CN108302476B - 用于机动车辆的包括光导的照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于包括主光学元件(24)的机动车辆的光学照明模块(10)，所述主光学元件包括：‑第一后部(24A)，其包括沿着至少一个横行布置的多个纵向主轴线的光导(26A，26B)，每个光导包括用于次级光束的出射前端部表面(30A，30B)；‑前部(24B)，其具有用于次级光束的公共出射前表面(32)；其特征在于前部(24B)的前表面(32)被构型为至少在竖直方向上扩展次级光束。

Description

用于机动车辆的包括光导的照明装置

技术领域

本发明涉及一种用于包括主光学元件的机动车辆的光学照明模块，所述主光学元件包括：

-第一后部，其包括沿着至少一个横行布置的多个纵向主轴线的光导，每个光导包括用于次级光束的出射前端部表面；

-前部，其具有用于次级光束的公共出射前表面。

背景技术

这种类型的光学照明模块已经是已知的。它们能够纵向向前发射称为“多波束”或甚至“像素光束”的最终光束。最终光束向前投射基本光源矩阵的图像。通过选择性地切换每个基本光源的开启或关闭，可以产生特别地照亮车辆前方道路的某些区域的最终光束，同时使得其他区域保持黑暗。

这种光学照明模块特别用于产生自适应照明功能，也称为“ADB”，“自适应驱动光束”的首字母缩略词。这样的ADB功能旨在自动检测可能由前照灯以远光模式发射的照明光束炫目的道路使用者，并且修改该照明光束的轮廓，以便在检测到的用户所位于我的位置产生暗区，同时在该用户的任一侧继续远距离地照明道路。ADB功能提供许多优点：易于使用，与近光模式下的照明相比更好的可视性，大大降低了炫目的风险，安全的驾驶等。

这种光学模块通常包括通常由发光二极管(LED)形成的光源矩阵，包括多个光导和投射光学器件的主光学元件。发光二极管布置在平面印刷电路板上，平板印刷电路板在与最终光束的投射方向正交的平面中延伸。主光学元件的光导整体上从光入射表面纵向延伸到光出射表面。光导旨在将由发光二极管发射的光线构型为较窄的光束，每个光导的出射表面形成像素。光导的出射表面形成由投射光学器件成像的基本像素的矩阵。可以通过每个光源的激活或去激活来选择性地点亮每个像素。

这样的主光学元件包括第一行第一光导，其旨在形成用于在截止线上方进行照明的矩形形状的基本像素。

这样的主光学元件还包括第二行第二光导，其旨在形成用于在截止线下方进行照明的正方形形状的基本像素。

正方形像素的图像因此照亮车辆附近的道路，而矩形像素的图像将照亮更远的距离的道路。

矩形像素的图像可能使位于距离车辆较短距离的道路使用者变得眩目。自适应照明包括检测这样的道路使用者，并且关闭形成可能使所述用户眩目的像素的光源，同时保持其他光源被接通以保证对车辆驾驶员的良好的可视性。

对于产生对于驾驶员来说舒适的最终光束的光学照明模块，矩形像素的图像竖直地与正方形像素的图像重叠。已经发现，当矩形像素的图像竖直延伸超过5°时，驾驶员的舒适度得到增强。

现在，目前，单个光导通不能获得这样的竖直范围的矩形像素，同时横向保持相对较窄。

此外，还发现当正方形像素具有调暗的底边时，获得更好的视觉舒适度。

此外，视觉舒适的照明光束也必须照亮道路的下侧。现在，即使通过改变布置在主光学元件的横向端处的光导的形状，由横向端部光导产生的像素也不够宽，从而不能充分地照亮道路的一侧。

发明内容

本发明的目的是呈现一种能够产生能够舒适地照明道路的像素光束(pixellight beam)或“像素束(pixel beam)”的光学照明模块。

因此，本发明涉及前述类型的光学照明模块，其特征在于，前部的前表面被构型为至少在竖直方向上扩展次级光束。

根据本发明的其他特征：

-主光学元件的前部的出射表面具有至少一个横向竖直端条，该至少一个横向竖直端条围绕横向轴线弯曲以竖直地扩展由相关行的光导发射的次级光束；

-所述光学模块包括至少两个平行的横行光导，主光学元件的前部的出射表面具有两个横向竖直端条，两个横向竖直端条分别围绕横向轴线弯曲以竖直地扩展由相关行的光导发射的次级光束；

