CN116034232A - 用于车辆照明装置的盖透镜 - Google Patents

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B·赫斯
H·埃金
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Abstract

本发明涉及一种用于车辆照明装置的盖透镜(100)，包括：可视部段(1)，其是透明的并被设定为形成照明装置的光出射孔；以及屏障部段(2)，其是不透明的和/或被设定为从照明装置的外部是不可见的，其中，屏障部段(2)包括至少一个凝结区域(20)，其中，凝结区域(20)的壁厚(t20)小于可视部段(1)的壁厚(t1)。

Description

用于车辆照明装置的盖透镜
技术领域
本发明涉及一种用于车辆照明装置的盖透镜，包括：可视部段，其是透明的并被设定为形成照明装置的光出射孔；以及屏障(blank)部段，其是不透明的和/或被设定为从照明装置的外部是不可见的。本发明还涉及一种相应的车辆照明装置。
背景技术
本发明解决了来自车辆照明装置内部的空气湿气的水的凝结问题，特别是盖透镜的内表面结露的问题。目前，在使用发光二极管(LED)作为车辆照明装置的主光源的过程中，问题越来越多。由于LED发出的红外辐射和废热程度低，与以前使用的光源、例如卤素灯泡相比，周围部件的加热程度显著降低。因此，在车辆运行期间与光源最远间隔开并暴露于冷却空气流的盖透镜特别容易结露。
关于车辆中的设定的安装位置，盖透镜代表照明装置的最前面的部件。其典型地由例如透明聚碳酸酯注塑而成，并且具有专门用于特定照明装置的自由形状的几何结构。盖透镜的中心部分典型地包括用作照明装置的光出射孔的透明可视部段。盖透镜的剩余部分、即屏障部段被设定为被照明装置的壳体覆盖和/或被设定为对于观察者屏闭照明装置内部的部分。为了后一目的，屏障部段是不透明的，并且盖透镜例如通过使用透明和黑色模塑组分的两步注塑工艺来制造。
在盖透镜的内表面上，即在面向照明装置内部的表面上，水的凝结可能干扰照明装置的照明功能，并且还可能基于观察者的美感表现出缺陷。特别是，联邦机动车辆安全标准108(FMVSS 108)内有相应的结露测试，其规范美国所有的机动车辆照明、信号和反射装置。类似的标准也适用于其它国家、例如加拿大。
现有技术中已知有几种不同的方法来解决盖透镜结露的问题。例如，文献DE19724098A1和DE102008019664A1公开了具有用作电阻加热器的金属层形式的集成加热装置的盖透镜。文献EP2020569A2、DE102016122874A1和DE202019102469U1教导了通过风扇装置和照明装置中的空气进/出开口的组合来实现通风***。文献DE102005019651A1和EP1818609A2公开了干燥装置的集成，以降低照明装置内部的空气湿度。最后，DE10213680A1提出将珀耳帖冷却元件集成到照明装置中，用作局部凝结元件。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于减少车辆照明装置中的盖透镜的结露的新方法。
该目的通过本发明的权利要求1所述的盖透镜来实现。本发明的有利实施例在从属权利要求中限定。
本发明公开了一种技术教导，即所述盖透镜的屏障区段包括至少一个凝结区域，其中，所述凝结区域的壁厚小于可视部段的壁厚。
本发明的核心在于形成薄壁凝结区域形式的无源凝结阱。由于其较小的壁厚，因此从照明装置的内部到外部通过凝结区域的热传递与可视部段相比较快，即，凝结区域的内表面处的冷却速率高于可视部段的内表面处的冷却速率。因此，在冷却阶段期间，对于给定的湿度水平，首先在凝结区域的内表面处温度降至临界露点以下，即在凝结区域处开始结露过程。通过适当地确定凝结区域的尺寸，在凝结区域处截留的凝结水的量占包含在照明装置内部的整个水分的大部分，从而使可视部段的内表面处的局部湿度降低足以防止水凝结的程度。因此，本发明的盖透镜将结露限制到从照明装置的外部不可见的区域，而作为光出射区域的可视部段保持没有凝结水。与现有技术中已知的方法相反，本发明通过纯结构的装置来实现该功能，而不是使用诸如风扇或加热元件之类的动力辅助装置。
在本发明的盖透镜的优选实施例中，凝结区域关于照明装置的设定安装位置布置在可视部段的下方。这样的布置防止了在车辆运行期间在凝结区域处截留的凝结水在重力和/或振动的影响下朝向可视部段流动或流淌。
有利地，凝结区域的壁厚为可视部段的壁厚的1％-90％。与可视部段相比，凝结区域中的盖透镜越薄，内表面处的局部冷却速率差越大。示例性的厚度值对于可视部段为3mm，对于凝结区域为1.5mm。总之，壁厚比的详细选择也取决于关于盖透镜的机械稳定性的考虑。凝结区域的横向尺寸代表了确定截留的凝结水的量的另一个重要因素。
根据本发明的盖透镜的另一个优选实施例，屏障部段包括多个凝结区域，这些凝结区域围绕可视部段在外周上布置。这样的布置产生了从可视部段周围的空气中的空间均匀的湿度去除。例如，作为附加的构造自由度，壁厚可以在不同的凝结区域之间变化。
