CN102252262A - 用于机动车照明装置的模块化光导体装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光导体装置(10)，其用于机动车照明装置中，并且具有输入耦合模块(12)、光导体模块(14)以及用于影响光分布的光学系统(16)，其中，所述光导体模块(14)具有第一端面(18)和第二端面(20)，以及壳面(22)，其中，所述第一端面(18)设置成，将由所述输入耦合模块(12)发出的光线(24)吸收到所述光导体模块(14)中，并且其中，所述第二端面(20)设置成，使光线(26)从所述光导体模块(14)中射出。所述光导体装置(10)的特征在于，用于影响光分布的所述光学系统(16)设置在所述光导体装置(10)的与所述第二端面(20)不同的面(18)上。

Description

用于机动车照明装置的模块化光导体装置
技术领域
本发明涉及一种光导体装置，其用于机动车照明装置中，并且具有输入耦合模块和与输入耦合模块在结构上分开的光导体模块，以及用于影响光分布的光学系统，所述光学系统对输出耦合的光线的量的影响是可忽略，其中，光导体模块具有第一端面和通过壳面与第一端面分开的第二端面，其中，第一端面设置成，将由输入耦合模块发出的光线吸收到光导体模块中，并且其中，第二端面设置成，使通过第一端面吸收的光线从光导体模块中射出。
背景技术
这样的光导体装置用于机动车照明装置中，并且具有输入耦合模块、与输入耦合模块在结构上分开的光导体模块以及用于影响光分布的光学系统，所述光学系统对输出耦合的光线的量的影响是可忽略的。所述光导体模块具有第一端面和通过壳面与第一端面分隔的第二端面，其中，第一端面设置成，将由输入耦合模块发出的光线吸收到光导体模块中，并且其中，第二端面设置成，使通过第一端面吸收的光线从光导体模块中射出。
从US 2007/0019429中已知一种这样的光导体装置。根据该文献的第24段，已知的对象涉及由设置在电路板的平坦的面中的光源传输光线，使得有关的光导体模块的光出射面位于不同的面中。在此，根据已知的对象的第二实施例可以使用输入光学系统和输出光学系统，所述输入和输出光学系统是在结构上是相互分开的。在任何情况下，在光导体中的光线应尽可能与光出射面平行地传播，并且在那里沿不同的方向限定地折射，以便产生希望的光分布。为此，所述光出射面具有产生光分布的相应的散射光学系统。
发明内容
本发明与该现有技术的区别在于，用于影响光分布的光学系统设置在与光导体装置的第二端面不同的面上。
由于在光导体装置的与用作光出射面的第二端面不同的面上产生光分布，因此所述第二端面可完全平滑地构造，这是由于美观原因而追求的。
光分布的产生与用作光出射面的第二端面的空间分隔的另一优点在于，由光分布的产生而引起的光束混合已经发生在光导体的内部。这具有的效果是，所述光出射面被均匀地照亮。与不均匀地照明相比，这被认为是外观的改善。
优选的实施形式提出，所述输入耦合模块具有光源模块和光学模块。
因此可能的是，使用具有不同的透射的光学模块，以便补偿半导体光源的来自不同的光通量箱(Lichtstrom-Bin)的光通量差。因此，在所使用的半导体光源的光通量值中可接受较大的散射宽度，这对制造成本产生是有利的。
还优选的是，所述输入耦合模块设置成，产生在输入耦合模块的光出射面上均匀地分布的平行的光线。
这个构造具有的优点是，能够很广泛地使用，因为对于不同的车辆类型特有的设计特点和/或照明技术的不同之处，如散射光学系统，可集成在各车辆类型特有的光导体模块中。此外，在车辆类型内，对于如日行灯、雾光灯和类似的灯的不同的照明功能，使用相同的输入耦合模块，其中，随后可通过在分别所属的光导体模块中的不同的散射光学系统实现适应照明技术要求。
