产生强反差成形明暗截止线(Cut－off)的近光前照灯
阅读：146发布：2023-03-04
专利汇可以提供产生强反差成形明暗截止线(Cut－off)的近光前照灯专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种具有至少一个光模件的前照 近光灯 ，其中，单一的光模件具有至少一个 光源 和至少一个与光源 串联 的初级透镜，其中的光源是一个发光 二极管 。为此，近光前照近光灯至少有一个次级透镜，与一个或数个初级透镜进行光学串联。不论是初级透镜还是次级透镜都具有至少两个层叠布置的透镜镜片。利用本发明开发一种紧凑的近光前照灯，其光分布具有均匀的基本分布和成像清晰的明暗截止线。，下面是产生强反差成形明暗截止线(Cut－off)的近光前照灯专利的具体信息内容。
1.带有至少一个光模件的近光前照灯，其中，单一的光模件至少有一个光 源和至少一个与光源串联的初级透镜，其光源是一个发光二极管，其特征在 于，
-近光前照灯(10；210；410)至少有一个与初级透镜(50；250；450、650)或初级 透镜(50；250；450、650)光学串联的次级透镜(90；290；490)，
-不论是初级透镜(50；250；450、650)还是次级透镜(90；290；490)，都至少有 两个层叠布置的透镜镜片(61、71、81；101、111、121；261、271、281；301、 311、321；461、471、481；501、511、521；661、671、681)，
-至少有一个初级透镜(50、250、450、650)的一个透镜镜片(61、71、81； 261、271、281；461、471、481；661、671、681)与一个次级透镜(90、290、490) 的一个透镜镜片(101、111、121；301、311、321；501、511、521)相配合，
-当光源(30)运作时，光入射面(73、83)的边缘(76、87)在初级透镜(50、 250、450、650)的透镜镜片(71、81)上生成目标(175、185)的边缘，次级透镜- (90、290、490)投影该目标(175、185)，并至少在垂直方向上成像，而且
-由次级透镜(90、290、490)出射的、至少是设想的节点光束(177、187)从 两个目标(175、185)的所述边缘出发，并伸张成一个共同的垂直平面，成一个 小于1度的夹角。
2.根据权利要求1所述的近光前照灯，其特征在于，由次级透镜(90、 290、490)的光出射面(104、114、124；304、314、324；504、514、524)的包络面 的最小曲率和在光模件(20、220、420、620)的垂直纵向中心平面(21)上初级透 镜(50、250、450)的目标高度所得的乘积，对于初级透镜(50、250、450)和次级 透镜(90、290、490)中透镜镜片(61、101；71、111；81、121；261、301；271、 311；281、321；461、501；471、511；481、521；661、501；671、511；681、521)的 每一种配对来说，最多相差30％。
3.根据权利要求1所述的近光前照灯，其特征在于，次级透镜(90、290、 490)的所有透镜镜片(101、111、121；301、311、321；501、511、521)的光出射 面(104、114、124；304、314、324；504、514、524)的包络面至少在垂直纵向中 心平面(21)上是凸形曲面。
4.根据权利要求1所述的近光前照灯，其特征在于，次级透镜(90、290、 490)的所有透镜镜片(101、111、121；301、311、321；501、511、521)，至少包 括有光学透镜的若干同类型的部分。
5.根据权利要求1所述的近光前照灯，其特征在于，在光模件(20、220、 520、620)的一个俯视图上，在初级透镜(50、250、450、650)与次级透镜(90、 290、490)之间至少布置一个反射镜，完整地反射次级透镜(90、290、490)的相 关透镜镜片(121、321、521)的方向上目标(180)的图像。
6.根据权利要求5所述的近光前照灯，其特征在于，反射镜(130、530)是 一个平面反射镜，或者反射镜(130、530)是一个锥体外表面的一部分，其中， 设想的锥体轴在近光前照灯(10、210、410)的外部。
7.根据权利要求6所述的近光前照灯，其特征在于，垂直纵向中心平面 (21)穿过一个光模件(20、220、420、620)的截面上，反射镜(130、530)垂直于初 级透镜(50、250、450、650)的透镜镜片(81、281、481、681)的和次级透镜 (90、290、490)的相关透镜镜片(121、321、521)的光入射面(83、123)的角等分 线的一个的平面。
8.根据权利要求1所述的近光前照灯，其特征在于，每个垂直于垂直纵向 中心平面(21)的透镜镜片(61、71、81、101、111、121；261、271、281、301、 311、321；461、471、481、501、511、521、661、571、681)的宽度，大于其在 垂直纵向中心平面(21)上的高度。
9.根据权利要求1所述的近光前照灯，其特征在于，初级透镜(50、250、 450、650)和次级透镜(90、290、490)各有三个透镜镜片(61、71、81；101、 111、121；261、271、281；301、311、321；461、471、481；501、511、521、 661、671、681)。
10.根据权利要求1所述的近光前照灯，其特征在于，至少两个相互邻接 的次级透镜(90、290、490)的透镜镜片(111、121；311、321、511、521)具有光 出射面(114、124；314、324；514、524)，其包络面是圆柱体外表面或圆环外表 面的一部分。
11.根据权利要求1所述的近光前照灯，其特征在于，相对于初级透镜 (50、250、450、650)的透镜镜片(71、271、471、671)的光入射面(73)的边缘 (76)的每一个点，次级透镜(90、290、490)的相关的光出射面(114、314、514) 有一个点，其中，这些点处在一条直线上，该直线垂直于在光出射面(114、 314、514)的点上的一个切面(23)，且垂直于穿过次级透镜(90、290、490)的光 入射面(113)的直线的穿过点上的一个切面。
12.根据权利要求11所述的近光前照灯，其特征在于，相对于另一个透镜 镜片(181)的同类边缘的每一个点，次级透镜(90、290、490)的相关光出射面 (124、324、524)有一个点，其中，这些点处在一条直线上，该直线垂直于在光 出射面(124、324、524)的点上的一个切面(24)，且垂直于穿过次级透镜(90、 290、490)的光入射面(123)的直线穿过点上的一个切面，同时，上述两条直线伸 张成一个共同的垂直平面，并成一个小于1度的夹角。
13.根据权利要求1所述的近光前照灯，其特征在于，在两个相互垂直的 平面上光出射面(64、264、464、664)的包络面的至少一个面积单元的曲率半径 之和小于两个相互垂直的平面上初级透镜(50、250、450、650)的至少另一个光 出射面(74、84；274、284；474、484；674、684)的包络面的至少一个面积单元的 曲率半径之和。
14.根据权利要求1所述的近光前照灯，其特征在于，光束(142)在水平方 向上的张角，大于在垂直方向上的张角，其中，垂直方向上的张角等于或小于 10度。
15.根据权利要求1所述的近光前照灯，其特征在于，光源(30)在运作 时，初级透镜(50、250、450、650)的光出射面(64、74、84；264、274、284； 464、474、484；664、674、684)不完全被照射。
16.根据权利要求1所述的近光前照灯，其特征在于，光源(30)在运作 时，次级透镜(90、290、490)的光出射面(104、114、124；304、314、324；504、 514、524)不完全被照射。
技术领域
本发明涉及一种具有至少一个光模件的前照近光灯，其中，单一的光模件 具有至少一个光源和至少一个与光源串联的初级透镜，其中的光源是一个发光 二极管。
背景技术
根据DE10 2004 053 303A1，已知有一种带有多个不同结构照明单元的近 光前照灯。各个照明单元的光分布按一定范围叠加。光阑用来产生明暗截止 线。这样可能导致例如色差、条纹发和斑点。
发明内容
因此，本发明的任务是，开发一种紧凑的近光前照灯，其光分布具有均匀 的基本分布和一道成像清晰的明暗截止线。
本发明的任务是通过主权利要求中所述的特征解决。为此，近光前照灯至 少有一个次级透镜，与一个或数个初级透镜进行光学串联。不论是初级透镜还 是次级透镜，都至少具有两个层叠布置的透镜镜片。至少有一个初级透镜的透 镜镜片与一个次级透镜的透镜镜片配合。光源在运作时，光入射面的边缘在初 级透镜的透镜镜片上生成目标的边缘，和次级透镜投影目标，并至少在垂直方 向上成像。由次级透镜出射的、至少是设想的节点光束，从两个目标的所述边 缘出发，并伸张成一个共同的垂直平面，成一个小于1度的夹角。
附图说明
本发明更多的细节，见其余各项权利要求以及下面用示意图表示的实施例 的说明。
图1表示带有一个光模件的近光前照灯；
图2表示由图1中光模件的纵截面；
图3表示图1光模件的纵向中心平面；
图4为图2的光束模型；
图5为图1的俯视图；
图6表示15度斜率时的光分布；
图7表示产生一条水平明暗截止线的近光前照灯；
图8表示有水平明暗截止线时的光分布；
图9表示带有多个光模件的近光前照灯；
图10为图9之前照灯的光分布。
本发明的任务是通过主权利要求中所述的特征解决。为此，近光前照灯至 少有一个次级透镜，与一个或数个初级透镜进行光学串联。不论是初级透镜还 是次级透镜，都至少具有两个层叠布置的透镜镜片。至少有一个初级透镜的透 镜镜片与一个次级透镜的透镜镜片配合。光源在运作时，光入射面的边缘在初 级透镜的透镜镜片上生成目标的边缘，和次级透镜投影目标，并至少在垂直方 向上成像。由次级透镜出射的、至少是设想的节点光束，从两个目标的所述边 缘出发，并伸张成一个共同的垂直平面，成一个小于1度的夹角。
附图说明
本发明更多的细节，见其余各项权利要求以及下面用示意图表示的实施例 的说明。
图1表示带有一个光模件的近光前照灯；
图2表示由图1中光模件的纵截面；
图3表示图1光模件的纵向中心平面；
图4为图2的光束模型；
图5为图1的俯视图；
图6表示15度斜率时的光分布；
图7表示产生一条水平明暗截止线的近光前照灯；
图8表示有水平明暗截止线时的光分布；
图9表示带有多个光模件的近光前照灯；
图10为图9之前照灯的光分布。
具体实施方式
图1到5所示为带有一个光模件(20)的汽车近光前照灯(10)。每一只前照灯 (10)可以包括一个或多个这种类型的光模件(20)，光模件可以并列和/或层叠布 置。
在图1中示出了前照灯(10)的一个四方形的视图，图2所示为穿过光模件 (20)的一个纵截面。该图中的截面是光模件(20)的垂直纵向中心平面(21)，参照 图3。在图4中作为样板示出了光模件(20)从光源(30)到测量壁(2)的光程。图5 在光模件(20)的一个俯视图中示出了经过大幅度简化的光传播。图6中最后作 为样板示出了光源(30)运作时在测量壁(2)上产生的图像(150)。
在图1到5中示出的光模件(20)为70毫米长，50毫米宽和50毫米高。它 包括一个图中没有示出的外壳，外壳内布置了光源(30)，一个聚光透镜(40)、一 个初级透镜(50)和一个次级透镜(90)，以及一个反射镜(130)。其中，光源(30)， 聚光透镜(40)和初级透镜(50)进行光学串联，以便由光源(30)所产生的光线(140) 穿过两个透镜(40、50)。光线(140)的一部分由初级透镜(50)直接传播到次级透镜 (90)，另一部分在反射镜(130)中反射，然后到达次级透镜(90)。光线(140)穿过 次级透镜(90)后射入周围介质(1)。因此，此处光线传播方向(26)是从光源(30)向 次级透镜(90)，也就是向例如汽车的前进行驶方向。
