CN110274204A - 机动车光模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种机动车光模块（1），包括设置用于产生优选经准直的光（3）的发光器件（2）和安置在该发光器件（2）后面的投影系统（4），该投影系统将由发光器件（2）产生的光（3）投影到机动车光模块（1）前面的区域（5）中，其中，投影系统（4）具有由能透射光（3）的材料制成的支架（40）、微型‑出射光学系统‑阵列（41）和光阑装置（42）。

Description

机动车光模块
技术领域
本发明涉及一种机动车光模块，其包括设置用于产生优选经准直的光的发光器件、安置在该发光器件后面的投影系统，该投影系统将由发光器件产生的光投影到机动车光模块前面的区域中，其中，投影系统具有由能透射光的材料制成的支架、微型-出射光学系统-阵列和光阑装置，其中，光阑装置布置在支架的面朝发光器件的侧面上并且微型-出射光学系统-阵列布置在支架的背对发光器件的侧面附近，光阑装置具有多个光阑区域，其中，为每个光阑区域分配微型-出射光学系统-阵列的至少一个微型-出射光学系统并且每个光阑区域和分配给该光阑区域的至少一个微型-出射光学系统形成子投影系统，其中，将发光器件的发光器件区域这样分配给每个子投影系统，使得优选经准直的、由该发光器件区域产生的光基本上仅击中该发光器件区域所配属的那个子投影系统。
此外，本发明涉及一种用于机动车的照明系统，该照明系统包括至少一个上述的机动车光模块。
此外，本发明涉及一种带有至少一个上述机动车光模块或上述照明系统的机动车前照灯。
此外，本发明涉及一种带有至少一个机动车光模块的机动车，其中，机动车光模块装在机动车的内部。
背景技术
越来越多地将车辆内和车辆周围的布光（Lichtinszenierung）作为主题。此外，随着转变为自动驾驶，预期也会发生机动车中照明的转变。越来越多地要求聚焦于个性化的额外的照明场景（Beleuchtungsszenarien）。在此，为此研发出的光模块在涉及到它们所能产生的光图案时应当具有高的灵活性，但同时也要求小的结构空间并且具有结实耐用的设计。
上述类型的机动车光模块在现有技术中公知（参看例如DE 102015220911 A1、DE102015115242 A1）。这些机动车光模块的缺点在于，它们是静态的。这就是说，可用的发光图案的数量极为有限。
发明内容
本发明的任务是，提供一种机动车光模块，在该机动车光模块中，首先能使可用的发光图案的数量提升并且其次能实现动态的（例如能实时发生的）发光图案。
按照本发明，该任务用上述类型的机动车光模块以如下方式解决，即，子投影系统被构造成不同的并且发光器件区域能借助控制装置彼此独立地控制，其中，每个子投影系统将由发光器件区域发出的光以（例如颜色、亮度等）能控制的子光图案的形式投影到机动车光模块前面的区域中并且能控制的子光图案共同形成能控制的光图案。
该任务也用一种上述类型的照明系统解决，该照明系统包括控制装置。
通过接通或调暗不同的发光器件区域，用不同的光量照亮分配给这些发光器件区域的子投影系统，由此能提升发光图案的数量。也能产生动态的发光图案。在此要注意的是，能控制的光图案的形式既可能受到控制装置（例如接通和断开子光图案）也可能受到光阑区域的造型（光阑区域内光阑棱边的形状和位置等）的影响。
发光器件可以例如是LED光源。可选能在LED光源的后面安置一光学系统-元件、如光学系统，例如TIR光学系统或硅光学体，该光学系统或硅光学体准直由LED光源发出的光。发光器件此外同样能是光转换器件。在该光转换器件后面同样能安置上述类型的光学系统-元件，该光学系统-元件准直由光转换器件产生的、大多散射的光。