在实施形式中如此实现集成，使得用于影响在光分布的光学系统设置在第一端面中。可选地如此实现集成，使得用于影响在光分布的光学系统设置在壳面中。
散射光学系统在壳面中的集成具有的优点是，所述光线首先在光导体模块中尽可能平行定向地传播，直到到达散射光学系统，这减少了反射的数量，并且因此，由于避免了反射损失和透射损失而有助于光传导的高效性。还有利地是，设置在壳面中的散射光学系统能够不明显地结合以弯曲的方式延伸的或弯折地延伸的光导体模块使用。
在此也适用，由于由光出射面产生空间分隔的光分布，获得光出射面的较均匀照明的优点。
在可选的实施形式中，用于影响光分布的光学系统设置在输入耦合模块的光出射面中。
所述实施形式具有的附加的优点是，能够通过压印工艺产生准直面和散射光学系统。这样的压印工艺允许尺寸非常精确地制造所述面，这对于获得希望的光学特性是理想的。这在通常的注塑中不能很好地实现。因为所述光导体模块在通常情况下通过注塑制造，所以集成在光导体模块中的散射光学系统不能被压印。因此有利地是，将散射光学系统集成到输入耦合模块中。还有利地是，在所述实施形式中，对于不同的照明功能使用相同的光导体。那么，通过使用具有不同的散射光学系统的不同的输入耦合模块，实现适应不同的照明功能的要求。
因此取决于将影响光分布的散射光学系统集成到输入耦合模块或光导体模块中是否更好。由从属权利要求、说明书和附图中获得其它优点。
还优选地是，所述光导体模块具有在空间中弯曲或弯折的分布。
在优选的实施形式中，所述光导体模块，除了其表面的用于产生光分布的调制以外，沿着它的总长度具有矩形或几乎为矩形的横截面。这具有的优点是，位于矩形横截面中的光束的方向分量不会由于在光导体模块的平滑的壁上的全反射而发生改变。作为希望的结果，一次性产生的光分布在光导体模块的随着光分布的产生而导致的长度上保持不变，这在非矩形横截面中不是这种情况。
显而易见，前面提及的和下面要阐述的特征不仅能够以分别说明的组合方式使用，而是也能够以其它组合方式或独自地使用，而不超出本发明的范围。
附图说明
本发明的实施例在附图中示出，并且在下述说明中详细阐述。在此，在不同的附图中的相同的附图标记分别标识相同的元件。
附图中，分别以示意的形式示出：
图1示出根据本发明的光导体装置的第一实施例；
图2示出根据本发明的光导体装置的第二实施例；
图3示出根据本发明的光导体装置的第三实施例；
图4示出具有光出射面的第一实施形式的多个光导体装置的构造；
图5示出如在图4中的具有光出射面的第二实施形式的构造；
图6示出用于阐述矩形形状的优点的不同的光导体横截面；以及
图7示出用于产生光分布的散射光学系统的构造。
具体实施方式
图1具体示出光导体装置10，其用于机动车照明装置中。照明装置的概念在这个申请中理解为照明器和前照灯的上位概念。在此，照明器的概念涉及用于实现信号照明功能的机构，其用于，使其它交通参与者注意到自己的机动车。这样的信号照明功能例如是闪光信号灯、日行灯、刹车灯和轮廓标志灯。与所述信号照明功能不同，前照灯照明功能用于照亮车辆附近范围，以便使驾驶者例如看到在车行道上的自身不发光的障碍物。这样的照明功能例如是远光灯和近光灯。
所述光导体装置10具有输入耦合模块12和与输入耦合模块在结构上分隔的光导体模块14，以及用于影响光导体装置10的光分布的光学系统16。
所述光导体模块14具有第一端面18和通过壳面22与第一端面18分隔的第二端面20。第一端面18设置成，将从输入耦合模块12发出的光线24吸收到光导体模块14中。第二端面20设置成，使通过第一端面18吸收的光线26从光导体模块14中射出。所述光导体装置10的特征在于，用于影响光分布的光学系统16设置在光导体装置10的与第二端面20不同的面上。在图1中示出的实施形式中，所述光学系统16设置在第一端面18中。
