用于汽车的前照灯和用于该前照灯的光学元件的制作方法

本发明涉及汽车照明，具体而言，其涉及一种具有由具有多个光源和反射器的光学组件提供的远光功能和包括有截止线的近光功能的前照灯。

背景技术：

1、汽车前照灯一般包括用于执行各种照明功能的多个照明模块。这些模块通常包括远光灯（high beam）模块和近光灯（low beam）模块（也称为近光灯（dipped beam）模块或近光灯（passing beam）模块），当驾驶员前方任何方向都没有车辆时，驾驶员可以使用远光灯模块照亮前方的道路，而当驾驶员前方有其他车辆时，驾驶员使用近光灯模块。近光灯模块可以提供非对称光束，该光束在驾驶员自己的车道上比在对侧车道上照射得更远，即，在右行交通中，光在右侧车道上比在左侧车道上落得更远。

2、提供这种不对称光束的已知方式是在近光灯的光源、透镜或反射器前面提供遮光元件。该遮光元件阻挡一部分由光源产生的光束，从而在道路上存在与遮光元件的形状和位置相对应的遮光区域。据说该元件提供了截止线或非对称截止线，即照亮区域和遮光区域之间的边界在道路的一侧比在另一侧更靠近车辆。在文献jp2003168307a中公开了具有这样的近光灯模块的前照灯的示例。

3、文献wo2023277071a1描述了一种车灯，其包括远光光源和近光光源。来自近光光源的光被导向第一反射器，然后导向第二反射器，然后再导向投影透镜，该投影透镜将光导向前方道路。来自远光光源的光被直接发射到投影透镜，投影透镜成形为根据期望的光学功能来处理光。近光灯中的截止线由第二反射器的特定成形部分和投影透镜的对应部分产生，其引导光以产生期望的光束的不对称形状。

4、然而，因为来自光源的光的被遮部分会损失掉，所以使用遮光元件会对前照灯的效率产生负面影响。遮光元件和用于产生截止线的反射器的成形部分两者也使得调整截止线的形状更加困难，例如，为了符合特定的客户要求或法律要求，或者当为右行交通的市场并且为左行交通的市场提供前照灯时。当需要不同的截止线形状时，需要提供全新的反射器或遮光元件。使用反射器的成形部分来产生截止线也增加了投影透镜的复杂性。

5、因此，提供一种提供近光截止图案的替代方式将是有利的。

技术实现思路

1、现有技术中已知的解决方案的缺点通过一种如下的用于汽车的前照灯在一定程度上得以消除，该前照灯包括投影透镜、第一反射器、指向第一反射器的第一光源和用于将由第一反射器反射的来自第一光源的光反射向投影透镜的第二反射器。换言之，当第一光源打开时，其照射第一反射器，该第一反射器将光反射到第二反射器，该第二反射器又将光反射到投影透镜。然后，投影透镜可以将光引导到前方的道路上。前照灯还包括指向投影透镜的第二光源，并且包括位于第二光源与投影透镜之间的主透镜。主透镜的位置比第一反射器和第二反射器中的一者高、但比第一反射器和第二反射器中的另一者低，即，主透镜的竖向位置在两个反射器之间，当从正面观察时，主透镜尤其是可以在两个反射器之间。第二光源包括至少两组可独立操作的子源，用于在第一光源和第二光源都打开的情况下产生远光照明，以及用于在打开第一光源并且仅打开第二光源的子源组中的一个子源组的情况下产生包括截止线的近光照明，该截止线限制对迎面而来的驾驶员造成眩目。

2、因而，由于来自第二光源的光在朝向投影透镜的途中穿过主透镜，因此主透镜还用于引导光来提供具有截止线的近光灯和没有截止线的远光灯。例如，透镜可以增加均匀性，使得单个子源在光束中不易辨别、和/或使得光束具有适当的照明形状——例如，由规范或立法给出的照明形状。

3、因而，对于远光功能，两组子源都打开，而对于近光灯，只有其中一组打开——这种照明差异会在近光灯中产生所期望的截止线，并在远光灯中照亮前方更远的道路。截止线的形状由子源的空间布置以及通过选择哪些子源属于哪个组来确定。光源可以是led阵列，并且每个子源则可以是单独的led。

4、因此，前照灯包括两个光学组件，它们相互配合以提供最终照明功能——远光或近光灯，但在其他方面可以基本独立。第一组件包括两个反射器、第一光源和投影透镜。第二组件包括第二光源、主透镜和投影透镜。因此，投影透镜是两个组件的一部分，并且投射来自两个光源的光。由于主透镜竖向上位于反射器之间，所以第二组件的光可以与第一组件的光交叉。

