CN102418894B - 汽车前照灯的反射模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车前照灯的反射模块(10)。此反射模块(10)具有至少一个用来发出电磁辐射的半导体光源(16、17)，还具有至少一个反射器(12)，用来使至少一部分发出的电磁辐射集成束和反射，从而在机动车前方的车道上产生期望的光分布。此至少一个半导体光源(16)具有指向反射器(12)第一区域(26)的主辐射方向。反射模块(10)在此具有至少一个另外的半导体光源(17)，它具有主辐射方向，此主辐射方向指向反射器(12)的与第一区域(26)错开设置的第二区域(28)。

Description

汽车前照灯的反射模块

技术领域

本发明涉及一种汽车前照灯的反射模块。此反射模块具有至少一个用来发出电磁辐射的半导体光源，还具有至少一个反射器，用来使至少一部分发出的电磁辐射集成束和反射，从而在机动车前方的车道上产生期望的光分布，其中至少一个半导体光源具有指向反射器第一区域的主辐射方向。

背景技术

从现有技术已知各种不同种类的汽车照明装置。前照灯除了发光以外，还是照明装置的一部分。前照灯设置在车辆的正面部位中，它除了通过让其它交通参与者看见汽车来实现交通安全以外，尤其还用于例如以近光灯分布、远光灯分布或雾灯分布的形式，或以适应于确定的环境状态和/或行驶状态的光功能的形式，如动态随动转向灯、静态随动转向灯、恶劣天气灯、城市灯、乡道灯和高速公路灯等，来照亮车辆前方的车道，以便分别为驾驶员改善视线。前照灯包括至少一个光源，该光源的形式是白炽灯、气体放电灯、或半导体光源。半导体光源还可为人眼发出看不到的红外线辐射，例如用于夜视***。该前照灯例如根据反射原理作为所谓的反射模块进行工作，其中反射从光源发出的光，用于在车辆前方的车道上通过反射器产生期望的光分布。此反射器构成为椭圆体或在椭圆形中变化的自由形状；它为此还可以磨成小平面。该前照灯还可根据投射原理工作，其中从光源发出的光集成束之后经过主光学单元(例如以反射器或所谓的附加光学单元的形式)，并为产生期望的光分布经过次级光学单元投射到车辆前方的车道上，该次级光学单元的形式例如是投影透镜或凸透镜。

前照灯包括外壳，其中该外壳在光输出开口中通过玻璃或塑料的透明灯罩(Abdeckscheibe)来封闭。该灯罩可以设计为不具有光学有效型材(例如棱镜)或至少部分具有光学有效型材(所谓的散光透镜)的清晰罩。

在外壳中设置至少一个光模块(反射模块和/或投射模块)，用来产生一个或多个期望的光分布。确定的光分布在此可通过唯一一个光模块来产生，但它也可通过叠加由多个光模块产生的局部光分布来产生。这一点在装备了半导体光源的前照灯中是优选的。例如，夜视灯可由基本光分布(Grundlichtverteilung)和叠加的点光分布(Spotlichtverteilung)来产生，其中例如基本光分布在汽车前面以平坦的、水平的明暗界限产生宽广的照明。点光分布在自身的行车侧上产生了非对称的明暗界限的倾斜部分，并在车道中间产生了更强的照明，因此能更好地满足法律上的要求。通过接入其它的光模块，此光模块在明暗界限的上方照亮光分布的一个区域，则这样产生的近光模块可补充到照亮整个车道的远光模块中。

由于在照明装置中产生的不同的局部光分布的叠加，所以具有半导体光源的照明装置可具有含标准组件的结构，其中每个局部光分布都可由单独的光模块产生。这一点尤其在前照灯中是不利的，为了产生整套法律上要求的光分布，必须在前照灯或汽车正面部位中设置许多光模块。在本来就已经装了许多其它技术设备的汽车正面部位中，这一点也需要许多空间。尤其在更高的汽车等级中，为适应于确定的环境状态和/或行驶状态的光分布(如动态随动转向灯、静态随动转向灯、恶劣天气灯、城市灯、乡道灯和高速公路灯)，期望的光功能还会加剧这种状况。

