用于机动车前照灯的光模块的附接光学组件和具有这种附接光学组件的机动车前照灯的制作方法

本发明涉及一种用于机动车前照灯的光模块的附接光学组件(vorsatz-optikbaugruppe)。附接光学组件包括多个成排布置的导光元件，每个导光元件具有光入射面和光出射面，并且被设计成将射入光入射面的光引导至光射出的光出射面。从导光元件的光出射面射出的光的全部设置用于产生具有明暗边界的暗光分布。导光元件的光出射面区域中的边缘几何结构限定明暗边界的走向。本发明还涉及一种具有这种附接光学组件的机动车前照灯。

背景技术：

1、用于实现分段远光(或部分远光)和近光的、用于机动车前照灯的光模块在现有技术中是已知的。这些光模块也被称为双功能adb(自适应驾驶光束)模块。这种光模块例如从us2020/318 804a1和de 10 2020 115242a1中已知。这些众所周知的技术解决方案使用两种不同的led层来实现远光和近光。这需要在其上布置有用于远光和近光的led的不同电路板，以及对光模块中的各种电路板进行定位、紧固和接触。在de 10 2020 115242a1中，还使用了由金属板制成的单独的镜面遮光件。

2、为了降低成本和组装工作量，需要减少部件的数量。这例如通过仅一个led层或仅一个用于远光和近光的led的连接的电路板来实现。例如从ep 3 872 394a1中已知相应的技术解决方案。

3、为了实现分段远光，已知要将聚焦的光导布置在相应的led前面。这在很大程度上指定了led层。用于近光分布的可能的技术解决方案通过在de 10 2018 125 157a1中的混合方法进行描述。这是用于远光段的聚焦的光导光学器件和全反射的偏转光学器件的组合，以便用尽可能少的led产生近光分布。

4、例如从us2019/234 571a1中还已知，通过附接光学组件的单片结构实现部件的进一步减少。在此提出借助于单片连接的光学元件来实现用于近光的、聚焦的光导光学器件和偏转光学器件。

5、除了零件数量的减少以及相关的成本降低之外，光模块或附接光学组件(特别是在垂直方向上，即相对于结构高度而言)所需的安装空间的减少也变得越来越重要。

6、这例如可以通过用光导光学器件替换近光的偏转光学器件来实现，类似于用于分段远光的偏转光学器件。例如，在wo 2021/244 735a1和wo 2021/244 736a1中提出了一种可能的技术解决方案。近光所需的近光分布的均匀化可以通过初级光学器件和次级光学器件的相应的结构化来实现。

7、例如，从文章“silikon im scheinwerfer(前照灯中的硅)”(第86-89页，kunststoffe(塑料)，2016年3月，carl hanser(卡尔-汉塞尔)出版社，慕尼黑)已知的是，在机动车前照灯中使用由透明液体硅橡胶(lsr；液体硅橡胶)制成的光学器件。其在硅树脂良好的热性能以及高抗紫外线和抗老化性方面具有独特的优势。良好的热性能是指橡胶能够承受相对高的温度而不改变其化学性能的能力。

技术实现思路

1、基于所描述的现有技术，本发明的目的是设计和改进开头提到类型的附接光学组件，从而选择附接光学组件的部件和材料，使得热机械公差(即由于温度波动而导致的部件的机械变化)被最小化，特别是在原理和设计方面被最小化。

2、为了解决这个问题，提出了一种具有权利要求1的特征的附接光学组件。特别地，基于开头提到类型的附接光学组件，提出：

3、每个导光元件具有一光导，该光导具有一光耦入面及一光耦出面，且被设计为将耦入到光耦入面的光引导至光耦出的光耦出面，并且每个导光元件具有光学元件，其布置在由光导耦出的光的主方向的下游，从光导耦出的光穿过该光学元件，其中

4、光导由透明的硅树脂材料制成，

5、光学元件由比硅树脂热稳定性更好的透明材料制成，并且

6、导光元件的限定明暗边界的边缘几何结构形成在光学元件中。

7、在此，热稳定性是指材料在较长时间内温度升高时保持其物理性能(特别是其在室温下的尺寸)而不发生变化(特别是不过度变形)的能力。

8、热稳定性取决于多种因素，例如材料的化学成分、其晶体结构及其特定的热处理。具有高热稳定性的材料可以在高温下使用而不会失去或过度改变其形状。

9、出于热原因，为了光学有效地使用光导光学器件，使用硅树脂作为材料是有意义的，以便能够将光导的耦合面布置为——在光导材料不发生变形的情况下——尽可能靠近相应的光源。硅树脂可以承受约250℃的相对高的温度，短期甚至可以承受达到300℃的温度。高温硅树脂可以承受明显更高的温度。优选地，光导的整个体积由硅树脂材料组成。

