CN112424527A - 用于改变机动车辆的前照灯光束分布的光学元件 - Google Patents

用于改变机动车辆的前照灯光束分布的光学元件 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种光学元件(1)，其包括树脂体(2)，其具有覆盖有能够反射光束的反射涂层的功能表面(3)，所述反射涂层包括至少部分覆盖所述功能表面(3)的铜层，覆盖铜层的镍层和覆盖镍层的铬层。

Description

用于改变机动车辆的前照灯光束分布的光学元件
【技术领域】
本发明涉及机动车辆的设备领域，尤其涉及用于这些机动车辆的前照灯。
【背景技术】
机动车辆前照灯通常包括椭圆形反射器，在该椭圆形反射器中布置有光源，允许遮挡光束的各种阶段的截止带以及散射在道路上产生的光束的光学透镜。
截止带由致动器电致动，以便根据命令在至少两个角度位置之间移动，在该至少两个角度位置中，或多或少地遮挡光束。这样可以将前照灯的范围限制在例如近光大灯的范围，即近光灯位置，以免使沿相反方向行驶的驾驶员感到眩目，或者在远光大灯的范围，即所谓的远光灯位置，该位置没有遮挡物。这项技术通常用于包括大功率光源的前照灯，例如卤素或氙气前照灯，由于截止带拦截光通量而造成的发光强度损失并不是真正有害的。
当前，机动车辆前照灯技术倾向于使用由被称为LED(“Light-Emitting Diodes”)的发光二极管组成的光源，由于其降低的成本和更长的使用寿命。另一方面，这些设备所发出的发光强度目前仍然受到限制，因此有必要最大限度地利用它。因此，期望能够省去遮蔽构件，该遮蔽构件在近光束位置吸收基本上一半的发射光通量。
文献FR 3 028 002提出了使用移动反射表面。由于其可移动性，该反射表面使得可以在没有任何遮挡的情况下根据需要将光束改变方向以形成远光或近光，因此不会损失所发射光束的一部分输出。
然而，该反射表面暴露于外部辐射，特别是太阳辐射。因此，可以通过将外部辐射聚焦在所述反射表面上来加热。该反射表面由塑料支撑物承载，因此塑料支撑物由于在反射表面上的加热而损坏。
【发明内容】
本发明的目的是通过提供一种耐热光学元件来克服以上这些缺点。
为此，本发明涉及一种用于改变机动车辆前照灯的光束分布的光学元件。
根据本发明，光学元件包括树脂体，该树脂体的功能表面覆盖有能够反射光束的反射涂层，该反射涂层包括：
-至少部分覆盖功能表面的铜层，
-覆盖铜层的镍层，
-覆盖镍层的铬层。
因此，通过铜层可以消散在功能表面上发生的热量。根据一个实施例，光学元件还包括在功能表面和铜层之间的镍镀层。根据一个实施例，光学元件包括镀层，该镀层在功能表面和铜层之间包括镍和铜的混合物。
镀层允许反射涂层与树脂体的良好粘合。
根据另一个实施例，镍层包括：
-覆盖铜层的半光亮镍底层，
-覆盖半光亮镍底层的高硫镍底层，
-覆盖高硫镍底层的光亮镍底层，
-覆盖光亮镍底层的哑光镍底层。
根据第一实施例，功能表面具有半椭圆形状。
根据第二实施例，功能表面具有平面形状。
本发明还涉及一种机动车辆的前照灯，其包括至少一个反射器和至少一个能够发射至少一个光束的光源，所述反射器具有在椭圆体的对称平面上方延伸的半椭圆体的一部分的形状，所述光源位于椭圆体的对称轴上。
根据本发明，前照灯还包括如上所述的光学元件，该光学元件被设计为可移动的，以改变由光源发射并由反射器反射的光束的分布。
此外，光源基本上设置在椭圆体的第一焦点上，反射器能够将光束反射到椭圆体的第二焦点上，光学元件的功能表面设置在第二焦点上。
此外，前照灯包括驱动模块，该驱动模块被配置为在光学元件的至少第一位置和光学元件的第二位置之间改变光学元件的位置，其中光学元件的第一位置使得可以在前照灯的输出处形成近光形式的光束，并且光学元件的第二位置使得可以在前照灯的输出处形成远光形式的光束。
本发明还涉及一种制造如上所述的用于改变光束分布的光学元件的方法。
