具有安置在发信号功能之后的照明功能的车辆前照灯的制作方法

具有安置在发信号功能之后的照明功能的车辆前照灯
1.本发明涉及一种其中照明功能安置在发信号功能之后的车辆前照灯。
2.某些机动车辆前照灯提供照明功能(近光和/或远光)和发信号功能(位置灯、闪烁转向信号)，其中照明功能放置在发信号功能之后。为确保照明功能的正确操作，当照明功能被激活时，提供移动设备来将发信号功能移开，从而露出照明功能前面的空间。然而，这种解决方案实施相对复杂且易于出错。
3.从文献ep 1434000中还已知一种包括安置在外透镜和主光源之间的透明屏幕的照明设备，该屏幕具有配备有焦点、用于光的散射的面。这种布置使得可以照亮外透镜的整个表面，或者在外透镜上产生连续的和局部化的被照亮区域。当该屏幕经由其边缘被辅助光源照亮时，屏幕还可以提供位置灯功能。因为屏幕平行于外透镜行进、或者甚至适形于外透镜的形状，所以站立在照明设备前面的观察者仍然能够瞥见主光源。进一步，屏幕或来自照明设备外部的光辐射可能干扰照明功能的感知。
4.本发明试图通过提出一种用于车辆的前照灯来克服这些缺点中的全部或一些，该前照灯包括由透明外透镜封闭的外壳，在该外壳内部放置有至少一个照明模块和透明屏幕，该至少一个照明模块在限定光锥的光轴的方向上发射光束，该透明屏幕被定位在所述至少一个照明模块和该外透镜之间，该屏幕的至少一个边缘接收由至少一个光源发射的在该屏幕厚度中照亮该屏幕的光束，其特征在于：
[0005]-该屏幕的内部面配备有多个光学模块，该内部面被安置为面向所述至少一个照明模块，该多个光学模块将该至少一个光源发射的光朝向该外透镜散射，
[0006]-该外透镜与所述至少一个照明模块的光轴成60
°
至100
°
或者甚至60
°
至90
°
的第一角度，
[0007]
该屏幕与所述至少一个照明模块的光轴成第二角度，使得当该前照灯处于使用位置时来自该光束的光锥中的被安置在该光轴下面的部分(可选地光锥中的距该光轴最远的部分)被该屏幕朝向所述照明模块反射、在所述照明模块上方。
[0008]
前照灯的使用位置将取决于所使用的车辆并取决于现行法规。对于机动车辆，使用位置通常对应于光轴水平或基本水平的位置。
[0009]
通过其各种元件的这种特殊布置，根据本发明的前照灯使得可以创建在照明功能之前的、并且不受从前照灯外部进入的光束干扰且对于来自前照灯外部的观察者是不可见的发信号功能。特别地，发信号功能可以由至少一个光源发射的在屏幕的厚度中并经由屏幕的内部面照亮屏幕的一个或多个光束提供，该屏幕将这个光束或这些光束朝向外透镜和前照灯的外部反射。因为屏幕是透明的，所以当照明功能被激活时，由一个或多个照明模块发射的一个或多个光束的大部分(至少75％，或者甚至至少80％)可以穿过该屏幕。进一步，在屏幕将一个或多个光束的一部分反射到一个或多个照明模块上方的情况下，屏幕对照明功能几乎没有引起干扰。
[0010]
有利地，屏幕可以具有平行的内部面和相反的外部面。特别地，光学模块可以以这样的方式配置，即垂直于外部面反射由至少一个光源发射的光。
[0011]
有利地，当前照灯包括至少两个照明模块时，第二角度可以使得对于发射最大光
锥的照明模块，当前照灯处于使用位置时来自这个模块的光束的光锥中的被安置在光轴下面的部分(尤其是光锥中的距光轴最远的部分)被屏幕朝向所述照明模块反射、在所述照明模块上方。这使得可以再进一步减少屏幕对照明功能的干扰。
[0012]