5、前照灯可以包括构造用于控制光源的控制单元。然后，控制单元可以构造为，当需要近光灯时，其打开第一光源和第二光源的第一组子源，而使第二组保持关闭。当需要远光灯时，则控制单元打开第一光源以及第二光源的两组子源。该需求可以例如由驾驶员通过仪表板的控制面板给出；其也可以是自动的。控制单元可以对每个子源或至少一些子源具有单独的控制，使得当改变截止线的形状或位置时，例如，当从右行交通切换到左行交通时，仅需要重新构造控制单元，而不需要改变光学部件或硬件部件。控制单元可以是前照灯的一部分，但也可以是意欲使用前照灯的汽车的一部分。

6、本发明的前照灯可以提供以下优点。由于将两个反射器用于最终照明功能的一部分，而主透镜用于另一部分，因此第一光源可以定位为相对于第二光源偏移，而来自投影透镜的所得光束保持相对连续和均匀，即没有这样的偏移。因此，由于光源的热量分布在更大的面积上，因此光源更易于冷却。因此，可以使用更多的led，或者可以使用更大功率的led，可以减少对部件的热损伤，可能需要较低强度的冷却等。使用可单独控制的子源来产生截止线由于例如与使用遮光截止线元件相比浪费的光更少进而浪费的能量更少而会是有利的。因为改变截止线的形状可以在不需要改变光源或任何光学元件的情况下完成——只需要不同的子源控制，所以改变截止线的形状也更为容易。

7、使用主透镜可能比例如使用反射器来产生截止线更为有利，因为其可以提供更均匀的光——主透镜可以对光进行预处理以使其相对均匀，例如使单独子源在主透镜与投影透镜之间的光束中基本上无法区分。由此，投影透镜不必具有复杂的几何形状来确保来自第二光源的光的充分均匀性。因此可以使用更简单且因此更便宜或更小的投影透镜。

8、主透镜可以例如由刚性透明聚合物——例如，聚碳酸酯或pmma——制成。其也可以由玻璃制成，但玻璃一般更重且更贵。因为结构稳定且因此更容易固定在位，所以这些材料可能比例如使用硅树脂或类似材料更好。

9、主透镜可以位于第二反射器附近。这使得更容易将来自两个光源的光混合在一起，并因此可以增加投影透镜的均匀性或降低投影透镜的复杂性。

10、可替代地或附加地，主透镜可以固定到第二反射器。这可以简化部件的安装和它们精确的对中。该固定可以通过由一块透明材料制成主透镜和第二反射器而有利地实现。然后，形成第二反射器的材料的一部分包括反射层。用单块材料制造多个光学部件由于例如只需要单个成型或冲压过程而更为便宜以及由于这些部件不需要单独附接而致使还可以简化前照灯的组装。

11、反射层可以例如是反射性涂料或金属涂层。将主透镜与第二反射器结合在一起消除了它们各自对准的必要性——这两个部件可以提供由第一光源和第二光源的光组成的均匀光束。于是，该光束的外观不受制造不精确性、对中公差、振动等的影响。

12、主透镜、第一反射器和第二反射器都可以由一块透明材料制成。这进一步提高了由同一块材料制成多个部件的上述优点——更易于安装、单个部件的数量更少、更易于部件对中等。于是，两个反射器都包括反射层，例如如上所述的。

13、主透镜可以被分段，即包含多个单独成形的区段，每个区段对应于第二光源的一子源。因此，每个区段可以被单独设计，例如通过计算机模拟，以实现对来自相应子源的光的期望成形和引导。因此，这些区段可以成形输出光束，增加均匀性，成形截止线等。

14、每个区段可以包括准直突起，用于经由全内反射来处理来自第二光源的子源的光。因此，准直突起有助于将来自子源的光耦合到透镜中以增加均匀性。准直突起的长度可以是例如从5mm到2cm，可以使用足以发生全内反射的任何长度。

15、主透镜可以包括面向投影透镜的前表面和面向第二光源的后表面。在前表面和/或后表面上，对于每个区段可以有包括折射光学表面的突出部分。折射突出部分可以例如在前表面上，而后表面包括用于各个区段的准直突起。在一些实施方式中，其中一个表面也可以是平面式的。这些折射突出部分可能太短而不能发生全内反射，使得它们仅在光通过相应表面进入和/或离开透镜时弯曲光。例如，每个区段可以具有单独指向的凸/凹表面、具有单独的曲率半径等。

16、第二光源可以包括至少两排led。这提高了近光功能和远光功能的可调节性。例如，更靠近第二反射器的一排（第一排）可以被分割为使得其一部分形成第一组子源，该第一组子源对于远光和近光均被打开。然后，该排的其余部分与另一第二排一起形成第二组子源，该子源对于近光被关闭、而对于远光被打开。当从近光切换到远光时，这提供了光束的光强度和高度上的充分增加。第一排也可以被划分为两组，第二排形成第三组，其中，选择第一排组中的哪一个对于近光是打开的决定了截止线是对于左行交通还是右行交通。