光模件(20)的光轴(25)在图2中表示为水平直线。它连接光源(30)与次级透 镜(90)。另外，它还是垂直纵向中心平面(21)与光模件(20)的一个水平纵向中心 平面(22)的交会线，参见图3。
光源(30)是一个例如大功率的发光二极管或光敏二极管(30)，它发射的是白 光。光源(30)包括一块例如带转换层的光发射芯片(33)，用一种透明的分光物体 (34)，例如光辐射造型物体，环绕在该芯片的周围。光发射芯片(33)的有效面积 等于例如1平方毫米。
在本实施例中，光辐射造型物体(34)的高度为2.8毫米。它可具备光学功- 能。例如，它可将光发射芯片(33)发射的分散的光线聚集到光轴(25)方向，或从 光轴(25)展宽。
在本实施例中，光源(30)凸起，并伸向到聚光透镜(40)的例如成凹形透镜面 (42)。凹形透镜面(42)的边界线(43)和光发射芯片(33)伸张成一个理想的圆锥体 外表面，其中的光发射芯片(33)形成圆锥尖。这一锥体的尖角为例如130度。 在其面向初级透镜(50)的一面，聚光透镜(40)例如被设计成凹形的半锥体透镜 (45)。聚光透镜(40)利用例如一个环形法兰(47)固定在外壳内。
初级透镜(50)和次级透镜(90)例如近似与光轴(25)横交。这两个透镜在光传 播方向(26)上的最小间距，例如等于光发射芯片(33)与面向周围介质(1)最远处的 次级透镜(90)的光出射面(124)两者之间的间距的50％。上述两个间距之中的后 者在下文中称之为基准长度(27)。在本实施例中，基准长度(27)等于40毫米。 这里的初级透镜(50)到聚光透镜(40)的间距例如等于上述基准长度(27)的1％。 初级透镜(50)和次级透镜(90)之间的间距也可以大于上述数值。
初级透镜(50)和次级透镜(90)在垂直于光轴(25)的一个视图上都是例如矩形透镜， 它们具有侧面的固定法兰(51、91)固定在外壳中。在固定法兰(51、91)之间，透镜 (50、90)各有三个层叠布置的透镜镜片(61、71、81；101、111、121)。在本实施例 中，在垂直于光轴(25)的视图上，次级透镜的透镜镜片(101、111、121)的总面积等于 初级透镜(50)的透镜镜片(61、71、81)的总面积的2.8倍。高度(垂直于水平纵向中 心平面(22))与宽度(垂直于垂直纵向中心平面(21))之比，对初级透镜(50)的透镜镜 片(61、71、81)而言系数为1.8，对次级透镜(90)的透镜镜片而言系数为1.5。在这里所 描述的实施例中，初级透镜(50)的高度等于40％基准长度(27)。初级透镜(50)和次级透 镜(90)就其外形尺寸而言至少近似对称于光模件(20)的垂直纵向中心平面(21)。此外， 初级透镜(50)就其外形尺寸而言至少近似对称于水平纵向中心平面(22)。在本实施例 中，次级透镜(90)以其高度的30％凸出于水平纵向中心平面(22)之上，次级透镜(90)的 其余部分处于该平面(22)之下。
透镜镜片(61、71、81；101、111、121)例如是平凸、双凸或凹凸透镜相互 接合的镜片。这些镜片例如是用一种高透明的塑料、玻璃等制成的。每个透镜- 镜片(61、71、81；101、111、121)各有一个面向光源(30)的光入射面(63、73、 83；103、113、123)和一个背向光源(30)的光出射面(64、74、84；104、114、 124)。上述各个面(63、73、83；103、113、123；64、74、84；104、114、124)的 面积是由各个面积单元合成的。这些面积单元可能是球面积或非球面积、平面 面积单元等。因此，下文述及这些面(63、73、83；103、113、123；64、74、84； 104、114、124)都是指的它们的包络面。这里的包络面是几何内插闭合面，相 对于它，每个面积单元都有最小标准偏差。这些包络面是例如十一个椭圆体、 一个圆环、一个圆柱体等的外表面部分，或者也可以是由它们组合而成的。包 络面或包络面面积单元具有例如多根主轴，这些主轴例如是相互垂直布置的。 包络面或包络面面积单元的主轴，也可能互相成不等于90度的夹角。
如果包络面或包络面面积单元与一个平面相交，例如与一个垂直纵向中心 平面(21)或水平纵向中心平面(22)相交，则所得的交会线是代表各个面(63、 73、83；103、113、123；64、74、84；104、114、124)的轮廓线的一条包络线。 轮廓线的曲率半径可能沿着该轮廓线保持不变，也可能连续或不连续地增大或 减小，等等。轮廓线发生突变或取直也是可以想象的。
在本实施例中，初级透镜(50)的透镜镜片(61、71、81)是透镜上部镜片的一 部分。在图2的示意图中，各个透镜镜片(61、71、81)的厚度自上而下递增。 这里上部透镜镜片上边(62)的长度等于2％基准长度(27)，下边长度是上边(62) 长度的五倍。中部透镜镜片(71)上边(72)的长度等于7％基准长度(27)，下边长 度则翻一番。在下部透镜镜片(81)中，上边(82)长度例如等于5％基准长度 (27)，下边长度则增至三倍。
这里的上部(61)和中部透镜镜片(71)的高度，在横向中心平面(65、75)处等 于11％基准长度(27)，下部透镜镜片(81)的高度等于16％基准长度(27)。上部透 镜镜片(61)的横向中心平面(65)相对于光轴(25)的标准平面倾斜3度，其中的透 镜镜片(61)的上边(62)对着光传播方向(26)。中部透镜镜片(71)的横向中心平面 (75)例如垂直于光轴(25)。在本实施例中，在下部透镜镜片(81)上，横向中心平 面(85)相对于光轴(25)的标准平面倾斜16度，其中，上边(82)沿光传播方向(26) 向上倾斜。
在本实施例中，上部透镜镜片(61)的光入射面(63)等于全部光入射面(63、 73、83)的31％。中部透镜镜片(71)的光入射面(73)等于全部光入射面(63、73、 83)之和的29％，下部透镜镜片(81)的光入射面(83)等于全部光入射面(63、73、 83)之和的40％。
上部透镜镜片(61)例如外形为楔形形状。取向与垂直纵向中心平面(21)横 交的上边(62)的边缘，至少近似平行于水平纵向中心平面(22)，下边缘(66、67) 从汽车右侧到汽车左侧向下倾斜。在本实施例中，至少构成光入射面(63)边界 的下边缘(66)与(沿着光传播方向看去)水平纵向中心平面(22)成一个15度的 夹角。上边(62)的构型也可以例如是凸形的。
光入射面(63)和光出射面(64)都是凸形曲面。光入射面和光出射面(63、64) 的包络面例如分别是一个三维非球面曲面表面的一部分。光入射面和光出射面 例如是这样设计的，即两主轴伸张成一个平行于下边缘(66)，并在一条平行于 光轴(25)的直线上与水平纵向中心平面平面(22)相交的平面。然后，所述主轴之 一和第三主轴伸张成一个垂直于上述平面布置的平面，光轴(25)就位于该平面 上，或者该平面不与光轴(25)相交。外表面部分也可以是圆环外表面、椭圆体 外表面等的一部分。
在本实施例中，在垂直纵向中心平面(21)上，光入射面(63)的下边缘(66)至 水平纵向中心平面(22)的距离等于10％基准长度(27)。同样在垂直纵向中心平面 (21)上测量，从光出射面(64)的下边缘(67)到水平纵向中心平面(22)的距离等于 11％基准长度(27)。
在图2的示意图中，在垂直纵向中心平面(21)上，光入射面(63)的包络轮廓 例如有一个恒定的曲率半径。该曲率半径例如等于光模件(20)的41％基准长度 (27)。曲率中心(68)在光传播方向(26)上相对于光发射芯片(33)偏移60％基准长 度(27)，在水平纵向中心平面以上偏移4％基准长度(27)。光入射面(63)包络轮 廓的半径可以增大或减小到上和/或下边缘。光入射面(63)也可以设计成平面。
光出射面(64)的包络面在垂直纵向中心平面(21)上同样有一个恒定的曲率半 径。这一曲率半径例如等于61％基准长度(27)。这里的曲率中心(69)在光传播方 向(26)上相对于光发射芯片(33)偏移4％基准长度(27)，并在水平纵向中心平面 以上偏移3％基准长度(27)。光出射面(64)的包络轮廓的曲率半径可以增大或减 小到上和/或下边缘。
在本实施例中，在穿过曲率中心(69)平行于水平纵向中心平面(22)的一个平 面上，光出射面(64)的包络轮廓的曲率半径大于光源(30)到光出射面(64)的距 离。但该曲率半径小于基准长度(27)的50倍。
因此，位于两个所述平面(垂直纵向中心平面(21)和平行于水平纵向中心 平面(22)的平面)交合点上的光出射面(64)的包络面的面积单元至少是双轴弯曲 的曲面。各自的曲率是曲率半径的倒数。在两个相互垂直平面上的面积单元曲 率之和，例如在基准长度(27)的倒数的2倍到10倍之间。上述关系类似地例如 也适用于位于主轴平面的相交直线上的光出射面(64)包络面的面积单元。
这里，连接到上部透镜镜片(61)的中部透镜镜片(71)，同样也被设计成楔形 镜片。上边(72)例如被设计成倾斜的。下边缘(76、77)平行于水平纵向中心平 面(22)。
在本实施例中，光入射面(73)和光出射面(74)的包络面至少近似为具有相互 垂直主轴的一个三轴弯曲曲面体外表面的一部分。两根主轴伸张成垂直纵向中 心平面(21)或一个与之平行的平面。第三主轴例如位于一个在水平纵向中心平 面(22)以下3％基准长度(27)处，并被校准与该水平纵向中心平面(22)平行的平 面上。
光入射面(73)的下边缘(76)例如位于水平纵向中心平面(22)上。光出射面(74) 的下边缘(77)例如位于上述水平纵向中心平面(22)以下1％基准长度(27)处。
在图1和2中所示的实施例中，在垂直纵向中心平面(21)上，与由水平主轴 伸张成的平面相交的光入射面(73)密切圆的曲率半径等于26％基准长度(27)。上 述密切圆的圆心(78)，在光传播方向(26)上相对于光发射芯片(33)偏移44％基准 长度(27)，在水平纵向中心平面(22)以下偏移3％基准长度(27)。
相应的光出射面(74)的曲率半径例如等于28％基准长度(27)。这里的曲率中 心(79)在光传播方向(26)上相对于光发射芯片(33)偏移3％基准长度(27)，而在水 平纵向中心平面(22)以下偏移3％基准长度(27)。
在本实施例中，在穿过曲率中心(79)平行于水平纵向中心平面(22)的一个平 面上，光出射面(74)的曲率半径大于上部透镜镜片(61)在平行于水平纵向中心平 面(22)的一个平面上光出射面(64)包络面曲率半径的20％。在上述平面上光出 射面(74)面积单元的曲率半径大于上部透镜镜片(61)相应曲率半径的15％。在一 个水平平面上，光出射面(74)的曲率半径也可以是无限的。如此，光出射面(74) 的包络面则具有圆柱体外表面一部分的形状。因此，两个曲率半径之和大于上 部透镜镜片(61)相应的曲率半径之和。
在本实施例中，初级透镜(50)的下部透镜镜片(81)是一个透镜的上部镜片， 该透镜的光入射面(83)例如是一个平面，其光出射面(84)为三轴弯曲的凸形曲 面。平面(83)与水平纵向中心平面(22)例如成一个50度的夹角，同时，该平面 (83)的上边缘(87)在光传播方向(26)上相对于下边缘(86)偏移。
光出射面(84)的包络面例如是一个三轴弯曲的凸形曲面，其中，每两根轴 分别伸张成一个曲面。这里的这些曲面是相互垂直的。曲面之一例如处在垂直 纵向中心平面(21)上，另一个曲面处在相对于水平纵向中心平面(22)倾斜16度 的一个平面上。这里的密切圆在垂直纵向中心平面(21)上的曲率中心(89)逆光传 播方向(26)相对于光发射芯片(33)偏移13％基准长度(27)。在该平面上的曲率半 径在这里等于33％基准长度(27)。在相对于水平纵向中心平面(22)倾斜的曲面 上，曲率半径大于例如光出射面(64)包络面相应的水平主轴平面上的上部透镜 镜片(61)曲率半径的20％。因此，在本实施例中，在相互垂直平面上的下部透 镜镜片(81)的光出射面(84)的面积单元曲率半径之和，大于中部透镜镜片(71)的 光出射面(74)相应的曲率半径之和，也大于上部透镜镜片(61)的光出射面(64)相 应的曲率半径之和。
