CN110307517B - 用于车辆的照明装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆的照明装置，包括光源单元(1)和光学单元(3)，光学单元(3)包括具有多个微光学元件的微光学区域(9)，微光学区域(9)的第一子区域(12)无光学器件地构造以用于构成具有明/暗界限(30)的和亮度最大值(31)的第一部分光分布(22)，微光学区域(9)的至少一个第二子区域(13)具有如下微光学元件(16)，使得第二部分光分布(23)在竖直方向上构造在第一部分光分布(22)的下方，第二部分光分布的亮度最大值在竖直方向上设置在第一部分光分布的亮度最大值(31)的下方，所述光分布(25)通过第一部分光分布(22)和另外的部分光分布(23)的叠加构成。

Description

用于车辆的照明装置
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的照明装置，所述用于车辆的照明装置包括具有多个光源的光源单元，并且包括沿着主辐射方向设置在该光源单元前方的光学单元以用于产生预先给定的光分布，其中，所述光学单元包括具有以矩阵布置的多个微光学元件的微光学区域。
背景技术
从DE 10 2005 041 234 A1中已知一种用于车辆的照明装置，其包括多个光源单元和多个光学单元。这些光学单元具有不同的成像特性，使得光源单元的光源成像为不同的部分光分布。基于所述不同的成像特性，第二部分光分布相比第一部分光分布具有更小的光斑。所述更小的光斑能够被用于聚光，使得光分布的光强中心能够设置在靠近所述光分布的明/暗界限的区域中。所述已知的照明装置的缺点在于，其要求相对大的构造空间。
从WO 2015/058227 A1中已知一种用于车辆的照明装置，其包括具有光源和光学单元的光源单元以用于产生预先给定的光分布，其中，所述光学单元包括具有以矩阵布置的多个微光学元件的微光学区域。该微光学区域是投影光学器件的组成部分，该投影光学器件在光射入侧上具有第一微光学区域并且在光射出侧上具有第二微光学区域。在第一微光学区域和第二微光学区域之间设置有具有掩蔽元件的掩蔽区域，第一微光学区域的和第二光学区域的微光学元件朝向所述掩蔽元件定向并且由此引起掩蔽元件在光分布中的成像。光在第一微光学区域的微光学元件中预成型并且由第二微光学区域的微光学元件成像。第一微光学区域的每个微光学元件精确地配设给第二光学区域的微光学元件。所述已知的照明装置的缺点在于，用于掩蔽元件投影的耗费相对高昂。
发明内容
因此，本发明的任务在于，对包括具有微光学区域的微光学单元的用于车辆的照明装置这样进行扩展，使得能够节省结构空间地产生预先给定的光分布，在此尤其是实现所述照明装置的减小的结构高度。
为解决该任务，本发明的特征在于，微光学区域的第一子区域无光学器件地(optikfrei)构造以用于构成具有明/暗界限和在靠近该明/暗界限的区域中的亮度最大值的第一部分光分布，所述微光学区域的至少一个第二子区域具有如下微光学元件，使得第二部分光分布在竖直方向上构造在第一部分光分布的下方，其中，该第二部分光分布的亮度最大值在竖直方向上设置在第一部分光分布的亮度最大值的下方，光分布通过所述第一部分光分布和所述另外的部分光分布的叠加构成。
根据本发明，微光学区域具有多个子区域，这些子区域的区别在于，它们具有不同地构造的微光学元件。优选每个子区域中的微光学元件相同地构造。各子区域的微光学元件这样构造，使得产生不同的部分光分布，所述不同的部分光分布叠加成所述光分布。有利地，由此可能的是，将光分布的光强中心或者说亮度最大值布置在靠近光分布的明/暗界限的区域中。由此，本发明能够实现符合法律规定的相对均匀的光分布以及结构高度小的照明装置。该结构高度能够在15毫米的范围内。本发明能够借助简单的光学器件实现光分布的优化。
