CN116368417A - 用于机动车前照灯的照明装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于机动车前照灯的照明装置(1)，其包括：发光器件；光学元件(2)，其用于形成光分布，其中，光学元件(2)具有焦点；保持装置(3)，其保持光学元件(2)相对于发光器件的位置，其中，保持装置(3)具有补偿元件(4)，该补偿元件将光学元件(2)与保持装置(3)连接，其中，补偿元件(4)具有第一端部区段(4a)和第二端部区段(4b)，其中，第一端部区段(4a)与光学元件(2)连接，并且第二端部区段(4b)与保持装置(3)连接，其中，补偿元件(4)如此构造，使得补偿元件(4)在方向(X)上具有取决于温度的纵向延展，其中，补偿元件(4)与光学元件(2)如此连接并且设立成使光学元件(2)根据温度相对于光图像平面如此枢转和/或移动，使得光学元件(2)的焦点位于光图像平面内。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于机动车前照灯的照明装置，其包括：
-发光器件，其用于产生和辐射光，其中，发光器件设立成产生位于光图像平面中的光图像，
-光学元件，其用于从利用发光器件产生的光图像中形成光分布，其中，光学元件在光传播方向上布置在光图像平面之后，并且具有焦点和光学轴线，其中，焦点位于光学元件和发光器件之间，并且光学轴线在光学元件和发光器件之间伸延，其中，光学元件设立成将光图像以光分布的形式成像到交通空间中，
-保持装置，其设立成保持光学元件相对于发光器件的位置，优选地如此进行保持，使得在发光器件的切断状态下，光学元件的焦点位于光图像平面外。
本发明还涉及一种包括照明装置的机动车前照灯。
背景技术
用于机动车前照灯的照明装置在现有技术中是已知的。这些照明装置通常具有发光器件和成像系统，该成像系统将发光器件的光成像到交通空间中。不利的是，由温度引起、尤其是由于发光器件产生的热而发生成像系统变热，这伴随有成像系统的不期望的热延展。这可导致成像故障，该成像故障可改变利用成像系统产生的光图像。
为了使照明装置的部件的由温度引起的延展最小化，在现有技术中通常采用对发光器件或成像系统的冷却或者对发光器件或成像系统的特别高效的热隔绝。然而，为此需要成本巨大且复杂的冷却系统或隔绝系统。
发明内容
本发明的目的在于，减轻或消除现有技术的缺点。因此，本发明尤其是旨在提出一种照明装置，其中改善了对照明装置的由温度引起的延展的补偿。
该目的通过具有权利要求1的特征的照明装置来实现。优选的实施方案在从属权利要求中说明。
根据本发明，保持装置具有至少一个补偿元件，该补偿元件将光学元件与保持装置连接，其中，补偿元件具有第一端部区段和第二端部区段，其中，第一端部区段与光学元件连接，并且第二端部区段与保持装置连接，其中，补偿元件由如下材料构成，该材料如此构造，使得补偿元件在方向(X)上具有取决于温度的纵向延展，其中，方向(X)平行于光学元件的光学轴线伸延，其中，补偿元件与光学元件如此连接并且设立成使光学元件根据温度相对于光图像平面如此枢转和/或移动，使得光学元件的焦点位于光图像平面内。
因此产生如下优点：可以补偿或抵偿由于光学元件的由温度引起的延展而引起的光学元件的焦点的移动。光学元件具有焦点或焦线，其中，当焦点位于光图像平面内时，光学元件将所期望的或所要求的光分布成像到交通空间中。在发光器件的接通状态下，可发生光学元件的由温度引起的延展，由此使焦点从光图像平面中移出。补偿元件具有这样的取决于温度的(或由温度引起的)长度变化或纵向延展变化(补偿元件的长度尤其是可变的，并且可以随着温度的升高而在方向(X)上增大并随着温度的降低而在方向(X)上减小)，使得可以尤其是利用相应的长度变化来补偿焦点的由热引起的移动。光学元件的枢转或移动如此抵抗焦点的由热引起的移动，使得光学元件相对于发光器件或光图像平面进行枢转和/或移动，因此在移动或枢转之后焦点位于光图像平面内。