用于车辆前照灯的光模块、前照灯及车辆的制作方法

1.本发明涉及一种用于车辆前照灯的光模块。此外，本发明还涉及一种前照灯和一种车辆。


背景技术：

2.车辆前照灯的大部分光学功能是通过装配照明的光模块实现的，其包含光源、光反射器/全内反射光学部件，遮光板和厚透镜。为了确保光模块的照明效率和输出，最好采用较大的光照开口。当前，越来越多的原始设备制造商(oem)倾向于使用(具有较小的光照开口的)尺寸较小的、具有不同透镜样式的透镜用于车辆前照灯的光模块。这直接对光模块的设计造成挑战，特别是需要设计具有双功能(可投射远光灯光束及近光灯光束)的小开口的光模块。
3.从现有技术中已知用于车辆前照灯的光模块，例如文献cn104121535a中已知一种具有光源、初级光学单元、遮光板和次级光学单元的光模块。该光模块系统为一种标准的光学投射系统。该文献详细介绍了初级光学单元的具体构造及特点。通过初级光学单元、遮光板以及次级光学单元的配置，产生符合规定的顶置光分布以作为符合规定的近光灯光分布的补充，同时不需要额外的构件。该光模块主要用于投射近光灯光束。该文献仅部分提到同时对于远光灯光束的投射。在该光模块系统中，次级光学单元包括平凸透镜，其通常具有相对较大的尺寸，例如通常具有高度为50mm、宽度为70mm的尺寸。由于该平凸透镜的入射面和/或出射面尺寸较大，尤其是沿车辆高度方向的尺寸较大，使得整个前照灯的尺寸较大。相应地，所述前照灯则需要提供较大空间用于布置所述光模块。
4.此外，文献cn102628574a同样公开了一种光模块系统。该光模块系统也是一种标准的光学投射系统。所述光模块系统包括具有光源单元及遮光板单元的第一组件以及具有透镜单元的第二组件。所述第一组件设置为无需改变第二组件的第一结构型式或第二组件的不同于第一结构型式的第二结构型式而将第二组件保持在投射光模块中，且既利用第一结构型式也利用第二结构型式来产生有规律的光分布。该光模块仅用于投射近光灯光束。由于该光模块中的部件都具有相对较大的体积，造成整个光模块的重量较大。因此，为了将该光模块布置于车辆前照灯，则同样需要相对较大的空间以及相应坚固的固定方式。另外，该文献中未提及该光模块系统的透镜可以用于投射远光灯光束。也就是说，该光模块不具有双功能，即无法同时投射远光灯光束及近光灯光束。因此，需要额外的光模块实现对不同光束的投射。
5.由此可见，上述两种光模块系统都属于现已知的具有相对较大尺寸(较大光照开口)的光模块系统。在竞争日益激烈的情况下，无法满足客户对于尺寸较小的光模块的需求，即无法实现以较小的空间尺寸，尤其是车辆高度方向上的尺寸，对远光灯光束及近光灯光束进行投射。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种用于车辆前照灯的光模块，其具有较小的尺寸，特别是车辆高度方向上较小的尺寸，同时能够通过该模块实现双功能，即对近光灯光束及远光灯光束的投射。
7.根据本发明设置一种用于车辆前照灯的光模块，其包括光源、初级光学单元和次级光学单元，其中，所述光源用于产生远光灯光束和近光灯光束，所述次级光学单元投射已穿过所述初级光学单元的所述远光灯光束和所述近光灯光束，其特征在于，所述次级光学单元和/或所述次级光学单元的入射面和/或所述次级光学单元的出射面在车辆高度方向上的高小于或等于30mm。
