改型灯和具有改型灯的车辆前灯的制作方法

本发明涉及一种用于车辆前灯的改型灯和具有改型灯的车辆前灯。

背景技术：

术语“改型灯”涉及以下灯，其具有一个或多个半导体光源作为光源并且具有与白炽灯的灯座或放电灯的灯座兼容的灯座，从而能够使改型灯作为白炽灯或放电灯的替代安装到发光装置的对应于灯座的灯头中并且运行。

特别地，能够将用于车辆前灯的改型灯安装到车辆前灯的灯头中并且作为车辆前灯运行，因为其具有与构造为车辆前灯的白炽灯或放电灯的灯座兼容的灯座。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种改型灯，其与构造为高压放电灯的车辆前灯兼容并且能用作为车辆前灯中的这种灯的替换。

根据本发明的改型灯设置为用于车辆前灯的光源并且其具有至少一个半导体光源、光输出件和光导体，光导体设计用于将来自至少一个半导体光源的光导向至光输出件，其中，光输出件具有朝向光导体的第一端部以及背离光导体的第二端部，并且其中，光输出件在其第二端部的方向上逐渐变细地设计。

由于前述特征，根据本发明的改型灯在其运行期间生成以下光分布，其基本上对应于用于车辆前灯的高压放电灯的光分布。因此，根据本发明的改型灯能够替代构造为高压放电灯的车辆前灯。例如，根据本发明的改型灯能够作为ece类别d1s、d2s、d3s或d4s的高压放电灯的替代物而作为光源安装到相应的车辆前灯中并且运行。

借助于光导体将由至少一个半导体光源生成的光输送给根据本发明的改型灯的光输出件的第一端部并且在那里输入到光输出件中。由至少一个半导体光源生成的并且由光导体继续引导的光经由光输出件的第二端部以及优选地也经由光输出件的外罩面出射。借助于根据本发明的改型灯的光输出件生成与构造为高压放电灯的车辆前灯的光分布基本上对应的光分布。

特别地，光输出件的逐渐变细的设计方案使得光辐射没有经由光输出件的第一端部回反射到光导体中并且使得光输出件近似于理想的点光源。

优选地，根据本发明的改型灯的光输出件关于包含光输出件的纵轴线的平面镜面对称地设计，其中，光输出件的纵轴线居中地延伸穿过光输出件的第一端部和第二端部。附加地，根据本发明的改型灯的光导体也能够具有与光输出件相同的镜面对称。

特别优选地，根据本发明的改型灯的光输出件关于旋转对称轴线旋转对称地设计，并且在其第二端部上具有最小的直径。由此能够使光输出件的第二端部尽可能地接近理想的点光源，以便能够例如将其放置在车辆前灯的反射器的焦点中。光输出件的第二端部上的直径是尽可能小的并且能够特别地为零。附加地，根据本发明的改型灯的光导体也能够旋转对称地设计。

根据一个根据本发明的改型灯的实施例，其光输出件设计为圆锥形或者截锥形。术语“圆锥形的光输出件”除了圆锥形的光输出件之外也包括圆锥形的光输出件的以下修改方案，即其通过在圆锥外罩面中的一个或多个凹陷或凸起形成。特别包括的也有具有凹进拱形的圆锥外罩面的光输出件，在其中，外罩面通过凹进拱形的曲线绕着圆锥轴线的旋转生成。也就是说，在包含圆锥轴线的圆锥纵剖面中，通过凹进拱形的曲线形成外罩面，其使得圆锥尖与圆锥底面的边界点连接。附加地，术语“圆锥形的光输出件”也包括圆锥形的光输出件的以下修改方案，即在其中在垂直于圆锥轴线的光输出系统横截面中，分别通过规则的多边形形成外罩面，其中，多边形的周长和面积在光输出件的第二端部的方向上减小并且规则的多边形的角数量保持不变。外罩面以及光输出件由此具有绕着光输出件的纵轴线的n重旋转对称，该纵轴线垂直于底面并且延伸穿过圆锥形的光输出件的圆锥尖，其中，n代表规则的多边形的角数量。术语“n重旋转对称”意味着，圆锥形的光输出件相对于绕着其纵轴线以360°/n的角度进行旋转来说是不变的。优选地，n大于或等于12。