微型-出射光学系统-阵列，即微型光学系统的、优选微型透镜的阵列（表征性的参量优选处在微米范围内）以矩阵形的阵列布置在横向于机动车光模块的光轴竖立的平面中。这种微型-出射光学系统-阵列例如在本申请人的申请WO 2015/058227 A1、WO 2017/066818 A1中详细说明。
微型-出射光学系统-阵列可以与例如构造成玻璃基底的支架牢固地连接。
支架因此能够既与光阑装置也与微型-出射光学系统-阵列连接。由此能更为简单地改变例如整个投影系统的视觉厚度并且因此改变其光学参数、如截距。发光器件的光的光路穿过两种材料，即支架和微型-出射光学系统-阵列（Mikro- Austrittsoptik-Array）。因此支架的材料、如玻璃承担起了微型-出射光学系统-阵列的微型-出射光学系统的透镜体的一部分。由此能例如减少用于制造微型-出射光学系统-阵列所需的材料的量。
可以有利地规定，投影系统是能更换的。
也可以规定，光阑装置是能更换的。
倘若在下文中阐述了投影系统的可更换性，那么这些阐述按照意义也适用于光阑装置的可更换性。
为此，在机动车光模块中可以设有例如相应的校准和紧固器件，该校准和紧固器件允许了，参照发光器件来定位、校准和在校准后紧固投影系统。为了简化对机动车光模块的操作，能够这样构造该校准和紧固器件，使得能方便地更换投影系统或光阑装置。为此可以例如考虑和在幻灯机中类似的机构。在此，在本发明中，能和在幻灯机中的幻灯片类似更换相应的投影系统或相应的投影系统的光阑装置。
以如下方式能提高机动车光模块的亲用户性，即，用户例如获得、在需要时甚至更换有不同构造的光阑装置的投影系统或该投影系统的光阑装置，并且以这种方式能达到该用户期望的发光图案。
此外可以规定，不同的子投影系统的光阑区域被构造成不同的。光阑装置的光阑区域例如能以4x5的阵列布置。光阑装置在本发明中达到了约7.2x10mm的大小。
在一种经受实践考验的实施方式中可以规定，微型-出射光学系统-阵列被构造成薄板，其中，薄板大致呈1至10mm宽和1至10mm长、优选1至2mm宽和2至3mm长、特别是1.8mm x2mm的大小。
可能适宜的是，在微型-出射光学系统-阵列中的微型-出射光学系统以规则的、例如以正方形或六边形的图案布置并且优选构造成凸透镜，其中，透镜具有在微米范围内的表征性的参量，例如透镜的面朝发光器件的侧面的表征性的直径。
通过上述六边形的布置能改善（例如支架的）面积利用。
此外可能适宜的是，控制装置包括带有内部的存储介质的控制器，其中，在控制器中储存有软件，该软件配置成控制各个发光器件区域。
此外可以考虑的是，控制器是能便携的，优选构造成智能手机或平板电脑，并且软件构造成了应用软件、优选智能手机App或平板电脑App。
有利的是，发光器件构造成包括多个单独的LED的LED光源，其中，优选每个发光器件区域包括至少一个LED。
当LED以矩阵形的布置装在一共同的电路板上时，获得了在构造技术上的进一步的优势，其中，优选在每个单独的LED后面安置准直光的光学体、例如TIR透镜或硅光学体。例如可以是二十个布置在4x5矩阵中的LED。
就投影系统的校准和发光图案的匹配方面而言，可能有利的是，投影系统还包括微型-入射光学系统-阵列，该微型-入射光学系统-阵列这样安置在支架的前面，即，将微型-入射光学系统-阵列的至少一个微型-入射光学系统分配给每个微型-出射光学系统。
此外可以规定，不同的发光器件区域设置成以分别不同的波长发出光。另一个应用领域是车辆中的氛围照明或轮廓照明。
在一种按本发明的照明系统的优选的照明系统中可以规定，软件储存在控制装置上，该软件配置成控制各个发光器件区域，并且控制装置要么是机动车光模块的完整的一部分，要么鉴于机动车光模块是外部的控制装置。
