CN105698087B - 照明模块和设置有该模块的前照灯 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆前照灯的照明模块，所述照明模块包括适于向波长转换装置(3)发射照明辐射(L1、L2)的第一照明辐射源(1)和第二照明辐射源(2)，所述波长转换装置能够向光学投影系统(4)再发射照明辐射(16)以产生光束(15)，其特征在于：所述模块(20)包括单个波长转换装置(3)，所述单个波长转换装置为第一照明辐射源和第二照明辐射源的辐射(L1、L2)所共用，并且第一照明辐射源(1)包括适于发射与第一扫描系统(7)协作的第一光束的至少一个第一光源(6)，第一扫描系统(7)设置有用于使由第一光源发射的光线偏转的装置，并且被配置为用第一光束沿第一方向扫描转换装置(3)。

Description

照明模块和设置有该模块的前照灯

技术领域

本发明涉及用于被设置在尤其是机动车辆的车辆的前照灯中的照明模块，和包括该照明模块的前照灯。

背景技术

传统地，机动车辆在前部处装备有适合于形成光束的前照灯，所述光束可以根据交通状况实现不同的照明功能，例如，近光光束、侧灯、远光光束或甚至雾灯功能。

前照灯在现有技术中是已知的，前照灯适合于形成复杂的也称为适配的光束，所述前照灯的尺寸、强度和/或方向被调节以实现该功能。这些前照灯使得尤其是能够产生定向的、适配的或不炫目的远光灯功能，包括用于在被超过或被跟随的车辆所位于的区域中遮蔽光束的至少一个区域。

每个前照灯都大致由多个照明模块组成，所述多个照明模块使得可以获得足以形成光束的照明功率。然后，这些照明模块中的每个都通过相对于彼此分别地打开和关闭，以形成前照灯的光束的一部分。

″照明模块″应该理解为表示包括至少一个光源和一个光学投影或反射系统的组件。

当光源例如是激光源时，模块可以包括波长转换装置。

照明模块的该激光光源能够朝扫描系统发射辐射，所述扫描系统诸如为围绕两个正交轴线可移动地安装的微反射镜。该辐射然后被该扫描系统偏转到至少一个波长转换装置上，所述波长转换装置包括由反射材料或透明材料制成的基板，在所述基板上沉积一薄层磷光材料。

在本文中将示出的是，″光致发光材料″应该理解为表示具有光致发光效应的材料，例如磷光材料，大致包括不同的化学元素，但是不一定包括磷。

因而转换装置通过被扫描系统扫描向光学投影系统再发射白光辐射并且因而形成前照灯的光束的一部分。

该前照灯的模块被控制单元驱动，控制单元控制激光光源和扫描系统的激活，以产生前照灯的不同照明功能。

然而，由于该前照灯包括多个照明模块因而具有极大的体积。此外，前照灯是昂贵的和设计复杂的，尤其是因为前照灯需要较多调节时间和这些照明模块的精确参数化以配置不同的照明功能。

此外，因为该光束的每部分是由这些照明模块中的每个照明模块生成，并且尤其因为磷光材料的层从一个模块到另一模块变化，因而该前照灯大致产生可以呈现不同的颜色的光束。

此外，与激光源的额定功率相比，该前照灯所装备的每个照明模块是相对无效的：实际上，尽管激光被使用，但是因为激光器通常动力不足以形成通常可调整的光束并且避免在光束中生成光斑(这可能不满足可调整的极值)，因而激光器的功率的使用率较低。为司机避免视觉损害也是必要的，所述视觉损害与接近车辆时的过度强烈的照明相关。

发明内容

本发明的目的是完全或部分地解决上述各种缺陷。

为此，本发明的主题是一种用于机动车辆前照灯的照明模块，所述照明模块包括适于向波长转换装置发射照明辐射的第一照明辐射源和第二照明辐射源，所述波长转换装置能够向光学投影系统再发射照明辐射以产生光束，其特征在于：所述模块包括单个波长转换装置，所述单个波长转换装置为第一照明辐射源和第二照明辐射源的辐射所共用，并且第一照明辐射源包括适于发射与第一扫描系统协作的第一光束的至少一个第一光源，第一扫描系统设置有用于使由第一光源发射的光线偏转的装置，并且被配置为用第一光束沿第一方向扫描转换装置。

