本发明涉及尤其用于机动车辆的照明和/或信号指示的领域。本发明更具体地涉及一种照明装置，包括光源，反射镜和用于形成因此发射和偏转的光线的光学器件，所述光源、所述反射镜和所述光学器件相对于彼此布置以用于根据法规形成光束。
背景技术：
在应用于机动车辆的情况下，已知的做法是将发散透镜与光源相关联以形成成形光学器件。该透镜的物方焦点与光源相对的布置因此使得可以获得紧凑的照明装置，从而在照明和/或信号指示装置的设计中提供更大的自由度。
发散透镜的使用因此与照明模块相关联，其中省略在其他地方常用的元件(即屏蔽件或折叠器)，该屏蔽件使得能够产生具有截止部的光束，该截止部的边缘对应于所述屏蔽件的边缘的形状。当透镜与现有的灯丝的源，氙气或led类型的源相关联时，其形状和尺寸受所述光源影响，整体上为方形或矩形，从而只能得到具有平坦截止部的光束。
为了产生具有截止部的光束，需要添加特定的照明模块以形成截止部的倾斜部分。该截止部是通过对齐投射光束中的所述光源的图像的上边缘而获得的。与所述光源的尺寸相关的这种对齐导致一个粗光束，粗光束的光线集中在车辆前方，这可能会使驾驶员有眩目的风险。
技术实现要素：
本发明处于寻找一种如下的照明装置的背景下，该照明装置特别紧凑并且能够产生具有截止部的光束的照明装置。本发明旨在提出一种简单设计的照明装置，限制装置内部部件的数量。关于这点，本发明提出了一种照明装置，特别是用于机动车辆的照明和/或信号指示装置，其包括被驱动以产生光线发射的光源以及面向光源布置以偏转被发出的光线的收集光学器件，和用于将光束发射出装置的光线成形光学器件。
根据本发明，这些不同的部件的特征在于：
-光源是半导体源，包括至少一个基板和从基板的第一面延伸的亚毫米尺寸的多个发光元件，发光元件特别能够采取杆的形式，
-并且成形光学器件是发散透镜。
此外，收集光学器件应特别理解为反射镜或透镜，反射镜提供能够减小轴向体积的优点。
特别地，收集光学器件可以由椭圆或伪椭圆形式的反射镜组成，其内表面形成用于发射的光线的反射面，该反射面朝向光源的基板的第一面。
根据本发明的单独或组合的不同特征，可以提供：
-所述照明装置的作为所述光源的部件，所述收集光学器件和形成所述成形光学器件的所述发散透镜相对于共用轴线布置，所述共用轴线形成所述照明装置的光学轴线，使得所述光源至少部分地设置在该轴线上或在该轴线附近，使得所述收集光学器件展现出定位在该轴线上的焦点并且所述发散透镜定中在该轴线上或在该轴线附近；
-所述发光元件朝向所述收集光学器件以与所述照明装置的光学轴线成直角或大致成直角的方式延伸；在下文中，基本上成直角或平行应理解为表示相对于垂直或平行表现出轻微偏移的定向，例如1°至5°的数量级；
-发光元件在光学轴线上对齐，该光学轴线位于每个发光元件的基部的等效高度处，并且例如基本上在这些元件的中间高度处；
-将光源布置在椭圆或伪椭圆反射镜的第一焦点附近，特别是在第一焦点处；
-光源根据光学轴线的方向呈现可变亮度；
-强亮度区域布置在光源的与在形成发散透镜的成形光学器件相对的边缘上；强亮度区域应理解为其亮度比相邻区域的亮度更强的区域；
-呈现强亮度区域的所述边缘布置在收集光学器件的第一焦点上；
-通过发光元件的密度和/或高度获得可变亮度；
-通过发光元件的电力供应的变化，能够与上述一起替代地或累积地获得可变亮度；
-形成发散透镜的成形光学器件被布置在照明装置的光学轴线上，使得发散透镜的物方焦点与收集光学器件的第二焦点重合或者至少位于收集光学器件的第二焦点附近，收集光学器件形成椭圆形或伪椭圆形反射镜；