根据本发明，该方法包括以下步骤：
-形成具有功能表面的树脂体的步骤；
-第一步骤，用铜层覆盖功能表面的至少一部分；
-第二步骤，用镍层覆盖铜层；
-第三步骤，用铬层覆盖镍层。
根据一个实施例，该方法还包括在第一覆盖步骤之前施加镍镀层的步骤。
根据一个变型，该方法还包括在第一覆盖步骤之前用包括镍和铜的混合物的镀层覆盖的步骤。
根据另一个实施例，第二覆盖步骤包括：
-第一子步骤，将半光亮镍底层施加到铜层；
-第二子步骤，将高硫镍底层施加到半光亮镍底层；
-第三子步骤，将光亮的镍底层涂覆到高硫镍底层上；
-第四子步骤，将哑光镍底层施加到光亮镍底层。
【附图说明】
通过参考附图阅读说明书，本发明及其特征和优点将更加清楚地体现出来，其中：
-图1是根据一个实施例的用于机动车辆的前照灯的轮廓图，
-图2是根据一个实施例的光学元件的透视图，
-图3示出了根据一个实施例的主体上的反射涂层的横截面，
-图4示出了根据另一实施例的在主体上的反射涂层的横截面。
【具体实施方式】
图1示出了用于机动车辆的前照灯13。
前照灯包括至少一个反射器14和至少一个能够发射至少一个光束17的光源15。
在下面的描述中，术语“光束”将以单数形式使用。但是，应该理解，该术语也可以表示复数形式的“光束”。
反射器14具有在椭圆的对称平面16上方延伸的半椭圆体的一部分的形状。光源15位于椭圆体的对称轴上。光源可以包括至少一个LED二极管，该LED二极管以2π球面弧度的立体角发射，使得由光源发射的所有光束被反射器反射。
前照灯13还包括可移动光学元件1，该可移动光学元件1用于改变由光源15发射并由反射器14反射的光束18的分布。
有利地，光源15基本上设置在椭圆体的第一焦点处。然后，反射器14能够将光束17朝着椭圆体的第二焦点反射。
前照灯还可以包括透镜18，透镜18在所述光束17已经在反射器14上反射然后被光学元件1遮挡和/或反射之后布置在光束17的路径中。透镜18优选地是会聚的。
有利地，前照灯13包括驱动模块16，该驱动模块16被配置为在光学元件1的至少第一位置和光学元件1的第二位置之间改变光学元件1的位置。光学元件1的第一位置使得可以在前照灯13的输出处形成近光灯形式的光束。光学元件1的第二位置使得可以在前照灯13的输出处形成远光灯形式的光束。
图2示出了用于改变光束分布的光学元件1。
光学元件1包括树脂体2，树脂体具有功能表面3，树脂体的功能表面3覆盖有能够反射光束的反射涂层4。
以非限制性方式，树脂可以是用玻璃纤维(PPA GF25-40％)增强的聚邻苯二甲酰胺(PPA)。该树脂具有优异的热性能和高机械强度。它也抗疲劳。
优选地，树脂可以是增强的PPA(PPA MR 30％)。该树脂具有出色的热性能，良好的机械强度和非常好的尺寸稳定性。PPA MR 30％因其尺寸稳定性而被优先选用。毕竟，连续的涂层往往会放大外观上的任何缺陷。
有利地，光学元件1的功能表面3基本上设置在椭圆形的第二焦点处。
功能表面3可以具有半椭圆形或平面形状。
功能表面3的半椭圆形可以对应于位于椭圆体的焦平面之外，在透镜18和焦平面之间的凹入的半椭圆形，从而允许光源15的反射以实现附加的、柔和的光分布在近光灯上方，以增加垂直交通标志的可见度。
反射涂层4包括(图3)：
-至少部分覆盖功能表面3的铜层5，
-覆盖铜层5的镍层6，和
-覆盖镍层6的铬层7。
铜层5对应于导热层。所述铜层5在功能表面3上耗散由外部辐射19产生的热量。它还具有良好的耐高温性和温度变化性。铜与树脂体2和镍层6的材料表现出良好的粘附性。铜层5也使反射涂层4具有良好的弹性。
如果前照灯13包括会聚透镜18，则由于外部辐射19在所述功能表面3上的会聚而引起的功能表面3的热量可以通过铜层5消散。因此，加热不会局限于外部辐射19会聚的位置。这防止了树脂体2的破坏。
以非限制性的方式，铜层5的厚度在15μm和25μm之间，优选地为20μm。
镍层6使得可以抵抗反射涂层4的腐蚀。它还表现出良好的耐气候循环性。
