光模塊的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種光模塊，該光模塊包含多個(gè)用來(lái)發(fā)射光線的半導(dǎo)體光源和主光學(xué)元件，該主光學(xué)單元用來(lái)把由半導(dǎo)體光源發(fā)射的光線在垂直于光模塊的矢狀面的剖面內(nèi)聚集，其中該主光學(xué)元件具有毒攻額平面的、垂直于矢狀物延伸的、圓盤(pán)狀的導(dǎo)光部段，其中每個(gè)導(dǎo)光部段都具有光耦合面和光退耦面，并且構(gòu)造得在全內(nèi)反射的情況下將光線從光耦合面引導(dǎo)至光退耦面，其中導(dǎo)光部段分別這樣從屬于半導(dǎo)體光源，即半導(dǎo)體光源的光線能夠通過(guò)各自的光耦合面耦合到導(dǎo)光部段中，其中每個(gè)導(dǎo)光部段都這樣具有凸出彎曲的主反射面，即定義了分別從屬于導(dǎo)光部段的主聚焦線，其中主聚焦線在矢狀面中延伸或平行于該矢狀面進(jìn)行延伸。在此，設(shè)置有共同的、在光程中置于主光學(xué)元件之后的次級(jí)光學(xué)元件，該次級(jí)光學(xué)元件這樣構(gòu)成，即通過(guò)光退耦面啟動(dòng)的光線能夠在平行于矢狀面的剖面內(nèi)聚集。
【專利說(shuō)明】光模塊
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1前序部分所述的用于機(jī)動(dòng)車(chē)-前大燈的光模塊?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]在目前情況下，光模塊理解為實(shí)際上發(fā)射光線的單元，它發(fā)出期望的射出光分布。該光模塊能夠加裝在機(jī)動(dòng)車(chē)-前大燈上，例如鑲嵌在前大燈殼體中。
[0003]根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域，射出光分布應(yīng)該具有特定的、通常法律上規(guī)定的、典型的強(qiáng)度分布。
[0004]感興趣的是一方面產(chǎn)生近光燈光分布，其特征在于逐段地基本上水平延伸的明暗界限。該光分布具有垂直地位于上方的黑暗區(qū)域和垂直地位于下方的明亮區(qū)域，其中明亮區(qū)域與黑暗區(qū)域通過(guò)明暗界限分隔開(kāi)來(lái)。在此特別地，直接在明暗界限下方的區(qū)域中期望盡量密集的照明(近光燈-聚光-光分布)，以便達(dá)到足夠的有效距離。此外，還應(yīng)該確保車(chē)輛前方地帶或側(cè)面區(qū)域的充分照明(基本光-光分布)。相應(yīng)的光模塊可作為近光燈或霧燈來(lái)使用。
[0005]此外，應(yīng)借助機(jī)動(dòng)車(chē)-前大燈經(jīng)常產(chǎn)生遠(yuǎn)光燈-光分布，它在明暗界限上方的區(qū)域中(即在近光燈光分布的黑暗區(qū)域中)具有較高的照明強(qiáng)度。該遠(yuǎn)光燈光分布應(yīng)該盡量均勻地與近光燈光分布的基本光分布重合。例如應(yīng)在不同光分布的過(guò)渡部位(尤其在明暗界限的區(qū)域中)中避免干擾性的條紋圖案。
[0006]此外，還應(yīng)根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域提供如日間行車(chē)燈、輪廓標(biāo)志燈或閃光燈這類光功能。在此，光模塊的較大部分光輸出面大多應(yīng)具有空間上恒定不變的亮度，以便產(chǎn)生盡量均勻的表現(xiàn)形式。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)不同的射出光分布，一方面已知一種投影系統(tǒng)。它大多是雙級(jí)的光學(xué)系統(tǒng)，其中光源的光線通過(guò)主光學(xué)單元轉(zhuǎn)到次級(jí)光學(xué)單元的焦平面中，其以期望的射出光分布來(lái)投射光線。由于雙級(jí)的構(gòu)造，投影系統(tǒng)沿著光程通常需要很大的構(gòu)造空間。此外還已知一種反射系統(tǒng)，其中應(yīng)用了反射器來(lái)形成由光源發(fā)射的光線并偏轉(zhuǎn)到射出的光分布中。在此，大多需要形狀復(fù)雜且較大的反射面，以達(dá)到期望的光分布。
[0008]通常期望應(yīng)用LED作為機(jī)動(dòng)車(chē)-前大燈的光源，因?yàn)樗哂邢鄬?duì)較小的能量消耗和相對(duì)較高的能量轉(zhuǎn)化效率。在此存在的問(wèn)題是，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)LED大多產(chǎn)生比氣體放電燈或鹵素?zé)舾〉墓馔俊Ｒ虼?，必須將多個(gè)LED-光源有規(guī)律地組合在光模塊中，以產(chǎn)生足夠高的光通量。
[0009]在US 2009/0091944 Al描述了一種按權(quán)利要求1前序部分所述的光模塊。在此，圓盤(pán)狀的導(dǎo)光部段在其光耦合面的區(qū)域中聚集在一起。這會(huì)在配備有各光耦合面的半導(dǎo)體光源的余熱方面引起問(wèn)題，因?yàn)樗鼈冊(cè)O(shè)置得很近。此外在所述的光模塊中，每個(gè)導(dǎo)光部段在其光脫耦面上還具有實(shí)心的、圓柱透鏡狀的末端，它沿著各自的光退耦面延伸。由于該末端的大小，導(dǎo)光部段必須在其光退耦面的區(qū)域中相互維持一個(gè)最小間距。因此，光模塊具有相對(duì)大面積的光輸出部段。額外地引起了巨大的材料花費(fèi)。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于，消除已知光模塊的所述缺點(diǎn)。尤其應(yīng)該提供具有半導(dǎo)體光源的緊湊光模塊，它具有較高的光學(xué)效率并且允許借助唯一的模塊來(lái)產(chǎn)生不同的射出光分布。
[0011]此目的通過(guò)具有權(quán)利要求1的特征的光模塊得以實(shí)現(xiàn)。該光模塊包含多個(gè)半導(dǎo)體光源(例如用來(lái)發(fā)射光線的發(fā)光二極管(LED))以及主光學(xué)元件，該主光學(xué)單元用來(lái)把由半導(dǎo)體光源發(fā)射的光線在垂直于光模塊的矢狀面的剖面內(nèi)聚集。該主光學(xué)元件具有多個(gè)平面的、可垂直于矢狀面延伸的、圓盤(pán)狀的導(dǎo)光部段。每個(gè)導(dǎo)光部段都具有光耦合面和光退耦面，并且構(gòu)造得在全內(nèi)反射的情況下將光線從光耦合面引導(dǎo)至光退耦面。如果碰到導(dǎo)光部段的邊界面上的光束朝邊界面上的垂直線(Zum Lot)在反射點(diǎn)中形成一個(gè)角度，該角度超過(guò)全反射的臨界角，則全內(nèi)反射發(fā)生，從而折射定律(斯涅爾-定律)不能為該折射角提供可靠的解決方案。
[0012]在光模塊中，導(dǎo)光部段分別這樣從屬于半導(dǎo)體光源，即半導(dǎo)體光源的光線能夠通過(guò)各自的光耦合面耦合到導(dǎo)光部段中。每個(gè)導(dǎo)光部段都這樣具有凸出彎曲的主反射面，使得定義了分別從屬于導(dǎo)光部段的主聚焦線。其特征在于，以主聚焦線為出發(fā)點(diǎn)的、發(fā)散地碰到光耦合面上的光束能夠變形為通過(guò)光退耦面啟動(dòng)、在垂直于主聚焦線的剖面內(nèi)平行的光束。該主聚焦線分別在矢狀面中延伸或平行于該矢狀面。
[0013]在按本發(fā)明的光模塊中，設(shè)置有在光程中置于主光學(xué)兀件之后的次級(jí)光學(xué)兀件，該次級(jí)光學(xué)元件用來(lái)使光線在平行于矢狀面的剖面內(nèi)聚集。該次級(jí)光學(xué)元件這樣構(gòu)成，即通過(guò)多個(gè)導(dǎo)光部段的光退耦面啟動(dòng)的光線能夠在平行于矢狀面的剖面內(nèi)聚集。
