用于机动车辆前灯的照明系统的制作方法

用于机动车辆前灯的照明系统
1.本技术是分案中请，其基于申请日为2016年7月28日、申请号为201610608042.2、发明名称为“用于机动车辆前灯的照明系统”的中国专利申请。
技术领域
2.本发明涉及照明系统。
3.优选的申请涉及用于生产尤其是车辆前灯的信号指示和/或照明装置的机动车辆工业。
4.在车辆前灯领域，照明模块或前灯是已知的，其中传统上在道路上具有在70米的区域内的范围的近光或近光灯，所述近光或近光灯主要地在夜晚被使用，并且近光或近光灯的光束的分布使得近光或近光灯可以不使迎面车辆的司机眩目。通常地，该光束在包括水平部的上部中具有截止部，所述截止部优选地在水平面下方大约0.57
°
处，以不照明在相反方向上行进的车辆的司机应该位于的区域。
5.在该技术领域中，还具有远光灯和雾灯，所述远光灯和雾灯都具有包括截止部的光束。


背景技术：

6.通过形成生成具有截止轮廓的光束的光发射装置，公开文件fr3010772落在该技术框架中，该装置包括：
7.‑
光源；
8.‑
用于传播光线的基础光学构件，所述基础光学构件由实心的单个部件构成并且包括：输入部和输出部，来自光源的光线通过所述输入部被引入基础光学构件中，并且输出光束通过所述输出部被投射；
9.‑
光线拦截表面，所述光线拦截表面被构造成形成截止轮廓，并且由基础光学构件的沿着光学轴线位于基础光学构件的输入部和输出部之间的中间部中的壁组成。
10.这些光发射装置中的数个在车辆的前部处在光学阻挡部的水平面处大致水平地对准，然后形成照明系统。
11.因而可以从车辆的前部通过光学阻挡部的外透镜看到不同装置的输出部。这些输出部中的每个都包括球形外观的表面或与例如环形部对应的表面。根据装置在光学阻挡部中的可用空间内的定位和电连接的可能性，通过或多或少接近外透镜，它们相对于彼此偏移。
12.现在，新趋势是具有包括输出表面的逐渐紧凑的照明系统，所述输出表面沿着外透镜的弧形轮廓。
13.对于常规照明系统装置，在装置偏移且具有不同形式的输出部的情况下，因而由多个输出部形成的输出表面是相对地不吸引人的并且使得不可以保持对应外透镜的曲率的连续性。
14.因而，本发明的目的是提出一种照明系统，所述照明系统的输出表面是弯曲的并
且沿着布置在下游的外透镜的轮廓。


技术实现要素：

15.因而，本发明涉及用于机动车辆的照明系统，所述照明系统包括用于发射呈现截止轮廓的光束的至少一个基础光学装置，所述基础光学发射装置包括至少一个光源和一个单件式基础光学构件，所述基础光学构件包括适合于接收由光源发出的光束的输入表面、被构造成在接收的光束中形成截止轮廓的光线拦截表面和用于所述光束的输出表面8。
16.截止轮廓可以是平坦的、水平的或甚至偏斜的截止轮廓。作为一个变化例，截止轮廓可以是包括两个平坦截止部的截止轮廓，两个平坦截止部在其之间形成例如15
°
的角度。
17.有利地，基础光学构件以以下材料被制成，所述材料适合于允许光束在所述材料中通过在基础光学构件的内壁上的全内反射从输入表面传播到输出表面。
18.主要地，该照明系统的特征在于，该照明系统还包括布置在基础光学发射装置下游的投射装置，并且包括：
19.‑
输入表面，所述输入表面被布置成面向基础光学发射装置，并且作为来自基础光学发射装置的输出而得到的光束的光线通过所述输入表面引入；
20.‑
单个连续输出表面，光束被投射通过所述单个连续输出表面。
