CN103307534A - 机动车的照明装置的光模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机动车的照明装置的光模块，包含至少一个近光灯-子模块和远光灯-子模块，该光模块还有公共的投影光学器件，该光模块还包含偏转元件，它使光束走向在光束照射到投影光学器件前从子模块的至少一个上偏转。为实现尽可能小的投影光学器件，且在明暗界限的范围内降低整体光分布的不均匀性，建议，远光灯-子模块的光束的大部分与近光灯-子模块的大部分光束一样照射到投影光学器件的相同部段上，远光灯-子模块的光束的较小部分照射到投影光学器件的其它部段上，且该投影光学器件具有使照射到投影光学器件的其它部段上的光束的至少一部分朝下偏转的器件。

Description

机动车的照明装置的光模块

技术领域

本发明涉及一种机动车的照明装置的光模块。该光模块包含至少一个近光灯-子模块和至少一个远光灯-子模块，该近光灯-子模块用来产生主要在基本上水平的明暗界限下方的、遮掩的光分布，该远光灯-子模块用来产生主要在明暗界限的上方的光分布。此外，该光模块还具有公共的投影光学器件，用来在机动车前方投影所有子模块的光束，以便产生光模块的期望的合成的整体光分布。最后，该光模块还包含偏转元件，它使光束走向在光束照射到投影光学器件之前从子模块的至少一个上偏转，使得该至少一个子模块的光路产生了折弯的走向。

背景技术

这种光模块例如由US7,387,416B2已知。该处描述的照明装置包含上方的近光灯模块，其具有LED-光源和构造为反射器的主光学器件，它用来将由LED发出的光束聚集起来。该聚集的光束至少部分地由设置在光路中的遮掩装置遮蔽。该遮掩装置基本上在水平的、包含光模块的光学轴线的平面上延伸，并且具有镜反射的表面以及带一定轮廓的前方边棱。该在遮掩装置旁边经过的光线借助构成为投影透镜的投影光学器件投射到机动车前方，用来在遮挡的光分布的近光灯模块的情况下（例如近光灯分布、雾灯分布等）产生合成的整体光分布。在此，投影透镜在机动车前方描绘了遮掩装置的前方边棱，作为明暗界限。此外，已知的光模块具有下方的远光灯-子模块，它同样具有LED-光源和构成为反射器的主光学器件。由远光灯-子模块发出的光束照射到偏转元件上，该偏转元件使远光灯模块的所有光束走向折弯并且在投影透镜的方向上偏转。遮掩装置的映射下侧作为偏转元件来用，其中远光灯-子模块和偏转元件这样构成并且彼此协调一致，即远光灯-子模块的光束在通过偏转元件偏转之后照射到投影光学器件上。

在由US7,387,416B2中已知的光模块中，光路在明暗界限的上方和下方通过遮掩装置的两个镜反射面划分开来，它们在投影透镜的聚焦面中朝测量边棱尖锐地终结。该边棱具有期望的明暗界限的轮廓，并且通过透镜投射到车道上。

严格地说，在已知的光模块中远光灯-子模块不会产生完整的远光灯光分布。而是通过由近光灯-子模块和远光灯-子模块产生的局部光分布的叠加或补充，得到完整的远光灯光分布。也就是说，远光灯-子模块只产生局部光分布作为合成的整体光分布的一部分，其中该局部光分布照亮基本在近光灯光分布的明暗界限的上方的区域。因此，远光灯-子模块和近光灯-子模块的局部光分布在合成的整体光分布中叠加或补充至完整的远光灯光分布。但在此产生以下问题：在近光灯-子模块和远光灯-子模块的局部光分布叠加时，在近光灯光分布的明暗界限的范围内在整体光分布中产生可清楚看到的、较暗的条纹。该暗条纹可由于投影透镜的色差明显干扰该整体光分布。另一问题源自以下事实，即与通过近光灯-子模块产生的遮掩的局部光分布相比，由远光灯-子模块产生的局部光分布具有明显更高的亮度。因此，在合成的整体光分布中在近光灯光分布的明暗界限的范围内产生可清楚看到的亮度梯度，它同样具有干扰性。困难在于，将不同光功能的光路这样隔开，使得在近光灯情况下没有（例如几乎没有）光线越过明暗界限散射出，因为否则会造成对其它交通参与者的眩目，并在远光灯情况下在近光灯-明暗界限的位置上没有留下暗或彩色的线条。

从JP2006-107875A（JP42-89268B2）同样已知一种具有近光灯-子模块和远光灯-子模块的光模块。然而，在该已知的光模块中没有偏转元件，用来使光束走向在光束照射到投影光学器件之前从子模块的至少一个上偏转。此外，远光灯-子模块产生了完整的远光灯光分布，而不必为此与由近光灯-子模块产生的近光灯光分布叠加。在此光模块中，完整的远光灯光分布不是通过近光灯-子模块和远光灯-子模块的局部光分布的叠加或补充来产生，而只是通过远光灯-子模块产生。就此而言，在该处也不会产生为本发明的基础的问题，尤其是在合成的整体光分布中在近光灯光分布的明暗界限的范围中的暗阴影以及在该区域中的色差以及很高的亮度-梯度值。沿光输出方向在构成为投影透镜的投影光学器件之后，在已知的光模块中设置额外的反射器，它使远光灯光分布的光束朝下偏转，因此它否则看起来在水平线的上方。但是，这种反射器出于款式原因在实践中通常不能实现。

此外，从DE 10 2010 021 937 A1中已知一种光模块，它同样包含至少一个近光灯-子模块和至少一个远光灯-子模块。这些子模块分别包含至少一个LED-光源以及至少一个构成为光导体的主光学器件，它借助折射和/或全反射将由LED发出的光束聚集起来。在该光导体中的特定的背侧的边界面当作偏转元件来用，以便在光束照射到投影光学器件之前偏转从属于光导体的子模块的光束走向。在该已知的光模块中，完整的远光灯光分布同样通过近光灯-子模块和远光灯-子模块的局部光分布的叠加或补充来产生。为了解决上述作为本发明的基础的问题，在此专利文献中建议，远光灯-子模块的、构成为光导体的主光学器件的光脱耦面在照明装置的光学轴线的方向上相对近光灯-子模块的、构成为光导体的主光学器件的光脱耦面向后错移地布置。此外，由远光灯-子模块产生的局部光分布的光输出角度选择得如此这大，以致由远光灯-子模块产生的光分布至少在其明暗界限的区域中叠加近光灯光分布。以这种方式该明暗界限应在照明装置运行时为产生作为合成的整体光分布的完整的远光灯光分布完全消失。但在此缺点是，由近光灯-子模块和远光灯-子模块的局部光分布的光束主要穿过投影透镜的不同区域。它要求应用具有相对较大直径的投影透镜，相反在现代照明装置中由于空间和设计原因通常必须应用尽可能小的投影光学器件，例如具有尽量小直径的投影透镜。

