CN103062696A - 机动车照明装置的光模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机动车的照明装置的光模块（10）。该光模块（10）具有：至少一个用于发出光线的半导体光源（14）；主光学单元（12），其用来使由该至少一个半导体光源（14）发出的光的至少一部分束集；从属于该至少一个半导体光源（14）的遮光板（16）；以及冷却体（20），其与该至少一个半导体光源（14）至少间接地热接触。为了能简单且成本划算地制造光模块（10），建议，遮光板（16）的至少一部分是冷却体（20）的集成的组成部分。

Description

机动车照明装置的光模块

技术领域

本发明涉及一种机动车的照明装置的光模块。该光模块具有：至少一个用于发出光线的半导体光源；主光学单元，其用来使由该至少一个半导体光源发出的光线的至少一部分束集；从属于该至少一个半导体光源的遮光板；冷却体，其与该至少一个半导体光源至少间接地热接触。

背景技术

在现有技术中，已知各种用于机动车的照明装置。因此划分为前大灯和车灯。前大灯只设置在车辆的正面部位。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，尤其还用于例如以夜光灯、远光灯或雾灯的形式，或以其它任意的前大灯光功能的形式（例如自动适应的光分布），来照亮车辆前方的车道，以便分别为驾驶员改善视线。前大灯作为光源可包含至少一个白炽灯、气体放电灯或发光二极管(LED)。它们可根据反射原理工作，即具有朝光源反射的反射器，该反射器反射由光源发出的光线，用来在机动车前方产生期望的光分布。备选的是，前大灯还可按投射原理工作，其中它具有主光学单元（例如反射器或附加光学单元），用来使由光源发出的光线束集，并具有次级光学单元（例如透镜或反射器），用来在机动车前方使束集起来的光线成像，以产生期望的光分布。

车灯的作用主要是，通过让其它交通参与者看见汽车来实现交通安全。因此，在机动车正面部位中的前置灯例如当作定位灯、闪光灯或日间行车灯来用，而机动车尾部范围内的尾灯例如当作刹车灯、后灯或闪光灯来用。侧灯可当作侧面标记灯（所谓的激活的侧示廓灯）来用。车灯用来实现一个或多个发光功能。前置灯可集成在前大灯中，但它也可构成为单独的灯具。在尾灯中通常集成着多种灯功能。车灯作为光源通常具有白炽灯或发光二极管（LEDs），并优选按反射原理进行工作。

在照明装置中使用发光二极管作为光源时，发光二极管通常设置和固定在载体元件（例如电子电路板）上，并且通过该载体元件导电地接触。该载体元件自身可设置在冷却体上，该冷却体用来导出发光二极管运行时产生的热量。

此外还已知的是，在照明装置中该至少一个光源配备了遮光板。该遮光板可构成为简单的目视保护板，它对产生的光分布的构造没有影响，并在从外面目视照明装置时防止直接目视光源。但该遮光板也可这样构造和设置，即它可能会影响光分布的构造。因此例如还可考虑的是，遮光板朝外阻挡了光源的直接照射，因此光分布只从通过主光学单元束集或次级光学单元投射的光线中产生，而不是也从直接由光源发出的光线中产生。

光模块的遮光板的特征尤其在于以下性能中的一个或多个：

-该遮光板不位于主光学单元或次级光学单元的焦点区域中，

-该遮光板位于光源的附近，

-该遮光板遮住直接由光源发出的光线，即没有光线由构成为反射器的主光学单元的反射面发出，以及

-遮光板尤其遮住由光源大致在行车方向上照射出的光线，或遮住由光源发出的光线，该光线在由构成为反射器的主光学单元的反射面上反射之后可能会偏转到光分布可能会受干扰的范围中。

与此相对的是PES-遮光板结构，其用来产生遮挡的光分布的明暗界限，并且设置在主光学单元和次级光学单元的焦点区域中，并且基本上遮住由反射器反射的光线的一部分。PES-遮光板结构的边缘，例如垂直放置的PES-遮光板结构的上边缘或者水平放置的PES-遮光板结构的前边缘，借助次级光学单元在机动车前方成像，用来产生光分布的明暗界限。