有利地，第一扫描系统被配置为用第一光束沿单个唯一的第一方向扫描转换装置。

将理解的是，照明模块以及包括照明模块的前照灯，是设计便宜的并且具有较小的体积。实际上，通过仅包括单个波长转换装置和单个光学投影系统，该照明模块使得可以根据交通状况和相关规定产生所有的照明功能。因而，并且有利地，因为现在仅具有单个模块，因而生成的光束是色彩均匀的，并且在不要求相同前照灯的模块之间的机械调节的情况下，不同光束部分的精确重叠被生成。

此外，可以使用不同种类的第二激照明辐射源，无论是静态的、准静态的或使用扫描，不必针对每个种类重构该装置。

根据本发明的不同的实施例，以下特征将能够被一起或分别地采用：

-第一扫描系统设置有可移动微反射镜，所述可移动微反射镜被配置为用第一光束沿第一方向扫描转换装置，

-第一光源是激光源，即适合于发射激光辐射的源，比如激光二极管，

-第二照明辐射源是静态的或准静态的，包括至少一个第二光源，所述至少一个第二光源被配置为直接将第二光束发射到束形成构件上，例如发射到反射镜上，

-第二照明辐射源(2)包括至少一个第二光源(9)，所述至少一个第二光源与单个方向的第二扫描系统协作，

-第二照明辐射源是激光源，

-第二照明辐射源包括多个激光源，

-第二照明辐射源包括光学元件以组合来自不同的激光源的激光线，

-光学组合元件基于激光线的偏振的混合和/或激光源的不同波长的混合和/或图像的并置，

-第二照明辐射源包括至少一个第二光源，所述至少一个第二光源与两个方向的第二扫描系统协作，

-第二扫描系统设置有一个或两个可移动微反射镜，所述一个或两个可移动微反射镜被配置为用第二光束沿第一方向和/或沿与所述第一方向大致成直角的第二方向扫描转换装置，

-第一辐射源和第二辐射源被布置在转换装置的两侧上，

-所述模块包括支架，所述支架设置有承载转换装置的中心壁和两个横向壁，所述两个横向壁中的一个承载第一照明辐射源，并且所述两个横向壁中的另一个承载第二照明辐射源，

-转换装置被布置在光学投影系统的轴线上，

-转换装置包括适合于再发射白光辐射的磷光材料层，

-转换装置被布置在照明模块中，以能够从第一照明辐射源和从第二照明辐射源接收辐射，

-转换装置位于光学投影系统的焦平面附近，

-第一照明辐射源和第二照明辐射源共用相同的转换装置和相同的光学投影系统，

-照明模块包括控制单元，所述控制单元适合于根据由该照明模块生成的照明光束的期望光度测定来驱动第一照明辐射源和第二照明辐射源，

-控制单元适合于限定层的适合于通过激光辐射扫描的区域，以在该层上形成图像，

-图像由一系列线组成，所述线中的每个都由一系列或多或少发光的点形成

-第一照明辐射源适于将照明辐射发射到转换装置的第一区域上，并且第二照明辐射源适于将照明辐射发射到转换装置的第二区域上，第一区域和第二区域仅在转换装置的一条带上重叠，尤其是在条带的中心上重叠，

-所述条带的宽度小于转换装置的宽度，尤其是小于转换装置的宽度的5％。可选地，第一区域和第二区域一起延伸通过全部转换装置。如果可行，每个照明辐射源都包括单个方向的扫描系统，这些方向是平行的，

-作为变化例，第一照明辐射源可以包括单个方向的扫描系统，并且第二照明辐射源可以包括两个方向的扫描系统。在这种情况下，第一区域是转换装置的上区域，并且第二区域是转换装置的下区域，

-第一照明辐射源和第二照明辐射源中的每个都适于将照明辐射发射到转换装置的相同区域上，尤其是发射到转换装置的全部表面上。如果可行，每个照明辐射源都包括单个方向的扫描系统，这些方向彼此成直角，

