用于发射远程光分布的机动车前灯的制作方法

本发明涉及一种用于发射光的机动车前灯的光模块，其中所述光用于在光模块前方的区域内形成光分布，其中该光模块包括：两个或更多的初级光源，这些初级光源产生用于形成主要光分布的光；和至少一个次级光源，该次级光源产生用于形成附加光分布的光，其中该附加光分布叠加于主要光分布用于形成总光分布，其中至少一个初级反射器被分配给这些初级光源并且被设立用于，将由初级光源所发射的光集成束并且在光模块前方的区域内以主要光分布的形式转向，其中光学成像系统被分配给所述至少一个次级光源并且被设立用于，在光模块前方的区域内以附加光分布的形式投射由至少一个次级光源所发射的光。

此外，本发明涉及一种具有这样的光模块的机动车前灯的照明设备。

此外，本发明涉及一种机动车前灯，该机动车前灯具有至少一个开篇所提到的类型的光模块和/或具有至少一个上面所提到的照明设备。

而且，本发明涉及一种机动车，该机动车具有至少一个这样的机动车前灯。

背景技术：

在现代的机动车结构中，越来越常见地强调机动车前灯的设计自由性和紧凑性。然而，对于更多功能性和效率的期望常常与此背道而驰，因此在光模块中例如激光光源和LED光源越来越常见地以组合的方式来被使用用于形成光分布、尤其是远光分布。

在此，术语“功能性”应被理解为，能够实现两级式远光光分布，其中第一级应该实现法定的照明强度最小值和/或远光光分布的所预先给定的距离最小值并且第二级应该实现法定的照明强度最大值和/或预先给定的距离最大值或最大的作用距离/性能/安全性。

激光光源和LED光源的组合式的使用此外对于各个单元相对彼此的调整来提出特别高的要求，所述相对彼此的调整诸如是借助限定的（最小）数目的调整元件/螺丝来以简单且紧凑的形式对光轴的平行度进行调准。

能够在机动车前灯中被使用的激光单元由至少一个激光光源（激光二极管）和至少一个光转换装置（简称为磷光体）组成，因为不允许将直接的激光发射到车行道上。这样的激光单元首先由于其尺寸和其发射特性而是适合的。用于产生光图像的光在激光单元情况下通过用激光来照射磷光体来被产生。在此，光源（也即用激光射束所照明的磷光体区域）被构造得相对小（一般100-900微米，优选小于600微米），其中该光源利用被布置在磷光体（参照激光单元的主要发射方向）上游的光学成像系统作为光图像来被投射在激光单元前方（并且在激光单元的被装入在机动车前灯的状态下在机动车前灯前方）。因此，激光单元同样地可以以节省结构空间的方式来构造。在此，激光单元产生明亮的并且远距离的光图像。

相反，LED光源适合于产生宽的光分布或宽的光分布的至少部分。（这样的组合的优点另外已经在WO2012161170A1、EP2551154A2 或 DE102013200925A1中被描述）。

技术实现要素：

本发明的任务在于创建一种光模块，该光模块克服现有技术的上面提到的缺点，并且满足对于光技术、构造和电子设备的相应要求。

该任务利用开篇所提及的光模块这样得以解决：根据本发明，主要光分布被构造为短程光分布，并且附加光分布被构造为远程光分布并且总光分布被构造为远程光分布。

光分布的“作用距离”在本发明的上下文中被理解为，在机动车前灯与垂直于机动车前灯的光轴(垂直于机动车前灯的主要发射方向)的线之间的间隔，在该线情况下照明强度低于一勒克司。在此处应参照图2，根据该图2还更详细地阐明术语“作用距离”。

术语“短程光分布”在本发明的上下文中被理解为具有低于350米的作用距离、优选具有在100米至350米之间的作用距离的光分布。

术语“远程光分布”在本发明的上下文中被理解为具有超过400米的作用距离、优选具有在400米至700米之间的作用距离的光分布。鉴于由光模块所产生的光束的平行度方面，有利的是，使至少一个初级反射器被构造为抛物面反射器。

术语“抛物面反射器”在本发明的上下文中并且以与被证明的实践协调一致的方式优选地被理解为如下反射器，该反射器的反射面具有一个、两个或更多个分段，其中每个分段基本上可以被构造为理论上无限大的旋转抛物面的部分。