-前部的出射表面包括中心条，该中心条在两个竖直端条之间竖直地延伸并且在纵向竖直截面中具有竖直直线形式；

-前部的出射表面的至少一个横向端部具有围绕竖直轴线的曲率以在横向上扩展由每行的相应端部光导发射的次级光束；

-前部的出射表面的两个横向端部各自具有围绕竖直轴线的曲率以在横向上扩展由每行的相应端部光导发射的次级光束；

-所述前部的所述出射表面的在所述两个横向端部之间延伸的中心部分具有半圆形柱的形状。

-除了两个端部光导之外，中心部分与每行的光导沿相反的方向延伸；

-每个发光二极管与光导相关联；

-该光学模块能够发射产生适应性照明功能的光束。

本发明还涉及一种机动车照明装置，其包括根据本发明的教导生产的模块。

所述照明装置还包括近光模块。

附图说明

通过阅读以下详细描述，对于以下详细描述的理解将参考附图，本发明的其它特征和优点将变得显而易见，其中：

-图1是表示根据本发明的教导产生的光学照明模块的透视图；

-图2是表示包括发光二极管矩阵的图1的光学模块的印刷电路板的立体图。

-图3是表示包括多个光导的图1的光学模块的主光学元件的后部的透视图；

-图4是沿着图1的水平切割平面4-4的剖视图；

-图5是沿着图6的切割平面5-5的竖直截面图，其示出了配备有能够竖直地扩展次级光束的凸出出射前表面的主光学元件；

-图6是沿着图5的切割平面6-6的横向截面图，其示出了配备有能够横向扩展由每行的端部光导发射的次级光束的凸出出射前表面的主光学元件。

具体实施方式

在以下的说明中，将以非限制性的方式采用以下的取向：

-纵向“L”，沿着光学模块的投射光学器件的光轴从后向前定向；

-横向“T”，从左到右定向；

-竖直“V”，从底部到顶部定向。

竖直方向“V”用作与重力方向无关的几何参考。

在以下的说明中，具有相同结构和/或类似功能的元件将用相同的附图标记表示。

图1示出了用于机动车辆的光学照明模块10，该光学照明模块10旨在纵向地向前发射最终光束。最终光束这里是自适应光束，其由重叠的多个基本光束组成。这样的光学照明模块10特别能够实现自适应远光功能，也称为首字母缩写为“ADB”的“自适应驱动光束”，或者也可以实现定向照明光束功能，也称为首字母缩写为“DBL”的“动态弯曲灯”。

光学模块10旨在装备机动车辆的前照明装置。前照明装置还包括旨在发射具有截止线的单个近光光束的第二光学模块。

光学照明模块10主要包括发光装置12和投射光学器件14，投射光学器件14纵向地设置在发光装置12的前方和远离发光装置12处。投射光学器件14具有纵向光轴“A”。

如图2所示，这里的发光装置12包括初级基本光源18的矩阵16。这里，光源是发光二极管18。矩阵16配备有至少两横行的十七个发光二极管18，这里具有两行。光轴“A”在横向上基本上穿过矩阵16的中间。矩阵的所有发光二极管18具有相同尺寸的照明表面。在这里，它们是正方形的照明表面。

矩阵16在与纵向方向“L”正交的平面中延伸。更具体地说，发光二极管18在这里由印刷电路板20的前表面支承。

这些发光二极管18在操作过程中可能会发热。因此，包括散热片的散热器22附着在印刷电路板20的背面以排出热量。

发光二极管18在非常开放的光锥中发射光线。在图5所示的示例中，孔径角为180°。主光学元件24纵向地布置在发光二极管18的矩阵16的前面，以改变发射的光线的分布。

如图3所示，这里的主光学元件24包括由多个光导26A，26B形成的第一后部24A。每个光导26A，26B沿着纵向主轴线从入射表面28A，28B延伸到用于光线的出射前端部表面30A，30B，特别是在图4和5中可见。每个光导26A，26B设计成将通过入射表面28A，28B进入的光线引导到出射表面30A，30B。每个出射表面30A，30B形成可以通过每个发光二极管18的单独控制选择性地被接通的像素。