-对应于由与波长转换装置和光学投影系统协作的第一照明辐射源和第二照明辐射源引起的光束重叠，照明模块适合于发射光束，例如远光光束照明，

-重叠可以是局部的或全局的，或甚至仅涉及这些光束的相应外形的一部分，

-光束可以由至少两个不同光束的重叠引起。

本发明的另一主题是用于包括根据本发明的照明模块的机动车辆的前照灯。

附图说明

通过参照附图阅读对优选实施例的以下描述，本发明的其它优点和特征将变得更显而易见，其中优选实施例被视为象征性的和非限制性的：

-图1是根据本发明的第一实施例的照明模块的示意图，

-图2是根据本发明的设置有照明模块的前照灯的示意图，

-图3(a)和3(b)是根据本发明的用于照明模块的示例性支架的″前面″和″侧面″示意图。

具体实施方式

参见图1，根据本发明的该实施例的照明模块包括第一照明辐射源1和第二照明辐射源2。第一照明辐射源1布置在第一单元21中，并且第二照明辐射源2布置在第二单元22中。

这些第一照明辐射源1和第二照明辐射源2适合于向共用的波长转换装置3发射辐射L1、L2，波长转换装置3然后可以将这些光束传输向光学投影系统4。

在本发明的所有实施例中，该第一照明辐射源1包括：第一激光光源6、设置有偏转装置的扫描系统7和光学聚焦元件8。这些光学聚焦元件8定位在第二激光光源6和扫描系统7之间。凭借扫描系统7，来自转换装置3的图像被动态地生成并且使得可以产生适配的光束。

根据给出的变化实施例，第二照明辐射源2包括第二激光光源9和束形成构件，例如反射镜10。根据具有单个激光光源9的该优选变化例，其在激光光源和反射镜之间不包括光学聚焦元件或其它的元件；第一激光光源9与反射镜10直接协作。在具有多个激光光源的变化例中，未示出，其将可以提供光学元件以组合来自不同激光光源的激光线。这些光学组合元件可以例如基于激光线的偏振的混合和/或激光光源的不同波长的混合和/或图像的并置。

扫描系统7、反射镜10和光学投影系统4位于转换装置3的相同侧，即转换装置3用于反射模式中。第一激光光源6和第二激光光源9是近光斑式光源，所述近光斑式光源由发射可见光束的激光二极管组成，所述可见光束具有400纳米至500纳米之间，优选地接近450纳米或460纳米的波长。这些波长对应于从蓝色变化至近紫外的颜色，近紫外的颜色更朝向400纳米以下的波长。

该激光二极管可以设置有单个空腔，并且具有位于约1瓦特和3.5瓦特之间，优选地1.6瓦特或甚至3瓦特的功率。该激光二极管包括输出面，输出面的尺寸可以为14μm乘以1μm的量级。该激光二极管优选地适合于发射椭圆截面的光束，其竖直光强度分布和水平光强度分布曲线是高斯分布。

有利地，第二照明辐射源2大致地布置在光学投影系统4的光轴AO(以虚线示出)上方，具有以下部件：

-第二激光光源9，所述第二激光光源可以定位在波长转换装置3上方和/或从波长转换装置3后移，和

-反射镜10，所述反射镜定位在第二激光光源9前方，在光学投影系统4的在转换装置3和光学投影系统4之间的光轴上方。

例如，第一照明辐射源1用于形成由模块生成的光束的底部部分，该底部部分被投射到道路上。

在图1的第一实施例中，因为第二照明辐射源2使得可以在波长转换装置3上静态地形成图像，因而第二照明辐射源2是静态的。然而，因为第二照明辐射源2可以移动，尤其是移动较小的角度幅度并且首先以低速移动，尤其是为了提供范围修正，所述范围修正对应于较小的、较慢的和整体的竖直运动以补偿车辆的载荷或其对制动和加速的动态响应，因而该第二照明辐射源2将能够是准静态的。在具有固定安装的反射镜10的第二照明辐射源2为静态的情况下，第二照明辐射源2将可以以常规的方式通过机械装置执行范围修正，所述机械装置位于模块外侧并且作用在模块组件的倾斜部上。