在此，抛物面反射器这样被构造，使得由被布置在抛物面反射器的焦点中的光源所产生的光作为光束来传播，其中光束的垂直截面具有基本上相互平行地传播的光射束并且光束的水平截面具有基本上相互发散的光射束。

在此，术语“垂直”和“水平”涉及在机动车中被装入的光模块。

在本发明的经实践证明的形式的情况下规定：所述两个或更多个初级光源被构造为LED。

鉴于控制方面可以有利的是，给每个初级光源分配恰好一个初级反射器。

鉴于初级反射器的制造方面可以有利的是，在两个或更多个初级反射器的情况下所有初级反射器相互间一件式地来构造。

在本发明的一种扩展方案中可以规定：在两个或更多个初级反射器的情况下，所有初级反射器以相互分离的方式来构造。

可以合乎目的的是，每个初级光源被布置在至少一个初级反射器的焦点中。

在本发明一种优选的实施方式中可以规定：所述至少一个次级光源被构造为激光单元的光转换装置。

此外可以有利地规定：这些初级光源被构造为一种类型的光源、优选LED，并且所述至少一个次级光源被构造为另一种类型的光源，优选激光单元的光转换装置。

在此，优点例如在于，在对至少一个次级光源的安全性引起的关断情况下，这些初级光源可以单独产生光，用于形成满足法定标准的短程光分布。短程光分布在此可以被构造为远光光分布。

在此，完全能够设想：由两个或更多个激光光源（直接或间接地，也即经由光偏转装置，例如镜或微镜）来对光转换装置进行照射。此外，可以规定：在两个或更多个次级光源的情况下，每个次级光源被构造为光装换装置，或者每个次级光源被构造为光转换装置的一个区域，其中每个区域由激光光源（直接或间接地）照射并且这些区域（以不重叠的方式）是不相交的。

此外，可以有利的是，光学成像系统具有至少一个次级反射器，优选自由形状反射器。

鉴于光模块的结构空间深度方面特别有利的是，光学成像系统具有至少一个双曲面反射器。

术语“双曲面反射器”在本发明的上下文中并且以与被证明的实践协调一致的方式优选地被理解为如下反射器，该反射器的反射面具有一个、两个或更多个分段，其中每个分段基本上可以被构造为理论上无限大的双曲面的部分。

在此，可以规定：在该双曲面反射器的上游布置附加光学装置。

鉴于调节光模块方面，可以有利的是，将准直器透镜布置该双曲面反射器的上游，其中优选地将所述至少一个次级光源布置在双曲面反射器的实际焦点中，并且其中优选地将准直器透镜的焦点与双曲面反射器的虚拟焦点重合。

可以规定：至少一个初级反射器焦距与次级反射器焦距相同。

在此，术语“焦距”在本发明的上下文中被理解为在主要层面和焦点之间的间隔。在光学成像系统的情况下，合乎自然地在对象空间与图像空间之间进行区分，其中，这些光学成像系统可以例如包括反射器、透镜、镜、棱镜、遮光板等。此外，根据光学系统的成像性能而定地，在专业文献中论及实际和虚拟图像以及实际和虚拟焦点。因此，例如双凹透镜（和/或双曲面反射器）具有实际和虚拟焦点。

在此有利地可以是，在两个或更多个初级反射器的情况下，这些初级反射器焦距相同。

为了提高所发射的光分布的质量，可以规定：成像系统的光轴和至少一个初级反射器的光轴基本上相互平行地对准。

在此可以合乎目的的是，在两个或更多个初级反射器的情况下，所有其光轴都相互平行地对准并且成像系统的光轴基本上与初级反射器的光轴平行地对准。

此外可以有利的是，初级光源这样被布置，使得所述至少一个次级光源被这些初级光源包围/被布置在初级光源之间。

开篇所提出的任务此外利用照明设备得以解决，该照明设备具有支撑框架、主要载体和附加载体，其中该支撑框架被设立用于接纳主要载体和附加载体，该主要载体被设立用于接纳初级光源和至少一个初级反射器，并且附加载体被设立用于接纳至少一个次级光源和光学成像系统。