发明内容

因此，本发明的目的是，在前照灯中减少配备了半导体光源的光模块(尤其是反射模块)的数量，并在此可通过唯一一个光模块产生不同的光分布。

为实现这一目的，建议，反射模块具有至少一个另外的半导体光源，它具有主辐射方向，此主辐射方向指向反射器的与第一区域错开设置的第二区域。

因此，此至少一个的第一半导体光源以及此至少一个的另外的半导体光源至少以其主辐射方向照射到反射器的不同区域上。此反射器的不同区域可在汽车前方的车道上产生电磁辐射的不同分布。本发明基于这样的理念，即，将此至少一个的第一半导体光源和此至少一个的另外的半导体光源设置成，各自的半导体光源至少以其主辐射方向抵达反射器的这种区域上，即，通过在反射器上反射由半导体光源发出的电磁辐射，可在汽车前方的车道上产生电磁辐射的至少两个不同的分布。

半导体光源或光发二极管(LED)可发出为人眼可见的光。但它也可以是红外线，例如用于汽车的夜视***。在可见光的情况下，按本发明的反射模块的反射面的每个照射区域都产生限定的光分布，例如此至少一个的第一半导体光源产生近光的光分布，而此至少一个的另外的半导体光源产生远光分布。在此，反射器的构造和形状会影响产生的光分布。下文描述对此的详细信息。

因此，绝对有可能的是，在唯一一个装配有半导体光源的反射模块中联合地产生例如近光分布和远光分布。光分布的其它任意组合当然也是可能的，并可容易地在反射模块中实现。即，在按本发明的反射模块中，可联合地产生至少两个光分布。这可明显减少前照灯中的反射模块的数量。因此，可使整个前照灯更紧凑和轻便，并在制造时成本更划算。因此，按本发明的反射模块在前照灯中只需很少的构造空间，从而整个前照灯都同样可构造得紧凑，并因此在汽车正面部位中只需很少的构造空间。此外，多个光分布联合在唯一一个反射模块中，还减少了前照灯的所需的光输出面，这为汽车前照灯或外部的正面部位的设计提供了更大的自由空间。

在此尤其有利的是，此至少一个的第一半导体光源设置在反射模块内部的第一支承面上，而另一个半导体光源设置在反射模块内部的第二支承面上，其中支承面的延伸平面撑成一个不等于180°的角度。第一支承面在此基本水平地延伸，并与行驶方向平行。第二支承面相对于第一支承面在行驶方向上看朝后倾斜，因此此至少一个的另外的半导体光源的主辐射方向具有逆向行驶方向的组件。此反射器的反射面在此可从第二支承面开始，并紧接着首先通过第二支承面并在后继的延伸过程中还通过第一支承面以拱起的形状进行延伸。

通过延伸平面在至少两个彼此隔开的、用于半导体光源的支承面上的强制性不同位置，设置在它们上面的半导体光源会彼此错开设置地定位在反射模块的反射器中。单通过这一点，此至少一个的第一半导体光源和此至少一个的另外的半导体光源至少以其主辐射方向就已抵达了反射器的不同区域。支承面彼此有角度的布局还会促进这个效果。目的是，设置在支承面上的半导体光源抵达反射器的基本上完全彼此分开的反射面。当然，在此应该最大程度地避免反射面上可能出现的无用区域。在此可容忍细微的重叠。

当然还可考虑的是，在反射模块中设置多于两个的支承面，它们具有相应对齐的延伸平面和相应装备的半导体光源，它们也需要反射器的其它区域，以便产生其它的光分布。

在此，支承面的半导体光源在运转时可分开地控制，因此可开启和关闭各自的光分布，但也可改变它们的光强度，即可调暗。这是指单纯的电开关；能够以有利的方式取消机械过程，所述机械过程在例如气体放电灯中是必须的，在气体放电灯中具有气体放电灯或反射器的运动。

此外还可考虑的是，按本发明的反射模块围绕次级光学单元或围绕着聚焦或投射棱镜进行扩展，以便作为投射模块在车道上产生期望的光分布。然后，支承面的布局以及反射器的形状必须按投射模块中的光学情况进行适应。

