一种用于机动车辆的照明模块的制作方法

本发明的技术领域是用于机动车辆的照明模块的技术领域。

背景技术：

机动车辆配置有前灯或多个前灯，旨在在夜晚或在低光度的情况下照明车辆前方的道路。这些前灯可以大致用于两个照明模式：第一“远光束”模式和第二“近光束”模式。“远光束”模式允许在车辆前方很远的道路被明亮地照亮。“近光束”模式提供道路的更有限的照明，但是然而在未使其它道路用户晃眼的情况下，提供良好的能见度。这两个照明模式是互补的。车辆的司机必须根据情况手动地改变模式，具有无意地使另一道路用户晃眼的风险。实际上，照明模式被手动地改变的事实可能缺乏可靠性并且有时是危险的。此外，近光束模式有时取得用于车辆司机的不能令人满意的能见度。

为改善该状态，配置有自适应照明功能的前灯(特别是通过用于自适应前部照明系统(缩写AFS)已知的)已经被提出。例如通过处理由车载摄像机获得的图像，该自适应照明功能旨在自动地检测易于被前灯在远光束模式中发出的照明光束眩目的道路用户，并且旨在改变照明光束的轮廓以在被检测的用户位于的位置中产生阴影区域。该自适应照明功能的优点是多个的：便于使用、相对于近光束照明模式的更好能见度、关于模式改变的更好可靠性、眩目风险较大地减少、更安全的驾驶。

文件EP2280215描述了配置有自适应照明功能的示例性车辆前灯照明系统。系统包括四个主光学模块和四个第二投射光学部件，在每个主光学模块中，三个光源与三个相应的光导相关联，在这种情况下，第二投射光学部件是分别地与四个主光学模块相关联的透镜。由每个光源发出的光进入相关联的光导中，并且经由矩形光导的出射端部出射。模块和其相关联的第二光学部件的布置表示，由每个光导出射端部发出的光由第二光学部件投射，以在车辆前方形成竖直发光段。生成的发光段在水平方向上部分地重叠。可以彼此独立地开启的光源的致动然后被选择性地控制，以获得需要的照明。

因而光束被分成可以激活或失效的多个发光段。因而，在没有额外遮蔽部件的机械运动的情况下仅通过电子控制光源的开启而可以产生的自适应照明光束已知是矩阵光束。

此外，在照明的技术领域中，车辆制造商可以试图用反射镜替代透镜以解决风格、色差或实际成本的问题。然而，这导致发光效率的问题，即因为反射镜的反射率(对于铝涂层为85％)通常比透镜的透射率更差，所以从系统输出的光学通量小于光源处的通量。

同样地，因为当反射镜被用于替代透镜时，光学表面的数量被从两个减少至仅一个，从而剩余用于校正光学像差的较少变量，所以成像通常是更坏的。

另外，在基于反射镜的系统中，光学轴线的移动表示，如果良好的效率被保持，则光源必须具有更大的孔径角，从而生成更多光学像差。

将理解，使用反射器是不宜用于矩阵光束系统的经验，其中试图产生具有很好控制的锐利度和形状的各种发光段，并且因此有必要试图减少光学像差。

这是本发明的背景，并且其目的是提供基于反射镜的照明模块，所述照明模块允许形成提供良好光度性能和良好成像性能的所谓的矩阵光束类照明光束，并且容易地一体形成至机动车辆照明装置中。

技术实现要素：

出于该目的，本发明提出用于机动车辆照明模块的主光学部件，所述主光学部件包括至少一个光入射构件，所述至少一个光入射构件具有入射面，光线通过所述入射面入射，并且其中入射构件连结到具有出射面的校正部分，光线通过所述出射面出射，光入射构件和校正部分形成一体结构。因而，可以认为，入射构件的入射面形成主光学部件的入射面，并且校正部分的出射面形成主光学部件的出射面。校正部分由至少三个表面界定，所述至少三个表面包括准入表面、至少一个中间表面和出射表面，光入射构件经由结合区域而通过准入表面开口到校正部分上，出射表面形成校正部分的出射面，并且中间表面形成被布置成用于朝凸表面反射由光入射构件发出的光线的反射表面。结合区域将特别可以为矩形形状。