在实施例中，次级透镜(90)中所有透镜镜片(101、111、121)都是平凸透镜 的一部分。这些透镜镜片(101、111、121)的光入射面(103、113、123)例如是 处在一个垂直于光轴(25)的共同平面上的平面。光入射面(103、113、123)到光 源(30)的距离等于82％基准长度(27)。光入射面(103、113、123)或各个光入射 面(103、113、123)也可以是凹面。光轴(25)与次级透镜(90)的中部透镜镜片(111) 相交。
次级透镜(90)的上部透镜镜片(101)和下部透镜镜片(121)例如是一个透镜的 上部镜片部分。在上部透镜镜片(101)中，透镜厚度在上段例如等于7.5％基准 长度(27)，该透镜镜片(101)的厚度向下增加约50％。在下部透镜镜片(121)中， 最大厚度例如等于15％基准长度(27)。上部透镜镜片(101)的高度等于16％基准 长度(27)，下部透镜镜片(121)的高度等于27％基准长度(27)。
中部透镜镜片(111)例如是一个透镜的中部镜片部分，这里它不对称于水平 纵向中心平面(22)。因此，中部透镜镜片(111)既包括一个透镜的上部镜片部 分，也包括下部镜片部分。在上部透镜镜片(101)的方向上，透镜镜片向上凸出 超过水平纵向中心平面(22)8％基准长度(27)，向下凸出超过该平面(22)13％基准 长度(27)。这里在水平纵向中心平面(22)的透镜镜片(111)的厚度等于12％基准 长度(27)。中部透镜镜片(111)的高度等于22％基准长度(27)。透镜镜片(101、 111、121)在其整个宽度范围内(垂直于图2的截面)，例如具有一个例如恒定 不变的高度。
上部透镜镜片(101)的光出射面(104)的包络面具，例如有一个例如三轴弯曲 的凸形非球面曲面一部分的形状。该曲面包络面的主轴相互垂直。由主轴伸张 成的一个平面至少平行于从光轴(25)和下边缘(66)的方向伸张成的一个平面。另 一个曲面则相对于垂直纵向中心平面(21)倾斜。在垂直纵向中心平面(21)上，这 里最先提到的主轴平面到水平纵向中心平面(22)的距离等于10％基准长度(27)。 在本实施例中，在垂直纵向中心平面上，与上述主轴平面相交的密切圆的曲率 半径，在中部等于37％基准长度(27)。曲率中心(109)在光传播方向(26)上相对 于光发射芯片(33)偏移57％基准长度(27)，在水平纵向中心平面(22)以上偏移 10％基准长度(27)。在相对于垂直纵向中心平面(21)倾斜的主轴平面上的密切圆 的半径等于44％基准长度(27)。在由主轴伸张成的平面上，所述透镜镜片(101) 的与垂直纵向中心平面(21)相交的密切圆，具有一个等于170％基准长度(27)的 半径。因此，在这里的上述两个半径之和等于214％基准长度(27)。
光出射面(104)也可以是两轴弯曲的曲面。它例如具有圆环表面的形状。这 种情况下，在垂直纵向中心平面(21)上，光出射面(104)的轮廓具有恒定不变的 曲率半径。此外，(光出射面(104)与一个平面的交会线)轮廓的曲率半径在所 述平面上恒定不变，这一点适用于每一个水平平面。
在本实施例中，中部透镜镜片(111)和下部透镜镜片(121)光出射面(114、 124)的包络面，都是圆柱体外表面的一部分。光出射面(114)的圆柱体轴至少近 似地处在水平纵向中心平面(22)上。光出射面(124)的圆柱体轴处在一个至少近 似与之平行的平面上。两平面经过校准垂直于垂直纵向中心平面(21)。光出射 面(114、124)的包络面也可以是拉长的非球面曲面。
这里在中部透镜镜片(111)上，圆柱体轴到光出射面(114)的距离等于34％基 准长度(27)。这一距离相当于垂直纵向中心平面(22)上光出射面(114)轮廓(118) 的曲率半径。曲率中心(119)到光发射芯片(33)的距离，例如等于60％基准长度 (27)。在这里第二个曲面是水平纵向中心平面(22)。因此，在本实施例中，光轴 (25)垂直于光出射面(114)在于光轴(25)交点上的切面(23)。在水平纵向中心平面 (22)上，光出射面(114)的曲率半径例如是无限的。因此，两个半径之和也是无 限的。
在下部透镜镜片(121)中，在垂直纵向中心平面(21)上，光出射面(124)的包 络轮廓(128)是半径例如等于40％基准长度(27)的一个圆的一部分。该部分圆的 圆心(129)在光传播方向(26)上在水平纵向中心平面(22)之下相对于光发射芯片 (33)偏移56％基准长度(27)，到该水平纵向中心平面(22)的距离为33％基准长度 (27)。在下部透镜镜片(121)上，光出射面(124)的第二个曲率半径也有一个无限 半径。因此，两个半径之和也是无限的。
在中部透镜镜片(111)和下部透镜镜片(121)中，光出射面(124)可具有圆环外 表面的形状。在水平纵向中心平面(22)上或在与该平面(22)平行的平面上，光出 射面(114、124)轮廓的曲率半径则大于例如基准长度(27)的50倍。两个曲率半 径之和同样也大于基准长度(27)的50倍。
在图示的实施例中，初级透镜(50)与次级透镜(40)之间的空间向下以一个反 射镜(130)为界。这例如可以是一个平面反射镜，在这里其边缘位于初级透镜 (50)之下和次级透镜(90)之下。平面反射镜(130)处在初级透镜(50)的下部透镜镜 片(81)的光出射面(84)的下边缘(86)上和次级透镜(90)的下部透镜镜片(121)的光 入射面(123)的下边缘(126)上。这两个边缘(86、126)是反射镜(130)的反射 面(131)的边界。参见图2，在垂直纵向中心平面(21)上，反射镜(130)与水平纵 向中心平面(22)成一个20度的夹角。例如反射镜(130)垂直于初级透镜(50)的透 镜镜片(81)的和次级透镜(90)的透镜镜片(121)的光入射面(83、123)的角等分线 的平面。
平面反射镜(130)也可以大于图1和2中示出的平面反射镜。这样它可以例 如固定在外壳中的侧边，或纵向固定在透镜(50、90)一旁。在已被利用的反射- 区(131)以外的边缘区，例如在光模件(20)的一个俯视图上可以看出的透镜(50、 90)之间的中间空间内，这里称之为平面反射镜(130)，的反射镜(130)也可以有 曲度或非反射区。
前照灯(10)也可以这样构成，即平面反射镜(130)位于具有高曲率的透镜镜 片(61、101)旁边。它也可以邻接中部透镜镜片(71、111)。也可以设想插入多个 反射镜(130)。例如在一种结构上，前照灯(10)也可以采用带一个大聚光透镜(40) 或一个不用反射镜(130)的光导体的结构型式。
初级(50)和次级透镜(90)也可以具有另一些透镜镜片。这些透镜镜片的形状 相当于所述初级透镜(50)的和次级透镜(90)的透镜镜片(61、71、81、101、 111、121)之一。因此，透镜(50、90)可以例如有多个透镜镜片(61、101)，其 中，至少在透镜镜片(61)的光出射面(64)上，两个相互垂直的平面的曲率半径之 和，至少低于初级透镜(50)另一个光出射面(74、84)上的所述曲率半径之和。
近光前照灯(10)例如是这样构成的，即在初级透镜(50)的中部透镜镜片(71) 的光入射面(73)的一个边缘的每个点上有一条直线，把该点与相关的次级透镜 (90)所属的光出射面(114)的一个点连接起来。所述直线垂直于光出射面(114)的 穿过点上的一个切面(23)。此外，它还垂直于在直线穿过次级透镜(90)的光入 射面(113)的穿过点上的一个切面。这种情况下，中部透镜镜片(71、111)的直线 可以处在例如一个平行于水平纵向中心平面(22)的平面上。
当光源(30)运作时，光发射芯片(30)作为例如朗伯辐射器发射光(140)到半空 间中。发光二极管(30)产生一个大于50lm的光通量。辐射发散，并且只有一 个不大显露的最大值。光源(30)的光强度随着光辐射与光轴(25)之间夹角的增大 到边缘区连续减弱。
从光源(30)发出的光(140)例如利用聚光透镜(40)聚集在光轴(25)方向上。然 后，光从聚光透镜(40)中出射在一个想象的顶角为60度沿着光传播方向(26)扩 展的锥形体中，其中锥形体的轴与光轴叠合。
也可以设想，例如与光轴(25)成±30度的夹角插入一个辐射特性较紧密的发 光二极管(30)。在这种情况下，必要时可以放弃使用分光物体(34)和/或聚光透 镜(40)。然后，由发光二极管(30)发射的光(140)例如以低损耗馈入初级透镜 (50)。
光(140)入射到初级透镜(50)的光入射面(63、73、83)，并通过这些光入射面 (63、73、83)入射到初级透镜(50)的透镜镜片(61、71、81)。这种情况下，光束 (140)分成三个分光束(141-143)。
例如在图4中示出了各个分光束(141-143)的辐射过程。图5所示为光模件 (20)的俯视图。例如在该图中示出了上部光束(141)、中部光束(142)和下部光束 (143)。在俯视图上，中部光束(142)和下部光束(143)彼此完全一致。
上部分光束(141)由光源(30)的光产生，它与光轴(25)成一夹角，该夹角例如 大于20度。这里在图中所示的实施例中，光束(141)是由相对于光轴(25)成25 度到45度的角度范围内光源(30)所发出的光构成的。因此，这一分光束(141)没 有统一的光强度。
所述上部分光束(141)入射到上部透镜镜片(61)的光入射面(63)上。在这种情 况下，光强度较高的光入射到光入射面(63)的下部范围。在贯穿光入射面(63) 时，光线在光入射面(63)法线的方向上在穿越点上折射。当穿越光出射面(64)时 (此时光出射面(64)不完全被照射)，例如光束(141)不仅在水平方向，而且在 垂直方向展宽。这种情况下，光束是这样校准的，即整个分光束(141)只集中射 到次级透镜(90)的上部透镜镜片(101)的光入射面(103)上。光束(141)通过光出射 面(104)，从次级透镜(90)中出射。在这种情况下，光束很少在垂直方向上和水 平方向上聚集。光束在水平方向上的张角例如等于13度，在垂直方向上的张角 例如等于10度。
为了说明光程，在图4中经过简化作为目标(165)示出了横向中心平面(65) 的一个部分。此外，为了说明作为光程示出了薄透镜的光程。从目标(165)的上 部和下部终点出发，平行光束(162、166)、节点光束(163、167)和焦点光束 (164、168)行进到次级透镜(90)。在光束模型上也示出了设想在图形范围以外的 的光束，例如焦点光束(164)。初级透镜(50)到次级透镜(90)的距离，大于垂直纵 向中心平面(21)或与之平行的一个平面上的上部透镜镜片(101)的光出射面(104) 包络轮廓的最大曲率半径。
在离次级透镜(90)例如25米的距离上(这一距离大于垂直纵向中心平面(21) 的包络面曲率半径的100倍)，光束(141)产生一个例如由一条导线为界的亮区 (151)，一个所谓的热点(151)，参见图6。在垂直方向上，目标(165)的图像清 晰，在水平方向上产生一个界限不清晰的斑点。在这种情况下，目标(165)的下 边缘作为热点(151)的上部边界成像，而目标(165)上边缘的图像则成为热点(151) 的下部边界。由于分光束(141)没有统一的光强度，所以目标(165)的投影至少在 垂直方向上没有恒定不变的光强度。热点(151)的强度最大值(152)在光轴(25)之 下和水平纵向中心平面(22)上。因此，它在地平线以下。测量壁(2)上的光强度 (在单独观测上部光束(141)的情况下)从热点(151)的强度最大值(152)向外连续 递减。在这里被照射区(150)向右上方不断增大，其中，上升的角度相当于下边 缘(66)相对于水平纵向中心平面(22)的倾斜角。
被照射区(150)的高度根据目标高度和透镜镜片(61)与(101)的距离，乘以前 照灯(10)与测量壁(2)之间的间距而得。
中部分光束(142)由光源(30)的光产生，它与光轴(25)成一夹角，该夹角例如 小于25度。因此，这一分光束(142)也没有统一的光强度。
中部分光束(142)通过光入射面(73)射到初级透镜(50)的中部透镜镜片(71) 上。在从初级透镜(50)中出射时(即使在透镜镜片(71)上也只有光出射面(74)的 一部分被照射)，光束(142)例如水在平方向上展宽，参见图5。在垂直方向 上，光束(142)利用初级透镜(50)的透镜镜片(71)这样校准，即整个光束(142)射 到次级透镜(90)的中部透镜镜片(111)的光入射面(113)上。