在此可以考虑的是，控制装置的软件能借助便携的控制器进行远程操作，其中，便携的控制器优选被构造成智能手机或平板电脑，并且软件被构造成应用软件。
也可以规定，照明系统装在机动车前照灯中。
上述控制装置备选例如能是机动车-车载计算机。在这种情况下，仅机动车光模块装在机动车前照灯中或例如装在机动车内部。
附图说明
下文中借助在附图中示出的示例性的实施方式详细阐释本发明连同其它的优点。图中：
图1示出了用于机动车的照明系统（Beleuchtungssystems）的示意性结构；
图2示出了带有不同颜色的光源的用于机动车的照明系统的示意性结构；
图3是图1或2的照明系统的光模块的立体视图；
图4示出了微型-出射光学系统-阵列；
图5是图1或2的光模块的立体视图，该光模块固定在冷却体上；以及
图6a和6b示出了两个光阑装置。
具体实施方式
首先参考图1和2。两幅图均展示了用于机动车的照明系统的示意性结构，该照明系统带有光模块1和控制装置6，该光模块1既能装（verbauen）在机动车前照灯中也能例如装在机动车的内部空间中。控制装置既能是光模块1的完整的一部分，也能在外部分配给光模块1并且例如构造成机动车-车载计算机。光模块1能对应按本发明的机动车光模块。光模块1具有发光器件2和安置在该发光器件2的后面的投影系统4。发光器件2被这样设置、优选这样构造，使得该发光器件在接通的状态下产生光3。如开头已说明的那样，能在发光器件2的前面安置准直光（lichtkollimierende）的光学系统-元件（在此未示出）。这些光学系统-元件不是必需的并且用于将由发光器件2发出的光3更好地耦合到投影系统4中。耦合也能通过减小在发光器件2和投影系统4之间的间距达到。
当光模块在机动车中运行时，借助投影系统4将光3例如以预先给定的能控制的光图案、特别是期望的Logo或箭头的形式成像到光模块1前面的区域5中，例如成像到交通空间中、特别是成像到公路路面（Fahrbahnbelag）上。当光模块1装在机动车的内部空间中时，所述区域5备选也能处在机动车内部。
投影系统4包括支架40、微型-出射光学系统-阵列41和光阑装置42，支架由一种由能被例如经准直的光3透射的材料制成。光阑装置42布置在支架40的面朝发光器件2的侧面上。微型-出射光学系统-阵列41布置在支架40的背对发光器件2的侧面附近，因而存在例如0至10mm大的气隙，或者直接布置在支架的背对发光器件的侧面上。气隙在此应当是这样的，即，整条贯穿支架40的光3击中微型-出射光学系统-阵列41并且优选几乎不产生散射光（Streulicht）和/或光损失。光阑装置42具有多个光阑区域42a至42l（也参看图6a和6b），其中，微型-出射光学系统-阵列41的至少一个微型-出射光学系统41a至41d对应每个光阑区域42a至42l，其中，每个光阑区域42a至42l和至少一个对应这个光阑区域42a至42l的微型-出射光学系统41a至41d形成一子投影系统。在此，将发光器件2的发光器件区域2a至2d这样分配给每个子投影系统，使得由这个发光器件区域2a至2d产生的例如经准直的光3a至3d基本上仅击中子投影系统，这个发光器件区域2a至2d配属于该子投影系统。这样来构造图2的光模块1的发光器件2，使得该发光器件的不同的发光器件区域2a至2d能发出（abstrahlen）不同颜色、波长的光。无论是支架40还是微型-出射光学系统-阵列41均由不同的材料制成，例如由UV丙烯酸酯（Acrylat）、硅、玻璃或塑料制成。玻璃制的支架-玻璃支架-在实践中经受住考验。微型-出射光学系统-阵列41能例如直接安装在支架40上、特别是与这个支架粘接。