铬层7使得可以赋予反射涂层4硬度和亮度。
以非限制性的方式，铬层的厚度在0.1μm和1μm之间，优选地为0.25μm。
根据一个实施例，反射涂层还包括在功能表面3和铜层5之间的镀层8。
镀层8可以由镍制成或者包括镍和铜的混合物。
以非限制性方式，镀层包含50％至70％的铜和50％至30％的镍。优选地，镀层包含约60％的铜和40％的镍。
镀层8改善了铜层5对树脂体2的粘附性。
以非限制性的方式，镀层的厚度在0.5μm至1.5μm之间，优选为1μm。
根据另一个实施例(图4)，镍层6包括：
-覆盖铜层5的半光亮镍底层9，
-覆盖半光亮镍底层9的高硫镍底层10，
-覆盖高硫镍底层10的光亮镍底层11，
-覆盖光亮镍底层11的哑光镍底层12。
半光亮的镍底层9提供了铜层5和镍层6的良好的相互粘附力。它还使反射涂层4具有良好的耐腐蚀性。
半光亮镍底层9以非限制性方式具有0.002％至0.005％质量的低硫含量。
以非限制性的方式，半光亮镍底层9的厚度在10μm至20μm之间，优选地为15μm。
高硫镍底层10使得半光亮镍底层9和光亮镍底层11具有良好的粘附性。
高硫镍底层10以非限制性方式具有0.1％至0.25％质量的硫含量。术语“高硫镍”是指镍包含0.1％至0.25％质量的硫含量。
以非限制性的方式，高硫镍底层10的厚度在1.5μm和2.5μm之间。
光亮镍底层11为反射涂层4赋予良好的光泽，并改善了反射涂层4的硬度。
以非限制性方式，光亮镍底层11的厚度在5μm和15μm之间，优选地为10μm。
哑光镍底层12赋予反射涂层4与镜子相同的光泽表面。
以非限制性方式，哑光镍底层12的厚度为5μm至15μm，优选为10μm。
术语“半光亮”，“光亮”和“哑光”可以通过漫反射和镜面反射(反射率)之间的关系相互关联。如果入射光线在许多方向上反射，则可以认为反射是漫反射的，而当入射光线在一个方向上反射时，则认为反射是镜面的。
因此，术语“哑光”可以表示漫反射大于镜面反射。因此，由散射反射的光能大于镜面反射的光能。
术语“光亮”可以表示镜面反射大于漫反射。因此，镜面反射的光能大于漫反射所反射的光能。
术语“半光亮”源自这些定义。因此，这可能意味着镜面反射与漫反射大致一样大或明显小于漫反射。因此，镜面反射的光能基本上等于或明显小于漫反射所反射的光能。
以非限制性的方式，光亮表面的反射率(镜面反射)在50％至100％之间，半光亮表面在20％至50％之间，而哑光表面小于20％。
可以通过包括以下步骤的制造过程来制造光学元件1：
-形成具有功能表面3的树脂体2的步骤；
-第一步骤，用铜层5覆盖功能表面3的至少一部分；
-第二步骤，用镍层6覆盖铜层5；
-第三步骤，用铬层7覆盖镍层6。
形成树脂体2的步骤可以通过模制树脂或通过3D打印来进行。
第一覆盖步骤可以通过化学镀铜来进行。
第二覆盖步骤可以通过电解沉积进行。
第三覆盖步骤可以通过电解沉积进行。
根据一个实施例，该方法还包括在第一覆盖步骤之前施加镍或镍和铜的混合物的镀层8的步骤。
施加镀层8的步骤可以通过电解沉积来进行。
根据另一个实施例，第二覆盖步骤包括：
-第一子步骤，将半光亮镍底层9施加到铜层5；
-第二子步骤，将高硫镍底层10施加到半光亮镍底层9上；
-第三子步骤，将光亮的镍底层11施加到高硫镍底层10上；
-第四子步骤，将哑光镍底层12施加到光亮镍底层11上。
每个子步骤可以通过电解沉积来实现。
第一覆盖子步骤可包括沉积哑光镍层并抛光哑光镍层。
第三覆盖子步骤可包括沉积哑光镍层并将哑光镍层浸入含有增亮添加剂的浴中。
本说明书参考附图和/或技术特征详细描述了各种实施例。本领域技术人员将理解，除非另外明确指出或除非这些技术特征不兼容，否则各种实施例的各种技术特征可以彼此组合以便获得其他实施例。

Claims (13)

