）。在所述远光部段的下方的区域中能够确定所述强度最大值31；在所述远光部段的上方的区域中一般能够看到所述强度的连续的下降，并且所述光像相比于现有技术明显较均匀。图9示出源自图8的光强分布的强度变化曲线，由所述强度变化曲线在直接地放射的光50与在所述沟槽结构25处反射的光52之间的过渡中能够良好地看出所述连续的强度下降以及改善的均匀性（在图7中以附图标记34来标注）。借助于所述沟槽结构能够使向上的放出（Auslauf）（参见图2）得到较好地设计或优化。

图10示出穿过根据本发明的远光-光导引元件11的垂直剖面。如其中能够看到的那样，所述沟槽25横向于所述光学的轴线（或光传播方向）伸延并且沿着（假想的）基线TK构造在所述下方的光导引面24上。在示出的示例中从所述光离开面23出发构造有总共9个沟槽。所述沟槽25例如具有0.3mm的宽度和0.015–0.03mm的高度。

图11示出源自图10的细节（在图10中通过虚线的圆来表示）。经优化的实施方式能够如下来获得:所述基线TK在此是光导引元件的边界。在这种弯曲的（假想的）曲线TK上描绘有点P（Pi、Pi+1、Pi+2），所述点相互间具有恒定的间距S。所述间距（或波长）对于专门的远光-光导引元件为例如S=0.30mm。相邻的点Pi和Pi+1确定如下线段（Strecke），在其平分点Hi中设立有法线。在所述点之上在间距=hi的幅度中设立有顶点Si。这三个点Pi、Si、Pi+1是样条曲线的控制点（Stützstellen）。所述幅度的大小重复地变化，藉由相应的几何结构根据本身已知的类型和方式执行光技术的模拟。通过比较所获得的光像（或梯度变化）得到最好的幅度。这个过程对于每个沟槽必须重复，因为与所述光源（LED光源100）的间距确定在所述基线上的入射角和由此所述不均匀性的位置。所述沟槽的边界面本身是所得到的样条曲线的引出面（Auszugsfläche），其中，引出方向（Auszugsrichtung）法向于所述光导引元件的竖直的中间平面，并且其中，每个沟槽具有专有的幅度。

所示出的示例仅仅是许多示例下的一些示例并且不应该解释为起限制作用。

Claims (9)

1.发光机构（1），用于机动车大灯，所述发光机构包括多个光源（100）、具有多个光导引元件（11、12、13）的光导引机构（10）以及后置的成像光学机构元件（200），其中，每个光导引元件（11、12、13）各具有光射入面和各具有光离开面，其中，所述光导引元件（11、12、13）以至少一排布置，并且至少一排的光导引元件构造为远光-光导引元件并且形成远光排，其中，每个远光-光导引元件各包括下方的光导引面（24），其特征在于，所述下方的光导引面（24）至少在如下区域中至少局部地具有结构（25），在所述区域中，光束（52）被反射，其中，所述结构（25）构造在所述下方的光导引面（24）的如下区域中，所述区域与所述光离开面（23）毗邻并且在所述区域中所述光被反射，并且所述结构（25）沟槽形地构造，其中，所述沟槽横向于所述发光机构的光学的轴线（16）定向并且具有0.2–0.4mm的宽度和0.015–0.03mm的高度。

2.根据权利要求1所述的发光机构，其特征在于，所述下方的光导引面（24）将所射入的光束全反射。

3.根据权利要求1或2所述的发光机构，其特征在于，所述沟槽具有周期性的几何结构。

4.根据权利要求1或2所述的发光机构，其特征在于，从所述光离开面出发，6–15个沟槽构造在所述下方的光导引面（24）上。

5.根据权利要求1或2所述的发光机构，其特征在于，所述光导引元件（11、12、13）以正好三个相叠地布置的排布置，这三排一起形成远光分布。

6.根据权利要求5所述的发光机构，其特征在于，最下方的排是所述远光排。

7.根据权利要求1或2所述的发光机构，其特征在于，所有的光导引元件构造为远光-光导引元件，所述远光-光导引元件以正好一排布置。

8.根据权利要求1或2所述的发光机构，其特征在于，所述光导引元件（11、12、13）的光离开面（23）是共同的光离开面（23'）的部分，其中，各个的光离开面（23）彼此间毗邻。

9.机动车大灯，包括根据权利要求1至8中任一项所述的发光机构（1）。

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