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汽车灯的激光焊接方法以及相应的汽车灯

阅读:1发布:2021-02-11

专利汇可以提供汽车灯的激光焊接方法以及相应的汽车灯专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且汽车 灯的制造方法,所述方法还包括以下步骤:在适于在所述透镜体内部获得光 辐射 光导的透镜体内部提供第二光导;其中所述第二光导设置有壁,其能够满足用于由至少一个第一波瓣或部分(Li)所限定的激光辐射至少一部分的总体内部反射条件。所述方法还包括将第一和第二光导适当地相对于彼此布置成将来自第一光导输出的激光辐射的至少第一波瓣或部分朝向透镜体的第二光导发送,从而在第二光导内部将激光辐射的至少一部分或波瓣朝向 焊接 界面传播;其中所述容纳体相对于所述光束用作吸收性构件以及所述透镜体用作光束的透射性构件。,下面是汽车灯的激光焊接方法以及相应的汽车灯专利的具体信息内容。

1.汽车灯(4)的制造方法,包括以下步骤:
-提供由第一周边轮廓(20)界定的容纳体(8);
-提供由第二周边轮廓(28)界定的透镜体(24);
-将容纳体(8)和透镜体(24)的相应第一和第二周边轮廓(20,28)至少部分地彼此关联,所述周边轮廓之间的接触表面限定焊接界面(48);
-提供至少一个激光发射装置(30),其发射具有特征发射光谱的光束或辐射
-其中所述发射装置(30)可操作地连接到所发射的光辐射的第一光导(52),所述第一光导(52)包括光辐射的输入(56)和输出(60),因此根据包括多个部分或波瓣(Li)的空间分布来分布来自所述输出(60)的所述辐射;
其特征在于所述方法包括以下步骤:
-在适于在所述透镜体(24)内部获得光辐射光导的透镜体(24)内部提供第二光导(64);
-其中所述第二光导(64)设置有壁,其能够满足用于由至少一个第一波瓣或部分(Li)所限定的至少一部分激光辐射的总体内部反射条件;
-将第一和第二光导(52,64)适当地相对于彼此布置成将来自第一光导(52)输出(60)的激光辐射的至少第一波瓣或部分(Li)朝向透镜体(24)的第二光导(64)发送,从而在第二光导(64)内部将激光辐射的至少一部分或波瓣(Li)朝向焊接界面(48)传播;
-其中所述容纳体(8)相对于所述光束用作吸收性构件以及所述透镜体(24)用作光束的透射性构件。
2.根据权利要求1所述的汽车灯(4)的制造方法,其特征在于所述方法包括将来自第一光导(52)输出(60)的激光辐射的至少一个另外的部分或第二波瓣(L2)朝向透镜体(24)的第二光导(64)发送的步骤,以便沿着与第一波瓣(L1)相关的激光辐射的第一部分(L1)相比的替代性路径,其中第二波瓣(L2)作用到所述焊接表面(48)上。
3.根据权利要求1所述的汽车灯(4)的制造方法,其特征在于分布在第一光导(52)输出(60)处的光束包括多个波瓣(Li),朝向透镜体(24)的第二光导(64)发送,所述波瓣(Ln)具有“n”级,其中“n”是在作用到焊接表面(48)之前通过穿过透镜体(24)的第二光导(64)影响波瓣的反射次数。
4.根据权利要求1所述的汽车灯(4)的制造方法,其特征在于所述方法包括制造具有“0”级的至少一个波瓣(L0)的步骤,其通过穿过透镜体(24)作用到焊接表面(48)上,不经受在第二光导(64)内部的反射。
5.根据权利要求3所述的汽车灯(4)的制造方法,其特征在于所述方法包括制造具有不同级的至少两个波瓣(L0)的步骤,其通过穿过透镜体(24)作用到焊接表面(48)上,经受在第二光导(64)内部的不同次数的反射。
6.根据权利要求1所述的汽车灯(4)的制造方法,其特征在于第一光导(52)和第二光导(64)沿着同一方向(X-X)对准。
7.根据权利要求1所述的汽车灯(4)的制造方法,其特征在于透镜体(24)的第一光导(52)和第二光导(64)取向成根据第一和第二方向(X-X,Y-Y)相对于彼此倾斜。