现代舒适的前大灯中的光模块应该以特别的方式来传播光分布的特定区域，从而使光分布满足法律上要求的边界条件。因此在前大灯的光模块中，例如在光分布的离散点中在与光模块间隔而置的测量屏中需要特定的最大和最小的照明强度值，例如在遮挡的光分布的明暗界限的上方。为了在光分布的离散点中达到特定的最大允许的照明强度值，遮光板有针对性地这样构成和设置在光路中，即遮挡一部分指向这些离散点的光线。可考虑的是，多个这样的遮光板设置在光模块的光路中。

为了产生前大灯的遮挡的光分布（例如近光灯、雾灯）或遮挡的可变光分布，在前大灯的光路中可设置遮光板结构，它至少遮挡了由至少一个光源发出的光线或由主光学单元束集的光线的一部分。因为这样的遮光板结构通常应用在投影模块（所谓的投射式***，PES）中，所以它们也被称为PES-遮光板结构。该遮光板结构可构成为扁平的遮光板元件，它定向在包含光学轴线的水平面中，或者与之垂直。该遮光板结构具有边缘，该边缘可由次级光学单元在机动车前方成像，作为遮挡的光分布的明暗界限。该边缘的走向可以变化，以达到适应情况的可变光分布。该遮光板结构构造得可整体移动，通过或多或少地移到光路中，可达到适应情况的可变光分布。

但还可考虑的是，无需在光路中使用额外的遮光板结构，就能产生遮挡的光分布。为此，主光学单元，即例如反射器或从属于至少一个发光二极管的附加光学单元可这样构成，即它们无需其它辅助工具就能使光线这样束集，使得它可要么直接要么间接地在通过次级光学单元投影之后，来产生遮挡的光分布。

从DE10 2007 050 924 A1中例如已知一种构成为照明模块的、应用在机动车前大灯中的光模块，它包含发光二极管（LED）作为光源。由LED发出的光线抵达形式为反射器的主光学单元上，并由它朝构成为透镜的次级光学单元的方向反射。在主光学单元和次级光学单元之间的光路中设置有PES-遮光板结构。该LED直接通过承载板配备了用来导出热量的冷却体，该LED固定在该承载板上。该照明模块的影响照照射性能的光学部件（尤其是反射器、遮光板和透镜）是称为光学库的集成部件的组成部分。

在此，已知的光模块的缺点是，发光二极管在关闭状态下在从外面目视时基本上逆着光出射方向可看进光模块的内部。这一点可产生极端的干扰效果，并且在视觉上尤其不那么美观。在接通状态下，直接由LED发出的光线可能使迎面而来的交通参与者晃眼。此外，在光模块的安装框架中要求光学单元库在LED-冷却体-单元方面进行繁杂的布置、定位和定向。在由该文献中已知的光模块中没有设置遮光板。

由于在现代光模块中可用的构造空间较小，并由于由此产生的反射器尺寸相对较小，所以光模块在光学元件彼此间的布局、定位和定向或调校方面以及在光源方面非常敏感。这尤其适用于遮光板在光源方面的布局。允许的公差被定义得非常小。

发明内容

因此，本发明的目的是，这样来构造和改进具有遮光板的光模块，即将遮光板相对于光源进行布局、定位和定向或调校的费用降至最低。此外，该光模块应该能批量地以简单且廉价的方式制成。

为了实现该目的，从前述类型的光模块出发，本发明建议，在光模块中，遮光板的至少一部分是冷却体的集成组合部分。通过把光源设置在主光学单元的焦点区域中或设置在焦点的附近，来产生光模块的光分布。该主光学单元优选构成为反射器。半导体光源的主照射方向倾斜或垂直地朝光出射方向延伸，在该光出射方向中产生光分布的光线按重点地离开光模块。该遮光板优选设置在光源的附近。

