CN112154288B - 用于机动车探照灯的照明模块 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于机动车探照灯的照明模块,包括:至少一个光源(1)以及至少一个投影装置(2),其中,投影装置(2)具有入射光学系统(21)和出射光学系统(22),其中,入射光学系统(21)设置用于,由从至少一个光源(1)发射的光在处在入射光学系统(21)和出射光学系统(22)之间的、基本上横向于投影装置(2)的光轴的中间图像平面中形成中间图像,并且出射光学系统(22)设置用于,将形式为第一种预定类型的光分布的中间图像成像到照明模块前的区域中,其中,设置至少一个附加光源(3a、3b、3c、3d),至少一个附加光源(3a、3b、3c、3d)设置用于,在入射光学系统(21)和出射光学系统(22)之间发射光;出射光学系统(22)设置用于,将由至少一个附加光源(3a、3b、3c、3d)发射的光以第二种预定类型的光分布的形式成像到照明模块前的区域中;入射光学系统(21)和至少一个附加光源(3a、3b、3c、3d)被这样构造和这样相对彼此配设,使得至少一个附加光源(3a、3b、3c、3d)和由至少一个附加光源(3a、3b、3c、3d)发射的光不改变中间图像。
Description
技术领域
本发明涉及用于机动车探照灯的、用于(优选同时)实现至少一个主要照明功能和至少一个辅助照明功能的照明模块,其包括至少一个光源以及至少一个投影装置,其中,投影装置具有入射光学系统和出射光学系统,其中,入射光学系统设置用于,在处在入射光学系统和出射光学系统之间的、基本上横向于投影装置的光轴的中间图像平面中,由从至少一个光源发射的光形成中间图像,并且出射光学系统设置用于,将形式为第一种预定类型的光分布的中间图像成像到处在照明模块前的区域中。
此外,本发明还涉及一种带有至少一个这种照明模块的机动车探照灯。
背景技术
上述类型的照明模块由现有技术公知。本申请人的国际申请WO 2015/058227 A1示出了用于机动车探照灯的一种微投影照明模块,其包括至少一个光源以及至少一个投影装置,该投影装置将从至少一个光源出来的光以至少一个光分布的形式成像到机动车前的区域中,其中,投影装置包括:入射光学系统,其由微入射光学系统的阵列构成;出射光学系统,其由微出射光学系统的阵列构成,其中,为每个微入射光学系统配设正好一个微出射光学系统,其中,微入射光学系统被这样构造和/或微入射光学系统和微出射光学系统被这样相对彼此布置,使得从微入射光学系统出来的光正好仅进入到所配设的微出射光学系统,并且其中,由微入射光学系统预成形的光被微出射光学系统作为至少一个光分布成像到机动车前的区域中。
在本申请人的国际申请WO 2017/066817 A1中示出了一种用于车辆探照灯的微投影照明模块,该微投影照明模块包括至少一个光源以及至少一个投影装置,至少一个投影装置将从至少一个光源出来的光以至少一个光分布的形式成像到机动车前的区域中,其中,投影装置具有:入射光学系统,该入射光学系统具有一个、两个或两个以上的微入射光学系统,所述微入射光学系统优选布置在阵列中;和出射光学系统,该出射光学系统具有一个、两个或两个以上的微出射光学系统,所述微出射光学系统优选布置在阵列中,其中,为每个微入射光学系统配设正好一个微出射光学系统,其中,这样来构造微入射光学系统和/或这样来彼此布置微入射光学系统和微出射光学系统,使基本上所有从微入射光学系统出来的光正好仅进入到所配设的微出射光学系统,并且其中,由微入射光学系统预成形的光被微出射光学系统作为至少一个光分布成像到机动车前的区域中。
此外,本申请人的国际申请WO 2017/066818 A1示出了一种用于机动车探照灯的微投影照明模块,其包括至少一个光源以及至少一个投影装置,该投影装置将从至少一个光源出来的光以至少一个光分布的形式成像到机动车前的区域中,其中,投影装置包括:入射光学系统,该入射光学系统具有一个、两个或两个以上的微入射光学系统,该微入射光学系统优选布置在阵列中;出射光学系统,该出射光学系统具有一个、两个或两个以上的微出射光学系统,该微出射光学系统优选布置在阵列中,其中,为每个微入射光学系统配设正好一个微出射光学系统,其中,这样来构造微入射光学系统和/或这样来彼此布置微入射光学系统和微出射光学系统,使得基本上所有从微入射光学系统出来的光正好仅进入到所配设的微出射光学系统中,并且其中,由微入射光学系统预成形的光被微出射光学系统作为至少一个光分布成像到机动车前的区域中,其中,在入射光学系统和出射光学系统之间布置有第一光阑装置。
上述照明模块的缺点是,用唯一一个照明模块仅产生了数量极为有限的光分布并且因此可以实现照明功能(低效率)。主要不利的是,这种照明模块不提供这样的可能性,即,从照明模块的相同的光出射面实现诸如行驶方向显示(静态或动态地例如作为行车灯)、位置灯和/或日间行驶灯(静态地或者作为行车灯)等的辅助照明功能,并且实现诸如近光灯、远光灯、适应性前灯系统的照明功能(AFS探照灯的照明功能)之类的主要照明功能。
发明内容
本发明的任务是,如下来改进传统的照明模块或者这样来扩展该照明模块的结构,使得由相同的照明模块的光出射面可以产生、优选可以同时产生多个照明功能。
该技术问题用前述类型的照明模块由此解决,即,设置至少一个附加的光源,所谓的附加光源,至少一个附加光源设置用于,在入射光学系统和出射光学系统之间发射光(在这个区域中至少一个附加光源发射光);出射光学系统设置用于,从至少一个附加光源发的光以第二种预定类型的光分布的形式成像到照明模块前的区域中;这样来构造和这样来彼此配设入射光学系统和至少一个附加光源,使得至少一个附加光源和从至少一个附加光源发射的光均不改变中间图像。
在此,由至少一个附加光源产生的光不影响用至少一个光源的光产生的中间图像。至少一个附加光源优选在中间图像平面中产生了附加的/第二中间图像,其与(最初的、用至少一个光源的光产生的)中间图像不重叠。