在此处要注意的是，发光器件区域2a至2d的数量优选等于子投影系统的数量。也能规定，正好一个微型-出射光学系统41a至41d对应每个光阑区域42a至42l。发光器件区域2a至2d的数量以及子投影系统的数量能变化。数量可以是1至20或至30，视系统的期望的光功率而定。子投影系统的数量例如与光效率（Lichtausbeute）相关，因为光量/面积取决于相应的发光器件，该发光器件例如构造成具有布置在前面的准直仪元件的LED光源。准直仪元件可以例如包括一个或多个准直的附加光学系统或光学体、如TIR透镜（Linsen），或者包括一个或多个准直的反射器（空心的光学体）。在需要少量光的应用中，唯一的子投影系统也已经能够够用。图6a例如展示了五个成排布置的光阑区域42a至42e。图6b例如展示了十二个以3x4矩阵布置的光阑区域42a至42l。
子投影系统被构造成不同的。在考虑到上面所述内容的情况下，也就是说，借助不同的子投影系统能产生不同的能控制的子光图案。子光图案共同形成能控制的光图案。上述控制装置6被设置成彼此独立地控制发光器件区域2a至2d。由此明显提高了发出的光图案的变型的数量。因此能借助控制装置6调暗或甚至关断或调亮特定的单个发光器件区域2a至2d，由此其不再产生一个子光图案，但为此产生了其它子光图案。因此例如能在不同的Logo或其它标志之间切换或者对它们进行任意组合。
可以规定，整个投影系统4或仅该投影系统的光阑装置42是能更换的。由此还产生了进一步的造型自由度。客户因此能获得和更换投影系统或该投影系统的带期望的符号的光阑装置。因此大大拓展了个体的个性化，而不会使系统的基础结构变昂贵。
微型-出射光学系统-阵列41能构造成薄板。薄板大约呈1至10mm宽和1至10mm长，优选1至2mm宽和2至3mm长。微型-出射光学系统的大小尤其能够为1.8mm x 2mm。由此能够形成不同大小的，例如10 x 10mm，但也可以是36 x 55mm的微型-出射光学系统-阵列41。由附图无疑可知，薄板在此被布置在垂直于光模块的主发出方向竖立的平面中。
微型-出射光学系统41a至41d优选在微型-出射光学系统-阵列41中以规则的、例如正方形的（参看图4）或六边形的（未示出）图案布置。微型-出射光学系统能构造成凸透镜，凸透镜具有在微米范围内的表征性的参量、例如其面朝发光器件2的侧面的直径。在此达到了整个光模块的极为有利的构造深度。通过使用布置在微型-出射光学系统-阵列内的这样小型的光学系统，能提升光效率并且与相应的应用相匹配。
在一种优选的实施方式中可以规定，在控制装置上储存有软件，该软件配置成控制各个发光器件区域2a至2d。由此方便了光模块的可操作性。
软件优选构造成应用软件。此外可能特别有利的是，控制装置的软件能借助便携的控制器远程操作。控制器可以是有相应的能与软件连接的智能手机App或平板电脑App的智能手机或平板电脑。由此大幅度提高了能操作照明系统或光模块的用户的数量。由此得出了另一个优点，即，期望的光图案不是直接在照明系统上或者在光模块上，而是远离光模块地在便携的控制器上模拟和调整，并且之后仅能够演示（einspielen）到照明系统上或光模块上。
在此获得了这样的优点，即，能通过应用软件或智能手机App或平板电脑App针对不同的客户或应用情形主动切换由子投影系统产生的符号，因而同一个光模块能用于多个客户。应用软件或智能手机App或平板电脑App也能个性化地参照不同的光阑装置42进行调整。
在经过实践考验的实施方式中（例如参看图3），发光器件2构造成包括多个单独的LED的LED光源，其中，优选每个发光器件区域2a至2d包括至少一个LED。LED能以矩阵形的布置放置（aufbringen）在共同的电路板20上，其中，优选在每个单独的LED后面安置准直光的光学体21。准直光的光学体21经常也称为“准直仪”。概念“准直光的光学体”或“准直仪”概括了多个概念、如TIR透镜、硅光学体、导光的硅光学系统或具有特定形状的反光的反射器面的反射器。