在从次级透镜(90)中出射时，光束(142)例如在垂直方向上在一个10度角扇 形区聚集。在水平方向上，光束(142)例如在一个26度角扇形区展宽。然后， 目标(175)(在这里经过简化它作为横向中心平面(75)的一部分示出)在相当于 例如100倍基准长度(27)的距离上在垂直方向投影并清晰成像。在水平方向上 得到一个宽的被照射区。
图4所示为所述分光束(142)的经大大简化了的光程。目标(175)的下部边缘 由光入射面(73)的下边缘(76)产生。目标(175)的这一边缘是透镜镜片(71)内的明 暗边界。在目标(175)的下端成像的分光束(142)的那一部分，例如平行光束 (176)、节点光束(177)和焦点光束(178)至少近似重叠。因此，这些光束(176- 178)处在一个共同的平面上，该平面垂直于光出射面(114)的切面(23)。在从次 级透镜(90)中出射时，光束(176-178)至少近似相互平行。在这里图示的实施例 上，这些光束处在水平纵向中心平面(22)上。目标边缘或光入射面(73)的下边缘 (76)作为被照射区(150)的界限清晰的上边缘(153)，即所谓的明暗截止线(153)， 在测量壁(2)上成像。
光模件(20)用所述光束(142)单独运作时(例如其它两个透镜镜片(61、81)的 光入射面(63、83)变暗)，在一个设立在25米距离处的测量壁(2)上，出现一个 带有透镜镜片(71)的目标图形的被照射区。该区的视亮度变化很小。由至少近 似平行于光轴(25)的光源(30)发射的光束(142)部分(这是在与光轴(25)成例如5 度角的范围内)把目标(175)的下边缘投影到测量壁(2)上，形成水平的成像明晰 的明暗截止线(153)，即明暗界线，参见图6。被照射区(150)的其它边界(155)成 像不明晰。这里的明暗截止线(153)例如处在与水平纵向中心平面(22)叠合的水 平平面(156)上。明暗截止线例如也可以(根据在汽车上的安装而定)在地平线 (156)以下0.7度。
在图1和2中示出的光模件(20)中，由初级透镜(50)的透镜镜片(61)的目 (165)标的高度与透镜镜片(101)到透镜镜片(61)的距离所得的商至少近似等于相 应的透镜镜片(71)和(111)的商。因此，在测量壁上，例如在距离25米处，两个 图像的高度至少近似相等。
下部光束(143)例如通过光入射面(83)入射到初级透镜(50)的下部透镜镜片 (81)。由所述透镜镜片(81)出射的光束(143)射到平面反射镜(130)上。在这种情 况下，在靠近光出射面(84)的上边缘(88)处出射的光束(143)的部分被导向到反射 镜(130)靠近次级透镜(90)的范围。在靠近光出射面(84)的下边缘(86)处从初级透 镜(50)中出射的光束(143)的部分则射到反射镜(130)靠近初级透镜(50)的范围。 光束(143)在平面反射镜(130)上向次级透镜(90)的方向反射。在这里光束(143)射 到下部透镜镜片(121)上，并通过光入射面(123)入射到次级透镜(90)。在靠近初 级透镜(50)处被反射的光束(143)的部分几乎水平地入射到光入射面(123)的上部 范围。在靠近次级透镜(90)处被反射的光束(143)的部分，几乎水平地入射到光 入射面(123)的下部范围。
在从次级透镜(90)中出射时，光束(143)例如在垂直方向上有一个10度的 张角。在水平方向上，光束(143)例如在一个26度角扇形区展宽。
在图4的光束模型中，透镜镜片(81)被表示为虚拟的、在反射镜(130)上反 射的虚拟图像(181)。这种情况下，横向中心平面(85)的一部分(180)转入虚拟目 标(185)。例如在测量壁(2)上成像的光束(143)的上边缘(例如通过节点光束(187) 表示的)至少近似地与光束(142)的节点光束(177)叠合。因此，两个分光束 (142、143)的明暗截止线(153)基本上重叠。伸张成一个垂直平面的两个节点光 束(177、187)的最大偏差等于1度。光束(143)的上边缘，例如处在光束(142)的 上边缘之下。在没有形成透镜中心的透镜镜片(111、121)上，节点光束(177、 187)是想象的节点光束(177、187)。
在光束(143)的光程中，焦点光束(186)与从虚拟目标(185)的下边缘射出的中 点光束(187)，也至少近似重叠。在本实施例中，在垂直方向上，光束(143)展宽 的程度大于光束(142)。这里在测量壁上产生的光分布比利用中部透镜镜片(71、 111)生成的图像高30％。由目标(185)的高度与透镜镜片(81、121)的间距所得的 商，比相应的中部光束(142)的透镜镜片(71、111)的商同样也大30％。上述两 个商也可能同样大，如此则被照射的范围的高度相等。
在实施例中，有一条直线连接其虚拟图像(189)形成目标(185)的边界的边缘 线(87)上任意一点与次级透镜(90)的相应光入射面(124)的一个点，同时，该直线 垂直于处在光入射面(124)的点上的一个切面(24)。此外，它还垂直于在直线穿 过次级透镜(90)的光入射面(123)的穿过点上的一个切面。
上述直线之一和中部透镜镜片(71、111)的一条同类型直线，伸张成一个公 共的垂直平面。上述两条直线在该平面上成一个小于1度的夹角。例如该夹角 等于0.7度，在这种情况下，例如下部透镜镜片(81、121)的直线在光出射方向 (26)上强烈向下倾斜。
光模件(20)用所述光束(143)单独运作时(例如其它两个透镜镜片(61、81)的 光入射面(63、73)变暗)，例如在一个设立在25米距离处的测量壁上，出现一 个只有很小视亮度变化的被照射区。
当在实施例中通过初级透镜(50)和次级透镜(90)的中部透镜镜片(71、111)和 下部透镜镜片(81、121)产生的两个基本分布叠加时，就出现无明或暗斑点的等 视亮度光分布(150)。被照射范围(150)的边界(155)在两边和向下都不清晰，而穿 过一条水平线的上边缘(253)则有清晰的边界。这里所述上边缘(153)直接在地平 线(156)以下(参见图6)，而地平线(156)则处在例如水平纵向中心平面(22)上。在 实施例中，图像(150)的高度至少在垂直纵向中心平面(21)的截面平面上，相当 于利用中部透镜镜片(71、111)产生的基本分布的高度的130％。
如果另外叠加上利用上部透镜镜片(61、101)产生的光束(141)，则出现在图 6中示出的被照射区(150)。其中的线(159)连接测量壁(2)上光强度相等的点。在 明暗截止线(151)之上，过渡到一个15度上坡的水平明暗截止线(153)处在地平 线(156)上。在所述边缘线(153、154)上，被照射区(150)的光强度(在地平线 (156)以上范围的方向上)非常显著地衰减。光强度向左和向下例如经过一个8 度的角连续衰减，光强度向左在一个10度的角度范围内衰减。
当一辆汽车上的近光前照灯运作时，所产生的光强度分度同例如传统的卤 素前照灯所产生的一样。通过在地平线(156)以下布设明暗截止线(153)防止对面 行驶眩目。同时，15度的斜率还能照射到例如道路的右边缘。
如果左侧行驶时使用这种近光前照灯，近光前照灯可以这样构成，即上部 透镜镜片(61)的下边缘(66、67)从左上方向右下方下降。
图7所示为带一个单一光模件(220)的近光前照灯(220)、其上部透镜镜片 (261)平行于光模件(220)的水平纵向中心平面(22)。与之相邻的中部透镜镜片 (271)也被校准为平行于所述平面(22)。在垂直纵向中心平面(22)上的光模件(220) 的纵截面与例如图2中的示意图所示完全相同。
当光前照灯(210)运作时，在测量壁(2)上例如产生图8种所示的光分布 (350)。这种情况下，热点(351)位于地平面(356)以下1.5度。在测量壁(2)上的 被照射区(350)近似对称与垂直纵向中心平面(21)。水平的明暗截止线(353)清楚 地形成，并构成被照射区(350)的上边缘(353)。光强度(359)相同的线在边上和向 下相互的间距相同。因此，边缘区光强度的衰减均匀，没有条纹，也没有突 变。
图9所示为例如带有8个光模件(420、620)的近光前照灯(410)。各个光模 件(420、620)例如在汽车车身上是这样分布的，即每两个相邻的光模件(420、 620)的垂直纵向中心平面(21)成一个4度的夹角。这里的光模件(420、620)是在 一个共同的外壳(图中没有示出)中，其中，各个光模件(420、620)没有用隔 壁互相隔离。在本实施例中，近光前照灯(410)的宽度为140毫米。
在这里的光模件(420、620)分别包括一初级透镜(450、650)和一个次级透镜 (490)，各由三个层叠布置的透镜镜片(461、471、481；501、511、521；661、 671、681)构成。其中，次级透镜(490)的中部透镜镜片(511)和下部透镜镜片 (521)，分别是所有光模件(420、620)的组成部分。这些透镜镜片(511、521)的光 出射面(514、524)具有大门的形状。穿过初级透镜(450)的中部透镜镜片(471、 671)的光束，射到与这些透镜镜片(471、671)配合的次级透镜(490)的中部透镜 镜片(511)上。在这种情况下，并排布置的光模件(420、620)的每个光束可以相 互穿过。由下部透镜镜片(481、681)出射的光束射到反射镜(530)上。反射镜 (530)具有一段圆锥体外表面的一部分的形状。在本实施例中，设想的圆锥体部 分有一个圆作为底面和顶面。设想的圆锥体轴位于近光前照灯(410)的外部。
例如在四个中部光模件(420)中，初级透(450)的镜透镜镜片(461、471、481) 的形成至少近似于图1中所示近光前照灯(10)的透镜镜片(61、71、81)。在布置 在近光前照灯(410)边缘上另一个光模件(620)中，初级透镜(650)的形状至少基本 上相当于图7中所示初级透镜(250)的形状。在次级透镜(490)中，每一个光模件 (420、620)的透镜镜片(501)是单独构成的。所有这些透镜镜片(501)都指向一个- 区域，即热点(551)区域。
当近光前照灯(410)运作时，例如在设在25米远处的测量壁(2)上生成图10 中所示的光分布(550)。中部和下部透镜镜片(471、511；481、521；671、511； 681、521)分别产生相互叠加的基本光分布。同时生成一个没有条纹和没有斑点 的图像，在本实施例中的该图像具有宽椭圆形的形状。所述椭圆形的宽度例如 由两个平面限定边界，这两个平面在近光前照灯(410)的几何中点相交，并成一 个例如50度的夹角。椭圆形的高度由所有模件(420、520)的水平纵向中心平面 (22)和另一个在水平纵向中心平面(22)之下与测量壁(2)相交的平面规定边界，同 时，两平面在例如近光前照灯的几何中点上相交，并相互成一个10度的夹角。 被照射区(550)的上边缘(553)是一条近似水平的强反差成像的界线。照射的光强 度向其余边缘连续衰减。由于并排布置光模件(420、620)的缘故，至少在照射 的宽度范围内没有发生变形、色差或阴影。
通过上部透镜镜片(461、501；661、501)传导光叠加到基本光分布上。在这 种情况下生成具有高强度的热点(551)。在明暗截止线(553)以上，例如在右边生 成一个在地平面(556)以上被照射的、至少近似的直角三角形。设想中直角三角 形的勾处在明暗截止线(553)的延长线上。直角三角形的弦(561)与勾成一个15 度的夹角，越向右越大。用中部光模件(450)的透镜镜片(461、501)照射这一个 三角形。照射的视亮度小于对热点的照射，射到所述热点(551)上的光来自光模 件(420、620)。
如果需要提高热点(151、351、551)的强度，可以提高初级透镜(50、250、 450)与次级透镜(90、290、490)直之间的距离。在这种情况下，至少要这样校准 初级透镜(50、250、450、650)的透镜镜片(61、261、461、661)，即只有次级透 镜(90、290、490)的光入射面(103)被照射。为此，例如可以提高光出射面(61、 264、464、664)的曲率。