在一种优选的实施方式情况下可以规定：主要载体和/或附加载体分别被构造为冷却体。

鉴于照明设备的可调整性而言可以有利的是，给主要载体和支撑框架分配至少一个用于关于支撑框架来调节主要载体的第一调整三角系统。

此外可以有利地规定：给该附加载体和支撑框架分配至少一个用于关于支撑框架来调节附加载体的第二调整三角系统。

术语“调整三角系统”在本发明的上下文中一般被理解为如下调整系统，该调整系统经由三个调整元件（例如调整螺丝）关于支撑框架来调节该载体，其中这些调整元件以能旋转的方式与对应的载体连接并且与支撑框架连接。在此，通常借助机械和/或电动的调整装置来进行调节，这些调整装置被分配给照明设备。这样的调整系统对于现有技术而言已知（例如参照申请人的申请 A 50329/2013）。

可以合乎目的的是，支撑框架能够围绕至少一个轴旋转。在此，可以将光模块使用用于产生例如曲线光光分布。

鉴于照明设备的结构大小方面，可以有利地规定：支撑框架被布置在附加载体与主要载体之间。

在此有利的是，支撑框架被布置在主要载体后方并且附加载体被布置在支撑框架后方。

术语“后方”在此意味着：支撑框架关于主要载体而言并且附加载体关于支撑框架而言相反于行驶方向/光出射方向来布置。

在一种优选的实施方式情况下可以规定：次级光源被构造为激光单元的光转换装置并且激光单元被布置在激光单元壳体中，所述壳体被构造得长形并且被布置在支撑框架的被设立用于接纳激光单元壳体的接纳开口中并且能够通过该接纳开口被引导。鉴于在调整三角系统与支撑框架和主要载体之间的连接方面可以有利的是，支撑框架具有至少三个通过开口并且主要载体具有至少三个接纳支座，其中主要载体的每个接纳支座与支撑框架的各一个通过开口对应。

鉴于在调整三角系统与附加载体和支撑框架之间的连接方面可以有利的是，附加载体具有至少三个通过开口并且支撑框架具有至少三个接纳支座，其中支撑框架的每个接纳支座与附加载体的各一个通过开口对应。