有利地，凝结区域具有六边形轮廓。在轻质结构的技术领域中，六边形结构或类似的适当图案是公知的提高薄壁部件刚度的手段。对于本发明的盖透镜发现，与具有整体均匀壁厚的参考盖透镜的情况相比，多个薄壁凝结区域的适当布置甚至提高了屏障部段的刚度。
另外的优点是，凝结区域具有专门用于用水增加润湿性的表面结构。增加的润湿性改善了凝结区域在接合和因此存储凝结水方面的能力。合适的表面结构例如包括凹坑图案或调整的粗糙度水平。
此外，本发明涉及一种包括根据前述实施例之一的盖透镜的车辆照明装置。所述照明装置特别是可以被构造为车辆前灯。
附图说明
本发明目的的其它细节、特征和优点在相应附图的下面的描述中公开，这些附图以示例性的方式示出根据本发明的盖透镜的优选实施例。
图1示出空气中水的露点曲线图，
图2a示出本发明的盖透镜的前视图的示意图，
图2b示出与图2a相关的替代实施例的横截面，
图3示出本发明的盖透镜的第二实施例的前视图的示意图，以及
图4示出本发明的盖透镜的第三实施例的前视图的示意图。
具体实施方式
图1示出了在海平面压力下空气中水的露点曲线，即饱和蒸汽压力ps作为温度T和水蒸汽分压p的函数。露点曲线将液态水相l与水蒸汽相v分开。
下文中，本发明的盖透镜的结露特性将在根据FMVSS 108标准的车辆前灯的结露测试的情况下进行示例性讨论。在该测试中，照明装置经受调节阶段，在该调节阶段之后，照明装置在如图1所示的初始条件S0下被准备，即在照明装置内部对应于水蒸汽分压p＝5.3kPa具有T＝38℃的温度和约80％的湿度。随后，将待测照明装置放入风道中，并使其经受温度为T＝26℃的恒定空气流。从相同的初始条件s0开始，在可视部段和凝结区域的内表面处的局部空气体积分别沿不同的相空间轨迹x1和x20发展。由于在薄壁凝结区域处具有较高的冷却速率，因此那里的局部温度首先达到T＝34℃左右的露点，并且发生来自过饱和水蒸汽的水的凝结。接着，在凝结区域处的冷却速率例如足够高以使得相关轨迹x20正好对准露点曲线，从而永久地使凝结区域的内表面结露，进而降低照明装置内部的剩余空气体积的湿度。在可视部段的内表面处，在(早期)冷却阶段期间，与凝结区域相比空气温度保持较高，并且只有在凝结区域处已经发生凝结之后，即在空气湿度已经显著降低的时间点，才达到与初始露点温度相对应的温度T＝34℃。因此，水分压在可视部段的内表面处保持在亚临界水平，并且随着凝结区域不断地从周围环境中截留更多的水，在整个测试过程期间，可视部段的内表面处的空气体积的相空间轨迹x1穿过蒸汽相v。最后，所有凝结水都被限制在凝结部段，这从照明装置的外部是不可见的，并且可视部段没有任何结露。
图2a示出用于车辆照明装置的本发明的盖透镜100的前视图的示意图，该盖透镜包括：可视部段1，其是透明的并且被设定为形成照明装置的光出射孔；以及屏障部段2，其是不透明的和/或被设定为从照明装置的外部是不可见的。特别是，屏障部段2可以被照明装置的壳体或车体的一部分覆盖。盖透镜100可以被注塑为一件式的相同的材料，或者可视部段1和屏障部段2特别是分别由透明和不透明的材料以多步骤工艺制造和接合。屏障部段2包括位于可视部段1下方和上方的两个凝结区域20，其中，所述凝结区域的壁厚，即沿垂直于该示意图平面的方向的厚度，小于所述可视部段1的壁厚。
图2b示出图2a的示意性盖透镜100的替代实施例的横截面，其中，所述横截面对应于图2a中的线AA。左侧的实施例的特征在于，凝结区域2的壁厚t20对应于可视部段1的壁厚t1的50％。右侧的实施例的特征在于，凝结区域2的壁厚t20对应于可视部段1的壁厚t1的25％，而且此外凝结区域20突出于可视部段1。通过这样的突起，凝结区域20可能在车辆运行或测试过程期间更多地暴露于冷却空气流，从而进一步改善结露条件。
图3和图4示出本发明的专门用于车辆前灯的盖透镜100的另一个优选实施例的前视图的示意图。盖透镜100具有自由形状的几何结构，该几何结构具有最前面的楔形可视部段1和向后弯曲的屏障部段2。
在图3中，四个凝结部段20布置在可视部段1的下方，以防止凝结水流向可视部段1。图4的盖透镜100还具有在可视部段1上方的附加的凝结部分20，以产生凝结部分20的周向布置。横向尺寸和轮廓形状在不同的凝结部分20之间变化，并且可以例如根据相应的照明装置的几何结构和尺寸来调整。特别是由于图4中屏障部分2的底部上的两个凝结部段20的六边形形状，产生了加强效果。
本发明不受上述实施例的限制，这些实施例仅作为例子给出，并且可以在所附专利权利要求所限定的保护范围内以各种方式进行修改。
附图标记列表
100   盖透镜
1     可视部段
2     屏障部段
20    凝结区域
t1    可视部段的壁厚
t20   凝结区域的壁厚
T     温度
p     水蒸汽分压
ps    饱和蒸汽压
l     液相
v     汽相
s0    初始条件
x1    相空间轨迹
x20   相空间轨迹