类似地，术语“截锥形的光输出件”除了截锥形的光输出件之外也包括截锥形的光输出件的以下修改方案，即其通过在截锥外罩面中的一个或多个凹陷或凸起形成。特别包括的也有具有凹进拱形的截锥外罩面的光输出件，在其中，外罩面通过凹进拱形的曲线绕着截锥轴线的旋转生成。也就是说，在包含截锥轴线的截锥纵剖面中通过凹进拱形的曲线形成外罩面，其使得截锥的顶面的边界点与截锥的底面的边界点连接。附加地，术语“截锥形的光输出件”也包括截锥形的光输出件的以下修改方案，即在其中在垂直于截锥轴线的光输出系统横截面中分别通过规则的多边形形成外罩面，其中，多边形的周长和面积在光输出件的第二端部的方向上减小并且规则的多边形的角数量保持不变。外罩面以及光输出件由此具有绕着光输出件的纵轴线的n重旋转对称，该纵轴线垂直于底面并且指向锥形的光输出件的顶面并且居中地延伸穿过锥形的光输出件的底面和顶面，其中，n代表规则的多边形的角数量。术语“n重旋转对称”意味着，截锥形的光输出件相对绕着其纵轴线以360°/n的角度进行旋转来说是不变的。优选地，n大于或等于12。

有利地，在根据本发明的改型灯中，光导体与输出系统连接。由此能够在光从光导体过渡到光输出件中时减少损失。

根据本发明的改型灯的光导体优选地设计为棒形的，以便能够实现从至少一个半导体光源到光输出件的短的光引导。优选地，光导体构造为光波导体，光借助于全内反射从光导体的光入射端部导向光导体的光出射端部。可替换地，光导体的外罩面也能够设置有反射光的涂层，以便实现前述目的。

根据本发明的改型灯的光导体和光输出件由透明材料、优选由玻璃或透明塑料制成。光输出件的材料优选地具有比光导体的材料更大的光学折射率，以便防止将来自于光输出件的光回反射到光导体中。

根据本发明的改型灯有利地具有灯座，其限定用于使光输出件取向的参考平面。由此在车辆前灯中采用根据本发明的改型灯时能够使得其光输出件相关于车辆前灯的反射器的光学轴线进行取向。

优选地，根据本发明的改型灯的光输出件的旋转对称轴线垂直于参考平面地取向。由此保障了，在根据本发明的改型灯安装于车辆前灯中时，光输出件的旋转对称轴线平行于车辆前灯的反射器的光学轴线进行取向。

优选地，在根据本发明的改型灯中，光输出件的第一端部到灯座的参考平面的间距小于值e，并且光输出件的第二端部到灯座的参考平面的间距大于或等于值e，其中，值e要么为27.1mm、要么为18.0mm。由此保障了，在根据本发明的改型灯替换构造为车辆前灯的ece类别d1r、d1s、d2r、d2s、d3r、d3s、d4r、d4s、d5s、d6s、d8r、d8s或d9s的高压放电灯时，将改型灯的光输出件放置在同样的位置上，在该位置上应放置被替换的高压放电灯的放电弧。对于用于替换ece类别d5s的高压放电灯的根据本发明的改型灯来说，值e为18.0mm，并且对于用于替换其它的前述ece类别的高压放电灯的根据本发明的改型灯来说，值e为27.1mm。

根据本发明的改型灯的灯座优选地具有灯座壳体，在其中布置有至少一个半导体光源。由此保护至少一个半导体光源不受到接触和损害，并且除此之外阻止了改型灯的没有绕道经过光导体和光输出件的直接光辐射。灯座壳体遮住了由至少一个半导体光源出射并且没有输入到光导体中的光。

优选地，根据本发明的改型灯的光导体的端部布置在灯座壳体中，以便保护光导体的光入射端部的端部不受到接触和损害，由至少一个半导体光源生成的光输入到该光导体中。

根据本发明的改型灯的至少一个半导体光源优选地布置在安装电路板上。由此能够实现至少一个半导体光源的简单的安装和电接触。特别地，能够在安装电路板上附加地布置用于至少一个半导体光源的运行电路的电组件，并且例如通过同样布置在安装电路板上的印刷导线与至少一个半导体光源连接。安装电路板优选地布置在根据本发明的改型灯的灯座壳体中。

有利地，根据本发明的改型灯的光导体借助于保持器固定在安装电路板上或者灯座上。由此实现了根据本发明的改型灯的光导体和与光导体连接的光输出件在灯座或者安装电路板上的固定以及光输出件有关灯座的参考平面的校准。

根据本发明的改型灯有利地具有用于至少一个半导体光源的冷却体，以便将由至少一个半导体光源和其运行电路生成的热量向外排出。冷却体优选地热耦连到安装电路板上，在其上布置有至少一个半导体光源和其运行电路。优选地，冷却体装配有冷却肋，其布置在灯座壳体的外部，以便保证最佳的冷却。