21.因而，本发明使得可以通过仪使用两个光学装置来产生投射到无穷远点的led光束，所述两个光学装置即基础光学发射装置和投射装置，所述基础光学发射装置的功能包括生成截止轮廓，所述投射装置的功能是将光束返回到无穷远点并且具有弯曲的和吸引人的输出表面。因而，不吸引人的基础光学发射装置将不能通过外透镜被见到，并且仪投射装置的输出表面将是可见的。
22.例如，每个基础光学发射装置都包括折射折叠装置，所述折射折叠装置使得可以产生与公开文件fr3010772中所述的截止轮廓类似的截止轮廓。由发射装置的光源发出的所有光线被聚焦在折射折叠装置上，所述折射折叠装置然后将这些光线朝基础光学发射装置的输出表面反射。
23.这些光线在基础光学发射装置的输出端处是发散的，并且到达将所有光线准直到无穷远点的投射装置上。
24.投射装置为所有基础光学发射装置所共用，并且因此具有单个弯曲输出表面，使得可以解决出现的技术问题。
25.具体来说，投射装置包括投射透镜。
26.基础光学构件包括输入部，所述输入部包括输入面并且被布置成用于在拦截表面上形成光源的基础图像。
27.根据可能的构造，基础光学构件的输入面具有空腔形式，来自源的光线穿过所述输入面。该空腔具有表面部，所述表面部朝光源所处的第一焦点凸出并且有利地在基础光学构件的光学轴线上成旋转对称。该凸表面被凹定向的并且还在基础光学构件的光学轴线上旋转的表面围绕。凹表面优选地是具有中心的球形，所述中心与源所位于的第一焦点一致。
28.例如，输入部被布置成例如通过反射将被接收光束集中于布置在拦截表面的边缘处的第二焦点处。在这种情况下，基础图像是光源的实像。输入部例如可以是集中准直仪。
作为一个变化例，输入部可以包括椭圆形轮廓的壁。
29.史具体地，基础光学构件包括有利地像输入部那样沿着其光学轴线延伸的中间部。然而，中间部包括通过空心区域呈现的几何破裂区域。
30.该区域形成呈空腔形式的凸出部，所述凸出部朝基础光学构件的芯部并且朝其光学轴线。
31.该空心区域可以采取各种形式。整体上，在竖直横截面中观察时，其可以是由形成一定角度的二面体的面限定的槽口，所述槽口的顶点朝向中间区域的内部指向，并且构成与第二焦点的位置对应的顶端。因此，该顶端是空间中光线干涉空心区域的部分。
32.该干涉部形成使得可以产生截止轮廓的拦截表面。拦截表面处于与围绕基础光学构件的诸如空气的环境接界的界面处，使得屈光度生成在该水平面处。
33.来自源的光线通过输入部被引导，以朝位于拦截表面上的第二焦点的位置会聚。
34.根据可能的构造，光线的集中可以在准光斑区域中被完成，这表示输入部将被反射光线集中在一点处或集中在空间中围绕中间点的较小区域中，而不管壁上的反射位置。第二焦点的位置然后将根据聚焦点而被形成。
35.根据另一可能的构造，第二焦点的位置甚至可以形成在聚焦线上。在这种情况下，从源的点发出的并且被包含在穿过该点的竖直平面中的所有光线被聚焦在焦点的位置点处，并且从源的点发出的并且被包含在穿过该点的非竖直平面中的光线被在相互平行方向上反射。
36.因而，在第二焦点的位置处，拦截表面的形式和采用的聚焦确定截止部。
37.基础光学构件最后包括输出部，所述输出部具有输出面并且被布置成用于形成基础图像的次级图像，投射装置被布置成用于投射所述次级图像。
38.该输出部被布置成用于在第三焦点处或在第三焦点的线上形成基础图像的次级虚像。如果有必要，投射装置具有与第三焦点或第三焦点的线一致的焦点或焦点的线。可能地，次级图像可以位于基础光学构件的输出面的上游或下游。
39.其它可选择的和非限制性的特征在下文被规定：
40.‑