根据本发明的一个优选的实施方式，微光学区域具有三个子区域，其中，第一子区域设有无光学器件的微光学元件以用于产生第一部分光分布，并且第二子区域和第三子区域设有如下微光学元件，使得第二部分光分布基本上在竖直方向上设置在第一部分光分布的下方，并且第三部分光分布基本上设置在第二部分光分布的下方。优选能够由此实现光分布的优化。
根据本发明的一个扩展方案，所述光学单元具有附加的第二微光学区域，其具有矩阵状布置的多个微光学元件，所述微光学元件优选相同地构造并且使投射到其上的光在水平方向上偏转。
由多个子区域组成的第一微光学区域在第二和第三子区域中具有棱柱状的微光学元件，其中，所述第二子区域的棱柱状的微光学元件关于竖直平面相比于第三子区域的棱柱状的微光学元件不同倾斜地设置。借助第一微光学区域实现光的竖直偏转。借助第二微光学区域实现光的水平偏转。有利地，能够通过所述两个微光学区域从平行的光束中产生预先给定的光分布。
附图说明
下面根据附图更详细地阐述本发明的一个实施例。在附图中：
图1示出根据本发明的照明装置的俯视图，
图2示出由具有不同的微光学元件的三个子区域组成的微光学区域的示意性前视图，
图3a示出具有靠近明/暗界限的光强中心的第一部分光分布，该第一部分光分布借助微光学区域的第一子区域产生，
图3b示出具有处于根据图3a的第一部分光分布的下方的光强中心的第二部分光分布，其中，该第二部分光分布借助微光学区域的第二子区域产生，
图3c示出具有处于根据图3b的第二部分光分布的下方的光强中心的第三部分光分布，其中，该第三部分光分布借助微光学区域的第三子区域产生，以及
图3d示出照明装置的光分布，该光分布通过根据图3a的第一部分光分布、根据图3b的第二部分光分布和根据图3c的第三光分布的叠加构成。
具体实施方式
根据本发明的用于车辆的照明装置优选构成为设置在机动车的前部区域中的前照灯。
所述照明装置包括具有多个光源2的光源单元1。光源2构成为LED光源。这些LED光源能够作为光源芯片施加在未示出的印刷电路板上。
沿着主辐射方向H在光源单元1的前方设置有光学单元3，该光学单元基本上由用于使由光源单元1辐射的光平行化的照明光学器件4和用于使光源2在车辆的前方区域或者在测量屏幕上成像的投影光学器件5组成。
照明光学器件4具有多个彼此相邻地设置的准直器6。各准直器6分别具有优选平坦的光射入面7和弧形的光射出面8。紧贴在光射入面7上或者在光射入面7的附近分别设置光源2。光射出面8这样成形，使得其焦点与光源2的位置一致。以这种方式从各准直器6中分别射出平行的光，所述平行光投射在投影光学器件5的光射入侧上。
所述投影光学器件5在光射出侧上具有第一微光学区域9并且在光射入侧上(即在朝向照明光学器件4的一侧上)具有第二微光学区域10。
该第二微光学区域10具有矩阵状布置的多个微光学元件11，借助这些微光学元件使投射到其上的光在水平方向上偏转。微光学元件11能够构成为柱体形的微光学元件。第二微光学区域10的各微光学元件11在该第二微光学区域的整个面积上相同地构造。例如所述微光学元件11能够条状地构造，其中，这些微光学元件分别从第二微光学区域10的上侧面延伸至底侧面。微光学元件11这样构造，使得射入的平行化的光在+/-30°的水平角度范围内分散开
Figure GDA0002993808610000041
第一微光学区域9包括具有无光学器件的微元件15的第一子区域12、具有以矩阵布置的第一竖直偏转的微光学元件16的第二子区域13和具有以矩阵布置的第二竖直偏转的微光学元件17的第三子区域14。
第一微光学区域9的第一子区域12不具有表面结构化部。第一子区域12基本上通过平坦的表面构成，使得其由无光学器件的微光学元件15组成。投射到第一子区域12上的光对应于根据图3a的第一部分光分布22成像，该第一部分光分布布置在距离车辆25m的测量屏幕上。通过第一部分光分布22构成所合成的光分布25的明/暗界限30和在明/暗界限30附近的亮度最大值31作为对称近光分布，该对称近光分布由第一部分光分布22、第二部分光分布23和第三部分光分布23组成。
