CN108131636B - 初级光学件、次级光学件、交通工具前照灯和前照灯*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有一个退耦面和多个入耦面的初级光学件，入耦面可以布置在辐射源矩阵的对面。布置成行的入耦面一方面具有一个端部侧的入耦面并且另一方面还具有另一个端部侧的入耦面。端部侧的入耦面中的至少一个设计成相比于相应的中间的入耦面拓宽的。

Description

初级光学件、次级光学件、交通工具前照灯和前照灯***

技术领域

本发明从一种光学件出发，尤其是一种初级光学件。此外本发明还涉及一种光学件，尤其是次级光学件。此外，本发明还涉及一种具有辐射源矩阵的模块。此外本发明还涉及一种具有多个辐射源矩阵和光学件的装置。此外还涉及一种交通工具前照灯。

背景技术

由现有技术中公知用于交通工具的所谓的矩阵式前照灯。它们具有由发光二极管(LED)组成的矩阵。在此，每个单个的LED可以单独地被驱控并且由此被开和关以及调暗。这些LED可以布置成单行的或者多行的，并且分别构成一个光像素。

发明内容

本发明的目的是，实现一种用于辐射源矩阵的光学件、尤其是一种初级光学件、一种用于辐射源矩阵的光学件、尤其是次级光学件、一种具有辐射源矩阵的模块、一种装置、一种前照灯和一种前照灯***，从而成本低廉地产生高质量的图像。

根据本发明，提出了一种用于辐射源矩阵的光学件、尤其是初级光学件。其具有多个布置成至少一行的入耦面和至少一个退耦面。有利地，在由布置成至少一行的入耦面构成的行的一个行端部处布置的至少一个入耦面在至少一行的方向上看是拓宽的，该至少一个入耦面在后面也被称为侧边的或者边沿侧的入耦面。因此，至少一个边沿侧的入耦面可以比中间的入耦面更宽。

这种光学件(初级光学件)在前接有辐射源矩阵的情况下使用时能够实现不对称的光分布并且实现图像宽度与中央分辨率的最佳比例。这在光学件(初级光学件)用于交通工具的交通工具前照灯中时表现为特别有利的，因为通过简单地使至少一个边沿侧的入耦面拓宽，成本低廉地在中央区域中实现了比较高的分辨率并且在边沿区域中实现了拓宽的图像。

优选地，至少一行的这两个边沿侧的入耦面或边沿像素或侧面像素被拓宽。从而，图像能够以装备技术上简单的方式在两个边沿侧上具有比较高的宽度，其中，在中央存在高的分辨率。可以设想，在至少一行的方向上看，边沿侧的入耦面具有彼此不同的宽度。如果光学件例如用在交通工具前照灯中，那么优选地离交通工具的纵轴更远的边沿侧的入耦面比靠内的边沿侧的入耦面更宽。

可以利用前照灯使用光学件(初级光学件)的交通工具可以是飞行器或者水上交通工具或者陆地交通工具。陆地交通工具可以是机动车或者轨道车辆或者自行车。特别优选的是将交通工具前照灯用在货车或者客车或摩托车中。

在本发明的另一种构造方案中，在至少一行的方向上并且在光学件的光学主轴的方向上延伸的平面中看，入耦面构造成凸起的。尤其是，入耦面在这个平面内具有弧形。

此外，入耦面还可以在横向于至少一行并横向于光学主轴的方向上构造成纵长形的或条形的。它们在此可以各自构成圆柱体周面的一部分。

优选地，入耦面相互贴靠，从而不能或者几乎不能在图像中看出入耦面的过渡。

优选地，中间的入耦面构造相同，这导致在中间或中央区域中形成均匀的图像。中间或中央的入耦面优选地是除了边沿侧的入耦面之外的所有入耦面。中间的入耦面的顶点优选地落在一个共同的平面内，这个平面例如横向于光学主轴并且在至少一行的方向上延伸。

当光学件(初级光学件)具有6到14个、尤其是6到12个入耦面，其中入耦面优选地设置用于相应的6到14个、尤其是6到12个辐射源时，可以在经济性高的同时存在高的图像质量。在使用光学件(初级光学件)的情况下，当使用了对应数量的辐射源时，如此数量的入耦面导致了低的能量消耗并且引起具有高分辨率的图像。