在发光器件的切断状态下，焦点可以位于光图像平面外，并且在发光器件的接通状态下(在该接通状态下存在与切断状态相比更高的温度)，由于光学元件的枢转和/或移动，焦点可以位于光图像平面内。焦点的移动可以通过补偿元件的由温度引起的延展或由温度引起的压缩实现。补偿元件可以设立成使光学元件如此枢转和/或移动，使得焦点始终尤其是在当前温度的情况下或在温度变化期间或在其之后位于光图像平面内。换句话说，补偿元件可以如此构造并且设立成使光学元件在连续的温度变化(例如优选连续的温度上升或温度下降)期间连续地或动态地枢转和/或移动。补偿元件的材料可以如此进行选择，使得补偿元件的取决于温度的长度变化补偿由于光学元件的变热而引起的焦点的移动。保持装置可以布置在发光器件和光学元件之间。发光器件可以具有光源(例如LED或激光光源)，并且可以包括设立成产生光图像平面中的光图像的器件。光学元件可以将光图像以光分布(例如近光灯分布)的形式成像到交通空间中。补偿元件可以如此构造，使得温度变化、优选连续的温度变化引起补偿元件的优选连续的长度变化。补偿元件的长度尤其是温度的函数。由于温度变化而引起的长度变化例如可以是0.1mm-1mm、优选0.2mm-0.8mm每10℃。补偿元件例如可以包括金属或塑料，优选铝、压铸锌、聚环己基二甲基对苯二甲酸酯(Polycyclohexylendimethylenterephthalat)、聚苯醚、聚酰胺、聚氯乙烯、聚丙烯。
可以设置成，光学元件由于补偿元件的纵向延展的取决于温度的变化而引起的枢转和/或移动包括光学元件围绕y轴和/或围绕z轴的枢转和/或沿着方向(X)的移动，其中，y轴正交于z轴定向，并且y轴和z轴分别正交于方向(X)定向。方向(X)可以在光辐射方向上和/或在具有照明装置的机动车的行驶方向上定向。y轴和z轴优选位于光学元件的对称平面内，其中，对称平面正交于方向(X)定向。光学元件例如可以包括透镜，其中，对称平面形成透镜的对称平面。
可以设置成，保持装置具有至少一个接合元件，其中，接合元件具有至少两个卡锁凹部，所述卡锁凹部在方向(X)上彼此间隔开地布置，其中，补偿元件具有卡锁元件，该卡锁元件设立成接合到接合元件的卡锁凹部中的一个中，其中，卡锁元件在第一卡锁凹部中的接合限定了光学元件相对于发光器件的第一位置，并且卡锁元件在第二卡锁凹部中的接合限定了光学元件相对于发光器件的第二位置，其中，光学元件在第一位置与第二位置相比相对于发光器件枢转和/或移动。在第一位置，光学元件可以与发光器件或光图像平面具有第一间距，并且在第二位置具有第二间距。在第一位置，光学元件可以与发光器件或光图像平面具有第一角度，并且在第二位置具有第二角度。在卡锁元件从第一卡锁凹部转移到第二卡锁凹部中的过渡中，优选地发生光学元件从第一间距到第二间距和/或从第一角度到第二角度的移动。补偿元件和保持装置尤其还可以牢固地或刚性地或不可松开地相互连接，其中，补偿元件和保持装置之间的连接例如可借助于激光焊接连接来建立。
可以设置成，光学元件在第一位置与第二位置相比相对于发光器件围绕y轴和/或围绕z轴枢转和/或沿着方向(X)移动，其中，y轴正交于z轴定向，y轴和z轴分别正交于方向(X)定向。y轴和z轴优选位于光学元件的对称平面内，其中，对称平面正交于方向(X)定向。
可以设置成，光学元件从第一位置到第二位置的枢转和/或移动大于光学元件由于补偿元件的取决于温度的纵向延展而引起的枢转和/或移动。由此产生如下优点：利用光学元件从第一位置到第二位置的枢转和/或移动，可以进行对由于光学元件的温度变化而引起的焦点的移位的粗略的或较大的补偿，并且通过补偿元件的纵向延展的取决于温度的变化，可以进行对焦点的移位的精细的或较小的补偿。