为了向下或向上位移热点(151、351、551)和整个光分布(150、350、550)， 可以向下或上位移例如次级透镜(90、290、490)或次级透镜(90、290、490)的各 个透镜镜片(101、111、121；301、311、321；501、511、521)。也可以设想透镜- 镜片(101、111、121；301、311、321；501、511、521)使用其它的透镜部分。这 里的初级透镜(50、250、450)也可以这样构成，即让各个分光束(141-143)射向 次级透镜(90、290、490)的相关透镜镜片(101、111、121；301、311、321、 501、511、521)。
热点(151、351、551)也可以利用在反射镜(130、530)上反射的光束(143)产 生。
改变光束(141；142；143)内的强度分布，例如可以利用初级透镜(50、250、 450)进行。这种情况下要例如向下或向上移动各个透镜镜片(61、71、81；261、 271、281；461、471、481；661、671、681)。也可以选择其它透镜部分，或例如 在水平和/或垂直方向上提高上部透镜镜片(61、261、461、661)的曲率，或改变 透镜镜片(61、261、461、661)的倾角。
近光前照灯(10、210、410)或单一的光模件(20、220、420、620)，可以包 括一个透明圆盘与次级透镜(90、290、490)进行光学串联。
也可以用至少一个光导体取代聚光透镜(40)，用光导体把由光源(30)发射的 光导向初级透镜(50)的光入射面(63、73、83)。由于采用了大面积的耦合，光 发射芯片(33)的位置没有关键性意义。
如果需要近光前照灯(410)使用于左侧行驶，可以用相邻的光模件补充例如 中部光模件(420)，让其上部透镜镜片(461)向另一方向倾斜。然后可以利用例如 一个光阑打开或关闭所述光模件(20)的上部透镜镜片(461)。然后可以用所有的 光模件(20)产生基本分布。
附图标记一览表：
标记号 名称
1 周围介质，空气
2 测量壁
10、210、410 近光前照灯
20、220、420、620 光模件
21 垂直纵向中心平面
22 水平纵向中心平面
23 在(114、314、514)上的切面
24 在(124、324、524)上的切面
25 光轴
26 光传播方向
27 基准长度
30 光源，发光二极管
33 光发射芯片
34 分光物体，光辐射造型物体
40 聚光透镜
42 形透镜表面
43 边界线
45 会聚透镜
47 环形接合法兰
50、250、450、650 初级透镜
51 固定法兰
59 (21)中(64)的包络轮廓
61、261、461、661 上部透镜镜片
62 上边
63 (61)的光入射面
64、264、464、664 (61、261、461、661)的光出射面
65 横向中心平面
66 (63)的下边缘
67 (64)的下边缘
68 (63)的曲率中心
69 曲率中心，(64)的
71、271、471、671 中部透镜镜片
72 上边
73 (71)的光入射面
74、274、474、674 (74、274、474、674)的光出射面
75 横向中心平面
76 (73)的下边缘
77 (74)的下边缘
78 (73)的曲率中心
79 (74)的曲率中心
81、281、481、681 下部透镜镜片
82 上边
83 光入射面，平面
84、284、484、684 (81、281、481、681)的光出射面
85 横向中心平面
86 (84)的下边缘
87 (83)的上边缘
88 (84)的上边缘
89 (84)的曲率中心
90、290、490、671 次级透镜
91 固定法兰
101、301、501 上部透镜镜片
103 光入射面
104、304、504 (101、301、501)的光出射面
109 曲率中心
111、311、511 中部透镜镜片
113 光入射面
114、314、514 (111、311、511)的光出射面
118 轮廓
119 曲率中心
121、321、521 下部透镜镜片
123 光入射面
124、324、524 (121、321、521)的光出射面
126 (123)的下边缘
128 (124)的轮廓
129 (128)的中心
130、530 反射镜
131 反射区
140 光
141-143 分光束
150、350、550 被照射区，光分布
151、351、551 热点，目标区
152 (151)的强度最大值
153、353、553、671 上边缘，明暗截止线
154、554 15度斜率
155 边界
156、356、556 地平线
159、359、559 线
162、166 (165)的平行光束
163、167 (165)的节点光束
164、168 (165)的焦点光束
165 目标
172、176 (175)的平行光束
173、177 (175)的节点光束
174、178 (175)的焦点光束
175 目标
180 标
181 (81)的虚拟图像
182 (185)的平行光束
183 (185)的节点光束
184 (185)的焦点光束
185 虚拟目标
186 (185)的平行光束
187 (185)的节点光束
188 (185)的焦点光束
189 (87)的虚拟图像
561 弦
在图1中示出了前照灯(10)的一个四方形的视图，图2所示为穿过光模件 (20)的一个纵截面。该图中的截面是光模件(20)的垂直纵向中心平面(21)，参照 图3。在图4中作为样板示出了光模件(20)从光源(30)到测量壁(2)的光程。图5 在光模件(20)的一个俯视图中示出了经过大幅度简化的光传播。图6中最后作 为样板示出了光源(30)运作时在测量壁(2)上产生的图像(150)。
在图1到5中示出的光模件(20)为70毫米长，50毫米宽和50毫米高。它 包括一个图中没有示出的外壳，外壳内布置了光源(30)，一个聚光透镜(40)、一 个初级透镜(50)和一个次级透镜(90)，以及一个反射镜(130)。其中，光源(30)， 聚光透镜(40)和初级透镜(50)进行光学串联，以便由光源(30)所产生的光线(140) 穿过两个透镜(40、50)。光线(140)的一部分由初级透镜(50)直接传播到次级透镜 (90)，另一部分在反射镜(130)中反射，然后到达次级透镜(90)。光线(140)穿过 次级透镜(90)后射入周围介质(1)。因此，此处光线传播方向(26)是从光源(30)向 次级透镜(90)，也就是向例如汽车的前进行驶方向。
光模件(20)的光轴(25)在图2中表示为水平直线。它连接光源(30)与次级透 镜(90)。另外，它还是垂直纵向中心平面(21)与光模件(20)的一个水平纵向中心 平面(22)的交会线，参见图3。
光源(30)是一个例如大功率的发光二极管或光敏二极管(30)，它发射的是白 光。光源(30)包括一块例如带转换层的光发射芯片(33)，用一种透明的分光物体 (34)，例如光辐射造型物体，环绕在该芯片的周围。光发射芯片(33)的有效面积 等于例如1平方毫米。
在本实施例中，光辐射造型物体(34)的高度为2.8毫米。它可具备光学功- 能。例如，它可将光发射芯片(33)发射的分散的光线聚集到光轴(25)方向，或从 光轴(25)展宽。
在本实施例中，光源(30)凸起，并伸向到聚光透镜(40)的例如成凹形透镜面 (42)。凹形透镜面(42)的边界线(43)和光发射芯片(33)伸张成一个理想的圆锥体 外表面，其中的光发射芯片(33)形成圆锥尖。这一锥体的尖角为例如130度。 在其面向初级透镜(50)的一面，聚光透镜(40)例如被设计成凹形的半锥体透镜 (45)。聚光透镜(40)利用例如一个环形法兰(47)固定在外壳内。
初级透镜(50)和次级透镜(90)例如近似与光轴(25)横交。这两个透镜在光传 播方向(26)上的最小间距，例如等于光发射芯片(33)与面向周围介质(1)最远处的 次级透镜(90)的光出射面(124)两者之间的间距的50％。上述两个间距之中的后 者在下文中称之为基准长度(27)。在本实施例中，基准长度(27)等于40毫米。 这里的初级透镜(50)到聚光透镜(40)的间距例如等于上述基准长度(27)的1％。 初级透镜(50)和次级透镜(90)之间的间距也可以大于上述数值。
初级透镜(50)和次级透镜(90)在垂直于光轴(25)的一个视图上都是例如矩形透镜， 它们具有侧面的固定法兰(51、91)固定在外壳中。在固定法兰(51、91)之间，透镜 (50、90)各有三个层叠布置的透镜镜片(61、71、81；101、111、121)。在本实施例 中，在垂直于光轴(25)的视图上，次级透镜的透镜镜片(101、111、121)的总面积等于 初级透镜(50)的透镜镜片(61、71、81)的总面积的2.8倍。高度(垂直于水平纵向中 心平面(22))与宽度(垂直于垂直纵向中心平面(21))之比，对初级透镜(50)的透镜镜 片(61、71、81)而言系数为1.8，对次级透镜(90)的透镜镜片而言系数为1.5。在这里所 描述的实施例中，初级透镜(50)的高度等于40％基准长度(27)。初级透镜(50)和次级透 镜(90)就其外形尺寸而言至少近似对称于光模件(20)的垂直纵向中心平面(21)。此外， 初级透镜(50)就其外形尺寸而言至少近似对称于水平纵向中心平面(22)。在本实施例 中，次级透镜(90)以其高度的30％凸出于水平纵向中心平面(22)之上，次级透镜(90)的 其余部分处于该平面(22)之下。
透镜镜片(61、71、81；101、111、121)例如是平凸、双凸或凹凸透镜相互 接合的镜片。这些镜片例如是用一种高透明的塑料、玻璃等制成的。每个透镜- 镜片(61、71、81；101、111、121)各有一个面向光源(30)的光入射面(63、73、 83；103、113、123)和一个背向光源(30)的光出射面(64、74、84；104、114、 124)。上述各个面(63、73、83；103、113、123；64、74、84；104、114、124)的 面积是由各个面积单元合成的。这些面积单元可能是球面积或非球面积、平面 面积单元等。因此，下文述及这些面(63、73、83；103、113、123；64、74、84； 104、114、124)都是指的它们的包络面。这里的包络面是几何内插闭合面，相 对于它，每个面积单元都有最小标准偏差。这些包络面是例如十一个椭圆体、 一个圆环、一个圆柱体等的外表面部分，或者也可以是由它们组合而成的。包 络面或包络面面积单元具有例如多根主轴，这些主轴例如是相互垂直布置的。 包络面或包络面面积单元的主轴，也可能互相成不等于90度的夹角。
如果包络面或包络面面积单元与一个平面相交，例如与一个垂直纵向中心 平面(21)或水平纵向中心平面(22)相交，则所得的交会线是代表各个面(63、 73、83；103、113、123；64、74、84；104、114、124)的轮廓线的一条包络线。 轮廓线的曲率半径可能沿着该轮廓线保持不变，也可能连续或不连续地增大或 减小，等等。轮廓线发生突变或取直也是可以想象的。
在本实施例中，初级透镜(50)的透镜镜片(61、71、81)是透镜上部镜片的一 部分。在图2的示意图中，各个透镜镜片(61、71、81)的厚度自上而下递增。 这里上部透镜镜片上边(62)的长度等于2％基准长度(27)，下边长度是上边(62) 长度的五倍。中部透镜镜片(71)上边(72)的长度等于7％基准长度(27)，下边长 度则翻一番。在下部透镜镜片(81)中，上边(82)长度例如等于5％基准长度 (27)，下边长度则增至三倍。
这里的上部(61)和中部透镜镜片(71)的高度，在横向中心平面(65、75)处等 于11％基准长度(27)，下部透镜镜片(81)的高度等于16％基准长度(27)。上部透 镜镜片(61)的横向中心平面(65)相对于光轴(25)的标准平面倾斜3度，其中的透 镜镜片(61)的上边(62)对着光传播方向(26)。中部透镜镜片(71)的横向中心平面 (75)例如垂直于光轴(25)。在本实施例中，在下部透镜镜片(81)上，横向中心平 面(85)相对于光轴(25)的标准平面倾斜16度，其中，上边(82)沿光传播方向(26) 向上倾斜。