[0014]為了闡述本發(fā)明，為光模塊定義了矢狀面。如果例如該光模塊加裝在機(jī)動(dòng)車(chē)-前大燈中，則該矢狀面是整個(gè)系統(tǒng)的水平面，它通過(guò)光模塊的主射出方向和水平軸線垂直于主射出方向延伸。此外，下面還參照光模塊的子午線平面。其指這樣的平面，即它垂直于矢狀面并且由矢狀面的表面法線和光模塊的主射出方向延伸。該子午線平面例如指這樣的垂直面，即光模塊的主射出方向在垂直面中延伸。水平或垂直的表述在此指光模塊的參照系統(tǒng)。當(dāng)然，該光模塊也可作為整體翻轉(zhuǎn)地和扭轉(zhuǎn)地應(yīng)用或加裝。
[0015]在目前情況下，光線在平行于平面的剖面內(nèi)的聚集是指，以發(fā)散角在各自的剖面中發(fā)散的光束變形為下述光束，其在各自的剖面內(nèi)以更小的角度發(fā)散、尤其是平行(“準(zhǔn)直，，)甚至?xí)?“束集”)。
[0016]按本發(fā)明的光模塊允許不同的光功能(例如近光燈、遠(yuǎn)光燈)集成在唯一的、緊湊的光模塊中。對(duì)于每個(gè)導(dǎo)光部段來(lái)說(shuō)，能夠獨(dú)立地預(yù)先設(shè)定各導(dǎo)光部段的光學(xué)性能(尤其是焦距)。各半導(dǎo)體光源相對(duì)于所屬的主聚焦線的位置決定了射出光分布的通過(guò)各半導(dǎo)體光源產(chǎn)生的份額的性能。因此，借助不同的導(dǎo)光部段能夠?qū)崿F(xiàn)各種不同的射出光分布。按本發(fā)明的光模塊因此能夠設(shè)計(jì)成多功能-光模塊。
[0017]單個(gè)的半導(dǎo)體光源尤其能夠相互獨(dú)立地進(jìn)行電控制或接通和關(guān)閉。因此，能夠使不同的光功能生效和失效(例如可接通的遠(yuǎn)光燈或日光行車(chē)燈)，而為此不需要活動(dòng)的機(jī)械部件。
[0018]導(dǎo)光部段構(gòu)成為圓盤(pán)狀，每個(gè)導(dǎo)光部段都具有平面的伸展部位并且與該尺寸相比沿著該平面的伸展部位具有較小的厚度。這些圓盤(pán)狀的導(dǎo)光部段基本上垂直于矢狀面進(jìn)行延伸。這些導(dǎo)光部段優(yōu)選并排地延伸。所述主反射面尤其以光耦合面為出發(fā)點(diǎn)優(yōu)選沿著朝向光退耦面的延伸的方向上凸出地拱起，并且垂直地豎立在導(dǎo)光部段的延伸面上。該主反射面尤其垂直于光模塊的子午線平面進(jìn)行延伸。導(dǎo)光部段的主反射面在具有子午線平面的剖面中或平行于子午線平面的剖面中具有凸起的延伸，尤其具有拋物線狀或圓弓狀延伸。主反射面優(yōu)選構(gòu)成為圓柱形拋物面的部段，它在具有矢狀面的剖面中或平行于矢狀面的剖面中基本上是無(wú)彎曲的。
[0019]主光學(xué)元件定義了主聚焦線，以主聚焦線為出發(fā)點(diǎn)的、在垂直于主聚焦線的剖面中發(fā)散的光線能夠變形為穿透光退耦面、至少在垂直于主聚焦線的平面中平行的光束。凸出、彎曲的主反射面尤其有助于實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。其尤其這樣成形，即光線的光學(xué)路徑(即沿著光路由照亮的路徑長(zhǎng)度和各照亮的空間區(qū)域的折射系數(shù)合起來(lái)的乘積)對(duì)于整個(gè)光路來(lái)說(shuō)以主聚焦線為出發(fā)點(diǎn)通過(guò)各自的導(dǎo)光部段朝向光退耦面是恒定不變的。
[0020]按本發(fā)明的光模塊整體上具有較高的光學(xué)效率。各種不同的特征對(duì)此作出了貢獻(xiàn)。因?yàn)樵O(shè)置有共同的次級(jí)光學(xué)元件，所以與已知的上述類型的光模塊相比能夠節(jié)省材料，并且光模塊的光輸出部段設(shè)計(jì)得較小。這可實(shí)現(xiàn)較高的光密度。此外，每個(gè)半導(dǎo)體光源都配備有光耦合面。它能夠匹配地構(gòu)成，因此能夠接收由半導(dǎo)體光源射出的光線中的較大部分。圓盤(pán)狀的、具有共同的次級(jí)光學(xué)元件的導(dǎo)光部段實(shí)現(xiàn)了緊湊的結(jié)構(gòu)。
[0021]多個(gè)導(dǎo)光部段優(yōu)選在光退耦面的區(qū)域中彼此連接成一體。這些導(dǎo)光部段尤其并排地延伸，并且通到主光學(xué)元件的共同的退耦部段中為止。在該退耦部段中設(shè)置有光退耦面。該退耦部段能夠具有用于所有導(dǎo)光部段的共同的光退耦面。這些導(dǎo)光部段優(yōu)選彼此連接成一體，必要時(shí)與退耦部段連接。
[0022]但還可考慮的是，導(dǎo)光部段并排地延伸，并且光退耦面設(shè)置得相互隔開(kāi)。導(dǎo)光部段不必相互連接成一體。不同導(dǎo)光部段的光退耦面優(yōu)選位于共同的、想象的平面中。
[0023]相反，在光耦合面的區(qū)域中導(dǎo)光部段相互維持著間隔。因此，半導(dǎo)體光源能夠以足夠的間距進(jìn)行設(shè)置，以確保充分地排出余熱。
[0024]原則上，每個(gè)導(dǎo)光部段都由其它導(dǎo)光面限定。它們尤其垂直地豎立在矢狀面上，并且就此而言構(gòu)成導(dǎo)光部段的側(cè)面，其沿著導(dǎo)光部段平面的伸展部位限定了導(dǎo)光部段。
[0025]所述的其它導(dǎo)光面尤其這樣延伸，即導(dǎo)光部段在垂直于矢狀面和子午線平面的剖面中具有長(zhǎng)方形的形狀。相反，如果這些側(cè)面朝矢狀面傾斜，則光線在全反射時(shí)在這種側(cè)面上獲得了垂直于矢狀面的方向分量。這一點(diǎn)根據(jù)應(yīng)用情況是不被期望的，因?yàn)楣饩€由此會(huì)例如偏轉(zhuǎn)到近光燈光分布的黑暗區(qū)域中。
[0026]所述其它導(dǎo)光面能夠這樣構(gòu)成，即導(dǎo)光部段的橫截面在從光耦合面朝光退耦面的延伸中變大。然后在側(cè)面上進(jìn)行多重全反射時(shí)，光線在每次全反射時(shí)以較小的角度碰到側(cè)面上，該角度比在前述全反射時(shí)更小。因此，可實(shí)現(xiàn)光線的準(zhǔn)直。但原則上還可考慮的是，所述其它光導(dǎo)面這樣延伸，即導(dǎo)光部段的橫截面以光耦合面為出發(fā)點(diǎn)朝光退耦面變小。因此，可實(shí)現(xiàn)額外的光線扇形放射。
[0027]單個(gè)導(dǎo)光部段的所述其它導(dǎo)光面也能彎曲地延伸，其中它們尤其朝矢狀面垂直。該彎曲的延伸尤其是這樣的，即整個(gè)導(dǎo)光部段在平行于矢狀面的剖面中彎折地延伸。如果多個(gè)導(dǎo)光部段應(yīng)該聚集成共同的光退耦面或共同的退耦部段，則該構(gòu)造方案是有利的。然后，例如該邊緣環(huán)形的導(dǎo)光部段能夠設(shè)計(jì)成彎折的。因此，能夠在半導(dǎo)體光源之間保持足夠的間距。
[0028]此外，導(dǎo)光部段還(分別)具有與拱起的主反射面相對(duì)而置的對(duì)置反射面。該對(duì)置反射面構(gòu)成為基本平坦的或(與主反射面相比)只是略微地彎曲。該對(duì)置反射面尤其構(gòu)成圓盤(pán)狀導(dǎo)光部段的窄側(cè)。通過(guò)在對(duì)置反射面上的反射，導(dǎo)入導(dǎo)光部段中的光線在全反射面上反射之后獲得了朝向主反射面的方向分量。這允許通過(guò)對(duì)置反射面的適當(dāng)定向來(lái)改變光模塊的主射出方向。
[0029]次級(jí)光學(xué)元件優(yōu)選這樣成型，即定義了次級(jí)聚焦線。其特征在于，想象的、以次級(jí)聚焦線為出發(fā)點(diǎn)、發(fā)散的光束能夠變形為在垂直于次級(jí)聚焦線的剖面內(nèi)平行的光束。次級(jí)聚焦線優(yōu)選垂直于這些主聚焦線中的一個(gè)或所有主聚焦線。次級(jí)聚焦線和主聚焦線優(yōu)選垂直于光模塊的主射出方向進(jìn)行定向。因?yàn)榇渭?jí)聚焦線和主聚焦線相互垂直，所以光線聚集在功能上劃分為兩個(gè)在光程中相繼的構(gòu)件上。次級(jí)聚焦線優(yōu)選只在平行于矢狀面的剖面中實(shí)現(xiàn)光線聚集。相反，主聚焦線尤其這樣構(gòu)成，即基本上只在垂直于矢狀面的剖面中或在平行于子午線平面的剖面中或在子午線平面中實(shí)現(xiàn)光線聚集。穿透次級(jí)光學(xué)元件的光束尤其不受影響地留在垂直于矢狀面的剖面內(nèi)。