有利地，前照灯可以在外壳内部包括光吸收元件，该光吸收元件放置在外壳的在该前照灯的使用位置被安置在该光轴上方(尤其是该光锥上方)的一部分中，这个吸收元件在足够的表面积上延伸，以接收来自该光束的光锥中的由所述至少一个照明模块发射并由该屏幕反射的那部分。换句话说，吸收器的表面积至少等于吸收器元件与光锥中的由所述至少一个照明模块发射并由屏幕反射的那部分相交的表面积。这使得可以再进一步减少屏幕对照明功能的干扰。特别地，这个光吸收元件可以形成外壳的一部分或者固定到外壳的内部。光吸收元件可以是呈暗色的表面，优选地尽可能暗的表面，或者甚至是黑色的表面、具有无光泽外观、可能具有消除或减少镜面反射的粗糙度。
[0013]
有利地，外透镜的透明区域的轮廓的至少上部部分(尤其是当前照灯处于使用位置时被安置在光轴上方的部分)由外透镜与来自至少一个照明模块的光锥(尤其是当存在至少两个照明模块时与最大光锥)的相交曲线限定、或者由安置在相交曲线的外部距其预定距离处的曲线限定。这使得可以限制这个透镜的透明区域的轮廓，或者换句话说，限制外透镜的表面积，从而改善照明功能的美学再现并减少外部反射。这个透明区域可以表示外透镜的表面的一部分或其整个表面。
[0014]
通常，前照灯可以包括两个或更多个照明模块。在这种情况下，这些照明模块可以有利地水平地一个挨着另一个放置，前照灯处于使用位置，从而与照明模块被定位为一个在另一个上方(这可能需要在模块之间添加水平隔板以隔离这些照明模块)的位置相比，使得尤其是可以简化前照灯的生产。
[0015]
在某些情况下，至少一个照明模块可以发射具有窄化部的光锥。然后，光锥可以从照明模块开始展现会聚到远至窄化部的第一部分、随后是发散的第二部分。在这种情况下，外透镜可以有利地放置在沿着光轴的光锥的窄化部处。这使得可以创建尽可能小的并且因此具有从外部进入前照灯的更少的光线的透明区域，从而产生在高度方向上更紧凑的外观。
[0016]
屏幕上的光学模块可能散射光束的由屏幕接收的一部分，并且干扰由照明模块的激活导致的照明功能。如果来自照明模块的照明很强并且如果光学模块的表面密度很大，这种散射将全部更大。为了减少这种散射，屏幕可以至少具有从所述至少一个照明模块接收第一光强的第一被照亮区域，并且至少具有从所述至少一个照明模块接收低于第一光强的第二光强的第二被照亮区域。然后，可以选择所述至少一个第一被照亮区域中的光学模块的表面密度，该表面密度低于所述至少一个第二被照亮区域中的所述光学模块的表面密度。
[0017]
有利地，至少一个光源可以被放置在屏幕的至少一个边缘上、将光束发射到屏幕中，和/或至少一个光导可以沿着屏幕的至少一个边缘延伸，该至少一个光源放置在光导的一端处，并将光束发射到光导中。
[0018]
屏幕最终可以用于限定各种照明区域，并且因此创建发光形状和/或动画。为此，屏幕可以接收来自至少两个不同光源的至少两个光束(尤其是分开控制的)，并且屏幕可以被划分成各自接收光束中的一个的至少两个区域，每个区域通过阻挡光束的不透明材料与
另一区域分开。
[0019]
有利地，外透镜可以由着色的透明材料制成。
[0020]
现在将参照所附的非限定性附图来对本发明进行说明，在附图中：
[0021]
[图1]图1是根据一个实施例的前照灯的截面示意性描绘。
[0022]
[图2]图2是根据一个实施例的前照灯的照明模块、屏幕和外透镜的透视示意性描绘。
[0023]
[图3]图3描绘了根据一个实施例的前照灯的屏幕的轮廓示意图。
[0024]
[图4]图4部分地描绘了根据一个实施例的被安置在屏幕的表面处的光学模块的正面视图，在此具有圆锥型的光学模块。
[0025]
[图5]图5示意性地描绘了根据一个实施例的照明模块、其光锥、以及屏幕、外透镜和吸收元件的定位。