可以设置成，光学元件具有第一固定区域和第二固定区域，其中，第一固定区域与第二固定区域在直径上布置，其中，补偿元件在第一固定区域处与光学元件连接，并且另外的补偿元件在第二固定区域处与光学元件连接，其中，补偿元件与保持装置连接并接合在第一接合元件处，并且另外的补偿元件与保持装置连接并接合在第二接合元件处。由此产生如下优点：利用补偿元件例如可以进行光学元件围绕y轴的枢转，并且利用另外的补偿元件可以进行光学元件围绕z轴的枢转。
可以设置成，卡锁元件构造为卡锁鼻，该卡锁鼻基本上沿着y轴或z轴远离补偿元件的表面延伸。
可以设置成，补偿元件棒状地构造。尤其是，补偿元件长型地构造。补偿元件优选具有如下长度，该长度为补偿元件的宽度和高度的至少5倍、优选10倍、特别优选大于15倍。
可以设置成，保持装置构造为空心体，该空心体包括光导通道(Lichtleitkanal)和包围光导通道的护套，其中，护套具有第一端部区段和与第一端部区段相对而置的第二端部区段，其中，至少一个端部区段具有至少一个接合元件，其中优选地，发光器件布置在第一端部区段处，并且光学元件布置在第二端部区段处。保持装置可以构造为空心光导管，其中，发光器件布置在光导管的第一端部处，并且光学元件布置在光导管的第二端部处。
可以设置成，发光器件的光从发光器件穿过光导通道辐射到光学元件上，其中优选地，护套不透光地构造。
可以设置成，接合元件具有三个或更多个卡锁凹部。因此对由温度引起的焦点移动的粗略补偿可以在三个或更多个阶段中进行。两个、三个或更多个卡锁凹部尤其以相对于彼此均匀的间距布置。
可以设置成，光学元件构造为透镜。透镜例如可以是球面的、非球面的、凸面的、双凸面的、凹面的、双凹面的透镜或自由形式透镜(Freiformlinse)。
可以设置成，在发光器件和光学元件之间布置有光阑，其中优选地，光阑位于光图像平面中。
可以设置成，补偿元件具有第一热延展系数，光学元件具有第二热延展系数，并且保持装置具有第三热延展系数，其中，第一热延展系数不同于第二热延展系数和第三热延展系数。第二热延展系数和第三热延展系数可以分别相同或不同。第一热延展系数可以介于0.03K-1和0.25K-1之间，优选地介于0.06K-1和0.2K-1之间。
根据本发明，设置有一种包括照明装置的机动车前照灯。
在本说明书的上下文中，术语“上方”、“下方”、“水平”、“竖直”应理解为当照明装置在其例如安装在机动车中之后布置在正常使用位置时的取向说明。
附图说明
下面依据优选的实施例更详细地解释本发明，但本发明不应受限于所述实施例。其中：
图1示出了根据本发明的照明装置的详细视图；
图2示出了照明装置的另外的详细视图；
图3示出了补偿元件的详细视图；
图4a-4c示出了照明装置的三种状态的水平剖视图；以及
图5a-5c示出了照明装置的三种状态的竖直剖视图。
具体实施方式
图1示出了用于机动车前照灯的照明装置1的详细视图。为了简化图示，未示出不重要的元件。照明装置1包括用于产生和辐射光的发光器件(未示出)。发光器件设立成生成位于光图像平面中的光图像。此外，照明装置1包括光学元件2，其用于从利用发光器件产生的光图像中形成光分布。光学元件2在光传播方向上布置在光图像平面之后，并且具有焦点和光学轴线2a。在所示的实施例中，光学元件2构造为透镜。光学元件2的焦点位于光学元件2和发光器件之间，并且光学轴线2a在光学元件2和发光器件之间伸延。光学元件2设立成将光图像以光分布的形式(例如以近光灯或远光灯的形式)成像到交通空间中。
照明装置1包括保持装置3，该保持装置尤其是设立成如此保持光学元件2相对于发光器件的位置，使得在发光器件的切断状态下，光学元件2的焦点优选地位于光图像平面外。在一个备选的实施方式中，保持装置3可以设立成如此保持光学元件2相对于发光器件的位置，使得在发光器件的切断状态下，光学元件2的焦点位于光图像平面内。
保持装置3具有至少一个补偿元件4，该补偿元件将光学元件2与保持装置3连接。补偿元件4具有第一端部区段4a和第二端部区段4b，其中，第一端部区段4a与光学元件2连接，并且第二端部区段4b与保持装置3连接。补偿元件尤其棒状地构造。