具有遮光板的该至少一部分的冷却体可由金属或塑料制成，并安装在机动车前大灯或机动车灯中。遮光板这样设置在冷却体上，即它至少在功能方面从属于半导体光源或一组半导体光源。通过把该至少一个半导体光源在确切位置上固定在冷却体上，还可自动地确定遮光板关于光源的相对位置，并且不再需要单独地调校。

本发明是以这样的构思为基础的，即遮光板与其具体造型无关地直接与冷却体构成在唯一的构件中。在此有利的是，在制造该冷却体-遮光板-部件时，遮光板已相对于为该至少一个半导体光源设置的安装位置进行设置，因此可省略事后的遮光板安装和调校。

通过把两个部件集成在按本发明的光模块中，可优化冷却体和遮光板之间的热传递。通过集成在冷却体中的遮光元件，可扩大冷却体的表面，并因此改善它的冷却效果。此外，借助本发明可避免在遮光板和冷却体之间形成间隙，如同在现有技术中在这两个部件单独制造时可能出现的一样，并且光线可能通过该间隙以不期望的光线渗出。现在不必再单独地制造遮光板；所需的模具和安装部件的数量也能有利地减少。这一点明显地减少了光模块的制造和安装成本。

有利的是，遮光板这样设置在光模块中，即该遮光板在由外向光模块或照明装置内部看的视线方向上设置在该至少一个半导体光源的前方。该半导体光源优选包含一个或多个发光二极管。通过该布局，至少在很大程度上、优选完全避免从外面直接目视到半导体光源上。此外还避免，半导体光源的直接光线可作为光分布的一部分朝外照射。遮光板可设计成单体或多体的，其中在多体的实施例中只有遮光板的唯一一个部件必须与冷却体相连。遮光板的其它部件（例如用来改变光分布的可移动部件）例如固定或设置在光模块或照明装置的其它部件上。在已安装好的光模块中，这些单个零件优选补充至遮光板。

在按本发明的光模块中，遮光板优选设置在光模块的光路中。在光线碰到主光学单元之前，该遮光板可通过它的造型和布局例如影响由该至少一个半导体光源发出的光线的照射锥面（Abstrahlkegel）。或者，在光线到达机动车前方或可能存在的次级光学单元之前，该遮光板可影响由主光学单元束集的光线。最后，在光线碰到机动车前方的车道或测屏之前，遮光板还可影响由次级光学单元发出的、用来在机动车前方成像的光线。在此，遮光板可影响由光模块产生的光分布（尤其是照明强度分布）。遮光板尤其可有针对必性地遮挡由光分布构成的光线，因此在光分布的可能碰到遮挡的光线的范围内会出现更小的照明强度。

以这种方式可例如在遮挡的光分布的明暗界限的上方的离散点中低出光分布的最大允许的照明强度值。在此，例如指由法律制定者要求的临界值，其中例如在预先设定的角度和预先设定的间距中相对于光模块的位置要求在光分布中具有特别的照明。这一点例如用来更好地照亮车道边缘上的交通指示牌。

当然还可能的是，遮光板设置在光模块的光路的外部，并且具有纯粹的目视保护板的功能。遮光板在此功能中的作用基本上只是，当从外面目视时遮盖半导体光源。

在光模块的优选的构造方案中尤其有利的是，主光学单元具有反射器，并且遮光板的至少一部分和反射器是冷却体的集成的组成部分。因此，省下了用于单独制造、安装和调校反射器的单独成本。在此构造方案中，在制造组合的冷却体-遮光板-反射器部件时，可确保反射器相对于遮光板的高位置精确度。

在按本发明的光模块中，该至少一个半导体光源要么直接要么通过载体元件（例如电子电路板）固定在冷却体上，因此可确保这两个部件之间的良好热传递。在此，优选通过载体元件来实现导电接触。当然还可考虑的是，直接在冷却体上实现导电接触，例如借助键合线。在此还可能的是，用于该至少一个半导体光源的载体元件也是冷却体的一部分。在此，载体元件例如可注塑在由塑料制成的冷却体上。

