在像素光光模块中的光源布置的制作方法

文档编号:14477992
研发日期:2018/5/19

本发明涉及一种用于前照灯、尤其机动车前照灯的发光装置,所述发光装置包括成行并排布置的多个光源和具有多个光导向元件的光导向装置,所述多个光源形成发光区,其中,每个光导向元件分配有各一个光源,其中,每个光导向元件具有各一个光耦合输入面和各一个光出射面,所述光耦合输入面用于耦合输入由相应的光源辐射的光,其中,所述光导向元件以至少两个相叠布置的直线行来布置,并且其中,最下面的行的光导向元件构造为远光-光导向元件并且形成远光行。



背景技术:

这样的发光单元——也称作像素光模块——在车辆构造中可用并且例如用于成像不炫目的远光,其方式是,光通常由多个人工光源辐射并且由并排布置的相应的多个光导向装置(附加光学器件/初级光学器件)沿辐射方向聚束。光导向装置具有相对小的横截面并且因此将分别分配给光导向装置的各个光源的光非常集中地沿辐射方向发送。像素光前照灯在光分布方面是非常灵活的,因为对于每个像素、也即对于每个光导向装置可以单独地调节照明强度并且可以实现任意的光分布。

一方面期望光导向装置的集中的辐射,以便满足关于机动车前照灯的明暗线的例如法律上的规定或者实现自适应的灵活的淡出场景,另一方面,由此在光图像的以下区域中形成干扰性的不均匀性:在所述区域中期望均匀的、集中的和定向的照亮。

DE 10 2008 044 968 A1公开一种具有布置在发光面上的多个光源的照明设备,所述多个光源形成发光二极管区,所述发光二极管区由直线并排布置的发光二极管的多个行组成,其中,相邻光源的中间间距在发光面的至少一个边缘区域中相比在发光面的中央区域中更大。DE 10 2008 044 968 A1基于以下任务,降低所需的光源的总数目和因此也降低制造成本。

DE 10 2009 020 619 A1公开一种照明设备,所述照明设备具有多个发光二极管,所述多个发光二极管形成发光二极管区,所述发光二极管区由直线并排布置的发光二极管的至少两个行构成,其中,第一行相比至少一个第二行具有光更强的发光二极管。

DE 10 2012 108 309 A1描述一种用于车辆的前照灯,所述前照灯具有多个组的LED光源并且具有不同的成像特性的多个光学器件单元。

在当前已知的像素光模块中应用光源、例如发光二极管(LED)的二维成行布置,以便产生分段的近光和远光分布。照明强度的调节例如在LED的情况下符合标准地通过运行电流的脉冲宽度调制来实现,借助脉冲宽度调制可以实现光源的时间平均上不同的通电。通常,在此,LED在中央区域中相比在边缘区域处更强地通电,因此光分布的最大值在中心。然而,在边缘区域中的较小的通电可能导致,在光分布的行之间出现不均匀性,典型地以边缘区域中的暗条带的形式出现。在远光行与不对称行之间的不均匀性通常特别突出。



技术实现要素:

因此,本发明的任务是,降低先前描述的不均匀性在像素光模块的光图像的边缘区域中出现。

所述任务借助一开始所述类型的发光装置通过以下方式来解决,即根据本发明,在远光行的光源与向上相邻的行的光源之间的垂直间距在所述发光区的至少一个侧向边缘区域中相比在所述发光区的中央区域中更小。

由于基于光源在发光区的边缘区域中的有针对性的定位的本发明,可以降低在边缘区域中的所描述的不均匀性。因此,本发明是技术上简单的和成本有利的措施,其局部地影响像素光发光装置中的光分布并且因此实现在发光区的边缘区域中的更均匀的光分布。

因此,根据本发明,使远光行的成像光分布的外部区域(边缘区域)的光源例如朝向上相邻行的方向移位。在光分布中心的光源保持相互间的较大间距,因为由此可以实现远光分布的更大的高度。该移位可以从中央区域(无移位)向外延伸到相应的边缘区域(最大的移位)中地不同地设计。

概念“上面”和“下面”或者“在......之上”和“在.......之下”如其在此参考光导向元件和光源的行的布置那样涉及在像素光模块的已装配的状态中在前照灯中行的布置。远光灯在此在已装配的状态中始终是最下面的行;在光图像中,也即借助连接在后的成像光学器件,远光行于是形成最上面的光分布。