来自投射透镜的输出表面的源自基础光学发射装置的所有光线在与系统的光学轴线x平行的单个方向上彼此平行定向。
41.‑
投射透镜的输入表面是连续的。
42.‑
照明系统包括至少两个基础光学发射装置，所述两个基础光学发射装置中的每个都包括光源和基础光学构件。
43.‑
基础光学发射装置被布置在同一水平平面上并且在被构造成用于形成截止轮廓的光线拦截表面上共用光线的相同聚焦线。
44.‑
投射透镜的输入表面是不连续的，并且被分成连接到彼此的数个部分，每个部分都适于并且位于基础光学发射装置的下游。
45.‑
基础光学发射装置和投射装置被以单件式组件形成。
46.本发明的另一主题包括配置有至少一个如上所述的照明系统的车辆。
附图说明
47.参照附图，从本发明的至少一个实施例的通过仪说明性和非限制性示例给出的以
下详细说明性描述中，将更好理解本发明，并且本发明的其它目标、细节、特征和优点将变得更清楚地显而易见。
48.在这些附图中：
49.‑
图1是沿着穿过根据现有技术的照明系统的示例性实施例的光学轴线的竖直平面的剖视图；
50.‑
图2是沿着穿过根据本发明的照明系统的示例性实施例的光学轴线的竖直平面的剖视图；
51.‑
图3示出根据图2的示例的本发明的照明系统的透视图；
52.‑
图4示出本发明的照明系统，并且示意地表示了一些光线在水平平面中的传播；
53.‑
图5示出本发明的照明系统，并且示意地表示了一些光线在竖直平面中的传播；
54.‑
图6示出了本发明的从上述像图4中看到的照明系统；
55.‑
图7示出了本发明的从前部看到的照明系统；
56.‑
图8和9透视地表示了完全安装的投射透镜；
57.‑
图10a和10b示出了投射透镜的输入表面形式的两个示例；
58.‑
图11在平面图中图示了投射透镜的不连续输入表面的示例；
59.‑
图12在平面图中图示了在具有散热器和电子电路板的照明模块中的照明系统的整体示例。
具体实施方式
60.根据术语“竖直的”相对于水平平面成直角的定向，并且根据术语“水平的”相对于水平平面平行的定向，术语“竖直的”和“水平的”用于本描述中以表示方向，尤其是光束截止方向。术语“竖直的”和“水平的”应该在车辆中的装置的操作状态下被考虑。这些措辞的使用不表示从本发明排除围绕竖直方向和水平方向的轻微变化。例如，此处相对于这些方向的约+或
‑
10
°
的倾斜度被认为是围绕两个优选方向的较小变化。
61.此处尤其在具有制造或组装公差的情况下，使用术语“平行的”或一致轴线的概念；大致平行方向或大致一致的轴线落入该范围内。
62.由本发明的系统生成的截止部此外可以在空间中具有任何定向。
63.截止轮廓优选地涉及因为存在较小光照量的区域因而形成围绕光学轴线的非均匀分布的输出光束，该区域通过可以是平坦的或倾斜的截止轮廓被大致地限定。
64.在不同图中表示的情况特别适合于在机动车辆的前部处的前灯中的装置。
65.参见与来自现有技术的示例的图示对应的图1，照明系统包括光源1，光源1被构造成用于发射具有根据与系统的光学轴线x一致的轴线定向的平均方向的光线。
66.光源1可以包括一个或多个源并且更具体地包括一个或多个发光二极管(led)。在多个二极管(led)的情况下，有利的是二极管定位在相同平面中。led大致地在由装置的其平面限制的半空间中发射，并且发射的平均方向通常地相对于led的平面成直角。
67.在表示的示例的情况下，光源1包括单个led。光源1与具有卵形外观的形式的基础光学构件2协作。基础光学构件2可以具有其它变化形式。
