CN110337565B

CN110337565B - 用于机动车前照灯的前照灯透镜

Info

Publication number: CN110337565B
Application number: CN201880013213.4A
Authority: CN
Inventors: S·库尔; M·莫扎法利; D·霍夫曼
Original assignee: Docter Optics SE
Current assignee: Docter Optics SE
Priority date: 2017-03-29
Filing date: 2018-03-15
Publication date: 2022-06-21
Anticipated expiration: 2038-03-15
Also published as: US20200149699A1; WO2018177757A1; CN114877288A; US10914443B2; CN110337565A; DE112018000084A5

Abstract

本发明涉及一种用于车辆前照灯的前照灯透镜(2)，特别是机动车前照灯(1)，所述前照灯透镜(2)包括压制成型的透镜体(3)和光学有效表面，该表面包括波纹调整，该波纹的波幅沿着前照灯透镜的表面延伸。

Description

用于机动车前照灯的前照灯透镜

技术领域

本发明涉及一种用于车辆前照灯(特别是机动车前照灯)的前照灯透镜和车辆前照灯。

背景技术

可以从例如US 3 708 221、WO 02/31543 A1、WO 03/074251 A1和DE 100 52 653A1中了解开头提到的前照灯透镜。可以从例如DE 100 33 766 A1、DE 101 18 687 A1和DE198 29 586 A1了解其他车辆前照灯。

DE 203 20 546 U1公开了一种两面压制成型并且具有曲面的透镜，该曲面具有平面并且具有成型到透镜边缘的固定边界，其中在固定边界处形成且厚度至少为0.2mm的支撑边框，该支撑边框突出平面。支撑边框形成在前照灯透镜的外周边。例如，在DE 10 2004048 500 A1中公开了另一种带有支撑边框的前照灯透镜。

DE 20 2004 005 936 U1公开了一种用于照明的透镜，特别是用于前照灯的透镜，其用于成像由光源发出并由反射器反射的光，以形成预定的照明图案，所述透镜具有两个相对的表面，其中在至少一个的第一表面处，提供了具有不同光散射效应的区域。

DE 10 2008 023 551 A1公开了一种用于机动车投射式前照灯的光学透镜，其成像由光源发出的光束以形成预定的照明分布，其中在透镜的至少一个表面上形成具有光学散射效应的区域，该区域细分为单个单元的周期图案，每个单元都有一个结构元件，导致通过的光选择性散射。在这里，结构元件的形状由延伸穿过透镜光轴或平行于透镜光轴的第一平面中重复的数学函数形成，其中，形成第一平面中的结构元件的形状使得结构元件将减少的光量散射向更大的偏转角。

鉴于其光学特性或与光相关的标准值，前照灯透镜应遵循严格的设计标准。这一点尤其适用于明暗边界的情况，如《Bosch–Automotive Handbook》第9版，ISBN 978-1-119-03294-6，第1040页中所示。将要安装前照灯透镜的车辆前照灯的明暗边界梯度G和眩光值HV是与光相关的重要标准值。例如，在《Bosch–Automotive Handbook》第9版，ISBN 978-1-119-03294-6，第1040页中，公开了一个示例，该实例展示了要遵守的全部与光相关的值。

发明内容

本发明的目的是在不超过与光相关的标准值的情况下，以廉价的方式制造用于车辆前照灯的前照灯透镜，尤其是用于机动车前照灯的前照灯透镜。此外，希望以特别适合的方式遵守与光相关的值或限制值。

在这里，特别是要(有选择地)防止光分布中处于边缘的光。

根据权利要求，上述目的是通过前照灯透镜或前照灯或机动车实现的。因此，例如，通过用于车辆前照灯的前照灯透镜，特别是用于机动车前照灯的前照灯透镜实现该目的，该前照灯透镜具有至少一个入光面和至少一个出光面，其中在前照灯透镜的入光面和/或出光面上提供调整，其中所述调整包括多个(周期性的)波纹，所述多个波纹尤其相对于彼此平行地延伸，其中多个波纹中每一个的偏转和/或波幅平行于形成调整的表面(表面的轮廓)延伸(调整以法向方向或光轴方向(z方向)投射到透镜上)。

