用於機動車輛的照明和/或信號指示裝置及製造方法與流程

2023-06-06 21:57:52 1

本發明涉及一種用於機動車輛的照明和/或信號指示裝置，諸如前燈或後燈，所述裝置包括殼體、外透鏡和光學系統，並且涉及該裝置的製造方法。

背景技術：

由外透鏡密封的殼體形成封閉的內部腔室，該內部腔室容納光學系統。該裝置通常被製造為對水的進入以及更一般地對液體或固體汙染元件的進入產生緊密密封，其中水、液體或固體汙染元件可能使得光學系統退化和/或降低照明質量。

然而，全密封是不期望的。實際上，由於光學系統的重複加熱和冷卻(這取決於光學系統是打開還是關閉)而導致的內部溫度變化，腔室中的內部壓力可能會變化。為了避免裝置的任何變形，因此最好通過允許空氣進入裝置，來平衡裝置的內部和外部之間的壓力。其結果是，充滿溼氣的空氣可能滲透到室中。當容納在給定壓力和溼度的室中的空氣的溫度達到其露點溫度時，通過冷凝發生水滴的形成。這種現象是反覆發生的，並且具有降低照明質量和產生不好看的外觀的效果。

存在用於管理殼體內的溼度的各種技術。

第一種已知技術包括施加親水性漆，其能夠防止水滴的形成，因為該親水性漆在腔室內的某些表面(例如在外透鏡的內表面上)上產生均勻且厚度均勻的水膜。因此，美學外觀得到保留。

第二種已知技術包括為裝置提供通風系統，該通風系統使裝置的內部和外部之間的空氣永久地循環，以避免腔室內的溼氣積聚。

這兩種技術可以彼此獨立地使用或彼此補充。

本發明提出進一步改善情況。

技術實現要素：

為此，本發明涉及一種用於機動車輛的照明和/或信號指示裝置，包括容納光學系統的內部腔室和由聚合物材料製成的至少一個元件，所述至少一個元件具有朝向腔室的內部指向的表面，值得說明的是，朝向腔室的內部指向的所述表面設置有密封層，該密封層形成對水分子到腔室中的進入的屏障。

由聚合物材料製成的元件或部件表現出一定的孔隙率或對水的滲透性。當與液態水或潮溼空氣接觸時，所述元件往往會吸收水，所述水然後可以隨後重新出現。以機動車輛照明和/或投影裝置殼體為例，該殼體的壁由聚合物材料製成。由於存在於殼體內部和/或外部的環境中的溼氣，因此水分子通過該殼體的外表面和/或內表面滲透到殼體的壁中。這種吸收的水隨後從壁中再次出現，潛在地出現在殼體的內部，這進一步增加了殼體內部的溼度。通過本發明，可防止已經滲透到殼體壁的水朝向殼體的內部再次出現，並被迫排放到外部。

有利地，密封層與腔室的內部接觸，並且由聚合物材料製成的元件的朝向腔室的內部指向的表面構成由聚合物材料製成的元件與密封層共用的表面。最後，密封層被直接插入在室的內部和聚合物材料之間。

由聚合物材料製成的元件可以是界定所述腔室的殼體的壁或用於使冷卻劑循環的管道。

在第一實施例中，密封層被沉積在由聚合物材料製成的元件的朝向腔室的內部指向的表面上。

在這種情況下，有利地，所述沉積密封層具有小於或等於120nm的厚度，特別是在60nm和80nm之間的厚度。

在第二實施例中，所述密封層是由聚合物材料製成的元件的一表面層，所述表面層被處理從而不允許水分子通過。優選地，所述處理包括將由聚合物材料製成的元件的表面暴露給離子轟擊。

優選地，由聚合物材料製成的表面層被交聯。

根據變型實施例，該裝置還包括除溼元件，所述除溼元件能夠在空氣通過外部與內部腔室的內部之間的連接開口滲透到所述內部腔室內之前從空氣中提取溼氣。

根據另一個變型實施例，另外或作為替代方案之外，所述裝置包括通風元件，所述通風元件能夠使空氣在外部與所述內部腔室的內部之間循環。

本發明還涉及一種用於製造用於機動車輛的照明和/或信號指示裝置的方法，所述裝置包括容納光學系統的內部腔室和由聚合物材料製成的至少一個元件，所述至少一個元件具有朝向內部腔室的內部指向的表面，值得說明的是，所述方法包括以下步驟：處理朝向內部腔室的內部指向的所述表面以產生一密封層，所述密封層形成對水分子到腔室的進入的屏障。