根据本发明的改型灯有利地具有凸透镜装置，其布置在至少一个半导体光源和光导体的光入射端部之间，以便保障由至少一个半导体光源出射的光高效地光输入到光导体中。

根据本发明的改型灯的至少一个半导体光源优选地构造为发射白光的发光二极管。可替换地，至少一个半导体光源也能够构造为激光二极管，其在运行期间生成和发射蓝光，蓝光借助于发光材料元件按比例地转换为其它波长的光、特别是黄色光谱范围中的光，从而在发光材料元件上生成未转换的激光和转换光的混合，其形成白光。发光材料元件能够布置在光导体的光入射端部或光出射端部上，或者构造为光输出件的表面的涂层。

优选地，根据本发明的改型灯具有多个按行和按列布置的发光二极管，其在运行期间生成白光，其借助于凸透镜装置输入到光导体的光入射端部中，以便生成具有高亮度和光密度的白光。

根据本发明的改型灯能够应用在车辆前灯中，例如用于生成近光、远光或另外的光功能、例如雾光和定位光等。

根据本发明的改型灯能够在任意的车辆中作为光源应用。

附图说明

下面根据优选的实施例详细阐述本发明。附图示出：

图1是根据本发明的优选的实施例的改型灯的半导体光源、光导体和光输出件的布置的示意图，

图2是根据本发明的优选的实施例的改型灯的示意性部分截面图，

图3是根据本发明的优选的实施例的改型灯的灯座的示意性部分截面图，

图4是根据本发明的优选的实施例的改型灯的光输出件的示意性放大图，

图5是具有改型灯的车辆前灯的示意性部分截面图。

具体实施方式

图1至4示意性地示出了根据本发明的优选的实施例的改型灯1的细节。

根据本发明的优选的实施例的改型灯1用作为车辆前灯中的光源，并且例如用于生成远光或近光或者生成多个近光和远光。特别地，改型灯1与ece类别d1s、d2s、d3s和d4s的高压放电灯兼容，并且能够因此用作为用于车辆前灯中的这样的高压放电灯的替换。

根据本发明的优选的实施例的改型灯1具有六个半导体光源410，420、凸透镜装置20、光导体2、用于光导体的保持器200、光输出件3、用于半导体光源的和使半导体光源运行的电路布置的组件50的安装电路板5、灯座6、冷却体7和灯泡8。

根据本发明的优选的实施例的改型灯1的半导体光源构造为两个led芯片41，42，其分别具有三个串联布置的发光二极管410或420。两个led芯片41，42并排地固定在安装电路板5上，从而将两个led芯片41，42的半导体光源410，420以两列三行的方式布置在安装电路板5的表面上。全体六个半导体光源410，420分别构造为发光二极管，其在运行期间发射白光。led芯片41，42例如以板上芯片配置来实施，以便保证紧凑的结构。led芯片41，42优选地以直流电、特别是以脉冲宽度调制的直流电运行。由此能够使光功率匹配于需求。特别地，由此能够例如实现提高在雨天的光功率。发光二极管410，420在此能够单独或成组地被驱控。

安装电路板5构造为ims印刷电路板。ims是“绝缘金属基板(insulatedmetalsubstrate)”的简称。在安装电路板5上附加地布置有用于运行led芯片41，42的电路布置的组件50，并且其通过同样在安装电路板5上存在的印刷导线电接触。

灯座6具有灯座壳体60，在其内腔中安置安装电路板5，安装电路板具有安装在其上的led芯片41，42和运行电路的组件50。灯座壳体60的底部构造为金属的冷却体7，其热耦连到led芯片41，42和运行电路的组件50上。安装电路板5固定在灯座壳体60的底部上并且因此固定在冷却体7上。冷却体7具有冷却肋70，其在灯座壳体60的内腔的外面布置在灯座壳体60的底部。灯座壳体60在与底部相对置的顶侧上具有环形的灯座法兰61，其用于在车辆前灯的灯头中安装改型灯1。在灯座法兰61的区域中，灯座壳体60的顶侧具有缺口63。灯座6具有参考平面62，其通过灯座法兰61的圆盘形的表面限定在灯座壳体60的外侧上。