例如，本发明用于投影型前照灯(也被称为PES前照灯)的前照灯透镜(参见，例如《Bosch–Automotive Handbook》第9版，ISBN 978-1-119-03294-6，第1044和1045页)。然而，本发明也可以例如结合用于矩阵光的次透镜使用，或针对用于矩阵光的辅助光学系统使用。例如，公开调整可以提供在用附图标记4表示的DE 10 2014 100 727 A1的前照灯透镜的曲面上。公开调整特别用于非点对称透镜或非点对称基座透镜。这种透镜的一个示例是用附图标记4表示的DE 10 2014 100 727 A1的前照灯透镜。具体而言，根据WO 2014/114309 A1、WO 2014/114308 A1、WO 2014/114307 A1、WO 2014/072003 A1、WO 2013/178311 A1、WO 2013/170923 A1、WO 2013/068063 A1、WO插入3/068053 A1、WO 2012/146328 A1、WO 2012/072188 A1、WO 2012/072189 A2、WO 2012/072190 A2、WO 2012/072191 A2、WO 2012/072192 A1和/或WO 2012/072193 A2，前照灯透镜或调整可以是压模成型的，或者本发明还可以与前照灯透镜结合使用，其中在出光面上提供调整。

前照灯透镜由透明材料组成或包括透明材料。本发明意义上的透明材料尤其是玻璃。本发明意义上的透明材料尤其是无机玻璃。本发明意义上的透明材料尤其是硅酸盐玻璃。本发明意义上的透明材料尤其是玻璃，如PCT/EP2008/010136中所述。本发明意义上的玻璃尤其包括：

0.2％至2％(按重量计)的Al₂O₃，

0.1％至1％(按重量计)的Li₂O，

0.3％，特别是0.4％至1.5％(按重量计)的Sb₂O₃，

60％至75％(按重量计)的SiO₂，

3％-12％(按重量计)的Na₂O，

3％-12％(按重量计)的K₂O，以及

3％-12％(按重量计)的CaO。

本发明意义上的波纹特别是正弦或余弦函数。本发明意义上的波纹尤其是具有波幅A_xy和周期长度λ_xy的正弦或余弦函数。这里，波幅A_xy特别指向y方向、x方向或x和y方向。这里，x方向是与z方向正交的方向。y方向也是与z方向正交的方向，然而y方向与x方向不同。特别地，使x方向和y方向彼此正交。z方向是具有调整的表面的光轴方向，或者前照灯透镜的光轴方向，或者每个在包含调整的表面轮廓点中的正交或法向或表面法向的方向。调整在z方向上有区别，该z方向由波幅A_z定义。在这个意义上，x坐标和y坐标所跨越的轮廓或表面可以是平面或曲面。在z方向上调整的扩展或高度可能旨在：使得在表面的中心或中心区域中的扩展大于在设置有调整的表面的边缘区域中z方向上的扩展。

在本发明的有利实施例中，多个调整波纹的各个波纹相互交错。调整波纹可以通过相移相对于彼此移动。在本发明意义上，压制成型特别是指以这样的方式压制光学有效表面，使得该光学有效表面轮廓的后续精加工可以省略、忽略或根本不打算进行。因此，特别旨在：压制成型的表面在压制成型后不抛光。对于压制成型，特别旨在：最初形成坯件，加热坯件或使其温度梯度反转，并且已加热的或者已控制温度的坯件被压制成型为具有所需调整的前照灯透镜。坯件在平面上的投影或者由这样的投影得到的最大几何形状将在下文被称为坯件基座。在本发明的有利实施例中，基座是多边形的或具有多边形的形状，然而特别是具有圆角，其中特别是设置坯件的底侧基座也是多边形的，然而特别是包括圆角。在本发明的进一步有利实施例中，基座为三角形的或具有三角形的形状，然而特别是具有圆角，其中特别设置坯件的底侧基座也是三角形的或具有三角形的形状，然而特别是包括圆角。在本发明的实施例中，基座为矩形的或具有矩形的形状，然而尤其是具有圆角，其中特别设置坯件的底侧基座也是矩形的或具有矩形的形状，然而特别是包括圆角。在本发明的进一步有利实施例中，基座是方形的，然而特别是具有圆角，其中特别设置坯件的底侧基座也是方形的，然而特别是包括圆角。在本发明的进一步有利实施例中，基座是椭圆形的，其中特别设置坯件的底侧基座也是椭圆形的。