在第一實施例中，所述處理步驟包括將由密封材料製成的塗層沉積在由聚合物材料製成的元件的朝向所述內部腔室的內部指向的表面上。

有利地，通過等離子體輔助化學氣相沉積技術(pecvd)執行沉積。

在第二實施例中，所述處理步驟包括離子轟擊由聚合物材料製成的元件的朝向所述內部腔室的內部指向的表面以在由聚合物材料製成的元件中產生密封表面層。

附圖說明

參考附圖，從對於機動車輛的照明和/或信號指示裝置的兩個示例性實施例的以下描述以及用於製造該裝置的方法的兩個具體實施例的以下描述，將更好地理解本發明，其中：

圖1表示本發明裝置的第一示例性實施例；以及

圖2表示本發明的裝置的第二示例性實施例。

首先，請注意，除非另有說明，否則在不同圖上表示的相應元件具有相同的附圖標記。

具體實施方式

圖1示意性地示出了根據本發明的第一示例性實施例的用於機動車輛的照明和/或信號指示裝置。

照明和/或信號指示裝置包括：殼體1，其由外透鏡2封閉；內部腔室3，其由通過殼體1和外透鏡2界定的封閉的內部空間構成；以及光學系統4，其容納在內部腔室3的內部。

眾所周知，該裝置包括連接開口(未示出)，該連接開口位於腔室3的內部和外部之間，並且適於允許空氣在腔室3的內部和外部之間通過，同時對諸如水、灰塵、泥漿等的固體或液體的進入形成緊密密封。該開口還允許調節腔室3內部的內部壓力，以避免可能由光學系統發出的熱量引起的內部壓力的過度增加。

此外，在這裡描述的特定示例中，該裝置設置有除溼元件(未示出)，該除溼元件件適於在空氣通過該開口滲透到腔室內之前從空氣中提取溼氣。該除溼元件可以與文獻ep2306084中描述的元件相似。

互補或替代地，該裝置還可以設置有適於在腔室3和外部之間建立空氣循環的通風元件，以便使腔室3中的空氣清新，並避免腔室3內的溼度積聚。

除溼模塊和/或通氣元件使得可以減小腔室3內的空氣的溼度。

殼體1包括由聚合物材料製成的兩個底壁10、11和兩個側壁(未示出)。在這裡描述的具體實例中，用於製造殼體1的壁的聚合物材料是pptd40，也就是說，填充有40％的滑石的聚丙烯均聚物(homopolymerpolypropylene)。可以設想對於殼體1的壁使用另一種聚合物材料，例如以下材料之一，如果需要這些材料以單獨的形式或以合金的形式填充：聚氨酯(pu)、聚醯胺(pa)、聚酯(pe)、聚丙烯(pp)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(abs)、聚碳酸酯(pc)。

殼體1的壁的內表面，即朝向腔室3的內部指向的內表面，每一個都設置有密封層5，該密封層5形成對進入腔室3的水分子的屏障。這裡的壁的密封層5由沉積在壁的內表面上的防水材料組成。所述密封層直接插入在形成殼體1的壁的聚合物材料和腔室3的內部之間。因此，密封層5具有與腔室3的內部接觸的表面以及與殼體1的壁共用的表面。

在此記住，以聚合物材料製成的殼體1的壁特別是對水錶現出特定的孔隙率或滲透性。作為示例性實例，由聚醯胺製成的壁能夠吸收其重量的4％至10％之間的水。殼體1的壁作為海綿：在一定的環境溫度以及壓力和溼度條件下，所述壁從壁內部或壁外部與壁接觸的空氣的溼度中吸收水分子，隨後釋放該水分。在殼體1的壁的每個內表面上設置的密封層5用作屏障，該屏障防止被壁吸收的水重新出現在殼體1的內部，換句話說，防止所述水進入腔室3中，並且迫使該水重新出現在外面。

密封層5具有幾十納米的厚度，例如在25nm至80nm之間，優選地在60nm至80nm之間。根據當前所描述的處理方法，通過等離子體輔助化學氣相沉積技術(或pecvd，等離子體增強化學氣相沉積)來製造該密封層5。該處理在製造照明和/或投影裝置的方法期間被執行。

在第一步驟中，使用不鏽鋼罩覆蓋殼體1的未被處理的區域，這裡是殼體1的外表面。

在第二步驟中，殼體1在pecvd裝置的腔室中被放置在旋轉圓柱形支撐件上。

如已知的那樣，pecvd裝置包括用於將氣體注入腔室中的系統、和電極。電極在這裡由中頻mf發電器供電，該mf發電器以10kw的功率操作，並能夠產生10khz至100khz，優選地40khz的頻率。