发明内容

从所述的现有技术出发，本发明的目的是，在光模块中近光灯-子模块和远光灯-子模块的局部光分布叠加或补充成完整的远光灯光分布作为合成的整体光分布，使得在合成的整体光分布中近光灯光分布的基本水平的明暗界限不再看得到，或只能微弱地看到，并且同时可应用尽可能小的投影光学器件。

为了解决此目的，基于前述类型的光模块建议，这些子模块和偏转元件这样相对彼此设置和定向，使得至少一个远光灯-子模块的光束的大部分与近光灯-子模块的大部分光束一样地照射到投影光学器件的相同部段上，远光灯-子模块的光束的较小部分照射到投影光学器件的其它部段上，并且该投影光学器件具使照射到投影光学器件的其它部段上的光束的至少一部分朝下偏转的器件。

按本发明建议，近光灯-子模块和远光灯-子模块的尽可能多的光线可照射到投影光学器件的相同部段上，因此近光灯光束和远光灯光束的大部分利用了投影光学器件的相同部段，并且该投影光学器件可构造得尽可能小。同时，只有远光灯-子模块的与需求同样多的光线照射到投影光学器件的、位于所述部段之外的其它部段上，以便减少甚至消除明暗界限或在该处存在的阴影、色彩层次和高梯度值。近光灯-子模块和远光灯-子模块的照射到投影光学器件的所述部段上的光束的大部分通过投影光学器件无偏转地朝下投射在机动车前方，以便产生形式为完整远光灯光分布的合成整体光分布。只有远光灯-子模块的光束的较少部分（它为了模糊明暗界限应朝下偏转），在所述部段以外照射到投影光学器件上。因此，只有远光灯-子模块的光束的较少部分，而不是近光灯-子模块和远光灯-子模块的光束的较大部分（它们照射到投影光学器件的所述公共部段上）可以朝下偏转。

由于下述事实，即在本发明中由近光灯-子模块和远光灯-子模块产生的光线的大部分照射到投影光学器件的相同部段上，则该投影光学器件可构造得尤其小。由于下述事实，即只有远光灯-子模块的光束的较少部分在近光灯光束和远光灯光束的公共部段之外照射到投影光学器件的部段上，则远光灯-子模块的光束的该较小部分自身针对性地朝下偏转，而没有偏转近光灯光束和远光灯光束的照射到次级镜头的公共部段上的大部分。对于完整的远光灯光分布来说最重要的法律上的规定（在竖直和水平方向上的延伸、亮度值等）通过近光灯光束和远光灯光束照射到投影光学器件的公共部段上的大部分产生。通过远光灯光束的照射到投影光学器件的其它部段上的较少部分还只在近光灯-明暗界限的范围内装饰性地改善整体光分布。这可高度精确地产生合成的整体光分布作为完整的远光灯光分布，并且同时在明暗界限的范围内消除或减少整体光分布的干扰性的性能（阴影、色彩层次、高亮度-梯度值等）。

按本发明的一种有利的改进方案建议，子模块的光束的大部分照射到的投影光学器件的部段设置在投影光学器件的光学轴线的周围。投影光学器件的公共部段指基本上在中央的、设置在投影光学器件的光学轴线周围的部段。该至少一个近光灯-子模块、该至少一个远光灯-子模块以及光模块的偏转元件因此这样构造并且相对彼此定向，使得通过它们产生的光束大部分照射到投影光学器件的中心部段上。

按本发明的优选的实施例建议，远光灯-子模块的光束的小部分照射到的、投影光学器件的其它部段设置得与投影光学器件的光学轴线间距一距离。投影光学器件的该其它部段优选设置在投影光学器件的边缘区域中。尤其优选的是，该其它部段在光学轴线的上方或下方设置在投影光学器件的上方和/或上方边缘区域中。尤其当该其它部段设置在光学轴线的上方时，远光灯-子模块的光束的穿透该部段的部分尤其有效地下沉，因为光束越在下方照射到投影光学器件，光束的下沉越困难。

尤其优选的是，该至少一个近光灯-子模块和/或该至少一个远光灯-子模块分别包含至少一个用来发出光线的LED-光源，用来产生相应的光分布，并包含至少一个主光学器件，用来在光线照射到投影光学器件之前将发出的光线聚集起来。这种光模块也称为LED-模块。该主光学器件可例如构造为反射器，它将由光源发出的光束在朝向光源的反射面上以常规的方式进行镜反射。该反射器在此可具有椭圆形状。但还可考虑的是，该反射器具有所谓的自由形状，其中反射器形状从椭圆形状开始逐点地改变，以便达到期望的光分布。但在自由形状中，反射面的大部分也具有椭圆形状。但主光学器件也可构造为由透明材料构成的光导体，由光源发出的光线耦合到该光导体中，并且至少局部地在光导体的外边界面上全反射并且再次脱耦。这种光导体自身例如以所谓的附加光学器件的形式已知。最后，该主光学器件还能以任意的其它方式构成，例如以反射器与光导体相结合的形式构成。

按本发明的另一优选实施例建议，该偏转元件包含带边棱的偏转镜，并且投影光学器件在机动车前方投影偏转镜的边棱作为明暗界限。根据子模块的布局和定向，它们的光路通过偏转元件折弯，则该偏转元件这样设置和定向在光模块中，使得由子模块发出的光线在照射到偏转元件之后在投影光学器件的某个部段的方向上偏转。该偏转元件可同时满足遮掩装置的功能，其至少局部地遮蔽由近光灯-子模块发出的光线，并且它的边棱通过投影光学器件作为近光灯光分布的明暗界限投射到机动车的前方。