8.根据权利要求1所述的汽车灯(4)的制造方法,其特征在于所述激光发射装置(30)通过光纤束(32)连接到所述第一光导(52),所述光纤(32)固定到支撑件或基体(33)。
9.根据权利要求1所述的汽车灯(4)的制造方法,其特征在于第一光导(52)包括至少一对壁(68),所述壁面对彼此并且相对于所述第一光导(52)的光轴(X-X)镜向倾斜,以便限定隔室(42),该隔室(42)开始于输入(56)并且终止于输出(60),以便传播波瓣(Li)内的光束。
10.根据权利要求9所述的汽车灯(4)的制造方法,其特征在于所述隔室(42)是中空的,并且所述壁(68)可相对于作用到它们上的光束进行反射。
11.根据权利要求1所述的汽车灯(4)的制造方法,其特征在于第一光导(52)包括实心主体,其适于满足对于激光辐射的至少一部分(Li)的整体内部反射条件,其中实心主体从所述输入(56)延伸到所述输出(60)。
12.根据权利要求1所述的汽车灯(4)的制造方法,其特征在于第一光导(52)成形并放置成将输出(60)邻近于透镜体(24)布置和/或以基本上与透镜体(24)接触的方式布置。
13.根据权利要求1所述的汽车灯(4)的制造方法,其特征在于所述输出(60)相对于透镜体(24)的相应部分至少部分是对应形状的,输出(60)邻近于所述相应部分布置和/或以基本上与相应部分接触的方式布置。
14.根据权利要求1所述的汽车灯(4)的制造方法,其特征在于激光辐射的第一光导(52)与透镜体(24)的第二光导(64)之间的相互取向通过向后沿着激光辐射光束的路径而确定,所述激光辐射光束属于用于在透镜体(24)的第二光导(64)内部传播的空间分布的确定的波瓣(Li)。
15.根据权利要求14所述的汽车灯(4)的制造方法,其特征在于所述相互取向根据以下步骤从焊接界面(48)开始来获得:
-反向跟踪用于传播的空间分布的波瓣(Li)的激光辐射光束的路径,直到找到第二光导(64)的第一壁,其中激光辐射光束本身的总体内部反射条件可以得到满足;
-确定由所找到的满足总体内部反射的壁所反射的光束,直到满足激光辐射的输入区域(72),所述区域在透镜体(24)的直接面对相关联的第一光导(52)的第一面上延伸。
16.根据权利要求15所述的汽车灯(4)的制造方法,其特征在于所述过程重复以便识别第二光导(64)的与所述第一壁不同的任何另外的壁。
17.根据权利要求14所述的汽车灯(4)的制造方法,其特征在于所述方法还包括以下步骤:
-反向计算当构成透镜体(24)的材料通过空气时激光辐射光束所经受的折射,以便识别来自第一光导(52)输出的激光辐射光束的方向;
-其中这种方向确定所述第一光导(52)相对于透镜体(24)的定位,将第一光导(52)的轴线(X-X)以与在第二光导(64)输出处反向计算的激光辐射光束相同的方向设置。
18.根据权利要求14所述的汽车灯(4)的制造方法,其特征在于相互取向的计算提供成估计由于透镜体(24)的任何表面不连续性影响激光辐射光束的可能偏差的步骤,和/或估计这种不连续性的重迭性的步骤,同样用于确定激光辐射光束的精确方向。
19.根据权利要求1所述的汽车灯(4)的制造方法,其特征在于所述容纳体(8)限定容纳至少一个光源(16)的容纳壳体(12),所述光源电连接到电连接装置以便给其供电,并适于发射光束以便传播到汽车灯(4)的外部;
-并且其中透镜体(24)适于封闭容纳壳体(12)并适于接收从光源(16)所产生的光束,并将其传播到灯(4)的外侧。
20.根据权利要求1所述的汽车灯(4)的制造方法,其特征在于根据“同步”焊接技术,激光焊接步骤通过一个或多个光纤(32)来执行,所述光纤同时将相应的光辐射发射到所述周边轮廓(20,28)的不同的预定部分上。
21.根据权利要求1所述的汽车灯(4)的制造方法,其特征在于根据“边界”焊接技术,激光焊接步骤通过至少一个移动激光源(30)来执行,所述移动激光源被引导以便沿着所述周边轮廓(20,28)发送光辐射。