在本发明的另一种构造方案中，至少一个侧边的入耦面从相邻的入耦面出发利用第一、尤其是弯曲的表面部段延伸到其顶点。这个表面部段可以相对于光学主轴倾斜。随后，第二、尤其是弯曲的表面部段可以从顶点起远离地延伸，该第二表面部段优选地相对于光学主轴倾斜。在行的方向上看，第二表面部段可以比第一表面部段更宽。此外，优选地，第二表面部段的在光学主轴的方向上测量的深度大于中间的入耦面的深度。因此，能够以装备技术上简单的方式实现拓宽的入耦面。

优选地，光学件(初级光学件)的退耦面构造成不对称的，从而可以形成不对称的图像，这对交通工具前照灯来说极其有利。退耦面尤其构造成纵长形的，并且优选地横向于光学主轴并且在至少一行的方向上延伸。退耦面可以在圆周侧具有四个拐角区域。为了构造不对称，以装备技术上简单的方式将至少一个拐角区域或者多个拐角区域或者所有拐角区域构造成拱形的或者切割的或者修圆的。此外，一个拐角区域或多个拐角区域的这种构造方式还抑制了不希望的光反射并且减少或避免光分布中的伪影。在此，在至少一行的方向上看，退耦面的一个侧面上的拐角区域可以具有比其他侧面的拐角区域更小的半径。如果光学件例如装入交通工具前照灯中，那么具有大半径的拐角区域优选地布置在下面，并且具有较小半径的拐角区域布置在上面。通过次级透镜的成像使得小的半径映射在道路上。

在本发明的另一种构造方案中，光学件(初级光学件)为了简单的安装而在光学主轴的方向上看在入耦面与退耦面之间有径向卷边(Radialbund)。光学件因此被径向卷边包围，经由径向卷边可以将它固定。

为了简单地形成光学件(初级光学件)的不对称性，在行的方向上看，光学主轴可以在两个中间的入耦面之间延伸。尤其是，光学主轴布置成与行的中心错开。如果例如7个入耦面配有5个中间的入耦面，那么光学主轴例如就可以布置在中央的入耦面和与之相邻的入耦面之间。

在本发明的另一种构造方案中，相应的中间的入耦面如下地构成，使得它可以用于照亮图像的小于或等于3°的角度范围。在此优选地，该角度范围在以下平面内测量得出，光学主轴处于该平面内并且该平面平行于行的延伸方向。在光学件(初级光学件)装入前照灯的状态下，此时可以是水平面。入耦面的角度范围基本上相互衔接，从而能够实现均匀的图像。

优选地，光学件(初级光学件)还如下地构成，即所照亮的角度范围在光学主轴所处的且平行于行的延伸方向或水平地延伸的平面内在+/-20°之间、优选地在+/-40°之间，更加优选地在-20°和+12°之间。

此外还可以提出，光学件(初级光学件)如下地构造，即其设置用于照亮在平行于光学主轴且横向于行的延伸方向或垂直地延伸的平面中的图像的7°的角度范围。如果光学主轴标记了0°位置，那么在该平面内照亮的角度范围就可以例如从-2°延伸到+5°。

根据本发明提出了一种用于交通工具前照灯的光学件、尤其是次级光学件，其例如构造成透镜。该光学件可以具有入耦面和退耦面。在此有利的是，在入耦面和/或退耦面中设置一个结构，利用该结构使至少两个辐射源或者一部分辐射源或者所有辐射源的过渡平滑或者模糊或者“缓和(smoothed)”。由此能够以简单的方式实现均匀的图像。

光学件(次级光学件)的结构例如通过线条构成。线条可以彼此平行隔开地延伸。此外，线条优选地横向于光学主轴和/或横向于辐射源矩阵的行延伸。在光学件(次级光学件)已装入的状态下、例如装入交通工具前照灯的状态下，线条可以在垂直方向上延伸。

光学件(次级光学件)的相应线条中的平滑效果在图像中的角度范围0.2°到3°之间实现，优选地从0.2°到0.8°，其中，角度范围在以下平面内观察到，光学主轴在该平面内延伸并且该平面在辐射源矩阵的行的方向上或者在已装入状态下在水平方向上延伸。