后部24A包括矩阵，该矩阵至少包括数量与矩阵16所包括的发光二极管18的数量相同的光导26A，26B。每个发光二极管18与光导26A，26B相关联。因此，后部24A包括至少两行的十七个光导26A，26B。

光导26A，26B的入射表面28A，28B布置在与印刷电路板20的平面平行的公共平面中。当主光学元件24布置在光学模块10中时，如图4所示，每个入射表面28A，28B因此被纵向地定位成面对和邻近相关联的发光二极管18，使得由每个发光二极管18发射的大部分光线进入相关联的光导26A，26B。

如图3所示，每个光导26A，26B可能具有如下的部分：该部分适于产生光学照明模块10的功能所需形式的出射次级基本光束(outgoing secondary elementary lightbeam)。每个次级基本光束具有小于光源18的孔径角的较小孔径角。

如图所示，主光学元件24包括两个横行光导。底部第一行光导将由附图标记26A表示，而顶部第二行光导将由附图标记26B表示。

第一类型光导26A(以下称为“第一光导26A”)占据底行。它们旨在形成高度细长的像素。更具体地，细长像素具有长度竖直地延伸的整体矩形形状。为此，第一光导26A的出射表面30A具有相应的矩形形状。

第二类型的光导26B(以下称为“第二光导26B”)占据顶行。它们旨在形成与细长像素相比高度较短的像素。更具体地，短像素具有整体正方形形状。为此，第二光导26B的出射表面30B具有相应的正方形形状。

对于光导26A，26B中的每一个，出射表面30A，30B具有与入射表面28A，28B类似的形式的轮廓。因此，第一光导26A的入射表面28A具有矩形的轮廓。类似地，第二光导26B的入射表面28B具有正方形的轮廓。

如前序部分所述，矩形形像素的图像旨在竖直地与正方形像素的图像重叠。为此，每个第一光导26A与平行的第二光导26B相关联，第二光导26B布置在所述相关联的第一光导26A的顶部边缘附近和正好靠近该顶部边缘。

如图4所示，光导26A，26B的出射表面30A，30B布置在平行于印刷电路板20的平面的公共发射平面“P”中。以这种方式，光导26A，26B都有相同的长度。

因此，光导26A，26B的出射表面30A，30B形成矩阵，这里是第一行的第一光导26A的十七个出射表面30A和第二行的第二光导26B的十七个出射表面30B。出射表面30A，30B中的每一个能够从垂直于纵向方向“L”的公共发射平面“P”发射沿投射的纵向主方向的次级基本光束。出射表面30A，30B被布置成彼此紧邻，例如间隔为0.1mm。

主光学元件24还包括用于形成由基本光源30发射的次级基本光束的前部24B。

前部24B包括用于主光学元件的光线的公共出射前端部表面32。

这个前部24B在这里与光导26A，26B一起以单件体制作，以便以块体形式形成主光学元件24。

主光学元件24例如以硅，聚碳酸酯，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或适用于生产光导26A，26B的任何其他材料制成。

作为变型，根据本发明的教导产生的主光学元件24以硅制造。

前部24B的出射前表面32构型为竖直地和/或水平地扩展次级基本光束。

前表面32具有整体矩形形状的轮廓，其长度横向地延伸且平行于多行光导26A，26B，并且其宽度竖直地延伸。因此，前表面32由底部横向边缘36A和顶部横向边缘36B竖直地界定。前表面32也可以由两个竖直边缘37横向地界定。

在下文中，如图5所示，将在前表面32的底部区域32A(该底部区域旨在接收由底部行的光导26A发射的次级光束)和前表面32的顶部区域32B(该顶部区域32B旨在接收由顶行的光导26B发射的次级光束)之间进行区分。

根据本发明的第一方面，前部24B的前表面32被构型为至少在竖直方向上扩展次级光束。

为此，主光学元件的前部24B的出射表面32具有至少一个横向竖直端条38A，38B，该横向竖直端条38A，38B绕横向轴线弯曲，以竖直地扩展由与该端条38A，38B相关联的一行光导26A，26B发出的次级光束。因此，出射表面32的所述横向端条38A，38B具有凸形形状。