在本发明的一种扩展方案中规定,在远光行的光源与向上相邻的行的光源之间的垂直间距从中央区域出发朝所述边缘区域中的至少一个边缘区域逐渐、即逐步减小,其中,在每一个步中,远光行的一个或多个光源沿着位于其上的相邻行的方向更多地移位。远光行的光源与位于其上的行的光源之间的间距朝边缘区域延伸地变得更小。

在一种变型方案中,在远光行的光源与向上相邻的行的光源之间的垂直间距仅仅在发光区的一个侧向边缘区域中相比在发光区的中央区域中更小。

在另一种变型方案中,在远光行的光源与向上相邻的行的光源之间的垂直间距在发光区的两个侧向边缘区域中相比在发光区的中央区域中更小。在该变型方案的一种扩展方案中,在远光行的光源与向上相邻的行的光源之间的垂直间距从中央区域出发朝所述边缘区域中的至少一个边缘区域逐渐减小。

光导向元件的光耦合输入面基本上大于相应光源的面(例如LED的芯片面)。根据现有技术,光源基本上定位成,使得所述光源将光在相应的光导向元件的光耦合输入面的中心耦合输入。关于本发明,因此有利的是,远光行的布置在发光区的中央区域中的光源定位成,使得所述光源将光在相应的光导向元件的光耦合输入面的中心耦合输入。其余行的所有光源将光有利地在相应的光导向元件的光耦合输入面的中心耦合输入。

在本发明的一种扩展方案中可以规定,相邻光源的水平间距在发光区的边缘区域中的至少一个边缘区域中朝行边缘增加。在一种变型方案中规定,相邻光源的水平间距在仅仅一个边缘区域中朝行边缘增加。在另一种变型方案中规定,相邻光源之间的水平间距在两个边缘区域中朝行边缘增加。

在考虑通常在光传播方向上连接在光导向装置之后的成像光学器件的情况下,光源可以关于光学轴线或者对称地或者不对称地布置。

在扩展方案中可以出于光技术原因而规定,光源的各个行不一样地长。因此,可以使每个区域中的分辨率与确定的淡出场景的要求协调。

根据经验,当光导向元件以恰好三个相叠布置的行来布置,所述三个相叠布置的行共同形成远光分布的时候,像素光前照灯的发光装置的构造是特别高效的。在这样的布置中,上面的行可以构造为前部区域行,中间的行可以构造为不对称行,并且最下面的行可以构造为远光行。

所述行的光导向元件优选地尽可能相互接近地布置,因此可以再次减小光图像中的不均匀性。在本发明的一种扩展方案中,各个光导向元件的光出射面因此可以是共同的光出射面的一部分,其中,各个光出射面相互邻接。共同的光出射面典型地是弯曲的面,其通常跟随成像光学器件(例如成像透镜)的佩兹伐(Petzval)面。但对于确定的应用也可以使用曲率方面的有意的偏差,以便在边缘区域中利用成像误差来进行光均匀化。

符合目的地,所述光源是发光二极管(LED),所述发光二极管优选可以单独地控制。例如在此涉及具有0.5x0.5mm2的发光面的Oslon袖珍LED。

已经发现,实践中最实用的是,光导向元件实施为光传导元件。用于前照灯的像素光发光装置的光传导元件和附加光学器件的原理性构造本身已知。光传导元件例如由塑料、玻璃或任意其他的适合于光传导的材料制成。优选地,光传导元件由硅树脂材料制成。光传导元件典型地实施为实心体并且优选地由唯一的连续的光学介质构成,其中,在该介质内进行光传导(针对在光传导面上利用全反射来优化)。光传导元件典型地具有基本上方形的或矩形的横截面并且通常根据本身已知的方式沿光辐射方向展开。

在一种替代的实施方式中,光导向元件可以构造为具有内部边界面的空心体,其中,所述边界面与光传播方向平行地延伸并且反射性地或镜面地实施。

在一种扩展方案中,发光装置具有沿辐射方向连接在光导向装置之后的成像光学器件(例如投影透镜或由多个透镜组成的系统)。据此,成像光学器件可以包括本身已知类型的一个或多个光学透镜。

本发明的另一个主题涉及一种前照灯、尤其机动车前照灯,其包括如在此公开那样的根据本发明的发光装置。所述类型的前照灯也称作像素光前照灯。

附图说明

下面根据非限制性示例详细描述本发明和其优点,所述示例在附图中说明。附图中:

图1a 示出在根据现有技术的像素光发光装置中光源(LED)的布置;

图1b 示出在根据本发明的像素光发光装置中光源(LED)的布置;

图1c 示出在根据本发明的像素光发光装置中光源(LED)的另一布置;

图2 示出具有根据图1b的光源布置的根据本发明的发光装置的透视图;

图3 示出具有根据图1c的光源布置的根据本发明的发光装置的边缘区域的透视图;

图4 示出具有根据图1a的光源布置的根据现有技术的发光装置的边缘区域的透视图。

具体实施方式

图1a示出在根据现有技术的像素光发光装置10中光源100(LED 100)的布置。发光装置10在图4中示出,图4示出发光装置的边缘区域的透视图。发光装置10包括多个LED光源100和沿光辐射方向定位的附加光学器件104(=初级光学器件)。附加光学器件104包括光传导元件101a、102a、103a,所述光传导元件成三个直线行111、112、113地布置并且在辐射侧延伸至共同的端板105。端板105在辐射侧通过光出射面106限界,其中,各个光传导元件的未详细示出的光出射面分别是共同的光出射面106的一部分,其中,光传导元件101a、102a、103a的各个光出射面根据本身已知的方式相互邻接。共同的光出射面106典型地是弯曲的面,其通常跟随未详细示出的连接在后面的成像光学器件(例如成像透镜)的佩兹伐面。对于确定的应用也可以使用共同的光出射面106的在曲率方面的有意的偏差,以便附加地在边缘区域中利用成像误差来进行光均匀化。每个光传导元件101a、102a、103a分配有各一个LED光源100。光传导元件101a、102a、103a的光耦合输入面101b、102b、103b大于相应的光源100的面(例如LED的芯片面)。光源100在发光装置10中定位成,使得所述光源将光在相应的光传导元件的光耦合输入面101b、102b、103b的中心耦合输入。

在发光装置10中,上面的行构造为由多个前部区域-光传导元件101a组成的前部区域行111。中间的行构造为由多个不对称光传导元件102a组成的不对称行112并且下面的行构造为由多个远光-光传导元件103a组成的远光行113。光传导元件101a、102a、103a是漏斗状的,其中,远光-光传导元件103a的光传导元件相比不对称行112的光传导元件沿光出射面方向具有更大的横截面。出于该原因,不对称行112的像素相比远光行113的像素具有更高的光密度。

由图1a现在可以看出,发光装置10的光源100以3*28像素布置来布置成每行28个LED的总共三个直线LED-行101、102、103,并且形成发光区109。LED 100以本身已知的方式固定在未示出的印刷电路板上。示出的是在规则的布置中的发光面。在各个行101、102、103的LED 100之间的相应的垂直间距始终保持不变,也即一行的LED与相邻行的LED始终具有相同的垂直间距。对于每个LED 100,可以单独地调节照明强度,因此可以实现任意的光分布。参考图1a和图4,最上面的LED-行101将光耦合输入到前部区域行111的光传导元件101a中。中间的LED-行102将光耦合输入到不对称行112的光传导元件102a中。最下面的LED-行103将光耦合输入到远光行113的光传导元件103a中。前部区域行111、不对称行112和远光行113在激活的状态中共同形成远光分布。通常,在此,LED 100在中央区域107中相比在中央区域107的左边和右边的边缘区域108中更强地通电,因此,光分布的最大值位于中央区域107中。然而,在边缘区域108中的较小的通电可能导致,在光分布的行之间出现不均匀性,典型地以在边缘区域108中的暗的条带的形式出现。在远光行113与不对称行112之间的不均匀性通常特别突出。

图1b示出在根据本发明的像素光发光装置20中LED光源200的布置(对此也参考图2)。发光装置20在图2中更详细地示出,图2示出根据本发明的发光装置20的透视图。

发光装置20包括多个LED光源200和沿光辐射方向定位的光导向装置204,下面称作附加光学器件204(=初级光学器件)。附加光学器件204与附加光学器件104相同地构造。附加光学器件204因此包括光传导元件201a、202a、203a,所述光传导元件成三个直线行211、212、213地布置并且在辐射侧延伸至共同的端板205。端板205在辐射侧通过光出射面206限界,其中,各个光传导元件201a、202a、203a的未详细示出的光出射面分别是共同的光出射面206的一部分,其中,光传导元件201a、202a、203a的各个光出射面根据本身已知的方式相互邻接。共同的光出射面206典型地是弯曲的面,其通常跟随未详细示出的连接在后面的成像光学器件(例如成像透镜)的佩兹伐面。对于确定的应用也可以使用共同的光出射面206的在曲率方面的有意的偏差,以便附加地在边缘区域中利用成像误差来进行光均匀化。附加光学器件204的每个光传导元件201a、202a、203a分配有各一个LED光源200。光传导元件201a、202a、203a的光耦合输入面201b、202b、203b大于相应的LED光源200的面(例如LED的芯片面)。