优选地，光学件(次级光学件)具有不对称的入耦面和/或不对称的退耦面。

光学件(次级光学件)的退耦面和/或光学件(次级光学件)的入耦面可以具有顶点，其中，第一平面部段和第二平面部段可以从顶点起远离地延伸。第一平面部段优选地比第二平面部段更长。

由此能够以简单的方式实现不对称的退耦面。光学主轴优选地穿过一个或多个顶点延伸。此外，退耦面和/或入耦面可以构造成在以下平面内观察是凸起的或弧形的，该平面沿着光学主轴延伸并且可以沿着辐射源矩阵的行或者在已装入状态下在水平方向上延伸。

此外还可以设想，光学件(初级光学件、次级光学件)由硅树脂制成，这具有重量优势。此外，光学件(初级光学件、次级光学件)例如是透镜。可以设想，光学件(初级光学件、次级光学件)在用于交通工具前照灯时设置用于远光功能。

根据本发明提出了一种具有辐射源矩阵并且具有根据上述一个或多个方面的光学件(初级光学件)的模块。这种解决方案具有以下优点，即必要时能够以小的装备技术耗费简单地将多个模块组合并使图像叠加。如果例如设置一个具有6到12个矩阵式布置的辐射源的模块，那么两个模块的组合就可以实现12到24个像素或者在三个模块叠加时实现18到36个像素。

辐射源矩阵例如由发光二极管(LED)构成。一个LED或发光二极管能够以至少一个单独封装的LED形式或者具有一个或多个发光二极管的至少一个LED芯片形式存在。多个LED芯片可以安装在共同的基板(Submount)上并且形成一个LED或者单个地或共同地例如固定在一个电路板(例如FR4、金属芯板等)上(“板上芯片CoB”＝Chip on Board)。至少一个LED可以装配有至少一个自身的和/或共同的光学件以用于引导光束，例如装配有至少一个菲涅尔透镜或者准直仪。作为例如基于AlInGaN或者InGaN或AlInGaP的无机LED的代替或附加，一般而言也可以使用有机LED(OLED，例如聚合物OLED)。LED芯片可以是直接发光的或者具有前接的发光材料。替代地，LED也可以是激光二极管或者激光二极管布置。还可以设想，设置一个OLED发光层或者多个OLED发光层或者一个OLED发光区域。LED的发光波长可以在紫外的、可见的或者红外的光谱范围内。LED还可以额外地配有自身的转换器。优选地，LED芯片发出汽车工业的标准ECE白光范围中的白光，例如通过蓝色发光器和黄/绿转换器实现。

优选地，模块具有电路板或印刷电路板或者金属芯印刷电路板(MCPCB)或者铝金属芯印刷电路板(AL MCPCB)，其上固定了一行或者多行的辐射源。此外还可以提出，在电路板上固定有光学件(初级光学件)，尤其是经由光学件支架来固定。因此，能够以装备技术上极其简单的方式构造一种紧凑的模块。光学件支架例如简单地由接片构成。接片又可以构成一个包围辐射源的框架。光学件(初级光学件)可以优选地经由其径向卷边固定在光学件支架中。

此外，为了对辐射源矩阵进行电接触和/或控制，在电路板处可以设置接线端。接线端例如是插头或插口。此外，在电路板处还可以设置所谓的“分级(Binning)电阻”或者容器电阻(Container Widerstand)。此外还可以设想，布置NTC(负温度系数)电阻用于避免电路板上的模块的过热。此外还可以在电路板上安装驱控电子件。

根据本发明提出一种具有至少两个组或组块的装置。相应的组在此具有辐射源矩阵，在辐射源矩阵的下游连接有各一个根据前述一个或多个方面的光学件(初级光学件)。此外，相应的组具有尤其是根据前述一个或者多个方面构造的光学件(次级光学件)，并且次级光学件连接在初级光学件的下游。优选地，多个组的图像彼此叠加。

这种解决方案具有以下优点，即，利用这种装置能够以装备技术上简单的方式提高组的所发射的图像的分辨率。在一个相应的组中，具有配属的光学件(初级光学件)的相应的辐射源矩阵能够各自构造作为根据前述一个或者多个方面的模块。因此，通过提高或减少组的数量能够以装备技术上简单的方式设定组所发射的图像的分辨率。