[0026]
[图6]图6从外部示意性地描绘了作为前照灯的函数的外透镜的倾斜度。
[0027]
[图7]图7是根据本发明的一个实施例的屏幕的示意性正面描绘。
[0028]
在本说明书中，术语前、后、上、下、上方、下方指的是车辆的方向，前照灯安装在该车辆上(在使用位置)。轴线x、轴线y、轴线z分别对应于车辆的纵向轴线(从前到后)、横向轴线和竖直轴线，该车辆搁置在地面上。因此，竖直方向对应于重力方向。
[0029]
大致水平、纵向或竖直意指与水平、纵向或竖直的方向/平面形成至多
±
20
°
、或甚至至多
±
10
°
或至多
±5°
的角度的方向/平面。
[0030]
图1描绘了前照灯1，该前照灯包括由透明外透镜3封闭的外壳2。外透镜3由透明塑料材料(例如聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)或聚碳酸酯)制成，并且可以被着色以使前照灯的内部不太可见。与未着色的相同材料相比，这种着色可以将用于制造外透镜的材料的吸收率提高至多20％。外壳2在其内包含透明屏幕5和至少一个照明模块4。
[0031]
在附图中仅描绘了单个照明模块4，但是可以有利地设置两个或更多个照明模块，例如一个照明模块执行远光类型的照明功能，而一个照明模块提供近光类型的照明功能。在这种情况下，优选的是照明模块水平并排放置。每个照明模块的光轴通常竖直地展现出0
°
到5
°
的角度偏差和水平地展现出0
°
到20
°
的角度偏差。
[0032]
可以使用任何类型的照明模块，尤其是具有(灯丝或放电)灯泡、或者使用发光二极管(led)或激光(具有或不具有光导)。然而，采用led的模块是优选的。这些光源与反射型或投影型的光学系统(具有或不具有透镜)一起使用。这些不同类型的模块是众所周知的，并且因此将不进一步详细描述。
[0033]
照明模块4在限定光锥6的光轴a的方向上发射光束。光锥对应于离开照明模块4的发散光线束。尤其是，这可以是由已经从光轴发散最远的有用光线限定的表面。这些有用光线可以被定义为照亮程度等于模块的光线的最大照亮的确定值的光线。这个值可以由法规规定，并且通常可以包括在0和1250cd之间。实际上，这个锥由在正交于光轴的平面中延伸的一系列曲线形成，每个曲线由距光轴最远的有用光线与正交于光轴的平面的相交限定。按照惯例，照明模块的光瞳7的图像(如果需要，投影到照明模块的最后一个光学表面上)将作为原曲线。因此，这个光瞳7通常是照明模块的反射器或出射透镜。
[0034]
图1描绘了安装在车辆上的处于使用位置的前照灯1，其中光轴a水平或基本水平延伸。
[0035]
光锥6的形状通常由法规引导，每种功能类型(远光、近光等)所需的光度测定也是如此，并且每个照明模块将被相应地选择。例如，可能出现以下情况：
[0036]-照明模块在包含光轴的竖直平面中仅执行近光功能，在不考虑调节余量的情况下光锥相对于光轴形成从+2
°
到-10
°
的角度(正角度对应于锥的在光轴上方的那些部分，负角度对应于锥的在光轴下方的那些部分)，
[0037]-照明模块在包含光轴的竖直平面内仅执行远光功能，在不考虑调节余量的情况下，光锥相对于光轴形成+10
°
至-3
°
的角度，
[0038]-照明模块在包含光轴的竖直平面内执行远光和近光功能两者，在不考虑调节余量的情况下，光锥相对于光轴形成+10
°
到-10
°
的角度。
[0039]