在本实施例中，上部透镜镜片(61)的光入射面(63)等于全部光入射面(63、 73、83)的31％。中部透镜镜片(71)的光入射面(73)等于全部光入射面(63、73、 83)之和的29％，下部透镜镜片(81)的光入射面(83)等于全部光入射面(63、73、 83)之和的40％。
上部透镜镜片(61)例如外形为楔形形状。取向与垂直纵向中心平面(21)横 交的上边(62)的边缘，至少近似平行于水平纵向中心平面(22)，下边缘(66、67) 从汽车右侧到汽车左侧向下倾斜。在本实施例中，至少构成光入射面(63)边界 的下边缘(66)与(沿着光传播方向看去)水平纵向中心平面(22)成一个15度的 夹角。上边(62)的构型也可以例如是凸形的。
光入射面(63)和光出射面(64)都是凸形曲面。光入射面和光出射面(63、64) 的包络面例如分别是一个三维非球面曲面表面的一部分。光入射面和光出射面 例如是这样设计的，即两主轴伸张成一个平行于下边缘(66)，并在一条平行于 光轴(25)的直线上与水平纵向中心平面平面(22)相交的平面。然后，所述主轴之 一和第三主轴伸张成一个垂直于上述平面布置的平面，光轴(25)就位于该平面 上，或者该平面不与光轴(25)相交。外表面部分也可以是圆环外表面、椭圆体 外表面等的一部分。
在本实施例中，在垂直纵向中心平面(21)上，光入射面(63)的下边缘(66)至 水平纵向中心平面(22)的距离等于10％基准长度(27)。同样在垂直纵向中心平面 (21)上测量，从光出射面(64)的下边缘(67)到水平纵向中心平面(22)的距离等于 11％基准长度(27)。
在图2的示意图中，在垂直纵向中心平面(21)上，光入射面(63)的包络轮廓 例如有一个恒定的曲率半径。该曲率半径例如等于光模件(20)的41％基准长度 (27)。曲率中心(68)在光传播方向(26)上相对于光发射芯片(33)偏移60％基准长 度(27)，在水平纵向中心平面以上偏移4％基准长度(27)。光入射面(63)包络轮 廓的半径可以增大或减小到上和/或下边缘。光入射面(63)也可以设计成平面。
光出射面(64)的包络面在垂直纵向中心平面(21)上同样有一个恒定的曲率半 径。这一曲率半径例如等于61％基准长度(27)。这里的曲率中心(69)在光传播方 向(26)上相对于光发射芯片(33)偏移4％基准长度(27)，并在水平纵向中心平面 以上偏移3％基准长度(27)。光出射面(64)的包络轮廓的曲率半径可以增大或减 小到上和/或下边缘。
在本实施例中，在穿过曲率中心(69)平行于水平纵向中心平面(22)的一个平 面上，光出射面(64)的包络轮廓的曲率半径大于光源(30)到光出射面(64)的距 离。但该曲率半径小于基准长度(27)的50倍。
因此，位于两个所述平面(垂直纵向中心平面(21)和平行于水平纵向中心 平面(22)的平面)交合点上的光出射面(64)的包络面的面积单元至少是双轴弯曲 的曲面。各自的曲率是曲率半径的倒数。在两个相互垂直平面上的面积单元曲 率之和，例如在基准长度(27)的倒数的2倍到10倍之间。上述关系类似地例如 也适用于位于主轴平面的相交直线上的光出射面(64)包络面的面积单元。
这里，连接到上部透镜镜片(61)的中部透镜镜片(71)，同样也被设计成楔形 镜片。上边(72)例如被设计成倾斜的。下边缘(76、77)平行于水平纵向中心平 面(22)。
在本实施例中，光入射面(73)和光出射面(74)的包络面至少近似为具有相互 垂直主轴的一个三轴弯曲曲面体外表面的一部分。两根主轴伸张成垂直纵向中 心平面(21)或一个与之平行的平面。第三主轴例如位于一个在水平纵向中心平 面(22)以下3％基准长度(27)处，并被校准与该水平纵向中心平面(22)平行的平 面上。
光入射面(73)的下边缘(76)例如位于水平纵向中心平面(22)上。光出射面(74) 的下边缘(77)例如位于上述水平纵向中心平面(22)以下1％基准长度(27)处。
在图1和2中所示的实施例中，在垂直纵向中心平面(21)上，与由水平主轴 伸张成的平面相交的光入射面(73)密切圆的曲率半径等于26％基准长度(27)。上 述密切圆的圆心(78)，在光传播方向(26)上相对于光发射芯片(33)偏移44％基准 长度(27)，在水平纵向中心平面(22)以下偏移3％基准长度(27)。
相应的光出射面(74)的曲率半径例如等于28％基准长度(27)。这里的曲率中 心(79)在光传播方向(26)上相对于光发射芯片(33)偏移3％基准长度(27)，而在水 平纵向中心平面(22)以下偏移3％基准长度(27)。
在本实施例中，在穿过曲率中心(79)平行于水平纵向中心平面(22)的一个平 面上，光出射面(74)的曲率半径大于上部透镜镜片(61)在平行于水平纵向中心平 面(22)的一个平面上光出射面(64)包络面曲率半径的20％。在上述平面上光出 射面(74)面积单元的曲率半径大于上部透镜镜片(61)相应曲率半径的15％。在一 个水平平面上，光出射面(74)的曲率半径也可以是无限的。如此，光出射面(74) 的包络面则具有圆柱体外表面一部分的形状。因此，两个曲率半径之和大于上 部透镜镜片(61)相应的曲率半径之和。
在本实施例中，初级透镜(50)的下部透镜镜片(81)是一个透镜的上部镜片， 该透镜的光入射面(83)例如是一个平面，其光出射面(84)为三轴弯曲的凸形曲 面。平面(83)与水平纵向中心平面(22)例如成一个50度的夹角，同时，该平面 (83)的上边缘(87)在光传播方向(26)上相对于下边缘(86)偏移。
光出射面(84)的包络面例如是一个三轴弯曲的凸形曲面，其中，每两根轴 分别伸张成一个曲面。这里的这些曲面是相互垂直的。曲面之一例如处在垂直 纵向中心平面(21)上，另一个曲面处在相对于水平纵向中心平面(22)倾斜16度 的一个平面上。这里的密切圆在垂直纵向中心平面(21)上的曲率中心(89)逆光传 播方向(26)相对于光发射芯片(33)偏移13％基准长度(27)。在该平面上的曲率半 径在这里等于33％基准长度(27)。在相对于水平纵向中心平面(22)倾斜的曲面 上，曲率半径大于例如光出射面(64)包络面相应的水平主轴平面上的上部透镜 镜片(61)曲率半径的20％。因此，在本实施例中，在相互垂直平面上的下部透 镜镜片(81)的光出射面(84)的面积单元曲率半径之和，大于中部透镜镜片(71)的 光出射面(74)相应的曲率半径之和，也大于上部透镜镜片(61)的光出射面(64)相 应的曲率半径之和。
在实施例中，次级透镜(90)中所有透镜镜片(101、111、121)都是平凸透镜 的一部分。这些透镜镜片(101、111、121)的光入射面(103、113、123)例如是 处在一个垂直于光轴(25)的共同平面上的平面。光入射面(103、113、123)到光 源(30)的距离等于82％基准长度(27)。光入射面(103、113、123)或各个光入射 面(103、113、123)也可以是凹面。光轴(25)与次级透镜(90)的中部透镜镜片(111) 相交。
次级透镜(90)的上部透镜镜片(101)和下部透镜镜片(121)例如是一个透镜的 上部镜片部分。在上部透镜镜片(101)中，透镜厚度在上段例如等于7.5％基准 长度(27)，该透镜镜片(101)的厚度向下增加约50％。在下部透镜镜片(121)中， 最大厚度例如等于15％基准长度(27)。上部透镜镜片(101)的高度等于16％基准 长度(27)，下部透镜镜片(121)的高度等于27％基准长度(27)。
中部透镜镜片(111)例如是一个透镜的中部镜片部分，这里它不对称于水平 纵向中心平面(22)。因此，中部透镜镜片(111)既包括一个透镜的上部镜片部 分，也包括下部镜片部分。在上部透镜镜片(101)的方向上，透镜镜片向上凸出 超过水平纵向中心平面(22)8％基准长度(27)，向下凸出超过该平面(22)13％基准 长度(27)。这里在水平纵向中心平面(22)的透镜镜片(111)的厚度等于12％基准 长度(27)。中部透镜镜片(111)的高度等于22％基准长度(27)。透镜镜片(101、 111、121)在其整个宽度范围内(垂直于图2的截面)，例如具有一个例如恒定 不变的高度。
上部透镜镜片(101)的光出射面(104)的包络面具，例如有一个例如三轴弯曲 的凸形非球面曲面一部分的形状。该曲面包络面的主轴相互垂直。由主轴伸张 成的一个平面至少平行于从光轴(25)和下边缘(66)的方向伸张成的一个平面。另 一个曲面则相对于垂直纵向中心平面(21)倾斜。在垂直纵向中心平面(21)上，这 里最先提到的主轴平面到水平纵向中心平面(22)的距离等于10％基准长度(27)。 在本实施例中，在垂直纵向中心平面上，与上述主轴平面相交的密切圆的曲率 半径，在中部等于37％基准长度(27)。曲率中心(109)在光传播方向(26)上相对 于光发射芯片(33)偏移57％基准长度(27)，在水平纵向中心平面(22)以上偏移 10％基准长度(27)。在相对于垂直纵向中心平面(21)倾斜的主轴平面上的密切圆 的半径等于44％基准长度(27)。在由主轴伸张成的平面上，所述透镜镜片(101) 的与垂直纵向中心平面(21)相交的密切圆，具有一个等于170％基准长度(27)的 半径。因此，在这里的上述两个半径之和等于214％基准长度(27)。
光出射面(104)也可以是两轴弯曲的曲面。它例如具有圆环表面的形状。这 种情况下，在垂直纵向中心平面(21)上，光出射面(104)的轮廓具有恒定不变的 曲率半径。此外，(光出射面(104)与一个平面的交会线)轮廓的曲率半径在所 述平面上恒定不变，这一点适用于每一个水平平面。
在本实施例中，中部透镜镜片(111)和下部透镜镜片(121)光出射面(114、 124)的包络面，都是圆柱体外表面的一部分。光出射面(114)的圆柱体轴至少近 似地处在水平纵向中心平面(22)上。光出射面(124)的圆柱体轴处在一个至少近 似与之平行的平面上。两平面经过校准垂直于垂直纵向中心平面(21)。光出射 面(114、124)的包络面也可以是拉长的非球面曲面。
这里在中部透镜镜片(111)上，圆柱体轴到光出射面(114)的距离等于34％基 准长度(27)。这一距离相当于垂直纵向中心平面(22)上光出射面(114)轮廓(118) 的曲率半径。曲率中心(119)到光发射芯片(33)的距离，例如等于60％基准长度 (27)。在这里第二个曲面是水平纵向中心平面(22)。因此，在本实施例中，光轴 (25)垂直于光出射面(114)在于光轴(25)交点上的切面(23)。在水平纵向中心平面 (22)上，光出射面(114)的曲率半径例如是无限的。因此，两个半径之和也是无 限的。
在下部透镜镜片(121)中，在垂直纵向中心平面(21)上，光出射面(124)的包 络轮廓(128)是半径例如等于40％基准长度(27)的一个圆的一部分。该部分圆的 圆心(129)在光传播方向(26)上在水平纵向中心平面(22)之下相对于光发射芯片 (33)偏移56％基准长度(27)，到该水平纵向中心平面(22)的距离为33％基准长度 (27)。在下部透镜镜片(121)上，光出射面(124)的第二个曲率半径也有一个无限 半径。因此，两个半径之和也是无限的。
在中部透镜镜片(111)和下部透镜镜片(121)中，光出射面(124)可具有圆环外 表面的形状。在水平纵向中心平面(22)上或在与该平面(22)平行的平面上，光出 射面(114、124)轮廓的曲率半径则大于例如基准长度(27)的50倍。两个曲率半 径之和同样也大于基准长度(27)的50倍。
在图示的实施例中，初级透镜(50)与次级透镜(40)之间的空间向下以一个反 射镜(130)为界。这例如可以是一个平面反射镜，在这里其边缘位于初级透镜 (50)之下和次级透镜(90)之下。平面反射镜(130)处在初级透镜(50)的下部透镜镜 片(81)的光出射面(84)的下边缘(86)上和次级透镜(90)的下部透镜镜片(121)的光 入射面(123)的下边缘(126)上。这两个边缘(86、126)是反射镜(130)的反射 面(131)的边界。参见图2，在垂直纵向中心平面(21)上，反射镜(130)与水平纵 向中心平面(22)成一个20度的夹角。例如反射镜(130)垂直于初级透镜(50)的透 镜镜片(81)的和次级透镜(90)的透镜镜片(121)的光入射面(83、123)的角等分线 的平面。