反射镜10是静态反射镜，被固定安装，或是准静态地安装以围绕水平轴线旋转，以执行必要的竖直范围修正运动。在本申请中，″准静态″应该理解为表示，反射镜10以较低幅度的运动并且以低速被驱动，其小于15°/s，优选地小于10°/s，有利地小于4°/s。与和第一激光光源6相关联的扫描系统7相比，其包括至少一个可围绕水平轴线移动的微反射镜，反射镜10的围绕水平轴线的摆动速率至少小十倍，优选地小二十倍，优选地小至少五十倍。标准的扫描系统7具有例如150°/s的摆动速率。扫描频率应该至少大于20Hz，并且尤其是大于300Hz。

反射镜10可以由金属制成，例如由基于铝的合金制成，或甚至由在至少一个表面上镀铝的玻璃制成。反射镜10具有较小的尺寸，并且可以具有以下尺寸：约1.5毫米到6毫米的高度，和约5.5毫米到20毫米的宽度。该反射镜10可以相对于第二激光光源9固定安装。在一个执行变化例中，反射镜是准静态的，即反射镜也可以被安装成可围绕轴线移动，并且例如通过伺服马达或压电垫片(piezoelectric shims)被驱动以产生范围修正运动，如上所述。该反射镜10将激光辐射L2从第二激光光源9反射到波长转换装置3上。

根据优选的变化例，第一照明辐射源1的单个方向的扫描系统7包括微反射镜，所述微反射镜可以是正方形的并且所述微反射镜的每侧可以测量达约0.8毫米。该微反射镜被制成可通过例如MEMS(微机电系统)装置围绕单个轴线移动。

在变化例中，第一激光光源6和扫描系统7可以被包括在MOEMS(微光机电系统)中。MOEMS是光学系统，在本实例中，所述光学系统包括至少一个激光光源和扫描系统7。MOEMS是紧凑的、可靠的和使用简单的设备，并且所述设备允许在将激光辐射L1再定向到转换装置3方面具有更大的精度和更大的灵活性。

被包括在照明模块中的波长转换装置3包括形成反射支架12的基板，所述反射支架12被连续的磷光材料层11覆盖。

转换装置3的该支架12被从为导热性好的导体的材料中选择。通过限制转换装置3和层11的温度上升，该材料因而使得支架12可以限制磷光材料层11的降解。

该磷光材料层11适合于再发射白光辐射16。实际上，当第一照明辐射源1和第二照明辐射源2分别地朝转换装置3发射单色的和相干的激光辐射L1、L2时，转换装置3接收该激光辐射L1、L2并且再发射白光辐射16，所述白光辐射16包括属于可见光谱的并且位于约400纳米和800纳米之间的多个波长。

该白光发射根据朗伯发射模式(lambertian emission pattern)出现，即在所有的方向上具有均匀的亮度。该转换装置3的基板例如由金属材料，尤其是铝制成。形成基板的该金属材料显示较好的热传导和热阻特性以及性能。因而，通过促进散热，基板有利地使得可以限制该磷光材料层11的温度。

此外，该基板可以暴露给激光功率而不损坏，激光功率例如可以是15瓦特的量级。因而，转换装置3被因此布置在照明模块中，以能够从第一照明辐射源1和第二照明辐射源2接收激光辐射L1、L2。转换装置3因此是为所有激光光源共用的转换装置3。

该转换装置3位于光学投影系统4的焦平面附近，光学投影系统4然后在无穷远点处形成该磷光材料层11的图像，或更具体地形成该层11的点的图像，响应于由激光辐射L1、L2引起的激光激励，所述点发光，所述点从第一照明辐射源1和第二照明辐射源2接收激光辐射L1、L2。

更具体地，光学投影系统4通过光辐射16形成光束15，光辐射16由这些激光辐射L1、L2照射的该磷光材料层11的不同点发射。从照明模块出现的光束15因而直接与由该磷光材料层11发出的光线有关，所述光线自身与由该层11吸收的激光辐射L1、L2有关。

将注意到，通过扫描，通过利用磷光材料的网膜耐久性(retinal persistence)和/或亚稳定性，来自第一照明辐射源1的激光辐射L1形成将被光学投影系统4投影的图像。

