CN117916516A - 用于机动车的照明设备 - Google Patents

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CN117916516A CN202280059775.9A CN202280059775A CN117916516A CN 117916516 A CN117916516 A CN 117916516A CN 202280059775 A CN202280059775 A CN 202280059775A CN 117916516 A CN117916516 A CN 117916516A
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Abstract

本发明涉及一种用于机动车的照明设备、特别是用于机动车的前照灯，该照明设备包括：多个光源，在照明设备的运行中光从所述光源发出；以及准直光学器件(1)，该准直光学器件具有多个准直透镜(5)，所述准直透镜分别具有入射面(6)和出射面(7)，由所述光源发出的光穿透所述入射面和出射面；具有至少一个透镜阵列(12、13、14、15)的次级光学器件(9)，其中，由所述准直光学器件(1)发出的光穿透所述至少一个透镜阵列(12、13、14、15)，其中，所述准直透镜(5)布置成至少两排(2、3、4)，其中，在所述排(2、3、4)中的每一排中所述准直透镜(5)中的至少两个准直透镜在第一方向(X)上并排地布置，并且所述排(2、3、4)在优选垂直于第一方向(X)的第二方向(Y)上并排地布置。

Description

用于机动车的照明设备
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于机动车的照明设备、特别是用于机动车的前照灯。
背景技术
由WO 2019/101571 A1已知一种开头所述类型的照明设备。在其中所描述的用于机动车前照灯的光模块包括至少一个光源以及至少一个光学成像系统，所述光学成像系统将由所述至少一个光源产生的光以预先给定类型的至少一个光分布的形式成像到光模块前方的区域中，其中，所述光学成像系统具有入射光学器件、出射光学器件和至少一个射束成形装置，所述射束成形装置布置在所述入射光学器件与所述出射光学器件之间，其中，所述入射光学器件设计用于接收由所述至少一个光源产生的光，并且将其以多个光束的形式朝向所述射束成形装置的方向传导，所述射束成形装置设计用于将多个光束成形成预定类型的至少一个中间图像，并且所述出射光学器件设计用于将预先给定类型的所述至少一个中间图像以预先给定类型的所述至少一个光分布的形式投射到光模块前方的区域中，其中，所述射束成形装置构成为在横向于所述光学成像系统的光轴的平面中延伸的连续的层，其中，所述连续的层在其透明度方面是可控的，并且可以通过调节所述连续的层的透明度影响从所述入射光学器件透射到所述出射光学器件的总光量。
由DE 10 2018 107 214 A1已知另一种用于机动车的照明设备。本发明涉及一种用于车辆的照明设备，该照明设备包括具有多个光源的光源单元，并且包括沿着主辐射方向布置在所述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，其中，所述微光学区域的第一子区域无光学器件地构造以用于形成第一部分光分布，该第一部分光分布包括明/暗界限和在靠近所述明/暗界限的区域中的亮度最大区，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在所述第一部分光分布的下方形成，其中，所述第二部分光分布的亮度最大区在竖直方向上布置在所述第一部分光分布的亮度最大区的下方，使得所述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。
