探照燈模塊的製作方法
2023-06-01 03:38:16 1
本發明涉及一種按照獨立專利權利要求的類型的探照燈。
背景技術：
來自機動車技術領域的探照燈實現了多種固定規定的光分布像例如近光燈、遠光燈和霧燈之間的選擇。所謂的適應性的探照燈系統越來越多地得以傳播，所述適應性的探照燈系統擴展了對光分布的選擇並且實現了例如動態的轉向燈、高速公路燈、城市燈和惡劣天氣燈。光分布的選擇在此能夠依賴於條件而由機動車系統來實施。
車輛照明領域中的進一步發展表現為所謂的主動式探照燈。所述主動式探照燈不局限於預先規定的光分布，而是能夠類似於投影機實現在車輛前方的空間中任意的光分布。利用這樣的系統例如能夠使在自身的遠光錐內部的迎面而來和在前面行駛的車輛隱沒，也被稱為所謂的抗炫目的遠光燈，又或者通過直接照明為駕駛員突顯可能的危險源。
這樣的主動式探照燈能夠基本上以兩種原理方式來實現。在減法系統中，所有產生的光流通過光學活性元件例如LCD、LCoS、DMD的矩陣傳導。明亮的區域以允許光流通過的方式來產生。對於黑暗的區域而言，光流藉助於光學活性元件例如LCD或LCoS來吸收或者例如藉助於DMD朝吸收器的方向偏轉。在減法系統中，在空間上在不同的構件中進行光的產生以及光的可變的分布。由於該原因，光源的功率密度不會限制系統的解析度。因此，能夠實現具有相對高解析度的小型構造的系統。依賴於原理，與在加法系統中相比，在減法系統中光損失更高。
加法系統通過光源、例如LED的矩陣布置來對場景進行照明，其中各個光源能夠根據需要來接通和切斷。也就是說，在理想的加法系統中總是使用所有產生的光量。光源矩陣的必需的散熱在這樣的系統中典型地限制了結構尺寸、最大亮度和/或能夠達到的解析度。
將在加法的主動式探照燈系統中的光產生和光分布在空間上相互分開的一種可行方案在於，使用能夠利用電磁輻射、例如雷射輻射激發的發光物質。所述發光物質在此利用激發性的輻射進行掃描並且之後藉助於投影光學器件進行成像。該原理例如在DE 10 2010 028 949 A1中描述。
技術實現要素：
根據本發明的、具有獨立專利權利要求的特徵的探照燈模塊提供了下述優點：提高了由所述探照燈模塊輻射的光在空間上的分辨能力、改善了對比度並且提高了產光率。由此，為了在所期望的照明目標位置上獲得相應的亮度，與根據現有技術的解決方案相比需要更少的能量供給。此外，系統產生更少的廢熱，從而能夠降低用於冷卻所述系統的費用。
這將利用下述這樣一種探照燈模塊來實現：即所述探照燈模塊包括能夠藉助於電磁輻射激發以用於光輻射的發光物質、用於激發至少一個發光物質的輻射源和用於所述發光物質的支承裝置，其中所述支承裝置的表面具有帶有凹部的結構並且其中所述發光物質布置在所述支承裝置的表面的凹部中。所述凹部用作反光器並且銳聚由所述發光物質發出的光。
有利的是，根據本發明的探照燈模塊能夠用於機動車技術領域中，在那裡尤其用作主動式行駛燈的組成部分，如在背景技術部段中所描述的那樣，也就是用於車輛探照燈中。其他有利的使用可行方案例如是用於舞臺照明、工作位置照明、住房照明和其他的探照燈。
有利的是，發光物質支承裝置的凹部分別具有一反射表面，將所述發光物質鋪設到所述反射表面上。由此，降低由發光物質所產生的光的部分通過所述支承裝置的吸收並且由此提高產光率並且降低系統的廢熱，否則所述廢熱可能必須通過分開的冷卻措施來排出。有利的是，凹部的反射表面能夠通過引入到所述凹部中的反射層來形成。作為替代方案，為了形成所述凹部的反射表面也能夠設想拋光。
有利的是，所述支承裝置的表面的包含所述發光物質的凹部具有橢圓的形狀。該形狀特別適用於銳聚由發光物質漫射的、即未對準地輻射的光。
附圖說明
本發明的實施例在附圖中示出並且在下文中進一步闡述。其中：
圖1示出了根據現有技術的探照燈模塊的為了理解本發明主要的部件的示意圖並且
圖2示出了根據本發明的探照燈模塊的對本發明惡而言主要的部件的示意圖。
具體實施方式
在圖1中以示意圖示出了根據現有技術和像例如在DE 10 2010 028 949 A1中詳細地描述的探照燈模塊10的為了理解本發明主要的部件。
所述探照燈模塊10包括輻射源12，所述輻射源構造用於發出電磁輻射、在當前情況下發出雷射、在當前情況下發出藍色雷射。所述輻射源12例如能夠是雷射二極體。所述輻射源12發出輻射，在此雷射被對準和銳聚、也就是以雷射射束的形式發出。所述輻射源12的輻射撞擊到射束轉向裝置14，所述射束轉向裝置包括反光鏡、優選微反光鏡裝置。如以兩個雙箭頭表示的那樣，微反光鏡構造為作為對電氣操控裝置的反應能夠沿著兩個空間軸線擺轉的微反光鏡。因此，撞擊的雷射射束能夠依賴於微反光鏡的電氣操控裝置朝所期望的方向偏轉。代替唯一的能夠沿著兩個空間軸線擺轉的微反光鏡，也能夠使用兩個微反光鏡，所述兩個微反光鏡能夠分別沿著一個空間方向擺轉。如果不需要垂直的分辨度，那麼一個單軸的反光鏡也是可行的。