68.通常地，基础光学构件2首先都包括输入部3。输入部3包括来自源1的光线11通过其穿入的面6。面6具有空腔形式以产生其焦点接收源1的光学构件。该空腔具有表面部6b，
所述表面部6b朝源1所处的焦点凸出并且有利地在所述光学轴线上成旋转对称。表面6b由表面6a围绕，表面6a也在光学轴线x上旋转并且处于凹定向。表面6a优选地是具有中心的球形，所述中心与源1所位于的第一焦点一致。通过适当限定的面6进入，光线11在输入部3中被传播，并且通过在输入部3的外缘壁7上反射而被保持在基础光学构件2中。输入部3具有折射功能，以在光线11通过输出部5离开之前施加光线11朝基础光学构件3中截止部所出现的中间部4的重定向。
69.更具体地，输入部3的外缘壁7被构造成用于将被反射光线11朝聚焦的位置9集中，此处该位置也称为第二焦点9的位置。壁12被根据需要的聚焦构造。
70.中间部4有利地沿着光学轴线x延伸，类似于输入部3。然而，中间部4包括通过空心区域10呈现的几何破裂区域。
71.该区域10形成呈空腔形式的朝向基础光学构件2的芯部并且朝光学轴线x的凸出部。
72.该空心区域10可以采取各种形式。整体上，在竖直横截面中观察时，其可以是由形成一定角度的二面体的面限定的槽口，所述槽口的顶点朝向中间区域4的内部指向，并且构成与第二焦点9的位置对应的顶端。因此，该顶端是空间中光线11干涉空心区域10的部分。
73.该干涉部形成使得可以产生截止轮廓的拦截表面。拦截表面处于与围绕基础光学构件2的诸如空气的环境接界的界面处，使得屈光度生成在该水平面处。
74.来自源1的光线通过输入部3被引导，以朝位于拦截表面上的第二焦点9的位置会聚。
75.根据可能的构造，光线的集中可以在准光斑区域中被完成，这表示输入部3将被反射光线11集中在一点处或集中在空间中围绕中间点的较小区域中，而不管壁7上的反射位置。第二焦点9的位置然后将根据聚焦点而被形成。
76.根据另一可能的构造，第二焦点9的位置甚至可以沿着聚焦线形成。在这种情况下，从源1的点发出的并且被包含在穿过该点的竖直平面中的所有光线11被聚焦在焦点9的位置点处，并且从源的点发出的并且被包含在穿过该点的非竖直平面中的光线被在相互平行方向上反射。
77.因而，在第二焦点9的位置处，拦截表面的形式和采用的聚焦确定截止部。
78.未被拦截表面拦截的光线朝基础光学构件2的输出部5传播。输出部5用作投射透镜，并且将输出光束12传输穿过输出表面8。该光束12由在竖直平面(如图1所示)和水平平面中彼此平行的光线组成。因而，凭借投射透镜，光束被引导到无穷远点。该输出表面8正好定位在照明系统的透明保护外透镜的上游，并且因此通过该外透镜可见。
79.图2对应于本发明的可能构造。图2使用与图1相同的照明系统，如上所述，具有改变的输出部5并且增加了在第一基础光学构件2下游和保护外透镜(该图中未示出)的上游的第二基础光学构件14。
80.实际上，输出部5在以下方面被改变，即现在输出表面8包括稍微地偏转光线以集中所述光线的集中透镜8。在该示例中，其集中能力是水平地较强的和竖直地较弱的。因而，在第一基础光学构件2的输出端处的光束13不再被向无穷远点引导，而是如图2所示被发散。
81.该发散光束13然后穿过第二基础光学构件14，第二基础光学构件14对应于投射透
镜14并且传输向无穷远点引导的输出光束17。该透镜包括输入表面15和输出表面16。
82.根据本发明的照明系统因而包括与第一基础光学构件2对应的用于发射具有截止轮廓的光束的装置，和与第二基础光学构件14对应的将光束投射至无穷远点的装置。