-收集光学器件适于在发散透镜的物方焦点附近投射光源的与发散透镜相对的强亮度部分的图像，通过在发散透镜的输出处形成发射的光束的截止部，使得相应的光线再次平行于光学轴线出射；
-光源具有主尺寸，该光源布置成使得该主尺寸横向于照明装置的光学轴线延伸；
-光源具有矩形形状，其较小的侧边平行于光学轴线；矩形光源应该被理解为意指由发光元件的布置限定的发射表面基本上是矩形形状，该矩形形状带有确定的长度和确定的宽度，在这种情况下，该宽度平行于光学轴线；并且所述光源的发光元件被激活或者不被激发以形成远光束或近光束；
-光源能够具有反映光束的截止部所需形状的特定形状；以这种方式可以实现一个基本的实施例，其中具有合适形状的光源和椭圆形反射镜相关联；
-光源定中在光学轴线上。
刚刚描述的照明装置尤其可以通过呈具有截止部的光束的形式的光束来实现用于机动车辆的照明，所述收集光学器件和发散透镜被配置为由光源发射并由收集光学器件偏转的光线被发散透镜折射之后形成具有截止部或没有截止部的束。照明装置因此可以投射诸如近光束，雾光束和/或前弯曲光的照明和/或信号指示光束。
特别是在后一种情况下，具有截止部的光束的截止边缘可以由具有发光元件的光源的边缘发射的光线产生；并且具有截止部的光束的这种截止边缘可以由具有发光元件的光源的边缘发射的光线产生，该边缘被构造成发射具有强亮度的光线。如前所述，强亮度应理解为意指其亮度比相邻区域的光线的亮度更强的光线。
附图说明
在参考附图阅读下面的对非限制性实施例的详细描述时，上述和其他的本发明的特征将变得更清楚明了，其中：
--图1是根据本发明实施例的照明模块的示意图，其中半导体光源被固定到支撑件以便朝向反射镜发光，该反射镜被配置成将朝向发散透镜发射的光线返回，两条光线通过举例的方式被示出来表示本发明的原理；
--图2是从上面看到的图1的照明模块的示意图，其中发散透镜已经被去除以说明投射在光源的平面中的光束将在没有发散透镜的情况下呈现的形状，应该理解的是，根据本发明，当存在发散透镜时，将该图像投射到道路上；
--以及图3是半导体光源的一部分的透视示意图，该半导体光源包括以杆的形式从基板突出延伸的多个发光元件，并且其中一行这些成杆的形式的发光元件的横截面可见。
具体实施方式
尤其用于机动车辆的照明和/或信号指示的照明装置1包括光源2，光源2特别容纳在由外透镜封闭的壳体中并限定用于该光源的内部容纳体积3，在图1中示意性地示出。该照明装置进一步包括收集光学器件4和成形光学器件6，该收集光学器件4形成用于由光源2发射的光线的偏转元件。该装置被配置为使得成形光学器件6适于通过偏转该光源发射的至少一部分光线在无限远处将光源成像。下面将描述这种装置的益处，特别是对于产生近光束的益处，即具有截止部的光束的益处。
在图1中，光源2布置在框架7上，该框架7形成用于由光源发射的热的交换装置。收集光学器件4(这里采取椭圆形反射镜的形式)也布置在框架7上，覆盖光源。框架7还支撑用于所述光源的电源装置(这里未示出)，电源装置用于供应和激活光源的发光元件。
成形光学器件6定中在根据本发明的照明装置的光学轴线60上，光源也布置在该光学轴线上。在所示的示例中，光源2在光学轴线60上横向地定中(如图2所示)，并且其竖直地布置，使得光学轴线与构成该光源的发射元件齐平。可以理解的是，在一个变体实施例中，所述光源可以完全仅布置在该光学轴线的一侧上。
光源2被定向为使得其发射的光线主要朝向光线偏转元件4，这里未示出的屏蔽件能够布置在光源附近以遮挡将朝向成形光学器件行进而不首先与偏转元件接触的光线。实际上，这样的屏蔽将基本上是竖直的并且在光源与成形光学器件之间布置在光源附近。