A_xy尤其是不小于0.2mm，有利地不小于0.3mm。A_xy尤其是不大于3mm，有利地不大于2mm。

A_xy尤其是不小于0.5mm，有利地不小于1mm。A_xy尤其是不大于3mm，有利地不大于2mm。

A_z尤其是不小于0.2μm，有利地不小于0.5μm。在前照灯透镜的中心，A_z尤其是不小于1μm，有利地不小于2μm。在前照灯透镜的边缘处，A_z尤其是不小于0.2μm，有利地不小于0.5μm。A_z尤其是不大于10μm，有利地不大于8μm。A_z有利地是朝透镜边缘减小(衰减)，波幅A_z正交地朝调整方向减小(即，其在调整周围且宽度为W_s的带中延伸)。在前照灯透镜的中心，A_z尤其是不大于10μm，有利地不大于8μm。在前照灯透镜的边缘处，A_z尤其是不大于4μm，有利地不大于2μm。

W_s尤其是不小于0.1mm，有利地不小于0.2mm，W_s尤其是不大于1mm，有利地不大于0.5mm。

在本发明的又一有利实施例中，入光面为平面，并且出光面为凸曲面，其中在出光面上提供调整，其中前照灯透镜包括位于凸曲面的出光面外部的透镜边缘，其中入光面沿前照灯透镜光轴的方向以台阶形式突出超过透镜边缘或透镜边缘的一部分，其中前照灯透镜在前照灯透镜背对台阶的一侧包括在透镜边缘处的定位凸肩，并且其中，例如使基本平面的(光学有效)表面粗糙度小于0.1μm。

有利的车辆前照灯透镜包括上述透镜和光源以及可以通过前照灯透镜成像为明暗边界的遮光罩。车辆前照灯在本发明的有利实施例中(至少也)作为近光前照灯实现。在本发明的进一步有利实施例中，明暗边界的梯度不大于0.5。在本发明的进一步有利实施例中，车辆前照灯的眩光值不大于1.5Lux。

此外，上述目的是由具有上述车辆前照灯的机动车实现的，其中，在本发明的有利实施例中，明暗边界可以成像到可布置有机动车的道路上。在本发明的有利实施例中，调整波纹沿水平或垂直方向延伸。然而，它们也可能以一个角度(例如，45°)斜穿过前照灯透镜延伸。

本发明意义上的机动车尤其是单独用于道路交通的陆上交通工具。本发明意义上的机动车尤其不限于带有内燃机的陆上交通工具。

附图说明

从以下示例性实施例的描述得到进一步的优点和细节。在附图中：

图1示出了机动车的示例性实施例；

图2示出了根据图1的机动车车辆前照灯的示例性实施例的一般示意图，

图3示出了根据图2的车辆前照灯的前照灯透镜的横截面图，

图4示出了根据图3的截面示意图，

图5示出了前照灯透镜的摄影示图，其在平面图中具有所述调整的示例性实施例，

图6示出了根据图5的调整的放大截面示图，

图7示出了在摄影示图中通过根据图3的前照灯透镜形成的明暗边界，

图8示出了根据图7的调整的一般示意图，

图9示出了透视平面图中根据图7的调整的截面示图，

图10示出了透视平面图中调整的进一步示例性实施例的截面示图，

图11示出了在平面图中根据图9的调整的细节；

图12示出了波纹宽W_S的定义的说明性示图；

图13示出了用于确定x方向、y方向和z方向的示例性实施例，

图14示出了与根据图13所确定的x方向、y方向和z方向不同的可能定义。

具体实施方式

图1示出了具有车辆前照灯1(在图2中图示)的机动车100，车辆前照灯1具有用于产生光的光源10、用于反射可通过光源10产生的光的反射器12和遮光罩14。此外，车辆前照灯1包括前照灯透镜2(尤其是整体成形并在两侧压制成型的前照灯透镜)，用于将图2中用附图标记15命名的遮光罩14的边缘成像为明暗边界HDG。