由DE 10 2018 107 213 A1已知另一种用于机动车的照明设备。在其中所描述的照明设备构成为前照灯的近光灯模块并且包括三个在水平的排中并排布置的发光二极管(LED)，在照明设备的运行中光从所述发光二极管发出。此外，该照明设备包括三个在水平的排中并排布置的准直透镜，其中，分别为其中一个光源配设一个所述准直透镜，从而由其中一个光源发出的光穿透所配设的准直透镜。在此，每个所述准直透镜具有朝向所配设的光源的入射面和与该入射面相反的出射面。在准直透镜的每个准直透镜的入射面上布置有光阑开口。该照明设备此外包括次级光学器件，由准直光学器件发出的光穿透该次级光学器件。在此，所述次级光学器件具有基底，该基底在朝向准直光学器件的入射面上具有柱面透镜阵列并且在相反的出射面上具有棱镜阵列。在此，每个所述准直光学器件将处于其入射面上的、通过光阑开口给定的投影平面成像到车辆的外部空间中至无限远。所述柱面透镜具有竖直定向的圆柱轴线，从而柱面透镜阵列引起光分布的水平分散。所述棱镜使光沿竖直方向转向，从而所述棱镜与准直光学器件和发光二极管的布置结构一起实现沿竖直方向的所期望的照明。
在所述由现有技术已知的照明设备中的缺点在于，该照明设备仅满足近光灯的光功能，而对于远光灯的光功能必须设置另一个系统。这种系统例如由包括发光二极管的光源、初级光学系统、快门和成像透镜构成。这些系统通常具有大的结构体积并且相对较重。如果在这种大体积的系统中为了实现小的光出射面而进行透镜剪切，那么这造成大的效率下降。
发明内容
本发明所基于的问题是提供一种开头所述类型的照明设备，该照明设备特别是尽管实现了不同的光功能但仍紧凑地构造。
这通过具有权利要求1的特征部分的特征的、开头所述类型的照明设备来实现。从属权利要求涉及本发明的优选的设计方案。
根据权利要求1规定，所述排中的至少一个第一排的光源和/或所述排中的至少一个第一排的准直透镜仅配设有第一透镜阵列，并且所述排中的至少一个第二排的光源和/或所述排中的至少一个第二排的准直透镜配设有第一阵列的透镜和第二阵列的透镜。
例如，所述准直光学器件的尺寸可以在30×30mm至50×50mm之间。由此可以提供一种非常紧凑的模块，利用该模块尽管其结构尺寸很小也能够实现多个光功能。
在此可以规定，所述光源布置成至少两排，其中，在所述排中的每一排中，所述光源中的至少两个光源在第一方向上并排地布置，并且各所述排在第二方向上并排地布置。所述光源的布置结构同样有助于提供一种具有小的结构尺寸的模块，利用该模块能够实现多个光功能。
规定的是，所述光源中的相应一个光源配设有所述准直透镜之一和所述次级光学器件的至少一个透镜阵列，使得由所述光源发出的光依次穿透所配设的准直透镜和所配设的第一透镜阵列。这种模块可以这样紧凑地设计，使得其例如在没有冷却系统的情况下具有大约30mm的宽度、大约30mm的高度和大约22mm的深度。
可以规定，至少一个第一排的光源和至少一个第一排的准直透镜以及所配设的透镜阵列设计用于，产生第一光功能、诸如远光灯，并且至少一个第二排的光源和至少一个第二排的准直透镜以及所配设的透镜阵列设计用于，产生第二光功能、诸如近光灯或近光灯的一部分。特别是可以规定，该照明设备设计用于，产生三个彼此不同的光功能，特别是其中，所述光功能中的第一光功能是远光灯，所述光功能中的第二光功能是近光灯的前区部分，并且所述光功能中的第三光功能是近光灯的作用范围部分。尽管照明设备的紧凑结构，但照明设备可以满足前照灯的所有光功能并且在此尽管如此仍满足法律要求。
存在如下可能性，即第一方向在该照明设备装入到车辆中的状态下对应于水平方向，并且第二方向在该照明设备装入到车辆中的状态下对应于竖直方向。因此，光源和准直光学器件的阵列的不同的行产生不同的光功能。替代地还可以规定，光源和准直光学器件的阵列的不同列产生不同的光功能。