备选地建议，该偏转元件包含带边棱的棱镜，并且投影光学器件将棱镜的边棱作为明暗界限在机动车前方投影出来。在由近光灯-子模块发出的光束的光路中、优选在投影光学器件的聚焦面中设置的棱镜可把穿透的光束有针对性地转到投影光学器件的某个部段上，因此获得了通过近光灯-子模块产生的光束的折弯的光束走向。备选或附加地，棱镜也可设置在由远光灯-子模块发出的光束中，它将由远光灯-子模块发出的光束主要转到投影光学器件的公共部段上。如果棱镜既设置在近光灯-子模块的光路中，也设置在远光灯-子模块的光路中，则该偏转元件也可构成为所谓的双棱镜，它包含两个彼此重叠的棱镜，它们沿着其上方边棱在棱镜的尖顶的范围内接触。在此优选指具有三角形作为横截面的棱镜。然而，还可考虑具有类似三角形的横截面的棱镜，它们例如通过具有拱起的棱镜面的三角形来实现。棱镜的横截面至少应从明暗界限-轮廓开始朝相对而置的侧面扩展。

该投影光学器件可构成为反射器，尤其构成为抛物线状的反射器，它把由子模块产生的光线走向投射在机动车前方，用来产生光模块的合成的整体光分布。备选地，按本发明的其它优选的实施例建议，该投影光学器件构成为投影透镜。

投影透镜在该其它部段上优选具有用来局部提高投影透镜的折射能力的器件，远光灯-子模块的光束的较少部分照射到该其它部段上。如果投影透镜的所述其它部段位于透镜的光学轴线的上方，尤其位于透镜的上方边缘区域上，则该实施例是尤其有益的。该器件可例如通过以下方式来实现，即在投影透镜的所述其它部段中棱镜的光入射面和/或光出射面这样变化，使得来自远光灯-子模块的光束更平缓地，即以关于表面法线测得的更大角度照射到光入射面或光出射面上。它相当于朝上增大的棱镜角度，并且相当于上方透镜区中的较小焦距。它实现了光束的更强折射，在这种情况下是朝下。

备选或附加地建议，投影透镜在该其它部段上具有用来局部降低投影透镜的折射能力的器件，远光灯-子模块的光束的较少部分照射到该其它部段上。如果所述其它部段位于透镜的光学轴线的下方，尤其位于透镜的下方边缘区域中，则该实施例是尤其有益的。该器件可例如通过以下方式来实现，即投影透镜的光入射面和/或光出射面在所谓的其它部段中这样变化，即来自远光灯-子模块的光束更陡地，即以更小的角度照射到光入射面或光出射面上。从而降低了折射能力，并且来自远光灯-子模块的在下方边缘区域中照射到投影透镜的光束通过透镜没那么强烈地朝上偏转，因此它们最终比未存在偏转器件时更进一步地朝下偏转。

附图说明

下面供助附图详细地阐述本发明的优选实施例。在此，本发明不仅包括借助实施例描述的组合，而且还以各种任意的其它组合包含提到的特征和优点。其中：

图1        示出了机动车的照明装置的按本发明的光模块；

图2a       示出了图1的光模块的第一运行模式；

图2b       示出了图1的光模块的第二运行模式；

图2c       示出了图1的光模块的第三运行模式；

图3a至3d   示出了图1的光模块的偏转元件的各种实施可能性；

图4a至4c   示出了通过投影透镜的不同光束走向，用来阐明投影光学器件的按本发明的构造；

图5a至5d   示出了图1的光模块的偏转元件的实施可能性的各种视图；

图6a至6d   示出了图1的光模块的偏转元件的另一实施可能性的各种视图；

图7a至7c   示出了图1的光模块的偏转元件的另一实施可能性的各种视图；

图8a至8c   示出了图1的光模块的偏转元件的另一实施可能性的各种视图；

图9a和9b   示出了图1的光模块的子模块的定向的不同可能性；

图10       示出了按本发明的光模块的另一实施例；

图11       示出了图1的光模块的另一运行模式；以及

图12       示出了借助按本发明的光模块产生的整体光分布。

具体实施方式

按优选实施例的按本发明的光模块在图1中整体上用附图标记1来表示。该光模块1是机动车的照明装置（前大灯或信号灯）的一部分，并可要么单独地或与其它光模块或灯模块一起设置在照明装置（未示出）的壳体中。

光模块1优选是机动车的前大灯的一部分。该光模块1在所示实施例中包含近光灯-子模块2，用来产生遮掩的光分布，其具有基本上水平延伸的明暗界限。该近光灯-子模块2包含至少一个光源3，例如以半导体光源（尤其是LED）的形式。由光源3发出的光线借助主光学器件4聚集起来，该主光学器件例如构成为反射器，尤其构成为椭圆状的半罩反射器。主光学器件4也可作为附加光学器件由具有全反射性能的透明材料制成的导光体构成，来代替反射器。为了避免光源3的过热，它直接或间接地通过承载元件固定在冷却体5上，或与该冷却体在热技术方面相连。

此外，该光模块1还包含用来产生光分布的远光灯-子模块6，该光分布主要位于遮掩的光分布的明暗界限的上方。该远光灯-子模块6还包含至少一个光源7，它优选构成为半导体光源，尤其构成为LED。由光源7发出的光线借助主光学器件8聚集起来，它例如构成为反射器，尤其构成为椭圆状的半罩反射器。备选地，主光学器件8也可作为附加光学器件构成。为了避免远光-LED7的过热，它同样固定在冷却体9上，或与这种冷却体在热技术方面接触。

近光灯-子模块2和远光灯-子模块6配备有共同的、形式为投影透镜的投影光学器件10。该投影光学器件10用来在机动车前方投影子模块2、6的光束用来产生光模块1的期望的合成的整体光分布。为了阐明投影透镜10的形式，图1示例性地标出了投影透镜10的光学轴线12的竖直剖面11。明显可看到，投影透镜10的光出射面13凸出地拱起，并且投影透镜10的光入射面14几乎平坦地、最多轻微凸起地构成。

最后，该光模块1还包含偏转元件15，它使光束走向（在所示实施例中是远光灯-子模块6的光束）在光束照射到次级光学器件10之前从子模块2、6的至少一个上偏转。在图1中，该偏转元件15构成为偏转镜，如同在图5a至5d中详细示出的一样。