凭借本发明，由布置在入射面附近的光源发出的并且经由该入射面进入主光学部件中的光线特别从中间表面通过全内反射穿过主光学部件。

入射构件被布置成用该光源在结合区域中形成虚拟的第二源。

由该第二源发出的光线的几何像差部分地被中间表面校正，使得这些光线例如在通过第二光学部件投射到道路上时，形成第二源的校正图像。

根据本发明的一个特征，校正部分被布置成校正从入射构件发出的光线的几何像差。特别地，中间表面具有被布置成用于通过全内反射使光线反射以处理几何像差的轮廓。

根据本发明的一个特征，光入射构件的结合区域朝中间表面定向。因而，从入射构件发出的所有光线在其路径上没有介入障碍的情况下直接指向中间表面，使得所述中间表面能够完全地用作全反射表面。

校正部分的出射表面可以具有凸面形状。

校正部分的出射表面也可以具有整体为球形并且其中心定位在校正部分外部的形状。例如，校正部分可以具有由两个分割表面截去顶端的球的形状，两个分割表面相交以形成位于球内部的共用边缘，并且，在这种情况下，球的截去顶端部分形成准入表面和中间表面。有利地，校正部分形成用于通过折射处理几何像差的另一额外表面。优选地，校正部分的球形表面的中心位于光入射构件的与准入表面结合的结合区域的中心的通过中间表面形成的像附近。附近表示距离小于5mm。球的中心定位在校正部分外部。因而，从大致地位于包围校正部分的球体的中心处的光入射构件出射的光线垂直于其出射面，并且因此在校正部分和周围空气之间的界面处不偏离。从光入射构件偏心出射的光线对其部分来说在出射界面处稍微地偏离。

中间表面具有弯曲形状，尤其是朝校正部分的内部弯曲的弯曲形状，并且中间表面可以在这种情况下具有多项式轮廓。其特性方程是多项式形式并且被计算，使得以足够的入射角到达的每个光线被完全反射。

举例来说，表面的方程可以是：

中间表面也可以设置为平面的。

根据本发明的其它特征，所述特征可以单独地或组合地被执行，中间表面和结合区域一个相对于另一个倾斜尤其是约45°的角度，并且光入射构件和校正部分的相应折射率是大致相同的。表述“大致相同的”旨在被理解为表示在百分之一的范围内是相等的折射率。因而，在光入射构件的出射部处，光线没有或几乎没有经历折射。在一个特定实施例中，光入射构件和校正部分由相同材料并且尤其由相同聚合物制造。表述“相同材料”表示理解为表示，光入射构件和校正部分由如下材料生成，所述材料至少由相同的原料聚合物，例如PMMA，生成。然而，这些材料可以包括不同的添加剂。

根据本发明的一个特征，准入表面至少在结合区域中是平面的。可变地，准入表面可以至少在结合区域中是弯曲的。

光入射构件可以由微透镜形成。如将在下文所述，光入射构件也可以由形成入射构件的光导组成，光导的上表面和下表面中的一个具有圆柱体的一部分的形状。因而其是光导的全内反射面。光导包括至少一个扩展面。表述“扩展面”将理解为表示如下的面，所述面成形为增大光导的从其入射面到与校正部分的结合部的横向横截面。扩展面可以例如是与具有圆柱体的一部分的形状的面相对的面。

主光学部件有利地包括多个，尤其是四个，光导，每个光导都形成光入射构件，所述光导与准入表面上的校正部分一体地形成。在这种情况下，不值得多个光导的端部光导中的一个具有扩展侧面，所有其他光导具有平坦的侧面。光导可以并置以形成一行。

本发明此外涉及用于机动车辆的发光模块，其中设置如上所述的主光学部件和与主光学部件的光入射构件相关联的至少一个光源。光源可以例如是发光二极管或激光二极管。

根据本发明的多个特征，所述特征可以单独地或组合地执行：

设置每个都与主光学部件相关联的多个光源；在这种情况下，主光学部件可以包括多个光入射构件，每个光源都与入射构件中的一个相关联；作为变型，主光学部件可以包括单个入射构件，每个源都与该构件相关联；