在光模块的其它优选的构造方案中，冷却体连同其集成部件以压铸法制成。这意味着，冷却体以及集成在它里面的部件由金属（例如铝或锌）或塑料制成。在应用塑料作为材料时，浇铸法也是可行的。在压铸或浇铸法中，冷却体连同其所有集成部件简单地以较小的公差波动大批量地廉价地制成。在制成冷却体连同它的集成部件之后，光模块的重要部件就已经在唯一的工作步骤中制好了，其中不需要调校这些部件或只需以相当小的程度来调校。因此，尤其使相互联系在一起的公差对光模块的影响降至最小。

此外还有利的是，遮光板具有反射光线的性能。因此，该至少一个半导体光源的光线由遮光板反射到主光学单元（例如反射器）上，因此由主光学单元有针对性地成形的光线只用来产生光分布。在此，可将光线在遮光板上的吸收降至最低，并且改进光模块的效率。这意味着，由该至少一个半导体光源发出的所有光线基本上都可用来产生期望的光分布。

此外还有利的是，遮光板是不透光的。在从外面观察到光模块的内部时，这一点可实现该至少一个半导体光源的目视保护遮盖。当然还可考虑的是，遮光板至少部分或至少在光进入方向上是透光的或局部透光的。因此，提供了用来满足临界照明值（Overheadbeleuchtungswerten）的工具。局部透光的遮光板的表面可有针对性地这样构成，即测量点出于法律规则的原因以期望或预先规定的强度来照射。此外，例如还可能的是，光线一方面可从该至少一个半导体光源穿透遮光板，但另一方面光线在反向的方向上从外面碰到遮光板上并以适当的方式反射，因此隐藏在遮光板后面的光源按威尼斯镜（venezianischen Spiegel）的方式如同期望的那样是不可见的。

附图说明

本发明的其它特征和优点从以下描述和附图中得出。应理解，本发明框架中的以上提到的以及下面还将阐述的特征不仅在各自提到的组合中出现，还能以其它组合或者单独地出现。在附图中示出了本发明的实施例，并且在以下描述中详细阐述。分别以示意的形式示出了：

图1示出了由现有技术已知的照明装置的一部分；

图2示出了按第一优选实施例的按本发明的光模块；

图3示出了按第二优选实施例的按本发明的光模块；

图4示出了按本发明的照明装置，其具有按第三优选实施例的两个按本发明的光模块；

图5详细地示出了图4的按本发明的光模块。

具体实施方式

图1示出了机动车的、按现有技术已知的照明装置的一部分。该照明装置在此构成为机动车前大灯。已知的前大灯的光模块10具有***的反射器12作为主光学单元，它配备了至少一个构成为半导体光源、尤其是发光二极管的光源。该发光二极管在图1中看不到，因为它设置在遮光板16的下方，以免从前大灯的外面在视线方向18上目视到。此外，遮光板16还避免由发光二极管发出的光线直接离开前大灯，即没有在反射器12上进行反射。遮光板16设置在光源的附近，因此它可满足前面描述的功能。此外，遮光板16优选设置在主光学单元12的焦点区域的外面。

由前大灯产生的光分布主要通过在反射器12上反射的光线产生。遮光板必要时具有用来产生光分布的辅助功能。遮光板16在此构成为单独制造的部件，它必须设置、固定和调校在发光二极管的冷却体或前大灯的其它部件上。

图2在透视图中示出了第一优选实施例的按本发明的光模块10。该光模块10包含冷却体，一个或多个发光二极管14在热技术方面与冷却体相耦合。该至少一个发光二极管14优选设置在反射器12的焦点区域中，或设置在该焦点的附近（参照图3）。反射器12优选具有由类似抛物线的自由型面构成的光学反射面，它们不具有原本意义上的共同焦点。该焦点区域通过云状物（Wolke）构成，构成反射器12的自由型面的焦点位于在该云状物中。还可考虑的是，反射器12包含具有多个刻面的光学反射面，其中这些刻面分别由不同的类似抛物线的自由型面构成。在反射器的这种构造中，单个刻面或自由型面的焦点位于云状物中，该焦点云状物构成焦点区域。在此云状物或该体积的内部应设置该至少一个光源14。