可以考虑的是,准直仪安置在至少一个光源后方。
由此可以例如达到的是,第一种预定类型的光分布与第二种预定类型的光分布在光图像中不重叠,尽管这些光分布从照明模块的相同的光出射面发射。这些光分布可以用于实现不同的照明功能。
入射光学系统和至少一个附加光源例如可以这样来构造和这样相对彼此配设,使得由至少一个光源产生的光按照(或者沿着)第一光程并且由至少一个附加光源产生的光按照不同的第二光程延伸穿过光学投影装置。在此合乎目的的是,至少一个附加光源处在第一光程外,即不处在第一光程内,因而至少一个附加光源和从至少一个附加光源发射的光均不改变中间图像。
可以适宜地规定,至少一个附加光源设置用于,产生经准直的、与投影装置的光轴基本上平行的光。这样的优点是,在用至少一个附加光源产生的光图像方面,至少一个附加光源在入射光学系统和出射光学系统之间的准确的位置并且特别是关于中间图像平面并不重要,由此使对照明模块的校准变得更为简单。甚至可能有利的是,至少一个附加光源没有布置在中间图像平面中。
当入射光学系统和出射光学系统构造成矩阵状的、布置在沿横向于光学投影装置的光轴的平面中的微入射光学系统的或微出射光学系统的阵列,即微入射光学系统阵列或微出射光学系统阵列,其中,每个微入射光学系统这样对应至少一个、优选正好一个微出射光学系统,使得它们具有共同的、优选水平延伸的光轴并且形成了微光学系统时,获得了其它优点。
结合本发明,术语“两个光学系统的共同的光轴”指的是,这两个光学系统的光轴基本上重合。
在光出射面处使用极小的光学系统,即有在微米范围内的表征性尺寸的微光学系统,导致了光出射面在未被照明的状态下和被照明的状态下的都更为均匀的外观。
可以进一步规定,至少一个附加光源具有多个彼此间隔开的发光区域以在入射光学系统和出射光学系统之间发射光,所述发光区域布置在基本上横向于投影装置的光轴的平面中,即所谓的发光平面中。当然,这个平面布置在入射光学系统和出射光学系统之间。优选借助每个发光区域产生光束,所述光束平行于投影装置的光轴传播。
此外可以规定,至少一个附加光源具有光导体元件和配设给该光导体元件的发光器件、优选LED发光器件,其中,发光区域布置在光导体元件中。当发光器件没有处在入射光学系统和出射光学系统之间时,在此可能是有利的。在实践证明的实施方式中可以规定,发光器件和至少一个光源布置在共同的光源承载部上。例如当至少一个光源和发光器件构造成LED光源时,这些LED光源可以布置在共同的导体板(相同的印记)上。
此外可以规定,光导体元件构造成基本上横向于投影装置的光轴布置的光导体板,其中,光导体板具有用于耦合输入发光器件的光的至少一个光耦合输入面,光在光导体板中传播并且在发光区域处从光导体板出来。已知的是,光在光导体内的传播基于全反射发生。发光器件的光可以在侧向或者从下方或者从上方耦合输入到光导体板中。在耦合输入之后,光(基于全反射)朝着在入射光学系统和出射光学系统之间的区域的方向传播。在入射光学系统和出射光学系统之间的区域中,光在光导体板中基本上横向于投影装置的光轴传播,直至光在发光区域中转向并且朝着与光轴基本上平行的方向从光导体板出来。
结合本发明,术语“光导体板”指的是平坦的、在一个平面中沿两个方向延伸的光导体元件。
在此适宜的是,每个发光区域具有多个光耦合输出棱镜。在此,光耦合输出棱镜优选设置用于,将光从光导体板朝基本上平行于光轴的方向耦合输出。光耦合输出棱镜垂直于光在光导体板中的传播方向。光耦合输出棱镜例如具有约40°的装置角(Anstellwinkel)。
从不同的侧面到光导体板中的馈入(耦合输入)和光耦合输出透镜的(形状的)相应的调整,在此可以有助于实现甚至多个(多于两个)不同的照明功能。
在一种有利的实施方式中可以规定,微入射光学系统阵列具有多个配设给发光区域的、优选平坦地构造的中间区域。
微入射光学系统阵列的和/或微出射光学系统阵列的微光学系统可以例如构造成凸透镜。
在微入射光学系统阵列之间的中间区域优选不具有微入射光学系统并且例如这样构造,使得减少了借助至少一个光源产生的光的散射。当至少一个光源产生了平行的光或者所述至少一个光源的光例如通过准直仪被准直时,更确切地说所述光击中入射光学系统时,特别有利的是,平坦地构造中间区域。
在这个意义上,通过这些中间区域进入到投影装置中的光对形成中间图像并且因此对第一种照明功能而言是不重要的。这个光优选被屏蔽(参看下文)。
可以有利地规定,发光区域棋盘式分布在发光平面中并且中间区域棋盘式分布在微入射光学系统阵列中,其中,发光区域布置在所述中间区域后方(沿光轴的方向)。这例如意味着,这个布置是沿光学投影装置的光轴的方向观察优选由正方形构造的棋盘图案。在此合乎目的的是,棋盘图案的区域(其补充棋盘图案的具有发光区域的区域)对应中间区域地布置。
此外,可能合乎目的的是,中间区域构造成不透光的。此外,可以设置带有对应中间区域的不透光的屏蔽区域的屏蔽元件,该屏蔽元件为中间区域屏蔽至少一个光源的光。
此外,可能有利的是,至少一个附加光源构造成用于入射光学系统或出射光学系统的承载部。例如作为硅酮制的微入射光学系统阵列或微出射光学系统阵列的入射光学系统或出射光学系统,优选布置在附加光源处,例如安装到附加光源上,特别是与这个附加光源连接、例如粘接。这尤其鉴于协同使用照明模块的在照明技术上重要的构件而有利(例如当基板用作光导体时)。
入射光学系统、特别是微入射光学系统阵列优选布置在、例如安装在、特别是粘接在至少一个附加光源的面朝至少一个第一光源的侧面上。
当设置两个附加光源,其中,两个附加光源中的第一附加光源承载入射光学系统并且两个附加光源中的第二附加光源承载出射光学系统时,能用按本发明的照明模块实现的照明功能的多样性可以进一步加大。
出射光学系统、特别是微出射光学系统阵列优选布置在、例如安装在、特别是粘接在第二附加光源的背对至少一个第一光源的侧面上。