Claims (8)

1.一种用于车辆照明装置的盖透镜(100)，包括：可视部段(1)，所述可视部段是透明的并被设定为形成所述照明装置的光出射孔；以及屏障部段(2)，所述屏障部段是不透明的和/或被设定为从所述照明装置的外部是不可见的，其特征在于，所述屏障部段(2)包括至少一个凝结区域(20)，其中，所述凝结区域(20)的壁厚(t20)小于所述可视部段(1)的壁厚(t1)。
2.如权利要求1所述的盖透镜(100)，其特征在于，所述凝结区域(20)关于所述照明装置的设定安装位置布置在所述可视部段(1)的下方。
3.如权利要求1或2所述的盖透镜(100)，其特征在于，所述凝结区域(20)的壁厚(t20)为所述可视部段(1)的壁厚(t1)的1％至90％。
4.如前述权利要求之一所述的盖透镜(100)，其特征在于，所述屏障部段(2)包括多个凝结区域(20)，所述多个凝结区域(20)围绕所述可视部段(1)在外周上布置。
5.如权利要求4所述的盖透镜(100)，其特征在于，所述壁厚(t20)在不同的凝结区域(20)之间变化。
6.如前述权利要求之一所述的盖透镜(100)，其特征在于，所述凝结区域(20)具有六边形轮廓。
7.如前述权利要求之一所述的盖透镜(100)，其特征在于，所述凝结区域(20)具有专门用于用水增加的润湿性的表面结构。
8.车辆照明装置，包括根据前述权利要求之一所述的盖透镜(100)。
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