机动车前大灯的光模块以及具有这种光模块的前大灯的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种机动车前大灯的光模块。该光模块包括：
[0002] _多个呈矩阵状并排和/或重叠设置的、单个可控制的、用来发出光线的半导体光 源；
[0003]-多个对应于这些半导体光源的、矩阵状并排和/或重叠设置的主光学单元，其用 来将至少一部分由半导体光源发出的光线束集起来，并且用来在主光学单元的光输出面上 产生主要光分布；以及
[0004]--个共同的次级光学单兀，其使主要光分布作为次级光分布在机动车前方的车 道上这样成像，使次级光分布将远方区域照亮。
[0005] 此外，本发明还涉及一种用于机动车的前大灯。该前大灯包括壳体以及至少一个 设置在壳体中的光模块，该壳体具有通过透明的防尘盖封闭的光输出孔。
【背景技术】
[0006] 前述类型的光模块和机动车前大灯例如从DE 10 2012 223 658已知。该处描述 的光模块具有多个并排设置的、用来发出光线的半导体光源。半导体光源例如构成为发光 二极管（例如LED芯片），其具有基本上呈正方形或长方形的、发出光线的表面。每个半导 体光源都配备有构成为会聚透镜的主光学单元，主光学单元将与其对应的半导体光源发出 的光线束集起来。多个会聚透镜根据半导体光源的布局并排地设置，并且组合成主光学单 元-阵列。该会聚透镜优选由实心的透明材料（例如玻璃或塑料）构成。这些会聚透镜分 别具有面向对应的半导体光源的光输入面，并且具有背向该半导体光源的光输出面。由半 导体光源发出的光线的束集通过在光输入面和/或光输出面上的折射来实现，和/或通过 在外部边界面上的全反射来实现。根据对应的发光二极管的发射光线的表面的形状，每个 会聚透镜在此在光输出面上产生基本上呈正方或长方形的主要光分布。
[0007] 已知的光模块还包括构成为投影透镜的、用于所有主光学单元的、一个共同的次 级光学单元。投影透镜在主光学单元的光输出面上聚焦，因此这些光输出面将主要光分布 作为相应的次级光分布在机动车前方的车道上成像。所有次级光分布的整体相当于通过光 模块产生的合成的总光分布，其例如是远光光分布。投影透镜将主要光分布作为带状的次 级光分布成像，该次级光分布具有比水平延伸明显更大的坚直延伸。可考虑的是，单个的带 状次级光分布从侧面通过清晰的坚直的明暗界限限定。次级光学单元也可以构成为多件式 的，例如构成为双透镜的消色差光学单元。
[0008] 借助已知的光模块，能够产生所谓的无眩目的远光或局部远光。在此，通过使单个 的半导体光源失效，从合成的远光光分布中取出探测到其它交通参与者的区域。在此，根据 探测器件的信号来使单个的半导体光源失效，该探测器件在机动车中用来探测机动车前方 的其它交通参与者。该探测器件能够包括至少一个摄像机、至少一个超声波传感器和/或 至少一个雷达传感器。
[0009] 次级光学单元可这样构成，使由该次级光学单元在机动车前方的车道上成像的次 级光分布直接相互邻接，并且无次级光分布的重叠。如果使半导体光源中的一个失效，则不 存在相应的次级光分布的区域在光模块的合成的光分布中通过主动相邻的半导体光源的 照亮的次级光分布的相对清晰的坚直的明暗界限限定。机动车的驾驶员能够将照明强度的 大梯度看作是主观干扰的。
[0010] 备选地在DE 10 2012 223 658中描述了，次级光学单元这样构成，使由次级光学 单元在机动车前方的车道上成像的次级光分布并排地设置，其中相互邻接的次级光分布的 至少侧面区域相互重叠。这一点通过以下方式实现，即投影光学单元的光输出面的基本状 这样调制，使得单个的主要光分布转换到相应的次级光分布的多个相应局部区域中，其中， 这些局部区域是同样大小的，并且以相同的定向在水平方向上相对地相互移动，并且相互 重叠地设置。从特定的主要光分布中产生的所有局部区域的整体构成了相应的次级光分 布。以这种方式避免了清晰的坚直的明暗界限，并因此在半导体光源断开时避免了照明强 度的大梯度，该明暗界限限定了带状的次级光分布。
[0011] 会聚透镜-阵列最适合当作主光学单元，因为它对材料、成型件精度和定位精度 的要求都不高。在应用会聚透镜-阵列时，相对较小的次级光学单元就足够了。因此，可使 次级光学单元的像差保持较小。当然其前提条件是相对较大的光圈值（焦距与次级光学单 元的有效输入面的直径之间的比例）。像差在透镜系统中特别是色差，而它在具有小的光圈 值的反射系统中特别是彗星像差（Koma)。