此外还可能有利的是,第一附加光源的发光区域和第二附加光源的发光区域被这样构造和相对彼此定位,使得由相应的发光区域产生的光线在投影装置的不相交的不同的区域中传播。在此,至少一个或者所有的附加光源的发光区域可以置放在对由至少一个光源发射的光程而言不重要的区域中,所述至少一个光源例如发射用于主要照明功能的光。主要照明功能因此不受妨碍。
此外可以规定,投影装置具有至少一个处在入射光学系统和出射光学系统之间的光阑装置,该至少一个光阑装置具有相应于中间区域的缺口并且设置用于,形成中间图像(例如针对近光分布)和/或修正光学的成像误差。
在另一种优选的实施方式中,设置第一光阑元件,该第一光阑元件置放在发光区域之前并且为发光区域屏蔽至少一个光源的光。
在此,可能合乎目的的是,第一光阑元件设置用于,由从至少一个光源发射的光形成例如用于近光分布的中间图像。
此外可能合乎目的的是,发光区域在至少一个附加光源的发光平面中具有水平地、横向于光学投影装置的光轴延伸的、彼此垂直地、优选等距地间隔开的条带的形式并且光阑元件具有相应于这些条带的不透光的区域。
光阑元件可以例如在关于入射光学系统的光出射侧并且在光导体板之前例如布置在入射光学系统的光出射面或者光导体板的面朝至少一个光源的侧面处,特别是安装到入射光学系统的光出射面上或者光导体板的面朝至少一个光源的侧面上。
此外,可能有利的是,至少一个附加光源构造成用于至少第一光阑元件的承载部。第一光阑元件优选布置在至少一个附加光源处,例如安装到所述至少一个附加光源上、特别是按压到这个附加光源上。
第一光阑元件优选布置在、例如安装在、特别是粘接在至少一个附加光源的面朝至少一个光源的侧面上。
当设置两个附加的光源,其中,第一附加光源承载至少第一光阑元件、第二附加光源承载出射光学系统并且第一光阑元件置放在第一附加光源的发光区域之前时,得出了其它的优点。优选地,出射光学系统、特别是微出射光学系统阵列布置在、例如安装在、特别是粘接在第二附加光源的背对至少一个光源的侧面上。
此外可能有利的是,第一附加光源的发光区域和第二附加光源的发光区域被这样构造和这样相对彼此定位,即,由相应的发光区域产生的光线在投影装置的不同的、不相交的区域中传播。
此外,可以设置第二光阑元件,该第二光阑元件置放在第二附加光源的发光区域之前并且设置用于,屏蔽第二附加光源和/或限制从第一附加光源发射的光。由此可以借助第二光阑元件减少散射光的量和/或减少成像误差。
此外,鉴于投影装置的紧凑的构造方式可能有利的是,第一附加光源构造成用于第二光阑元件的承载部。第二光阑元件优选布置在第一附加光源处,例如安装到第一附加光源上、特别是按压到这个第一附加光源上。
第二光阑元件优选布置在、例如安装在、特别是粘接在第一附加光源的背对至少一个光源的侧面上。
可能合乎目的的是,第一种预定类型的光分布将第二种预定类型的光分布完善成一个总光分布或者第一种预定类型的光分布与第二种预定类型的光分布无关。
在此,无关指的是,第二种类型的光分布可以与第一种类型的光分布是否笔直地产生无关地产生。日间行驶灯例如可以是打开的(用借助至少一个附加光源产生的光产生,在此不会发射近光分布),至少一个光源在此则是关闭的。
如已经提到的那样,第一种预定类型的光分布是主要照明功能光分布、例如近光分布或远光分布。在此,第二种预定类型的光分布是辅助照明功能光分布,例如行驶方向指示光分布、位置灯光分布、日间行驶灯光分布、信号灯光分布。在此,例如可以同时实现至少一个主要照明功能和至少一个辅助照明功能或者同时产生相应的光分布。
第一种类型和第二种类型的光分布可以彼此重叠(当两者产生时)。但也可能有利的是,第二种类型的光分布不与第一种类型的光分布在光图像中重叠(例如近光分布与信号灯光分布)。
本发明可以视有利的实施方式而定带来下列优点中的一个或多个优点:来自相同的光出射面的多个照明功能是可能的;比在分开的实施方案中(多个独立的照明模块)需要更少的结构空间;在照亮的/未照亮的状态下的均匀的外观;发光区域通过透镜光学系统成像,由此实现了光分布并且因此光利用的更好的构造。
可以有利地规定,第一种预定类型的光分布是主要照明功能光分布(简称为主要光分布),如近光分布或远光分布,例如是自适应远光分布,并且第二种预定类型的光分布是辅助光分布,如
* 静态的或动态的、例如形式为行车灯的所发射的行驶方向指示光分布;
* 位置灯光分布;
* 日间行驶灯光分布,其至少部分能以行车灯的形式产生;
* 构造成一个或多个相同的或不同的标志形式的光分布;
* 欢迎灯功能光分布,其中,优选能同时发射主要光分布和辅助光分布。
附图说明
接下来借助在附图中阐明的示例性的实施例更为详细地阐释本发明连同其它的优点。附图中:
图1在立体视图中示出了按照第一实施方式的机动车照明模块;
图1a示出了图1的机动车照明模块的一部分;
图2在立体视图中示出了按照第二实施方式的机动车照明模块;
图3示出了用于图1的机动车照明模块的屏蔽元件;
图4示出了用于图1的机动车照明模块的光阑装置;
图5和图6示出了图2的机动车照明模块的第一光阑元件;
图7至图9示出了按照第一实施方式的机动车照明模块的投影装置的放大部分的剖视图,带有一个附加光源;
图10和图11是按照第一实施方式的机动车照明模块的投影装置的放大部分的剖视图,带有两个附加光源;
图12和13是按照第二实施方式的机动车照明模块的投影装置的放大部分的剖视图,带有一个附加光源;并且
图14和15是按照第二实施方式的机动车照明模块的投影装置的放大部分的剖视图,带有两个附加光源。
具体实施方式
为了改进可读性,每个图都配设置坐标系。在此说明了三个方向:水平方向H和垂直方向V以及机动车照明模块的主发射方向Z。
术语“上”、“下”、“垂直”、“水平”等涉及到机动车照明模块在机动车中的常用的安装位置。当机动车照明模块布置在用于产生至少一个主要光分布的机动车探照灯中时,主发射方向Z例如相应于机动车的前进运动方向。