主光学部件放置成面向第二投射光学部件，该构件的与准入表面结合的结合区域与由主光学部件和第二光学部件形成的投射系统的平面的或弯曲的目标焦平面一致；作为变型，主光学部件的出射表面可以形成投射光学表面，在这种情况下，发光模块缺乏与主光学部件分离的第二光学部件。

第二光学部件由反射镜形成。该反射镜可以具有非球面性圆锥轮廓，或可变地，抛物面形轮廓。有利地，反射镜可以是有沟的。第二光学部件还可以设置成由透镜或甚至一个或多个透镜和/或一个或多个反射镜形成。

将注意到，模块可以具有用于处理光线的几何像差的三个表面，两个表面由主光学部件承载。光导的出射面放置在校正部分的准入表面的平面中，所述平面与由主光学部件和第二光学部件形成的投射系统的目标焦平面是一致的。

光导的在投射部件的目标焦平面中的“出射平面”(该“出射平面”表示光导的出射部延伸所在的不一定平面的表面)的位置使得可以在无穷远处产生位于光导的出射部处的第二光源的像，因而生成对应形状的发光段。

用于处理几何像差的、光线从光导到模块的出射部连续看到的三个表面将可以设置为：由主光学部件承载的全内反射表面、还由主光学部件承载的折射表面、和由第二光学部件形成的第二反射表面。

本发明还涉及机动车辆照明系统，所述车辆照明系统包括如上所述的至少一个发光模块和用于控制与该发光模块关联的一个或多个光源的模块。

优选地，照明系统包括用于检测在道路上的障碍物并且不会眩目的模块。因而，光源是否开启或关闭依赖于该障碍物是否被检测到，以便例如以照明道路的除所述障碍物外的所有部分。

系统可以有利地包括根据本发明的多个发光模块。

将可以注意到，有利地，照明系统的发光模块被布置成用于产生多个发光带，每个带例如由所述发光模块中的光源中的一个形成。由系统生成的该组发光带形成发光光束，通过使用控制模块来打开或关闭生成所述带的光源，所述发光光束的每个带可以被开启或关闭。

附图说明

在研读一个实施例的以下详细描述时，本发明的其它特征和优点将是显而易见的，在所述描述中，为了帮助理解，将参考附图，其中：

图1是根据本发明的第一实施例的照明模块的部件的透视图，所述部件即主光学部件和第二光学部件和面向主光学部件放置的多个光源；

图2是图1中的模块的部件的侧视图；并且

图3是诸如如图1所示的主光学部件的剖视图。

具体实施方式

在以下描述中，非限制性地，采用的纵向、竖直和横向定向将是通常用于车辆产业中并且由图1示出的三个轴线L、V、T指示的定向。

如图所示，根据本发明的并且旨在装备车辆前灯的发光模块主要地包括多个主光源1、主光学部件2和第二投射光学部件4。

在此处描述的特定示例性中，主光源是发光二极管。然而，发光二极管可以被诸如激光二极管的其它光源替代。

此处，第二光学部件4是会聚反射镜，用具有反射涂层的材料制成。第二光学部件4被放置和被构造成用于将在图2中由虚线表示的焦平面5上形成的像投射到无穷远，所述焦平面是由主光学部件和第二光学部件一起形成的投射系统的焦平面。

主光学部件2包括校正部分6和与光源1相关联的光入射构件8。

在将明确地描述的该实施例中，入射构件由分别地与N个主光源1相关联的N个光导8组成。N个光导与校正部分一体地形成，使得它们形成一体结构，即这些部分在未破坏的情况下不可彼此分离。使用光导在定位光源方面允许更多误差，光源可以安装在共用载体上(此处未示出)。

将理解，光导8和校正部分6将由相同材料制造或由相同聚合物生成。通过说明性示例，光导可以由折射率等于1.490并且耐高温的PMMA HT(高温聚甲基丙烯酸甲酯)制造，并且校正部分由折射率等于1.491的较便宜的PMMA 8N制成。折射率是大致地相同的使得，如将在下文所述，从光导传输到校正部分的光基本不偏离。为允许光线被透射，形成光导和校正部分的材料是透明的。此处，问题是用于产生光学透镜的材料，诸如有机材料或甚至玻璃。