[0030]導(dǎo)光部段的光退耦面優(yōu)選位于次級(jí)聚焦線和次級(jí)光學(xué)元件之間。次級(jí)聚焦線尤其逆著光模塊的主射出方向位于光退耦面的后面。在此構(gòu)造方案中，以光退耦面為出發(fā)點(diǎn)、發(fā)散的光束不平行，而是只收窄。但還可考慮的是，次級(jí)聚焦線至少在光退耦面上延伸。
[0031]一個(gè)或所有導(dǎo)光部段的主反射面能夠分別具有一個(gè)或多個(gè)用于光線散射的小平面。小平面例如通過(guò)主反射面的一區(qū)域構(gòu)成，該區(qū)域局部地相對(duì)于主反射面的環(huán)繞區(qū)域傾斜、扭轉(zhuǎn)、挖深或提高。該小平面尤其這樣構(gòu)成，即主反射面在小平面的區(qū)域中具有局部非持續(xù)的或彎折的(即不是持續(xù)可區(qū)分的)延伸。因此，光束能夠引導(dǎo)到與其余的、通過(guò)光退耦面啟動(dòng)的光束不同的方向中。光束例如能夠有針對(duì)性地引導(dǎo)至明暗界限上方的黑暗區(qū)域中。然后借助該“架高-照明”，能夠照亮例如路牌。在小平面的伸展部位相應(yīng)較小時(shí)，只有小部分光線引導(dǎo)至黑暗區(qū)域中，因此能夠避免迎面車(chē)流的危險(xiǎn)炫目。
[0032]每個(gè)半導(dǎo)體光源(尤其分別包含一個(gè)或多個(gè)LED)都具有至少一個(gè)優(yōu)選平坦的光射出面，它由至少一個(gè)優(yōu)選筆直延伸的限定邊緣進(jìn)行限定。該限定邊緣能夠在所屬的導(dǎo)光部段的主聚焦線上延伸。但還可考慮的是，所屬的導(dǎo)光部段的主聚焦線通過(guò)光射出面延伸。
[0033]該限定邊緣能夠是光學(xué)上活躍的半導(dǎo)體面的邊緣。但還可能的是，遮光板設(shè)置有遮光板邊緣，其中遮光板邊緣定義了半導(dǎo)體光源的所述限定邊緣。
[0034]通過(guò)光射出面和限定邊緣關(guān)于主聚焦線的位置，明顯地影響了光模塊的射出光分布。如果限定邊緣在主聚焦線上延伸，則通過(guò)所屬的導(dǎo)光部段的退耦面啟動(dòng)的光分布具有明暗界限。它基本上通過(guò)限定邊緣的成像產(chǎn)生。根據(jù)光射出面以主聚焦線為出發(fā)點(diǎn)在哪些方向上延伸，射出光分布具有位于上方的黑暗區(qū)域(例如用于近光燈光分布)或位于下方的黑暗區(qū)域(例如用于遠(yuǎn)光-點(diǎn)狀-光分布)。
[0035]通過(guò)按本發(fā)明的光模塊，可為不同的導(dǎo)光部段相對(duì)于主聚焦線選擇半導(dǎo)體光源的不同布局。這一方面通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)，即對(duì)于不同的導(dǎo)光部段來(lái)說(shuō)主聚焦線朝各自的光耦合面以不同的間距進(jìn)行延伸(即選擇不同的主焦距)。另一方面，各自的半導(dǎo)體光源能夠朝所屬的光耦合面以不同的間距設(shè)置在光模塊上。[0036]第一半導(dǎo)體光源或第一組半導(dǎo)體光源例如分別這樣設(shè)置，即各自所屬的導(dǎo)光部段的主聚焦線在各光射出面的限定邊緣上延伸。第二半導(dǎo)體光源或第二組半導(dǎo)體光源能夠這樣設(shè)置，即主聚焦線通過(guò)光射出面延伸。在這種情況下，第一半導(dǎo)體光源或第一組半導(dǎo)體光源例如構(gòu)成近光燈-光源，而第二半導(dǎo)體光源或第二組半導(dǎo)體光源構(gòu)成遠(yuǎn)光燈-光源。不同的半導(dǎo)體光源優(yōu)選能夠相互獨(dú)立地電操控，因此能夠可選地接通遠(yuǎn)光燈。
[0037]光耦合面優(yōu)選構(gòu)成為平坦的并且相對(duì)于優(yōu)選同樣平坦的光射出面這樣傾斜，即在光耦合面和光射出面之間形成間隙，該間隙的尺寸可通過(guò)光射出面的延伸而變化。尤其該間隙通過(guò)光射出面以主聚焦線為出發(fā)點(diǎn)的延伸持續(xù)地?cái)U(kuò)大。優(yōu)選構(gòu)成為圓錐狀的間隙。光耦合面的拱起的延伸也可能是有利的。凹下的延伸能夠例如耦合更大的光量。凸起的光耦合面可能是有利的，以便在耦合之后減少光束的發(fā)散，并且使耦合的光束的性能與導(dǎo)光部段的數(shù)字孔徑相匹配。
[0038]但還可考慮的是，光耦合面和光射出面兩個(gè)都構(gòu)成為平坦的，并且相互平行地延伸。那么，該間隙具有恒定的厚度。
[0039]導(dǎo)光部段的光退稱面優(yōu)選垂直于矢狀面延伸，尤其還垂直于光模塊的主射出方向。光退耦面例如構(gòu)成為平坦的并且垂直地豎立在主射出方向和矢狀面上。還可考慮的是，該光退耦面構(gòu)成為拱起的，尤其凸出地拱起。在此，它們例如在平行矢狀面的剖面中具有凸出的拱起，并且在垂直于矢狀面的剖面中優(yōu)選無(wú)彎曲。
[0040]次級(jí)光學(xué)元件優(yōu)選構(gòu)成為圓柱透鏡，用來(lái)在平行于矢狀面的剖面內(nèi)實(shí)現(xiàn)光聚集。圓柱透鏡在矢狀面中的剖面中或在平行于矢狀面的剖面中例如具有會(huì)聚透鏡橫截面，并在垂直于矢狀面的剖面中優(yōu)選無(wú)彎曲。就此而言，該圓柱透鏡配備有圓柱軸線，圓柱透鏡的光穿透面圍繞著該圓柱軸線拱起。在此將圓柱透鏡的光學(xué)上有效的表面稱為光穿透面，光線通過(guò)它進(jìn)入透鏡中或從透鏡中輸出。
[0041]圓柱透鏡能夠在其光穿透面中的一個(gè)或兩個(gè)上具有散射結(jié)構(gòu)。它們構(gòu)成為軋輥狀，其中散射結(jié)構(gòu)的軋輥軸線平行于圓柱透鏡的圓柱軸線進(jìn)行延伸。這種散射結(jié)構(gòu)雖然阻礙了圓柱透鏡的束集作用，但也實(shí)現(xiàn)了光輸出部段的均勻照射。
[0042]通過(guò)以下方式能夠尤其簡(jiǎn)單地制造緊湊的光模塊，即圓柱透鏡與主光學(xué)元件的導(dǎo)光部段連接成一體。這一點(diǎn)尤其通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)，即導(dǎo)光部段的光退耦面與圓柱透鏡的光穿透面重合。就此而言，圓柱透鏡和導(dǎo)光部段通過(guò)光退耦面和光穿透面彼此連接成一體。這可使光模塊的所有光學(xué)單元構(gòu)成為唯一的模制件。
[0043]導(dǎo)光部段和圓柱透鏡以及主光學(xué)元件的共同的退耦部段都能由玻璃或塑料構(gòu)成。合適的塑料尤其是有機(jī)玻璃、聚碳酸酯(PC)、聚酸甲酯(PMMA)、環(huán)烯烴聚合物(C0P)、環(huán)烯烴共聚物(C0C)、聚均苯四甲酰亞胺(PMMI)或聚砜(PSU)。所述的塑料尤其能夠以澆鑄法加工。
[0044]本發(fā)明的另一實(shí)施形式在于，次級(jí)光學(xué)元件構(gòu)成為圓柱反射器。它尤其構(gòu)成為圓柱形凹鏡或圓柱形拋物面鏡的部段或節(jié)段。圓柱反射器例如在矢狀面中具有(優(yōu)選拋物狀的)曲度，并且在垂直于矢狀面的剖面中尤其無(wú)彎曲。因?yàn)閳A柱反射器光線不僅能聚集或束集，而且能通過(guò)反射偏轉(zhuǎn)，所以借助所述結(jié)構(gòu)能夠在構(gòu)造上預(yù)先設(shè)定光模塊的主射出方向。此外，例如能避免在透鏡中局部出現(xiàn)的色差，該色差可能會(huì)在光模塊的射出光分布中引起不期望的色彩邊緣(Farbrander).圓柱反射器能夠具有散射結(jié)構(gòu)和/或小平面，以便達(dá)到均勻的射出光分布。例如可考慮軋輥狀的散射結(jié)構(gòu)，它的軋輥軸線平行于圓柱反射器的圓柱軸線進(jìn)行延伸。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0045]本發(fā)明的其它細(xì)節(jié)和有利的構(gòu)造方案從以下的描述中得出，借助這些描述詳細(xì)地說(shuō)明和闡述了本發(fā)明的在附圖中示出的實(shí)施例。