下面借助图2a至2c的光束走向详细地阐述光模块1的工作原理。图2a至2c分别示出了图1的光模块1沿着投影光学器件10的光学轴线12的子午线剖面。借助图2a详细地阐述了如何通过近光灯-子模块2来产生遮掩的光分布16。遮掩的光分布16朝上通过基本上水平的明暗界限17限定边界。在所示实施例中，明暗界限17在迎面车流侧上具有第一水平部段17’，并在自身车流侧上具有第二水平的部段17’’，以及具有倾斜的、优选以15°角上升的连接部段17’’’，它将两个水平部段17’、17’’彼此连接。这种明暗界限17尤其在欧洲使用。当然，该明暗界限也可构成为其它形式，例如以在日本和/或USA中所用的形式构成。在近光灯-光分布16中，大多数光线位于明暗界限17的下方，只是为了达到法律上规定的顶部照明值，少部分光线也可偏转到明暗界限17上方的某个区域中。

图2a在右边示出了与在和光模块1的间隔开来的、设置在机动车前方的测量屏上产生的分布一样的、遮掩的光分布16。在该测量屏上示例性地示出了水平线HH以及与之垂直延伸的竖直线VV。投影光学器件10的光学轴线12延伸经过水平线HH和竖直线VV的交点。在迎面车流侧上的明暗界限17的水平部段17’以若干度的角设置在水平线HH的下方，在自身车流侧上的明暗界限17的水平部段17’’以若干度的角度设置在水平线HH的上方。

由近光灯-子模块2产生的光线主要在偏转元件15的上方边棱18的方向上发出。偏转元件15的上方边棱18的轮廓相当于明暗界限17的期望走向，该偏转元件15同时满足遮掩装置的功能。该上方边棱18通过投影透镜10作为明暗界限17在测量屏或机动车前方的车道上投影出来。该偏转元件15的上方边棱18位于投影光学器件10的焦点或聚焦面中。偏转元件15的面向近光灯-子模块2的表面以及面向远光灯-子模块6的表面都优选镜面地构成。此外，偏转元件15的上方边棱18优选也是镜面的。由近光灯-子模块2发出的光束的相对较小部分没有经过偏转元件15，而是照射到偏转元件15的反射的表面并且这样反射，即光束不会照射到投影光学器件10。这种光束在图1中示例性地用附图标记19表示。在偏转元件15旁经过的近光光束20在光学轴线12下方的部段中照射到投影光学器件10。但是，大部分近光光束不会照射到偏转元件15，并且不会偏转。为了产生光分布16或25，只有拉近在偏转元件15旁经过的光束。该部段借助附图标记21表示。如果偏转元件15构造得吸收光线，则会吸收照射到偏转光学器件15的光束的较小部分。即，偏转元件15的镜反射只是可选的。

在图2b中通过远光灯-子模块6详细地阐述了光分布22的产生，该光分布大部分位于遮掩的光分布16的明暗界限17的上方。该光分布22也构成为互补的远光灯-光分布或远光点，因为它与遮掩的光分布16一起补充或叠加为完整的远光灯-光分布，例如在图2c右边示出的并借助附图标记25表示的一样。该光分布22具有比近光灯光分布16明显更大的亮度。因此，在明暗界限17的区域中在整体光分布25中构成更大的亮度梯度，它经常令人觉得是干扰。在图2b的实施例中，近光灯-子模块2的光源是去激活的。只有远光灯-子模块6的光源7是接通的并且发射光线。由远光灯-子模块6发出的光线主要在上方边棱18的附近照射到偏转元件15的面向远光灯-子模块6的镜像的表面。由远光灯-子模块6发出的远光灯光束23的光路在投影光学器件10的聚焦面中折弯，因此两个光路20、23可基本上通过投影光学器件10的相同透镜面或相同部段21投影出来。

在图2b中用虚线标出了远光灯-子模块6的虚拟镜象，并借助附图标记6’表示。通过偏转元件15可唤起这样的印象，即近光灯-子模块2和远光灯-子模块6（以虚拟镜象6’的形式）或反射器4和远光灯-子模块6的虚拟镜象6’的反射器8的虚像的反射平面部段实际上叠合地在相同的位置上设置在光模块1中。与无偏转元件15的光模块1相比，以这种方式可明显减小投影光学器件10的光出射面。投影透镜10尤其可构造得是无偏转元件15的约一半大。

由远光灯-子模块6发出的光线在偏转元件15的上方边棱18的附近照射到镜反射的表面上，该光线由它反射到投影透镜10的部段24中。在此指远光灯-子模块6的光束的所谓的较小部分。由远光灯-子模块6发出的光束23的大部分同样通过偏转元件15的镜反射表面偏转到投影透镜10的相同部段21上，近光灯光束20的大部分也已经照射到该部段上。正好把与为修正明暗界限17的范围中的合成的整体光分布25所需的那样多的光线偏转到投影透镜10的部段24中。远光灯光束23的其余大部分在投影透镜10的相同部段21的方向上偏转，近光灯光束20的大部分也照射到该部段上。因此为了产生整体光分布25，既为近光灯光束20也为远光灯光束23基本上利用投影光学器件10的相同部段21。因此，该投影透镜10可构造得尤其小，并具有尤其小的直径。同时，远光灯-子模块6的光束23的较少部分通过不同于第一部段21的其它部段24穿过投影光学器件10进行引导，该较少部分被用于修正明暗界限17的范围内的整体光分布25。那么可在该其它部段24中采取优化措施，以便为修正明暗界限17的范围内的整体光分布25任意地偏转远光灯光束23的较少部分，而不会因此影响整体光分布25的产生。

如果近光灯-子模块2和远光灯-子模块6都接通，则图2c示例性地示出了光束走向。在此，近光灯光束20和远光灯光束23叠加为合成的整体光分布25（其形式为完整的总远光灯光分布25），近光灯光束和远光灯光束穿透投影光学器件10的公共部段21。在远光灯-光分布25中，光线既到达近光灯-明暗界限17的下方，也到达其上方。明暗界限17下方的光线16主要源自近光灯-子模块2，并且明暗界限17上方的光线22主要源自远光灯-子模块6。

为修正遮掩的光分布16的明暗界限17的范围内的整体光分布25，采用远光灯-子模块6的穿透投影透镜10的其它部段24的光束23。为此，可在投影光学器件10中、旁或上设置合适的偏转器件，它使照射到投影光学器件10的其它部段24上的光束23的至少一部分朝下偏转。下面借助图4a至4c示例性地详细阐述了偏转器件的方式和构造。