光导体2类似于光波导体地构造并且由透明的材料、例如由石英玻璃或透明的塑料组成。其具有核心和外壳，其中，核心例如由纯石英玻璃组成并且外壳例如由掺杂的石英玻璃组成，从而使光导体2的外壳具有比其核心更小的光学的折射率。可替换地，光导体2也能够由透明的硅树脂组成。光导体2设计为刚性的和棒形的、特别是圆柱形的，并且具有光入射端部21以及在其上布置有光输出件3的光出射端部22，光入射端部朝向安装电路板5的表面和led芯片41，42。光导体的直径为3.5mm。光导体2借助于保持器200紧固在安装电路板5上并且近似垂直于安装电路板5的表面地取向。光导体2通过缺口63从灯座壳体60中伸出。

在两个led芯片41，42和光导体2的光出射端部22之间的区域中布置有凸透镜装置20，其收集由led芯片41，42的半导体光源410，420发射的光并且将其聚焦到光入射端21上。凸透镜装置20在图1中仅示意性地示出。凸透镜装置能够由具有多个光学组件的系统组成。然而优选地，凸透镜装置通过光导体2的光入射端21的凸出的拱起实现。

光导体2的保持器200具有金属的紧固环203和至少两个金属的紧固接片201，202，紧固环利用夹持配合包围光导体2，紧固接片在一个端部上分别与紧固环203焊接并且利用另一个端部紧固在安装电路板5上。

光输出件3关于旋转对称轴线300旋转对称并且圆锥形地设计，并且由透明的材料、例如由石英玻璃或透明的塑料组成。可替换地，光输出件3也能够由透明的硅树脂组成。其具有与光导体2的光出射端部22连接的第一端部31和第二端部32，第二端部背离光导体2并且由圆锥形的光输出件3的圆锥尖形成。光导体2的第一端部31具有与光导体2或者光导体2的光出射端部22相同的直径。圆锥形的光输出件3的外罩面30由凹进拱形的曲线生成。光输出件3的高度、即光输出件3的第一端部31和第二端部32之间的间距为4mm。光输出件3的旋转对称轴线300与光导体2的纵轴线或圆柱轴线一致。光输出件3的位置和方位相关于灯座6的参考平面62地取向。特别地，光输出件3的旋转对称轴线300垂直于灯座6的参考平面62地取向。光输出件3的第一端部31到参考平面62的间距为25.1mm，并且光输出件3的第二端部32到参考平面的间距62的间距为29.1mm。光输出件3的旋转对称轴线300这样有关于灯座6的参考平面62地取向，即其在车辆前灯中安装有改型灯之后与车辆前灯反射器的光学轴线一致。可替换地，光输出件3的旋转对称轴线300这样地关于灯座6的参考平面62地取向，即其在车辆前灯中安装有改型灯之后与车辆前灯反射器的光学轴线平行错位最大1mm地布置在车辆前灯反射器的光学轴线的上方，以便模拟高压放电灯的放电弧的取决于对流的向上弯曲。

灯泡8设计为管状的、特别是空心圆柱形的，由玻璃或者透明的塑料组成并且与光导体2和光输出件3同轴地布置。灯泡8利用夹持配合紧固在灯座壳体上的缺口63的边缘上并且包围光导体2以及光输出件3。灯泡8用于保护光导体2和光输出件3不受到接触和损害。灯泡8的从灯座壳体60的缺口63伸出并且高出光输出件3的端部81被封闭，以便防止污染侵入到灯泡8中。将灯泡8的内腔例如抽真空或者填充气体或者气体混合物。填充气体或者填充气体混合物例如包含空气或惰性气体或空气和惰性气体的混合，其中，作为惰性气体优选的是氮气、sf6和稀有气体以及这些气体的混合。

在改型灯1运行期间，发光二极管410，420生成白光，其借助于凸透镜装置20输入到光导体2的光入射端部21中。在光导体2的内部将输入的光通过在光导体2的罩面处的全内反射导到光导体2的光出射端部22。在光导体2的光出射端部22上将来自于光导体2的光经由光输出件3的第一端部31转入到光输出件3中，该第一端部对应圆锥形的光输出件3的底面。光的出射经由光输出件3的第二端部32和经由光输出件的外罩面30实现，第二端部对应圆锥形的光输出件3的圆锥尖。图1借助于虚线示意性示出了光辐射路线。由发光二极管410，420生成的光的出射经由圆锥形的光输出件3的第二端部32和外罩面30实现。