[0046]其中:
[0047]圖1示出了用來(lái)闡述幾何形狀和造型特征的光模塊，；
[0048]圖2示出了按本發(fā)明的光模塊的透視圖；
[0049]圖3示出了圖2的光模塊的俯視圖；
[0050]圖4示出了按本發(fā)明的光模塊另一實(shí)施形式的透視圖；
[0051]圖5示出了圖4的光模塊的俯視圖；
[0052]圖6示出了半導(dǎo)體光源布局的闡述性視圖；
[0053]圖7示出了半導(dǎo)體光源布局的闡述性視圖；
[0054]圖8闡述了在按本發(fā)明的光模塊中光程的視圖；
[0055]圖9-圖14示出了主光學(xué)元件的構(gòu)造方案的視圖；
[0056]圖15示出了用于按本發(fā)明的光模塊的另一構(gòu)造方案；
[0057]圖16和17示出了次級(jí)元件的構(gòu)造方案的視圖；
[0058]圖18示出了光模塊的另一備選的構(gòu)造方案的視圖；
[0059]圖19示出了光模塊的另一構(gòu)造方案的視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0060]在下面的描述中用同一個(gè)參考標(biāo)記表示相同或彼此相當(dāng)?shù)臉?gòu)件。
[0061]下面借助空間中的不同平面來(lái)表述不同構(gòu)件的空間位置。為了闡述平面，圖1示出了光模塊10的細(xì)節(jié)，其中所示的造型特征能夠應(yīng)用在所有按本發(fā)明的光模塊上。
[0062]在圖1中示出了半導(dǎo)體光源12、作為主光學(xué)元件的一部分的圓盤(pán)狀的導(dǎo)光部段14以及構(gòu)成為圓柱透鏡19的次級(jí)光學(xué)單元18。
[0063]為光模塊定義了主射出方向20，在空間上的中點(diǎn)處以該主射出方向射出光能。此夕卜，還定義了矢狀面22，它在所示實(shí)施例中通過(guò)水平線的方向和主射出方向20延伸。此外，還將子午線平面24定義為這樣的平面，即它垂直于矢狀面22進(jìn)行延伸并且由垂直線和主射出方向20延伸。
[0064]在光模塊10運(yùn)行時(shí)，在測(cè)試屏幕26上觀察射出光分布28的強(qiáng)度分布。該測(cè)試屏幕26在垂直于主射出方向20的方向上(也就是說(shuō)，既垂直于矢狀面22，也垂直于子午線平面24)延伸，并且在主射出方向20的方向上設(shè)置得與光模塊10有很大的間距。射出光分布28的區(qū)域的空間位置在測(cè)試屏幕26上借助垂直和水平的角座標(biāo)V、H進(jìn)行說(shuō)明。這些角座標(biāo)V、H在測(cè)試屏幕26的平面中與由水平線和垂直線延伸的笛卡爾座標(biāo)系統(tǒng)中的座標(biāo)是一致的。
[0065]在所示的實(shí)施例中，射出光分布28具有明暗界限HDG，它將垂直的、位于下方的明亮區(qū)域30與垂直的、位于上方的黑暗區(qū)域32相互分隔開(kāi)來(lái)。這種射出光分布28作為近光燈光分布應(yīng)用在機(jī)動(dòng)車(chē)-前大燈中。
[0066]在圖1中可看到半導(dǎo)體光源12的LED-芯片，此外它還可具有其它的LED-芯片。半導(dǎo)體光源12的所示的LED-芯片設(shè)置在冷卻體36上，以便能排出LED的余熱。
[0067]從主光學(xué)元件中只示出了圓盤(pán)狀的導(dǎo)光部段14，它平面地垂直于矢狀面22進(jìn)行延伸。該導(dǎo)光部段14具有垂直于其延伸平面測(cè)量的厚度，該厚度基本上小于導(dǎo)光部段14在其延伸平面中的尺寸。該導(dǎo)光部段14具有面向半導(dǎo)體光源12的光耦合面38，光線能夠通過(guò)該光耦合面耦合到導(dǎo)光部段14中。這樣耦合的光線能夠在導(dǎo)光部段14中在全內(nèi)反射的情況下引導(dǎo)至光退耦面40，光線能夠通過(guò)該光退耦面從導(dǎo)光部段14中輸出。全內(nèi)反射在此尤其出現(xiàn)在主反射面42上。在所示的實(shí)施例中，主反射面42由光耦合面38延伸至光退率禹面40。
[0068]主反射面42這樣凸出地關(guān)于矢狀面22拱起，即導(dǎo)光部段14的光學(xué)特征能夠通過(guò)主聚焦線44來(lái)展現(xiàn)。它的特征在于，想象中的、由主聚焦線在垂直于主聚焦線44的剖面中發(fā)散的光束在穿透光耦合面38和全反射之后至少在主反射面42上偏轉(zhuǎn)為通過(guò)光退耦面40啟動(dòng)的光束，該光束在垂直于矢狀面22的剖面中基本上由平行的光程構(gòu)成。就此而言，導(dǎo)光部段14準(zhǔn)直地(Kollimierend)作用在垂直于矢狀面22的剖面內(nèi)。
[0069]次級(jí)光學(xué)元件18構(gòu)成為圓柱透鏡19，它在光學(xué)上有效的光穿透面46圓柱形地圍繞著圓柱軸線拱起。在平行于矢狀面22的剖面中，圓柱透鏡19分別具有會(huì)聚透鏡橫截面。在垂直于矢狀面22的剖面中，圓柱透鏡19優(yōu)選具有無(wú)彎曲的走向。圓柱透鏡19的光學(xué)特征還通過(guò)次級(jí)聚焦線50來(lái)展現(xiàn)。它的特征在于，想象中的、以次級(jí)聚焦線為出發(fā)點(diǎn)、在垂直于次級(jí)聚焦線50的剖面中發(fā)散的光束在穿透圓柱透鏡19之后變形為一光束，該光束在平行于矢狀面22的剖面中基本上由平行的光線構(gòu)成。就此而言，次級(jí)光學(xué)元件18準(zhǔn)直地作用在平行于矢狀面22的剖面內(nèi)。
[0070]次級(jí)光學(xué)元件18和主光學(xué)元件16這樣相互設(shè)置，即次級(jí)聚焦線50垂直于主聚焦線44進(jìn)行延伸。對(duì)于所有按本發(fā)明的光模塊來(lái)說(shuō)可能有利的是，主聚焦線44在次級(jí)聚焦線50和次級(jí)光學(xué)無(wú)件18之間延伸。該從屬于圓柱透鏡19的焦距例如這樣選擇，即次級(jí)聚焦線50逆著主射出方向20朝導(dǎo)光部段12的光退耦面40偏置。次級(jí)光學(xué)元件18因此非準(zhǔn)直地作用，而是光束只在平行于矢狀面22的剖面內(nèi)收窄。但還可考慮的是，為圓柱透鏡19選擇更短的焦距，因此次級(jí)聚焦線50靠近圓柱透鏡19進(jìn)行延伸，例如在主聚焦線44和圓柱透鏡19之間延伸，或在光退耦面40的范圍內(nèi)或在光退耦面上延伸。
[0071]在圖1的情況下，光退耦面40垂直于矢狀面22并垂直于子午線平面進(jìn)行延伸。在所示的實(shí)施例中，導(dǎo)光部段14構(gòu)造得朝子午線平面24鏡像對(duì)稱。同樣，圓柱透鏡19關(guān)于子午線平面24是鏡像對(duì)稱的。次級(jí)聚焦線50在子午線平面24中延伸中。
[0072]為了闡述光程，在圖1中畫(huà)出了主光52，它在穿透次級(jí)光學(xué)元件18之后沿著主射出方向20落到明暗界限HDG上。該主光52在子午線平面24中延伸。該主光52以主聚焦線44為出發(fā)點(diǎn)通過(guò)光耦合面38碰到導(dǎo)光部段14，并在凸出拱起的主反射面42上全反射，并且通過(guò)光退耦面40從導(dǎo)光部段14中輸出。隨后，主光52在子午線平面24中平行于矢狀面22進(jìn)行延伸。因?yàn)橹鞴?2不具有垂直于子午線平面24的方向分量(Richtungskomponente),所以它的延伸不受圓柱透鏡19影響(在所示的實(shí)施例中)。主光52因此在圓柱透鏡19之后延伸到子午線平面24中，并且垂直于矢狀面22沿著主射出方向20延伸。
[0073]對(duì)于所有按本發(fā)明的光模塊來(lái)說(shuō)，能夠應(yīng)用對(duì)于光模塊10在圖1中闡述的尤其導(dǎo)光部段14和次級(jí)光學(xué)元件18的造型特征。同樣為了闡述本發(fā)明的其它實(shí)施形式，參照按圖1定義的矢狀面22、子午線平面24、測(cè)試屏幕26和主射出方向20。