另外，光锥6可以具有简单的锥形形状，其上限和下限分别由附图标记6a和附图标记6b表示，如图1所描绘的；或者具有复杂的形状，该复杂的形状从照明模块开始具有会聚到远至窄化部6c的形式、随后是发散的形状，该锥具有在图5中分别由附图标记6’a和附图标记6’b表示的上限和下限。
[0040]
在描绘的示例中，屏幕5由透明塑料材料(例如pmma或聚碳酸酯)制成。其厚度可以从2mm到5mm，尤其是使其易于使用注射成型来制造。其颜色可能是无色的。
[0041]
屏幕5具有两个相反的主面50、51，即具有比其他面更大的尺寸的面，并且这两个相反的主面优选地是平行的，它们中的一个50是被安置为面向照明模块4的内部面，它们中的另一个51是被安置在外透镜3的侧部上的外部面。屏幕5还展现出边缘(或边缘面)52至55，这些边缘面中的至少一个接收由一个或多个光源8发射的在屏幕厚度中照亮屏幕的光束。更一般地，一个或多个光源8是led类型的、具有或不具有准直器。
[0042]
在图2中，屏幕的两个相反边缘52、54因此被照亮，上边缘52由一系列光源8图示，下边缘54由安置在光导9的沿着下边缘54延伸的一端处的单个光源照亮。在这种情况下，这个光导9是圆柱形光导。然而，本发明不限于特定形状的光导9，只要它能够将光散射到屏幕的厚度中。因此，这种光导也由透明塑料材料(例如上面提及的那些)形成。
[0043]
为了执行照明功能，在这种情况下是发信号功能，屏幕5的内部面设有多个光学模块10，该多个光学模块在外透镜的方向上散射由光源8发射的光，这个光经由外部面51出射。光学模块10(也称为微光学器件)是对屏幕的内部面的表面改变(为凸起或凹陷类型)，这些表面改变局部地修改这个面的起伏。这些光学模块可以通过表面处理(激光处理或机械研磨处理)形成或更频繁地在通过模制创建屏幕的过程的部分期间形成。这些光学模块10具有通过向屏幕的外部反射可能在屏幕的厚度内传播的并由一个或多个光源8发射的任何光线，将由一个或多个光源8发射的光经由外部面51提取出屏幕的主要功能。因此，屏幕5充当表面光导，也称为光幕，光线经由其边缘进入其厚度、并且通过一系列全内反射传播、并且经由与设置有光学模块的面相反的外部面出射。当这些光线中的至少一些射到光学模块10上时，这些光线至少部分地在横向于外部面优选地垂直于外部面的方向上被反射。对于观察者来说，完全就像这些光学模块本身就是光源一样。作为优选，光学模块10中的每一个被配置成垂直于外部面反射光，从而促使光线出射，如图3所描绘的。
[0044]
如图1、图5和图7示意性描绘的，在前照灯的使用位置，前照灯的外透镜3与照明模块4的光轴形成60
°
至90
°
或者甚至70
°
至90
°
的角度α(α)。换句话说，外透镜可以是竖直的或倾斜的，其上边缘3a(更具体地说是其透明区域31的上边缘32a)在与照明模块的相对的侧
部上被朝向地面引导。竖直到倾斜的位置允许来自太阳或其他照亮物的辐射主要被朝向地面引导，如图1示意性地指示的，从60
°
到89
°
或者甚至从60
°
到88
°
的倾斜促进了外部照明朝向地面的反射。然而，外透镜3可以与模块的光轴成90
°
到100
°
的角度α(其上边缘然后被朝向地面引导，但是在照明模块的侧部上)，因为这仍然能够使得来自太阳或其他照明物的辐射主要被朝向地面引导，特别是在它们相对于照明模块的光轴所成的角度大于20
°
的情况下。
[0045]
这个倾斜角度可以根据要被朝向地面反射的外部照明的类型来确定。例如，考虑到车辆发现自身与安装得比本发明的前照灯略低(1.1m对0.4m，或者换句话说，其中前照灯11的光轴被安置在光轴a下方70cm)的前照灯11面对面(如图6所描绘的)、处于10m的距离并且具有处于4