22.一种汽车灯(4),其通过根据权利要求1所述的制造方法来获得。

说明书全文

汽车灯的激光焊接方法以及相应的汽车灯

技术领域

[0001] 本发明涉及汽车灯的激光焊接方法以及使用所述方法所获得的相应汽车灯。

背景技术

[0002] 术语汽车灯理解成是指一般性的后汽车灯或前汽车灯,后者也被称为前灯。
[0003] 如已知的那样,汽车灯是下述车辆的照明和/或信号装置,所述车辆包括具有朝向车辆外部的照明和/或信号功能的至少一个外部汽车灯,诸如像侧光灯、指示灯、刹车灯、后雾灯、倒车灯、近光灯、远光大灯等。
[0004] 汽车灯以其最简单的形式包括容纳体、透镜体和至少一个光源
[0005] 透镜体放置成封闭容纳体的口部以便形成一个壳体腔室。光源布置于壳体腔室内部,所述光源可被定向以便当供以电时朝向透镜体发射光。
[0006] 一旦各个部件已被组装好,则汽车灯的制造方法必须设置成将透镜体附接和以气密的方式密封到容纳体。
[0007] 这样的密封和附接通常通过焊接来执行。
[0008] 自然地,焊接也会与更复杂汽车灯的例如布置于壳体腔室内部的其它部件相关。
[0009] 聚合物主体特别是汽车灯的激光焊接方法使得可以将能够发射激光辐射的透射性聚合物主体和能够吸收激光辐射的吸收性聚合物主体相结合。在目前的情况下,激光辐射当其遇到吸收性聚合物主体时转化成热量,所述吸收性聚合物主体通过局部加热将热量传递到透射性聚合物主体,只要软化和局部熔化两个聚合物主体就可牢固地结合到彼此。
[0010] 汽车灯的吸收性聚合物主体例如可由容纳体构成,而汽车灯的透射性聚合物主体例如可由透镜体构成,该透镜体封闭所述容纳体形成容纳汽车前灯光源的壳体腔室。当然,吸收性和透射性聚合物主体可通常通过汽车前灯的另外聚合物部件构成。
[0011] 汽车灯聚合物主体的激光焊接方法有时也因为聚合物主体的复杂几何形状而难以实施。透射性聚合物主体的诸如配件、肋、槽、突起、弯曲部等的表面不连续性例如会阻碍激光辐射朝向焊接区域传播,焊接区域通常远离激光辐射的发射点。
[0012] 为了克服这种缺陷,解决方案是已知的,其中提供成使用所述主体的聚合物透射性部分用作激光辐射的光导,如在美国专利US6592239B1中所述的那样,或使用用于同步激光焊接的设备,所述设备装配有激光辐射的分配器,所述分配器包括由平坦的镜面处理的壁所形成的光导以便聚焦激光辐射。但是这两种权宜之计具有较差的性能,因为由激光发射器所发射的激光辐射中的仅一小部分到达焊接区域(图1和图2)。
[0013] 通过所提及的第一解决方案的实例并参照图1和图2中,凸状的透镜体可包括光导端,其能够使用激光辐射在透镜体至少一个内壁上的至少一次反射来将由激光器所发射的激光辐射朝向焊接区域引导。然而,实验测试表明,激光发射器和透镜体的光导端不以非常有效的方式合作,因为由激光发射器所发射的激光辐射的仅一小部分朝向焊接区域被引导。实际上,在所示的实例中,只有等于由激光发射器所发射激光辐射的22%的一小部分通过激光辐射的单次反射到达焊接区域,而该一小部分通过激光辐射的多次反射而急剧减少,达到由激光发射器所发射激光辐射的2%。
[0014] 此外,将透射性透镜体用作光导的一部分证明在透镜体具有不连续表面的情况下也是较差的解决方案。实际上,激光辐射会由不连续性以不受控制的方式转向,或者激光辐射相对于所述透镜体输入区域的正确倾斜会受到影响,以绕过所述不连续性,其结果是激光辐射被浪费掉。
[0015] 作为所提及的第二解决方案的一个实例并参照图3和图4,焊接方法与处理手段的模拟表明包括由平坦的镜面处理过的壁所形成的光导的激光辐射分配器在一些情况下不能将从激光辐射分配器出口发出的激光辐射朝向焊接区域直接发送,特别是在透镜体是弯曲形状的情况下。激光辐射分配器在实际上有时可能会找不到接近透镜体表面的任何位置,因为激光辐射分配器会在物理上干涉所述透镜体。
