一種用于機動車輛的照明模塊的制作方法

本發明的技術領域是用于機動車輛的照明模塊的技術領域。

背景技術：

機動車輛配置有前燈或多個前燈，旨在在夜晚或在低光度的情況下照明車輛前方的道路。這些前燈可以大致用于兩個照明模式：第一“遠光束”模式和第二“近光束”模式。“遠光束”模式允許在車輛前方很遠的道路被明亮地照亮。“近光束”模式提供道路的更有限的照明，但是然而在未使其它道路用戶晃眼的情況下，提供良好的能見度。這兩個照明模式是互補的。車輛的司機必須根據情況手動地改變模式，具有無意地使另一道路用戶晃眼的風險。實際上，照明模式被手動地改變的事實可能缺乏可靠性并且有時是危險的。此外，近光束模式有時取得用于車輛司機的不能令人滿意的能見度。

為改善該狀態，配置有自適應照明功能的前燈(特別是通過用于自適應前部照明系統(縮寫AFS)已知的)已經被提出。例如通過處理由車載攝像機獲得的圖像，該自適應照明功能旨在自動地檢測易于被前燈在遠光束模式中發出的照明光束眩目的道路用戶，并且旨在改變照明光束的輪廓以在被檢測的用戶位于的位置中產生陰影區域。該自適應照明功能的優點是多個的：便于使用、相對于近光束照明模式的更好能見度、關于模式改變的更好可靠性、眩目風險較大地減少、更安全的駕駛。

文件EP2280215描述了配置有自適應照明功能的示例性車輛前燈照明系統。系統包括四個主光學模塊和四個第二投射光學部件，在每個主光學模塊中，三個光源與三個相應的光導相關聯，在這種情況下，第二投射光學部件是分別地與四個主光學模塊相關聯的透鏡。由每個光源發出的光進入相關聯的光導中，并且經由矩形光導的出射端部出射。模塊和其相關聯的第二光學部件的布置表示，由每個光導出射端部發出的光由第二光學部件投射，以在車輛前方形成豎直發光段。生成的發光段在水平方向上部分地重疊。可以彼此獨立地開啟的光源的致動然后被選擇性地控制，以獲得需要的照明。

因而光束被分成可以激活或失效的多個發光段。因而，在沒有額外遮蔽部件的機械運動的情況下僅通過電子控制光源的開啟而可以產生的自適應照明光束已知是矩陣光束。

此外，在照明的技術領域中，車輛制造商可以試圖用反射鏡替代透鏡以解決風格、色差或實際成本的問題。然而，這導致發光效率的問題，即因為反射鏡的反射率(對于鋁涂層為85％)通常比透鏡的透射率更差，所以從系統輸出的光學通量小于光源處的通量。

同樣地，因為當反射鏡被用于替代透鏡時，光學表面的數量被從兩個減少至僅一個，從而剩余用于校正光學像差的較少變量，所以成像通常是更壞的。

另外，在基于反射鏡的系統中，光學軸線的移動表示，如果良好的效率被保持，則光源必須具有更大的孔徑角，從而生成更多光學像差。

將理解，使用反射器是不宜用于矩陣光束系統的經驗，其中試圖產生具有很好控制的銳利度和形狀的各種發光段，并且因此有必要試圖減少光學像差。

這是本發明的背景，并且其目的是提供基于反射鏡的照明模塊，所述照明模塊允許形成提供良好光度性能和良好成像性能的所謂的矩陣光束類照明光束，并且容易地一體形成至機動車輛照明裝置中。

技術實現要素：

出于該目的，本發明提出用于機動車輛照明模塊的主光學部件，所述主光學部件包括至少一個光入射構件，所述至少一個光入射構件具有入射面，光線通過所述入射面入射，并且其中入射構件連結到具有出射面的校正部分，光線通過所述出射面出射，光入射構件和校正部分形成一體結構。因而，可以認為，入射構件的入射面形成主光學部件的入射面，并且校正部分的出射面形成主光學部件的出射面。校正部分由至少三個表面界定，所述至少三個表面包括準入表面、至少一個中間表面和出射表面，光入射構件經由結合區域而通過準入表面開口到校正部分上，出射表面形成校正部分的出射面，并且中間表面形成被布置成用于朝凸表面反射由光入射構件發出的光線的反射表面。結合區域將特別可以為矩形形狀。