°
的向上角度的光线，将选择88
°
的角度α使得光线平行于光轴a反射或者朝向地面反射。
[0046]
而且，屏幕5与光轴形成角度β(β)，使得在前照灯的使用位置，光束的发射锥的被安置在光轴下方的部分6b、6’b被屏幕5朝向所述照明模块反射、在所述照明模块上方，如图1和图5示意性地描绘的。因此，屏幕的上边缘52在光轴的方向上倾斜。在所描绘的示例中，这种倾斜使得沿着光锥的下限6b、6’b传播的光线(即沿着发射锥的距光轴最远的部分传播的光线)在照明模块4上方被屏幕反射。屏幕的这种倾斜还使得可以限制或防止来自外透镜的外部光线穿过屏幕并到达光学模块4。如果设置几个照明模块4，则角度β以这样的方式确定，即对于发射最大光锥的照明模块，光束的发射光锥的在前照灯使用位置被安置在光轴下方的那部分被屏幕朝向所述照明模块反射、在所述照明模块上方。
[0047]
另外，光吸收元件12可以放置在外壳2的上部部分中，如图1和图5所描绘的，并且这个吸收元件的尺寸可以被确定为使得其在足够的表面积上延伸，以接收由照明模块发射并由屏幕反射的光束的一部分。因此，当照明模块4处于操作中时，屏幕将来自这个模块的反射朝向吸收元件12引导，从而保持前照灯内部的暗效果并防止所发射的光通过镜面反射返回到照明模块。另外，因为这个吸收元件12被安置在外壳的上部部分下方，所以对于外部观察者(行人)，其保持不可见。吸收元件12的表面(该表面接收来自照明模块并被屏幕反射的光线)可以是具有暗色的表面，优选地尽可能暗，或者甚至是黑色，具有无光泽外观、可能地具有消除或减少镜面反射的粗糙度。这些粗糙度可以通过粒化产生、或者可以形成具有大于45
°
的顶角的挡板或一系列凹痕。如果其表面易于反射所接收到的光束的部分，则吸收元件12可以以这样的方式布置，即，将经反射的光线朝向前照灯的外部观察者不可见的区域引导。吸收元件12可以与外壳生产为单件，或者可以形成外壳的内部衬的固定到外壳上的一部分。
[0048]
在图1中描绘的示例中，外透镜3具有在吸收元件12上方部分延伸的部分30：可以将这个部分30的内部面设置为被再现为不透明，以便防止外部光线进入外壳，尤其是外透镜的表面的透明区域31的外部，这个透明区域专用于照明功能/发信号功能。特别地，这个部分30的内部面可以通过暗的或甚至黑色的衬片13(优选地为无光泽的)再现为不透明。特别地，这个透明区域31可以由轮廓32来界定，该轮廓或者由外透镜与照明模块的光锥的相交曲线来限定、或者由被安置在相交曲线外部距其所确定的距离处的曲线来限定。这个后一种解决方案将是优选的，因为它使得可以提供对应于照明模块调节余量的余量，即，将轮廓与对应于这个余量的相交曲线分开的距离。在图5中，可以看到与光锥6对应的锥的上限
15a和下限15b，其中该上限和下限添加了照明模块调节余量。这使得可以限制透明区域31的尺寸，并且因此降低外部光线通过这个透明区域进入外壳的风险。另外，由于这些外部光线通常来自前照灯上方(阳光、公共照明)，使用如前所述的轮廓32来界定被安置在光轴上方的透明区31的上部部分可能就足够了。尤其是，可以选择具有光锥的照明模块，该光锥的高度(在使用位置竖直测量)尽可能小(例如小于130mm或者甚至小于50mm)，例如通过选择具有尽可能小的光瞳的照明模块，这是为了尽可能多地减小外透镜的透明区域31的表面积(至少在上部部分中)，并且因此减小由外部照明引起的反射。
[0049]
在图1的示例中，外透镜的透明区域31仅表示外透镜3的表面的一部分，该表面的其余部分通过一个或多个衬13、14被再现为不透明。然而，可以设想外透镜的表面积等于透明区域的表面积。