存在如下可能性，即该照明设备包括基底，全部的准直透镜构成在该基底上，或者该照明设备包括多个用于所述准直透镜的基底，其中，该基底在第一和/或第二方向上并排地布置。通过全部的准直透镜构成在一个基底上，得到准直透镜的所期望的紧凑结构。另一方面，当例如模块化的结构是期望的，以便能够组成不同的照明设备时，按列或按行划分成多个基底也可以是有利的。
可以规定，该照明设备包括至少一个光阑开口，所述光阑开口特别是布置在所述准直透镜之一的入射面上或布置在所述光源之一与所述准直透镜之一之间。所述光阑开口例如可以用于产生近光分布的明暗边界、特别是近光的作用范围部分。
存在如下可能性，即次级光学器件的所述至少一个阵列的透镜构成为柱面透镜。特别是，所述柱面透镜在此在第一方向上并排地布置，其中，柱面透镜的圆柱轴线在第二方向上延伸。通过圆柱轴线在竖直方向上的这种布置实现了光分布的水平分散。
规定的是，所述次级光学器件具有至少一个第一透镜阵列和至少一个第二透镜阵列，其中，由所配设的准直透镜发出的光首先穿透所述第一透镜阵列并且然后穿透所述第二透镜阵列。例如，在此第一透镜阵列可以在所述两个透镜阵列之间的中间空间中产生所述至少一个光阑开口的多个中间图像，特别是其中，第二透镜阵列可以在照明设备装入到车辆中的状态下将中间图像成像到车辆的外部空间中、特别是成像到无限远。在此，通过第二透镜阵列可以有针对性地控制车辆的外部空间中的光分布。
特别是，为了产生用作为远光的第一光功能和用作为近光的前区部分的第二光功能，分别仅设置有第一透镜阵列，并且为了产生用作为近光的作用范围部分的第三光功能，设置有第一透镜阵列和第二透镜阵列。通过使用两个相继布置的阵列的柱面透镜，近光灯的作用范围部分的典型的不对称的明暗边界可以受控地成像到车辆的外部空间中。
可以规定，设计用于产生不同的光功能的次级光学器件的第一阵列的透镜具有彼此不同的形状、特别是不同的曲率半径，和/或设计用于产生相同的光功能的次级光学器件的第一阵列和第二阵列的透镜具有彼此不同的形状、特别是不同的曲率半径。例如，所述阵列的设置用于产生远光的透镜可以具有比所述阵列的设置用于产生近光的前区部分和作用范围部分的透镜更大的曲率半径。此外，在此所述阵列的设置用于产生近光的前区部分的透镜可以具有比所述阵列的设置用于产生近光的作用范围部分的透镜更小的曲率半径。附加地存在如下可能性，即用于产生相同的光功能的透镜也不同地设计，以便有针对性地使相应的光功能的光分布成形。
此外可以规定，设计用于产生不同的光功能的准直透镜具有彼此不同的形状，和/或设计用于产生相同的光功能的准直透镜具有彼此不同的形状。在此，类似于在次级光学器件的阵列的透镜中，用于不同光功能的准直透镜可以不同地设计，例如具有不同的焦距或不同形状的入射面和出射面。此外，用于产生相同光功能的准直透镜也可以彼此不同地设计，以便有针对性地使相应光功能的光分布成形。
存在如下可能性，即所述光源分别包括至少一个发光二极管和/或至少一个激光二极管。
附图说明
下面借助附图详细说明本发明。在此：
图1示出根据本发明的照明设备的一个实施方式的一部分的透视图；
图2示出根据图1的所述实施方式的所述部分的另一透视图；
图3示出利用在图1和图2中所示的实施方式产生的近光分布，其中在两个轴线上给出以°为单位的角度；
图4示出利用在图1和图2中所示的实施方式产生的远光分布，其中在两个轴线上给出以°为单位的角度；
图5示出利用在图1和图2中所示的实施方式产生的总光分布，其中在两个轴线上给出以°为单位的角度。
具体实施方式
在附图中，相同的或功能相同的部件设有相同的附图标记。在一些附图中，为了更好地表明方向而标绘出笛卡尔坐标系。
根据本发明的照明设备的在附图中所示的实施方式构成为前照灯。该照明设备包括多个未示出的光源、准直光学器件1和次级光学器件9。
光源构造为发光二极管(LED)，在照明设备的运行中光从所述发光二极管发出。例如，该照明设备的所示的实施方式可以具有分别由三个彼此间隔开的发光二极管构成的三个排。发光二极管特别是能够布置在一个共同的电路板上。