图3a至3d示出了用于偏转元件15的各种实施可能性。在图3a中，该偏转元件15构成为具有三角形横截面的棱镜25。该棱镜25的纵轴线基本上垂直于投影光学器件10的光学轴线12延伸。该偏转棱镜25用来偏转远光灯光束23，因此远光灯-子模块6的大部分光束23与大部分近光灯光束20一样照射到投影光学器件10的相同部段21上。远光灯-子模块6的虚像用附图标记6’表示，并且设置得与近光灯-子模块2大致对称。近光灯-子模块2的光束20以及远光灯-子模块6的虚像6’的虚拟光束23’看起来源自光模块1的同一个位置。在图3a所示的实施例中，该共同的部段21构成为投影光学器件10的中心部段，它在光学轴线12的周围延伸。下面还参照图7a至7c详细地阐述了偏转棱镜25的可能构造。

在图3b的实施例中，该偏转元件15构成为双棱镜26，它使近光灯-子模块2和远光灯-子模块6的两个光路20、23偏转，因此它们照射到投影光学器件10的相同部段21上。子模块2、6的相应虚像借助附图标记2’和6’表示，并且设置得相互对称。近光灯-子模块2的虚像2’的虚拟光束20’以及远光灯-子模块6的虚像6’的虚拟光束23’看起来源自光模块1的同一个位置。双棱镜26的构造下面还参照图8a至8c详细地进行阐述。

图3c的实施例基本上相当于图2a至2c的实施例。在此，该偏转元件15构成为偏转镜，它使远光灯-子模块6的远光灯光光路23偏转，因此它与近光灯-子模块2的大部分光束20一样照射到投影光学器件10的相同部段21上。远光灯-子模块6的虚像用附图标记6’表示，并且设置得与近光灯-子模块2大致对称。近光灯-子模块2的光束20以及远光灯-子模块6的虚像6’的虚拟光束23’看起来源自光模块1的同一个位置。偏转镜15的构造下面还参照图5a至5d详细地进行阐述。

在由图3d的实施例中，该偏转元件15构成为所谓的屋脊棱镜（Dachkantspiegel）27，它使近光灯-子模块2和远光灯-子模块6的两个光路20、23偏转，因此它们两个照射到投影光学器件10的相同部段21上。子模块2、6的相应虚像借助附图标记2’和6’表示，并且设置得相互对称。近光灯-子模块2的虚像2’的虚拟光束20’以及远光灯-子模块6的虚像6’的虚拟光束23’看起来源自光模块1的同一个位置。屋脊棱镜27的具体构造下面还参照图6a至6d详细地进行阐述。

在图3a和3c的实施例中，近光灯光束20不通过相应的偏转元件25或15偏转，但会照射到投影光学器件10的相同部段21上。此外在图3a至3d的所有实施例中，远光灯-子模块6的远光灯光束23的较小部分不会照射到投影光学器件10的公共部段21上，而是照射到投影光学器件10的另一部段上（例如其它部段24），尽管在图3a至3d中没有标出相应的光路。由于照射到投影光学器件10的其它部段24上的光束23的至少一部分借助合适的偏转元件朝下偏转，所以为修正尤其在近光灯光分布16的明暗界限17的范围内的整体光分布25，应采用远光灯光束23的照射到其它部段24的较少部分。因此可在明暗界限17的范围内减少甚至消除例如阴影、色彩层次或更高的亮度梯度。

借助图4a至4c详细地阐述了偏转器件可能的构造方案，它用来使穿透投影光学器件10的其它部段24的光束23如下所述地下沉。为了进行解释，图4a示出了投影透镜10，其具有设置在透镜10的焦点中的理想（点状的）光源28。在此，投影透镜10优选这样构成，使得由光源28发出的光束为构成平行光束29的束状光进行偏转。

在图4b的实施例中，次级光学器件的其它部段24设置在投影透镜10的下方边缘区域上。在此部段24中，投影透镜10的光入射面14和/或光出射面13这样构成，使得透镜10的折射能力降低。因此，照射到部段24上的光束与图4a相比没那么强烈地朝上偏转。在虚线下方，穿透投影透镜10的光束朝下偏转。下沉的局部光束在图4b中借助附图标记30表示。为了降低投影透镜10的折射能力，尤其透镜10的光入射面14这样变化，即由光源28发出的光束更陡地（即以更小的角度）照射到入射面14上，为此，透镜10的光入射面14可在下方边棱在光源28的方向上变形（参照图4b的右边）。附加或备选的是，透镜10的光出射面13能以相应的方式变形。在此，在下方透镜区中的焦距更大。该焦点则优选位于主光学器件8和偏转元件15之间。

在图4c的实施例中，投影光学器件10的其它部段24设置在光学轴线12的上方，优选设置在透镜10的上方边缘区域上。为了将穿透该部段24的光束29朝下偏转，提高投影光学器件10在此边缘区域中的折射能力。可通过改变投影透镜10的光入射面14的走向和/或光出射面13的走向，来实现这一点。尤其该光入射面14和光出射面13可尤其这样改变，即由光源28的光束更平缓地（即以更大的角度）照射到光入射面14或光出射面13上（参照图4c的右边）。下沉的局部光束也在图4c中借助附图标记30表示。在此，在上方透镜区中的焦距更大。该焦点则优选位于偏转元件15和投影光学器件10之间。

图4b和4c的实施例的下沉的局部光束30优选朝下下沉，以致它们至少局部地叠加近光灯光分布16的明暗界限17。以这种方式可在明暗界限17的范围内减少甚至补偿整体光分布25的不足之处（阴影、色彩层次或更高的亮度梯度等）。

图5a至5d详细地示出了构成为偏转镜15的偏转元件。图5a示出了透视图，图5b示出了平行于光学轴线12和逆着光输出方向31（参照图1）的俯视图，图5c示出了在偏转镜15从上垂直于光学轴线12的俯视图，图5d示出了在偏转镜15上同样垂直于光学轴线12的剖视图A-A。偏转镜15的上方边棱18按照明暗界限17的期望走向勾划出轮廓，并可匹配或接近投影光学器件10的匹兹伐面32（参照图5c）的形状。偏转镜15指向远光灯-子模块6的表面构造为镜面。该镜面可拱起，尤其凹下地拱起，如同例如在图5a和图5d中示意示出的一样。偏转镜15的上方边棱18优选设置在投影光学器件10的焦点或聚焦面中。