8.本发明的一个优点是，仅通过一个高度方向上尺寸较小的次级光学单元，即厚透镜，实现对远光灯光束及近光灯的投射，以实现具有双功能的尺寸较小的光学模块。尤其是所述次级光学单元，或者说所述次级光学单元的入射面和/或出射面，仅具有小于或等于30mm的高度，这是现有技术中已知的光模块难以实现的。在本发明中，通过对光源、初级光学单元和次级光学单元的结构及位置上的合理配置，使得由所述光源射出的远光灯光束和近光灯光束可以合理地、均匀地且完整地通过初级光学单元射入高度方向上尺寸较小的、狭窄的次级光学单元的入射面中，之后再通过高度方向上尺寸较小的、狭窄的出射面，或者说光照开口，投射至车前方的相应区域中。这尤其克服了现有技术中已知的光模块无法将多种光束均匀、完整地投射到狭长的光照开口的技术问题。另外，本发明无需通过多个光模块实现不同的功能，例如无需通过两个独立的光模块分别投射远光灯光束和近光灯光束。由于该光模块具有功能集成的特点且尺寸较小，可以节省车辆前照灯的空间，优化车辆前照灯的布置，增加车辆前照灯的设计的灵活性，从而可以根据不同的客户需求提供更多的解决方案。此外，功能集成且具有较小尺寸的光模块也有益于车辆前照灯的轻量化，利于整车轻量化，实现车辆续航的增加及燃料消耗的减少。
9.此外，有利的是，所述次级光学单元的和/或所述次级光学单元的所述入射面的和/或所述次级光学单元的所述出射面的在车辆高度方向上的高小于或等于25mm。通过将次级光学单元，或者说所述次级光学单元的的入射面和/或出射面的尺寸的进一步限定，再次减小了次级光学单元以及因此整个光模块在车辆高度方向上的尺寸，以此对上述优点进行进一步改善。
10.优选地，所述光模块还包括在车辆前进方向上位于所述初级光学单元和所述次级光学单元之间的且位于光束路径中的遮光板，所述遮光板用于将来自所述初级光学单元的光束反射至所述次级光学单元。通过所述遮光板的结构及位置的配置，进一步实现将远光灯光束和近光灯光束通过狭窄的次级光学单元投射至车辆前方区域中。所述遮光板表面可以进行金属涂层，例如镀铝，来提高反射率，进一步提高光模块的光输出效率。
11.另外，所述次级光学单元设为双凸面透镜。通常，透镜的作用都是用来偏折光线补偿像差的。与现有技术中使用的平凸透镜相比，双凸面透镜提供了两个正的光焦度，相比平凸透镜，它在聚焦光路时多了一个有效的曲率变量，可以配合具有一定切面弧度的遮光板与透镜出射面来消除像差。
12.所述双凸面透镜可以由玻璃或例如聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)的塑料材料制成。可替代的还可以使用硅树脂或聚碳酸酯(pc)。
13.优选地，所述次级光学单元包括第一透镜和第二透镜。进一步优选地，所述第一透镜用于投射所述远光灯光束及所述近光灯光束，所述第二透镜用于投射补光灯束。由此，进一步将补光功能，尤其投射远光灯的补光光束的功能，集成到所述次级光学单元中。从而进一步改善了所述次级单元的功能的集成。
14.所述第一透镜在车辆横向上设在所述次级光学单元的中间部分，所述第二透镜在车辆横向上设在所述第一透镜的两侧。由此，在进一步实现功能集成的同时，将不同的功能通过横向布置的透镜实现，保持次级光学单元在车辆高度方向上的尺寸不受影响。既改善了次级光学单元的功能集成又控制了光模块的高度方向的尺寸。
15.此外，所述第一透镜和所述第二透镜的出射面由一个面形成。由此，提供了平整、无阶的出射面，不会由于光束通过任何阶部而投射出非预期的光分布，而造成光分布的不均匀或不稳定。同时，在光模块的装配过程中，由于仅需将第一透镜和第二透镜的出射面进行对齐，可以更容易地对它们进行组装。节省了安装时间，降低了制造成本。在此，所述第一透镜和所述第二透镜的入射面分别向光源的方向凸出，各自形成彼此不对齐的入射面。这也避免了将第一透镜和第二透镜的方向装反，进一步简化了光模块的组装。
16.所述第一透镜和所述第二透镜还可以设为由一体构成的。也就是说，所述第一透镜和所述第二透镜是通过例如注塑成型一体化地制成。相比分别单独制造第一透镜和第二透镜，这省略了将成型的第一透镜和第二透镜组装在一起的步骤。由此，简化了安装，降低了成本。