1.一种用于改变机动车辆前照灯的光束分布的光学元件，其特征在于，它包括树脂体(2)，所述树脂体具有功能表面(3)，所述树脂体的功能表面(3)覆盖有能够反射光束的反射涂层(4)，所述反射涂层(4)包括：
-至少部分覆盖功能表面(3)的铜层(5)，
-覆盖所述铜层(5)的镍层(6)，和
-覆盖所述镍层(6)的铬层(7)。
2.根据权利要求1所述的光学元件，其特征在于，所述光学元件还包括在所述功能表面(3)和所述铜层(5)之间的镍镀层(8)。
3.根据权利要求1所述的光学元件，其特征在于，所述光学元件还包括镀层(8)，所述镀层(8)在所述功能表面(3)和所述铜层(5)之间包括镍和铜的混合物。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的光学元件，其特征在于，所述镍层(6)包括：
-覆盖所述铜层(5)的半光亮镍底层(9)，
-覆盖所述半光亮镍底层(9)的高硫镍底层(10)，
-覆盖所述高硫镍底层(10)的光亮镍底层(11)，
-覆盖所述光亮镍底层(11)的哑光镍底层(12)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的光学元件，其特征在于，所述功能表面(3)具有半椭圆形的形状。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的光学元件，其特征在于，所述功能表面(3)具有平面形状。
7.一种机动车辆的前照灯，其包括至少一个反射器(14)和至少一个能够发射至少一个光束的光源(15)，所述反射器(14)具有在椭圆体的对称平面(16)上方延伸的半椭圆体的一部分的形状，所述光源(15)位于椭圆体的对称轴上，其特征在于，它还包括根据权利要求1至6中任一项所述光学元件(1)，所述光学元件(1)被设计为可移动的，以改变由所述光源(15)发射并由所述反射器(14)反射的光束(18)的分布。
8.根据权利要求7所述的前照灯，其特征在于，所述光源(15)基本上设置在所述椭圆体的第一焦点处，所述反射器(14)能够将一个或多个光束朝着所述椭圆体的第二焦点反射，所述光学元件(1)的功能表面(3)设置在第二焦点上。
9.根据权利要求7或8中任一项所述的前照灯，其特征在于，所述前照灯包括驱动模块(16)，所述驱动模块被配置为在所述光学元件(1)的至少第一位置和光学元件(1)的第二位置之间改变所述光学元件(1)的位置，其中光学元件(1)的第一位置使得在前照灯(13)的输出处形成近光形式的光束，并且光学元件(1)的第二位置使得在前照灯(13)的输出处形成远光形式的光束。
10.一种制造根据权利要求1至6中的任一项所述的用于改变光束分布的光学元件(1)的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
-形成具有功能表面(3)的树脂体(2)的步骤；
-第一步骤，用铜层(5)覆盖功能表面(3)的至少一部分；
-第二步骤，用镍层(6)覆盖铜层(5)；
-第三步骤，用铬层(7)覆盖镍层(6)。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在第一覆盖步骤之前施加镍镀层(8)的步骤。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法包括在第一覆盖步骤之前用包括镍和铜的混合物的镀层(8)覆盖的步骤。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二覆盖步骤包括：
-第一子步骤，将半光亮镍底层(9)施加到铜层(5)，
-第二子步骤，将高硫镍底层(10)施加到半光亮镍底层(9)，
-第三子步骤，在高硫镍基底层(10)上涂覆光亮镍基底层(11)，以及
第四子步骤，在光亮镍基底层(11)上涂覆哑光镍子层(12)。
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