在图5所示的示例中，主光学元件24包括两个平行横行的光导26A，26B。为了允许由这两行中的每一行的光导26A，26B发射的光束的竖直扩展，竖直地界定主光学元件的前部24B的出射表面32的两个横向端条分别围绕横向轴线弯曲以竖直地扩展由每个相关行的光导26A，26B发射的次级光束。

更具体地，底部区域32A具有与前表面32的底部边缘36A邻接的底部端条38A。该底部端条38A具有凸出渐进曲率，该渐进曲率构型为竖直地扩展光线，以便形成其竖直延伸超过5°的光束。为此，在竖直纵向截面中，底部端条38A的曲率具有如下的切线，该切线在大部分曲率上形成整体小于45°的角度。因此，通过穿过底部端条38A的折射，光线略微向下偏转。然而，由相关联的光导26A中的每一个发射并通过表面32离开的次级光束具有相对尖锐的底限。

显然，应当理解，本发明不限于该特定曲率，并且曲率将能够根据光线所需的扩展而进行适配。

顶部区域32B具有与前表面32的顶部边缘36B邻接的顶部端条38B。该顶部端条38B具有凸出的曲率，其曲率半径比底部端条38A的曲率更加明显，使得次级光束形成具有模糊上限的像素。为此，在竖直纵向横截面中，顶部端条38B的曲率具有如下的切线，该切线在大部分曲率上形成整体上大于45°的角度。因此，通过穿过顶部端条38B的折射，次级光束顶部处的光线向上偏转非常显著的角度。因此，由相关联的光导26B中的每一个发射并通过表面32离开的次级光束具有模糊上限。

对于次级光束的重叠以具有尖锐极限的部分，前部24B的出射表面32包括在顶部端条38A和底部端条38B之间竖直地延伸的中心条40。该中心条40在纵向竖直横截面中具有直线形状。

作为一种变型，中心条的高度可以被适配。

根据本发明的另一变型，出射表面不包括中心条。因此，两个弯曲的条彼此直接连接，而不***中心条。

此外，为了使得可以横向地扩展由端部光导26A，26B(该端部光导位于每行的通路的侧面上)发射的次级光束，前部24B的出射表面32的至少一个横向端部竖直部分42具有围绕竖直轴线的曲率，以在横向方向上扩展由每个行的相应端部光导26A，26B发射的次级光束。为此，竖直部分42在纵向横向截面中具有凸形形状。

在附图中所示的示例中，相同的主光学元件24有利地旨在在左侧或右侧上独立于安装侧而装备车辆。

为了使得可以将同一个主体元件24适配到安装的两侧，前部24B的出射表面32的两个横向竖直端部42各自具有围绕竖直轴线的曲率以在相反的横向方向上扩展由每个行的相应端部光导发射的次级光束。

作为变体，出射表面仅具有单个弯曲端部，另一弯曲端部被消除。参考图6，然后消除光学模块的端部42中的一个。因此，光学模块包括相对于竖直纵向中间平面不对称的出射表面。在这种情况下，在车辆的每一侧布置有不同的主光学模块。

竖直端部条38A，38B与横向端部部分42重叠。因此，两个端部部分42同时具有围绕横向轴线和围绕竖直轴线的曲率。换句话说，横向端部42具有球形。以这种方式，由端部光导26A，26B发射的次级光束被竖直和横向地扩展，以形成面罩形式的光分布。

相反，由另一光导26A，26B发射的次级光束旨在仅通过出射表面32在竖直方向上扩展。出射表面的中心部分44与每行的光导26A，26B除了两个端部光导之外沿相反的方向延伸。在这方面，前部24B的出射表面32的在两个横向端部42之间延伸的中间部分44具有半圆柱形。半圆柱形应理解为意味着出射前表面32的中心部分44通过横向直线沿着由三个横向条38A、38B、40的竖直轮廓形成的开放曲线的位移产生，如图5所示。因此，出射表面32具有光滑的外观。作为未被示出的变体，出射表面也可以被部分地压花。