在本发明的另一种构造方案中，在这种装置中可以提出，相应的一个组的光学主轴与相应的另一组的光学主轴平行地错开。光学主轴在此可以位于以下平面中，该平面平行于辐射源矩阵的行的延伸方向或者水平地延伸，尤其是在交通工具前照灯的已安装状态下。

优选地，组的构造相同。

组的光学主轴的间距优选地如下选择，使得中间的入耦面的照亮的角度范围均匀地彼此重合。这能够引起通过下式给出的分辨率“中间的入耦面的角度范围/组的数量”。如果中间的入耦面的照亮的角度范围(角距Pitch)例如为3°，那么在两个组均匀叠加的情况下能够在中间的入耦面的区域内实现1.5°的分辨率。因此，两个组可以利用一半的角距彼此叠加。

根据本发明提出了一种尤其是用于交通工具的前照灯，具有根据前述一个或者多个方面的模块或装置。

此外，根据本发明还可以提出一种用于交通工具的前照灯***，即根据前述方面的左边的前照灯和右边的前照灯。左边前照灯的模块或装置的中间的入耦面的照亮的角度范围可以与右边前照灯的模块或装置的中间的入耦面的照亮的角度重合。这种重合例如是全等地实现或者重合可以通过错位实现。现在，利用两个前照灯可以使中间区域全等地叠加，其中，不对称的光分布从左边和右边连接到被叠加的图像上。如果设有错位，那么这两个前照灯的叠加区域可以例如以角距的一定比例错开，例如错开角距的四分之一。由此可以进一步提高分辨率。

附图说明

下面借助实施例更详尽地阐述本发明。图中示出：

图1a和1b是根据一个实施例的光学件(初级光学件)的不同视图，

图2用俯视图示出了一个组，其具有辐射源矩阵、来自图1a和1b的光学件(初级光学件)和另一个光学件(次级光学件)，

图3示意性地示出了由来自图2的两个组构成的装置，连同一个共同的所发射的图像，

图4用透视图示出了根据一个实施例的模块，

图5a和5b是根据一个实施例的两个组的不同视图，

图6示意性示出了两个辐射源矩阵，

图7在由图3所示的装置发射的图像的角度范围上的不同分辨率，

图8是由图3所示的装置发射的图像的光强度分布，以及

图9是由根据图3所示的装置发射的不同图像，其中各自接通有不同数量的辐射源。

具体实施方式

根据图1a用前视图示出了作为初级光学件1的一个光学件，其中，可以看到退耦面2。额外地，由于初级光学件的透明构造而能够看到背侧的入耦面4的结构(也见图1b)和辐射源矩阵6。

根据图1b示出了初级光学件1的侧视图。

在图1a中可以看出，退耦面2有四个拐角区域8至14。拐角区域构造成修圆的。在此，根据图1a所示的上面的拐角区域8和10具有比下面的拐角区域12和14更小的半径。在初级光学件1已装入交通工具前照灯中的状态下，拐角区域8和10在垂直方向上看同样布置在上方。通过对退耦面2的不对称切割，可以产生不对称的图像。初级光学件1是用于交通工具的交通工具左边的前照灯的初级光学件。在此，拐角区域8和14在已装入的状态下位于内侧，并且其他的拐角区域10和12位于外侧。拐角区域12的切割和修圆在此大于拐角区域14的切割或修圆。

在图1b中，如前述的那样，可以看出入耦面4。在入耦面的对面示出了单行的辐射源矩阵6，它具有发光二极管(LED)形式的七个辐射源16至28。尤其可以用作为LED光源的是欧司朗型号OSLON Black Flat(LUW HWQP)，其具有6N(或者更高)的亮度档位Bin并且具有4.55W的电功率消耗。根据图1b，用于相应的LED16至28的入耦面4具有区段形式的入耦面30至42。在此，入耦面30和42布置在边沿侧，并且入耦面32至40布置在中间。在此，中间的入耦面32至40构造相同。相反地，在LED16至28的行方向上看，边沿侧的入耦面30和42的宽度比中间的入耦面32至40的宽度更宽。换句话说，通过相应地构造设置作为侧面区段的入耦面30和42，实现了不对称的构造。由此实现了不对称的光分布并实现了图像宽度与中央分辨率的最佳比例。依据LED16至28的数量可以使不对称性更强，尤其是在LED较少时，或者更弱，尤其是在LED更多时。根据LED16至28的数量，如下地设计光分布，使得中央的区域-尤其是在LED数量小于或等于8时-提供统一的像素分布，并且边沿区域提供不对称的光分布。设置的LED16至28越少，边沿侧的入耦面30和42的不对称性就可以选择为越大的，以生成相应宽的光分布。这种单行的辐射源矩阵在欧司朗中以产品名称SMATRIX或sMArTRIX销售。