补偿元件4由如下材料构成，该材料如此构造，使得补偿元件4在方向X上具有取决于温度的纵向延展，其中，方向X平行于光学元件2的光学轴线2a伸延。补偿元件4与光学元件2如此连接并且设立成使光学元件2根据温度相对于光图像平面如此枢转和/或移动，使得光学元件2的焦点优选地始终位于光图像平面内。
光学元件2由于补偿元件4的纵向延展的取决于温度的变化而引起的枢转和/或移动可以包括光学元件2围绕y轴和/或围绕z轴的枢转和/或沿着方向X的移动。y轴可以正交于z轴定向，并且y轴和z轴可以分别正交于方向X定向。
如在图2和图3中可详细看到的那样，保持装置3具有至少一个接合元件6，其中，接合元件6具有至少两个卡锁凹部6a,6b，所述卡锁凹部在方向X上彼此间隔开地布置。补偿元件4具有卡锁元件5，该卡锁元件设立成接合到接合元件6的卡锁凹部6a,6b中的一个中。卡锁元件5可以构造为卡锁鼻，该卡锁鼻基本上正交地远离补偿元件4的表面延伸。接合元件6可以具有三个或更多个卡锁凹部6a,6b,6c，在所示的实施例中，接合元件6具有五个卡锁凹部。
卡锁元件5在第一卡锁凹部6a中的接合限定了光学元件2相对于发光器件的第一位置，并且卡锁元件5在第二卡锁凹部6b中的接合限定了光学元件2相对于发光器件的第二位置。光学元件2可以在第一位置与第二位置相比相对于发光器件枢转和/或移动。光学元件2可以在第一位置与第二位置相比相对于发光器件围绕y轴和/或围绕z轴枢转和/或沿着方向X移动，其中，y轴正交于z轴定向，y轴和z轴分别正交于方向X定向。
光学元件2从第一位置到第二位置的枢转和/或移动大于光学元件2由于补偿元件4的取决于温度的纵向延展而引起的枢转和/或移动。
光学元件2具有第一固定区域和第二固定区域，其中，第一固定区域与第二固定区域在直径上布置。补偿元件4可以在第一固定区域处与光学元件2连接，并且另外的补偿元件4可以在第二固定区域处与光学元件2连接，其中，补偿元件4与保持装置3连接并接合在第一接合元件6处，并且另外的补偿元件4与保持装置连接并接合在第二接合元件6处。
如图4a-4c和图5a-5c所示，保持装置3优选构造为空心体，该空心体包括光导通道和包围光导通道的护套，其中，护套具有第一端部区段和与第一端部区段相对而置的第二端部区段。至少一个端部区段具有至少一个接合元件6，其中优选地，发光器件布置在第一端部区段处，并且光学元件布置在第二端部区段处。
发光器件的光从发光器件穿过光导通道辐射到光学元件2上，其中优选地，护套不透光地构造。
在发光器件和光学元件2之间可以布置光阑，其中，光阑优选地位于光图像平面中。
照明装置1的在图4a-4c和图5a-5c中示出的实施例具有四个补偿元件4，其中，光学元件2具有四个拐角，并且在光学元件2的每个拐角或每个拐角区域处，补偿元件4与光学元件2连接。图4a-4c和图5a-5c中的图示大大简化，并且是纯示意性的。保持装置3具有与补偿元件4相互作用的或对应于补偿元件4的四个接合元件6，其中，接合元件6分别与补偿元件4相互作用。
图4a-4c示出了对照明装置1的三种状态的水平剖面的俯视图。
图4a示出了第一状态，在该第一状态下，光学元件2相对于光图像平面或光源7未枢转。在该状态下，光源7优选地切断并且不发射光。将光学元件2与保持装置3连接的补偿元件4在第一状态下具有第一长度。
图4b示出了第二状态，在该第二状态下，光学元件2相对于光图像平面或光源7枢转。在该状态下，光源7优选地接通并且发射光。由于光源7发出的热而发生补偿元件4的长度变化、尤其是补偿元件4的纵向延展。补偿元件4在第二状态下具有第二长度。
四个补偿元件4的材料如此选择，使得各个补偿元件4的由热引起的纵向延展是如此的，使得发生光学元件2(在光传播方向上)向左枢转。因此，布置在光学元件2的在光传播方向上右侧处(图4b中的左上方)的补偿元件4与布置在光学元件2的在光传播方向上左侧处(图4b中的左下方)的补偿元件4相比具有更大的由热引起的长度变化。