根据本发明，光源2包括多个亚毫米尺寸的发光元件8，这些发光元件从基板10突出地设置，以便在此形成六边形截面的杆。发光元件相对于基板成直角地延伸并且与装置的光学轴线成直角地朝向光线偏转元件4延伸。特别地，在此可以将光学轴线设置成位于该光源2所配备的发光元件的平均高度的中间高度处。
作为一种变型，也可以将光源设置在如下的轴线之下，该轴线然后可以在形成于发光元件的自由端附近的顶部发射表面附近延伸，如果需要的话，在波长转换材料的顶部表面附近延伸。
特别是通过针对每个组特定的电连接，这些发光元件8可以在多个区域中分组在一起。在图2所示的情况下，可以注意到杆的电连接，使得形成三组杆，包括至少第一组81，第二组82和第三组83，这些将在下文中更详细地描述。
如所指出的，框架7用作光源2的支撑元件和与光源相关联的冷却装置的支撑元件，具有发光元件的光源在此粘合到该冷却装置上。作为变体，光源可以焊接到(可能通过是良好的热导体的粘合剂)印刷电路板上，印刷电路板组装有形成散热器的框架。
在所示的示例中，光线偏转元件4采用椭圆形反射镜的形式，或者至少一个被椭圆形地构造，也就是说具有两个光学焦点，使得光线在由反射镜引起它们的偏转之前通过第一焦点，并且在该偏转之后通过第二焦点。可以理解的是，如果需要，第一焦点f1应理解为意指多个第一焦点，并且在优化的解决方案中，一行第一焦点对应于光源的边缘，并且第二焦点f2如果需要的话，应理解为表示如图2所示的弯曲的扁平线。光源2布置在反射镜的第一焦点f1上，而成形光学器件6根据反射镜的第二焦点f2的位置布置，如将在下文中更详细描述的那样。可以理解，反射镜的内表面形成用于发射的光线的反射面，该反射面朝向光源的基板的第一面，发光杆布置为从该第一面突出。
如图1示意性示出的，成形光学器件6采用发散透镜的形式。发散透镜布置在照明装置的光学轴线60上，使得其物方焦点f与反射镜的第二焦点f2共用。下面将特别通过参照图1和图2中所示的光线的路径来描述这些设置的益处。通常，照明装置的作为光源的部件，反射镜和发散透镜相对于照明装置的该光学轴线60布置，使得光源至少部分地布置在该轴线上，反射镜展示位于该轴线上的焦点并且发散透镜定中在该轴线上。
首先，将特别通过参照图3描述包括成杆的形式的亚毫米尺寸的发光元件的半导体光源2的结构。
光源1包括源自于基板10的第一面的多个发光杆8。在此通过使用氮化镓(gan)形成的每个发光杆以直角或基本上以直角从基板(这里基于硅制成)突出，该基板在没有脱离本发明的上下文的情况下可以使用其他材料(如碳化硅)。作为例子，发光杆可以由氮化铝和氮化镓的合金(algan)或者由铝、铟和镓的磷化物的合金(alingap)制成。
基板10具有底面12和顶面16，第一电极14添加到底面12上，从顶面16延伸出发光杆8，该顶面16用作之前描述的基板的第一面，并且其上添加了第二电极18。特别是在发光杆从基板生长之后(这在这里通过上升方式获得)不同层材料叠置在顶面16上，。在这些不同的层中，可以存在至少一层导电材料，以允许杆的电力供应。该层被蚀刻使得将特定的杆相互连接，然后能够通过这里未示出的控制模块同时控制这些发光杆的启动。可以设置至少两个发光杆或者至少两组发光杆，该至少两个发光杆或者至少两组发光杆被布置成通过控制上述启动的系统分开启动。
如前所述，意图是连接多个杆组中的发光杆，这些杆组可相对于彼此选择性寻址，这些杆组中的每一个杆被同时驱动，这些组在此处呈带状，其中在示例中三个如图2所示。