根据图2示出了辐射源矩阵6，其具有连接在其下游的初级光学件1。此外还设置有次级光学件44形式的光学件，它连接在初级光学件1的下游。次级光学件44同样也构造成不对称的。它有不对称的入耦面46和不对称的退耦面48。退耦面48具有呈在垂直方向上延伸的线条50形式的结构，为了简单起见仅仅为其中一个配了附图标记。入耦面46和退耦面48都构造成凸起的，其中，光学主轴56延伸穿过相应的顶点52、54。光学主轴在此与次级光学件44的中心错开。此外，光学主轴56在入耦面34与36之间延伸，从而在LED20与22之间延伸。可以设想，主轴56相对于成行的辐射源矩阵6略微地倾斜。

图3示出了具有第一组60和第二组62的装置58。相应的组60、62在此具有图4中所示的模块64。此外，相应的组还具有连接在模块64的下游的次级光学件44。组60和62在此如下地布置，使得它们的图像彼此叠加并且构成一个共同的图像66，该图像优选地满足用于交通工具前照灯的ECE标准。

根据图4，模块64具有电路板68，在电路板上固定有辐射源矩阵6。此外，在电路板68上还布置有呈框架70形式的光学件支架，它包围了辐射源矩阵6。初级光学件1经由其径向卷边72保持在框架70上，也见图1b。此外，在电路板68上还设置有接线端74。因此，来自图3的相应的模块64具有七个LED16至28，也见图1b。由此，图像66总共被14个LED所控制。

根据图5a示出了组60和62，其中，次级光学件44和模块64彼此并排地布置。相反地，图3中的组60和62布置成相互错开的。图5b示出了组60和62的前视图。在此可以看出次级光学件44的线条50，这些线条彼此平行隔开并且在垂直方向上延伸。

根据图6示出了来自图5a的组60和62的模块64的辐射源矩阵6。在此可以看出，为相应的电路板68设置有分级电阻76和一个NTC电阻78。为了控制各个LED而设置有一个控制模块(LED驱动器模块(LDM))80。

根据图7示出了来自图3的图像66的被照亮的角度范围。根据图1b，中间LED18至26利用中间的入耦面32至40照亮在来自图3的图像66中的各一个3°的角度范围，该角度范围在根据图2沿光学主轴56和辐射源矩阵6的行延伸的平面内测得。来自图3的模块64的图像此时如下地重合，使得被来自图1b的中间LED18至24照亮的角度范围均匀地叠置。由此，根据图7在中间的角度范围内设置有1.5°的分辨率。在此，0°位置标识出光学主轴56的位置，也见图2。由此，设置了分辨率为1.5°的从-9°到+6°的中间的角度范围，并且因此覆盖总共15°的范围。该范围一方面在左边连接有根据图1b利用LED28和相应的模块64的入耦面42照亮的角度区域，见图3。另一方面在右边连接有根据图1b利用LED16和模块64的入耦面30照亮的角度区域，见图3。左边的角度区域从-20°延伸至-9°，并且右边的角度区域从+6°到+12°。左边的角度区域的分辨率为11°，并且右边的角度区域的分辨率为3°。

根据图8示出了来自图3的图像的光强度相同的线条，其中，模块64的所有LED都是接通的。在此，来自图2的光学主轴56位于轴x和y的交点上。最外的线条82在此具有625cd的光强度，其次靠内的线条84具有25000cd的光强度，更靠内的线条86具有50000cd的光强度并且最内的线条88具有75000cd的光强度。