10、然而，根据iso 11359-1、-2(即通过热机械分析(tma)确定)，硅树脂具有相对高的线性热膨胀系数(也称为热膨胀系数)，其大于150·10-61/k，特别是约250·10-6 1/k至350·10-6 1/k。由于在光模块的相关光源的操作期间温度升高，这导致硅树脂材料相对强烈的膨胀。

11、通过光导的耦出侧/面的区域中的边缘几何结构或通过由硅树脂材料制成的光导的耦出侧/面的边缘来定义暗光分布的明暗边界的走向会产生不期望的结果，即硅树脂光导在前照灯的操作期间会相对强烈地变形，并且边缘几何结构的位置和/或走向以及因此暗光分布的明暗边界也会相对显著地改变。对用于实现adb远光的双功能光模块来说，这尤其成问题，因为远光分布的光段通常非常靠近其他交通参与者(前方行驶的驾驶员或迎面驶来的机动车)。明暗边界的位置和/或走向的不受控制的变化将导致在机动车前方的前方区域的照明较差和/或使其他交通参与者眩目。

12、为此，本发明提出在由比硅树脂热稳定性更好的材料组成的光学元件中形成边缘几何结构和/或边缘，以便确保法律要求的明暗边界的热稳定性。优选地，光学元件的整个体积由热稳定性更好的材料组成。

13、此外，更好的热稳定性在较宽温度范围内的机械公差方面也具有优势，并且可用于进一步降低成本。由于导光元件的附加光学元件由热稳定性更好的材料制成并且被从光导耦出的光照亮，因此光学元件的边缘区域可用于限定明暗边界，使得可以实现组装简化的光模块，因为在相应的机械结构的情况下，可以省去主动的色彩边缘调整。因此，可以同时更快且更容易地组装附接光学组件或光模块，这可以额外地降低成本。

14、此外，由于导光元件的两部分结构而存在的附加光学表面(例如，光导的光耦出面和光学元件的光入射面)可以设置有能够实现暗光分布的更好的均匀化的结构。还可围绕远光led的位置对电路板平面(用于近光和远光的光源紧固在其上并与其接触)进行任何的倾斜，使得能够保持出于性能原因的、关于远光光学器件到遮光件平面的最佳距离，并且增加近光led到遮光件平面的距离，以进一步改善近光分布的均匀性。光学元件的边缘几何结构和/或边缘优选地布置在遮光件平面的区域中。

15、有利地，光导的光耦入面形成导光元件的光入射面。以相应的方式，光学元件或光学元件的光出射面可以形成导光元件的光出射面。

16、优选地，分配给各个导光元件或硅树脂光导的多个光学元件，优选地多个彼此邻近和彼此邻接的光学元件，被组合成一件式的光学部件。特别优选地，附接光学组件的所有光学元件被组合成单个一件式构造的光学部件。这有利于并加速附接光学组件的调整和/或组装及其到光模块或机动车前照灯中的集成。

17、形成光学元件的热稳定性更好的材料可以是比硅树脂热稳定性更好的任何透明材料，即在热影响下比硅树脂的膨胀更小。根据本发明的有利改进，提出光学元件由聚碳酸酯(pc)制成。根据iso 11359-1、-2，pc的线性热膨胀系数约为65·10-6 1/k。这意味着当温度升高20℃时，1m长的pc棒会变长约1.3mm。pc的热膨胀系数比硅树脂低四到五倍。因此，pc特别适合生产光学元件。当然，光学元件也可以由其他材料制成，例如聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)，其热膨胀系数约为75×10-6 1/k。这意味着当温度升高20℃时，1m长的pmma棒会变长约1.5mm。虽然其热膨胀比pc稍大，但仍明显小于硅树脂。

18、因此，通过使用相应地比硅树脂热稳定性更好的材料(例如pc、pmma等)来形成或布置边缘或边缘几何结构的光学元件，可实现形成明暗边界的部件边缘或边缘几何结构的热稳定。