附图说明

在下文中根据优选的并不限制性的实施例对本发明连同其他优点详细地予以阐述，这些实施例在附图中被阐明。其中：

图1 以示意图示出对于本发明重要的组件及其关联；

图2 示出被构造为短程远光光分布的主要光分布的和被构造为远程远光光分布的总光分布的俯视图；

图2a 示出图2的短程远光光分布、图2的远程的附加部分远光光分布和被构造为远程远光光分布的附加光分布；

图3 示出根据本发明的光模块的立体视图；

图4 示出光模块的侧视图；

图5 示出根据本发明的照明设备的重要组件的布置；

图6 示出图5的照明设备的主要载体和附加载体。

具体实施方式

首先参照图1。在该图中示出对于根据本发明的光模块而言决定性的组件的示例性的示意性布置。该光模块在此具有：两个初级光源PLQ1、PLQ2，这些初级光源具有各一个被分配给初级光源的初级反射器PR1、PR2；和次级光源SLQ1，该次级光源具有给其所分配的、由二次反射器SR1和透镜KL1所组成的光学成像系统AS。在这里被构造为发光二极管（对于发光的二极管（light emitting diode）简称为LED）的初级光源PLQ1、PLQ2被设立用于，产生用于形成主要光分布HLV（图2）的光。主要光分布HLV通常拥有相对短的作用距离。但是，在许多交通情形中适用的是，提高所发射的主要光分布的作用距离。为了解决该任务，根据本发明设置次级光源SLQ1，该次级光源在图1中被构造为（未示出的）激光单元的光转换装置（在专业人员术语中常常称为磷光体）。激光单元在机动车前灯中的使用对于现有技术而言是已知的（例如参见EP 2551154 A2中的图3和7）。根据本发明，激光单元具有这样的（未示出的）激光光源和这样的光转换装置SLQ1，使得在照明光转换装置时足够光通量以预先给定的、优选与4π（总立体角）相比而言小的立体角被发出。由此次级光源SLQ1（通过在光转换装置SLQ1上对激光的转换）产生光，用于形成远程附加光分布ZLV（图2b）。被分配给初级光源PLQ1、PLQ2的初级反射器PR1、PR2将由初级光源PLQ1、PLQ2所发射的光集束并且将其转向到在光模块前方的区域内。在此，术语“在光模块前方”涉及如下区域：该区域位于由初级反射器PLQ1、PLQ2所集束的光的光传播方向上。此外，在此处应注意：“所集束的光”可以被构造为会聚的或发散的或平行的光束。初级反射器PR1、PR2优选被构造为抛物面反射器并且将由优选被布置在相应的初级反射器PR1、PR2的焦点PB1、PB2中的初级光源PLQ1、PLQ2所产生的光（在垂直的、优选垂直于被装入到机动车前灯中的光模块的方向V上）集束成基本上平行的光束。此外，这些初级反射器PR1、PR2可以相互间一件式地或相互分离地来被构造。如上面简短地阐述的那样，被分配给次级光源SLQ1的成像系统具有次级反射器SR1和透镜KL1。 在此，次级反射器SR1优选地被构造为双曲面反射器并且透镜KL1被构造为准直器透镜。双曲面反射器SR1具有两个焦点BP1、BP2，其中第一焦点BP1是实际焦点，次级光源SLQ1（在这里为光转换装置）被布置在该实际焦点中，并且第二焦点BP2是虚拟焦点，从实际焦点BP1出发的并且由双曲面反射器的反射面所反射的光射束LS（参照图4）的延长部LS’（参照图4）在该虚拟焦点中基本上重合。在此，准直器透镜KL1被这样布置，使得其焦点KLB之一与虚拟焦点BP2重合。由此，由双曲面反射器SR1所反射的光被集束成基本上平行的（在垂直方向V上的）光束。但是，并非必需集束成基本上平行的光束。完全能够设想的是，代替准直器透镜而使用聚光透镜或发射透镜。哪个透镜在此被使用可以例如取决于：被布置在光模块上游的附加光学装置或其他可能存在的光学成像系统（也即例如由遮光板、透镜、镜等组成的装置）的类型和对于主要光分布的和/或附加光分布的和/或由光模块所产生的光分布的形状的要求。

也优选的是，所有在本发明中所使用的反射器的所有实际焦距（也即在主要层面与焦点之间的、在双曲面反射器的情况下与实际焦点的间隔，其中次级光源被布置在该焦点中）PBW1、PBW2、HBW1基本上相同。因此，光模块的结构空间深度可以被最小化并且由此考虑到在当今的前灯中越来越常强调的设计自由度和紧凑性。

此外，初级反射器和次级反射器这样被布置，使得其光轴PO1、PO2、SO1相互平行地延伸。这对于所发射的光图像的质量而言特别至关重要。

当光模块被设立用于产生被构造为远程的远光光分布LFL（图2a）的总光分布时，在图1中所示出的本发明的重要组件的布置对于光模块是特别有利的。在此，初级光源PLQ1、PLQ2以与初级反射器共同作用的方式产生短程远光光分布HLV（图2），所述短程远光分布HLV与远程的附加部分远光光分布ZLV（图2b）叠加并且由此形成远程远光光分布LFL（图2a），也即总光分布。在此，通过在光模块和1 lx-线之间的间隔所测量的远程远光光分布LFL的1 lx的作用距离基本上是短程远光光分布ZLV的作用距离的两倍大小。附加部分远光光分布ZLV基本上被布置在短程远光光分布HLV的中央（图2a）。该有利的作用通过在图1中示意性示出的初级光源PLQ1、PLQ2和初级反射器PR1、PR2关于次级光源SLQ1和成像系统AS的布置被实现，在该布置情况下，初级光源PLQ1、PLQ2“包围”次级光源SLQ1。这最终意味着：在初级光源和次级光源（光转换装置）的位置被投影到垂直于对应的反射器PR1、PR2、SR1的光轴PO1、PO2、SO1所布置的层面上的情况下，初级光源P1、P2的这些投影包围次级光源S1的投影。