在发光装置20中,上面的行构造为由多个前部区域-光传导元件201a组成的前部区域行211。中间的行构造为由多个不对称光传导元件202a组成的不对称行212并且下面的行构造为由多个远光-光传导元件203a组成的远光行213。光传导元件201a、202a、203a是漏斗状的,其中,远光-光传导元件203a的光传导元件相比不对称行212的光传导元件沿光出射面方向具有更大的横截面。出于该原因,不对称行212的像素相比远光行213的像素具有更高的光密度。

由图1b现在可以看出,发光装置20的LED光源200以3*28像素布置来布置成每行28个LED的总共三个LED-行201、202、203,并且形成发光区209。LED 200以本身已知的方式固定在未示出的印刷电路板上。对于每个LED 200,可以单独地调节照明强度,因此可以实现任意的光分布。参考图1b和图2,最上面的LED-行201将光耦合输入到前部区域行211的光传导元件201a中。中间的LED-行202将光耦合输入到不对称行212的光传导元件202a中。最下面的LED-行203将光耦合输入到远光行213的光传导元件203a中。前部区域行211、不对称行212和远光行213在激活的状态中共同形成远光分布。通常,在此,LED 200在中央区域207中相比在中央区域207的左边和右边的边缘区域208中更强地通电,因此光分布的最大值位于中央区域207中。

行201和202(分配给前部区域行211或不对称行212)的LED 200之间的相应的垂直间距始终保持不变,也即前部区域行211的LED与不对称行212的LED始终具有相同的垂直间距。LED光源200的根据本发明的布置与根据现有技术(图la)的布置现在通过以下来区分,即远光行213的LED光源200与向上相邻的行(也即不对称行212)的LED光源200之间的垂直间距在发光区的侧向边缘区域208中相比在发光区的中央区域207中更小。换言之,远光行213的LED光源200与不对称行212的光源200之间的垂直间距从中央区域207出发向发光区209的边缘区域208逐渐减小,也即从LED到LED逐步地减小。LED光源200关于光学轴线对称地布置。LED-行201和202的LED光源200以及LED-行203的中央区域207中的LED光源200定位成,使得它们将光在相应的光传导元件201a、202a、203a的光耦合输入面201b、202b、203b的中心耦合输入。LED-行203(也即分配给远光行213)的边缘区域208中的LED光源200从相应的光传导元件203a的光耦合输入面203b的中心向上沿LED-行202(也即分配给不对称行212)方向移位(也参考图2,在图2中该移位可良好看出)。通过LED光源200在发光区209的边缘区域208中的根据本发明的有针对性的布置,可以降低光图像中的如其由现有技术已知的不均匀性。根据本发明的布置因此是技术简单的和成本有利的措施,其局部地影响像素光发光装置中的光分布并且因此实现在发光区209的边缘区域208中的更均匀的光分布。

图1c示出在根据本发明的像素光发光装置30中光源(LED)300的布置的另一变型方案。发光装置30在图3中示出,图3示出边缘区域的透视图。

发光装置30包括多个LED光源300和沿光辐射方向定位的光导向装置304,下面称作附加光学器件304(=初级光学器件)。附加光学器件304包括光传导元件301a、302a、303a,所述光传导元件成三个直线行311、312、313地布置并且在辐射侧延伸至共同的端板305。端板305在辐射侧通过光出射面306限界,其中,各个光传导元件301a、302a、303a的未详细示出的光出射面分别是共同的光出射面306的一部分,其中,光传导元件301a、302a、303a的各个光出射面根据本身已知的方式相互邻接。共同的光出射面306典型地是弯曲的面,其通常跟随未详细示出的连接在后面的成像光学器件(例如成像透镜)的佩兹伐面。对于确定的应用也可以使用共同的光出射面306的在曲率方面的有意的偏差,以便附加地在边缘区域中利用成像误差来进行光均匀化。附加光学器件304的每个光传导元件301a、302a、303a分配有各一个LED光源300。光传导元件301a、302a、303a的光耦合输入面301b、302b、303b大于相应的LED光源300的面(例如LED的芯片面)。