19、根据优选的实施方式，提出将光学元件布置在距光导的光耦出面一定距离处。通过在硅树脂光导和光学元件的入射面之间额外引入气隙，可以防止硅树脂光导在前照灯操作期间由于热膨胀而在led的方向上膨胀太远而导致其与led碰撞，这会导致光分布中的颜色位置移动(farbortver-schiebung)。

20、有利地，光导的光耦出面与光学元件的入射面之间的距离是光导的长度的至少2.5％。在此，光导的长度优选地被认为是光导的耦入面与其耦出面之间沿光轴的距离。光轴优选地由通过光出射面的中心分配给光导的半导体光源(例如led)的光出射面的表面法线来指定。

21、通过在光导与光学元件之间的距离可以防止光导以其光耦入面与相关联的半导体光源的光出射面碰撞，即使硅树脂光导在前照灯的操作期间极大地膨胀。相反，热膨胀导致光导的光耦出面与光学元件的光入射面之间的间隙的尺寸减小。光导在间隙的方向上而不是在半导体光源的光出射面的方向上的目标热膨胀可以通过相对于彼此相应地保持或安装光导和光学元件来实现和/或涉及机动车前照灯的固定部分(例如前照灯外壳)来实现。

22、根据本发明的优选的实施方式，边缘几何结构分别包括光学元件的侧壁，其具有基本上平行于从光导耦出的光的主方向延伸的延伸部。在本发明的上下文中，“基本上平行”是指从光导耦出的光束在进入光学元件之后非常平坦地照射在侧壁上。“非常平坦”是指照射在侧壁上的角度<45°、优选<35°并且特别优选<22.5°的光束。侧壁优选地是光学元件的下侧壁。

23、侧壁优选地具有基本上水平的表面延伸部，以便形成暗光分布(例如近光、雾灯、近光基本光)的基本上水平的明暗边界。侧壁可以具有平坦的表面延伸部或者具有带弯折或台阶的延伸部。弯折或台阶优选平行于导光元件的光轴延伸。侧壁的平坦的延伸部可用于产生具有平坦、对称的明暗边界的暗光分布，例如近光基本光或动态转弯灯。具有弯折或台阶的侧壁的延伸部可用于产生具有不对称的明暗边界的暗光分布，例如近光。光学元件的侧壁的表面延伸部可以彼此不同。

24、特别优选地，光学元件的侧壁被设计成反射从光导耦出的、射入光学元件并照射到侧壁的光的至少一部分。因此，光学元件的侧壁优选地形成导光元件的集成的镜面遮光件。镜面遮光件可以借助于全反射来反射入射光，和/或，镜面遮光件设置有反射涂层，使得入射光被反射。所提出的导光元件的两部分的设计方案(硅树脂光导和由热稳定性更好的材料制成的下游光学元件)使得一方面可以利用硅树脂的优点，另一方面可以实现集成的镜面遮光件，以便能够放弃在光模块中布置、调整和紧固单独的镜面遮光件。

25、优选地，光学元件的每个侧壁被设计为形成或限定明暗边界的一部分。所有部分一起形成暗光分布的明暗边界。

26、如果导光元件的光学元件被组合成共同的一件式构造的光学部件，则其具有在所有导光元件上方延伸的单个侧壁。侧壁的在外部导光元件的区域中的部分优选地具有平坦的表面延伸部，而侧壁的在中心导光元件的区域中的部分优选地具有带弯曲或阶梯的表面延伸部。

27、侧壁的边缘几何结构或边缘(优选地，侧壁的在光出射方向上指向前方的侧面上的前边缘，所述侧壁邻接光学元件的光出射面)限定了暗光分布的明暗边界的位置和走向。如果光学元件被组合成单个光学部件，则该光学部件的单个侧壁的边缘几何结构或边缘(优选地，侧壁的在光出射方向上指向前方的侧面上的前边缘，所述侧壁邻接光学部件的光出射面)限定了暗光分布的明暗边界的位置和走向。

28、提出光学元件的侧壁在从光导耦出的光的主方向上具有至少0.5mm的长度。这具有光学和制造技术方面的优势。侧壁的长度大约对应于光学元件的厚度。

29、最后，提出从导光元件的光出射面射出的光的全部被设置用于产生近光分布或近光点。借助于附接光学组件产生的近光点可以与由光模块的另一光学组件或机动车前照灯的另一光模块产生的近光基本光分布一起产生满足法律要求(根据ece r48§6.2、r98和r112)的近光。借助于附接光学组件产生的近光分布可以与照亮近光分布的明暗边界之上的远距离区域的远光分布一起产生满足法律要求(根据ece r48§6.1、r98和r112)的远光。远光分布可以由光模块的另一光学组件或由机动车前照灯的另一光模块产生。