图5示意性并且部分截面地示出了具有根据本发明的优选的实施例的改型灯1的车辆前灯。车辆前灯具有反射器9，反射器带有对光进行反射的反射面90和光学轴线900。反射面90例如设计为抛物线的或椭圆形的或者构造为自由形状面。改型灯1借助于其灯座法兰61紧固在反射器9的安装开口91中。改型灯1的灯座6或者灯座法兰61和反射器9或者车辆前灯的安装开口91具有彼此协调的紧固件(未示出)，其保障了改型灯1固定在反射器9中，从而使改型灯1的光输出件3的纵轴线或者旋转对称轴线300位于反射器9的光学轴线900中。灯座法兰61和参考平面62能够如图5示意性示出的那样由反射器9包围，这通过例如灯座法兰61装配有径向突起的接片(未示出)并且安装开口91的边缘装配有相对应的留空部来实现。由此，在反射器9的背向其光出射开口的背侧上的改型灯经由安装开口91安装到反射器9中，这通过灯座法兰61上的前述接片的位置与安装开口91的边缘上的留空部的位置相重合来实现，并且在将改型灯引入到反射器9中之后，通过改型灯1绕着反射器9的轴线900转动改变接片相对于留空部的位置。

然而可替换地，具有参考平面62的灯座法兰61也能够布置在反射器9的外部并且参考平面62例如在反射器9的外侧上抵靠在安装开口91的边缘上，从而仅使光导体2、光学系统3和灯泡8通过反射器9的安装开口91插入到反射器中。

本发明不受限于本发明的上面详细阐述的实施例。

例如能够应用截锥形的光输出件以替代圆锥形的光输出件3。除此之外，光输出件的外罩面能够具有涂层，其例如设计为，光输出件3的外罩面30的透光度的级别从第一端部30起在光输出件3的第二端部32的方向上连续地增加，从而使得光出射主要经由光输出件3的第二端部32进行。

此外，光输出件能够具有比光导体的核心更高的光学折射率，以便防止光从光输出件反射回到光导体中。光导体和光输出件能够要么一件式地设计、要么构造为分开的部件。特别地，光导体和光输出件能够由相同的材料成型，或者借助于油灰或粘合剂结合。

此外，根据本发明的改型灯的光导体能够在其光出射端部的方向上逐渐变细地设计，以便保障针对震动的高稳定性和抵抗性。特别地，光导体能够在其光入射端部的区域中具有比其光出射端部的区域中更大的直径。根据本发明的另一个优选的实施例，改型灯的光导体2在其光出射端部22的方向上圆锥形地设计，从而使其直径从其光入射端部21起在其光出射端部22的方向上持续地减少，其中，其直径在光入射端部上为4.2mm并且在光出射端部上为3.5mm。

除此之外，根据本发明的改型灯的半导体光源的数量和类型能够改变。例如能够在根据本发明的改型灯中应用一个或多个激光二极管替代led芯片。特别地，一个或多个激光二极管的光能够借助于凸透镜装置输入到光导体中并且经由光输出件出射，其中，激光、优选蓝色的激光借助于发光材料元件成比例地转换为其它波长的光，以便生成白光作为由转换光和未转换的激光的混合。发光材料元件例如是由掺铈钇铝石榴石(yag:ce)构成的透光的陶瓷盘，其布置在光导体2的光入射端部21或光出射端部22上。可替换地，发光材料元件也能够构造为光输出件的表面的涂层。

除此之外，根据本发明的改型灯也能够装配有半导体光源，其发出单色或多色的光，以便例如实现信号光功能、例如刹车灯或行驶方向指示灯。

此外，安装电路板5能够包含另外的功能元件、例如光学传感器、半导体制冷件(peltier-kuehlelemente)以及加热元件，其例如用于在低温时预热led芯片，特别是在低于0℃的温度时。

此外，根据本发明的改型灯的灯泡8具有构造为光阑的透光涂层，以便改变改型灯的光分布。例如灯泡上的构造为光阑的透光涂层能够设计为，在灯泡的表面上限定透光的窗口，以便生成近光分布。特别地，灯泡8上的构造为光学挡板的透光涂层的形式对应ece类别d1r、d2r、d3r、d4r或d8r的高压放电灯的外灯泡上的这种涂层的形式，从而能应用根据本发明的改型灯以替代车辆前灯中的这种高压放电灯。

附图标记列表

1改型灯

2光导体

21光导体的光入射端部

22光导体的光出射端部

20凸透镜装置

200光导体的保持器

201，202紧固接片

203紧固环

3光输出件

300光输出件的纵轴线或旋转对称轴线

30光输出件的外罩面

31光输出件的第一端部

32光输出件的第二端部

41led芯片

42led芯片

410发光二极管

420发光二极管

5安装电路板

50运行电路的组件

6灯座

60灯座壳体

61灯座法兰

62灯座的参考平面

63灯座壳体中的缺口

7冷却体

70冷却肋

8灯泡

81灯泡端部

9反射器

90反射面

91反射器的安装开口

900光学轴线。