在第三步驟中，在以下操作參數的情況下，對於給定處理時間，通過操作pecvd裝置，將密封層5沉積在殼體1的壁的內表面上：

-裝置的腔室內的壓力大約為5.10-2毫巴的量級

-以80sccm(標準立方釐米每分鐘)的流量向腔室內注入氧氣，和以20sccm至80sccm之間的流量向腔室內注入氣體形式的六甲基二矽氧烷；

-向電極施加4kw的電力；

-以20轉/分鐘的速度旋轉驅動待處理部件的支撐件。

處理時間例如為60秒。

由此獲得的處理層是聚矽氧烷化合物，其厚度為60nm至80nm，並且具有針對水蒸汽p(stp)而言非常低的滲透性，該滲透性由標準iso15106-3定義且等於0.001g.mm/m2.24h。聚合物pptd40部分表現出等於1g.mm/m2.24h的水蒸汽p(stp)滲透性。

以上說明的和非限制性的實施例給出了上述操作參數值。它們可以在一定程度上變化，使得可以產生不容許水分子通過的塗層，該塗層具小於或等於120nm的厚度，優選為80nm，且優選大於或等於1nm，優選10nm，更優選20nm。

代替六甲基二矽氧烷，可以使用另一種化合物，特別是另外的聚矽氧烷，諸如四甲基二矽氧烷或烴衍生物(甲烷、乙烷、乙烯)。

在一個變型實施例中，殼體1的每個壁都設置有密封層5，該密封層由壁本身的表面層構成，並且通過物理、化學或物理化學手段被處理，從而變得緊緻密封。將處理施加到每個壁的內表面，並且所述處理具有將聚合物材料的物理性質改變為給定厚度的材料以使其不透水的效果。聚合物材料可以例如通過壁的內表面的離子轟擊而交聯。獲得的密封表面層具有幾十納米至幾百納米數量級的厚度。該密封表面層通過其與內壁的內表面共用的內表面與腔室3的內部接觸。

為了在殼體1的壁上產生密封表面層，可以使用裝備有離子束處理單元的相同的pecvd裝置。在處理期間，腔室內的壓力設定為約5.10-2毫巴。用於處理的離子是例如具有35kev能量的單一帶電的氮離子n+。處理時間例如為20秒。處理是用n+離子束轟擊殼體1的每個壁的內表面持續20秒鐘，以獲得密封表面層。通過離子轟擊處理的聚合物pptd40層的滲透率p(stp)等於0.01g.mm/m2.24h。用於殼體的內表面的離子轟擊的pecvd裝置的操作參數如上所示以純示例性和非限制性的方式給出。所述操作參數可以在一定程度上變化以形成具有10nm至2000nm厚度的密封表面層。

圖2示出了機動車輛的照明和/或投影裝置的第二示例性實施例。

圖2所示的照明和/或信號指示裝置包括：殼體1，其由前外透鏡2封閉；內部腔室3，其由封閉的內部空間(該內部空間由殼體1和外透鏡2來界定)來限定；和光學系統4，其容納在腔室3內。光學系統4在這裡包括安裝在支撐條帶上的二極體。

該裝置還包括在腔室3內的冷卻管道6，諸如水的冷卻劑循環通過該冷卻管道。管道6通過殼體1的壁連接到外部裝置。外部裝置包括用於使冷卻劑在閉合迴路中循環的泵和流體冷卻元件。

管道由聚合物材料製成，例如聚氨酯、聚醯胺、聚酯或聚丙烯。管道的朝向腔室3的內部指向的外表面設置有防止水分子進入到腔室3中的層。通過例如通過pecvd沉積密封材料層，或通過離子轟擊使得可以改變管道的壁的表面層並使其緊緻密封，從而來形成該密封層，如前所述。

通常，位於殼體1的腔室3內的由聚合物材料製成的任何部件在朝向腔室的內部指向的表面上都設置有密封層，該密封層形成對水分子進入腔室的屏障。密封層與腔室的內部接觸，並且所述部件的由聚合物材料製成的且朝向腔室的內部指向的表面構成由聚合物材料製成的部件和密封層共用的表面。例如通過pecvd或通過離子轟擊在部件的朝向腔室的內部指向的表面上沉積密封材料來生產密封層。