[0016] 此外,使用包括镜面处理过的、平坦的壁的激光辐射分配器即使在透镜体呈现表面不连续性的情况下也证明是一个有争议的解决方案。实际上,从激光辐射分配器出口发出的激光辐射的相当大的比例由透镜体的表面不连续性以不受控的方式转向而不到达焊接区域。
[0017] 总而言之,迄今为止,考虑到需要将复杂的几何形状(诸如汽车灯的那些)焊接到一起,在汽车灯中的激光焊接应用连同目前使用的技术都不是很有效。
[0018] 事实上,汽车灯的透镜体和容纳体由聚合物材料制成并包括高度复杂的几何形状,所述几何形状具有弯曲的或笔直的联接表面,而所述联接表面具有沿着所述相互联接的整个周边的高度可变的倾斜度。
[0019] 汽车灯或它们的部件诸如容纳体和透镜体的所述复杂几何形状不适用于当前的激光焊接技术,这些技术实际上优化成适于应用到主体的平坦的壁、简单的几何形状和相对薄的厚度上。
[0020] 由此可见,激光焊接技术目前很少用于汽车灯上,因为它们并不能确保令人满意的结果,并且在任何情况下使用替代性的焊接技术(诸如像振动、超声、摩擦焊接等)都不具有竞争力的成本/时间。
[0021] 此外,存在汽车灯的另外特点,其复杂化并阻碍了目前的激光焊接技术使得目前激光焊接技术昂贵。
[0022] 实际上,汽车灯的部件(例如透镜体)可由光源所发射的光穿过,从而实现汽车灯的照明。因此透镜体可采取着色,这将根据规定所要求的颜色赋予给由光源所发射的光。例如,汽车灯的停车灯可用基本白色的光源来实现,而透镜体趋向于红色。
[0023] 然而,在激光焊接过程中,例如趋向于红色的着色透镜体与无色的透镜体相比吸收大量的光能,有损于由激光源所提供的光能,着色透镜体必须能够在焊接区域内提供预定的光能。吸收性增加需要使用更高功率的激光束,从而具有高的消耗和焊接成本,吸收性增加是由于存在着色透镜体造成的,所述着色透镜体作为透射性元件过滤所发射的辐射。
[0024] 通过这种方式,透镜体激光焊接的能量效率被进一步降低,上述能量效率被进一步降低的原因在于一方面光辐射的显著部分尽可能多地被着色透镜体吸收,并且另一方面由于透镜体本身的上述复杂几何形状超过半数的光辐射进行良好的分散。
[0025] 鉴于所有的上述考虑,激光焊接技术迄今为止很少使用在汽车灯上,因为它们与替代性的焊接技术(诸如像摩擦、超声焊接等)相比太复杂和昂贵以及不方便设计。

发明内容

[0026] 本发明的目的是为了获得汽车灯的一种激光焊接方法,以及使用所述方法所获得的能够确保激光焊接过程的汽车灯,与现有解决方案相比,这使得由更大的激光发射器所发射的激光辐射部分能够到达焊接区域。
[0027] 本发明的目的在于设计出一种在汽车灯中使用的聚合物主体的激光焊接方法,与由现有技术所提供的功率相比,其能够减小激光源的功率。
[0028] 因此本发明的目的在于通过激光焊接技术来执行汽车灯的焊接,所述激光焊接技术克服了有关汽车灯具体性质的技术缺陷,上述缺陷迄今为止使得这种焊接技术不便利且昂贵。
[0029] 该目的通过根据权利要求1所述的汽车灯的制造方法以及通过根据权利要求22所述的汽车灯来实现。
[0030] 本发明的其它实施例从属权利要求中描述。附图说明
[0031] 从本发明优选的和非限制性实施例的以下说明将更清楚地理解本发明的其它特征和优点,其中:
[0032] 图1-10示出现有技术的在本说明书中被偶尔提及的焊接解决方案和方法的示意图;
[0033] 图11是根据本发明的汽车灯处于组装配置下的透视图;
[0034] 图12示出图11中所示汽车灯的分离部件的透视图;
[0035] 图13是根据本发明的汽车灯焊接设备处于组装配置下的透视图;
[0036] 图14示出图13中所示焊接设备的分离部件的透视图;
[0037] 图15是根据本发明另一实施例的焊接设备的部分横截面透视图,其中为了更清楚地理解所述附图,一些细节已被省略;
[0038] 图16示出图15中所示设备的局部横截面视图;