在此处描述的特定示例性中，光导的数量N等于四。当然，该数量可以高于或低于四。然而优选地是，该数量严格地高于一个，特别当本发明的模块用于自适应照明系统中时。光导在此处一个并置在另一个之后以形成单个水平行。可变地，光导可以成对地并置。

每个光导都具有大致棱镜形状，光10通过所述大致棱镜形状的入射面进入，并且所述大致棱镜形状的开口到校正部分6上的相反的出射面12形成矩形基部。每个光导此外包括纵向和竖直地延伸的朝第二光学部件定向的两个侧面14和大致平行于第二光学部件竖直地和横向地延伸的两个横向面，其中，前横向面16比后横向面18更远离第二光学部件。

每个光导的入射面10此处是平面的，并且面向主光源1延伸，光源的出射平面和相关联光导的入射面之间的距离有利地被包含在0.1毫米和1毫米之间。由主源发出的光旨在经由来自横向侧面的内壁的连续全反射而在光导内部从入射面传播到出射面，以终止于主光学部件的校正部分中。光导的此处为矩形的出射面然后构成第二光源，第二光源旨在，在校正部分处理光之后，在模块的出射部处产生相应的光束。面可以是平面的或弯曲的形状，可以是任何形状，并且它们有利地被形成以在发光模块的出射部处产生期望的光束形状。举例来说，侧面以及前横向面和后横向面，将可以被赋予平面的或弯曲的扩展形状，所述扩展形状将成形为增大对应光导的从其入射面至其出射面的横向横截面。

前横向面16是右面，然而后横向面18，诸如图3所示，是弯曲面。横向面的一个相对于另一个的倾角允许出射面的尺寸因此和由第二光源所投射的图像的大小被设定。

校正部分6通过被两个分割表面截去顶端的球形成。这些分割表面在共用边缘20上相交，共用边缘20在球内部延伸使得球的中心定位在校正部分的外部。由这些分割表面界定的并且从共用边缘延伸到球的轮廓的两个表面中的一个相对于另一个倾斜约45°的角度。

因而，校正部分具有由三个表面界定的球部分的形状，参照其将如下所述的功能，三个表面将称为准入表面22、中间表面24和出射表面26。

球的第一分割表面生成准入表面，准入表面是大致平面的，并且形成用于添加到并且与该准入表面对准的光导的容纳面。准入表面包括光导的出射面。分离主光学部件和第二光学部件的距离严格地大于零，并且适于使得光导的出射面和准入表面的结合区域与由主光学部件和第二光学部件形成的投射系统的目标焦平面一致。借此，根据本发明的模块和其两个主光学部件和第二光学部件，适合于在无穷远处产生形成在光导的出射端部处的第二光源的像。

第二分割表面沿着中间表面的轮廓，如图3所示，中间表面朝校正部分的内部弯曲。具体地，为了获得光线从该中间表面的全内反射，设置成根据多项式方程来弯曲该表面，多项式方程的参数将例如取决于校正部分的尺寸以及准入表面和中间表面之间的角度。

方程可以如下所述：

中间表面被定向成，使得光导的出射面都朝该表面转动，使得所有光线与全反射中间表面接触。

校正部分的出射表面通过球的外壁形成，并且朝形成第二光学部件的反射镜转动。

现在将参照如图3所示的光线路径在功能上描述主光学部件的多个部分。

在操作中，由光源1发出的光线经由相关联的光导8的入射面10至少部分地进入相关联的光导8中。这些光线在光导中通过连续全反射被引导，并且可以通过从横向面(如图3的剖视图所示)或从侧面的连续反射在光导中从其入射面传播到其出射面。