图9示出了来自图3的装置58的不同图像90至100。在此，图像90至100在一个横向于图2的光学主轴56延伸的平面内获得。在图像90中，所有LED都是接通的。在图像92中，来自图3的一个相应的模块64的LED22(见图1b)被关断，从而有3°的角度范围不再被照亮。根据图像94，在一个模块64中的两个LED22和24和在另一个模块64中的一个LED22被关断，从而有4.5°的角度范围是不被照亮的。在图像96中，在一个相应的模块64中，LED22和24是关断的。在图像98中，在一个模块64中额外地关断LED26。在图像100中，在两个模块64中，LED22至26是关断的，从而有9°的角度范围是不被照亮的。

公开了一种具有一个退耦面和多个入耦面的初级光学件，入耦面可以布置在辐射源矩阵的对面。布置成行的入耦面一方面具有一个端部侧的入耦面并且另一方面具有另一个端部侧的入耦面。端部侧的入耦面中的至少一个设计成相比于相应的中间的入耦面拓宽的。

附图标记列表

1光学件(初级光学件)

2退耦面

4入耦面

6辐射源矩阵

8至14拐角区域

16至28LED

30至42入耦面

44光学件(次级光学件)

46入耦面

48退耦面

50线条

52顶点

54顶点

56光学主轴

58装置

60第一组

62第二组

64模块

66图像

68电路板

70框架

72径向卷边

74接线端

76分级电阻

78NTC电阻

80控制模块

82至88线条

90至100图像。

Claims (14)

1.一种用于辐射源矩阵(6)的光学件，其中，所述光学件(1)具有布置成至少一行的多个入耦面和至少一个退耦面(2)，其特征在于，在由布置成至少一行的所述入耦面构成的行的一个行端部处布置的至少一个所述入耦面在所述至少一行的方向上看是拓宽的，或者在由布置成至少一行的所述入耦面构成的行的多个行端部处布置的多个所述入耦面在所述至少一行的方向上看是拓宽的，其中在至少一行的方向上看，行端部处布置的入耦面具有彼此不同的宽度。

2.根据权利要求1所述的光学件，其中，相应的入耦面构造成纵长形的或者条形的并且横向于所述至少一行的方向延伸。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的光学件，其中，中间的所述入耦面构造成相同的。

4.根据权利要求1或2所述的光学件，其中，设置有6到14个所述入耦面。

5.根据权利要求1或2所述的光学件，其中，在由布置成至少一行的所述入耦面构成的行的一个行端部处布置的至少一个所述入耦面具有顶点，并且该入耦面从相邻的入耦面出发利用第一表面部段延伸到该入耦面的顶点且继续利用第二表面部段从顶点起远离地延伸，其中，所述第二表面部段在所述行的方向上看比所述第一表面部段更宽。

6.根据权利要求1或2所述的光学件，其中，所述退耦面(2)构造成不对称的。

7.根据权利要求1所述的光学件，其中，所述光学件被用作初级光学件。

8.一种具有辐射源矩阵(6)并且具有根据权利要求1至7中任一项所述的光学件(1)的模块。

9.一种具有至少两个组(60、62)的装置，所述组各具有一个辐射源矩阵(6)，在所述辐射源矩阵的下游各连接有一个根据权利要求1至7中任一项所述的光学件作为初级光学件(1)，并且在所述初级光学件的下游各连接有一个光学件作为次级光学件(44)，其中，所述次级光学件具有入耦面(46)和退耦面(48)，其中，所述入耦面(46)和/或所述退耦面(48)具有用于使辐射源之间的过渡平滑的结构(50)，其中，所述组(60、62)的图像彼此叠加。

10.根据权利要求9所述的装置，其中，选择所述组(60、62)的光学主轴(56)的间距，使得相应的所述组(60、62)的中间的入耦面的照亮的角度范围均匀地、彼此错位地重合。

11.一种前照灯，具有根据权利要求8所述的模块或者根据权利要求9或10所述的装置。

12.一种前照灯***，所述前照灯***用于具有左边的根据权利要求11所述的前照灯和右边的根据权利要求11所述的前照灯的交通工具，其中，左边的前照灯的模块(64)或装置(58)的中间的入耦面的照亮的角度范围与右边的前照灯的模块(64)或装置(58)的中间的入耦面的照亮的角度范围重合。

13.根据权利要求12所述的前照灯***，其中，重合全等地实现，或者其中，重合以错位来实现。

14.根据权利要求13所述的前照灯***，其特征在于，重合以水平方向上的错位来实现。

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