在优选的实施例中，此至少一个的第一半导体光源和此至少一个的另外的半导体光源这样构成并设置，即半导体光源在主辐射方向上以相同的开启角度发出，并第一支承面和第二支承面之间的角度(在侧视图中观察)相当于由半导体光源在主辐射方向上发出的电磁辐射的半个开启角度。因此，第二支承面相对于第一支承面的倾斜构成得尤其有利，因此此至少一个的第一半导体光源可舒适地充分利用反射面的第一区域。此至少一个的另外的半导体光源通过其支承面的水平位置基本在竖直方向上(由于至少借助出现的竖直元件的散射)照射，并因此基本使用反射面的第二区域，其位于反射面的自由端部上。反射器这样构成，即反射面的每个局部区域都在车道上产生限定的、但不同的光分布。

因此，例如在照射反射面的光线的第一局部区域上借助相应构成的反射器形状产生了近光-基本分布(其具有基本水平的明暗界限)，而反射面的第二局部区域是这样构成的，即车道上的光分布可添加到远光中，此远光照射整个车道一直到地平线。同样还可能的是，例如通过反射面的第一局部区域在车道上产生完整的远光分布，而反射面的第二局部区域被发出红外线的半导体光源照射，例如用于夜视***。

在按本发明的反射模块的另一有利的实施例中，第一支承面基本是竖直的并且关于竖直的中间平面朝一侧倾斜，并且第二支承面相对于它镜像地朝另一侧倾斜，因而此至少一个的第一半导体光源以及此至少一个的另外的半导体光源的主辐射方向关于中间平面指向反射器的侧面的反射部段。通过反射器的相应匹配的形状，可在车道上产生光分布，此光分布除了常见的光分布外还优选照亮汽车侧面的区域。这例如可指城市灯，其额外地局部照亮人行道。静态的转向灯也可实现。同样还可考虑的是，反射器的一侧产生近光-基本分布，其具有基本水平的明暗界限，而另一侧在驾驶员侧面产生明暗界限的倾斜部分，并在车道中间产生更强的照明，因此两个局部光分布叠加成最终的近光。在此，可有利地省略其它常见的点光。

在按本发明的反射模块中，原则上可考虑光功能的许多其它组合，例如窄的基本光与宽的基本光进行组合，所述宽的基本光可在不同的行驶情况下激活，例如用于城市灯、乡道灯和高速公路灯等。为了相应的光分布，只需相应地调整发光强度。这些组合可节省空间，但也在保持甚至提高光性能情况下通过合适的光分布可节省能量。

对于本发明来说尤其重要的是，反射器具有自由形状。每个由照明设备产生的光分布都必须满足法律要求，例如欧洲经济委员会的ECE-规定，因为它们对于各自国家的运行许可的发放是很重要的。因此，ECE-法规R1定义了关于汽车前照灯的标准。当然，光分布的构造是这个法规的一部分。按本发明的反射模块的反射器必须这样构成，即在反射模块中分别产生的光分布相当于ECE-法规。支承面在反射模块中的布局是产生相应光分布的基础。反射器的形状、尤其是反射面必须在此基础上形成所需的光分布。

反射器或反射面的自由形状在构造反射面时提供了很大的间隙和自由余地。为了达到反射面的自由形状，例如能够以数学上可简单定义的反射面形状(例如抛物线、双曲线、椭圆等)为出发点，并随后借助计算机模拟或计算来这样改变，即反射器精确地产生期望的光分布。当然在此还可调整半导体光源或其支承面的位置和数量。在此必须为半导体光源一同考虑例如载体元件和电路板的大小。然后按照经由计算机优化计算出来的反射面，可制造出反射器的样板。

此外还有利的是，存在着多个第一和/或多个另外的半导体光源，它们分别组接成光学单元阵列。光学单元阵列是多个半导体光源的功能组，它们通常共同设置在载体元件或电路板上。通常一起控制光学单元阵列的所有半导体光源，单个的半导体光源在需要时也可单独地控制。在按本发明的反射模块中，优选在每个支承面上都设置具有至少一个半导体光源的光学单元阵列。