所述输入耦合模块12具有光源模块28和光学模块30。所述光源模块28优选具有光源32，特别是半导体光源，所述半导体光源安装在电路板34上，并且热耦联在冷却体36上。半导体光源优选为一个发光二极管或多个发光二极管的构造。
在图1中，光导体模块14配设有特有的光源模块28。但是显而易见，该配设不是强制的，并且可代替它的是，例如多个光导体模块14的组合具有一个共同的光源模块28。
光学模块30设置成，聚集从光源32发出的光线，并且减少所述光线的发散。简单的聚光透镜已经可用作这样的光学模块的示例。
但是优选使用利用全反射的聚光的附加光学系统作为光学模块30，因为这些附加光学系统允许光线的非常有效的输入耦合和输出耦合，能实现照明方向的改变，并且能实现对会聚的以可预先确定的方式形成的影响。
在图1中示出的实施形式中，光学模块30的准直面40设置为，使得所述光学模块30在它的光出射侧42上提供尽可能平行的并与光出射面42垂直地传播的以及在光通量密度的方面在光出射面42上均匀地分布的光线。
在光学模块30的内部存在凹部41，其设置在光源32上方，并且由内部的侧表面43以及在位于凹部41的光出射端对面的端部上由设置在中央的、凹形或锥形的面45限定。通过凹部41和面45的几何形状，所述光学模块30设置成，射入凹部41中的光线反射到面45上，使得其在那里沿同样与光出射面42尽可能垂直的方向折射。因此，在结果中已经提供通过内凹部41和外准直面40的几何形状尽可能平行的并且由内部垂直地射入光出射面42的光线以及在光出射面42上均匀地分布的光线。
所述光线通过第一端面18输入光导体模块14中。在第一端面18中设置有用于影响光分布的光学系统16。所述光学系统16具有散射光学系统，所述散射光学系统使光线在经过分界面时沿通过散射光学系统的形状和构造预先确定的方向折射。这个散射光学系统优选具有弯曲成垫状的面，而本发明不限于这样的特殊的实施形式。弯曲成垫状的面在这里理解为沿两个空间方向弯曲成凹形或凸形的面。可选地或补充于弯曲成垫状的表面，也可以使用其它几何形状，如棱柱形、楔形、晶状或圆筒形。
通过在光导体模块14内传播的光线的由于在光学系统16的散射光学系统上限定的光线折射而改变的方向也改变了光线在优选为平滑的第二端面20上离开光导体模块14的方向。因此，通过所述光学系统16尽可能确定，但至少影响所产生的光分布。
此外，可通过其它特征，如第二端面20的形状，影响所述光分布。因此凸形起扩展作用，而凹形起成束作用，并且平面形状起中性作用。
反之，在任何情况下，所述光学系统16对输出耦合的光线46的量施加可忽略的影响：通过平滑的光入射面代替光学系统16改变了光线46的分布，但是不会改变所述光线的量。就这方面来说，光学系统16的散射光学系统与已知的输出耦合结构在功能性上不同。功能性的不同特别是通过光导体模块14的伸长的构造和尽可能相互平行且尽可能垂直于光线传播设置的端面18和20获得。
图2示出根据本发明的光导体装置的第二实施例。图2同样具体示出光导体装置48，所述光导体装置用于机动车照明装置中。所述光导体装置48具有已述的输入耦合模块12和与输入耦合模块12在结构上分隔的光导体模块50，以及用于影响光导体装置48的光分布的光学系统52。
光导体模块50具有第一端面18和通过壳面22与第一端面18分隔的第二端面20。所述第一端面18设置成，将由输入耦合模块12发出的光线24吸收到光导体模块50中。第二端面20设置成，使通过第一端面18吸收的光线26能够从光导体模块50中射出。所述光导体装置48的特征在于，用于影响光分布的光学系统52设置在光导体装置10的与第二端面20不同的面上。
与第一实施例不同的是，用于影响光分布的光学系统52不是设置在第一端面18中，而是设置在壳面22中。在非直线延伸的，并且换言之具有弯曲部、弯折部或弯曲的分布的光导体装置中，这个实施形式是特别适合的。