在发光装置30中,上面的行构造为由多个前部区域-光传导元件301a组成的前部区域行311。中间的行构造为由多个不对称光传导元件302a组成的不对称行312并且下面的行构造为由多个远光-光传导元件303a组成的远光行313。光传导元件301a、302a、303a是漏斗状的,其中,远光-光传导元件303a的光传导元件相比不对称行312的光传导元件沿光出射面方向具有更大的横截面。出于该原因,不对称行312的像素相比远光行313的像素具有更高的光密度。

LED光源300以像素布置布置成25、30、28 个LED的总共三个LED-行301、302、303并且形成发光区309(参考图1c)。LED 300以本身已知的方式固定在未示出的印刷电路板上。对于每个LED 300,可以单独地调节照明强度,因此可以实现任意的光分布。

在与图1b和图2类似地示出的根据本发明的变型方案中,最上面的LED-行301将光耦合输入到附加光学器件304的前部区域行311的光传导元件301a中。中间的LED-行302将光耦合输入到附加光学器件304的不对称行312的光传导元件302a中。最下面的LED-行303将光耦合输入到附加光学器件304的远光行313的光传导元件303a中。前部区域行311、不对称行312和远光行313在激活的状态中共同形成远光分布。在此,LED 300在中央区域307中相比在中央区域307的左边和右边的边缘区域308中更强地通电,因此光分布的最大值位于中央区域307中。

在行301和302(前部区域行和不对称行)的LED 300之间的垂直间距始终保持不变(图1c),也即前部区域行的LED 300与不对称行的LED始终具有相同的垂直间距。图1c中的LED光源300的根据本发明的布置与根据现有技术(图la)的布置因此通过以下来区分,即行303(分配给远光行313)的LED光源300与向上相邻的行302(分配给不对称行312)的LED光源300之间的垂直间距在发光区309的侧向边缘区域308中相比在发光区309的中央区域307中更小。换言之,远光行的LED光源300与不对称行的光源300之间的垂直间距从中央区域307出发向发光区309的边缘区域308逐渐减小。在关于在图1b中示出的根据本发明的布置的一种扩展方案中,相邻的LED光源300之间的水平间距在所有三个LED-行301、302、303的边缘区域308中在该实施方式中朝行边缘增加。此外,各个行301、302和303不一样长。LED光源300关于光学轴线310不对称地布置。在前照灯模块中的已装入的状态中,在其上固定有LED光源300的印刷电路板通常是通用件(Gleichteil)。印刷电路板在左边的前照灯和右边的前照灯中对于机动车相同地安装。在镜像对称的变型中存在附加光学器件30。沿光辐射方向设置的成像光学器件然后又是通用件,然而例如借助透镜保持装置镜像对称移位地布置。

在附加光学器件30的构造方面与上面描述的附加光学器件10或20的区别在于,基于LED 300的附加的水平移位,光传导元件301a、302a、303a在边缘区域308中同样相应地水平移位(参考图3)。LED-行301和302的LED光源300以及LED-行303的中央区域307中的LED光源300因此定位成,使得它们将光在相应的光传导元件301a、302a、303a的光耦合输入面301b、302b、303b的中心耦合输入。在LED-行303(也即分配给远光行313)的边缘区域308中的LED光源300根据本发明从相应的光传导元件303a的光耦合输入面303b的中心向上沿不对称行312的相邻的LED 300的方向移位。

在图2和3中示出的光传导元件201a、202a、203a或301a、302a、303a例如可以由硅树脂、塑料、玻璃或任意其他的适合于光传导的材料制成。光传导元件201a、202a、203a或301a、302a、303a实施为实心体并且由唯一的连续的光学介质构成,其中,在该介质内进行光传导。

LED 200和300(图1b、图1c)例如可以是具有0.5x0.5mm2的发光面的Oslon袖珍LED。整个布置是约10cm宽。

本发明可以以对于本领域技术人员已知的方式来改动并且不限于所示出的实施方式。也可以考虑并且很大程度上相互组合本发明的各个方面。重要的是本发明所基于的思想,其鉴于该教导可以通过本领域技术人员以多种多样的方式来实施并且尽管如此维持这样的思想不变。

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