此外，第一照明辐射源1和第二照明辐射源2、转换装置3和光学投影系统4被包括在该单个照明模块中，前照灯装备有所述单个照明模块。

因此，这些第一照明辐射源1和第二照明辐射源2共用相同的转换装置3和光学投影系统4。因而，照明模块的较大体积，以及照明模块被安装在其中的前照灯的较大体积被大大地减小。

在第一变化例中，第一照明辐射源1适合于将光辐射L1发射到转换装置3的第一区域上，并且第二照明辐射源2适合于将光辐射L2发射到转换装置3的第二区域上，第一区域和第二区域仅在转换装置的一条带上重叠，尤其是在转换装置的中心上重叠。

该条带的宽度小于转换装置3的宽度，尤其是小于转换装置3的宽度的5％。可选地，第一区域和第二区域一起延伸通过转换装置3的全部。

在第二变化例中，每个第一照明辐射源1和第二照明辐射源2都适合于将光辐射L1、L2发射到转换装置3的相同区域上，尤其是发射到转换装置3的全部表面上。

该照明模块还包括控制单元5，所述控制单元适合于根据由该照明模块生成的光束15的期望光度测定来驱动第一照明辐射源1和第二照明辐射源2。

特别地，控制单元5驱动用于激光辐射L1的扫描系统7，以连续扫描由控制单元5选择的磷光材料层11的所有点。因而，控制单元5适合于限定层11的必须通过激光辐射L1被扫描的区域，以在该层11上形成图像，该图像由一系列线组成，所述线中的每个都由一系列或多或少发光的点形成。

控制单元5还驱动第一激光光源1和第二激光光源2的激活和功率控制，在适当的情况下还驱动激光辐射L1、L2的强度的调制。

将注意到，该磷光材料层11的被激光辐射L1、L2照亮的点发光，具有直接为照亮这些点的这些激光辐射L1、L2的强度的函数的强度，发射根据朗伯发射模式以被执行。

根据本发明，该照明模块适合于发射光束15。该光束15对应于由与波长转换装置3和光学投影系统4协作的第一照明辐射源1和第二照明辐射源2引起的光束的重叠。

该重叠可以是局部的或全局的，或甚至仅涉及这些光束的相应外形的一部分。该光束15可以由至少两个不同光束的重叠引起。

在第二实施例中，在图中未示出，第二照明辐射源2包括第二激光光源和单个方向的第二扫描系统。换句话说，根据该实施例，因为第二扫描系统是与第一扫描系统的类型相同的类型，因而第一照明辐射源和第二照明辐射源是大致相同的。两个扫描系统的扫描方向尤其可以彼此平行或彼此成直角。

在第三实施例中，在图中未示出，第二照明辐射源2包括第二激光光源和两个方向的第二扫描系统。换句话说，通过使用例如微反射镜，第二扫描系统可以执行二维扫描。该微反射镜被制成可通过例如MEMS(微机电系统)装置围绕两个正交轴线移动。

根据另一执行变化例，扫描系统可以通过两个微反射镜的关联被形成，每个微反射镜都可围绕单个轴线移动，所述两个轴线正交。该扫描系统将激光辐射L2从第二激光光源反射到波长转换装置3。该辐射L2然后可以在两个方向上被扫描系统偏转。

图2表示具有根据本发明的模块20的前照灯30，模块20容纳在外壳25中。该模块20包括第一辐射源和第二辐射源的单元21、22，它们被布置在转换装置3的两侧上。因而每个辐射源都可以向转换装置3发射光束L1、L2。通过改变其颜色，转换装置3然后将这些光束L1、L2反射到光学投影系统4。光学投影系统4将这些光束L1、L2全部传输到前照灯30外侧(光束15)。这里，模块20包括子外壳23和两个横向壁，子外壳23将转换装置3保持在子外壳23的底部的壁上，所述两个横向壁将单元20、21分别地承载在底壁的每侧上。子外壳23还保持光学投影系统4。此外，用于第一光源和第二光源的控制单元5连接到模块20上。

图3(a)和3(b)表示支架13的实施例，支架13用于将模块的单元20、21布置在前照灯中。图3(a)通过″正视图″并且图3(b)通过″侧视图″示出支架13。第一辐射源1和第二辐射源2的单元21、22被布置在转换装置3的任一侧上。为此，支架13包括三个表面，设置有转换装置3的中心表面17，和每个都用于支撑两个单元21、22中的一个的两个侧表面18和19。侧表面18和19显示出例如与中心表面17成相同角度。该角度被选择成以允许第一辐射源1和第二辐射源2每个都将其辐射发射到转换装置3上。如图3(b)所示，该角度例如是约120°。

