CN108139060A - 用于机动车辆的照明模块 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种机动车辆的照明模块,该照明模块包括:半导体光源,其包括亚毫米尺寸的发光棒;以及至少一个光学器件,其用于对由光源发射的光线进行整形,光源包括至少两个可选择性激活的区域,这两个可选择性激活的区域中的至少一个区域的亮度至少高于80Cd/mm2。
Description
技术领域
本发明涉及一种机动车辆照明模块,该机动车辆照明模块包括配备有多个半导体发射器的光源以及用于对由光源发射的光进行整形的光学装置。
背景技术
在这种已知的照明模块中,半导体发射器是以矩阵阵列的形式牢固地固定安装到彼此的发光二极管(LED)。
因此,这样的照明模块受益于发光二极管的优点,特别是其功耗低并且使用寿命约等于配备该照明模块的车辆的使用寿命。
为了制造LED矩阵阵列,LED被组装成行和列,组装过程不是无缝隙的,而是在LED之间留有空间,使得由照明模块产生的输出光束包含多个暗区。
LED矩阵阵列的另一个缺点是,由于每个LED具有低亮度的事实,对于给定的面积并由此给定的体积而言,所述低亮度限制了由照明模块发射的光束的光强度。LED的亮度受它们的固有性质的限制。
然而,特别是在远光灯机动车辆应用中的使用方面,由照明模块发射的光束的光强度必须很高。
假定在一方面,光强度受到LED的亮度的限制,并且在另一方面,光源与光学整形装置之间的距离由机动车辆的型号设定,则可以证明需要为整形装置(特别是整形装置的投射系统)提供使其具备短焦距的条件。
然而,由于这些整形装置必须具有高数值的孔径以确保在光聚集方面的良好性能,所以这种构造会产生几何像差和色差(aberrations chromatiques et géométriques),尤其在远离整形装置的光轴的点光源的情况下。
因此,由照明模块发射的光束将变得模糊并且带有颜色;于是,为了使其符合现行的法规,需要通过增加校正元件的数量来增加整形装置的复杂性,这样不可避免地影响照明模块的最终成本及其重量和体积。
发明内容
本发明的目的是至少部分地弥补这些缺点。
为此,本发明的主题是一种机动车辆照明模块,所述机动车辆照明模块包括:半导体光源,所述半导体光源包括亚毫米尺寸的发光棒;以及至少一个光学器件,所述至少一个光学器件用于对由光源发射的光线进行整形,所述光源包括至少两个可选择性激活的区域,所述至少两个可选择性激活的区域中的至少一个区域的亮度至少高于80Cd/mm2。
即使在远光灯的构造中,所述整形装置也只需要具有小孔径,便可以获得期望的光强度,从而允许避免几何像差和色差。
根据本发明的另一个特征,至少一个可激活的区域的亮度至少高于100Cd/mm2,或者甚至至少高于120Cd/mm2。
根据本发明的另一个特征,用于对光进行整形的光学器件包括至少两个屈光界面。
根据本发明的另一个特征,用于对光进行整形的光学器件包括至多四个屈光界面。
根据本发明的另一个特征,整形光学器件由主光学器件和透镜构成,或者由粘合性地结合的双重镜片(doublet)构成,或者由反射镜和透镜构成。
根据本发明的另一个特征,用于对光进行整形的光学器件包括至多三个屈光界面。
根据本发明的另一个特征,整形光学器件由粘合性地结合的三重镜片(triplet)构成,或者由非粘合性地结合的双重镜片构成,或者由粘合性地结合的双重镜片和反射镜构成、或者由透镜和两个反射镜构成。
附图说明
通过阅读以下描述,本发明的其它特征和优点将变得更清楚。后者纯粹是说明性的,并且必须参考附图来阅读,其中:
图1示出了根据本发明的照明模块的截面图;
图2示出了图1的照明模块的光源的亚毫米尺寸的发光棒的透视图;
图3示出了图2的光源的截面图;
图4示出了根据一个实施例的图1的照明模块的整形光学器件的截面图;
图5示出了图1的照明模块的整形光学器件的更详细的透视图;
图6示出了根据另一个实施例的图1的照明模块的整形光学器件的透视图;以及
图7示出了根据另一个实施例的图1的照明模块的整形光学器件的透视图。
具体实施方式
如图1所示,本发明的主题是附图标记为1的机动车辆照明模块。
照明模块1包括能够发射光线的半导体光源2以及用于对由光源发射的光线进行整形的至少一个光学器件3。
光源
如图1所示,光源2包括至少一个发光棒4。
图2详细地示出了发光棒4。
发光棒4具有亚毫米尺寸。
如图2所示,发光棒4是大致竖直柱状的(例如六边形横截面的)二极管。
发光棒4包括大致垂直于基板布置的至少三个层的组件5。
组件5的第一竖直层6由第一掺杂类型的半导体构成,而组件5的第二竖直层7由与第一类型相反的第二掺杂类型的半导体构成。
换句话说,如果第一竖直层6是n型(阴极为n型,即掺杂有电子),则第二竖直层7是p型(阳极为p型,即掺杂以产生空穴p);并且如果第一竖直层6是p型,则第二竖直层7是n型。
半导体层6和半导体层7的电子空穴对(paires électrons-trous)在其中进行重新组合的区域形成组件5的有源层8。
两个电极(未示出)分别连接到第一有源层6和第二有源层7,以便可以在发光棒4中产生电流。
如图2所示,组件5的层6、7和8大致彼此平行地铺设。
电子空穴对沿着有源层8的长度的重新组合确保了光线从发光棒4优先沿着径向方向发射。
层6和层7例如由GaN制成。