第二子区域13的微光学元件16构成为棱柱状的微光学元件，所述微光学元件在本实施例中相对于竖直线构成6°的倾斜角
Figure GDA0002993808610000051
并且由此产生根据图3b的第二部分光分布23。该第二部分光分布23基本上布置在第一部分光分布22的下方。尤其是第二部分光分布23的亮度最大值32布置在第一部分光分布22的亮度最大值31的下方。
第三子区域14的微光学元件17构成为棱柱状的微光学元件，所述微光学元件分别与竖直线构成9°的倾斜角
Figure GDA0002993808610000052
第三子区域14的倾斜角
Figure GDA0002993808610000054
由此大于第二子区域13的倾斜角
Figure GDA0002993808610000053
使得借助第三子区域14产生第三部分光分布24，该第三部分光分布基本上布置在第二部分光分布23的下方。第三部分光分布24具有亮度最大值33，该亮度最大值处于第一部分光分布22的亮度最大值31的下方和第二部分光分布23的亮度最大值32的下方。
有利地，尤其是能够通过所述无光学器件的第一子区域12引起光分布25的光强中心提高至明/暗界限30的附近。由此能够使该明/暗界限30更清晰地成像。
例如能够将第一子区域12设置在第一微光学区域9的水平中心26处。第二子区域13例如能够设置在沿着行驶方向来看或者说沿着主辐射方向H来看第一微光学区域9的右侧27上。第三子区域14例如能够设置在沿着主辐射方向来看第一微光学区域9的左侧28上。
根据本发明的一个另外的未示出的替选的实施方式，第一子区域12也能够设置在右侧27或者左侧28上。由于光射入侧的第二微光学区域10具有相同的微光学元件11，因此子区域12、13、14彼此间的相对设置并不重要。
第一部分光分布22的亮度最大值31处于在-0.057°至-3°之间的竖直角度范围内。第一微光学区域9的第一子区域12能够设置在第一微光学区域9的总面积的25％至35％的区域内。优选第一微光学区域9的面积等于第二微光学区域10的面积。第一微光学区域9优选沿着准直器6的光学轴线A与第二微光学区域10对齐地设置。
根据要产生的光分布，第二子区域13的或者第三子区域14的微光学元件16、17关于竖直平面的倾斜角
Figure GDA0002993808610000061
或者
Figure GDA0002993808610000062
能够设置在2°至15°的、优选4°至10°的范围内。
第一微光学区域9优选与第二微光学区域10一件式地连接。所述由第一微光学区域9和第二微光学区域10构成的投影光学器件5例如能够通过由透明的塑料材料注塑而制成。
根据本发明的一个未示出的替选实施方式，投影光学器件5也能够仅具有两个子区域，即第一子区域12和第二子区域13。例如第一子区域12能够与第二子区域13同样大。作为替选，如果光分布的光强中心不应当如此靠近明/暗界限30，则第一子区域12的面积也能够小于第二子区域13的面积。
根据本发明的一个另外的未示出的实施方式，投影光学器件5也能够具有三个以上的子区域。第二、第三、第n子区域优选分别具有相同的微光学元件，其中，不同的子区域具有不同的倾斜角。由此能够产生在竖直方向上较大范围的光强中心。
附图标记列表
1 光源单元
2 光源
3 光学单元
4 照明光学器件
5 投影光学器件
6 准直器
7 光射入面
8 光射出面
9 第一微光学区域
10 第二微光学区域
11 微光学元件
12 第一子区域
13 第二子区域
14 第三子区域
15 无光学器件的微光学元件
16 微光学元件
17 微光学元件
22 第一部分光分布
23 第二部分光分布
24 第三部分光分布
25 光分布
26 水平中心
27 右侧
28 左侧
30 明/暗界限
31 亮度最大值
32 亮度最大值
33 亮度最大值
A 光学轴线
H 主辐射方向
Figure GDA0002993808610000071
倾斜角