[0074]在圖2和3中不出了按本發(fā)明的光模塊60。光模塊60的主光學(xué)兀件16以圖1所不的方式包含三個(gè)導(dǎo)光部段14、14a和14b以及構(gòu)成為圓柱透鏡19的次級(jí)光學(xué)兀件18。
[0075]每個(gè)導(dǎo)光部段14、14a、14b都這樣配備有作為半導(dǎo)光源的基座62、62a、62b(LED-芯片)，即由各基座62、62a、62b發(fā)射的光線通過(guò)各自所屬的光耦合面耦合到各自的導(dǎo)光部段14、14a、14b中。
[0076]這三個(gè)導(dǎo)光部段14、14a、14b并排地延伸并且分別垂直于矢狀面22進(jìn)行延伸(圖1)。在此，中間的導(dǎo)光部段14以參照?qǐng)D1闡述的方式構(gòu)成。兩個(gè)外側(cè)的導(dǎo)光部段14a和14b在平行于矢狀面22的剖面中(圖1)彎曲地延伸，這在下面尤其參照?qǐng)D12還將詳細(xì)闡述。
[0077]導(dǎo)光部段14、14a、14b這樣延伸，即它們通到主光學(xué)元件16的共同的退耦部段64中(圖3)為止。該退耦部段64具有共同的光退耦面66，其按圖1包含導(dǎo)光部段14、14a和14b的光退稱面40。尤其可考慮的是,退稱部段64與導(dǎo)光部段14、14a和14b —體地成型。
[0078]但與上述構(gòu)造方案不同，也可以考慮的是，每個(gè)導(dǎo)光部段14、14a和14b都具有圖1所示類型的單獨(dú)的光退耦面40，導(dǎo)光部段14、14a、14b通過(guò)該光退耦面通到退耦部段64(例如在非一體的造型)中為止。那么對(duì)于退耦部段64來(lái)說(shuō)，例如也可以選擇光學(xué)性能(例如，折射系數(shù))不同于導(dǎo)光部段14、14a、14b的材料。在圖3中，導(dǎo)光部段14、14a、14b和退耦部段64之間的過(guò)渡通過(guò)線條標(biāo)出。但它不必是分離的構(gòu)件。
[0079]如圖3所示，每個(gè)導(dǎo)光部段14、14&、1牝都配備有主聚焦線44、44&、4413。這些主聚焦線44、44a、44b分別在矢狀面22中延伸(對(duì)比圖1)。在其沿著主射出方向20的延伸方向上，導(dǎo)光部段14、14a、14b具有不同的長(zhǎng)度。所屬的主聚焦線44、44a、44b尤其在光模塊60中不是在共同的、想象中的線上延伸。而是主聚焦線44相對(duì)于主聚焦線44a、44b在主射出方向20上偏置。原則上，每個(gè)導(dǎo)光部段14、14a、14b都能這樣構(gòu)成，即產(chǎn)生期望的焦距，并因此產(chǎn)生各自所屬的主聚焦線44、44a、44b的期望延伸。不同的導(dǎo)光部段14、14a、14b尤其能夠配備不同的焦距，因此借助不同的導(dǎo)光部段14、14a、14b能夠?qū)崿F(xiàn)不同的光功能(近光燈、遠(yuǎn)光燈、日間行車(chē)燈)。
[0080]同樣可考慮的是，基座62、62a、62b分別關(guān)于其各自所屬的導(dǎo)光部段14、14a、14b的主聚焦線44、44a、44b設(shè)置在不同的位置上。
[0081]在光模塊60中，在光程中置于主光學(xué)元件16之后的次級(jí)光學(xué)元件18共同地以參照?qǐng)D1闡述的方式作用于所有導(dǎo)光部段14、14a、14b。次級(jí)聚焦線50垂直于所有主聚焦線44、44a、44b進(jìn)行延伸。
[0082]在圖2和3的情況下，包含許多導(dǎo)光部段14、14a、14b主光學(xué)元件16構(gòu)造得朝子午線平面24鏡像對(duì)稱(它具有在圖1中闡述的位置，但在圖2中為了視覺(jué)清晰沒(méi)有標(biāo)出)。單個(gè)半導(dǎo)體光源62、62a、62b優(yōu)選也可作為整體設(shè)置且構(gòu)造得朝子午線平面24鏡像對(duì)稱。因?yàn)閳A柱透鏡19也朝子午線平面24構(gòu)造得鏡像對(duì)稱(對(duì)照?qǐng)D1)，所以子午線平面24是整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的對(duì)稱面。
[0083]在圖4和5中不出了光模塊70。它與光模塊60的不同之處在于,這三個(gè)導(dǎo)光部段14、14a、14b直接通到共同的次級(jí)光學(xué)元件18中為止。
[0084]次級(jí)光學(xué)元件18構(gòu)成為圓柱透鏡元件72，它具有圓柱透鏡表面74。該圓柱透鏡表面74圓柱狀地圍繞著圓柱軸線76拱起，該圓柱軸線垂直于矢狀面22 (圖1)和主射出方向20進(jìn)行延伸。此外，透鏡元件72還具有過(guò)渡部段78，主光學(xué)元件16的導(dǎo)光部段14、14a、14b通到該過(guò)渡部段中為止。
[0085]導(dǎo)光部段14、14a、14b通過(guò)其光退耦面40、40a、40b (見(jiàn)圖1的闡述)與透鏡元件72的過(guò)渡部段78這樣相連，即穿透光退耦面40、40a、40b的光線在透鏡元件72中傳播，并穿透圓柱透鏡表面74時(shí)折射。由于圓柱透鏡表面74的圓柱形形狀，透鏡元件72又能配備(虛擬的)具有上述性能的主聚焦線50。
[0086]透鏡兀件72通過(guò)光退稱面40、40a、40b與導(dǎo)光部段14、14a、14b連成一體。該連接尤其是這樣的，即光線從導(dǎo)光部段14、14a、14b過(guò)渡時(shí)通過(guò)(想象中的)光退耦面40、40a、40b在透鏡元件72中無(wú)折射地傳播。由構(gòu)成主光學(xué)元件60的導(dǎo)光部段14、14a、14b以及構(gòu)成次級(jí)光學(xué)元件18的透鏡元件72組成的單元尤其能夠作為一體化的模制件例如在燒鑄方法中由合適的塑料制成。
[0087]還可考慮的是，由在圖2和3中示出的光模塊60通過(guò)以下方式產(chǎn)生一體化的結(jié)構(gòu)，即退耦部段64按圖2和3通過(guò)其光退耦面66 —體化地與圓柱透鏡19的光穿透面46相連。
[0088]在按本發(fā)明的光模塊中，射出光分布28的特征基本上通過(guò)半導(dǎo)體光源12相對(duì)于各自所屬的主聚焦線44的布局來(lái)決定，這在下面借助圖6進(jìn)行闡述。
[0089]優(yōu)選應(yīng)用發(fā)光二極管(LED)作為半導(dǎo)體光源12、62，它們具有平坦的光射出面80，其由筆直延伸的限定邊緣82清晰地限定。例如具有正方形光射出面80和相應(yīng)限定邊緣82的LED是很常見(jiàn)的。優(yōu)選多個(gè)這樣的LED設(shè)置在共同的基座62上并且構(gòu)成半導(dǎo)體光源12。
[0090]在圖6中分別描繪了這種半導(dǎo)體光源12，其中如果半導(dǎo)體光源12加裝在當(dāng)前類型的光模塊中，則標(biāo)出了所屬的導(dǎo)光部段14的主聚焦線44的三個(gè)可能的延伸。在此，為光射出面80的平面定義了向前方向84 (例如基本上在主射出方向20的方向上)以及向后方向85 (例如逆著主射出方向20)。
[0091]在圖6a的情況下，半導(dǎo)體光源12是這樣設(shè)置，即所屬的主聚焦線44通過(guò)光射出面80延伸。對(duì)于在測(cè)試屏幕26 (參見(jiàn)圖1)上觀察的射出光分布28來(lái)說(shuō)，在圖6a的右邊半導(dǎo)體光源12的草圖旁邊還產(chǎn)生了所示的照明圖像。
[0092]導(dǎo)光部段14使發(fā)散的、源自主聚焦線44的光束在垂直于主聚焦線14的剖面內(nèi)平行。因?yàn)楣馍涑雒?0在向前方向84和向后方向85上都以主聚焦線44為出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行延伸，所以垂直朝上具有方向分量的光束以及垂直朝下具有方向分量的光束都通過(guò)光退耦面和次級(jí)光學(xué)元件18啟動(dòng)。因此，射出光分布28沒(méi)有明暗界限，而是具有點(diǎn)狀-光分布的特性，其在主射出方向周?chē)哂泄鈴?qiáng)中心(例如通過(guò)在圖1中闡述的主光52發(fā)出)。