首先参考图1、1a和2,更确切地说参考机动车照明模块的同样适用于第一实施方式和第二实施方式的那些部分和方面。图1、1a和2分别示出了用于探照灯、特别是机动车探照灯的机动车照明模块(或机动车照明模块的一部分)的示意图,机动车照明模块可以相应于按本发明的照明模块。这种机动车照明模块特别良好地适用于机动车探照灯,在机动车探照灯中,紧凑的构造方式十分重要并且由唯一一个和相同的、优选连续的光出射面应当优选同时实现多种照明功能(例如主要照明功能和至少一个辅助照明功能)。结合本发明,这种光出射面相应于至少一个投影装置2的出射光学系统22的光出射面(也参看图1至15)。在带有出射光学系统22的至少一个投影装置2外,机动车照明模块具有至少一个光源1、例如LED光源。准直仪9优选置放在至少一个光源1之前。此外,投影装置2还具有入射光学系统21。在此,入射光学系统21和出射光学系统22设置用于,在处在入射光学系统21和出射光学系统22之间的、基本上横向于投影装置2的光轴的中间图像平面中,由从至少一个光源1发射的、优选通过准直仪9准直的光,形成中间图像。出射光学系统22设置用于,将形式为第一种预定类型的光分布的中间图像成像到机动车照明模块前的区域中。第一种类型的光分布可以例如是主要照明功能光分布,即在实施机动车照明模块的主要照明功能时产生的光分布。主要照明功能光分布尤其可以是近光分布或(例如自适应的或无眩光的)远光分布。
此外,设置至少一个附加的光源,即所谓的附加光源3a、3c,至少一个第二附加光源3a、3c设置用于,在入射光学系统21和出射光学系统22之间发射光。因此说明了一个地点或区域,在该地点或区域处,至少一个附加光源发出(由该至少一个附加光源产生的)光。由图1、1a和2已经可知,至少一个附加光源3a、3c优选不是点光源。有利的是,至少一个附加光源3a、3c在空间上扩展延伸并且占据在投影装置的入射光学系统21和出射光学系统之间的预定的区域。在此,如借助下文还将说明的例子可以看到的那样,至少一个附加光源3a、3b、3c、3d(也参看图7至15)包括发光器件32,该发光器件处在入射光学系统21和出射光学系统22之间的区域之外。
由至少一个附加光源3a、3b发出的光借助出射光学系统22以第二种预定类型的光分布的形式成像到照明模块之前的(相同的)区域中。第二种类型的光分布优选是辅助照明功能光分布,即在实施机动车照明模块的辅助照明功能时产生的光分布。辅助照明功能光分布尤其可以是日间行驶灯光分布、位置灯光分布、行驶方向指示光分布、信号灯光分布或类似光分布,如信号灯行车灯、特别是闪光灯行车灯也是可能的(位置灯光分布、日间行驶灯光分布同样能作为行车灯)。此外,可以实现标志、欢迎灯功能。
在此,入射光学系统21和至少一个附加光源3a、3c被这样构造和这样相对彼此配设,使得至少一个附加光源3a、3c和由该至少一个附加光源3a、3c发射的光均不改变中间图像。
由至少一个附加光源3a、3b、3c、3d产生的光可以使,用至少一个光源1的光产生的中间图像不受影响/不受妨碍/不被改变。至少一个附加光源3a、3c在中间图像平面中优选产生了不与所述(最初的)中间图像重叠的附加的/第二中间图像。
由至少一个光源1产生的光按照(或者沿着)第一光程100并且由至少一个附加光源3a、3b、3c、3d产生的光按照不同的第二光程300a、300b、300c、300d穿过光学投影装置2传播(尤其参看图7至15)。在此合乎目的的是,至少一个附加光源3a、3b、3c、3d处在第一光程100外,即不处在第一光程内。
有利的是,至少一个附加光源3a、3b、3c、3d设置用于,产生经准直的、基本上平行于投影装置2的光轴的光。
出于这个原因,至少一个附加光源3a、3b、3c、3d在入射光学系统21和出射光学系统22之间的准确的位置并且特别是关于中间图像平面是不重要的。还可以考虑的是,将至少一个附加光源3a、3b、3c、3d置放在中间图像平面中。
可能有利的是,入射光学系统21和出射光学系统22构造成矩阵状的、布置在横向于光学投影装置2的光轴的平面中的微入射光学系统210的或微出射光学系统220的阵列,即微入射光学系统阵列或微出射光学系统阵列,其中,每个微入射光学系统210这样对应至少一个、优选正好一个微出射光学系统220,使得它们具有共同的、优选水平延伸的光轴并且形成了微光学系统。微入射光学系统/微出射光学系统210、220可以例如构造成凸透镜。每个微光学系统的光轴的方向优选与主发射方向Z一致。
结合本发明,术语“两个光学系统的共同的光轴”指的是,这两个光学系统的光轴基本上重合。
如已经在说明书导言中提到的那样,本领域技术人员由本申请人的上述申请WO2015/058227 A1;WO 2017/066817 A1;WO 2017/066818 A1可知针对微光学系统阵列和能借助这种微光学系统阵列形成的投影装置的其它细节。
此外还可能有利的是,至少一个附加光源3a、3b、3c、3d具有多个彼此间隔开的发光区域30a、30b、30c、30d以在入射光学系统21和出射光学系统22之间发光(尤其参看图9至15),发光区域30a、30b、30c、30d布置在基本上横向于投影装置2的光轴的平面中,即所谓的发光平面中。基于上述内容,这个平面当然布置在入射光学系统21和出射光学系统22之间。优选借助每个发光区域产生光束300a、300b、300c、300d,所述光束平行于投影装置2的光轴传播。