Claims (11)

1.用于车辆的照明装置，所述照明装置包括具有多个光源(2)的光源单元(1)，并且所述照明装置包括沿着主辐射方向(H)设置在光源单元(1)前方的光学单元(3)以用于产生预先给定的光分布(25)，其中，所述光学单元(3)包括投影光学器件(5)，所述投影光学器件在光出射侧上包括具有以矩阵布置的多个微光学元件的第一微光学区域(9)，其特征在于，
-所述第一微光学区域(9)的第一子区域(12)无光学器件地构造以用于形成第一部分光分布(22)，该第一部分光分布包括明/暗界限(30)和在靠近所述明/暗界限(30)的区域中的亮度最大值(31)，
-所述第一微光学区域(9)的至少一个第二子区域(13)具有如下微光学元件，使得第二部分光分布(23)在竖直方向上构造在第一部分光分布(22)的下方，其中，第二部分光分布(23)的亮度最大值(32)在竖直方向上设置在第一部分光分布(22)的亮度最大值(31)的下方，
-所述光分布(25)通过第一部分光分布(22)和第二部分光分布(23)的叠加构成。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述第一微光学区域(9)包括具有如下微光学元件的第三子区域(14)，
-使得第三部分光分布(24)在竖直方向上构造在第二部分光分布(23)的下方，其中，所述第三部分光分布(24)的亮度最大值(33)在竖直方向上布置在第二部分光分布(23)的亮度最大值(32)的下方，
-所述光分布(25)通过第一部分光分布(22)、第二部分光分布(23)和第三部分光分布(24)的叠加构成。
3.根据权利要求2所述的照明装置，其特征在于，所述第二子区域(13)的微光学元件和/或所述第三子区域(14)的微光学元件棱柱状地构造，并且第二子区域(13)的棱柱状的微光学元件相对于竖直平面的倾斜角
Figure FDA0003235481340000021
相比于第三子区域(14)的微光学元件相对于竖直平面的倾斜角
Figure FDA0003235481340000022
更小地构造。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的照明装置，其特征在于，所述第一部分光分布(22)的光强中心处于-0.057°和-3°之间的竖直角度范围内。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的照明装置，其特征在于，所述第一微光学区域(9)的第一子区域(12)具有第一微光学区域(9)的总面积的25％至35％。
6.根据权利要求2或3所述的照明装置，其特征在于，所述第一子区域(12)和第二子区域(13)以及第三子区域(14)沿着水平方向并排地设置在第一微光学区域(9)中。
7.根据权利要求3所述的照明装置，其特征在于，所述倾斜角
Figure FDA0003235481340000023
处于2°至15°的范围内。
8.根据权利要求7所述的照明装置，其特征在于，所述倾斜角
Figure FDA0003235481340000024
处于4°至10°的范围内。
9.根据权利要求2或3所述的照明装置，其特征在于，在所述投影光学器件(5)的光射入侧上设有包括矩阵状地布置的多个微光学元件的第二微光学区域(10)，使得投射到这些微光学元件上的光在水平方向上偏转。
10.根据权利要求9所述的照明装置，其特征在于，所述第二微光学区域(10)的各微光学元件构造成相同的，所述第二子区域(13)的各微光学元件构造成相同的，并且所述第三子区域(14)的各微光学元件构造成相同的。
11.根据权利要求1至3中任一项所述的照明装置，其特征在于，沿着主辐射方向(H)在所述投影光学器件(5)的后方设置有照明光学器件(4)以用于由光源单元(1)辐射的光的准直。
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