图3以立体视图示出装入完成的、根据本发明的光模块。所示出的坐标表示光出射方向/主要发射方向Z、水平方向H，其垂直于Z并且垂直于垂直方向V。在此，这些术语“水平的”和“垂直的”涉及光模块被装入在机动车前灯中的状态，该机动车前灯被装入在车辆中。初级光源PLQ1、PLQ2和初级反射器PR1、PR2在此被组装成第一总单元（LED单元）并且次级光源和光学成像系统AS被组装成第二总单元，优选地被组装成激光单元。鉴于上面所述的，如上面简短提及的那样，激光单元因此总体上包括：激光光源和光学成像系统AS，其中该激光光源产生用于照射光转换装置的光，该光转换装置作为次级光源起作用，该光学成像系统在光模块前方投射通过光转换装置上对激光的转换所产生的光。此外，LED单元的初级反射器PR1与初级反射器PR2一件式地构造。这具有的优点是：仅仅一个调整设备（也参照图6）对于总的LED单元而言足够。此外，初级反射器PR1、PR2相互间的这样的一件式的构造从审美角度而言是优选的，因为因此实现由LED单元来包围激光单元。这样的包围例如具有以下优点：由此实现光轴PO1、PO2、SO1的基本上平行的对准，并且由此减小角误差。

术语“角误差”在本发明的上下文中被理解为光学成像误差，该光学成像误差在机动车前灯中的以相互分离的方式由至少一个光源和至少一个被分配给至少一个光源的反射器所组成的模块的情况下可能产生，其中这些模块被设立用于形成总的光图像。在此，由相应的光模块所产生的光分布在以一定间隔（典型为25米）垂直于光的主要传播方向所立的测量屏幕上被测量并且这样调整相应的模块的光轴，使得光图像在测量屏幕上基本上符合这些要求、优选符合法规上规定的标准（例如ECE规定）。在此，可能通过模块的光轴的基本上不准确地平行的取向在测量屏幕后方和在测量屏幕前方产生所期望的光图像的变形。

从图4中所示的根据本发明的光模块的侧视图能看出光模块的光学相关的构件的焦点PB1、PB2、BP1、BP2、KLB的优选的布置。在此，次级反射器SR1的双曲面形状是特别有利的，因为双曲面反射器的焦距因此保持得小，使得次级光源能够以非常接近于反射器的方式来布置。由此，光模块的结构空间深度可以例如与如下光模块相比被减小，在该光模块情况下次级反射器被构造为另一类型的反射器，例如被构造为抛物面反射器。

在已经阐明了光模块的优选的、示例性的实施方式之后，现在参考在照明设备中光模块的布置。图5示意性地示出根据本发明的照明设备的重要组件的示例性布置。在此，光模块作为两个彼此分离地构造的总单元被示出。第一总单元(LED单元)包括上面已描述的、但是这里未示出的初级光源PLQ1、PLQ2和同样上面已描述的、但是这里未示出的初级反射器PR1、PR2，第二总单元（激光单元）包括上面已描述的但是这里未示出的次级光源SLQ1和同样上面已描述的但是这里未示出的光学成像系统AS。此外，照明设备具有：主要载体HT，该主要载体被设立用于，接纳LED单元；附加载体ZT，该附加载体被设立用于，接纳激光单元；和支撑框架TR，该支撑框架被设立用于，不仅接纳主要载体HT而且也接纳附加载体ZT。该支撑框架TR能够围绕至少一个轴TA旋转（由此能够在机动车前灯中实现不同的光功能、例如曲线光功能），其中在支撑框架TR转动时，由该支撑框架TR所接纳的主要载体和附加载体与支撑框架TR一起被旋转。在载体在支撑框架中被接纳的情况下规定：主要载体HT和附加载体ZT能够与支撑框架TR连接，其中该载体关于支撑框架的位置（例如沿着在图5中利用箭头所示的方向）能够改变/能够调节。由此可以例如使LED单元的光轴LOA的取向被调节成激光单元的光轴SO1。为了将载体连接在支撑框架上并且为了关于支撑框架来调节该载体，设置各一个调整三角系统，其中在图5中所示的优选的实施方式中，第一调整三角系统EDS1被设立用于，调节接纳LED单元的主要载体HT，并且第二调整三角系统EDS2被设立用于调节接纳激光单元的附加载体ZT。第一调整三角系统EDS1的位置以关于第二调整三角系统EDS2的位置以90°围绕激光单元SO1的光轴（与次级反射器SR1的光轴相同）来旋转的方式被布置。因此调整可变性被简化。但是完全能够设想的是，调整三角系统EDS1、EDS2以根本不旋转的方式被布置或者以以另一角度、例如以180°相对彼此旋转的方式被布置。