在此，在每一个排中的光源在第一方向X上并排地并且彼此间隔开地布置。此外，光源的各排在垂直于第一方向X的第二方向Y上并排地并且彼此间隔开地布置。在此，在所述发光二极管之间的足够的间距可以在热学上是有利的或者说引起照明设备的有效散热。
特别是，所述第一方向X在该照明设备装入到车辆中的状态下对应于水平方向，而所述第二方向Y在该照明设备装入到车辆中的状态下对应于竖直方向。
完全存在如下可能性，即对于每个排设置多于三个或少于三个光源。此外，完全存在如下可能性，即设置多于三排或少于三排的光源。
该照明设备此外包括一件式的准直光学器件1，在照明设备的运行中由光源发出的光至少部分地穿透所述准直光学器件。在所示的实施例中，准直光学器件1具有在第二方向Y上或在图1和图2中彼此相叠布置的三排2、3、4准直透镜5。在每个排2、3、4中分别设置三个在第一方向X上并排布置的准直透镜5。
完全存在如下可能性，即对于每个排2、3、4设置多于三个或少于三个准直透镜5。此外，完全存在如下可能性，即设置多于三排或少于三排2、3、4的准直透镜5。
准直透镜5分别具有一个朝向光源的入射面6和一个与入射面6相反的出射面7。在此，为每个所述发光二极管分别配设一个准直透镜5并且将其这样布置在发光二极管的前方，使得由发光二极管发出的光由分别配设的准直透镜5在很大程度上准直。
完全存在如下可能性，即准直光学器件1的准直透镜5不是一件式地相互连接，而是构造在单独的基底上，其中，这些基底可以在第一和/或第二方向X、Y上并排地布置。由此可以将准直光学器件1按列或按行划分成多个基底。
在准直透镜5的入射面6上，在每个所述光源与所配设的准直透镜5之间分别布置有一个光阑开口8(参见图1和图2)。光阑开口8分别构成为在入射面6上的不透光层中的开口。所述不透光层特别是可以通过气相喷镀或涂漆施加到入射面6上，其中，所述开口可以通过加载激光辐射被引入到所述层中。
完全存在如下可能性，即光阑开口8不是构成为布置在入射面6上的开口，而是构成为在光源与入射面6之间的单独部件。
所述光阑开口8中的一个、多个或每个光阑开口在准直透镜5的入射面6上的下边缘(参见图1)可以由照明设备的通过准直光学器件1和次级光学器件9构成的光学系统作为水平的明暗边界成像到机动车的外部空间中。
次级光学器件9由至少部分透明的基底组成，该基底具有朝向准直光学器件1的入射面10和与该入射面相反的出射面11。替代地，也存在如下可能性，即入射面10和出射面11构成在不同的、彼此间隔开的基底上。
次级光学器件9在入射面10上具有多个第一阵列12、13、14的在第一方向X上并排布置的透镜、特别是柱面透镜，在照明设备的运行中由准直光学器件1发出的光至少部分地穿透所述透镜。所述三个第一阵列12、13、14在第二方向Y上并排地布置或者在图1和图2中彼此相叠地布置。
完全存在如下可能性，即设置多于三个或少于三个第一阵列12、13、14的柱面透镜。
次级光学器件9此外在出射面11上具有第二阵列15的在第一方向X上并排布置的柱面透镜，穿透三个第一阵列12、13、14中的中间阵列13的光可以穿过该柱面透镜从次级光学器件9中出射。在第二阵列15的上方和下方，在出射面11上没有布置柱面透镜或结构化部。
完全存在如下可能性，即设置多于一个第二阵列15的柱面透镜。此外，完全存在如下可能性，即第一阵列12、13、14布置在出射面11上并且所述至少一个第二阵列15布置在入射面10上。
第一和第二阵列12、13、14、15的柱面透镜的圆柱轴线彼此平行地定向并且这样布置在次级光学器件9中，即柱面透镜的圆柱轴线在照明设备装入到机动车中的状态下基本上平行于竖直线定向。通过柱面透镜的这种布置结构实现了由照明设备在机动车的外部空间中产生的光分布的水平散开。
柱面透镜可以具有球面的或非球面的横截面。它们也可以具有对应于正弦函数的一个区段的横截面。此外，柱面透镜可以具有有角的、有棱的或多边形的横截面。还存在如下可能性，即柱面透镜由棱柱形结构构成。