对于单个集成在反射模块中可组合的功能来说基本的是，基本上隔开被此至少一个的第一半导体光源和此至少一个的另外的半导体光源照亮的反射面，其中不干扰光分布的细微重叠也是可能的。这一点可借助两类不同的方案来实现：一方面可在此至少一个的第一半导体光源和此至少一个的另外的半导体光源之间设置至少一个光圈，它将各个半导体光源发出的电磁辐射相互划定界限。另一方面，在由至少一个半导体光源发出的电磁辐射的光程中设置附加光学单元，它由视觉上透明的材料构成。此附加光学单元可例如把光线反射到光输入面和光输出面上。因此把光集成束。备选或附加的是，在电磁辐射耦合到附加光学单元中之后，附加光学单元也可通过全反射在附加光学单元与周围环境的交界面上反射电磁辐射，并因此集成束。这意味着，由半导体光源发出的电磁辐射这样在附加光学单元中集成束，即此至少一个的第一半导体光源以及此至少一个的另外的半导体光源的辐射在反射面上基本不会重叠。

附图说明

其它优点将从下述的说明书和附图中得出。可以理解，上述以及下述要阐述的特征不仅限于各给出的组合，而是在不脱离本发明范围的情况下，还可以以其它的组合或独立地使用。在附图中描述了本发明的实施例，并且在下面的说明书中进行详细阐述。分别以示意图的形式

图1在纵向剖面图中示出了在第一实施例中的按本发明的反射模块；

图2在纵向剖面图中示出了在第二实施例中的按本发明的反射模块；

图3在纵向剖面图中示出了在第三实施例中的按本发明的反射模块；

图4在纵向剖面图中示出了在第四实施例中的按本发明的反射模块。

具体实施方式

图1在纵向剖面图中在第一实施例中示出了汽车前照灯的按本发明的光模块，它构成为反射模块10。反射模块10在图1中示例性地包含两个用来发出电磁辐射的光源16和17，例如人眼可见的光。此光源构成为半导体光源，优选构成为发光二极管16和17。由发光二极管16和17发出的光线被光学单元集成束，此光学单元在所示的实施例中构成为反射器12。此反射器12对光进行反射，以便在汽车前方的车道上产生期望的光分布。反射器12构成为自由形状。在图1中，在反射器12的下方结尾处设置底座14，它例如可构成为冷却体。底座14在其指向反射器12的表面上具有第一支承面20，在其延伸平面上设置着带发光二极管16的载体元件18。此外，底座14还具有第二支承面22，在其延伸平面上设置着带发光二极管17的另一载体元件18。当然，也可以在支承面20和22上设置更多的发光二极管16或17。支承面20和支承面22相互间以不等于180的角度设置在底座14上，其中支承面22在此基本水平地在反射模块10上对齐。

在多个发光二极管16或17设置于支承面20或22上的情况下，各发光二极管分别组接成光学单元阵列。光学单元阵列是多个发光二极管的功能组，它们通常有针对性地设置在载体元件或电路板上。通常为进行运转，共同控制光学单元阵列的所有发光二极管，当然在需要时也可以单独地控制单个的发光二极管。在此，还可以改变光的强度，即，可调暗。在反射模块10中，优选在每个支承面20或22上优选都设置光学单元阵列。当然也可以在每个支承面20、22上设置多个相互隔开的光学单元阵列。

由发光二极管16和17在主辐射方向上发出的光束具有开启角度α。此角度对于两个发光二极管16和17优选是一样大的。在此通过发光二极管16和17在两个相互折弯的支承面20和22上的不同布局，发光二极管16照射反射器12的反射面24的局部区域26，发光二极管17照射反射面24的局部区域28。支承面20和水平面(平行于支承面22)之间的角度在此优选相当于发光二极管16和17的主辐射方向的半个开启角度α。在另一实施例中可考虑的是，支承面20朝水平面的角度也偏差半个开启角度α。如图1所示，两个局部区域26和28是直接邻接的。在此，这两个反射局部区域26、28可持续地交织地过渡，但也相互具有边缘或间隙(Sprung)。

反射模块10按以下方式进行工作：通过两个用于发光二极管16和17的支承面20和22的延伸平面的不同延伸，所属的发光二极管16和17产生了相互错开设置且弯曲的定位，它们通过主辐射方向在反射器12上形成反射面24的两个反射的局部区域26和28。反射器12的这两个局部区域26和28在此这样构成，即由局部区域26和28反射的光辐射分别在汽车前方的车道上产生定义的不同的光分布。为此，这两个发光二极管16和17这样设置在支承面20或22上，即由发光二极管16和17发出的光辐射基本上不会出现重叠。为了划定界限，还可在两个支承面20和22之间额外地设置光圈(在图1中没有示出，参照图3)。