由图3进一步可知，所有准直光的光学体21能彼此一体地构造。一体的实施方案更易于制造。此外，由此能简化对机动车光模块的整个光学系统的校准。准直光的光学体21（与它们是否彼此一体式构造或分开构造无关）能紧固/固定在共同的电路板20上。
此外，图3示出了布置在共同的电路板20上的用于在这种情况下在外部的控制装置6的接口6b，控制装置6能通过该接口以如下方式控制发光器件2和特别是各个发光器件区域2a至2d，即，控制装置例如将控制信号从控制器6a经由接口6b传递给发光器件2和特别是传递给各个发光器件区域2a至2d。
此外适宜的是，机动车光模块1具有校准和紧固器件（未示出），该校准和紧固器件允许了，参照发光器件2来定位、校准和在校准之后紧固投影系统4。为了操作机动车光模块1，能这样来构造校准和紧固器件，使得能够方便地更换投影系统4或该投影系统的光阑装置42。为此可以例如考虑和在幻灯机中类似的机构，其中，在本发明中，能和在幻灯机中的幻灯片类似地更换投影系统4或该投影系统的光阑装置42。
如已经提到的那样，微型-出射光学系统-阵列41能直接安装在支架40上，特别是与该支架粘接。
此外可以规定，投影系统4额外包括微型-入射光学系统-阵列（Mikro-Eintrittsoptik-Array），该微型-入射光学系统-阵列这样布置在支架40的前面，使得将微型-入射光学系统-阵列的至少一个微型-入射光学系统分配给每个微型-出射光学系统41a至41d（参看图3或6）。用微型-入射光学系统-阵列还会越发影响光强的分布。当光3被准直时，能达到对投影系统4的尽可能均匀的照亮。为了例如更强烈地照亮Logo的中心或者在光技术上评估没有利用到的边缘区域，可以通过微型-入射光学系统-阵列按期望的应用来设计基本光分布。
此外图5示出了图1或2的光模块的立体视图，该光模块固定在冷却体7上。
当然，无论是微型-入射光学系统还是例如能构造成（例如凸）透镜的微型-出射光学系统都针对所想到的应用，换句话说，针对期望的光图案进行设计。
出于图示和说明的目的提出了本发明的前述讨论。前述内容不应将本发明限制在本文公开的一个或多个形式中。在之前详细的说明中，出于精简公开内容的目的例如将本发明的不同的特征联合在一个或多个实施方式中。这种方式的公开内容并不意味着，公开内容反映了这样的意图，即，所要求保护的发明要求比在每个权利要求中详细提到的特征更多的特征。更确切地说，如接下来的权利要求所反映那样，存在少于唯一之前说明的实施方式的全部特征的创造性的方面。因此下列权利要求为此被列入到了详细阐述的说明书中，其中，每个权利要求独自代表本发明的一种单独的优选的实施方式。
在权利要求中的附图标记仅用于更好地理解本发明，并且在任何情况下都不意味着对本发明的限制。

Claims (15)

1.机动车光模块（1），包括：
- 设置用于产生光（3）的发光器件（2），
- 安置在所述发光器件（2）后面的投影系统（4），所述投影系统将由发光器件（2）产生的光（3）投影到所述机动车光模块（1）前面的区域（5）中，其中，
- 投影系统（4）具有
* 由能透射光（3）的材料制成的支架（40），
* 微型-出射光学系统-阵列（41），以及
* 光阑装置（42），
其中，所述光阑装置（42）布置在支架（40）的面朝发光器件（2）的侧面上并且所述微型-出射光学系统-阵列（41）布置在支架（40）的背对发光器件（2）的侧面附近，