平面反射镜(130)也可以大于图1和2中示出的平面反射镜。这样它可以例 如固定在外壳中的侧边，或纵向固定在透镜(50、90)一旁。在已被利用的反射- 区(131)以外的边缘区，例如在光模件(20)的一个俯视图上可以看出的透镜(50、 90)之间的中间空间内，这里称之为平面反射镜(130)，的反射镜(130)也可以有 曲度或非反射区。
前照灯(10)也可以这样构成，即平面反射镜(130)位于具有高曲率的透镜镜 片(61、101)旁边。它也可以邻接中部透镜镜片(71、111)。也可以设想插入多个 反射镜(130)。例如在一种结构上，前照灯(10)也可以采用带一个大聚光透镜(40) 或一个不用反射镜(130)的光导体的结构型式。
初级(50)和次级透镜(90)也可以具有另一些透镜镜片。这些透镜镜片的形状 相当于所述初级透镜(50)的和次级透镜(90)的透镜镜片(61、71、81、101、 111、121)之一。因此，透镜(50、90)可以例如有多个透镜镜片(61、101)，其 中，至少在透镜镜片(61)的光出射面(64)上，两个相互垂直的平面的曲率半径之 和，至少低于初级透镜(50)另一个光出射面(74、84)上的所述曲率半径之和。
近光前照灯(10)例如是这样构成的，即在初级透镜(50)的中部透镜镜片(71) 的光入射面(73)的一个边缘的每个点上有一条直线，把该点与相关的次级透镜 (90)所属的光出射面(114)的一个点连接起来。所述直线垂直于光出射面(114)的 穿过点上的一个切面(23)。此外，它还垂直于在直线穿过次级透镜(90)的光入 射面(113)的穿过点上的一个切面。这种情况下，中部透镜镜片(71、111)的直线 可以处在例如一个平行于水平纵向中心平面(22)的平面上。
当光源(30)运作时，光发射芯片(30)作为例如朗伯辐射器发射光(140)到半空 间中。发光二极管(30)产生一个大于50lm的光通量。辐射发散，并且只有一 个不大显露的最大值。光源(30)的光强度随着光辐射与光轴(25)之间夹角的增大 到边缘区连续减弱。
从光源(30)发出的光(140)例如利用聚光透镜(40)聚集在光轴(25)方向上。然 后，光从聚光透镜(40)中出射在一个想象的顶角为60度沿着光传播方向(26)扩 展的锥形体中，其中锥形体的轴与光轴叠合。
也可以设想，例如与光轴(25)成±30度的夹角插入一个辐射特性较紧密的发 光二极管(30)。在这种情况下，必要时可以放弃使用分光物体(34)和/或聚光透 镜(40)。然后，由发光二极管(30)发射的光(140)例如以低损耗馈入初级透镜 (50)。
光(140)入射到初级透镜(50)的光入射面(63、73、83)，并通过这些光入射面 (63、73、83)入射到初级透镜(50)的透镜镜片(61、71、81)。这种情况下，光束 (140)分成三个分光束(141-143)。
例如在图4中示出了各个分光束(141-143)的辐射过程。图5所示为光模件 (20)的俯视图。例如在该图中示出了上部光束(141)、中部光束(142)和下部光束 (143)。在俯视图上，中部光束(142)和下部光束(143)彼此完全一致。
上部分光束(141)由光源(30)的光产生，它与光轴(25)成一夹角，该夹角例如 大于20度。这里在图中所示的实施例中，光束(141)是由相对于光轴(25)成25 度到45度的角度范围内光源(30)所发出的光构成的。因此，这一分光束(141)没 有统一的光强度。
所述上部分光束(141)入射到上部透镜镜片(61)的光入射面(63)上。在这种情 况下，光强度较高的光入射到光入射面(63)的下部范围。在贯穿光入射面(63) 时，光线在光入射面(63)法线的方向上在穿越点上折射。当穿越光出射面(64)时 (此时光出射面(64)不完全被照射)，例如光束(141)不仅在水平方向，而且在 垂直方向展宽。这种情况下，光束是这样校准的，即整个分光束(141)只集中射 到次级透镜(90)的上部透镜镜片(101)的光入射面(103)上。光束(141)通过光出射 面(104)，从次级透镜(90)中出射。在这种情况下，光束很少在垂直方向上和水 平方向上聚集。光束在水平方向上的张角例如等于13度，在垂直方向上的张角 例如等于10度。
为了说明光程，在图4中经过简化作为目标(165)示出了横向中心平面(65) 的一个部分。此外，为了说明作为光程示出了薄透镜的光程。从目标(165)的上 部和下部终点出发，平行光束(162、166)、节点光束(163、167)和焦点光束 (164、168)行进到次级透镜(90)。在光束模型上也示出了设想在图形范围以外的 的光束，例如焦点光束(164)。初级透镜(50)到次级透镜(90)的距离，大于垂直纵 向中心平面(21)或与之平行的一个平面上的上部透镜镜片(101)的光出射面(104) 包络轮廓的最大曲率半径。
在离次级透镜(90)例如25米的距离上(这一距离大于垂直纵向中心平面(21) 的包络面曲率半径的100倍)，光束(141)产生一个例如由一条导线为界的亮区 (151)，一个所谓的热点(151)，参见图6。在垂直方向上，目标(165)的图像清 晰，在水平方向上产生一个界限不清晰的斑点。在这种情况下，目标(165)的下 边缘作为热点(151)的上部边界成像，而目标(165)上边缘的图像则成为热点(151) 的下部边界。由于分光束(141)没有统一的光强度，所以目标(165)的投影至少在 垂直方向上没有恒定不变的光强度。热点(151)的强度最大值(152)在光轴(25)之 下和水平纵向中心平面(22)上。因此，它在地平线以下。测量壁(2)上的光强度 (在单独观测上部光束(141)的情况下)从热点(151)的强度最大值(152)向外连续 递减。在这里被照射区(150)向右上方不断增大，其中，上升的角度相当于下边 缘(66)相对于水平纵向中心平面(22)的倾斜角。
被照射区(150)的高度根据目标高度和透镜镜片(61)与(101)的距离，乘以前 照灯(10)与测量壁(2)之间的间距而得。
中部分光束(142)由光源(30)的光产生，它与光轴(25)成一夹角，该夹角例如 小于25度。因此，这一分光束(142)也没有统一的光强度。
中部分光束(142)通过光入射面(73)射到初级透镜(50)的中部透镜镜片(71) 上。在从初级透镜(50)中出射时(即使在透镜镜片(71)上也只有光出射面(74)的 一部分被照射)，光束(142)例如水在平方向上展宽，参见图5。在垂直方向 上，光束(142)利用初级透镜(50)的透镜镜片(71)这样校准，即整个光束(142)射 到次级透镜(90)的中部透镜镜片(111)的光入射面(113)上。
在从次级透镜(90)中出射时，光束(142)例如在垂直方向上在一个10度角扇 形区聚集。在水平方向上，光束(142)例如在一个26度角扇形区展宽。然后， 目标(175)(在这里经过简化它作为横向中心平面(75)的一部分示出)在相当于 例如100倍基准长度(27)的距离上在垂直方向投影并清晰成像。在水平方向上 得到一个宽的被照射区。
图4所示为所述分光束(142)的经大大简化了的光程。目标(175)的下部边缘 由光入射面(73)的下边缘(76)产生。目标(175)的这一边缘是透镜镜片(71)内的明 暗边界。在目标(175)的下端成像的分光束(142)的那一部分，例如平行光束 (176)、节点光束(177)和焦点光束(178)至少近似重叠。因此，这些光束(176- 178)处在一个共同的平面上，该平面垂直于光出射面(114)的切面(23)。在从次 级透镜(90)中出射时，光束(176-178)至少近似相互平行。在这里图示的实施例 上，这些光束处在水平纵向中心平面(22)上。目标边缘或光入射面(73)的下边缘 (76)作为被照射区(150)的界限清晰的上边缘(153)，即所谓的明暗截止线(153)， 在测量壁(2)上成像。
光模件(20)用所述光束(142)单独运作时(例如其它两个透镜镜片(61、81)的 光入射面(63、83)变暗)，在一个设立在25米距离处的测量壁(2)上，出现一个 带有透镜镜片(71)的目标图形的被照射区。该区的视亮度变化很小。由至少近 似平行于光轴(25)的光源(30)发射的光束(142)部分(这是在与光轴(25)成例如5 度角的范围内)把目标(175)的下边缘投影到测量壁(2)上，形成水平的成像明晰 的明暗截止线(153)，即明暗界线，参见图6。被照射区(150)的其它边界(155)成 像不明晰。这里的明暗截止线(153)例如处在与水平纵向中心平面(22)叠合的水 平平面(156)上。明暗截止线例如也可以(根据在汽车上的安装而定)在地平线 (156)以下0.7度。
在图1和2中示出的光模件(20)中，由初级透镜(50)的透镜镜片(61)的目 (165)标的高度与透镜镜片(101)到透镜镜片(61)的距离所得的商至少近似等于相 应的透镜镜片(71)和(111)的商。因此，在测量壁上，例如在距离25米处，两个 图像的高度至少近似相等。
下部光束(143)例如通过光入射面(83)入射到初级透镜(50)的下部透镜镜片 (81)。由所述透镜镜片(81)出射的光束(143)射到平面反射镜(130)上。在这种情 况下，在靠近光出射面(84)的上边缘(88)处出射的光束(143)的部分被导向到反射 镜(130)靠近次级透镜(90)的范围。在靠近光出射面(84)的下边缘(86)处从初级透 镜(50)中出射的光束(143)的部分则射到反射镜(130)靠近初级透镜(50)的范围。 光束(143)在平面反射镜(130)上向次级透镜(90)的方向反射。在这里光束(143)射 到下部透镜镜片(121)上，并通过光入射面(123)入射到次级透镜(90)。在靠近初 级透镜(50)处被反射的光束(143)的部分几乎水平地入射到光入射面(123)的上部 范围。在靠近次级透镜(90)处被反射的光束(143)的部分，几乎水平地入射到光 入射面(123)的下部范围。
在从次级透镜(90)中出射时，光束(143)例如在垂直方向上有一个10度的 张角。在水平方向上，光束(143)例如在一个26度角扇形区展宽。
在图4的光束模型中，透镜镜片(81)被表示为虚拟的、在反射镜(130)上反 射的虚拟图像(181)。这种情况下，横向中心平面(85)的一部分(180)转入虚拟目 标(185)。例如在测量壁(2)上成像的光束(143)的上边缘(例如通过节点光束(187) 表示的)至少近似地与光束(142)的节点光束(177)叠合。因此，两个分光束 (142、143)的明暗截止线(153)基本上重叠。伸张成一个垂直平面的两个节点光 束(177、187)的最大偏差等于1度。光束(143)的上边缘，例如处在光束(142)的 上边缘之下。在没有形成透镜中心的透镜镜片(111、121)上，节点光束(177、 187)是想象的节点光束(177、187)。
在光束(143)的光程中，焦点光束(186)与从虚拟目标(185)的下边缘射出的中 点光束(187)，也至少近似重叠。在本实施例中，在垂直方向上，光束(143)展宽 的程度大于光束(142)。这里在测量壁上产生的光分布比利用中部透镜镜片(71、 111)生成的图像高30％。由目标(185)的高度与透镜镜片(81、121)的间距所得的 商，比相应的中部光束(142)的透镜镜片(71、111)的商同样也大30％。上述两 个商也可能同样大，如此则被照射的范围的高度相等。
在实施例中，有一条直线连接其虚拟图像(189)形成目标(185)的边界的边缘 线(87)上任意一点与次级透镜(90)的相应光入射面(124)的一个点，同时，该直线 垂直于处在光入射面(124)的点上的一个切面(24)。此外，它还垂直于在直线穿 过次级透镜(90)的光入射面(123)的穿过点上的一个切面。
上述直线之一和中部透镜镜片(71、111)的一条同类型直线，伸张成一个公 共的垂直平面。上述两条直线在该平面上成一个小于1度的夹角。例如该夹角 等于0.7度，在这种情况下，例如下部透镜镜片(81、121)的直线在光出射方向 (26)上强烈向下倾斜。