憑借本發明，由布置在入射面附近的光源發出的并且經由該入射面進入主光學部件中的光線特別從中間表面通過全內反射穿過主光學部件。

入射構件被布置成用該光源在結合區域中形成虛擬的第二源。

由該第二源發出的光線的幾何像差部分地被中間表面校正，使得這些光線例如在通過第二光學部件投射到道路上時，形成第二源的校正圖像。

根據本發明的一個特征，校正部分被布置成校正從入射構件發出的光線的幾何像差。特別地，中間表面具有被布置成用于通過全內反射使光線反射以處理幾何像差的輪廓。

根據本發明的一個特征，光入射構件的結合區域朝中間表面定向。因而，從入射構件發出的所有光線在其路徑上沒有介入障礙的情況下直接指向中間表面，使得所述中間表面能夠完全地用作全反射表面。

校正部分的出射表面可以具有凸面形狀。

校正部分的出射表面也可以具有整體為球形并且其中心定位在校正部分外部的形狀。例如，校正部分可以具有由兩個分割表面截去頂端的球的形狀，兩個分割表面相交以形成位于球內部的共用邊緣，并且，在這種情況下，球的截去頂端部分形成準入表面和中間表面。有利地，校正部分形成用于通過折射處理幾何像差的另一額外表面。優選地，校正部分的球形表面的中心位于光入射構件的與準入表面結合的結合區域的中心的通過中間表面形成的像附近。附近表示距離小于5mm。球的中心定位在校正部分外部。因而，從大致地位于包圍校正部分的球體的中心處的光入射構件出射的光線垂直于其出射面，并且因此在校正部分和周圍空氣之間的界面處不偏離。從光入射構件偏心出射的光線對其部分來說在出射界面處稍微地偏離。

中間表面具有彎曲形狀，尤其是朝校正部分的內部彎曲的彎曲形狀，并且中間表面可以在這種情況下具有多項式輪廓。其特性方程是多項式形式并且被計算，使得以足夠的入射角到達的每個光線被完全反射。

舉例來說，表面的方程可以是：

中間表面也可以設置為平面的。

根據本發明的其它特征，所述特征可以單獨地或組合地被執行，中間表面和結合區域一個相對于另一個傾斜尤其是約45°的角度，并且光入射構件和校正部分的相應折射率是大致相同的。表述“大致相同的”旨在被理解為表示在百分之一的范圍內是相等的折射率。因而，在光入射構件的出射部處，光線沒有或幾乎沒有經歷折射。在一個特定實施例中，光入射構件和校正部分由相同材料并且尤其由相同聚合物制造。表述“相同材料”表示理解為表示，光入射構件和校正部分由如下材料生成，所述材料至少由相同的原料聚合物，例如PMMA，生成。然而，這些材料可以包括不同的添加劑。

根據本發明的一個特征，準入表面至少在結合區域中是平面的。可變地，準入表面可以至少在結合區域中是彎曲的。

光入射構件可以由微透鏡形成。如將在下文所述，光入射構件也可以由形成入射構件的光導組成，光導的上表面和下表面中的一個具有圓柱體的一部分的形狀。因而其是光導的全內反射面。光導包括至少一個擴展面。表述“擴展面”將理解為表示如下的面，所述面成形為增大光導的從其入射面到與校正部分的結合部的橫向橫截面。擴展面可以例如是與具有圓柱體的一部分的形狀的面相對的面。

主光學部件有利地包括多個，尤其是四個，光導，每個光導都形成光入射構件，所述光導與準入表面上的校正部分一體地形成。在這種情況下，不值得多個光導的端部光導中的一個具有擴展側面，所有其他光導具有平坦的側面。光導可以并置以形成一行。

本發明此外涉及用于機動車輛的發光模塊，其中設置如上所述的主光學部件和與主光學部件的光入射構件相關聯的至少一個光源。光源可以例如是發光二極管或激光二極管。

根據本發明的多個特征，所述特征可以單獨地或組合地執行：

設置每個都與主光學部件相關聯的多個光源；在這種情況下，主光學部件可以包括多個光入射構件，每個光源都與入射構件中的一個相關聯；作為變型，主光學部件可以包括單個入射構件，每個源都與該構件相關聯；