17、然而，也可以使用单排子源作为第二光源，或者使用多于两排的子源。

18、第二反射器可以是平面的。这种形状可以简化反射器的制造和设计。然而，反射器的任何其他形状都是可以的，例如，其可以是抛物面或自由形式的反射器，其可以被划分为单独成形和定向的区段等。第一反射器一般也可以具有任何形状，例如其可以具有自由形式的弯曲形状，其设计为用于向第二反射器提供基本均匀的光束。

19、第一光源和第二光源可以由公共印刷电路板承载。这可以显著地简化制造并降低其成本。然后优选地，将印刷电路板放置成与散热器接触。即使光源使用两个独立的电路板，也可以使用公共散热器。

20、现有技术中已知的解决方案的缺点也通过用作根据本发明的前照灯的第二反射器和主透镜的光学元件在某种程度上得以消除。光学元件包括由单块透明材料制成的主体，其中，该主体具有用于形成第二反射器的反射器部分和用于形成主透镜的透镜部分，其中，反射器部分包括反射层。用于形成第一反射器的另一部分也可以是主体的一部分。然后，该元件可以放置在用作第一光源和第二光源的两个光源附近，设置有投影透镜，且然后该元件可以为前照灯提供如上所述的照明功能。

技术特征：

1.一种用于汽车的前照灯，包括投影透镜(1)、第一反射器(2)、指向所述第一反射器(2)的第一光源(3)、以及用于将由所述第一反射器(2)反射的来自所述第一光源(3)的光朝向所述投影透镜(1)反射的第二反射器(4)，其中，所述前照灯还包括指向所述投影透镜(1)的第二光源(5)，其特征在于，所述前照灯还包括位于所述第二光源(5)与所述投影透镜(1)之间的主透镜(6)，其中，所述主透镜(6)定位成高于所述第一反射器(2)和所述第二反射器(4)中的一者、且低于所述第一反射器(2)和所述第二反射器(4)中的另一者，其中，所述第二光源(5)包括至少两组能够独立操作的子源，用于在所述第一光源(3)和所述第二光源(5)两者打开的情况下产生远光照明，以及用于在所述第一光源(3)打开并且所述第二光源(5)的子源组中仅一个子源组打开的情况下产生包括截止线的近光照明，所述截止线用于限制对迎面而来的驾驶员造成眩目。

2.根据权利要求1所述的前照灯，其中，所述主透镜(6)与所述第二反射器(4)相邻。

3.根据前述权利要求中任一项所述的前照灯，其中，所述主透镜(6)固定到所述第二反射器(4)。

4.根据权利要求3所述的前照灯，其中，所述主透镜(6)和所述第二反射器(4)由一块透明材料制成，其中，所述透明材料的、形成所述第二反射器(4)的部分包括反射层(7)。

5.根据权利要求3或4中任一项所述的前照灯，其中，所述主透镜(6)、所述第一反射器(2)和所述第二反射器(4)都由一块透明材料制成。

6.根据前述权利要求中任一项所述的前照灯，其中，所述主透镜(6)包含多个单独成形的区段，每个区段对应于所述第二光源(5)的一子源。

7.根据权利要求6所述的前照灯，其中，每个区段包括准直突起(12)，用于经由全内反射来处理来自所述第二光源(5)的子源的光。

8.根据权利要求6或7中任一项所述的前照灯，其中，所述主透镜(6)包括面向所述投影透镜(1)的前表面和面向所述第二光源(5)的后表面，其中，在所述前表面和/或所述后表面上，对于每个区段都具有包括折射光学表面的突出部分(8)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的前照灯，其中，所述第二光源(5)包括至少两排led。

10.根据前述权利要求中任一项所述的前照灯，其中，所述第二反射器(4)是平面的。

11.根据前述权利要求中任一项所述的前照灯，其中，所述第一光源(3)和所述第二光源(5)由公共印刷电路板(9)承载。

12.用于用作根据前述权利要求中任一项所述的前照灯的第二反射器(4)和主透镜(6)的光学元件(10)，其特征在于，所述光学元件包括由单块透明材料制成的主体，其中，所述主体具有用于形成所述第二反射器(4)的反射器部分和用于形成所述主透镜(6)的透镜部分，其中，所述反射器部分包括反射层(7)。

技术总结
公开了一种用于汽车的前照灯，包括投影透镜(1)、两个反射器和两个光源。第一光源(3)指向第一反射器(2)，而第二反射器(4)将来自第一反射器(1)的光朝向投影透镜(1)反射。该前照灯还包括位于第二光源(5)与投影透镜(1)之间的主透镜(6)。第二光源(5)包括至少两组可独立操作的子源组，用于与主透镜(6)一起在第一光源(3)和第二光源(5)都打开的情况下产生远光照明，并且用于在第一光源(3)打开并且第二光源(5)的子源组中仅一个子源组打开的情况下产生包括截止线的近光照明，该截止线限制对迎面而来的驾驶员造成眩目。

技术研发人员：M·哈塞克
受保护的技术使用者：海拉汽车技术诺瓦有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5