[0039] 图17是根据本发明另一实施例的焊接设备的部分横截面透视图,其中为了更清楚地理解所述附图,一些细节已被省略;
[0040] 图18示出图17中所示设备的局部横截面视图。
[0041] 下文所述实施例共同的元件或元件的部分将使用相同的附图标记来指示。

具体实施方式

[0042] 参照前述附图,附图标记4指示整个汽车灯,其中下面的描述是指以不丧失其一般性应用的方式来进行描述。
[0043] 如上所述,术语汽车灯理解成是指一般性的后汽车灯或前汽车灯,后者也被称为前灯。
[0044] 如已知的那样,汽车灯包括具有照明和/或信号功能的至少一个外部汽车灯,诸如像侧光灯(其可以是前侧、后侧或侧面侧光灯)、指示灯、刹车灯、后雾灯、近光灯、远光大灯等。
[0045] 汽车灯4包括通常为聚合物材料的容纳体8,其通常允许将汽车灯4附接到相应的车辆上。
[0046] 对于本发明的目的而言,容纳体8可以是任何形状和尺寸,并且甚至可以是汽车灯内部的元件,例如其不直接与相关联车辆的例如车身或其它固件相关联。
[0047] 根据一个实施例,容纳体8限定容纳壳体12。
[0048] 根据一个实施例,容纳壳体12容纳至少一个光源16,所述光源电连接到以便对其供电的电连接器件,并适于发射光束以便传播到汽车灯4的外部。
[0049] 对于本发明的目的而言,与所使用的光源16类型是无关的;例如,光源16是发光二极管(LED)光源。
[0050] 容纳体8由第一周边轮廓20界定。
[0051] 透镜体24结合到容纳体8,所述透镜体依次由第二周边轮廓28界定。
[0052] 对于本发明的目的而言,透镜体24可在汽车灯4的外部,从而限定汽车灯的直接经受环境的至少一个外壁;对于本发明的目的而言,透镜体也可在汽车灯4的内部,即不直接经受外部环境,进而由一个或多个屏或覆盖件直接或间接地覆盖。
[0053] 根据一个可能的实施例,透镜体24适于封闭容纳壳体12;根据一个实施例,透镜体24适于将由光源16所产生的光束传送到汽车灯4的外部。
[0054] 为此目的,所述透镜体24由至少部分透明的或半透明的或透明的材料制成,并且还可包括一个或多个不透明的部分,以便允许在任何情况下由光源16所产生的光束至少部分地穿过。
[0055] 第二周边轮廓28相对于第一周边轮廓20是对应形状的,以便根据形状联接而在汽车灯4的组装配置中与后者即第一周边轮廓20联接。
[0056] 汽车灯4的组装包括将相应的第一和第二周边轮廓20,28至少部分地结合到彼此的步骤。例如,所述步骤设置成将透镜体24布置成封闭容纳体8的容纳壳体12,以便将相应的第一和第二周边轮廓20,28结合。
[0057] 根据本发明的汽车灯的制造方法设置成通过激光焊接在所述周边轮廓20,28处将所述透镜体和容纳体结合到彼此。
[0058] 为了本发明的目的,激光焊接过程可通过不同的技术实现,例如,通过同步激光焊接,几乎同步(almost-simultaneous)激光焊接,边界激光焊接,掩模激光焊接,径向激光焊接,整体(globe)激光焊接等。
[0059] 然而,在下面的描述中,将具体参照同步激光焊接,但这以不丧失其一般性应用的方式来进行描述。
[0060] 具体地,提供至少一个激光源30,其发射具有特征发射光谱的激光束或光束或电磁辐射。采用特征发射光谱以便表示大致在某一频率下发射的或具有一定波长的电磁辐射。根据可能的另一实施例,激光源包括CO2激光器或YAG激光器或激光二极管(LED),在CO2激光器中激光束由包含CO2的气体混合物产生,而在YAG激光器中激光束由固态晶体产生。
[0061] 所述激光源30与插入到基体/光导33内的光纤32相关联,所述基体/光导33具有支撑光纤32以及通过激光辐射分配器36引导由激光源30所发射光束的功能。
[0062] 优选在将容纳体8放置到相应的附接35内之后进行焊接。
[0063] 如所看到的那样,在焊接步骤期间,容纳体8用作相对于由激光源所发射光束的吸收构件,以及透镜体24用作所述光束的透射性构件。