在图4c中，布置在光学元件2的在光传播方向上右侧处(图4c中的左上方)的补偿元件4与布置在光学元件的在光传播方向上左侧处(图4c中的左下方)的补偿元件4相比具有更小的由热引起的长度变化。由此发生光学元件向右枢转。
图4a-4c中示出的虚线表示利用照明装置1辐射的光的光传播方向。
利用光学元件2的在图4b和图4c中示出的枢转，可以使尤其是由照明装置1辐射到交通空间中的光在水平平面中枢转，由此例如可以实现转向灯(Kurvenlicht)。
图5a-5c示出了对照明装置1的三种状态的竖直剖面的侧视图。
图5a示出了如下状态，在该状态下，光学元件2相对于光图像平面或光源7未枢转。类似于图4a，在该状态下，光源7切断并且不发射光。在该实施例中，设置有2个光源7。也可以设置任意数量的光源7。将光学元件2与保持装置3连接的补偿元件4在该状态下具有第一长度。
在图5b和图5c中分别描绘了枢转状态。在图5b中，补偿元件4的由热引起的长度变化导致光学元件2向上枢转(在光传播方向上看)。在图5c中，补偿元件4的由热引起的长度变化导致光学元件2向下枢转。光学元件2的在图5b和图5c中示出的枢转可以改变或调整由照明装置辐射到交通空间中的光的竖直高度。
图5a-5c中示出的虚线表示利用照明装置1辐射的光的光传播方向。
Claims (15)
1.一种用于机动车前照灯的照明装置(1)，其包括：
-发光器件，其用于产生和辐射光，其中，所述发光器件设立成产生位于光图像平面中的光图像，
-光学元件(2)，其用于从利用所述发光器件产生的所述光图像中形成光分布，其中，所述光学元件(2)在光传播方向上布置在所述光图像平面之后，并且具有焦点和光学轴线(2a)，其中，所述焦点位于所述光学元件(2)和所述发光器件之间，并且所述光学轴线(2a)在所述光学元件(2)和所述发光器件之间伸延，其中，所述光学元件(2)设立成将所述光图像以光分布的形式成像到交通空间中，
-保持装置(3)，其设立成保持所述光学元件(2)相对于所述发光器件的位置，优选地如此进行保持，使得在所述发光器件的切断状态下，所述光学元件(2)的焦点位于所述光图像平面外，
其特征在于，
所述保持装置(3)具有至少一个补偿元件(4)，所述补偿元件将所述光学元件(2)与所述保持装置(3)连接，其中，所述补偿元件(4)具有第一端部区段(4a)和第二端部区段(4b)，其中，所述第一端部区段(4a)与所述光学元件(2)连接，并且所述第二端部区段(4b)与所述保持装置(3)连接，其中，所述补偿元件(4)由如下材料构成，所述材料如此构造，使得所述补偿元件(4)在方向(X)上具有取决于温度的纵向延展，其中，所述方向(X)平行于所述光学元件(2)的光学轴线(2a)伸延，其中，所述补偿元件(4)与所述光学元件(2)如此连接并且设立成使所述光学元件(2)根据温度相对于所述光图像平面如此枢转和/或移动，使得所述光学元件(2)的焦点位于所述光图像平面内。
2.根据权利要求1所述的照明装置(1)，其中，所述光学元件(2)由于所述补偿元件(4)的纵向延展的取决于温度的变化而引起的枢转和/或移动包括所述光学元件(2)围绕y轴和/或围绕z轴的枢转和/或沿着所述方向(X)的移动，其中，所述y轴正交于所述z轴定向，并且所述y轴和所述z轴分别正交于所述方向(X)定向。
3.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置(1)，其中，所述保持装置(3)具有至少一个接合元件(6)，其中，所述接合元件(6)具有至少两个卡锁凹部(6a,6b)，所述卡锁凹部在方向(X)上彼此间隔开地布置，其中，所述补偿元件(4)具有卡锁元件(5)，所述卡锁元件设立成接合到所述接合元件(6)的卡锁凹部(6a,6b)中的一个中，其中，所述卡锁元件(5)在所述第一卡锁凹部(6a)中的接合限定了所述光学元件(2)相对于所述发光器件的第一位置，并且所述卡锁元件(5)在所述第二卡锁凹部(6b)中的接合限定了所述光学元件(2)相对于所述发光器件的第二位置，其中，所述光学元件(2)在所述第一位置与所述第二位置相比相对于所述发光器件枢转和/或移动。