前照灯透镜2包括透明材料(尤其是玻璃)的透镜体3，该透镜体3包括面向光源10的基本平面的(光学有效)表面5和面朝远离光源10的凸曲面的光学有效表面4。

此外，前照灯透镜2包括成型透镜边缘6，通过该成型透镜边缘6，前照灯透镜2可以附接到车辆前照灯1中。图2中元件的绘制考虑到了简单性和清晰性，并且不一定按比例绘制。例如，一些元件的尺寸相对于其他元件以夸张的方式表示，以促进对本发明示例性实施例的理解。

图3通过根据图2的车辆前照灯1的前照灯透镜2的示例性实施例示出了横截面。

图4示出了前照灯透镜2的细节，该细节在图3中以点划线构成的圆标记。基本平面的光学有效表面5突出透镜边缘6或透镜边缘6的表面61，以台阶60的形式朝向前照灯透镜2的光轴20面对光源10，其中台阶60的高度h不大于1mm，有利的是不大于0.5mm。台阶60的高度h的期望值有利地为0.2mm。此外，前照灯透镜2在前照灯透镜2朝向远离台阶60的侧面的透镜边缘6处有定位凸肩65。

透镜边缘6的厚度r有利地至少为2mm，然而有利地是不大于5mm。前照灯透镜2的直径DL至少为40mm，然而不大于100mm。基本平面的光学有效表面5的直径DB例如等于凸曲面的光学有效表面4的直径DA。在有利的实施例中，基本平面的光学有效表面5的直径DB不大于凸曲面的光学有效表面4的直径DA的110％。此外，基本平面的光学有效表面5的直径DB有利地至少占凸曲面的光学有效表面4的直径DA的90％。前照灯透镜2的直径DL有利地比基本平面的光学有效表面5的直径DB或凸曲面的光学有效表面4的直径DA大约5mm。

例如，如图5所示，光学有效表面4具有作为另一前照灯透镜的摄影图像的调整。图6示出了图5细节的放大图。调整包括相互交错的波纹，该波纹的波幅平行于表面(表面的轮廓)延伸。调整的高度可以在垂直于表面(表面的轮廓)的方向上衰减，如图6中的阴影所示。在这里，在与表面4正交的方向(z方向)上调整延伸的高值显示为较亮，而小值显示为较暗。

通过根据本发明的调整，创建合适的光值，例如，参考图7中明暗边界的照片所示。这里的光分布是不包括边缘的。

图8示出了根据图5的前照灯透镜的调整示意图，该调整作为布置在表面4上的调整。在这里，坐标x和y表示沿表面4的坐标或与表面4光轴正交的平面坐标。A_xy表示波纹在表面4方向或坐标x和y方向的波幅(参见图13和图14)。λ_xy表示调整波纹的周期或周期长度。图9和图10中的z坐标表示表面4的法向(参见图14)或表面4的光轴(参见图13)。调整或波纹在z方向或z坐标方向上的高度用A_z表示。在图9中，调整波纹显示为A_z的衰减值，并且在图10中显示为A_z的恒定值。对于衰减值A_z，特别是要在表面4的中心提供A_z的最高值，并且A_z值沿透镜2的边缘方向衰减或减小。图11所示的值W_s表示调整波纹的宽度。图12示出了图11示意图中的细节。如图9、图10和图11所示，各个调整波纹优选地相互交错。