发光杆从基板拉伸，并且如图3中可见，它们各自包括氮化镓的芯部19和外壳21，在芯部19周围布置由不同材料层的径向叠加形成的量子阱20，这里不同材料为氮化镓和氮化镓铟，以及围绕量子阱的外壳21也由氮化镓生成。
每个发光杆根据限定其高度的伸长轴线22延伸，杆的基部布置在基板10的顶面16的平面24中。
相同光源的发光杆8有利地采用相同的形状。它们分别由端面26和沿着杆的伸长轴线延伸的周向壁28限定。当发光杆被掺杂并且是偏振的物体时，在半导体源的输出处产生的光基本上从周向壁28发射，应该理解的是光线也可以从端面26出射。其结果是每个发光杆充当单个发光二极管，并且该光源的亮度一方面由存在的发光杆8的密度增强，另一方面由照明表面的尺寸增强，照明表面由周向壁限定并且因此在杆的整个周边以及所有高度上延伸。
与氮化镓外壳相对应的发光杆8的周向壁28被透明导电氧化物(tco)层29覆盖，该透明导电氧化物层29形成每个杆的阳极，与由基板形成的阴极互补。该周向壁28沿着伸长轴线22从基板10延伸到端面26，从发光杆8所起始于的基板的端面26到顶面16的距离限定了每个杆的高度。作为一个例子，规定发光杆8的高度位于1微米和10微米之间，而规定与有关杆的伸长轴线22成直角的端面的最大横向尺寸小于2微米。也可能规定：在与该伸长轴线22成直角的截面中，将杆的表面限定在确定的值的范围内，特别是在1.96平方微米和4平方微米之间。
可以理解的是，在发光杆8的形成过程中，从光源的一个区域到另一个区域中高度可以是不同的，从而当由其包含的杆的平均高度增加时，增加相应区域的亮度。因此，一组发光杆可以具有不同于另一组发光杆的高度或多个高度，这两组由相同的半导体光源组成，该半导体光源包括亚毫米尺寸的发光杆。
特别是在图1和3中可以看出，两行发光杆8的平均高度大于其他杆的平均高度。下面将描述这些杆(这里是两行)如何形成第一组，该第一组有利地布置在位于在反射镜的第一焦点f1处的光源的边缘附近。
特别是在杆的截面上和端面26的形状方面，发光杆8的形状也可以从一个装置到另一个装置而变化。杆具有大致圆柱形的形状，并且它们尤其可以如图3所示，具有多边形形状，更具体地为六边形的截面。可以理解，重要的是光能够通过周向壁发射，无论周向壁具有多边形还是圆形形状。
此外，如图3所示，端面26可以具有基本平坦且与周向壁成直角的形状，使得其基本平行于基板10的顶面16延伸，或者其可以是在其中心具有圆顶或者指向中心的形状，以便使从该端面出射的光的发射方向倍增。
在未示出的变体中，半导体光源2可以进一步包括聚合物材料层，其中发光杆至少部分嵌入聚合物材料层中。尤其可以基于硅树脂的聚合物材料形成保护层，该保护层可以保护发光杆而不妨碍光线的漫射。此外，可以在该聚合物材料层中引入波长转换装置和例如发光体(luminophores)，发光体能够吸收由一个杆发射的光线的至少一部分并且将至少一部分所述吸收的激励光转换为具有与激励光的波长不同波长的发射光。同样可能的是，将波长转换装置设置为嵌入聚合物材料块中，或者将它们设置在该聚合物材料层的表面上。
光源可以进一步包括反射光的材料涂层，该涂层布置在发光杆8之间，以将最初朝向基板的光线朝向发光杆8的端面26偏转。换句话说，基板10的顶面16可以包括反射装置，该反射装置将最初朝向顶面16定向的光线返回到光源的输出面。因此能够回收否则将会丢失的光线。该涂层在发光杆8之间布置在透明导电氧化物层29上。