[0064] 参照图5、图6和图7,用于本身已知的同步激光焊接的设备包括发射器或激光源30,光纤束32和激光辐射分配器36。光纤束32连接到激光发射器30,以便收集由所述激光发射器30所发射的激光辐射并将其朝向激光辐射分配器36传送。光纤束32然后利用多根光纤32进行分支,其中每根光纤终止于一端部,由激光发射器30所发射的激光辐射的一部分可从所述端部发出。
[0065] 光纤的端部固定到支撑件或基体33,所述支撑件或基体33设有通孔,每个通孔能够容纳并支撑光纤的一端部。
[0066] 分配器36由平坦的、镜面处理过的壁40形成,例如两个,并且设有光轴X-X。
[0067] 这些壁40布置成彼此面对,相对于所述分配器的光轴X-X产生镜面反射地倾斜,从而限定隔室42,其始于输入开口44且终止于输出开口46。
[0068] 隔室42的输入开口44连接到用于光纤32的支撑件33,从而隔室42可以接收从光纤32发出的激光辐射。隔室42的出口开口46构成激光辐射分配器36的输出口部,由在隔室42内部的多次反射传播到达激光辐射分配器36的激光辐射从所述输出口部传播出来。
[0069] 根据一个实施例,隔室42的输入开口44与隔室42的输出开口46相比以更大的区域延伸,从而赋予激光辐射分配器36楔形配置。分配器的这种结构负责在激光辐射分配器36口部的输出46处的激光辐射的按部分或波瓣Li的分配,如在具有公开号US2006/0219675的美国专利申请中所述和在图8和图9中简要提及的那样。部分或波瓣(portions or lobes)理解成是指所发射的激光辐射的一部分。
[0070] 对于激光辐射空间分布的描述而言参照阅读上述美国专利。但是关于此设想到,分配器36隔室42特别是其开口44,46的几何形状的变化确定相对于激光辐射分布的波瓣Li数目和大小。
[0071] 此外参照图10,描述基于下述事实,即零级波瓣L0是具有与激光辐射分配器36的光轴X-X相同方向的一个波瓣,并且与不在分配器36内部经受激光辐射任何反射的激光辐射半径相关,而一级波瓣L1为相对于从从分配器36所发出的与分配器36的光轴形成度Ψ的激光辐射半径的波瓣。角度Ψ由关系式Ψ=2α+β确定,并且相对于在分配器36内部经受单次激光辐射反射的激光辐射半径。
[0072] 二级的附加波瓣L2与下述激光辐射半径相关,所述激光辐射半径在激光辐射分配器36内反射两次并与激光辐射分配器36的光轴X-X形成大于相对于一级波瓣L1的角度。
[0073] 用于先前所述的同步激光焊接的设备特别用于焊接汽车灯4的元件,诸如像透镜体24和容纳体8,针对其明确地进行参照如不丧失其一般性,其中所述透镜体24用作透射性聚合物主体,而容纳体8用作吸收性聚合物主体。汽车灯4的所述透镜体24与容纳体8例如由聚甲基丙烯酸甲酯、聚酸酯、ABS等制成,并以复杂的几何形状延伸。具体地,透镜体24可具有表面不连续性。在焊接阶段期间,透镜体24直接面对激光辐射分配器36的输出开口46。
[0074] 现在将详细地描述根据本发明的焊接方法。
[0075] 具体地,提供由第一周边轮廓20界定的容纳体8,准备由第二周边轮廓28界定的透镜体24,将透镜体24和容纳体8的相应的第一和第二周边轮廓20,28至少部分地与彼此关联,使得所述周边轮廓之间的接触表面限定焊接界面48。
[0076] 进一步提供至少一个激光发射装置30(例如发光二极管或LED,)其发射具有特征发射光谱的光束或辐射。
[0077] 发射装置30可操作地连接到第一光导52或所发射光辐射的分配器装置,所述第一光导包括光辐射的输入56和输出60,以便根据包括多个部分或波瓣Li的空间分布进行分配来自所述输出60的辐射。
[0078] 例如,所述第一光导52连接到用于光纤32的支撑件33。
[0079] 有利地,根据本发明的方法还包括在适于获得光辐射光导的透镜体24内部提供第二光导64或光导部分的步骤,所述光辐射本身在透镜体24内传播。