图6a至6d详细地示出了图3d的实施例的屋脊棱镜27。粗略地说，该屋脊棱镜27由两个在其上方边棱18的区域中组接在一起的偏转镜。在此，这两个偏转镜中的一个几乎相当于图5a至5d的偏转镜15。这两个偏转镜中的另一个几乎通过第一偏转镜的镜反射在包含光学轴线12的水平镜像平面上产生。在横截面（参照图6d），该屋脊棱镜27具有箭头形状或在旋转约90°之后具有屋顶形状。明暗界限-轮廓18基本上在包含光学轴线12的水平平面中延伸，并且具有相当于期望的明暗界限17的走向的轮廓走向。该明暗界限-轮廓18优选设置在投影光学器件10的焦点或聚焦平面中。通过屋脊棱镜27的这两个指向近光灯-子模块2或远光灯-子模块6的镜反射的表面33，近光灯-子模块2或远光灯-子模块6的光束在投影光学器件10的方向上偏转。该屋脊棱镜27用来偏转这两个子模块2、6的两个光路。该明暗界限-轮廓18可匹配于投影光学器件10的匹兹伐面32的走向（参照图6c）。此外，该镜面33是拱起的，尤其是凹下拱起的9（参照图6a和6d）。

图7a至7c详细地示出了图3a的实施例的构成为棱镜25的偏转元件。图7a示出了棱镜25的透视图，图7b示出了在棱镜25上逆着光输出方向31的俯视图，图7c在剖面C-C中示出了棱镜25的剖面图。该棱镜25还具有上方边棱18，其轮廓相当于期望的明暗界限17的走向。该边棱18优选设置在投影光学器件10的焦点或聚焦面中。此外，该棱镜25从上方边棱18开始还具有两个倾斜延伸的棱镜面34，它们在所示实施例中构成为笔直或平坦的。当然，这些棱镜面34也可构成为拱起的。

最后，图8a至8c详细地示出了图3的实施例的双棱镜26。图8a示出了双棱镜26的透视图，图8b示出了逆着光输出方向31的俯视图，图8c在剖面D-D中示出了剖面图。该明暗界限-轮廓18设置在双棱镜26的最薄位置上。该轮廓18优选设置在投影光学器件10的焦点或聚焦面中。这些棱镜面34在图8a至8c中是笔直或平坦的。但是，当然它们也可构成为拱起的。

因为棱镜25以及双棱镜26只能相对较弱地偏转穿透的光束20、23，所以在图3a和3b的实施例中光束20、23的方向或期望的光分布在很大程度上会变形。由于此目的，例如在图3b的实施例中近光灯-子模块2和远光灯-子模块6也相对紧密地并排在一起，否则光束束状光20、23通过双棱镜26不能偏转那么远，使得它们穿透投影光学器件10的相同部段21。

借助图9a和9b应该还阐述了，光源3、7的主照射方向35和子模块2、6的主照射方向36之间的角度具有哪些效果。在图9a的实施例中，该角度α是更平缓的角度，例如是-105°。在图9b的实施例中，该角度α构造得更尖，例如是+90°。更钝的角度（参照图9a）更实现了不同大小的光源图像。因此，在光分布的较大动态时产生了相对较小的光学效果，即较大的有效范围。相反，更尖的角度α更提供了相同大小的光源图像。例如对于点状光分布来说，这意味着类似的亮度差。根据合成的光分布的期望类型，这些子模块2、6可相应地配置，并且在光模块1的内部对齐。

锐角α提供了大概相同大小的光源图像，这对于点状-光分布是有利的。相反，钝角α在光源图像的大小方面产生了很大的区别。

在按本发明的光模块1中，远光灯-子模块6以及偏转元件15；25；26；27以有利的方式这样构成并且相互定向，使得虚拟的远光灯-子模块6’就水平平面而言设置得与近光灯-子模块2对称，该水平平面包含投影光学器件10的光学轴线12。通过以建议的方式设置光模块1的单个部件，远光灯光束走向23的部分可在投影光学器件10分开，因此它们照射到投影光学器件10的不同部段21、24上。远光灯光束23的大部分照射到投影光学器件10的相同部段21上，近光灯光束的大部分也照射到该相同部段上。远光灯光束23的较小部分照射到投影光学器件10的其它部段24上，因此该远光灯光束23的较小部分可通过适当的措施或偏转器件朝下、优选在近光灯光分布16的明暗界限17的范围内偏转（参照图12）。因此，一方面可使投影光学器件10构造得尤其小，例如具有尤其小直径的投影透镜10，另一方面减少甚至完全补偿在明暗界限17的范围内的整体光分布25的干扰性的不均匀性。同时，不同子模块2、6的光路20、23同时这样分开，使得除了用来产生前述顶部照明值的光线以外，在近光灯情况下（在远光灯-子模块6去激活时）没有光线越过明暗界限17散射，因此可防止其它交通参与者的眩目。同时，在远光灯情况下（近光灯-子模块2和远光灯-子模块6是激活的），在明暗界限17的范围内没有暗色或彩色的线残留。由于远光灯光束23的较少部分通过明暗界限17下沉到近光灯光分布16中，远光灯-局部光分布22和近光灯光分布16之间的过渡会融合在一起，而不会在光模块1的近光灯模式中影响近光灯-明暗界限17的锐度（照明强度梯度）。按本发明的光模块的另一优点在于，可在近光灯和远光灯之间转换，而为此不需要机械的调节元件。

可概括地说，本发明涉及一种组合的多功能-LED投影系统1，用来产生至少一个遮掩的光分布16，其具有基本水平的明暗界限17以及至少一个无明暗界限17的远光灯-光分布25。该远光灯25作为总光分布由系统1的近光灯光路20（近光灯光分布16）和远光灯光路23（部分远光灯光分布22）构成。该投影系统1为此目的具有至少一个近光灯-子模块2和至少一个远光灯-子模块6，该近光灯-子模块2包含至少一个可独立接通的LED-光源3，其具有至少一个用于近光灯光路20的汇聚的主光学器件4，该远光灯-子模块6同样包含至少一个可独立接通的LED-光源7，其具有至少一个用于远光灯光路23的汇聚的主光学器件8。光源3、7借助从属于它的主光学器件4、8分别在连接在后面的投影光学器件10的聚焦面产生不同的中间-光分布。然后，它将该中间-光分布的图像作为近光灯16或远光灯25投到车道上。该主光学器件4、8优选构成为椭圆形-半罩反射器。