[0050]
在图5中描绘的示例中，照明模块4发射具有窄化部的光锥6，如上所述。因此，外透镜可以如图5所描绘地定位。然而，外透镜3将优选地定位在沿着光轴(在光发射方向上)的光锥的窄化部处，以便具有尽可能小的光输入，从而增加暗的内部效果并且以给出竖直方向上更紧凑的外观为目的。
[0051]
可以有利地选择照明模块4，对于该照明模块，窄化部6c尽可能远离照明模块，使得屏幕可以被容纳在外壳内部，而不会明显增加外壳在光轴的方向上的尺寸，从而增加暗外观，并且因此降低照明模块对观察者的可见度。
[0052]
当照明模块4处于操作中时，屏幕的光学模块可以修改光束。特别地，高光强度的区域中的光学模块的高表面密度可能通过散射增加外部观察者的眩目。为了限制这些修改，光学模块10可以根据由照明模块发射并且由屏幕接收的光的强度而不同地分布在屏幕的表面上。因此，可以限定屏幕的从照明模块接收第一光强的第一被照亮区域56、和从照明模块接收低于第一光强的第二光强的第二被照亮区域57。因此，可以为第一被照亮区域中的光学模块选择比第二被照亮区域中的所述光学模块的表面密度低的表面密度。通常，在这个第一区域中，对于光学模块之间0.15mm的间距，光学模块可以覆盖第一区域的0至20％的表面积，或者对于光学模块之间0.5mm的间距，可以覆盖第一区域的0至35％的表面积。就第二区域而言，这可能不具有光学模块，或者光学模块可能覆盖第二区域的表面积的低于第一区域的前述百分比的一部分。然而，当光学模块存在于这个第二区域中时，特别是为了利用屏幕的一个或多个光源创建被照明图案或者为了执行发信号功能，光学模块可以覆盖第二区域的表面积的大于第一区域的前述百分比的一部分，或者甚至覆盖几乎第二区域的表面积的全部。不同区域的表面密度可以根据所期望的光的再现来选择。典型地，取决于屏幕的区域，对于光学模块之间0.1mm至1mm的间距，光学模块因此可以覆盖相关的屏幕区域的0至99％的表面积。如图2中示意性描绘的，这些第一区域56和第二区域57的形状和尺寸将优选地被确定为考虑照明模块调节余量。无论区域如何，光学模块10在屏幕的内部面50上的分布优选地是均匀的(如图4中示意性描绘的)、具有从一个区域到另一个区域不同的表面密度。作为举例，在接收强照明(例如接收超过10,000坎德拉)的区域中，光学模块10可以覆盖区域的表面积的35％或更少、或者甚至20％或更少；并且在接收弱照明(例如接收小于10,000坎德拉)的区域中，光学模块10可以覆盖该区域的0％到99％的表面积。
[0053]
当然，本发明不受第一屏幕区域和第二屏幕区域的形状和数量限制。
[0054]
还可以将屏幕5设置为被划分成由在这种情况下呈条形形式的、阻挡光线的不透
明材料60分开的区域58、59，如图7所描绘的。通过使用不同的光源照亮屏幕的这些区域中的每一个，可以创建不同的发光形状。进一步，对光源的不同控制将允许每个区域58、59被独立地照亮，例如以便创建不同的发信号功能(闪光/任何其他调节发信号功能、或位置/闪光指示器)功能。这种不透明材料将优选地应用于接收来自照明模块的高强度光的屏幕区域外部。这两个区域58、59可以通过将屏幕生产成彼此组装在一起的两个部分并通过在两个所组装的部分之间施加一层不透明材料来获得，或者在通过在两个区域之间提供注射不透明材料的步骤进行的注射成型生产屏幕的过程期间获得。
[0055]
根据本发明的前照灯可以是用于机动车辆的前部的前照灯或用于配备有前照灯的任何其他车辆的前照灯。