因此例如可能的是，发光二极管16的光辐射可通过反射面24的局部区域26在汽车前方的车道上产生变暗的光分布，并且发光二极管17的光辐射可通过反射面24的局部区域28在汽车前方的车道上产生远光分布。此远光分布在此例如只通过发光二极管17的光辐射在局部区域28上产生，但它也可通过两个由局部区域26和28产生的光分布的重叠，添加到远光分布中。

例如绝对还可能的是，反射面24的局部区域26产生近光基本分布(Ablendlichtgrundverteilung)，其具有基本水平的明暗界限，反射面24的局部区域28在驾驶员侧产生了明暗界限的倾斜部分，并在车道中间产生了更强的照明，因此通过两个光分布的重叠可产生近光分布，如同法律上要求的一样。在反射模块10中还可考虑，不同的光功能可具有许多其它可集成的组合。例如，通过与宽的基本光(Grundlicht)的重叠，来与窄的基本光进行组合，所述宽的基本光可在不同的行驶情况下激活，例如用于城市灯、乡道灯和高速公路灯等。借助本发明还可产生动态随动转向灯。在此，根据不同的汽车参数(例如汽车速度、转向角等)，有选择地激活发光二极管16、17中的一个，或向右或向左地产生静态转向灯。对于不同的光分布，还可附加地相应地调整光强度，它是指发光二极管16、17的供应效率。

为了在汽车前方的车道上产生相应期望的光分布，必要的是，反射面24在相应局部区域26中具有尤其匹配的形状。为了获得反射面24的期望形状，例如能够以数学上可简单定义的反射面形状(例如抛物线、双曲线、椭圆)为出发点，并随后借助计算机模拟来这样计算，即反射器12精确地产生期望的光分布。这样构成的反射器12也称为自由形状反射器。

图2在沿着光学模块10的光学轴线的纵向剖面图中示出了反射模块10的第二实施例。与图1的光学模块10的第一实施例不同的是，发光二极管16和17在此处配备了附加光学单元30。发光二极管16和17被附加光学单元30遮盖，并因此在图2中看不到。附加光学单元30设置在各个发光二极管16或17的光程中，并由视觉上透明的材料制成。附加光学单元30使光在光输入面和光输出面上折射。因此使光集成束。代替或补充附加光学单元30的是，可设置一种通过全反射来使光集成束的附加光学单元30。在此，在把发光二极管16和17的辐射耦合到附加光学单元30之后，此辐射在与周围环境的交界面上反射，并因此集成束。集成束的作用是，从发光二极管16或17中发出的辐射在它们的主辐射方向上这样受限，即至少发光二极管16和17的主辐射方向上的辐射在反射面24上基本不会重叠。但是，不干扰光分布的细微重叠也是可能的。此外从图2中还可看到，通过把附加光学单元30配备给发光二极管16或17，从属于两个支承面20和22的发光二极管16和17可实现更紧密的间隔。附加光学单元30将由发光二极管16和17发出的辐射这样集成束，即尽管发光二极管16和17或附加光学单元30相互间的间隔更紧密(与图1相比)，但在反射面24上会产生基本上无用的、小的边界区域32。

图3在沿着光学模块10的光学轴线的纵向剖面图中示出了反射模块10的第三实施例。与图1的光学模块10的第一实施例不同的是，在发光二极管16和17之间至少在局部部段中配备了近光元件36，它基本相互面对面。此近光元件36的作用是，限制发光二极管16或17的主辐射方向的开启角度。因此可实现，发光二极管16和17的各个光辐射不会重叠，因此每个发光二极管16和17都可分配给反射面24上的预先规定的局部区域26或28。因此，没有漫射光可到达未指派的区域26、28中。