上文已参照实施例对调整或波纹进行了描述。然而，其也可以用于具有突出边缘的透镜(见DE 203 20 546 11)或用于具有磨光面的透镜，其中边缘和表面尤其以平面方式齐平。此外，如开始所述，所述调整可以用于矩阵光或前照灯透镜，如WO 2014/114309 A1、WO 2014/114308 A1、WO 2014/114307 A1、WO 2014/072003 A1、WO 2013/178311 A1、WO2013/170923 A1、WO 2013/068063 A1、WO 2013/068053 A1、WO 2012/146328 A1、WO 2012/072188 A1、WO 2012/072189 A2、WO 2012/072190 A2、WO 2012/072191 A2、WO 2012/072192 A1和/或WO 2012/072193 A2中所描述的。

图13和图14示出了坐标x、y和z的可能定义。这里，在图14中，z方向是与设置调整的表面的轮廓相对应的法向或正交方向。x坐标和y坐标与z坐标正交。此外，优选地，x坐标与y坐标正交。在根据图13所示的示例性实施例中，z方向独立于设置调整的表面的过程。x坐标和y坐标与z坐标正交。

Claims

1.一种用于车辆前照灯的前照灯透镜，所述前照灯透镜包括至少一个入光面、至少一个出光面和设置在所述前照灯透镜的所述出光面上的多个波纹，其中，所述多个波纹中的每一个的波动的波幅平行于所述出光面的表面轮廓延伸，并且所述多个波纹中的每一个的高度在垂直于所述表面轮廓的方向上延伸。

2.根据权利要求1所述的前照灯透镜，其中，所述多个波纹的各个波纹相互交错。

3.根据权利要求2所述的前照灯透镜，其中，相对于布置在所述出光面中心的波纹，在所述出光面的光轴方向上的波纹高度大于所述出光面的边缘区域中出光面光轴方向上的高度。

4.根据权利要求1所述的前照灯透镜，其中，相对于设置在所述出光面的中心的波纹，在所述出光面的光轴方向上的波纹高度大于所述出光面的边缘区域中出光面光轴方向上的高度。

5.根据权利要求1所述的前照灯透镜，其中，相对于设置在所述出光面中心区域中的波纹，在所述出光面的光轴方向上的波纹高度大于所述出光面的边缘区域中出光面光轴方向上的高度。

6.根据权利要求1所述的前照灯透镜，其中，所述出光面的光轴方向上的波纹高度不大于8μm。

7.根据权利要求6所述的前照灯透镜，其中，所述波纹的宽度不大于1mm。

8.根据权利要求1所述的前照灯透镜，其中，所述波纹的宽度不大于1mm且不小于200μm。

9.根据权利要求2所述的前照灯透镜，其中，所述波纹的宽度不大于1mm且不小于200μm。

10.根据权利要求5所述的前照灯透镜，其中，所述波纹的宽度不大于1mm且不小于200μm。

11.根据权利要求1所述的前照灯透镜，所述前照灯透镜进一步包括：

包括所述出光面的光通道部分，以及

包括所述入光面的光通路，其中，所述光通路经由弯折穿过进入所述光通道部分，使得所述弯折能够通过所述光通道部分借助于进入所述入光面的光成像为明暗边界。

12.根据权利要求2所述的前照灯透镜，所述前照灯透镜进一步包括：

包括所述出光面的光通道部分，以及

13.根据权利要求8所述的前照灯透镜，所述前照灯透镜进一步包括：

包括所述出光面的光通道部分，以及

14.一种车辆前照灯，包括光源、遮光罩和权利要求1所述的前照灯透镜，所述前照灯透镜配置为用于将所述遮光罩的边缘成像为明暗边界。

15.一种车辆前照灯，包括光源、遮光罩和权利要求2所述的前照灯透镜，所述前照灯透镜配置为用于将所述遮光罩的边缘成像为明暗边界。

16.一种车辆前照灯，包括光源、遮光罩和权利要求8所述的前照灯透镜，所述前照灯透镜配置为用于将所述遮光罩的边缘成像为明暗边界。