[0093]在圖6b的情況下，光射出面80的限定邊緣82在主聚焦線44上延伸。光射出面80以主聚焦線44為出發(fā)點(diǎn)在向后方向85上延伸。以所述限定邊緣82為出發(fā)點(diǎn)的光線在主射出方向20中平行。這一點(diǎn)在測(cè)試屏幕26上引起明暗界限HDG，如同在圖6b中在射出光分布28的草圖中在芯片62的視圖右邊標(biāo)出的一樣。光束在穿透光退耦面40或次級(jí)光學(xué)兀件18之后具有垂直朝下的方向分量,該光束以在向后方向85上延伸的光射出面為出發(fā)點(diǎn)。因此，射出光分布28具有垂直地位于下方的明亮區(qū)域30和從這里由明暗界限HDG隔開(kāi)的、垂直地位于上方的黑暗區(qū)域32。
[0094]在圖6c的實(shí)施例中，光射出面80以主聚焦線44為出發(fā)點(diǎn)在向前方向84上延伸。在此，主聚焦線44通過(guò)光射出面80的限定邊緣82進(jìn)行延伸。相應(yīng)地，以位于主聚焦線44上的限定邊緣82為出發(fā)點(diǎn)的光線相應(yīng)地再次引起了清晰的明暗界限HDG，其中在這種情況下明亮區(qū)域30垂直地位于黑暗區(qū)域32上方(在圖6c的右邊示出)。
[0095]在圖6b和6c的情況下，限定邊緣82分別作為射出光分布28的明暗界限進(jìn)行描繪，該限定邊緣在各自的主聚焦線44上延伸。其余的光射出面80通過(guò)導(dǎo)光部段14和次級(jí)光學(xué)元件18投射到相應(yīng)的光源圖像中。如果光射出面80相對(duì)于主聚焦線44在向前方向84或向后方向85上推移，則所述光源圖像的位置在垂直方向上在測(cè)試屏幕26上改變。在此，導(dǎo)光部段14優(yōu)選這樣構(gòu)成，即在推移時(shí)各光源圖像的沿著垂直方向V測(cè)量的大小不會(huì)變化。
[0096]如同所述的一樣，因?yàn)樯涑龉夥植?8的特性取決于半導(dǎo)體光源12關(guān)于主聚焦線44的位置，所以借助按本發(fā)明的布局能以簡(jiǎn)單的方式實(shí)現(xiàn)多功能-光模塊。為此，能夠設(shè)置多個(gè)半導(dǎo)體光源12，其中設(shè)置按圖6b的方式構(gòu)成的第一組半導(dǎo)體光源12。第二組能夠具有按圖6c的方式設(shè)置的半導(dǎo)體光源12。這一點(diǎn)在圖7中示出。那么，第一組半導(dǎo)體光源引起了具有垂直地位于下方的明亮區(qū)域的射出光分布，相反第二組引起了具有垂直地位于上方的明亮區(qū)域的射出光分布(參照?qǐng)D6)。因此，所述的第一組能夠供應(yīng)機(jī)動(dòng)車(chē)-前大燈的近光燈光分布，它具有水平延伸的明暗界限。第二組能夠作為遠(yuǎn)光燈光源來(lái)使用，它照亮了明暗界限上方。
[0097]在所述的實(shí)施例中，第一組半導(dǎo)體光源優(yōu)選能夠與第二組半導(dǎo)體光源無(wú)關(guān)地進(jìn)行電控制(尤其是接通和斷開(kāi))。因此，能夠根據(jù)近光燈-光分步的需要來(lái)接通和斷開(kāi)遠(yuǎn)光燈-光分布。
[0098]為了在明暗界限上方的遠(yuǎn)光燈-照明和明暗界限下方的基本光-光分布之間實(shí)現(xiàn)盡量均勻的過(guò)渡，例如第二組的光射出面80能夠這樣推移，即光射出面80略微地覆蓋主聚焦線44。
[0099]對(duì)于不同的導(dǎo)光部段14來(lái)說(shuō)，在按本發(fā)明的光模塊中能夠關(guān)于各自的主聚焦線44選擇所屬半導(dǎo)體光源12的不同布局。因此，借助不同的導(dǎo)光部段14能夠?yàn)樯涑龉夥植甲鞒霾煌呢暙I(xiàn)。但還可考慮的是，導(dǎo)光部段14配備有基座62，其具有多個(gè)帶有光射出面80的LED，其中不同的LED關(guān)于一個(gè)或同一個(gè)導(dǎo)光部段14的主聚焦線44占據(jù)不同的位置。
[0100]按本發(fā)明的光模塊的導(dǎo)光部段14的光學(xué)性能在下面借助圖8進(jìn)行詳細(xì)闡述。圖8示出了穿過(guò)按本發(fā)明的光模塊(例如光模塊60)的剖面，其中該剖面垂直于矢狀面22進(jìn)行延伸。
[0101]為了達(dá)到所述的光學(xué)性能，導(dǎo)光部段14(尤其是主反射面42、光耦合面38、光退耦面40)這樣構(gòu)成，即光學(xué)路徑(在垂直于主聚焦線44的投影中)對(duì)于所有的、以主聚焦線44為出發(fā)點(diǎn)、通過(guò)光耦合面48啟動(dòng)且在主反射面42上全反射的光線來(lái)說(shuō)一直到穿透光退耦面40 (以及通過(guò)次級(jí)光學(xué)元件18的其它延伸中)都是恒定不變的。通過(guò)材料部段的光學(xué)路徑在此以已知的方式是指各自所屬的折射系數(shù)Iii和在各自的材料部段中經(jīng)過(guò)的路徑Si的乘積。在圖8中示例性地示出了三個(gè)不同光線在垂直于主聚焦線44的平面中的光學(xué)路徑。第一光線以主聚焦線44為出發(fā)點(diǎn)經(jīng)過(guò)了路徑Si直至光耦合面38，并在導(dǎo)光部段14中經(jīng)過(guò)了路徑s2直至主反射面42，并在全反射之后通過(guò)導(dǎo)光部段14經(jīng)過(guò)路徑s3直至光退耦面40，并從導(dǎo)光部段14中輸出之后經(jīng)過(guò)了其它的路徑部段s4、s5 (通過(guò)次級(jí)光學(xué)元件18)和s6。在此，導(dǎo)光部段14的折射系數(shù)對(duì)于路徑部段s2和s3來(lái)說(shuō)是決定性的，對(duì)此路徑部段Si和s4通過(guò)空氣延伸。相應(yīng)地，示出了另外兩個(gè)路徑(si’、s2’、s3’、s4’、s5’、s6’和Si”、s2”、s3”、s4”、s5”、s6”)，它們的不同之處在于全反射的點(diǎn)在全反射面42上的位置。通過(guò)單個(gè)路徑部段合起來(lái)的乘積Si乘Iii對(duì)于所有路徑都是恒定不變的。
[0102]在圖8所示的實(shí)施例中，導(dǎo)光部段14以蛋糕塊的方式由拋物線狀的圓柱體構(gòu)成，其中光耦合面38以銳角與光退耦面40會(huì)聚。在所示的實(shí)施例中，主反射面42從光耦合面38 一直延伸至光退耦面40。但該構(gòu)造方案不是強(qiáng)制必需的。尤其可考慮的是，光耦合面38和光退耦面40圍成直角。如果導(dǎo)光部段14具有其它的限定面，則光耦合面38和光退耦面40也能平行地延伸，如同下面還參照?qǐng)D15詳細(xì)闡述的一樣。
[0103]在圖8的實(shí)施例中，光耦合面38基本上與半導(dǎo)體光源12(其例如以參考圖6闡述的方式構(gòu)成)的未詳細(xì)示出的光射出面平行地延伸。因此，在光耦合面38和光射出面80之間形成間隙88，該間隙沿著半導(dǎo)體光源12的光射出面的延伸具有恒定的尺寸。但還可考慮這樣的構(gòu)造方案，即光耦合面38呈角度地朝半導(dǎo)體光源12的光射出面延伸，并因此間隙88具有可通過(guò)光射出面的延伸而變化的尺寸。同樣，光耦合面38能夠拱起地(例如凸起或凹下彎曲地)構(gòu)成，因此間隙88的尺寸通過(guò)半導(dǎo)體光源12的光射出面的延伸而變化。
[0104]下面在圖9至14中闡述了導(dǎo)光部段14的構(gòu)造方案。它們能夠應(yīng)用在按本發(fā)明的光模塊的所有導(dǎo)光部段中，其中在圖9至14中分別只示出了單個(gè)導(dǎo)光部段14。