在此，弯曲部、弯折部或弯曲的分布分别包围最大角α，其特征在于，在面52上在很大程度上还发生内部全反射，以至于从内部射入到面52上的光线的大部分，特别是大于90％的部分在那里反射，并且不从光导体模块50中向外折射。
那么，光学面优选分别设置在方向改变的外侧上，在所述外侧上光线经过相对较长的路线。反之，第一端面18优选平滑地构成，以至于光源的通过输入耦合模块12而平行的光线首先在光导体模块50中尽可能平行地传播。
所述光学系统52具有散射光学系统，所述散射光学系统使光线在反射到散射光学系统的分界面上时沿通过散射光学系统的形状和构造预先确定的方向反射。这个散射光学系统优选具有弯曲成垫状的表面，而本发明不限于这样的特殊的实施形式。可选地或补充于弯曲成垫状的表面，也可以使用其它几何形状，如棱柱形、楔形、或晶状。
通过在光导体模块50内传播的光线的由于在光学系统52的散射光学系统上限定的反射而改变的方向也改变了在光导体模块50中传播的光线26在优选为平滑的第二端面20上离开光导体模块50的方向。因此这里也适用的是，通过所述光学系统52尽可能确定，但是至少影响所产生的光分布。此外这里还适用的是，可通过其它特征，如第二端面20的形状，影响光分布，如结合图1所阐述。
此外，也适用于图2的实施例是，在任何情况下，所述光学系统52对输出耦合的光线46的量施加可忽略的影响。通过平滑的反射面代替光学系统52改变了从第二端面20输出耦合的光线46的分布，但是不会改变所述光线的量。就这方面来说，光学系统52的散射光学系统与已知的输出耦合结构在功能性上不同。功能性的不同特别是通过光导体模块50的伸长的构造和尽可能垂直于光线传播设置的端面18和20获得。
图3示出根据本发明的光导体装置的第三实施例。图3具体示出光导体装置54，所述光导体装置用于机动车照明装置中。图1和2中的对象与第三实施例的光导体装置54的区别在于，用于影响光分布的光学系统56设置在输入耦合模块12的光出射面58中。除了输入耦合模块12以外，光导体装置54具有与输入耦合模块12在结构上分隔的光导体模块60。
所述光导体模块60具有第一端面18和通过壳面22与第一端面18分隔的第二端面20。第一端面18设置出，将由输入耦合模块12发出的光线24吸收到光导体模块60中。第二端面20设置出，使通过第一端面18吸收的光线26可从光导体模块60中射出。因此，在第三实施例中，所述光导体装置54的特征也在于，用于影响光分布的光学系统56设置在光导体装置10的与第二端面20不同的面上。
与第一实施例不同的是，第一端面18优选平滑地构成，并且产生光分布的光学系统56集成在输入耦合模块的光出射面58中。所述光学系统56具有散射光学系统，散射光学系统使光线在穿过散射光学系统的分界面时沿通过散射光学系统的形状和构造预先确定的方向折射。在这里，这个散射光学系统优选具有弯曲成垫状的表面，而本发明不限于这样的特殊的实施形式。可选地或补充于弯曲成垫状的表面，也可以使用其它几何形状，如棱柱形、楔形、晶状或圆筒形。
由于在光学系统56的散射光学系统上限定的折射，光线在光导体模块60的内部不再平行于壳面，而是沿通过限定的折射而限定的方向传播。因此，与平行传播的光线相比，也改变了在光导体模块60中传播的光线26在优选为平滑的第二端面20上离开光导体模块60的方向。因此这里也适用的是，通过所述光学系统56尽可能确定，但至少影响所产生的光分布。
此外这里也适用的是，可通过其它特征，如第二端面20的形状，影响光分布，如结合图1所阐述。
此外在这里，在任何情况下，所述光学系统56对输出耦合的光线46的量施加可忽略的影响：通过平滑的面代替光学系统56改变了光线46的分布，但是不会改变所述光线的量。就这方面来说，在这个实施例中，光学系统56的散射光学系统也与已知的输出耦合结构在功能性上不同。功能性的不同特别是通过光导体模块14的伸长的构造、相互平行并且尽可能垂直于光线传播设置的端面18和20获得。