发光杆8排列成二维矩阵。这种布置可以使得杆交错排列。通常，杆以规则的间隔布置在基板10上，并且在矩阵的每个维度中分隔两个直接相邻的发光杆的距离必须至少等于2微米，以便由每个杆8的周向壁28发出的光能够从发光杆矩阵中出射。此外，规定在相邻杆的两个伸长轴线22之间测量的这些间隔距离不应大于100微米。
亚毫米尺寸的发光杆在基本平行于基板的平面内限定确定的发射表面，该发射表面具有带有确定的长度和宽度的基本上矩形的形状。如图2所示，使用术语长度和宽度来限定由杆在与基板平行的平面中形成的发射表面的主要尺寸。而且，在图2中值得注意的是，光源一方面布置为使得矩形发射表面的宽度或较小的侧边与光学轴线平行，另一方面长度或较大的侧边定中在该光学轴线上，应该理解的是其可能具有偏心布置。换句话说，在与基板的平面中的光学轴线成直角的横向方向上，光源或者至少由发光元件限定的发射表面在光学轴线上对称地布置。下面将描述光源的纵向的布置，即沿着光学轴线的布置。从上面可以理解，并且如图2所示，光源的或者至少由发光元件限定的发射表面主要尺寸相对于光学轴线横向地延伸，也就是说呈直角延伸。
如前所述，在根据本发明所示的例子中，光源2具有布置成可选择性激活的三个组的发光杆，这些组各自采取条带的形式，这些条带沿着光学轴线60堆叠。分别形成第一组81，第二组82和第三组83的这些条带通过分界线(如在图2中尤其地可见的)与它们的直接相邻条带分开。这两个连续组之间的分界线在此遵循直线的一部分的形状，并且可以理解的是，它可以等同地通过物理生产的从基板突出延伸的侧边缘(curb)或者仅由多个杆组的不同电连接产生的侧边缘(curb)获得。
在每种情况下，可以理解的是，分别与分界线两侧上的两组中的一组或另一组相关联的杆被电连接以使这些组可选择性地被启动。
第一组81的杆的平均高度大于第二组杆82的平均高度，并且大于第三组杆83的杆的平均高度。如前所述，光源1布置成使得它是第一组81，第一组81布置在光线偏转元件4的第一焦点上。布置得离该第一焦点更远的该组杆的平均杆高度基本上彼此相等，但小于第一组81的平均杆高度，该第一组81因此产生比其他组杆更高的亮度。其结果是沿着光学轴线方向呈现可变亮度的光源。
在这种情况下，可以配置每个发光元件，使得第一组杆81展现出比其他组杆的平均亮度大3倍至4倍的亮度。
从上文可以理解，与光源2相关联的驱动元件被配置为以与第二组82和/或第三组83的激活分开的方式驱动第一组81的激活。
现在接着更详细地描述光源2，形成光学偏转元件4的椭圆形反射镜和形成成形光学器件6的发散透镜的相对于彼此的位置以及其对光线的路径的影响。
椭圆形反射镜具有第一焦点以及第二焦点，第二焦点与发散透镜的物方焦点重合，光源定位在第一焦点上，并且更具体地与第一组杆对应的纵向端部边缘定位在该第一焦点上。反射镜的第二焦点和发散透镜的焦点的这个匹配点相对于光源和反射镜位于发散透镜的另一侧。换句话说，发散透镜位于反射镜的第一焦点和第二焦点之间。
第一光线(在图1中用具有单箭头的线表示)从第一组杆81发出，也就是说从基本位于反射镜的第一焦点上的光源区发射。其结果是发射的光线朝向反射镜的第二焦点偏转，反射镜是椭圆形的或者至少被配置为遵循具有双焦点的椭圆反射的原理。这些光线在到达反射镜的第二焦点之前到达发散透镜。所以这些光线的入射使得它们在理论上通过透镜的物方焦点，因为透镜的物方焦点与反射镜的第二焦点重合，然后光线在发散透镜的输出处被投射为平行或基本平行于光学轴线60。