术语“调整三角系统”在本发明的上下文中一般被理解为如下调整系统，该调整系统经由三个调整元件（例如调整螺丝）关于支撑框架来调节该载体，其中这些调整元件以能旋转的方式与对应的载体连接并且与支撑框架连接。在此，通常借助机械和/或电动的调整装置来进行调节，这些调整装置被分配给照明设备。这样的调整系统对于现有技术而言已知（例如参照申请人的申请 A 50329/2013）。

在本发明的一种优选的扩展方案中，激光单元如图5中所示的那样具有被构造得长形的激光单元壳体HM，该激光单元壳体被布置在支撑框架TR的被设立用于接纳激光单元壳体的接纳开口AO中并且能够通过该接纳开口AO被引导。由此，激光单元在接纳激光单元的附加载体ZT并不与支撑框架TR连接的状态下可以被从接纳开口AO拔出并且从照明设备中被取出。这主要使得激光单元和/或其组件组成部分出现技术故障的情况下的替换变得容易。在一种状态下，在该状态下两个载体（主要载体HT和附加载体ZT）借助于对应的调整三角系统EDS1、EDS2的调整元件来与支撑框架TR连接，在支撑框架后方进行附加载体ZT到支撑框架TR上的连接，并且在支撑框架前方进行主要载体HT到支撑框架TR上的连接。术语“后方”或“前方”在此意味着：附加载体关于支撑框架TR而言相反于行驶方向/光出射方向来布置或者主要载体关于支撑框架TR而言朝行驶方向/光出射方向来布置。在此，对照明设备的级联式的调整被实现。“级联式的调整”在本发明的上下文中被理解为如下调整：在该调整情况下，首先能够借助第一调整三角系统EDS1来调整照明设备的主要发射方向并且随后能够借助第二调整三角系统EDS2关于主要发射方向来调整激光单元的发射光。

此外，在图5中用箭头示出示例性的方向，沿着这些方向能够关于支撑框架来调节主要载体和/或附加载体。

图6示出图5的照明设备的立体视图，其中主要载体和附加载体被构造为冷却体。此外，在图6中示出调整三角EDS1、EDS2的被构造为调整螺丝ZES1、ZES2、ZES3、HES1、HES2、HES3的调整元件，这些调整元件被设立用于啮合调整三角系统EDS1、EDS2的机械的和/或电动的调整装置并且被设立用于将主要载体和附加载体与支撑框架连接。在此，每个调整螺丝具有螺纹区段GA和球头KK。支撑框架的和附加载体的通过开口分别具有对应螺纹区段，其被设立用于与对应的调整螺丝的螺纹区段共同作用，并且一方面将主要载体和/或附加载体与支撑框架连接并且另一方面关于支撑框架来调整主要载体和/或附加载体的位置，如从图6中可见的。

在支撑框架与主要载体连接的状态下，（三个）调整螺丝HES1、HES2、HES3的螺纹区段这样被布置在支撑框架TR的为此所设置的（三个）通过开口中，使得这些调整螺丝的螺纹区段啮入到支撑框架的与之对应的对应螺纹区段中。在此，各一个调整螺丝的球头啮入到主要载体的被设立用于接纳球头的对应的接纳支座中，如在图6中所示的。

此外，在支撑框架TR与附加载体ZT已连接的状态下，（三个）调整螺丝ZES1、ZES2、ZES3的螺纹区段这样被布置在附加载体ZT的为此所设置的（三个）通过开口中，使得这些调整螺丝的螺纹区段啮入到附加载体ZT的与之对应的对应螺纹区段中，其中各一个调整螺丝的球头啮入到支撑框架的被设立用于接纳球头的对应的接纳支座中，如在图6中所示的。