有利的是,发光区域30a、30b、30c、30d配设于出射光学系统22。特别有利的是,每个发光区域配设于出射光学系统22的一个区域、如当出射光学系统构造成微出射光学系统阵列时的各个微出射光学系统210或水平的一行微出射光学系统。在传统的、例如线性的光导体/发光体中,耦合输出元件处在发光体(参考发射方向Z)的背侧处。经耦合输出元件转向的光在对置的侧面处通过发光体的弯曲的出射面出来。在此,如由现有技术公知的那样,可能的是,通过构造出射面的区域(在该区域处,光离开发光体)影响发光体的发射特征。出射光学系统22的发光区域30a、30b、30c、30d的上述分配可以例如用于,将出射光学系统22的、优选是该出射光学系统的微出射光学系统210的曲率,用于构成由至少一个附加光源3a、3b、3c、3d产生的光图像。光图像可以一方面通过至少一个附加光源3a、3c、3c、3d的发光区域30a、30b、30c、30d的尺寸和/或形状构成和/或通过出射光学系统22的成像特性、如出射光学系统的厚度或微出射光学系统220的厚度和/或光出射面的形状、例如(局部/整体)曲率构成。由此提高了至少一个附加光源3a、3b、3c、3d的效率。
在图1、1a和2中可以看到,至少一个附加光源3a、3c具有光导体元件31a、31c和已经简要提到的发光器件32,其中,发光器件32配设于光导体元件31a、31c。发光器件32优选构造成LED发光器件。在此,发光区域30a、30b、30c、30d(在图1和2中看不到)优选布置在光导体元件31a、31b、31c、31d中。发光器件32例如不处在入射光学系统21和出射光学系统22之间,如图1、1a和2所示那样。发光器件32可以构造成LED发光器件。完全可以考虑的是,无论是LED光源1还是LED发光器件32均安装在共同的导体板上。此外,LED光源1和LED发光器件32可以分别具有多个LED,其中,无论是LED光源1的LED还是LED发光器件32的LED,均布置在基本上垂直于投影装置2的光轴的平面中并且优选朝着光轴的方向发射光。LED发光器件例如可以具有三个并排(未示出)或上下重叠(参看图1a)布置的LED。LED发光器件从上方/下方的布置使得多个投影装置2能在侧向并排布置在一个机动车探照灯中。
光导体元件可以构造成光导体板31a、31b、31c、31d,它们(在入射光学系统21和出射光学系统22之间的区域中)基本上横行于投影装置2的光轴布置。在此参考上述现有技术。国际申请WO 2015/058227 A1、WO 2017/066817 A1、WO 2017/066818 A1 全部示出了照明模块,即所谓的微投影照明模块,在所述照明模块中,微入射光学系统阵列和微出射光学系统阵列分别涂覆、特别是粘接在基板上、例如玻璃板上。基板经常存在,因为微投影照明模块的微入射光学系统或微出射光学系统已经在制造期间就可以布置在这种玻璃承载部/基板上。借助基板可以例如预定透镜(微光学系统)的光学特性、如焦距。若期望特定的焦距,那么可以通过改变基板的“厚度”达到所述特定的焦距。微入射光学系统、微出射光学系统可以由聚碳酸酯(PC)制造并且布置、例如粘接在冕玻璃(例如B270®玻璃)制的基板上。光导体元件可以例如由聚碳酸酯制成。由此也预定了整个投影装置的厚度、即朝光轴方向的伸展长度。用于微入射光学系统阵列或微出射光学系统阵列的基板可以不一样厚。这具有相同的原因:投影装置的厚度实际上由微入射光学系统阵列或微出射光学系统阵列中的透镜的固定的尺寸来预定。此外,在传统的照明模块中,可以设置一个或多个光阑,所述光阑同样安装到基板上、即所谓的遮光器基板上(遮光器借用了光阑的英语)。在此,在制造过程中这样来减小投影装置的厚度,使得可以嵌入遮光器基板。
可以有利地规定,一个或多个光导体板31a、31b、31c、31d构造成微入射光学系统阵列的和/或微出射光学系统阵列的基板或者构造成遮光器基板。
光导体板31a、31b、31c、31d具有至少一个优选布置在光导体板31a、31b、31c、31d侧向或下方或上方的光耦合输入面310a、310c以耦合输入发光器件32的光320a、320c,光在光导体板中传播并且在发光区域30a、30b、30c、30d处从光导体板出来。属于专业知识的是这样的认识,即,耦合输入的光在光导体中基于全反射传播。图1和2示出了光导体板,其在入射光学系统21和出射光学系统22之间的区域中构造成平坦的并且在这个区域外具有弯曲的区域330a、330c。所示的光导体板31a、31c优选朝着它们的光耦合输入面310a、310c弯曲。由此例如实现了至少一个光源1和发光器件32在共同的、基本上垂直于光轴的平面中的上述布置。由相应的发光器件32平行于投影装置2的光轴发射的光320a、320c通过配设于发光器件32的相应的光耦合输入面310a、310c耦合输入到光导体板31a、31c中,基于全反射而通过弯曲的区域330a、330c传播到光导体板31a、31c的处在入射光学系统21和出射光学系统22之间的区域中并且在发光区域30a、30b、30c、30d处基本上平行于投影装置2的光轴耦合输出。
结合本发明,术语“光导体板”指的是在光从光导体板耦合输出的区域中构造平坦的、在一个平面中朝两个方向延伸的光导体元件。
每个发光区域30a、30b、30c、30d适宜地具有多个光耦合输出棱镜。为了能通过相应的微出射光学系统220准确地成像,有约40°的装置角的棱镜被证实是实际可行的,其平行地耦合输出光。装置角也可以是可变的,因而发生了均匀的光耦合输出。光耦合输出棱镜设置用于,将光从光导体板31a、31b、31c、31d朝着基本上平行于光轴的方向耦合输出。光耦合输出棱镜优选垂直于光在光导体板中的传播方向。
为了定位光导光学系统,两种不同的实施方式被证实尤为合理。
按照第一实施方式,(在该实施方式中,如下文可知,至少一个附加光源3a、3b优选取代用于入射光学系统21和/或出射光学系统22的基板),入射光学系统21和出射光学系统22分别构造成微入射光学系统阵列和微出射光学系统阵列,其中,微入射光学系统阵列具有所配设的、优选平坦构造的中间区域211的多个发光区域30a、30b(这尤其在图1a中可以看到)。
微入射光学系统阵列的中间区域211的特征在于,它们不具有微入射光学系统,在这种情况下没有凸透镜。在这个意义上,通过这些中间区域211进入投影装置中的光对形成中间图像并且因此对第一种照明功能而言是不重要的。