83.通过照明系统的保护外透镜可见的表面不再是第一基础光学构件2的输出表面8，而是第二基础光学构件14的输出表面16，即投射装置14的输出表面16。为了更加清楚，将在下文中的描述中使用术语投射透镜14。
84.由该技术方案提供的相对于现有技术的优点是，可以使投射透镜14的输出表面采取需要的形式，使得所述输出表面紧密沿着保护外透镜的弯曲和连续形式。因而，取代具有在相对于外透镜的轮廓存在偏移的情况下通常在外透镜后方可见的半球形式或环形部形式，将具有与将通过所述外透镜可见的外透镜的形式类似的形式。
85.当照明系统包括数个对准发射装置时，这是更有利的。实际上，根据本发明的照明系统可以包括用于发射光束的一个或多个装置2，但是有时仅包括单个投射透镜14，如图3所示。因而，有时仅包括通过外透镜可见的单个输出表面，而非具有数个不同形式的数个可见的输出表面，在外透镜后方产生不吸引人的波状，如在现有技术中所示。
86.图3正好示出四个发射装置2和一个投射透镜14。在该图中，轴线x、y和z被识别以能够在描述中在下文更好限定平面和光线的定向。轴线x和y位于水平外观的平面中，并且轴线z位于竖直外观的平面中。
87.在呈现的示例中，发射装置2被布置在相同水平平面上并且在被构造成用于形成截止轮廓的光线拦截表面上共用光线的相同聚焦线9。这些发射装置2同时地工作以产生远光灯。
88.将装置竖直地旋转超过180
°
使得可以产生雾灯。
89.图4在水平平面中示出光线通过根据图3的照明系统的路径。
90.光线离开四个光源1，在壁7上被反射，在第二焦点9的位置处在拦截表面上被聚焦，然后朝发射装置2的输出表面8被引导。如之前所述，输出表面8包括具有相对较强水平能力的集中透镜功能，使得可以将相同光束的几乎彼此平行的光线集中在对应发射装置2(见图6)的光学轴线ex的方向上。
91.离开四个发射装置2的四个光束显然地不彼此平行。
92.离开四个发射装置2的四个光束然后到达投射透镜14的输入表面15。该输入表面15具有较弱的水平能力并且因此仅非常轻微地偏转光线。四个光束最后到达投射透镜14的输出表面16，输出表面16将在与照明系统的总光学轴线x的方向平行的相同方向上平行的所有光束的所有光线再定向(见图6)。
93.图5在竖直平面中示出光线通过根据图3的照明系统的路径。
94.光线离开四个光源1，在壁7上被反射，在第二焦点9的位置处在拦截表面上被聚焦，然后朝发射装置2的输出表面8被引导。如之前所述，输出表面8包括仪具有较弱竖直能力和仪非常轻微地偏转光线的集中透镜8。因此，离开四个发射装置2的四个光束由竖直发散的光线组成。离开四个发射装置2的四个光束然后到达投射透镜14的输入表面15。该输入表面15再定向在与照明系统的总光学轴线x的方向平行的相同方向上几乎平行的所有光束的所有光线。四个光束最后到达输出表面16，输出表面16的竖直能力较弱，但是足以确保所有光束的所有光线被定向成完全地平行于总光学轴线x。
95.因而，在光线占据的不同轨道的端部处，在水平平面和竖直平面中，彼此平行并且在相同方向上朝无穷远点被引导的光束17离开照明系统。
96.如图4所示，光束的到达投射透镜14上的所有光线来自位于发射装置2上游的虚焦距曲线18。因而，不同的发射装置2共用相同的虚焦点线18以产生整个光学系统。
97.图6对应于图4，示意地表示了装置的尺寸和光学轴线的定向，为了更易读，部件标记未被包括。
98.照明系统的总光学轴线x被表示在照明装置2和投射透镜14下方。总光学轴线x表示光束17在照明系统的输出端处的方向，所述光束17被引导至无穷远点。照明装置的光学轴线e1至e4相对于总光学轴线x分别地倾斜角度β1至β4。例如，根据在照明系统的输出端处需要的光束宽度，该倾角可以上升至45