图4在横截面中示出了光学模块10的第四实施例。在此实施例中，支承面20基本上是竖直的并关于坚直的中间平面34朝侧面倾斜，并且支承面22相对于它镜像地朝另一侧倾斜。发光二极管16和17的各自的主辐射方向关于中间平面34指向反射器12或反射面24的侧面的局部区域26和28。因为发光二极管16和17此处也配备了附加光学单元30，所以在图3中发光二极管16和17也被附加光学单元30遮盖，并因此看不到。发光二极管16和17的主辐射方向通过附加光学单元30这样划定界限，即局部区域26和28在反射面24上不重叠。因此，也在此处形成一个基本无用的边界区域32。通过反射器12或反射面24的相应匹配的形状，原则上可在车道上产生各种任意的光分布。尤其优选可照亮汽车前方的车道上的侧面区域。这一点例如可指城市灯，其额外地局部照射着人行道。还可实现静态的转向灯。当然，可能借助第四实施例还可通过多个光分布的重叠，还可实现普通的近光分布或远光分布。还可能的是，通过局部区域26可在车道上产生完整的远光分布，并局部区域28被设置在支承面22上的发出红外线的半导体光源照射，以便操纵例如夜视***。

Claims (9)

1.一种汽车前照灯的反射模块(10)，此反射模块(10)具有至少一个用来发出电磁辐射的半导体光源(16、17)，还具有至少一个反射器(12)，用来使至少一部分发出的电磁辐射集成束和反射，从而在机动车前方的车道上产生期望的光分布，其中至少一个第一半导体光源(16)具有指向反射器(12)第一区域(26)的主辐射方向，其中，反射模块(10)具有至少一个另外的半导体光源(17)，该至少一个另外的半导体光源(17)具有指向反射器(12)的与第一区域(26)错开设置的第二区域(28)的主辐射方向；其中，所述至少一个第一半导体光源(16)设置在反射模块(10)内部的第一支承面(20)上，而所述另外的半导体光源(17)设置在反射模块(10)内部的第二支承面(22)上，其中这些支承面(20、22)的延伸平面撑成一个不等于180°的角度；

其特征在于，第一支承面(20)实质上水平地延伸并与行驶方向平行，而第二支承面(22)相对于第一支承面在行驶方向上看朝后倾斜，因此所述至少一个的另外的半导体光源(17)的主辐射方向具有逆向行驶方向的分量；

分别设置在第一支承面(20)和第二支承面(22)上的半导体光源(16、17)分别照射所述反射器(12)的反射面(24)的彼此分开的局部区域(26、28)。

2.根据权利要求1所述的反射模块(10)，其特征在于，第一支承面(20)实质上是竖直的并且关于竖直的中间平面(34)朝一侧倾斜，第二支承面(22)相对于所述第一支承面(20)镜像地朝另一侧倾斜，因而所述至少一个第一半导体光源(16)以及所述至少一个的另外的半导体光源(17)的主辐射方向关于中间平面(34)指向反射器(12)的侧面的反射部段(26、28)。

3.根据权利要求1或2所述的反射模块(10)，其特征在于，所述至少一个的第一半导体光源(16)和所述至少一个的另外的半导体光源(17)在主辐射方向上以相同的开启角度(α)发出，并且第一支承面(20)和第二支承面(22)之间的角度在侧视图中观察相当于由半导体光源(16、17)在主辐射方向上发出的电磁辐射的半个开启角度(α)。

4.根据权利要求1或2所述的反射模块(10)，其特征在于，所述反射器(12)具有自由形状。

5.根据权利要求1或2所述的反射模块(10)，其特征在于，存在着多个第一半导体光源(16)和/或多个另外的半导体光源(17)，它们分别组接成至少一个光学单元阵列。

6.根据权利要求1或2所述的反射模块(10)，其特征在于，在所述至少一个第一半导体光源(16)和所述至少一个的另外的半导体光源(17)之间设置至少一个光圈(36)。

7.根据权利要求1或2所述的反射模块(10)，其特征在于，在由至少一个半导体光源(16、17)发出的电磁辐射的光程中设置附加光学单元(30)。

8.根据权利要求1或2所述的反射模块(10)，其特征在于，由至少一个半导体光源(16、17)发出的电磁辐射是人眼可见光，或者是红外辐射。

9.根据权利要求1或2所述的反射模块(10)，其特征在于，所述至少一个第一半导体光源(16)和所述另外的半导体光源(17)构成为发光二极管。