该发光二极管14优选通过载体元件24在确切的位置上固定在冷却体20上，该载体元件例如构成为电路板。该发光二极管14固定在载体元件24，并优选通过它导电地接触。为了更好地导出热量，冷却体20具有冷却片22。冷却体20可由热传递良好的塑料或金属（例如铝）制成。遮光板16是冷却体20的集成的组成部分，并优选与它一起在共同的制造步骤中制成，例如借助压铸或浇筑方法。即，冷却体20和遮光板16形成共同的部件。

遮光板16可任意地成形，并还可通过它的形状来达到光线成型的要求。它设置在主光学单元12的焦点区域的外面。在所示的实施例中，遮光板16构成为目视保护板，它避免从光模块10的外面在视线方向18上目视发光二极管14，并避免发出直接光线。遮光板16优选是不透光的，但它也可以构成为半透光的或局部透光的。此外，遮光板16在指向发光二极管14的表面上构造得反射光线，例如该表面用反射的涂层来涂敷，或者抛光该表面。

在冷却体20上，在与遮光板16相对置的端部上设置有板26，该板设置得与冷却体20的表面延伸部位垂直。该板26同样是冷却体20的集成的组成部分。该板具有孔口28，用来把例如光模块10固定在机动车照明装置或其壳体中。备选或附加的是，还可通过孔口28把反射体（未示出）固定在冷却体20上。此外，在冷却体20的侧面上设置有插头接触元件30，用来实现光模块10或发光二极管14的能量供应和/或操控。该插头接触元件30构成为连接器，用来容纳相应的接头（未示出）。

图3在透视图中示出了第二优选实施例的按本发明的光模块10。与图2的光模块10不同的是，反射器12同样也是冷却体20的集成的组成部分。该反射器12的作用是，由发光二极管14发出的并由目视保护板反射的光线在光出射方向32中从光模块10中反射出来。由反射器12反射的光线要么直接要么通过另一有效的光学元件到达例如形式是透镜或其它反射器的次级光学单元，用来在机动车前方产生期望的光分布。

按图2和3的实施例，光模块10的设置在冷却体20上的遮光板16在此主要用来遮盖发光二极管14，以便在视线方向18上从外面目视到光模块10中时避开发光二极管14以及设置在载体元件24上的线路元件（电子和/或电气部件、导体电路等）。但是，它也可额外地协助或补充按本发明的光模块10在光线技术方面的功能，因为遮光板16优选设置在光模块10的光路中，并且例如避免发光二极管14朝外直接照射。因此，遮光板16还可影响由光模块10产生的光分布的照明强度分布。此外，遮光板16还可影响由光模块10产生并遮挡的光分布的明暗界限的走向。遮光板16在此可这样构成，即遮光板16的边缘有利于形成遮挡的光分布的明暗界限。在此还可能的是，遮光板16与反射器12的特别造型共同作用，以产生期望的明暗界限，即遮光板16只部分地对明暗界限的形成负责。

在图4和5中示出了光模块10，其中遮光板16主要具有光线成形的功能，并且只是从属性地满足目视保护板的功能。图4示出了按本发明的具有两个光模块10的照明装置的一部分。照明装置在此也示例性地构成为前大灯。该前大灯包含反射元件，该反射元件具有两个并排设置的反射腔，该反射腔分别配备了反射体12。每个反射器12都还从属于按本发明的光模块10，其中在图4中基本上只示出了遮光板16，该遮光板通过反射背板中的洞口伸进反射腔中。