该支架13是标准的，使得可以在支架13上放置包括两个辐射源与一维或二维扫描系统的组合的单元，或甚至包括静态或准静态源，而无需改变模块的其他元件。因而，形成了生产和制造的成本节省。对于模块中需要的每个组合，足以将对应的辐射源放置在支架13上。

因为使用同一元件，比如外壳或光学投影系统4，而无需使它们适应模块的每个辐射源的组合，因而借助该支架13，前照灯本身被标准化。

Claims (13)

1.一种用于机动车辆前照灯的照明模块，所述照明模块包括适于向波长转换装置(3)发射照明辐射(L1、L2)的第一照明辐射源(1)和第二照明辐射源(2)，所述波长转换装置能够向光学投影系统(4)再发射另一照明辐射(16)以产生光束(15)，其特征在于：

所述模块(20)包括单个波长转换装置(3)，所述单个波长转换装置为第一照明辐射源和第二照明辐射源的照明辐射(L1、L2)所共用，并且第一照明辐射源(1)包括适于发射与第一扫描系统(7)协作的第一光束的至少一个第一光源(6)，第一扫描系统(7)设置有用于使由第一光源发射的光线偏转的装置，并且被配置为用第一光束沿第一方向扫描波长转换装置(3)，

第二照明辐射源(2)是静态的或准静态的，包括至少一个第二光源(9)，所述至少一个第二光源被配置为直接将第二光束发射到束形成构件上，

其中所述第一扫描系统配置成用所述第一光束沿着单个唯一的第一方向扫描所述单个波长转换装置。

2.根据权利要求1所述的照明模块，其特征在于：

所述束形成构件上是反射镜(10)。

3.根据权利要求1所述的照明模块，其特征在于：

所述至少一个第二光源与单个方向的第二扫描系统协作。

4.根据权利要求1所述的照明模块，其特征在于：

所述至少一个第二光源与两个方向的第二扫描系统协作。

5.根据权利要求4所述的照明模块，其特征在于：

第二扫描系统设置有一个或两个可移动微反射镜，所述一个或两个可移动微反射镜被配置为用第二光束沿第一方向和/或沿与所述第一方向大致成直角的第二方向扫描所述波长转换装置(3)。

6.根据前述权利要求1-5中任一项所述的照明模块，其中：

第一照明辐射源(1)适于将照明辐射(L1)发射到波长转换装置(3)的第一区域上，并且第二照明辐射源(2)适于将照明辐射(L2)发射到波长转换装置(3)的第二区域上，第一区域和第二区域仅在波长转换装置的一条带上重叠。

7.根据权利要求6所述的照明模块，其中：所述第一区域和第二区域仅在所述波长转换装置的条带的中心上重叠。

8.根据权利要求1到5中任一项所述的照明模块，其中：

第一照明辐射源(1)和第二照明辐射源(2)中的每个都适于将照明辐射(L1、L2)发射到所述波长转换装置(3)的相同区域上。

9.根据权利要求8所述的照明模块，其中：所述第一照明辐射源(1)和第二照明辐射源(2)每个都适于将照明辐射(L1、L2)发射到所述波长转换装置(3)的全部表面上。

10.根据前述权利要求1-5中任一项所述的照明模块，其特征在于：

第一照明辐射源(1)和第二照明辐射源(2)被布置在波长转换装置(3)的两侧上。

11.根据权利要求10所述的照明模块，其特征在于：

所述模块包括支架(13)，所述支架设置有承载波长转换装置(3)的中心壁(17)和两个横向壁(18、19)，所述两个横向壁中的一个承载第一照明辐射源(1)，并且所述两个横向壁中的另一个承载第二照明辐射源(2)。

12.根据前述权利要求1-5中任一项所述的模块，其特征在于：

所述波长转换装置(3)被布置在光学投影系统(4)的轴线上。

13.一种机动车辆前照灯，包括根据前述权利要求中任一项所述的照明模块(20)。