主光學部件放置成面向第二投射光學部件，該構件的與準入表面結合的結合區域與由主光學部件和第二光學部件形成的投射系統的平面的或彎曲的目標焦平面一致；作為變型，主光學部件的出射表面可以形成投射光學表面，在這種情況下，發光模塊缺乏與主光學部件分離的第二光學部件。

第二光學部件由反射鏡形成。該反射鏡可以具有非球面性圓錐輪廓，或可變地，拋物面形輪廓。有利地，反射鏡可以是有溝的。第二光學部件還可以設置成由透鏡或甚至一個或多個透鏡和/或一個或多個反射鏡形成。

將注意到，模塊可以具有用于處理光線的幾何像差的三個表面，兩個表面由主光學部件承載。光導的出射面放置在校正部分的準入表面的平面中，所述平面與由主光學部件和第二光學部件形成的投射系統的目標焦平面是一致的。

光導的在投射部件的目標焦平面中的“出射平面”(該“出射平面”表示光導的出射部延伸所在的不一定平面的表面)的位置使得可以在無窮遠處產生位于光導的出射部處的第二光源的像，因而生成對應形狀的發光段。

用于處理幾何像差的、光線從光導到模塊的出射部連續看到的三個表面將可以設置為：由主光學部件承載的全內反射表面、還由主光學部件承載的折射表面、和由第二光學部件形成的第二反射表面。

本發明還涉及機動車輛照明系統，所述車輛照明系統包括如上所述的至少一個發光模塊和用于控制與該發光模塊關聯的一個或多個光源的模塊。

優選地，照明系統包括用于檢測在道路上的障礙物并且不會眩目的模塊。因而，光源是否開啟或關閉依賴于該障礙物是否被檢測到，以便例如以照明道路的除所述障礙物外的所有部分。

系統可以有利地包括根據本發明的多個發光模塊。

將可以注意到，有利地，照明系統的發光模塊被布置成用于產生多個發光帶，每個帶例如由所述發光模塊中的光源中的一個形成。由系統生成的該組發光帶形成發光光束，通過使用控制模塊來打開或關閉生成所述帶的光源，所述發光光束的每個帶可以被開啟或關閉。

附圖說明

在研讀一個實施例的以下詳細描述時，本發明的其它特征和優點將是顯而易見的，在所述描述中，為了幫助理解，將參考附圖，其中：

圖1是根據本發明的第一實施例的照明模塊的部件的透視圖，所述部件即主光學部件和第二光學部件和面向主光學部件放置的多個光源；

圖2是圖1中的模塊的部件的側視圖；并且

圖3是諸如如圖1所示的主光學部件的剖視圖。

具體實施方式

在以下描述中，非限制性地，采用的縱向、豎直和橫向定向將是通常用于車輛產業中并且由圖1示出的三個軸線L、V、T指示的定向。

如圖所示，根據本發明的并且旨在裝備車輛前燈的發光模塊主要地包括多個主光源1、主光學部件2和第二投射光學部件4。

在此處描述的特定示例性中，主光源是發光二極管。然而，發光二極管可以被諸如激光二極管的其它光源替代。

此處，第二光學部件4是會聚反射鏡，用具有反射涂層的材料制成。第二光學部件4被放置和被構造成用于將在圖2中由虛線表示的焦平面5上形成的像投射到無窮遠，所述焦平面是由主光學部件和第二光學部件一起形成的投射系統的焦平面。

主光學部件2包括校正部分6和與光源1相關聯的光入射構件8。

在將明確地描述的該實施例中，入射構件由分別地與N個主光源1相關聯的N個光導8組成。N個光導與校正部分一體地形成，使得它們形成一體結構，即這些部分在未破壞的情況下不可彼此分離。使用光導在定位光源方面允許更多誤差，光源可以安裝在共用載體上(此處未示出)。

將理解，光導8和校正部分6將由相同材料制造或由相同聚合物生成。通過說明性示例，光導可以由折射率等于1.490并且耐高溫的PMMA HT(高溫聚甲基丙烯酸甲酯)制造，并且校正部分由折射率等于1.491的較便宜的PMMA 8N制成。折射率是大致地相同的使得，如將在下文所述，從光導傳輸到校正部分的光基本不偏離。為允許光線被透射，形成光導和校正部分的材料是透明的。此處，問題是用于產生光學透鏡的材料，諸如有機材料或甚至玻璃。