- 所述光阑装置（42）具有多个光阑区域（42a至42l），其中，将微型-出射光学系统-阵列（41）的至少一个微型-出射光学系统（41a至41d）分配给每个光阑区域（42a至42l），并且每个光阑区域（42a至42l）和分配给所述光阑区域（42a至42l）的至少一个微型-出射光学系统（41a至41d）形成子投影系统，其中，将所述发光器件（2）的发光器件区域（2a至2d）分配给每个子投影系统，使得由所述发光器件区域（2a至2d）产生的光（3a至3d）基本上仅击中所述发光器件区域（2a至2d）所配属的子投影系统，
其特征在于，所述子投影系统被构造成不同的并且所述发光器件区域（2a至2d）能借助控制装置（6）彼此独立地控制，其中，所述每个子投影系统将由发光器件区域（2a至2d）发出的光（3a至3d）以能控制的子光图案的形式投影到机动车光模块（1）前面的区域（5）中并且所述能控制的子光图案共同形成能控制的光图案。
2.按照权利要求1所述的机动车光模块，其特征在于，所述投影系统（4）和/或其光阑装置（42）是能更换的。
3.按照权利要求1或2所述的机动车光模块，其特征在于，不同的子投影系统的光阑区域（42a至42l）构造成不同的。
4.按照权利要求1至3中任一项所述的机动车光模块，其特征在于，所述微型-出射光学系统-阵列（41）被构造成薄板，其中，所述薄板大致呈1至10mm宽和1至10mm长、优选1至2mm宽和2至3mm长、特别是1.8mm x 2mm的大小。
5.按照权利要求1至4中任一项所述的机动车光模块，其特征在于，在所述微型-出射光学系统-阵列（41）中的微型-出射光学系统（41a至41d）以规则的、例如以正方形或六边形的图案布置并且优选构造成凸透镜，其中，透镜具有在微米范围内的表征性的参量、例如透镜的面朝所述发光器件（2）的侧面的表征性的直径。
6.按照权利要求1至5中任一项所述的机动车光模块，其特征在于，所述发光器件（2）构造成包括多个单独的LED的LED光源，其中，优选每个发光器件区域（2a至2d）包括至少一个LED。
7.按照权利要求6所述的机动车光模块，其特征在于，LED以矩阵形的布置装在共同的电路板（20）上，其中，优选在每个单独的LED后面安置准直光的光学体（21）、例如TIR透镜或硅光学体。
8.按照权利要求1至7中任一项所述的机动车光模块，其特征在于，所述投影系统（4）还包括微型-入射光学系统-阵列，所述微型-入射光学系统-阵列这样安置在所述支架（40）的前面，即，将微型-入射光学系统-阵列的至少一个微型-入射光学系统分配给所述每个微型-出射光学系统（41a至41d）。
9.按照权利要求1至8中任一项所述的机动车光模块，其特征在于，不同的发光器件区域（2a至2d）设置成以分别不同的波长发出光（3）。
10.用于机动车的照明系统，包括按照权利要求1至9中任一项所述的至少一个机动车光模块和控制装置（6）。
11.按照权利要求10所述的照明系统，其特征在于，软件储存在所述控制装置（6）上，所述软件配置成控制各个发光器件区域（2a至2d），并且控制装置要么是机动车光模块的完整的一部分，要么鉴于机动车光模块是外部的控制装置（6）。
12.按照权利要求11所述的照明系统，其特征在于，所述控制装置（6）的软件能借助便携的控制器（6a）进行远程操作，其中，便携的控制器（6a）优选被构造成智能手机或平板电脑，并且软件被构造成应用软件。
13.按照权利要求10至12中任一项所述的照明系统，其特征在于，所述控制装置（6）被构造成机动车-车载计算机。
14.机动车前照灯，带有至少一个按照权利要求1至9中任一项所述的机动车光模块或者按照权利要求10至12中任一项所述的照明系统。
15.机动车，带有至少一个按照权利要求1至9中任一项所述的机动车光模块，其中，所述机动车光模块装在机动车的内部。
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