[0080] 透镜体24的所述第二光导64设有壁,其能够满足用于由至少一个第一波瓣Li所限定的激光辐射至少一部分的总体内部反射条件。
[0081] 有利地,第一和第二光导52,64适当地相对于彼此布置成将来自第一光导52输出60的激光辐射的至少第一波瓣或部分Li朝向透镜体24的第二光导64发送,从而在第二光导64内部将激光辐射的至少一部分朝向焊接界面48传播。
[0082] 如所看到的那样,容纳体8用作相对于光束的吸收构件以及所述透镜体24用作光束的透射性构件。以此方式,到达焊接界面48的光束能够软化透镜体24和容纳体8的相应周边轮廓20,28并将其焊接到一起。
[0083] 根据一个可能的实施例,该方法包括将来自第一光导52输出60的激光辐射的至少一个另外的部分或第二波瓣L2朝向透镜体24的第二光导64发送的步骤,以便遵循与第一波瓣Li相关的激光辐射的第一部分相比的替代性路径,其中第二波瓣L2作用到所述焊接表面48上。
[0084] 根据一个实施例,分布在第一光导52输出60处的光束包括多个波瓣Li,朝向透镜体24的第二光导64发送,所述波瓣具有“n”级,其中“n”是在作用到焊接表面48之前通过透镜体24的第二光导64影响波瓣的反射次数。
[0085] 根据一个实施例,该方法包括制造至少一个波瓣“0”的步骤,其通过透镜体24作用到焊接表面48上,不经受在第二光导64内部的反射。
[0086] 根据一个实施例,该方法包括制造不同级的至少两个波瓣Li的步骤,其通过透镜体24作用到焊接表面48上,经受在第二光导64内部的不同次数的反射。
[0087] 根据一个可能的实施例,透镜体24的第一光导52和第二光导64对准在同一方向上。
[0088] 根据可能的进一步的实施例,透镜体24的第一光导52和第二光导64取向成根据第一和第二方向X-X,Y-Y相对于彼此倾斜,以便绕过透镜体24的表面不连续性。
[0089] 根据本发明的第一光导52可根据一些变型来实现。
[0090] 例如,第一光导52可包括至少一对壁68,所述壁面对彼此并且相对于所述第一光导52的光轴X-X镜向倾斜,以便限定隔室42,其开始于输入56并且终止于输出60,以便传播波瓣Li内的光束。
[0091] 例如所述隔室42可以是中空的,并且所述壁68可以反射作用到它们上的光束(图15-16)。
[0092] 根据进一步的实施例,第一光导52包括实心主体,其适于满足对于激光辐射的至少一部分或波瓣Li而言的整体内部反射条件,实心主体56从所述输入延伸到所述输出60(图17-18)。
[0093] 例如,第一光导52成形并放置成将输出60邻近于透镜体24布置和/或以基本上与透镜体24接触的方式布置。
[0094] 根据一个实施例,所述输出60相对于透镜体24的相应部分至少部分是对应形状的,输出60邻近于所述相应部分布置和/或以基本上与相应部分接触的方式布置。
[0095] 现在将描述用于限定在第一和第二光导52,64之间相互取向的可能方法。
[0096] 具体而言,透镜体24的第一光导52与第二光导64之间的相互取向通过反向跟随激光辐射光束的路径来确定,所述激光辐射属于用于在透镜体24第二光导64内部传播的空间分布的所确定的波瓣Li。
[0097] 例如,根据以下步骤从焊接界面48开始可以获得这样的相互取向:
[0098] –反向跟踪用于传播的空间分布的波瓣Li的激光辐射光束的路径,直到找到第二光导64的第一壁,其中激光辐射本身光束的总体内部反射条件可以得到满足;
[0099] -确定由所找到的满足总体内部反射的壁所反射的光束,直到满足激光辐射的输入区域72,所述区域在透镜体24的直接面对相关联的第一光导52的第一面上延伸。
[0100] 上述的反向跟踪程序可重复以便识别第二光导64的与所述第一壁分离的可能附加壁。
[0101] 此外,根据一个实施例,反向跟踪程序包括反向计算当制成透镜体24的材料通过空气时激光辐射光束所经受的折射的步骤,以便识别来自激光辐射第一光导52输出60的激光辐射光束的方向。