发光区域30a、30b在发光平面中优选(参看图1a)棋盘式分布。中间区域211在微入射光学系统阵列中同样棋盘式分布,其中,发光区域30a、30b(朝投影装置2的光轴的方向看的话)布置在中间区域211的后方。这例如就是说,(朝投影装置2的光轴的方向看的话)发光区域30a、30b置放在微入射光学系统阵列的每个中间区域211后方(例如参看图9至11)。
可能适宜的是,中间区域211构造成不透光的或者设置带有与中间区域211对应的不透光的屏蔽区域230的屏蔽元件23(参看图3)。屏蔽元件23例如用于,为中间区域211屏蔽至少一个光源1的光。
由此可以例如达到的是,至少一个光源1的光没有击中发光区域30,没有在这些发光区域处被散射。这导致了不期望的散射光的减少。
屏蔽元件23优选布置在与光学投影装置2的光轴正交的平面中并且优选基本上延伸经过入射光学系统21的整个光入射面。
在此有利的是,屏蔽元件23在关于入射光学系统21的光入射侧例如布置在入射光学系统21的光入射面处,尤其是安装到入射光学系统21的光入射面上,并且由至少一个光源1产生的光优选可以射入到微入射光学系统210上,但没有射入到微入射光学系统阵列的中间区域211上。
屏蔽元件23可以如在图3中可以看到的那样,构造成带有多个补充不透光的屏蔽区域230的缺口的平坦的光阑。但也可以考虑的是,屏蔽元件23构造成连续的层,其中,这个层具有透光度/透明度不同的区域。也可以考虑的是,能以受控的方式如在液晶显示器中那样改变这些区域的透光度/透明度。
在这个实施方式中,至少一个附加光源3a起到入射光学系统21的承载部/承载元件的作用(图1和7至9)。
入射光学系统21优选布置、例如安装、特别是粘接在至少一个附加光源3a的面朝至少一个第一光源1的侧面上。
至少一个附加光源3a可以起到用于出射光学系统22的承载部/承载元件的作用(图10)。
出射光学系统22优选布置在、例如安装在、特别是粘接在至少一个附加光源3a的背对至少一个第一光源1的侧面上。
也可以设置正好两个附加光源3a、3b,其中,两个附加光源中的第一附加光源3a承载入射光学系统21并且两个附加光源中的第二附加光源3b承载出射光学系统22。由此可以例如加大能实现的辅助照明功能的多样性。
在此合乎目的的是,第一附加光源3a的发光区域30a和第二附加光源3b的发光区域30b被这样构造和相对彼此定位,使得由相应的发光区域30a、30b产生的光线300a、300b在投影装置2的不同的、不相交的区域中传播。
由图7至11尤其可知,发光区域30a和30b可以平行于投影装置的光轴地发射经准直的光。在此,发光区域30a和30b被这样设定尺寸和定位,使得从第一发光区域30a发射的光线300a平行于由第二发光区域30b发射的光线300b、例如处在该光线上方(图10)。若第一发光区域30a在此定位在相应的微出射光学系统220的光轴下方,那么光线300a在这个微出射光学系统220处被折射并且成像到地平线(HH线)上方的区域中。若第二发光区域30b在此定位在相应的微出射光学系统220的光轴下方,那么光线300b在这个微出射光学系统220处被折射并且成像到地平线下方的区域中。以这种方式可以用第一附加光源3a产生在地平线上方发射的光分布,例如信号灯光分布,并且用第二附加光源3b实现在地平线下方的光分布,例如日间行驶灯光分布或行驶方向指示光分布。
此外,投影装置2具有至少一个处在入射光学系统21和出射光学系统22之间的光阑装置7、8,所述至少一个光阑装置7、8具有相应于中间区域211的缺口70(参看图4)。这样做的优点例如是,来自发光区域30a、30b的光,可以不受阻碍地进入相应的微出射光学系统220。此外,光阑装置7、8可以设置用于,形成中间图像,以便用不对称的明暗分界面创造出例如近光分布和/或修正光学的成像误差。光阑装置7、8可以包括多个光阑。
在此合乎目的的是,视第一种类型的或第二种类型的有待产生的光分布来调整至少一个光阑装置7、8的形状。因此图4例如示出了一种光阑装置7,用于产生构造成近光分布的第一种类型的光分布。光阑装置7可以例如安装在光导体板31a、31b的光出射侧上并且具有缺口70的布置结构,所述布置结构考虑到了在微入射光学系统阵列中的中间区域211或屏蔽元件23的不透光的区域。
在第二种优选的实施方式中(参看图2、5、6和12至15)设置第一光阑元件4、5,该第一光阑元件4、5置放在发光区域30c、30d之前并且设置用于,至少为发光区域30c、30d屏蔽至少一个第一光源1的光。在发光区域30c、30d的用于屏蔽的第一光阑元件4、5中,合乎目的地设置相应的的不透光的区域40、50。至少一个附加光源3c优选承载第一光阑元件4、5(图2)。此外还适宜的是,第一光阑元件4、5布置、例如安装、特别是粘接在至少一个附加光源3c的面朝至少一个第一光源1的侧面上,即光入射侧。
用至少一个光源1的光完全照亮发光区域30c、30d(用所述光产生了主要照明功能的光分布、例如近光分布),可能导致不期望地影响近光分布并且导致了可能不允许的高散射光值。光导体板可以同时是用于微透镜阵列(微入射光学系统阵列和/或微出射光学系统阵列)的夹持器。这简化了系统,因为在这种情况下,光导体板在基板的部位处可以代替微入射光学系统或微出射光学系统,由此减小了投影装置的嵌入阻尼,但所需要的结构空间也变小。
在此处要注意的是,许多已经提到的带微光学系统阵列的传统的投影模块具有用于在它们的入射光学系统和出射光学系统之间的光阑的承载部或承载元件。在具体的优选的实施方式中,至少一个附加光源3c承担起这种承载部的功能。
在至少一个附加光源3c、3d的发光平面中的发光区域30c、30d可以例如具有水平地、横向于光学投影装置2的光轴/主发射方向Z延伸的、垂直地(沿方向V)彼此优选等距地间隔开的条带的形式。在这种情况下适宜的是,光阑元件4、5具有对应这些条带的不透光的区域40、50(参看图5和6)。