第二光线(在图1中用具有双箭头的线表示)从第二或第三组杆8发射，该第二或第三组杆8对应于光源的位于反射镜的第一焦点下游的区域，也就是位于反射镜的第一焦点和第二焦点之间的区域。如图2所示，在不存在透镜的情况下，这导致在反射镜的第二焦点上游与光学轴线相交的偏转光线。这些光线在到达该理论焦点之前到达该发散透镜。所以这些光线的入射使得它们在理论上通过透镜的物方焦点的上游，因为透镜的物方焦点与反射镜的第二焦点重合，然后在由该光学轴线60限定的水平线之下，以相对于光学轴线60的倾斜的方式，在发散透镜的输出处投射光线。
换句话说，反射镜适合于在该发散透镜的物方焦点附近投射与发散透镜相对的光源的非常明亮的部分的图像，使得通过形成在发散透镜的输出处发射的光束的截止部，相应的光线平行于光学轴线出射。
因此可以产生近光束型的光束，其中由光源的设置在椭圆形反射镜的第一焦点上的边缘限定相当清晰的光束截止部。
因此值得注意的是具有第一组杆81的优点，所述第一组杆81布置成与光源的对应于截止边缘的边缘相接触，所述第一组杆81被配置成具有比其他组杆更高的亮度。因此在投射的光束中，刚好在截止边缘的下方产生强烈的光强度的区域。
在所示的示例中，通过该第一组81的杆8的较高的平均高度获得较强的亮度，但将理解的是，例如通过较大的杆密度可以不同地获得该强亮度。在这些情况中的每一种情况下，在光源2的后纵向端部边缘80上，即在光源的与发散透镜相对的边缘上，布置强亮度区域。如前所述，呈现强亮度区域的该边缘被布置在椭圆或伪椭圆反射镜的第一焦点上。这特别在图2中可见，其中示意性地示出了与三组杆中的每一组相对应的光线的理论投射的区域，也就是说在没有发散透镜的情况下的投射区域，为此这在图2中用虚线表示。带有位于反射镜4的第一焦点f1上的杆8的光源的后纵向端部边缘80通过投射光束的截止边缘100而成像。发现在没有发散透镜的情况下，通过经由椭圆形反射镜4对矩形光源进行成像而投射的光束在反射镜的第二焦点附近呈现弯曲的形状。具有强亮度并布置在后纵向端部边缘80的附近的第一组杆81产生投射光束的较强烈的第一部分101，并且接着，其亮度随着远离第一组杆81的而降低的每组杆产生强度越来越小的一部分光束，并且该一部分光束在理论的第二焦点f2的上游与光学轴线相交，使得当它们被成形光学器件6并且特别是发散透镜矫正时，它们被投射到水平线之下，越来越接近车辆。
在基本操作模式中，与光源相关联的驱动元件控制存在于每组杆中的发光杆的选择性激活。因为每组杆的电力供应强度根据它们与光源2的纵向端部边缘80相距的距离而变化，所以这些组杆的驱动可以是选择性的。在此产生具有截止边缘的近光束类型的光束，应该理解，特别是通过改变光源相对于反射镜的第一焦点的位置，可以产生其他类型的光束。可以理解的是，为了改变从一个区域到另一个区域的亮度，可以改变区域的不同动力供应并且同样地基于可以改变从基板突出的发光元件的高度和/或密度，以及可以利用前面描述的这些实施例中的一个和/或另一个。
本发明特别适用于机动车辆的前大灯，并且其特别地装入在车辆前表面中。
所描述的实施例适用于具有从上述相同基板突出和延伸的电致发光杆的光源，但也适用于具有通过在相同基板上切割叠加的电致发光层而获得的电致发光块的光源，所述电致发光块替换所述杆。
显然，本领域技术人员可以对刚刚通过非限制性示例描述的照明装置的结构进行各种改变，只要其使用具有发光元件的至少一个半导体光源，收集光学器件以及例如椭圆或伪椭圆形的反射镜，以及发散透镜。在任何情况下，本发明不限于在该文件中具体描述的实施例，并且特别地延伸到任何等同装置以及这些装置的任何技术可操作的细合。