[0102] 这种方向确定所述第一光导52相对于透镜体24的定位,例如,将激光辐射第一光导52的轴线以与在第二光导64输出处反向计算的激光辐射光束相同的方向设置。
[0103] 相互取向的计算还可提供成估计由于透镜体24的任何表面不连续性影响激光辐射光束的可能偏差的步骤,和/或估计这种不连续性的重迭性的(overriding)步骤,同样用于确定激光辐射光束的精确方向。
[0104] 如上所述,根据“同步”焊接技术,激光焊接步骤可通过一个或多个光纤32来执行,所述光纤同时将相应的光辐射发射到所述周边轮廓20,28的分开的预定部分上。
[0105] 还可能的是根据“特形”焊接技术也可使用至少一个移动激光源来执行汽车灯的焊接,所述激光源受到引导以便将光辐射沿着所述周边轮廓20,28进行定向。
[0106] 此外,如所看到的那样,激光焊接过程可通过不同的技术实现,诸如像通过同步激光焊接,几乎同步激光焊接,边界激光焊接,掩模激光焊接,径向激光焊接,整体(globe)激光焊接。
[0107] 如可从描述中理解到的那样,根据本发明的制造方法使得能够克服现有技术的缺陷。
[0108] 具体地,由于本发明的方法,还能够将激光焊接技术应用于汽车灯上,所述汽车灯具有任何类型的复杂几何形状,具有沿着灯的周边高度变化的曲率和厚度。
[0109] 相比于现有技术的替代性焊接技术,根据本发明的激光焊接技术不仅没有不便利,而且在成本和时间方面可能更好,与汽车灯领域中现有技术的解决方案相比,焊接接头具有相同的质量
[0110] 具体地,因为光束的较大部分可透射到透镜体和容纳体之间的焊接界面上,因此降低消耗且因此降低成本。
[0111] 在透镜体和容纳体之间焊接的界面部分上的光束因此适于获得具有优异的机械质量、不浪费光功率的焊接接头。
[0112] 此外,不管用于执行激光焊接的技术,例如“特形”或“同步”类型的,激光焊接步骤是快速和可靠的,从而相比于现有技术针对相同质量的接头允许进一步降低组装成本。
[0113] 实验测试已经表明,相比于现有技术,在透镜体以凸状方式延伸的情况下,使用本发明方法的激光焊接系统的效率得以提高。事实上,参照上面关于现有技术所提及的相同实例,从激光辐射分配器光导输出发出的辐射的31%的一小部分能够到达焊接区域。此外,通过提供与所述激光辐射分配器光导合作的光导部分,相对于现有技术的教导能够更有效地控制用于焊接区域的激光辐射,特别是在具有表面不连续性的透镜体的激光焊接过程中。在当前情况下,在激光辐射分配器口部输出处的激光辐射分布中的至少一个波瓣可能够绕过透镜体的可能的表面不连续性,因为所述波瓣可到达在透镜体光导部分中传送的其目的地。
[0114] 本发明的汽车灯包括由透镜体封闭的容纳体,从而形成容纳光源的壳体腔室,所述光源当被供以电能时适于发光。透镜体和容纳体是聚合物性质的。透镜体以复杂的几何形状延伸,其包括适于用作针对光辐射、尤其是激光的光导的部分。这种汽车前灯由刚刚描述的方法来制备。
[0115] 显然,本发明易于具有实施例或变型,同时仍处于由所附权利要求所限定的保护范围内。例如,激光焊接程序可用不同的技术来实现,例如,用边界激光焊接来实现。在这种情况下,激光辐射分配器可被替换为由聚合材料制成的光导,所述材料诸如聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、ABS等,能够接收由激光发射器所发射的激光辐射并将所述激光辐射在其内传播。
[0116] 这种光导具有楔形形状,以便赋予在从光导输出中的激光辐射以波瓣分布,其中它们中的至少一个用于穿透透镜体的光导部分并在其内部传播以便到达焊接区域。
[0117] 本领域内的技术人员可对上述的汽车灯的制造方法做出许多修改和变化,以满足相应的和特定的要求,同时仍处于如由以下权利要求所限定的本发明保护范围之内。
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