[0105]如圖9所示，不是導(dǎo)光部段14的所有限定面都必須在光學(xué)上起效。導(dǎo)光部段14尤其能夠在主反射面42和光退耦面40之間或在光耦合面38和光退耦面40之間或在光耦合面38和主反射面42之間的區(qū)域中具有在光學(xué)上無(wú)功能的部段，也就是說(shuō)，對(duì)于導(dǎo)光部段14的光學(xué)性能來(lái)說(shuō)基本上沒(méi)有意義。因此，導(dǎo)光部段14例如在光退耦面40朝主反射面42和朝光耦合面38的過(guò)渡部位上具有凸緣狀的超出部位90。該超出部位能夠當(dāng)作導(dǎo)光部段14的固定部段來(lái)使用。同樣，通過(guò)該凸緣狀的超出部位90還能實(shí)現(xiàn)位置準(zhǔn)確地定向。相應(yīng)地，可在光耦合面38和主反射面42之間的過(guò)渡部位上設(shè)置固定或定位部段92。該固定或定位部段90，92優(yōu)選在制造導(dǎo)光部段14時(shí)在澆鑄步驟中與它一體地成型。
[0106]導(dǎo)光部段14由其它的導(dǎo)光面94和96限定，它們垂直于矢狀面22 (圖1)。就此而言，這些其它的導(dǎo)光面94和96形成了平面延伸的導(dǎo)光部段14的較大側(cè)面，而光耦合面38、光退耦面40和主反射面42是圓盤(pán)狀導(dǎo)光部段14的窄側(cè)面。就通過(guò)導(dǎo)光部段14的光線輸送而言，所述其它的導(dǎo)光面94和96的功能是,使具有方向分量的光線垂直于主射出方向20在全內(nèi)反射的情況下由光I禹合面38引導(dǎo)至光退I禹面40。
[0107]如圖10所示，所述其它的導(dǎo)光面94和96尤其垂直地豎立在矢狀面22 (圖10的視線面)，并且能夠相互平行地延伸。
[0108]在圖11中示出了備選的構(gòu)造方案。在此，所述其它的導(dǎo)光面94和96同樣垂直于矢狀面22 (圖11的視線面)，但在主射出方向20上分離地延伸，因此導(dǎo)光部段14的在垂直于主射出方向20的剖面中測(cè)定的橫截面在主射出方向20的方向上前進(jìn)時(shí)持續(xù)地?cái)U(kuò)大。所述其它的導(dǎo)光面94和96尤其構(gòu)成為平坦的，并彼此圍成在主射出方向20上敞開(kāi)的銳角。因此，導(dǎo)光部段14在平行于矢狀面22 (圖11的視線面)的剖面中具有梯形的形狀。就此而言，所述其它的導(dǎo)光面94和96呈圓錐狀地分離地延伸。在圖11的實(shí)施例中，導(dǎo)光部段14構(gòu)造得朝子午線平面24鏡像對(duì)稱。但還可考慮的是，導(dǎo)光部段14在垂直于子午線平面的方向上偏置，或者導(dǎo)光面94與主射出方向20圍成與導(dǎo)光面96不同的另一(銳)角。
[0109]圖12示出了在平行于矢狀面22 (圖12的視線面)的剖面中彎曲的導(dǎo)光部段14的造型。在此，所述其它的導(dǎo)光面94和96垂直地在矢狀面22上延伸,但在平行于矢狀面22的剖面內(nèi)彎曲。在此，導(dǎo)光面94和96尤其非平行地延伸，而是具有略有偏差的延伸，使得導(dǎo)光部段14的橫截面再次在主射出方向20上前進(jìn)時(shí)持續(xù)地?cái)U(kuò)大。從圖11的視圖中得出，圖12所示的導(dǎo)光部段14通過(guò)以下方式獲得，即選擇在具有矢狀面22的剖面中彎曲延伸的引導(dǎo)面98，來(lái)代替作為導(dǎo)光部段14的對(duì)稱面的子午線平面24，因此所述其它的導(dǎo)光面94和96朝引導(dǎo)面98的鏡像對(duì)稱只適用于導(dǎo)光面94和96在引導(dǎo)面98上的極小的、相互垂直投射的表面部分。就此而言，該引導(dǎo)面構(gòu)成導(dǎo)光部段的中性纖維。
[0110]此外在圖12的實(shí)施例中，導(dǎo)光部段14在垂直于子午線平面24的方向上偏置。
[0111]導(dǎo)光部段14的在圖10至12所示的構(gòu)造方案具有共同點(diǎn)，即導(dǎo)光部段14在垂直于主射出方向20的剖面中(或在垂直地豎立在子午線平面24和矢狀面22上的剖面中)基本上具有長(zhǎng)方形的形狀。因此在所述其它的導(dǎo)光面94和96上進(jìn)行全反射時(shí)，光線不能獲得垂直于矢狀面22的附加方向分量。
[0112]在圖12所示的導(dǎo)光部段14的彎折的構(gòu)造方案中有利的是，多個(gè)導(dǎo)光部段14并排設(shè)置并且應(yīng)該通到共同的退耦部段64 (圖2)或共同的、一體模制的次級(jí)光學(xué)元件18 (圖4)中為止。
[0113]在圖13和14中所示的用于導(dǎo)光部段14的構(gòu)造方案中，導(dǎo)光部段14的主反射面42具有小平面(Facette) 102，用來(lái)實(shí)現(xiàn)有針對(duì)性的光線散射(圖13a)。該小平面102這樣構(gòu)成，即由主反射面42在小平面102的區(qū)域中反射的光線104有針對(duì)性地偏轉(zhuǎn)到一個(gè)方向上，該方向與在小平面102的周?chē)h(huán)境中反射的光線之間存在著偏差。因此，例如能夠?qū)崿F(xiàn)圖13b所示類型的射出光分布28。該射出光分布28具有明暗界限HDG，它限定了垂直地位于下方的明亮區(qū)域30 (在測(cè)試屏幕上的視圖以參照?qǐng)D1闡述的方式)。該小平面102使一部分由半導(dǎo)體光源12發(fā)射的光線有針對(duì)性地引導(dǎo)至明暗界限HDG上方的黑暗區(qū)域中，它引起了射出光分布28的借助相對(duì)較弱的強(qiáng)度照亮的“架高-區(qū)域”106 (對(duì)照?qǐng)D13b)。它能夠照亮路牌，而不會(huì)使迎面車(chē)流感到炫目。
[0114]如同在圖14的細(xì)節(jié)圖中可看到的一樣，小平面102通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)，即主反射面42的隔開(kāi)區(qū)域相對(duì)于主反射面42的周?chē)鷧^(qū)域以小平面角α傾斜。在圖14中用虛線示出了不具有小平面102的主反射面42’的走向。因此，光線104偏轉(zhuǎn)到明暗界限HDG上方的區(qū)域中。小平面102優(yōu)選設(shè)置在導(dǎo)光部段14的面向次級(jí)光學(xué)元件18的邊緣部段中。尤其可考慮的是，導(dǎo)光部段14在主反射面42的前方邊緣的區(qū)域中以小平面102的形式構(gòu)成。
[0115]圖15描述了用于導(dǎo)光部段14的另一構(gòu)造方案，它實(shí)現(xiàn)了光模塊110的結(jié)構(gòu)作為本發(fā)明的其他實(shí)施形式。圖15示出了垂直于矢狀面(參照?qǐng)D1)的剖面圖。可看到導(dǎo)光部段14，它在子午線平面中呈圓盤(pán)狀地平面地延伸。
[0116]導(dǎo)光部段14與上述構(gòu)造方案的不同之處在于，設(shè)置與主反射面42相對(duì)而置的對(duì)置反射面112。它在其延伸中在平行于子午線平面24 (圖15的視圖面)的剖面中尤其構(gòu)成為平坦的或只輕微地彎曲。就導(dǎo)光部段14的其它側(cè)面的結(jié)構(gòu)而言，請(qǐng)參照?qǐng)D8至14的闡述。
[0117]對(duì)置反射面112在光程中設(shè)置在主反射面42之后。該對(duì)置反射面112的功能是，將在導(dǎo)光部段14中引導(dǎo)的光線在主反射面42上全反射之后再次通過(guò)全反射偏轉(zhuǎn)到垂直于矢狀面的剖面中。因此通過(guò)對(duì)置反射面112的定向的默認(rèn)值，能夠預(yù)先設(shè)定通過(guò)光退耦面40離開(kāi)導(dǎo)光部段14的光線的優(yōu)先方向。在所示的實(shí)施例中，與本發(fā)明的上述實(shí)施形式不同的是，光退耦面40與光耦合面38平行地定向。相應(yīng)地，光模塊110具有幾乎90°旋轉(zhuǎn)的主射出方向20。如果例如由于位置原因冷卻體36的取向相對(duì)于上述實(shí)施形式必須改變，則這樣的結(jié)構(gòu)例如是有利的。