所述輻射源12的由射束轉向裝置14所偏轉的輻射撞擊到能夠藉助於電磁輻射、在此例如是藍色雷射來激發的發光物質20上，所述發光物質布置在支承裝置18上。所述支承裝置18優選由能夠高熱傳導的材料例如合適的陶瓷、像例如由多晶氧化鋁陶瓷（PCA）或者由藍寶石製成的陶瓷製成。所述射束轉向裝置14實現了將由輻射源12所產生的輻射射束轉向到所述發光物質20的表面的任意點上。所述射束轉向裝置14的在圖中未單獨示出的操控裝置構造用於以下述方式來偏轉由所述輻射源12所發出的輻射：即在時間上先後激發所述發光物質20的不同區域。
類似於例如在電視機的顯像管中逐行的成像，其中人眼通過合適的時間上和空間上的操控模型看見平面圖像，根據本發明也構造了所述射束轉向裝置14的操控模型，從而由於人眼在時間上的分辨能力與所述發光物質20的反應時間的相互作用，使得人眼看見所述探照燈模塊的穩定持續的發光，而沒有閃爍或者類似現象。
由於藉助於電磁輻射13的激發，所述發光物質發出光21。這種光的發出在此在根據現有技術的解決方案中沒有被銳聚而是漫射的。通過合適的轉向模式產生了探照燈模塊的所期望的光分布和例如機動車的具有所述探照燈模塊的探照燈的所期望的光分布。
關於所描述的探照燈模塊的構造和功能方式以及合適的發光物質，可參閱DE 10 2010 028 949 A1，其與此相關的公開內容包含在當前專利申請文件中。
在圖2中以示意圖示出了根據本發明的探照燈模塊10的對本發明而言主要的部件。與根據圖1的探照燈模塊10相反，根據本發明的探照燈模塊10的支承裝置18具有結構化的表面19，所述結構化的表面包括凹部17。該結構在有利的方案中能夠是微結構。
各個微反光器的精確形狀例如能夠藉助於光學模擬來確定。應當這樣置辦所述微反光器：使得所述微反光器將所輻射的光對準。如在圖2中所示出的那樣，所述微反光器主要適用於正面激發。替代所述微反光器，也能使用適用於背面激發的微光學器件，如也在DE 10 2010 028 949 A1中所描述的那樣。
所述微結構應當大於所使用的雷射的波長（450nm）並且小於1mm。在理想的情況下，結構尺寸應當處於1μm到100μm之間。
為了製造所述微結構，原則上所有平面的微結構化可行方案均可供使用。但是，最有前途的是衝壓方法、像例如微米壓印方法和納米壓印方法。也可以考慮燒蝕方法、像例如雷射燒蝕，加上隨後的化學或物理磨光。
在所述支承裝置18的表面19的凹部17中引入了能夠電磁激發的發光物質20。所述發光物質20在此優選僅僅位於所述凹部17之內。通過激發源12、在此是雷射12激發，所述發光物質20發出漫射的、即未對準的光。所述光的朝所述凹部17的底部171或壁部172的方向所輻射的部分由所述底部171或所述壁部172至少部分地反射。為了減少朝所述凹部17的底部或壁部的方向所輻射的光的部分的吸收並且由此提高反射度，所述凹部17具有反射鏡15。所述反射鏡能夠通過拋光所述凹部來實現。作為替代方案，也能夠優選引入反射層15。所述反射層例如能夠由具有高反射率的金屬材料像例如銀（Ag）或鋁（Al）、或者絕緣的塗層、或者由對於雷射波長而言不具有或僅具有非常少量的吸收的材料像例如氮化矽（SiN）、二氧化矽（SiO2）、二氧化鈦（TiO2）製成的塗層堆製成。
為了引入或者製造所述反射層能夠使用已知的方法如蒸發例如熱蒸發、電子蒸發或離子射束蒸發，物理氣相沉澱（PVD）方法像例如噴塗或脈衝雷射沉澱（PLD），從氣相的分離例如化學氣相沉澱（CVD）、等離子增強CVD（PECVD）或者從溶液的電化學分離。
所述發光物質由光學活性的發光物質粉末組成，所述發光物質粉末被嵌入到合適的基層材料中。所述基層材料應當在相關的波長範圍中是光學透明的、具有合適的折射指數並且具有足夠的熱傳導性以用於排出廢熱。典型的基層材料是合成塑料如聚合物和聚碳酸酯、玻璃、矽酮或類似物。由發光物質粉末和基層材料組成的混合物能夠在最終的時效硬化之前以液體、凝膠或糊的形式存在並且以所述形式鋪設到結構化的支架基質上。
通過所述壁部172和所述底部171所反射的和直接由所述發光物質20從所述凹部17所輻射出來的光21從所述凹部17射出。所述光相對於現有技術具有較小的散度。通過所述凹部的合適的造型能夠進一步銳聚從所述凹部17射出的光。為此，所述凹部17優選具有橢圓的橫截面。該橫截面對於銳聚以漫射的形式輻射的光已經證明為是有利的。作為替代方案，也能夠使用微自由形狀反光器的形狀。自由形狀反光器是下述這樣一種反光器：其形狀與能夠數學地定義的形狀不相符。宏觀的自由形狀反光器本身就是已知的並且在多種機動車上作為主光學器件應用於透明玻璃探照燈中。
關於根據本發明的探照燈模塊的其他構造和功能方式，可參閱有關圖1以及DE 10 2010 028 949 A1的公開內容的說明。