此外，投射光学器件14纵向地设置在发射平面“P”的前方且远离该发射平面“P”。投射光学器件14能够将出射表面30A，30B的图像投射到无限远以形成最终光束。在投射到位于距离很远的例如25m的横向竖直屏幕(未示出)时，每个被照明的出射表面30A，30B使得可以照明屏幕的区域。这些区域稍微重叠以便均匀地发光。独立地控制每个二极管18，以便能够选择性地照明屏幕的每个区域。

投射光学器件14在这里被制造成单件体。

如已知的那样，投射光学器件14包括物体焦面“S”并且整体地垂直于光轴“A”延伸，光轴“A”与物体焦面“S”相交在物体焦点处。

对于所获得的具有所需要的光特性的最终光束，出射表面30A，30B必须以基本尖锐的方式成像。为此，每个基本光源30位于投射光学器件14的物体焦面上。

理论上，投射光学器件14应该具有平坦的且与光轴“A”完全正交的物体焦面。然而，实际上，已知投射光学器件14具有如下的物体焦面，该物体焦面具有凹球面曲率缺陷。这种缺陷称为Petzval场像差(Petzval field aberration)。

为了能够将投射光学器件14正确地聚焦在基本光源30上，将二次场校正光学元件34***在发射平面“P”和投射光学器件14之间。该场校正光学元件34是专门用于校正投射光学器件14的场曲率像差。场校正光学元件34由也称为“场平坦度透镜”的至少一个场校正透镜形成。在图中所示的示例中，场校正光学元件34包括单个场校正透镜，因此将被标为34。

应当注意，位于横向端部处的两个光导26A，26B的入射表面28A，28B不布置在同一竖直横向平面中。表面28A，28B例如围绕发光二极管扇形布置。这使得可以在横向上参与光束的扩展。

Claims (10)

1.一种用于包括主光学元件（24）的机动车辆的光学照明模块（10），所述主光学元件包括：

- 第一后部（24A），其包括沿着至少一个横行布置的多个纵向主轴线的光导（26A，26B），每个光导包括用于次级光束的出射前端部表面（30A，30B）；

-前部（24B），其具有用于次级光束的公共出射前表面（32）；

其特征在于前部（24B）的出射 前表面（32）被构型为至少在竖直方向上扩展次级光束，

所述第一后部（24A）包括至少两个平行的横行光导（26A，26B），主光学元件（24）的前部（24B）的出射前 表面（32）具有两个横向竖直端条（38A，38B），每个横向竖直端条（38A，38B）围绕横向轴线弯曲以竖直地扩展由相关行的光导（26A，26B）发射的次级光束。

2.根据前述权利要求中所述的光学照明模块（10），其特征在于，前部（24B）的出射前表面（32）包括中心条（40），该中心条（40）在两个竖直端条（38A，38B）之间竖直地延伸并且在纵向竖直截面中具有竖直直线形式。

3.根据前述权利要求中任一项所述的光学照明模块（10），其特征在于，前部的出射前表面（32）的至少一个横向端部（42）具有围绕竖直轴线的曲率以在横向上扩展由每行的相应端部光导（26A，26B）发射的次级光束。

4.根据权利要求3所述的光学照明模块（10），其特征在于，前部（24B）的出射前 表面（32）的两个横向端部（42）各自具有围绕竖直轴线的曲率以在横向上扩展由每行的相应端部光导（26A，26B）发射的次级光束。

5.根据权利要求1或2所述的光学照明模块（10），其特征在于，所述前部（24B）的所述出射前 表面（32）的在两个横向端部（42）之间延伸的中心部分（44）具有半圆形柱的形状。

6.根据权利要求5所述的光学照明模块（10），其特征在于，除了两个端部光导（26A，26B）之外，中心部分（44）与每行的光导（26A，26B）沿相反方向延伸。

7.根据权利要求1或2所述的光学照明模块（10），其特征在于，每个发光二极管（18）与光导（26A，26B）相关联。

8.根据权利要求1或2所述的光学照明模块（10），其特征在于，该光学照明模块（10）能够发射产生适应性照明功能的光束。

9.一种机动车照明装置，其包括根据权利要求1至8中任一项所述的光学照明模块。

10.根据权利要求9所述的机动车照明装置，其特征在于，所述照明装置还包括近光模块。

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