远光灯-子模块6尤其包含主光学器件8，它们这样划分远光灯光路23，即在偏转镜头15；25；26；27上偏转的主光路在共同的部段21中照射到投影光学器件10上，而辅助光路绕过共同的部段21照射到投影光学器件10的其它部段24上。近光灯光路20主要经过偏转镜头15；25的旁边进行照射，并且在公共部段21上照射到投影光学器件10上。近光灯光路20的照射到偏转镜头15；25的光束19在该处被吸收或通过它们绕过投影光学器件10进行偏转。这两个光路20、23优选这样设置，即它们在很大程度上镜像对称地穿越投影光学器件10朝向通过竖直线VV和镜头10的光学轴线12的平面。这些子模块2、6（或在偏转的光路20、23中是指它们的虚像2’或6’）设置得关于投影光学器件10的光学轴线12大致镜像对称。因为椭圆镜4、8使光源3、7的光路偏转约90°，这意味着，两个光模块2、6的LED-光源3、7（或在偏转的光路20、23中是指光源的虚像）以几乎反向的方向照射，但至少以超过90°的角度张开（参照图2、3和9）。

可考虑的是，近光灯光路20以及远光灯光路23都通过偏转光学器件26；27偏转，例如在图3b和3d中示出的一样。这一点可通过按图6a至6d以及8a至8c的偏转光学器件26；27来实现。

如同借助图4a至4c详细阐述的一样，投影光学器件10的边缘区域24可这样构成，使得它不具有成像特性。与光源图像相比，在此区域中光源3、7的图像从投影光学器件10的主区域21中在竖直方向上下沉。因此，在近光灯光路20和远光灯光路23之间实现叠加。如图4c所示，由于投影透镜10的棱镜角度在子午线剖面中从透镜中间朝上方透镜边棱持续地增大，即折射能力在透镜10的竖直剖面中朝上方的透镜边棱扩大，则构成为投影透镜的投影光学器件10的上方边棱24尤其可相对于主透镜区21持续地下沉。此外如图4b所示，由于投影光学器件10的棱镜角度在子午线剖面中从透镜中间朝下方透镜边棱持续地缩小，即折射能力在透镜10的竖直剖面中朝下方的透镜边棱缩小，则投影光学器件10的下方边棱24可相对于主透镜区21持续地下沉。

按本发明的多功能-LED-投影系统1的投影光学器件10可构成为会聚透镜（投影透镜）或构成为凹面镜，尤其构成为抛物面镜。通过该凹面镜，光源3、7的图像还可在车辆前方的车道上投影出来，用来产生期望的合成的光分布16或25(参见图10)。

如同图5a至5d和6a至6d所示，偏转镜头15可构成为镜子15、27。镜子边棱18优选沿着投影光学器件10的匹兹伐面32进行延伸，并且具有相当于近光灯-明暗界限17的期望走向的轮廓。该偏转镜15、27可在竖直部段（参照图5d和6d）具有拱起的形状，尤其具有凹下拱起的形状。

如同图7a至7c和8a至8c所示，偏转光学器件15也可构成为棱镜25、26。棱镜边棱18大概沿着投影光学器件10的匹兹伐面进行延伸，并且具有相当于近光灯-明暗界限17的期望走向的轮廓。可考虑的是，该偏转棱镜25、26可在竖直部段（参照图7c和8c）具有拱起的棱镜面34，尤其具有凹下拱起的棱镜面34。该偏转棱镜25、26可由透明材料（尤其是玻璃或塑料）制成。在相当于近光灯-明暗界限17的范围内，该透明的棱镜体具有最小的壁厚并且朝下变厚，在双棱镜26中朝下和朝上变厚。

子模块2；6的主光学器件4；8（其产生偏转的光路20、23）、优选远光模块6的主光学器件8可与偏转镜头15；25；26；27构成为一体。该组合的主偏转镜头则优选由全反射的玻璃体或塑料体构成，共中从光源3；7中发出的光束的束集以及光路的偏转都通过在光入射面和光出射面上的折射和/或通过在透明体的边界面上的全反射来实现。该组合的主偏转镜头围绕着水平轴线可旋转地支承着，其中该旋转轴线几乎与所属的光源3；7（LED芯片）的外边棱重合。通过转动该组合的主偏转镜头，该遮掩边棱可沿着光学轴线12移动，其中投影光学器件10（例如椭圆镜）的焦点还聚焦地留在遮掩边棱18和光源3；7上。以这种方式可校准近光灯色彩层次。

光模块2、6的主光学器件4、8优选是椭圆形-半罩反射器，其中至少该反射器4、8的竖直子午线剖面具有在很大程度上呈椭圆的剖开轮廓。在此，椭圆形反射器4、8的第一焦点在所属光源3；7的外边棱上聚焦，即在LED-芯片或LED-阵列的边棱上聚焦。椭圆体4；8的第二焦点在投影光学器件10的聚焦面中位于偏转镜头15的边棱18上，近光灯光路20和/或远光灯光路23在该边棱上分开，并且该边棱通过投影光学器件10作为明暗界限17在车道上投影出来（参照图2、3和9）。

光模块1的图1所示的构件通过至少一个止动元件相互固定，因此整个光模块1构成可单独操作的单无。该止动元件连同固定在其上的构件可借助三个固定点机械地固定在照明装置（尤其前大灯）的壳体中。这些固定点优选设计成球状或环面轴承。该止动元件优选设计成多体的，其中固定/支承点尤其借助专用的构件构成（例如球头螺栓、球窝等）。通过这些支承点张开的三角形几乎是直角的，并具有几乎水平的侧面和几乎竖直的侧面。这一点使止动元件借助固定在其上的光模块1的构件可在很大程度上独立地围绕着水平轴线（用来实现照射范围的调节）和竖起轴线（用来实现动态的转向灯功能）进行调节。该止动元件光模块1的借助图1所示的构件优选可拆卸地相连，例如通过螺钉、插销连接器、夹子连接器或卡口连接器。因此，这些构件或该光模块1可在修理情况下无破坏地更换。