在光导的出射面和校正部分6的准入表面之间的界面处，从光导出射的光线进入校正部分中而未偏离。所有光线然后被精确地引导向内反射表面，从而在出射表面的方向上被反射。

准入表面成形为使得光导的出射部延伸所在的“出射平面”部分朝中间表面定向，使得从光导出射的光线偏离该表面的方向。此外，光导的出射面的矩形形状和其尺寸，防止从光导出射的光线在不是通向多项式反射表面的方向上偏离，并且因而在校正部分中，在光线的进入和出射之间的中间内反射步骤中，光线不泄露。注意的是，当构造模块时，确保后横向面18的与光导的出射面处于相同高度的端部朝前横向面16的对应端部闭合，使得由二极管发出并且在所述端部附近照射后横向面而在光导中未偏离的光线确实在内反射表面的方向上传播。通过光导和校正部分之间的折射的缺乏，控制光线的散射以将光线引导至内反射表面上是更容易的。

在出射表面的方向上，光线一体地被内反射表面的多项式形状反射。光线然后沿着朝校正部分的出射表面遵循直线。因为球定中心在与第二源的像点对应的虚点上，所述点通过关于多项式表面对称而获得，所以光线与主光学部件的大致垂直于该球形壁的出射表面接触，并且在光线形成的图像未退化的情况下，光线被一体地折射至第二投射部件4。

光线通过形成该第二投射部件的反射镜被反射以在无穷远处形成与第二光源的图像对应的图像，即平行光线的光束形成整体矩形的发光段。

将理解，校正部分承载用于减小光线的几何像差的两个表面，即用作全内反射表面的中间表面和用作折射表面的出射表面。

以上描述清楚地说明本发明如何允许实现为此设置的目的，特别是本发明如何允许提供便于实现有效的自适应照明系统的发光模块。

在没有脱离本发明的范围的情况下可以进行其他改变，诸如由多个光导生产光入射构件可选地以一体形式生成，或以多个微型透镜生成。

将注意，在根据本发明的照明模块中，光线连续地经历全反射、折射和第二反射，应该理解，在进入光导时，光线还经历初始折射，和从光导的壁的全反射。

校正部分6与光入射构件协作起双重作用。一方面，校正部分6允许改进发光模块的光学效率。光导的入射部具有减小由主光源发出的光线的孔径角的作用，进入光导中的光线通过折射定律而被平坦化。已知，通过折射定律，相对于该光导的入射表面的法线以孔径角α进入光导中的光线朝光导的纵向轴线被平坦化至角度arcsin(1/n*sin(α))。因而，位于每个光导的出射面处的第二光源的形状和尺寸可以被校准。此外，在每个光导和校正部分6之间的界面处，由于光导和校正部分6之间的连接，光线不偏离。借此，光线的较小孔径角被保持，并且可以朝内反射表面引导光线的路径。通过折射，在球的准入表面和出射表面之间，校正部分有利地具有全反射中间表面，以改善光线的几何像差的处理。最后，因为出射表面的球形圆顶形状定中心在第二源的通过关于内反射表面对称而获得的像上，所以凭借出射表面的球形圆顶形状，经由出射表面从校正部分6出射的这些光线未或未较大地偏离。

由二极管和光导形成的组件在光导的出射部处生成矩形照明发光段，矩形照明发光段然后使用两个反射表面和一个折射表面被成像到无穷远。两个反射表面允许光学像差的良好校正，使得然后可以形成具有非常精细控制的锐利度和形状的发光段，从而在夜晚在具有未使其它用户晃眼的舒适度的情况下，最大化道路上的能见度。与反射镜被使用的情况下的损耗相比，由于来自以全反射工作的屈光表面的反射，两个反射表面中的一个是以全反射工作的屈光表面的事实允许损耗被限制。因此，在包括两个反射表面的该系统中，与系统仅由单个反射镜组成的情况下可以获得的水平类似的较低水平的损耗被保持。有利地，根据本发明的模块还包括由主光学部件的出射表面形成的折射表面，从而此外用于校正图场像差。因此，仅利用两个光学构件和在相对紧凑的系统中，用于成像发光段的三个光学表面被提供，同时保持用于基于反射镜的系统的相对较低的损耗水平，由于包括成本的上述原因，该类型的系统优选的是基于透镜的系统。

因而，本发明的发光模块具有优良的光学效率。由源发出的光通量经历较小的损耗，并且几乎完全地恢复为来自模块的输出以产生能够形成发光段的光束。

此外，发光模块可以产生其形状完全地被控制的发光段。特别地，发光段的竖直边界具有很好控制的锐利度和形状。