发光区域30c、30d优选直接(例如0-5 mm)布置在第一光阑元件4、5后方、例如第一光阑元件处。
第一光阑元件4、5优选布置在例如构造成上述微入射光学系统阵列的入射光学系统21和发光区域30c、30d之间。
此外,第一光阑元件5设置用于,由从至少一个光源1发射的光形成用于近光分布的中间图像。这种光阑元件可以例如具有多个相应的缺口。
光阑元件4、5优选在关于入射光学系统21的光出射侧安装在光导体板31c、31d的面朝至少一个光源1的侧面上。
此外,可以设置正好两个附加光源3c、3d,其中,第一附加光源3c至少承载第一光阑元件4、5,第二附加光源3d承载出射光学系统22(参看图14和15)并且第一光阑元件4、5置放在第一附加光源3c的发光区域30c之前。
出射光学系统、特别是微出射光学系统阵列优选布置、例如安装、特别是粘接在第二附加光源3d的背对至少一个第一光源1的侧面上。
参考图14和15可知,第一附加光源3c的发光区域30c和第二附加光源3d的第二发光区域30d被这样构造并且这样相对彼此定位,使得由相应的发光区域30c、30d产生的光线300c、300d在投影装置2的不同的、不相交的区域中传播。第一附加光源3c的发光区域30c可以例如在相应的微光学系统的下方的区域中并且第二附加光源3d的发光区域30d在微光学系统的上方的区域中。在此可能适宜的是,所有的发光区域30c和30d处在第一光程100外。
此外,可以与附加光源3c、3d的数量无关地设置第二光阑元件6。第二光阑元件6可以例如限制和/或准直从第一附加光源3c发射的光(例如参看图13和15)。此外,第二光阑元件6可以置放在第二附加光源3d的发光区域30d之前。在此有利的是,第二光阑元件设置用于,屏蔽第二附加光源3d。
在此处要注意的是,第一光阑元件4、5和第二光阑元件6,与参考第一优选实施方式提到的光阑装置7、8类似地可以附加设置用于,形成中间图像,以便例如创造出一种有不对称的明暗分界面的近光分布,和/或修正光学的成像误差(图12至15)。第一光阑元件4、5和第二光阑元件6可以构造成有多个缺口的平坦的光阑。
图12至15示出了按照第二实施方式的机动车照明模块的投影装置的放大部分的剖视图,其带有不同数量的光阑元件4、5、6和附加光源30c、30d。如下面可以看到的那样,在这种优选的实施方式中,至少一个附加光源替代用于出射光学系统阵列的遮光器基板或基板,即微出射光学系统阵列基板。
由图12至15可知,发光区域30c和30d优选平行于投影装置2的光轴地发射经准直的光300c、300d。在此,发光区域30c和30d被这样设定尺寸和定位,使得从第一发光区域30c发射的光线300c平行于由第二发光区域30d发射的光线300d地延伸、例如在(图14和15)光线上方延伸。若第一发光区域30c(第一附加光源3c的发光区域30c)在此定位在相应的微出射光学系统220的或相应的微光学系统的光轴的下方,那么光线300c在这个微出射光学系统220处被折射并且成像到在地平线上方的区域中。在机动车照明技术中,地平线经常称为“线H-H”或“HH线”。这是在测量屏上的相应于地平线的线,在机动车照明技术实验室中在测量屏上测量由照明模块产生的光分布。线H-H是测量屏坐标系的一部分,该测量屏坐标系在机动车照明技术中很常见。线H-H是地平线,其平行于车道(在实验室中的假想的车道)延伸并且延伸穿过来自照明模块的中点的测定光度的发射轴与测量屏的交点HV。点HV是测量屏坐标系的原点。
若第二发光区域30d(第二附加光源3c的发光区域30c)在此定位在相应的微出射光学系统220或相应的微光学系统的光轴下方,那么光线300d在这个微出射光学系统220处被折射并且成像到地平线下方的区域中。以这种方式可以例如用第一附加光源3c产生了在地平线上方发射的光分布,例如信号灯光分布,并且用第二附加光源3d实现了处在地平线下方的光分布,例如日间行驶灯光分布或行驶方向指示光分布。发光区域30c、30d优选直接布置在相应的(第一或第二)光阑元件4、5的相应的不透光的区域处或后方。
此外可以规定,第一附加光源3c也承载第二光阑元件6。
第二光阑元件6优选布置、例如安装、特别是粘接在第一附加光源3c的背对至少一个第一光源1的侧面上、优选光导体板31c、31d上。
当然,用于机动车探照灯的能使用的照明模块具有其它没有结合本发明明确提到的部件。这些其它部件是(但例如不是最终的)冷却体、承载框架、机械的和/或电气的调整装置、盖等。但为了简单示出,在此取消了对照明模块的这些符合标准的模块的说明。
在权利要求中的附图标记仅用于更好地理解本发明并且无论如何均不意味着对本发明的限制。
Claims (16)
1.用于机动车探照灯的照明模块,包括:
*)至少一个光源(1),以及
*)至少一个投影装置(2),其中,投影装置(2)具有入射光学系统(21)和出射光学系统(22),其中,
*)入射光学系统(21)设置用于,由从至少一个光源(1)发射的光在处在入射光学系统(21)和出射光学系统(22)之间的、基本上横向于投影装置(2)的光轴的中间图像平面中形成中间图像,并且
*)出射光学系统(22)设置用于,将形式为第一种预定类型的光分布的中间图像成像到照明模块前的区域中,
其特征在于,
- 设置至少一个附加光源(3a、3b、3c、3d),至少一个附加光源(3a、3b、3c、3d)设置用于,在入射光学系统(21)和出射光学系统(22)之间发射光并且在中间图像平面中产生了附加的中间图像;
- 出射光学系统(22)设置用于,将由至少一个附加光源(3a、3b、3c、3d)产生的附加的中间图像以第二种预定类型的光分布的形式成像到照明模块前的区域中;
- 入射光学系统(21)和至少一个附加光源(3a、3b、3c、3d)被这样构造和这样相对彼此配设,使得由至少一个附加光源(3a、3b、3c、3d)产生的附加的中间图像不与借助入射光学系统(21)由从至少一个光源(1)发射的光形成的中间图像重叠;