图10示出了按本发明的光模块1的另一实施例。在此，投影光学器件10构成为凹面镜，优选构成为旋转抛物线状的凹面镜。从近光灯-子模块2发出的光线主要在偏转元件15的旁边经过，并且照射到投影光学器件10的公共部段21上。由远光灯-子模块6产生的光线已经在主光学器件8中这样划分，即在光线照射到偏转元件15之后并且光路在投影光学器件10的方向上偏转之后，光线的大部分同样照射到投影光学器件10的公共部段21上。近光灯光路20和偏转的远光灯光路23以锐角α照射到凹面镜10中。在光线照射到偏转元件15之后并且光路在投影光学器件10的方向上偏转之后，远光灯-子模块6的光线的小部分在投影光学器件24的公共部段24的旁边或对面照射到其它部段24上。该其它部段24包含偏转器件，它使照射到部段24上的光束的至少一部分朝下偏转，并因此产生偏转的光束30。在所示的实施例中，偏转器件通过旋转抛物线10的变形或改型来构成，尤其构成为变形的抛物线反射器。在此情况下，该光路通过凹面镜以锐角α偏转。

图11示出了图1的光模块的另一运行模式。但与图2b的运行模式不同，共同的部段21在此设置在投影光学器件10的中央区域中，近光灯-子模块2的近光灯光路20以及远光灯-子模块6的远光灯光路23照射到该公共部段上。其它部段24设置在边棱上，尤其设置在透镜10的上方边棱上，远光灯光路23的较少部分照射到该其它部段上。在部段24中设置偏转器件，它使穿透部段24的光束的至少一部分朝下偏转。与图4c右边的实施例不同，透镜10的光出射面13的走向在此这样改变，即产生扩大的透镜角度。由此下沉的光束借助附图标记30来表示。

图12示出了在测量屏上的整体光分布25，如同它借助按本发明的光模块1产生的一样。合成的整体光分布2包含带水平明暗界限17的近光灯光分布16以及基本在明暗界限17上方的远光灯光分布22。通过该偏转器件在投影光学器件10的部段24中竖直偏转的光束30抵达明暗界限17的范围中，并且在其下方抵达测量屏。通过共同的光学器件部段21成像的光线最多对准，但不会偏转。只有通过其它光学器件部段24成像的光线被朝下偏转。

Claims (13)

1.一种机动车的照明装置的光模块（1），该光模块包含至少一个近光灯-子模块（2）和至少一个远光灯-子模块(6)，该近光灯-子模块用来产生主要在基本上水平的明暗界限（17）下方的、遮掩的光分布（16），该远光灯-子模块用来产生主要在明暗界限（17）的上方的光分布（22），该光模块还具有公共的投影光学器件（10），用来在机动车前方投影所有子模块（2、6）的光束（20、23），以便产生光模块（1）期望的合成的整体光分布（16；25），该光模块还包含至少一个偏转元件（15；25；26；27），该偏转元件使光束走向（20；23）在光束照射到投影光学器件（10）之前从子模块（2；6）的至少一个上偏转，其特征在于，所述子模块（2、6）和偏转元件（15；25；26；27）这样相对彼此设置和定向，使得该至少一个远光灯-子模块（6）的光束（23）的大部分与近光灯-子模块（2）的大部分光束（20）一样照射到投影光学器件（10）相同的部段（21）上，远光灯-子模块（6）的光束（23）的小部分照射到投影光学器件（10）的其它部段（24）上，并且该投影光学器件（10）具有使照射到投影光学器件（10）的其它部段（24）上的光束（23）的至少一部分朝下偏转的器件。

2.根据权利要求1所述的光模块（1），其特征在于，子模块（2、6）光束（20、23）的大部分照射到的、投影光学器件（10）的公共部段（21）围绕投影光学器件（10）的光学轴线（12）布置。

3.根据权利要求1或2所述的光模块（1），其特征在于，所述远光灯-子模块（6）的光束（23）的小部分照射到的、投影光学器件（10）的其它部段（24）与投影光学器件（10）的光学轴线（12）隔一间距地布置。

4.根据权利要求3所述的光模块（1），其特征在于，所述远光灯-子模块（6）的光束（23）的小部分照射到的、投影光学器件（10）的其它部段（24）设置在该投影光学器件（10）的上边棱和/或下边棱上。

5.根据上述权利要求之任一项所述的光模块（1），其特征在于，所述至少一个近光灯-子模块（2）和/或至少一个远光灯-子模块（6）分别包含至少一个用来发出光线的LED-光源（3；7），用来产生光分布（16、22、25），并包含至少一个主光学器件（4；8），用来在光线照射到投影光学器件（10）之前将发出的光线聚集起来。

6.根据权利要求5所述的光模块（1），其特征在于，该主光学器件（4、8）构造为反射器，尤其构造为半罩反射器。

7.根据权利要求5所述的光模块（1），其特征在于，该主光学器件（4、8）设计为由透光的材料、尤其是玻璃或塑料制成的实心光导体，光线通过至少一个光入射面进入该光导体中，至少部分地在光导体的至少一个边界面上全反射，并且通过至少一个光出射面再次输出，其中在光入射面和/或光出射面上的折射和/或在至少一个边界面上的全反射将由该至少一个LED-光源（3；7）发出的光线聚集起来。

8.根据上述权利要求之任一项所述的光模块（1），其特征在于，该偏转元件（15）包含带边棱（18）的偏转镜，并且投影光学器件（10）在机动车前方将偏转镜（15）的边棱（18）投影为明暗界限（17）。

9.根据权利要求1至7之任一项所述的光模块（1），其特征在于，该偏转元件（25）包含带边棱（18）的棱镜，并且投影光学器件（10）将棱镜（25）的边棱（18）作为明暗界限（17）投影在机动车前方。

10.根据上述权利要求之任一项所述的光模块（1），其特征在于，该投影光学器件（10）构造为投影透镜。

11.根据权利要求10所述的光模块（1），其特征在于，投影透镜（10）在该其它部段（24）上具有用来局部提高投影透镜（10）的折射能力的器件，远光灯-子模块（6）的光束（23）的少部分照射到该其它部段上。

12.根据权利要求10或11所述的光模块（1），其特征在于，投影透镜（10）在该其它部段（24）上具有用来局部降低该投影透镜（10）的折射能力的器件，远光灯-子模块（6）的光束（23）的少部分照射到该其它部段上。

13.根据权利要求1至9之任一项所述的光模块（1），其特征在于，该投影光学器件（10）构造为反射器，尤其构成为凹面镜。

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