[0012] 构成为会聚透镜-阵列的主光学单元的缺点在于，射出的光束的开口角度就次级 光学单元的光学轴线而言在所有方向上基本上是相同的，即只能轻微的变化。换言之，在紧 密地设置在光源之前的透镜中，半导体光源的发出光线的表面的扩大在水平和坚直方向中 上几乎是同样大的。主要光分布的变形的扩大只能在非常窄的界限内实现。但因为带状的 矩阵-光分布的坚直膨胀是其宽度的多倍，所以期望的是，半导体光源的发出光线的表面 的扩大与带状的次级光分布相匹配，主光学单元的光输出面上的照亮的表面在坚直方向上 比水平方向上扩大得更强烈。
[0013] 根据亥姆霍兹一拉格朗日定理，借助该措施能够在坚直剖面中明显地缩小主光学 单元的反射角，因此次级光学单元的坚直膨胀（即高度）能以相反的方式缩小：
[0014] yXnX〇=y，Xn，X〇'
[0015] 其中，y、y'是目标或图像大小；〇、〇 '是目标或图像侧的开口角度；并且n、n'是 目标或图像侧的折射像素。
[0016] 此外，在已知的矩阵远光模块中由于次级光学单元的必要的大的焦距，在光模块 构造长度方面有问题。在此，该长的焦距一方面从产生的矩阵光分布的所需的宽度/分配 中产生，另一方面从半导体光源/主光学单元的分配中产生。光分布的宽度在很大程度上 取决于期望的分辨率和光模块的性能，而主光学单元的分配尤其通过半导体光源的需要的 最小间距和构件尺寸来预先设定。
[0017] 由于此原因在现有技术中已经考虑到，通过转向镜或转向棱镜来折叠光程，以便 缩短光模块的临界构造长度。但是，转向镜或转向棱镜会引起光程中的额外的光通量损失。
【发明内容】
[0018] 因此在所述的现有技术的基础上提出本发明的目的，即实现一种光模块，其用来 产生至少两个在至少一条线上直接邻接或重叠的带状次级光分布，其中该至少两个邻接的 次级光分布由多个半导体光源或光源组构成，并且其中能够在光通量无重大损失的情况下 降低次级光学单元的构造高度。此外，在类似的性能数据（例如分辨率、最大的照明强度 等）方面，该光模块相对于已知的光模块应该具有更小的构造长度。
[0019] 为了实现此目的，从前述类型的光模块中出发建议，在光模块的光程中在主光学 单元和次级光学单元之间设置有柱面光学单元，该柱面光学单元在水平剖面中基本上没有 折射力，并且在坚直剖面中具有光线会聚特性。
[0020] 在本发明的范围中，将光学单元理解为柱面光学单元，该柱面光学单元在水平剖 面中没有折射力或最多只有非常弱的折射力（即，水平的切割曲线至少几乎是直线），并且 该柱面光学单元在坚直剖面中起会聚效应，即具有会聚透镜型材或凹面镜型材。这些坚直 的切割曲线不必强制是圆形的。此外，坚直剖面中的弯曲中点（Kriimmungsmittelpunkte) 不必与圆柱轴线重合。
[0021] 该柱面光学单元能够在坚直剖面中明显缩小来自主光学单元的光束的开口角度， 因此能够以相应的比例缩小次级光学单元的构造高度。次级光学单元通过柱面光学单元在 主光学单元-阵列的光输出面上聚焦。柱面光学单元使主要光分布在主光学单元的光输出 面上变形地扩大，因此产生了次级光分布（所谓的像素），它的高度能够是各像素宽度的多 倍。相应地，次级光学单元的高度能够大致降到相同的程度。这一点尤其迎合了流行的光 模块和前大灯设计，它们通常要求尤其平且宽的透镜和/或反射器作为次级光学单元。这 一点还产生了趋向流线形的车辆前部，以便节省燃料并且降低迎面风噪音。
[0022] 与没有柱面光学单元的已知光模块相比，能够以这种方式实现根据本发明的光模 块，其具有约低2至5倍的次级光学单元，并且对光学效率几乎没有影响。在计算效率时， 只须额外地考虑柱面光学单元上的反射和/或透射损失。但这些损失明显低于已知的光模 块的损失，在已知的光模块中转向镜或转向棱镜设置在光程中。
[0023] 可考虑的是，柱面光学单元在坚直剖面中具有圆形的切割曲线，并且弯曲中点在 坚直剖面中与圆柱轴线重合。这描述了"真实的"柱面透镜或"真实的"柱面反射器的特殊 情况，其在整个表面和共同的圆柱轴线上具有恒定不变的曲率。
[0024] 如果应用了圆柱形的凹面镜作为柱面光学单元，则借助该凹面镜能够同时折叠光 程，例如方式是：使光学轴线在水平平面和/或坚直平面中折叠。光学单元的构造长度能够 以已知的方式显著缩短。构成为柱面反射器的柱面光学单元能够具有至少逐段地呈抛物线 的轮廓。
【附