光模块10的遮光板16的功能是，遮挡由光模块10的发光二极管14发出并且在所属的反射器12上反射的光线的一部分，因此在光分布的特定区域内（例如在遮挡的光分布的明暗界限的上方）不会超过预先设定的最大的照明强度值。这些遮光板分别构成为基本上呈条状的遮光元件，它这样构成并设置在反射腔中，即达到期望的光分布，其具有期望的照明强度分布。在设计角度上看，遮光板16的与反射腔相背离的侧面可几乎任意地构成。因为在视线方向18上在反射腔中看到遮光板16的该侧面，所以它决定性地确定了前大灯的设计。

图5在放大视图中示出了图5的前大灯的光模块10。可看到，遮光板16在此也是冷却体20的集成的组成部分。

按本发明的光模块10的优点是，在制造和安装光模块10时可省略冷却体（以及在确切位置上固定在它上面的发光二极管14）和遮光板16的繁杂布局、定位和调校。因此，光模块10可尤其简单、快速且成本划算地制成。此优点还可由此改进，如果光模块10的其它部件或元件（例如反射器12）同样构成为冷却体20的集成的组成部分。光模块10的这些部件或元件（例如遮光板16反射器12）是冷却体20的集成的组成部分，并且可在唯一的工作步骤中在构造和制造技术方面彼此协调一致地构成。冷却体20连同它所有的集成部件和元件在此能以非常小的制造公差制成。

每个光模块10也可设置一个发光二极管14，来代替每个光模块10的多个发光二极管14。在应用多个发光二极管14时，这些光线可发出颜色相同或不同的光。还可考虑使用这样的发光二极管14，即它具有发射出多个光线的半导体芯片。该芯片可发出颜色相同或不同的光线。在应用多个发光二极管14或半导体芯片时，可单独控制发光二极管14或芯片，即接通、关闭以及变暗淡。

Claims (11)

1.一种机动车的照明装置的光模块（10），该光模块（10）具有：

-至少一个用于发出光线的半导体光源（14）；

-主光学单元（12），其用来使由所述至少一个半导体光源（14）发出的光线的至少一部分束集，其中该至少一个半导体光源（14）设置在所述主光学单元（12）的焦点区域中；

-从属于该至少一个半导体光源（14）并且设置在它附近的遮光板（16），该遮光板至少局部地遮盖由该至少一个半导体光源（14）在光模块

（10）的光出射方向（32）上直接发出的光线；以及

-冷却体（20），该冷却体与该至少一个半导体光源（14）至少间接地热接触，

其特征在于，所述遮光板（16）的至少一部分是所述冷却体（20）的集成的组成部分。

2.根据权利要求1所述的光模块（10），其特征在于，所述遮光板（16）在从外面看照明装置的视线方向（18）上设置在该至少一个半导体光源（14）之前。

3.根据权利要求1或2所述的光模块（10），其特征在于，所述遮光板（16）设置在所述光模块（10）的光路中。

4.根据权利要求3所述的光模块（10），其特征在于，所述遮光板（16）影响由光模块（10）产生的光分布的照明强度分布。

5.根据权利要求3或4所述的光模块（10），其特征在于，所述遮光板（16）影响由所述光模块（10）产生并遮挡的光分布的走向。

6.根据权利要求3至5之任一项所述的光模块（10），其特征在于，所述遮光板（16）影响在明暗界限上方的区域中的照明强度值。

7.根据上述权利要求之任一项所述的光模块（10），其特征在于，所述主光学单元包含反射器（12），并且所述遮光板（16）的至少一部分和反射器（12）是所述冷却体（20）的集成的组成部分。

8.根据上述权利要求之任一项所述的光模块（10），其特征在于，所述冷却体（20）连同其集成部件（16；12）以压铸法制成。

9.根据上述权利要求之任一项所述的光模块（10），其特征在于，所述遮光板（16）具有反射光的特性。

10.根据上述权利要求之任一项所述的光模块（10），其特征在于，所述遮光板（16）是不可透光的。

11.根据上述权利要求之任一项所述的光模块（10），其特征在于，该至少一个半导体光源包括发光二极管（14）。

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