在此處描述的特定示例性中，光導的數量N等于四。當然，該數量可以高于或低于四。然而優選地是，該數量嚴格地高于一個，特別當本發明的模塊用于自適應照明系統中時。光導在此處一個并置在另一個之后以形成單個水平行。可變地，光導可以成對地并置。

每個光導都具有大致棱鏡形狀，光10通過所述大致棱鏡形狀的入射面進入，并且所述大致棱鏡形狀的開口到校正部分6上的相反的出射面12形成矩形基部。每個光導此外包括縱向和豎直地延伸的朝第二光學部件定向的兩個側面14和大致平行于第二光學部件豎直地和橫向地延伸的兩個橫向面，其中，前橫向面16比后橫向面18更遠離第二光學部件。

每個光導的入射面10此處是平面的，并且面向主光源1延伸，光源的出射平面和相關聯光導的入射面之間的距離有利地被包含在0.1毫米和1毫米之間。由主源發出的光旨在經由來自橫向側面的內壁的連續全反射而在光導內部從入射面傳播到出射面，以終止于主光學部件的校正部分中。光導的此處為矩形的出射面然后構成第二光源，第二光源旨在，在校正部分處理光之后，在模塊的出射部處產生相應的光束。面可以是平面的或彎曲的形狀，可以是任何形狀，并且它們有利地被形成以在發光模塊的出射部處產生期望的光束形狀。舉例來說，側面以及前橫向面和后橫向面，將可以被賦予平面的或彎曲的擴展形狀，所述擴展形狀將成形為增大對應光導的從其入射面至其出射面的橫向橫截面。

前橫向面16是右面，然而后橫向面18，諸如圖3所示，是彎曲面。橫向面的一個相對于另一個的傾角允許出射面的尺寸因此和由第二光源所投射的圖像的大小被設定。

校正部分6通過被兩個分割表面截去頂端的球形成。這些分割表面在共用邊緣20上相交，共用邊緣20在球內部延伸使得球的中心定位在校正部分的外部。由這些分割表面界定的并且從共用邊緣延伸到球的輪廓的兩個表面中的一個相對于另一個傾斜約45°的角度。

因而，校正部分具有由三個表面界定的球部分的形狀，參照其將如下所述的功能，三個表面將稱為準入表面22、中間表面24和出射表面26。

球的第一分割表面生成準入表面，準入表面是大致平面的，并且形成用于添加到并且與該準入表面對準的光導的容納面。準入表面包括光導的出射面。分離主光學部件和第二光學部件的距離嚴格地大于零，并且適于使得光導的出射面和準入表面的結合區域與由主光學部件和第二光學部件形成的投射系統的目標焦平面一致。借此，根據本發明的模塊和其兩個主光學部件和第二光學部件，適合于在無窮遠處產生形成在光導的出射端部處的第二光源的像。

第二分割表面沿著中間表面的輪廓，如圖3所示，中間表面朝校正部分的內部彎曲。具體地，為了獲得光線從該中間表面的全內反射，設置成根據多項式方程來彎曲該表面，多項式方程的參數將例如取決于校正部分的尺寸以及準入表面和中間表面之間的角度。

方程可以如下所述：

中間表面被定向成，使得光導的出射面都朝該表面轉動，使得所有光線與全反射中間表面接觸。

校正部分的出射表面通過球的外壁形成，并且朝形成第二光學部件的反射鏡轉動。

現在將參照如圖3所示的光線路徑在功能上描述主光學部件的多個部分。

在操作中，由光源1發出的光線經由相關聯的光導8的入射面10至少部分地進入相關聯的光導8中。這些光線在光導中通過連續全反射被引導，并且可以通過從橫向面(如圖3的剖視圖所示)或從側面的連續反射在光導中從其入射面傳播到其出射面。