各个排的光源和准直透镜5或者第一阵列12、13、14的柱面透镜和第二阵列15的柱面透镜可以用于产生不同的光功能。
在所示的实施例中，上面排的未示出的光源、上面排2的准直透镜5和第一阵列12、13、14中的上面阵列12用于产生远光分布。示例性的利用照明设备产生的远光分布在图3中示出。
在所示的实施例中，中间排的未示出的光源、中间排3的准直透镜5以及第一阵列12、13、14中的中间阵列13和第二阵列15用于产生近光分布的作用范围部分。通过使用两个相继布置的阵列13、15的柱面透镜，近光灯的作用范围部分的典型不对称的明暗边界可以受控地成像到车辆的外部空间中。
在所示的实施例中，下面排的未示出的光源、下面排4的准直透镜5和第一阵列12、13、14的下面阵列14用于产生近光分布的前区部分。
在图4中示出一个示例性的利用照明设备产生的近光分布。图5示出整个利用照明设备产生的光分布。
为各个光功能设置的部件可以彼此不同地设计。例如，第一阵列12的设置用于产生远光的透镜可以具有比第一阵列13、14的设置用于产生近光的前区部分和作用范围部分的透镜更大的曲率半径。此外，在此，第一阵列14的设置用于产生近光的前区部分的透镜可以具有比第一阵列13的设置用于产生近光的作用范围部分的透镜更小的曲率半径。附加地存在如下可能性，即用于产生相同的光功能的透镜也不同地设计，以便有针对性地使相应的光功能的光分布成形。
在准直光学器件1中也可以类似于在次级光学器件9的阵列12、13、14、15中那样不同地设计用于不同光功能的准直透镜，例如具有不同的焦距或入射面和出射面6、7的不同形状。此外，用于产生相同光功能的准直透镜5也可以彼此不同地设计，以便有针对性地使相应光功能的光分布成形。
完全存在如下可能性，即用于产生各个光功能的构件以不同的方式布置。例如，上面排的光源和准直透镜以及上面第一阵列的柱面透镜可以用于产生近光分布的前区部分。此外，例如下面排的光源和准直透镜以及下面第一阵列的柱面透镜和在下面布置的第二阵列的柱面透镜可以用于产生近光分布的作用范围部分。此外，在该示例中中间排的光源和准直透镜以及中间第一阵列的柱面透镜用于产生远光分布，其中，在该示例中第二阵列15的柱面透镜仅设置在出射面11的下部区域中。
附图标记列表
1 准直光学器件
2 准直透镜排
3 准直透镜排
4 准直透镜排
5 准直透镜
6 准直透镜的入射面
7 准直透镜的出射面
8 光阑开口
9 次级光学器件
10 次级光学器件的入射面
11 次级光学器件的出射面
12 第一阵列的透镜
13 第一阵列的透镜
14 第一阵列的透镜
15 第二阵列的透镜

Claims (12)

1.用于机动车的照明设备、特别是用于机动车的前照灯，该照明设备包括：
-多个光源，在照明设备的运行中光从所述光源发出，以及
-准直光学器件(1)，该准直光学器件具有多个准直透镜(5)，所述准直透镜分别具有入射面(6)和出射面(7)，由所述光源发出的光穿透所述入射面和出射面，
-具有至少一个透镜阵列(12、13、14、15)的次级光学器件(9)，其中，由所述准直光学器件(1)发出的光穿透所述至少一个透镜阵列(12、13、14、15)，其中，所述准直透镜(5)布置成至少两排(2、3、4)，其中，在所述排(2、3、4)中的每一排中所述准直透镜(5)中的至少两个准直透镜在第一方向(X)上并排地布置，并且各所述排(2、3、4)在优选垂直于第一方向(X)的第二方向(Y)上并排地布置，其中，给所述光源中的相应一个光源配设所述准直透镜(5)之一和所述次级光学器件(9)的至少一个透镜阵列(12、13、14、15)，使得由所述光源发出的光依次穿透所配设的准直透镜(5)和所配设的透镜阵列(12、13、14)，其中，所述次级光学器件(9)具有至少一个第一透镜阵列(12、13、14)和至少一个第二透镜阵列(15)，其中，由所配设的准直透镜(5)发出的光首先穿透所述第一透镜阵列(12、13、14)并且然后穿透所述第二透镜阵列(15)，其特征在于，各排中的至少一个第一排的光源和/或各排(2、3、4)中的至少一个第一排的准直透镜(5)仅配设有第一透镜阵列(12、13、14)，并且各排中的至少一个第二排的光源和/或各排(2、3、4)中的至少一个第二排的准直透镜(5)配设有第一透镜阵列(12、13、14)和第二透镜阵列(15)。