30、本发明所基于的目的还通过具有权利要求12的特征的机动车前照灯来实现。特别地，基于开头提到类型的机动车前照灯提出，该前照灯包括根据本发明的附接光学组件。还提出，机动车前照灯具有被设计成产生另一光分布的另一光学组件，其中，该另一光学组件被设计成对由附接光学组件产生的暗光分布的明暗边界之上的区域的至少一部分进行照明。

31、附接光学组件例如可以被设计成产生近光或近光点。例如，另一光学组件例如可以被设计为照亮近光的明暗边界以上的远距离区域，以便与近光一起产生满足对远光的法律要求的远光。可替代地，另一光学组件例如可以被设计成产生近光基本光分布，其与近光点一起产生满足对近光的法律要求的近光。

32、根据本发明的有利的改进提出，机动车前照灯具有投影光学器件，该投影光学器件被设计成对从附接光学组件和从另一光学组件出射的光进行成像，以便在距机动车前照灯一定距离处布置的屏幕上产生机动车前照灯的整体光分布。因此，投影光学器件布置在光束路径中光学组件的下游，并且被设计成将从两个光学组件出射的光作为整体光分布投影到机动车前方的道路上。整体光分布例如可以是近光或远光。投影光学器件可以包括反射器和/或透镜。

33、根据优选的实施方式，从附接光学组件的导光元件的整个光出射面出射的光被设置用于产生近光，并且另外的光学组件被设计为在由附接光学组件产生的近光的明暗边界之上产生远光，特别是adb(自适应驾驶光束)远光。adb远光利用多个可单独控制的光段或光块照亮在明暗边界之上的远距离区域。通过有针对性地控制光段或光块或相应的远光光源，可以用光段的不同组合来照明远距离区域。以这种方式，例如可以将其他交通参与者(例如前方行驶的交通参与者或迎面而来的交通参与者)所在的远距离区域中的位置从光分布中变暗或被遮蔽。在此可以想象的是，前照灯被分配有：至少一个传感器，其检测在前方区域中的其他交通参与者并产生相应传感器信号的传感器；以及，计算单元，其接收并处理传感器信号并为adb光学组件或分配给其的光源产生相应的控制信号。传感器例如包括布置在机动车的前部(特别是挡风玻璃的上边缘处)的摄像机。

34、根据可替代的实施方式，从附接光学组件的导光元件的整个光出射面射出的光被设置用于产生近光点，并且机动车前照灯具有偏转光学器件，该偏转光学器件被设计成产生近光基本光分布，其中在从光导耦出的光的主方向上的偏转光学器件的一部分布置在光导的光耦出面之后并且形成光学元件。因此，从光导出射的光首先穿过间隙，然后进入形成光学元件的偏转光学器件的部分。在偏转光学器件的该部分中，优选水平侧壁(特别优选下部水平侧壁)可以被设计为集成的镜面遮光件。侧壁的边缘几何结构或边缘(优选侧壁的前边缘)限定近光点的明暗边界的走向。由偏转光学器件产生的近光基本光分布与近光点一起形成符合法律要求的近光。为此，由偏转光学器件出射的光优选地通过投影光学器件投射到机动车前方的道路上。

35、近光基本光优选地具有对称的、平坦的、水平的明暗边界，而没有弯折或台阶。近光基本光可以在水平方向上枢转，例如以便能够实现动态转弯灯功能。近光基本光可以通过使前照灯的至少一个部件围绕竖直的枢转轴线机械地枢转或者经由光源的相应控制而纯电子地枢转。近光点优选地具有带弯折和/或台阶的不对称的水平明暗边界。优选地，在自身交通侧上的不对称的明暗边界高于在迎面交通侧上的不对称的明暗边界。近光点特别明亮地照亮近光的明暗边界以下的光分布的中心区域并且(围绕光轴)靠近光分布的垂直中心平面。

36、此外，在所描述的示例中，机动车前照灯或光模块可以具有另一光学组件，其被设计用于在由附接光学组件产生的近光的明暗边界之上产生远光，特别是adb(自适应驾驶光束)远光。近光和远距离区域的照明共同形成符合法律要求的远光。