在光導的出射面和校正部分6的準入表面之間的界面處，從光導出射的光線進入校正部分中而未偏離。所有光線然后被精確地引導向內反射表面，從而在出射表面的方向上被反射。

準入表面成形為使得光導的出射部延伸所在的“出射平面”部分朝中間表面定向，使得從光導出射的光線偏離該表面的方向。此外，光導的出射面的矩形形狀和其尺寸，防止從光導出射的光線在不是通向多項式反射表面的方向上偏離，并且因而在校正部分中，在光線的進入和出射之間的中間內反射步驟中，光線不泄露。注意的是，當構造模塊時，確保后橫向面18的與光導的出射面處于相同高度的端部朝前橫向面16的對應端部閉合，使得由二極管發出并且在所述端部附近照射后橫向面而在光導中未偏離的光線確實在內反射表面的方向上傳播。通過光導和校正部分之間的折射的缺乏，控制光線的散射以將光線引導至內反射表面上是更容易的。

在出射表面的方向上，光線一體地被內反射表面的多項式形狀反射。光線然后沿著朝校正部分的出射表面遵循直線。因為球定中心在與第二源的像點對應的虛點上，所述點通過關于多項式表面對稱而獲得，所以光線與主光學部件的大致垂直于該球形壁的出射表面接觸，并且在光線形成的圖像未退化的情況下，光線被一體地折射至第二投射部件4。

光線通過形成該第二投射部件的反射鏡被反射以在無窮遠處形成與第二光源的圖像對應的圖像，即平行光線的光束形成整體矩形的發光段。

將理解，校正部分承載用于減小光線的幾何像差的兩個表面，即用作全內反射表面的中間表面和用作折射表面的出射表面。

以上描述清楚地說明本發明如何允許實現為此設置的目的，特別是本發明如何允許提供便于實現有效的自適應照明系統的發光模塊。

在沒有脫離本發明的范圍的情況下可以進行其他改變，諸如由多個光導生產光入射構件可選地以一體形式生成，或以多個微型透鏡生成。

將注意，在根據本發明的照明模塊中，光線連續地經歷全反射、折射和第二反射，應該理解，在進入光導時，光線還經歷初始折射，和從光導的壁的全反射。

校正部分6與光入射構件協作起雙重作用。一方面，校正部分6允許改進發光模塊的光學效率。光導的入射部具有減小由主光源發出的光線的孔徑角的作用，進入光導中的光線通過折射定律而被平坦化。已知，通過折射定律，相對于該光導的入射表面的法線以孔徑角α進入光導中的光線朝光導的縱向軸線被平坦化至角度arcsin(1/n*sin(α))。因而，位于每個光導的出射面處的第二光源的形狀和尺寸可以被校準。此外，在每個光導和校正部分6之間的界面處，由于光導和校正部分6之間的連接，光線不偏離。借此，光線的較小孔徑角被保持，并且可以朝內反射表面引導光線的路徑。通過折射，在球的準入表面和出射表面之間，校正部分有利地具有全反射中間表面，以改善光線的幾何像差的處理。最后，因為出射表面的球形圓頂形狀定中心在第二源的通過關于內反射表面對稱而獲得的像上，所以憑借出射表面的球形圓頂形狀，經由出射表面從校正部分6出射的這些光線未或未較大地偏離。

由二極管和光導形成的組件在光導的出射部處生成矩形照明發光段，矩形照明發光段然后使用兩個反射表面和一個折射表面被成像到無窮遠。兩個反射表面允許光學像差的良好校正，使得然后可以形成具有非常精細控制的銳利度和形狀的發光段，從而在夜晚在具有未使其它用戶晃眼的舒適度的情況下，最大化道路上的能見度。與反射鏡被使用的情況下的損耗相比，由于來自以全反射工作的屈光表面的反射，兩個反射表面中的一個是以全反射工作的屈光表面的事實允許損耗被限制。因此，在包括兩個反射表面的該系統中，與系統僅由單個反射鏡組成的情況下可以獲得的水平類似的較低水平的損耗被保持。有利地，根據本發明的模塊還包括由主光學部件的出射表面形成的折射表面，從而此外用于校正圖場像差。因此，僅利用兩個光學構件和在相對緊湊的系統中，用于成像發光段的三個光學表面被提供，同時保持用于基于反射鏡的系統的相對較低的損耗水平，由于包括成本的上述原因，該類型的系統優選的是基于透鏡的系統。

因而，本發明的發光模塊具有優良的光學效率。由源發出的光通量經歷較小的損耗，并且幾乎完全地恢復為來自模塊的輸出以產生能夠形成發光段的光束。

此外，發光模塊可以產生其形狀完全地被控制的發光段。特別地，發光段的豎直邊界具有很好控制的銳利度和形狀。