17.优选地，所述光源具有用于产生远光灯光束的第一光源和用于产生近光灯光束的第二光源。进一步优选地，所述第一光源和所述第二光源分别由多个在车辆横向上并排排列的灯具组成。所述用于近光灯的灯具在车辆高度方向上布置在所述用于远光灯的灯具上方。
18.另外，所述光源还可以具有用于产生补光光束的第三光源，其尤其用于远光灯的补光。所述第三光源在车辆横向上优选设在所述第一光源和/或所述第二光源的两侧。
19.所述光源可以分别是发光二极管(led)，和/或有机led(oled)，和/或激光二极管和/或根据激光激活非接触式荧光粉原理(larp)作用的照明工具，和/或卤素灯，和/或气体放电类灯泡(高强度放电(hid))，和/或与根据数字光处理(dlp)原理作用的投影仪相结合设计。因此，提供多种用于本发明的所述光源的替代方案。
20.此外，所述光源配置为用于投射自适应驱动的远光灯光束(adb hb)。具体地，通过设置雷达装置及电子控制装置，从而可以测量例如实际道路使用情况等信息，将所述测量的信息传送给包含计算元件的电子控制装置，使得所述电子控制装置可以根据该信息控制接通相应的光源，以实现投射自适应驱动的远光灯光束。由此，可以根据实际道路使用情况等信息自动确定如何接通不同的光源，从而提供最佳照明模式。
21.所述初级光学单元的透镜可以由例如聚碳酸酯(pc)的塑料材料制成。更优选的可以由硅胶制成，硅胶具有耐高温易成型的特点，多应用于投射自适应驱动的远光灯光束(adb hb)的光模块设计中。
22.还可以想到的是，所述光模块可以是用于所谓的矩阵大灯的模块，其具有以排或矩阵形式布置的led或led组。它满足了自适应远光灯的所有功能。可以单独控制模块中的每个单独的led或led组，从而将它们打开、关闭或变暗。具体地，结合摄像系统和图像处理
电子设备和/或其他传感器，可以识别前方的来往车辆并至少部分关闭或调暗相应的led或led组。由于像素高，还可以分别照亮相机系统识别出的物体(行人，动物或障碍物)，从而使驾驶员意识到它们。
23.在此，led可以以单行或多行排列，因此可以将led排列成一列或矩阵，其分别形成一个发光像素。可以想到的是，每个led对应一个或多个初级光学模块的透镜，这些透镜同样可以以排或矩阵的形式排列。还可以想到的是，一个初级光学模块的透镜可以对应多个led或多个led组。
24.所述光模块可以布置于车辆的前照灯中。所述前照灯和/或所述光模块可以用于车辆上，例如用作车辆前侧的前照灯。由此实现尺寸更小，重量更轻的前照灯。相应地，实现整车的轻量化。
附图说明
25.在下文中，将依据实施例更详细地解释本发明。其中：
26.图1示出根据本发明的光模块的透视图，
27.图2示出根据本发明的次级光学单元的从车辆前方观察的视图。
28.图中标记为：1、光模块；2、光源；4、初级光学单元；6、遮光板；8、次级光学单元；10、第一光源；12、第二光源；14、第三光源；16、双凸面透镜；18、入射面；20、出射面；22、第一透镜；24、第二透镜
具体实施方式
29.图1示出了根据本发明实施例的光模块透视图。所述光模块1包括光源2，初级光学单元4，遮光板6和次级光学单元8。其中，所述光源2包括用于产生远光灯光束的第一光源10、用于产生近光灯光束的第二光源12以及用于产生特别是远光灯补光光束的第三光源14。每个所述光源优选是发光二极管(led)。可替代地或可附加地，对于近光灯光束和远光灯光束可以使用一个或多个光源，其中在光源的光束路径中，布置了数字微镜装置以控制光束。所述光源2也可以是矩阵led的形式以发射远光灯光束和近光灯光束。如图1所示，所述初级光学单元4包括多个在车辆横向上并排布置的透镜，所述第一光源10、所述第二光源12和所述第三光源14分别配置一个所述透镜，这些透镜用于将由所述第一光源10、所述第二光源12和所述第三光源14产生的光束投射至所述遮光板6或所述次级光学单元8。