所述入射光学系统(21)构造成矩阵状的、布置在横向于所述光学投影装置(2)的光轴的平面中的微入射光学系统(210)的阵列,所述至少一个附加光源(3a、3b、3c、3d)具有多个彼此间隔开的发光区域(30a、30b、30c、30d)以在所述入射光学系统(21)和所述出射光学系统(22)之间发射光,发光区域(30a、30b、30c、30d)布置在基本上横向于所述投影装置(2)的光轴的发光平面中,所述微入射光学系统的阵列具有多个配设于所述发光区域(30a、30b)的、平坦构造的中间区域(211),其中,所述发光区域(30a、30b)棋盘式分布在发光平面中并且中间区域(211)这样棋盘式分布在微入射光学系统的阵列中,使得所述发光区域(30a、30b)布置在中间区域(211)后方。
2.按照权利要求1所述的照明模块,其特征在于,所述至少一个附加光源(3a、3b、3c、3d)设置用于,产生基本上平行于所述投影装置(2)的光轴的经准直的光。
3.按照权利要求1或2所述的照明模块,其特征在于,所述出射光学系统(22)构造成矩阵状的、布置在横向于所述光学投影装置(2)的光轴的平面中的微出射光学系统(220)的阵列,其中,每个微入射光学系统(210)这样对应至少一个微出射光学系统(220),使得它们具有共同的光轴并且形成了微光学系统。
4.按照权利要求3所述的照明模块,其特征在于,每个微入射光学系统(210)这样对应正好一个微出射光学系统(220),使得它们具有水平延伸的光轴。
5.按照权利要求1所述的照明模块,其特征在于,所述至少一个附加光源(3a、3b、3c、3d)具有光导体元件(31a、31b、31c、31d)和配设给光导体元件的发光器件(32),其中,所述发光区域(30a、30b、30c、30d)布置在光导体元件(31a、31b、31c、31d)中,其中,光导体元件(31a、31b、31c、31d)构造成基本上横向于所述投影装置(2)的光轴布置的光导体板,其中,光导体板具有至少一个光耦合输入面(310a、310c)以耦合输入发光器件(32)的光,所述光在光导体板中传播并且在发光区域处从光导体板出来,其中,每个发光区域(30a、30b、30c、30d)具有多个光耦合输出棱镜。
6.按照权利要求5所述的照明模块,其特征在于,所述发光器件是LED发光器件。
7.按照权利要求1所述的照明模块,其特征在于,所述中间区域(211)构造成不透光的或者设置带有对应所述中间区域的不透光的屏蔽区域(230)的屏蔽元件(23),屏蔽元件(23)为所述中间区域(211)屏蔽所述至少一个光源(1)的光。
8.按照权利要求1所述的照明模块,其特征在于,所述至少一个附加光源(3a)构造成用于所述入射光学系统(21)或所述出射光学系统(22)的承载部,其中,设置正好两个附加光源(3a、3b),其中,所述两个附加光源中的第一附加光源(3a)承载所述入射光学系统(21)并且所述两个附加光源中的第二附加光源(3b)承载所述出射光学系统(22),所述第一附加光源(3a)的发光区域(30a)和所述第二附加光源(3b)的发光区域(30b)被这样构造和相对彼此定位,使得由相应的发光区域(30a、30b)产生的光线(300a、300b)在所述投影装置(2)的不同的、不相交的区域中传播。
9.按照权利要求1所述的照明模块,其特征在于,所述投影装置(2)具有至少一个处在所述入射光学系统(21)和所述出射光学系统(22)之间的光阑装置(7、8),该至少一个光阑装置(7、8)具有相应于所述中间区域(211)的缺口(70)并且设置用于形成中间图像和/或修正光学的成像误差。
10.按照权利要求1所述的照明模块,其特征在于,设置第一光阑元件(4、5),该第一光阑元件(4、5)置放在所述发光区域(30c、30d)之前并且为所述发光区域(30c、30d)屏蔽所述至少一个光源(1)的光,其中,所述发光区域(30c、30d)在所述至少一个附加光源(3c、3d)的发光平面中具有水平地、横向于所述光学投影装置(2)的光轴延伸的、彼此垂直地等距地间隔开的条带的形式,并且所述光阑元件(4、5)具有相应于这些条带的不透光的区域(40、50)。
11.按照权利要求10所述的照明模块,其特征在于,设置正好两个附加光源(3c、3d),其中,第一附加光源(3c)至少承载所述第一光阑元件(4、5),第二附加光源(3d)承载所述出射光学系统(22)并且所述第一光阑元件(4、5)置放在所述第一附加光源(3c)的发光区域(30c)之前,其中,第一附加光源(3c)的发光区域(30c)和第二附加光源(3d)的发光区域(30d)被这样构造和这样相对彼此定位,使得由相应的发光区域(30c、30d)产生的光线(300c、300d)在所述投影装置(2)的不同的、不相交的区域中传播。
12.按照权利要求11所述的照明模块,其特征在于,设置第二光阑元件(6),该第二光阑元件(6)置放在所述第二附加光源(3d)的发光区域(30d)之前,并且设置用于,屏蔽所述第二附加光源(3d)和/或限制由所述第一附加光源(3c)发射的光。
13.按照权利要求1或2所述的照明模块,其特征在于,第一种预定类型的光分布是主要光分布,并且第二种预定类型的光分布是辅助光分布,其中,同时发射主要光分布和辅助光分布。
14.按照权利要求13所述的照明模块,其特征在于,主要光分布是近光分布或远光分布,辅助光分布是:
* 静态的或动态的、形式为行车灯的所发射的行驶方向指示光分布;
* 位置灯光分布;
* 日间行驶灯光分布,其至少部分能以行车灯的形式产生;
* 构造成一个或多个相同的或不同的标志形式的光分布;
* 欢迎灯功能光分布。
15.按照权利要求14所述的照明模块,其特征在于,远光分布是自适应远光分布。
16.机动车探照灯,带有至少一个按照权利要求1至15中任一项所述的照明模块。
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