4.根据权利要求3所述的照明装置(1)，其中，所述光学元件(2)在所述第一位置与所述第二位置相比相对于所述发光器件围绕y轴和/或围绕z轴枢转和/或沿着所述方向(X)移动，其中，所述y轴正交于所述z轴定向，所述y轴和所述z轴分别正交于所述方向(X)定向。
5.根据权利要求4所述的照明装置(1)，其中，所述光学元件(2)从所述第一位置到所述第二位置的枢转和/或移动大于所述光学元件(2)由于所述补偿元件(4)的取决于温度的纵向延展而引起的枢转和/或移动。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的照明装置(1)，其中，所述光学元件(2)具有第一固定区域和第二固定区域，其中，所述第一固定区域与所述第二固定区域在直径上布置，其中，所述补偿元件(4)在所述第一固定区域处与所述光学元件(2)连接，并且另外的补偿元件(4)在所述第二固定区域处与所述光学元件(2)连接，其中，所述补偿元件(4)与所述保持装置(3)连接并接合在第一接合元件(6)处，并且所述另外的补偿元件(4)与所述保持装置连接并接合在第二接合元件(6)处。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的照明装置(1)，其中，所述卡锁元件(5)构造为卡锁鼻，所述卡锁鼻基本上沿着所述y轴或所述z轴远离所述补偿元件(4)的表面延伸。
8.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置(1)，其中，所述补偿元件棒状地构造。
9.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置(1)，其中，所述保持装置(3)构造为空心体，所述空心体包括光导通道和包围所述光导通道的护套，其中，所述护套具有第一端部区段和与所述第一端部区段相对而置的第二端部区段，其中，至少一个端部区段具有所述至少一个接合元件(6)，其中优选地，所述发光器件布置在所述第一端部区段处，并且所述光学元件布置在所述第二端部区段处。
10.根据权利要求9所述的照明装置(1)，其中，所述发光器件的光从所述发光器件穿过所述光导通道辐射到所述光学元件上，其中优选地，所述护套不透光地构造。
11.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置(1)，其中，所述接合元件(6)具有三个或更多个卡锁凹部(6a,6b,6c)。
12.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置(1)，其中，所述光学元件(2)构造为透镜。
13.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置(1)，其中，在所述发光器件和所述光学元件(2)之间布置有光阑，其中优选地，所述光阑位于所述光图像平面中。
14.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置(1)，其中，所述补偿元件(4)具有第一热延展系数，所述光学元件(2)具有第二热延展系数，并且所述保持装置(3)具有第三热延展系数，其中，所述第一热延展系数不同于所述第二热延展系数和所述第三热延展系数。
15.一种机动车前照灯，其包括根据前述权利要求中任一项所述的照明装置(1)。
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