光模件(20)用所述光束(143)单独运作时(例如其它两个透镜镜片(61、81)的 光入射面(63、73)变暗)，例如在一个设立在25米距离处的测量壁上，出现一 个只有很小视亮度变化的被照射区。
当在实施例中通过初级透镜(50)和次级透镜(90)的中部透镜镜片(71、111)和 下部透镜镜片(81、121)产生的两个基本分布叠加时，就出现无明或暗斑点的等 视亮度光分布(150)。被照射范围(150)的边界(155)在两边和向下都不清晰，而穿 过一条水平线的上边缘(253)则有清晰的边界。这里所述上边缘(153)直接在地平 线(156)以下(参见图6)，而地平线(156)则处在例如水平纵向中心平面(22)上。在 实施例中，图像(150)的高度至少在垂直纵向中心平面(21)的截面平面上，相当 于利用中部透镜镜片(71、111)产生的基本分布的高度的130％。
如果另外叠加上利用上部透镜镜片(61、101)产生的光束(141)，则出现在图 6中示出的被照射区(150)。其中的线(159)连接测量壁(2)上光强度相等的点。在 明暗截止线(151)之上，过渡到一个15度上坡的水平明暗截止线(153)处在地平 线(156)上。在所述边缘线(153、154)上，被照射区(150)的光强度(在地平线 (156)以上范围的方向上)非常显著地衰减。光强度向左和向下例如经过一个8 度的角连续衰减，光强度向左在一个10度的角度范围内衰减。
当一辆汽车上的近光前照灯运作时，所产生的光强度分度同例如传统的卤 素前照灯所产生的一样。通过在地平线(156)以下布设明暗截止线(153)防止对面 行驶眩目。同时，15度的斜率还能照射到例如道路的右边缘。
如果左侧行驶时使用这种近光前照灯，近光前照灯可以这样构成，即上部 透镜镜片(61)的下边缘(66、67)从左上方向右下方下降。
图7所示为带一个单一光模件(220)的近光前照灯(220)、其上部透镜镜片 (261)平行于光模件(220)的水平纵向中心平面(22)。与之相邻的中部透镜镜片 (271)也被校准为平行于所述平面(22)。在垂直纵向中心平面(22)上的光模件(220) 的纵截面与例如图2中的示意图所示完全相同。
当光前照灯(210)运作时，在测量壁(2)上例如产生图8种所示的光分布 (350)。这种情况下，热点(351)位于地平面(356)以下1.5度。在测量壁(2)上的 被照射区(350)近似对称与垂直纵向中心平面(21)。水平的明暗截止线(353)清楚 地形成，并构成被照射区(350)的上边缘(353)。光强度(359)相同的线在边上和向 下相互的间距相同。因此，边缘区光强度的衰减均匀，没有条纹，也没有突 变。
图9所示为例如带有8个光模件(420、620)的近光前照灯(410)。各个光模 件(420、620)例如在汽车车身上是这样分布的，即每两个相邻的光模件(420、 620)的垂直纵向中心平面(21)成一个4度的夹角。这里的光模件(420、620)是在 一个共同的外壳(图中没有示出)中，其中，各个光模件(420、620)没有用隔 壁互相隔离。在本实施例中，近光前照灯(410)的宽度为140毫米。
在这里的光模件(420、620)分别包括一初级透镜(450、650)和一个次级透镜 (490)，各由三个层叠布置的透镜镜片(461、471、481；501、511、521；661、 671、681)构成。其中，次级透镜(490)的中部透镜镜片(511)和下部透镜镜片 (521)，分别是所有光模件(420、620)的组成部分。这些透镜镜片(511、521)的光 出射面(514、524)具有大门的形状。穿过初级透镜(450)的中部透镜镜片(471、 671)的光束，射到与这些透镜镜片(471、671)配合的次级透镜(490)的中部透镜 镜片(511)上。在这种情况下，并排布置的光模件(420、620)的每个光束可以相 互穿过。由下部透镜镜片(481、681)出射的光束射到反射镜(530)上。反射镜 (530)具有一段圆锥体外表面的一部分的形状。在本实施例中，设想的圆锥体部 分有一个圆作为底面和顶面。设想的圆锥体轴位于近光前照灯(410)的外部。
例如在四个中部光模件(420)中，初级透(450)的镜透镜镜片(461、471、481) 的形成至少近似于图1中所示近光前照灯(10)的透镜镜片(61、71、81)。在布置 在近光前照灯(410)边缘上另一个光模件(620)中，初级透镜(650)的形状至少基本 上相当于图7中所示初级透镜(250)的形状。在次级透镜(490)中，每一个光模件 (420、620)的透镜镜片(501)是单独构成的。所有这些透镜镜片(501)都指向一个- 区域，即热点(551)区域。
当近光前照灯(410)运作时，例如在设在25米远处的测量壁(2)上生成图10 中所示的光分布(550)。中部和下部透镜镜片(471、511；481、521；671、511； 681、521)分别产生相互叠加的基本光分布。同时生成一个没有条纹和没有斑点 的图像，在本实施例中的该图像具有宽椭圆形的形状。所述椭圆形的宽度例如 由两个平面限定边界，这两个平面在近光前照灯(410)的几何中点相交，并成一 个例如50度的夹角。椭圆形的高度由所有模件(420、520)的水平纵向中心平面 (22)和另一个在水平纵向中心平面(22)之下与测量壁(2)相交的平面规定边界，同 时，两平面在例如近光前照灯的几何中点上相交，并相互成一个10度的夹角。 被照射区(550)的上边缘(553)是一条近似水平的强反差成像的界线。照射的光强 度向其余边缘连续衰减。由于并排布置光模件(420、620)的缘故，至少在照射 的宽度范围内没有发生变形、色差或阴影。
通过上部透镜镜片(461、501；661、501)传导光叠加到基本光分布上。在这 种情况下生成具有高强度的热点(551)。在明暗截止线(553)以上，例如在右边生 成一个在地平面(556)以上被照射的、至少近似的直角三角形。设想中直角三角 形的勾处在明暗截止线(553)的延长线上。直角三角形的弦(561)与勾成一个15 度的夹角，越向右越大。用中部光模件(450)的透镜镜片(461、501)照射这一个 三角形。照射的视亮度小于对热点的照射，射到所述热点(551)上的光来自光模 件(420、620)。
如果需要提高热点(151、351、551)的强度，可以提高初级透镜(50、250、 450)与次级透镜(90、290、490)直之间的距离。在这种情况下，至少要这样校准 初级透镜(50、250、450、650)的透镜镜片(61、261、461、661)，即只有次级透 镜(90、290、490)的光入射面(103)被照射。为此，例如可以提高光出射面(61、 264、464、664)的曲率。
为了向下或向上位移热点(151、351、551)和整个光分布(150、350、550)， 可以向下或上位移例如次级透镜(90、290、490)或次级透镜(90、290、490)的各 个透镜镜片(101、111、121；301、311、321；501、511、521)。也可以设想透镜- 镜片(101、111、121；301、311、321；501、511、521)使用其它的透镜部分。这 里的初级透镜(50、250、450)也可以这样构成，即让各个分光束(141-143)射向 次级透镜(90、290、490)的相关透镜镜片(101、111、121；301、311、321、 501、511、521)。
热点(151、351、551)也可以利用在反射镜(130、530)上反射的光束(143)产 生。
改变光束(141；142；143)内的强度分布，例如可以利用初级透镜(50、250、 450)进行。这种情况下要例如向下或向上移动各个透镜镜片(61、71、81；261、 271、281；461、471、481；661、671、681)。也可以选择其它透镜部分，或例如 在水平和/或垂直方向上提高上部透镜镜片(61、261、461、661)的曲率，或改变 透镜镜片(61、261、461、661)的倾角。
近光前照灯(10、210、410)或单一的光模件(20、220、420、620)，可以包 括一个透明圆盘与次级透镜(90、290、490)进行光学串联。
也可以用至少一个光导体取代聚光透镜(40)，用光导体把由光源(30)发射的 光导向初级透镜(50)的光入射面(63、73、83)。由于采用了大面积的耦合，光 发射芯片(33)的位置没有关键性意义。
如果需要近光前照灯(410)使用于左侧行驶，可以用相邻的光模件补充例如 中部光模件(420)，让其上部透镜镜片(461)向另一方向倾斜。然后可以利用例如 一个光阑打开或关闭所述光模件(20)的上部透镜镜片(461)。然后可以用所有的 光模件(20)产生基本分布。
附图标记一览表：
标记号 名称
1 周围介质，空气
2 测量壁
10、210、410 近光前照灯
20、220、420、620 光模件
21 垂直纵向中心平面
22 水平纵向中心平面
23 在(114、314、514)上的切面
24 在(124、324、524)上的切面
25 光轴
26 光传播方向
27 基准长度
30 光源，发光二极管
33 光发射芯片
34 分光物体，光辐射造型物体
40 聚光透镜
42 形透镜表面
43 边界线
45 会聚透镜
47 环形接合法兰
50、250、450、650 初级透镜
51 固定法兰
59 (21)中(64)的包络轮廓
61、261、461、661 上部透镜镜片
62 上边
63 (61)的光入射面
64、264、464、664 (61、261、461、661)的光出射面
65 横向中心平面
66 (63)的下边缘
67 (64)的下边缘
68 (63)的曲率中心
69 曲率中心，(64)的
71、271、471、671 中部透镜镜片
72 上边
73 (71)的光入射面
74、274、474、674 (74、274、474、674)的光出射面
75 横向中心平面
76 (73)的下边缘
77 (74)的下边缘
78 (73)的曲率中心
79 (74)的曲率中心
81、281、481、681 下部透镜镜片
82 上边
83 光入射面，平面
84、284、484、684 (81、281、481、681)的光出射面
85 横向中心平面
86 (84)的下边缘
87 (83)的上边缘
88 (84)的上边缘
89 (84)的曲率中心
90、290、490、671 次级透镜
91 固定法兰
101、301、501 上部透镜镜片
103 光入射面
104、304、504 (101、301、501)的光出射面
109 曲率中心
111、311、511 中部透镜镜片
113 光入射面
114、314、514 (111、311、511)的光出射面
118 轮廓
119 曲率中心
121、321、521 下部透镜镜片
123 光入射面
124、324、524 (121、321、521)的光出射面
126 (123)的下边缘
128 (124)的轮廓
129 (128)的中心
130、530 反射镜
131 反射区
140 光
141-143 分光束
150、350、550 被照射区，光分布
151、351、551 热点，目标区
152 (151)的强度最大值
153、353、553、671 上边缘，明暗截止线
154、554 15度斜率
155 边界
156、356、556 地平线
159、359、559 线
162、166 (165)的平行光束
163、167 (165)的节点光束
164、168 (165)的焦点光束
165 目标
172、176 (175)的平行光束
173、177 (175)的节点光束
174、178 (175)的焦点光束
175 目标
180 标
181 (81)的虚拟图像
182 (185)的平行光束
183 (185)的节点光束
184 (185)的焦点光束
185 虚拟目标
186 (185)的平行光束
187 (185)的节点光束
188 (185)的焦点光束
189 (87)的虚拟图像
561 弦
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