基板例如包含Si。
优选地,每个层6、7和8延伸约数微米的长度,例如在截面的直径为约1.6μm的情况下,延伸约2μm。
如图3所示,光源2优选地包括多个发光棒4,有利的是这些发光棒彼此相同。
发光棒4大致彼此平行地铺设。
发光棒4彼此间隔例如约10μm的距离。
光源2包括至少两个可选择性激活的区域,至少一个可激活的区域的亮度至少高于80Cd/mm2。
有利地,至少一个可激活的区域的亮度至少高于100Cd/mm2,或者甚至至少高于120Cd/mm2。
整形光学器件
语句“整形光学器件”和“用于整形的光学器件”应该被理解为光学设备,该光学设备包括至少一个屈光界面并且构造成使由光源发射的光线中的至少一些光线偏转。
用于对由光源2发射的光线进行整形的光学器件3确保了由光源2发射的光线的受控投射。
有利地,用于对光进行整形的光学器件包括至少两个屈光界面。
屈光界面的意思是将折射率不同的两种介质分开的界面。
优选地,整形光学器件包括至多四个屈光界面,或者更有利地包括至多三个屈光界面。
具体地说,由于光源2的高亮度,整形光学器件可以相对于现有技术简化;特别地,小孔径足以获得由照明模块1投射的影像所需的强度。
因此,三个屈光界面就足以获得清晰的投射影像,而且没有不可接受的像差(特别是不可接受的色差)并且具有符合现行法规的强度。
在双屈光界面构造中,整形光学器件3例如包括透镜或者甚至相对于彼此布置以形成望远镜的两个反射镜。
望远镜具有消除色差的优点。
每个屈光界面或者其中的至少一个屈光界面还可以包含衍射图案。
衍射图案允许色差(混合双重镜片)被校正。
在三屈光界面构造中,根据图4和图5所示的第一变型例,整形光学器件由粘合性地结合的双重镜片(又称为消色差双重镜片)构成。
在图4中,粘合性地结合的双重镜片包括平凹透镜9和双凸透镜10。
透镜9的凹屈光界面与双凸透镜10的凸屈光界面之一接触,它们的凹度在绝对值上是相同的。
每个透镜的直径约为30毫米。
粘合性地结合的双重镜片的焦距约为50毫米。
在图5中,粘合性地结合的双重镜片包括两个双凹透镜11和12。
透镜11的凹屈光界面之一与透镜12的凹屈光界面之一接触,它们的凹度是相同的。为了获得这种形式,上述透镜之一例如由硅树脂制成。
根据图6所示的另一个变型例,三屈光界面整形光学器件3由透镜13和反射镜14构成。
反射镜14是与透镜协同地设计的非平面折叠反射镜,以使整形光学器件3的几何像差最小化。
如图6所示,整形光学器件3还包括散热器18。
根据另一个变型例(未示出),整形光学器件由三面棱镜构成,三面棱镜的面中的至少一个面优选地不是平面的。
根据本变型例,光源2的光线在被棱镜的第二面反射之前通过棱镜的第一面处的折射而透射到棱镜中。
然后,光线通过第三面处的折射而离开棱镜。
根据另一个变型例(未示出),整形光学器件由三个反射镜构成。
在四屈光界面构造中,根据未示出的变型例,整形光学器件由粘合性地结合的三重镜片、或者非粘合性地结合的双重镜片、或者甚至粘合性地结合的双重镜片和反射镜、或者四个反射镜、或者三面棱镜和反射镜、或者菱形棱镜构成。
非粘合性地结合的双重镜片例如是伽利略望远镜或者单一的高斯透镜。
菱形棱镜允许由光源2发射的光线通过在菱形棱镜的第一面处的折射而进入,然后从菱形棱镜的另外两个面处被反射第一次和第二次。
然后,光线通过在第四面处的折射而离开棱镜。
根据图7所示的另一个实施例,整形光学器件由反射镜15、入射透镜16和出射透镜17构成。
由光源2发射的光线被反射镜15反射,然后连续通过透镜16和17。
如已经指出的那样,由于光源2的高亮度,所以小孔径就足以获得由照明模块1投射的影像所需的强度,由此允许简化整形光学器件并且减少其中的屈光界面的数量。
Claims (7)
1.一种机动车辆照明模块,所述机动车辆照明模块包括:半导体光源,所述半导体光源包括亚毫米尺寸的发光棒;以及至少一个光学器件,所述至少一个光学器件用于对由所述光源发射的光线进行整形,所述光源包括至少两个可选择性激活的区域,所述至少两个可选择性激活的区域中的至少一个区域的亮度至少高于80Cd/mm2。
2.根据权利要求1所述的机动车辆照明模块,其中,至少一个可激活的区域的亮度至少高于100Cd/mm2。
3.根据权利要求1和2中的任何一项权利要求所述的机动车辆照明模块,其中,至少一个可激活的区域的亮度至少高于120Cd/mm2。
4.根据前述权利要求中的任何一项权利要求所述的机动车辆照明模块,其中,用于对光进行整形的所述光学器件包括至少两个屈光界面。
5.根据前述权利要求中的任何一项权利要求所述的机动车辆照明模块,其中,用于对光进行整形的所述光学器件包括至多四个屈光界面,优选地至多三个屈光界面,更优选地至多两个屈光界面。
6.根据前一项权利要求所述的机动车辆照明模块,其中,用于对光进行整形的所述光学器件由反射镜和透镜构成,或者由粘合性地结合的双重镜片构成,或者由三面棱镜构成,或者由三个反射镜构成。
7.根据权利要求5所述的机动车辆照明模块,其中,用于对光进行整形的所述光学器件由粘合性地结合的三重镜片、或者非粘合性地结合的双重镜片、或者粘合性地结合的双重镜片和反射镜、或者四个反射镜、或者三面棱镜和反射镜、或者菱形棱镜构成。
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