[0118]圖16示出了構(gòu)成為圓柱透鏡19的次級(jí)光學(xué)元件18的另一構(gòu)造方案，它能夠應(yīng)用在所有按本發(fā)明的光模塊中。圓柱透鏡19在其面向主光學(xué)元件16(尤其是導(dǎo)光部段14)的光穿透面46上具有軋輥狀的散射結(jié)構(gòu)116，它在圖16b的細(xì)節(jié)圖中詳細(xì)標(biāo)出。在該軋輥狀的散射結(jié)構(gòu)116的區(qū)域中，光穿透面46分別圓柱形地圍繞著未詳細(xì)示出的軋輥軸線拱起，它優(yōu)選平行于圓柱透鏡19的圓柱軸線48 (參照?qǐng)D1)進(jìn)行延伸。因此，單個(gè)的光線克服總共的聚集作用在平行于矢狀面的剖面中散射，這尤其能使光模塊的射出光分布具有更好的均勻性。
[0119]圖17示出了一個(gè)構(gòu)造方案，其中次級(jí)光學(xué)元件18由在導(dǎo)光部段14上一體模制而成的光輸出部段構(gòu)成，該光輸出部段具有呈圓柱形拱起的圓柱透鏡面。
[0120]在按本發(fā)明的光模塊中原則上可能的是，共同的次級(jí)光學(xué)元件18由圓柱反射器120構(gòu)成。在圖18中示出了這一點(diǎn)。該圓柱反射器120構(gòu)成為圓柱形凹鏡的節(jié)段，它在矢狀面22 (圖18的視圖面)中具有逐段呈拋物線狀的延伸。因此，圓柱反射器120配備有垂直于矢狀面22延伸的次級(jí)聚焦線50，該次級(jí)聚焦線在圖18中垂直于圖面進(jìn)行延伸。對(duì)于以次級(jí)聚焦線50為出發(fā)點(diǎn)的、發(fā)散的光束來(lái)說(shuō)除了在平行于矢狀面的剖面內(nèi)的準(zhǔn)直效果以外，圓柱反射器還使離開(kāi)導(dǎo)光部段14的光線偏轉(zhuǎn)。因此，通過(guò)圓柱反射器120的適當(dāng)定向，可預(yù)先設(shè)定光模塊的主射出方向20。
[0121]圖19示出了導(dǎo)光部段14的另一構(gòu)造方案，它同樣能夠應(yīng)用在按本發(fā)明的所有光模塊中。導(dǎo)光部段14的光退耦面40能夠具有軋輥狀的散射結(jié)構(gòu)124，它在按圖19a的布局的圖19b的細(xì)節(jié)圖中可看到。在散射結(jié)構(gòu)124的區(qū)域中，光退耦面40在平行于矢狀面22(圖19的視圖面)的剖面中具有凸起彎曲的、尤其是呈圓柱形或拋物線狀的延伸。就此而言，光退耦面40在散射結(jié)構(gòu)124的區(qū)域中分別圍繞著未詳細(xì)示出的軋輥軸線彎曲，該軋輥軸線垂直于矢狀面22進(jìn)行定向。這使光線在平行于矢狀面22的剖面中散射，并因此使射出光分布均勻。在圖19的實(shí)施例中，導(dǎo)光部段14具有垂直于矢狀面22延伸的、其它的導(dǎo)光面94和96，它們?cè)谥魃涑龇较?0上分離地延伸。這有助于導(dǎo)入導(dǎo)光部段14中的光線在平行于矢狀面22的剖面中實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)直。
【權(quán)利要求】
1.一種用于機(jī)動(dòng)車(chē)的照明裝置的光模塊(60、70、110),該光模塊包含: -許多用來(lái)發(fā)射光線的半導(dǎo)體光源(12、62、62a、62b)； -主光學(xué)兀件(16),該主光學(xué)單兀用來(lái)把由半導(dǎo)體光源(12、62、62a、62b)發(fā)射的光線在垂直于光模塊(60、70、100)的矢狀面(22)的剖面內(nèi)聚集，其中該主光學(xué)元件(16)具有多個(gè)平面的、垂直于矢狀物(22)延伸的、圓盤(pán)狀的導(dǎo)光部段(14、14a、14b)，其中每個(gè)導(dǎo)光部段(14、14a、14b)都具有光耦合面(38)和光退耦面(40)，并且構(gòu)造得在全內(nèi)反射的情況下將光線從光耦合面(38)引導(dǎo)至光退耦面(40)，其中導(dǎo)光部段(14、14a、14b)分別這樣從屬于半導(dǎo)體光源(12、62、62a、62b),即半導(dǎo)體光源(12、62、62a、62b)的光線能夠通過(guò)各自的光耦合面(38)耦合到導(dǎo)光部段(14、14a、14b)中，其中每個(gè)導(dǎo)光部段(14、14a、14b)都這樣具有凸出彎曲的主反射面(42)，即定義了分別從屬于導(dǎo)光部段(14、14a、14b)的主聚焦線(44)，其中主聚焦線(44)在矢狀面(22)中延伸或平行于該矢狀面進(jìn)行延伸，其特征在于，設(shè)置有共同的、在光程中置于主光學(xué)元件(16)之后的次級(jí)光學(xué)元件(18、19、120)，該次級(jí)光學(xué)元件這樣構(gòu)成，即通過(guò)光退耦面(40)啟動(dòng)的光線能夠在平行于矢狀面(22)的剖面內(nèi)聚集。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光模塊(60)，其特征在于，這些導(dǎo)光部段并排地延伸，并且通到主光學(xué)元件(16)的共同的退耦部段(64)中為止，在該退耦部段中設(shè)置有光退耦面(66、40)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光模塊(60、70、110)，其特征在于，次級(jí)光學(xué)元件(18、19、120)這樣構(gòu)成，即定義了次級(jí)聚焦線(50)，其中次級(jí)聚焦線(50)垂直于主聚焦線(44)延伸。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光模塊(60、70、110),其特征在于，次級(jí)光學(xué)兀件(18、19、120)這樣構(gòu)成，即光退耦面(40、66)位于次級(jí)聚焦線(50)和次級(jí)光學(xué)元件(18、19、120)之間。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光模塊，其特征在于，主反射面(42)具有用于光線散射的小平面(102)。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光模塊，其特征在于，每個(gè)半導(dǎo)體光源(12、62)都具有尤其平坦的光射出面(80)，它由至少一個(gè)優(yōu)選筆直延伸的限定邊緣(82)進(jìn)行限定，其中該限定邊緣(82)在所屬的導(dǎo)光部段的主聚焦線(44)上延伸，或者所屬的導(dǎo)光部段(14、14a、14b)的主聚焦線(44)通過(guò)光射出面(80)延伸。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光模塊，其特征在于，光耦合面(38)構(gòu)成為平坦的并且相對(duì)于光射出面(80)這樣傾斜，即形成間隙，該間隙具有可通過(guò)光射出面(80)的延伸而變化的尺寸。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光模塊(60、70)，其特征在于，光退耦面(40)優(yōu)選垂直于矢狀面(22),尤其還垂直于光模塊(60、70)的主射出方向(20)延伸。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光模塊(60、70、110),其特征在于，次級(jí)光學(xué)兀件(18)優(yōu)選構(gòu)成為圓柱透鏡(19)，用來(lái)在矢狀面中的剖面內(nèi)或在平行于矢狀面(22)的剖面內(nèi)實(shí)現(xiàn)光聚集。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光模塊(70)，其特征在于，圓柱透鏡(19)與導(dǎo)光部段(14、14a、14b)連接成一體。
【文檔編號(hào)】F21S8/10GK103727474SQ201310474407
【公開(kāi)日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2013年10月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月12日
【發(fā)明者】M·布倫德勒 申請(qǐng)人:汽車(chē)照明羅伊特林根有限公司