°
。
99.类似地，相对于照明系统的总光学轴线x，投射透镜14不布置成直角。特别地，相对于总光学轴线x的垂线，投射透镜14的输出表面16倾斜例如14
°
的角度α。该角度α依赖于外透镜的定向。
100.根据该角度α，集中透镜和投射透镜的竖直能力和水平能力将根据光学器件的常规定律被调节。
101.投射透镜14的厚度可在2mm和40mm之间变化。
102.投射透镜14的长度b至少如四个发射装置2的宽度的总和一样长，以覆盖和掩盖四个发射装置2，特别如图7所示。该长度b优选地是约80mm。
103.发射装置的长度e优选地在20mm和70mm之间。例如，投射透镜14可以仪位于距发射装置的输出表面8的20mm处，以获得尽可能紧凑的照明系统。
104.有利地，每个发射装置2的输出表面的形式都适于投射透镜14的输入表面的形式，以限制光学像差并且改善照明系统的性能水平。
105.图7是照明系统的正视图，示出隐藏发射装置2的投射透镜14的输出表面16。
106.照明系统相对于水平面的倾角γ可以例如是3
°
。因此，倾角γ是相对于水平面的较小倾角，如在描述的开头在术语“水平的”的定义中规定的。
107.例如，照明系统的高度c是25mm，并且总长度d是130mm。
108.图8和图9更具体地示出了投射透镜14。在该示例中，输出表面16以优选地140mm的半径凹入。
109.然而，该输出表面16尤其是可以采取各种其它形式的流行表面。总体上，该输出表面16通过两个半径的扫过被形成，即扫过水平半径19的竖直半径18。
110.投射透镜14的输入表面15和输出表面16由聚碳酸脂(pa)或聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)类型的透明热塑性聚合物制造。尤其是根据需要的折射率，投射透镜14的输入表面15和输出表面16还可以以硅酮或其它透明材料被制造。
111.因为在其目的是沿着外透镜的曲线的情况下，输出表面16构成非可更改输入参数，因此就其本身而言，输入表面15是保证光学fermat原理的光学结果。其形式可以是凸面的、凹面的或甚至自由的形式。
112.根据需要的投射透镜的类型，输入表面15可以以数个方法被生成。如果具有焦点线20的透镜被需要，则输入表面15可以是凹面外观，如图10a所示。这是图4中描述的具有虚焦点线18的情况。
113.如果具有焦点21的透镜被需要，则输入表面15还可以是凸面外观，如图10b所示。
114.输入表面15电可以是连续的，如图3至9所示，或是不连续的，如图11和12所示。在后者的情况下，输入表面15是离散的，具有连接到一起的四个区段25、26、27、28。每个区段都适于上游放置的灯的类型。在图11的示例中，第一区段25和第四区段适于传输平均集中和强烈照明的灯的类型。第二区段26和第三区段27适于将产生最低限度地强烈的和水平地分布的照明的灯的类型。这四类灯同时地操作以产生近光灯。与之前描述的远光灯不同，这四个灯的第二焦点线未对准。
115.最后一个图12示出该照明系统集成在具有散热器24和驱动多个led的电子电路板23的常规照明模块中的示例。固定至外透镜的保护壳体22至少部分地围绕照明系统。
116.关于以上描述，本发明的部件的最优尺寸关系，包括大小、材料、形式、功能的变化，被本领域的技术人员认为是显而易见的和明显的，并且与附图图示的和文件中描述的内容等同的所有关系被认为包括在本发明中。