也就是说，图1中所指的第一光源10、第二光源12和第三光源14的位置也对应于所述初级光学单元4的、与这些光源相对应的透镜的位置。所述初级光学单元4的对应所述第一光源10的多个透镜在车辆横向上并排排列。所述初级光学单元4的对应所述第二光源12的多个透镜在车辆横向上并排排列，并且在车辆高度方向上位于所述初级光学单元4的对应所述第一光源10的透镜的排的上方。所述初级光学单元4的对应所述第三光源14的透镜在车辆横向上位于由对应所述第一光源或者所述第二光源的透镜组成的排的两侧。所述初级光学单元4的透镜可以由例如聚碳酸酯(pc)的塑料材料制成。更优选的可以由硅胶制成，硅胶具有耐高温易成型的特点，多应用于投射自适应驱动的远光灯光束(adb hb)的光模块设计中。
30.如图1所述，所述遮光板6基本上优选为水平放置，且基本上位于所述初级光学单元4的在车辆高度方向上的中间位置。相应地，所述遮光板6也基本上位于所述次级光学单
元8的在车辆高度方向上的中间位置。也就是说，所述初级光学单元4和所述次级光学单元8在高度方向上的中心位置分别对应所述遮光板6的在车辆高度上的位置。所述遮光板6表面可以进行金属涂层，例如镀铝，来提高反射率，进一步提高光模块的光输出效率。
31.如图1所示，所述次级光学单元具有大致为窄长的、扁平的形状。与现有技术中已知的次级光学单元相比，所述次级光学单元8在车辆高度方向上的高h更小。所述次级光学单元8具有双凸面透镜16。所述双凸面透镜16可以由玻璃或者例如聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)的塑料材料制成。所述双凸面透镜16的两个凸面分别向车辆的前方和后方凸起。所述朝向车辆后方的凸面构成入射面18，所述朝向车辆前方的凸面构成出射面20。所述出射面20的表面还可以设计添加具有一定粗糙度的皮纹结构，以此来柔化明暗截至线的锋利程度，即降低梯度值，来提高夜间驾驶安全。所述双凸面透镜16具有用于投射远光灯光束及近光灯光束的第一透镜22或第一透镜部22以及用于投射补光光束的第二透镜24或第二透镜部24。所述第一透镜22布置在车辆横向上的中间位置。所述第二透镜24在车辆横向上布置在所述第一透镜22的两侧。如图1所示，所述第一透镜22和所述第二透镜24的出射面20彼此对齐，形成一个完整的出射面。所述第一透镜22和所述第二透镜24的入射面分别向车辆后方凸出，形成各自的入射面。所述第一透镜22和所述第二透镜24可以设为由一体构成的，优选地通过注塑成型一体化地制成。可替代地，第一透镜22和第二透镜24可以分别单独制成，之后将提前制成的第一透镜22和第二透镜24通过例如粘接的方式组装到一起。
32.如图1和2所示，所述次级光学单元从车辆前方观察具有基本上为窄长的、矩形的形状。具体地说，所示次级光学单元8，或者说所示次级光学单元8的入射面18和/或出射面20在车辆高度方向上的高h小于或等于30mm，进一步优选地小于或等于25mm，更进一步优选地高度h为24mm。所述次级光学单元8的沿车辆横向的宽度可以例如为110mm。由此形成一个从车辆前方观察横向延伸的细长的光照开口。
33.通过所述光源2、初级光学单元4、遮光板6以及次级光学单元8的位置及结构上的配置，使得所述光源2产生的远光灯光束、近光灯光束及补光光束均可以穿过所述初级光学单元4，经遮光板6反射至或者直接射至所述次级光学单元8，即射入所述次级光学单元8的相应的第一透镜22或第二透镜24的入射面18并从所述次级光学单元8的相应的第一透镜22或者第二透镜24的出射面20射出，最终形成车辆前方的远光灯分布或近光灯分布。