2.根据权利要求1所述的照明设备，其特征在于，所述光源布置成至少两排，其中，在所述排中的每一排中，所述光源中的至少两个光源在第一方向(X)上并排地布置，并且所述排在第二方向(Y)上并排地布置。
3.根据权利要求1或2所述的照明设备，其特征在于，各所述排中的至少一个第一排的光源(5)和各所述排(2、3、4)中的至少一个第一排的准直透镜以及所配设的透镜阵列(12、13、14、15)设计用于，产生第一光功能、诸如远光，并且各所述排中的至少一个第二排的光源和各所述排(2、3、4)中的至少一个第二排的准直透镜(5)以及所配设的透镜阵列(12、13、14、15)设计用于，产生第二光功能、诸如近光或近光的一部分。
4.根据权利要求3所述的照明设备，其特征在于，所述照明设备设计用于，产生三个彼此不同的光功能，特别是其中，所述光功能中的第一光功能是远光，所述光功能中的第二光功能是近光的前区部分，并且所述光功能中的第三光功能是近光的作用范围部分。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的照明设备，其特征在于，所述第一方向(X)在照明设备装入到车辆中的状态下对应于水平方向，并且所述第二方向(Y)在照明设备装入到车辆中的状态下对应于竖直方向。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的照明设备，其特征在于，所述照明设备包括基底，全部的准直透镜(5)构成在该基底上，或者所述照明设备包括多个用于所述准直透镜(5)的基底，其中，这些基底在第一和/或第二方向(X、Y)上并排地布置。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的照明设备，其特征在于，所述照明设备包括至少一个光阑开口(8)，所述光阑开口特别是布置在所述准直透镜(5)之一的入射面(6)上或布置在所述光源之一与所述准直透镜(5)之一之间。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的照明设备，其特征在于，所述次级光学器件(9)的所述至少一个透镜阵列(12、13、14、15)的透镜构成为柱面透镜。
9.根据权利要求8所述的照明设备，其特征在于，所述柱面透镜在所述第一方向(X)上并排地布置，并且所述柱面透镜的圆柱轴线在所述第二方向(Y)上延伸。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的照明设备，其特征在于，为了产生所述第一光功能和所述第二光功能分别仅设置第一透镜阵列(12、13、14)，并且为了产生所述第三光功能设置第一透镜阵列(12、13、14)和第二透镜阵列(15)。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的照明设备，其特征在于，
-所述次级光学器件(9)的设计用于产生不同的光功能的第一透镜阵列(12、13、14)的透镜具有彼此不同的形状、特别是不同的曲率半径，
-和/或所述次级光学器件(9)的设计用于产生相同的光功能的第一透镜阵列(12、13、14)和/或第二透镜阵列(15)的透镜具有彼此不同的形状、特别是不同的曲率半径。
12.根据权利要求3至11中任一项所述的照明设备，其特征在于，
-设计用于产生不同的光功能的准直透镜(5)具有彼此不同的形状，
-和/或设计用于产生相同的光功能的准直透镜(5)具有彼此不同的形状。
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