图4示出具有光出射面20的第一实施形式的多个光导体装置的构造。在这里，所述光出射面20沿空间方向弯曲成圆筒形凸面，并且在其它空间方向上不具有弯曲部。所述光导体模块66的特征在于在空间中弯曲的分布，其中在示出的实施形式中，光导体模块的横截面分别在它的总长度上为矩形。
图5示出具有矩形平坦的光出射面20的多个光导体装置66的构造。图5的光导体模块66的特征在于在空间中弯折的分布。这里也适用的是，在示出的实施例中，光导体模块的横截面分别在它的总长度上为矩形。
重要的是，图4和图5的对象分别为平滑的光出射面20，这因此可实现，产生光分布的光学系统刚好不设置在光出射面20中。光出射面20的形状可依据所要求的光分布和成形要求自由地选择，并且也可以例如向外隆起成垫状，即在两个空间方向上是凸的，或者在一个或两个空间方向上是凹的，或者在一个空间方向上是凹的并在另一空间方向上是凸的，等等。
此外，图4和/或5的光导体装置66相应于在本申请中提出的光导体装置10、48或54。
从图4和5中看出的由多个在本申请中提出的本身模块式构成的各个光导体装置组成的光导体装置66的组成为建造者和设计者开启的可能性是，借助于清楚的数量组成部分，提供了大量不同的照明装置和照明功能。
图6在部分6a中示出通过具有矩形横截面的光导体模块14的横截面VI-VI，并且在部分6b中示出可比较的斜角的横截面。箭头68、70分别示出在光导体模块14中的各个光束的位于横截面中的方向分量。这样的光束也具有垂直于图平面的分量，以至于所述箭头68、70例如可视为在光导体模块中传播的光线26的分量。如对比图6a和6b，所述分量68总是在通过图6a中的光导体模块的直角的横截面的相同路径形成，而所述分量70在每次循环中在具有图6b的斜角的横截面的光导体模块中形成新的路径。这意味着，例如在进入光导体模块14时，在矩形的横截面的情况下产生的光分布保持不变，而所述光分布在图6b中的斜角的横截面的情况下随着与产生光分布的面的距离的增加而改变。
当所述光导体模块虽然不再理想地为矩形，但是至少还几乎为矩形时，光分布至少基本上保持不变。那么在此，光导体模块被视为几乎是矩形，当它的周长的至少90％由两对分别相互平行的直线组成时，其中，一对直线与另一对直线正交地设置的。直到长度的10％可以例如用于在角部的折射边缘。
图7示出例如图1中的输入耦合面18、图2中的面52和图3中的面58的产生光分布的面的不同的实施形式的俯视图。图7a示出散射光学系统70的矩阵式构造，其中，行与光导体的矩形的横截面的两个平行的边缘平行，并且列与光导体的矩形的横截面的另两个平行的边缘平行。所述散射光学系统优选具有弯曲成垫状的表面，而本发明不限于这样的特殊的实施形式。弯曲成垫状的表面在这里理解为沿两个空间方向弯曲成凹面或凸面。可选地或补充于弯曲成垫状的表面，也可以使用其它几何形状，如棱柱形、楔形、晶状或圆筒形。
所述散射光学系统70也可以可选地与光导体的矩形的面对角地设置。在图7b中示出这样的构造的实施形式。同样可以使用环形的构造，如在图7c中示出。
最终依据产生的光分布决定在具体情况下使用哪一种实施形式。替代用于通过设置在一个面中的散射光学系统产生光分布，也可以通过设置在多个面中的散射光学系统产生光分布。
对于如在图1中示出的构造例如可设想，在光导体模块14的光入射面中使用圆筒形结构，并且在输入耦合模块12的光出射面中使用附加的圆筒形结构，其中在实施形式中，在一个面中的圆筒形结构设置成与在另一个面中的圆筒形结构平行。在可选的实施形式中，在一个面中的圆筒形结构的定向与在另一个面中的圆筒形结构的定向形成角度。在此，特别是优选垂直交叉的构造。
这里提出的光导体装置优选用于机动车照明装置中，其中，端面用作可见的照明的表面，并且其中，输入耦合模块12和需要时光导体装置的与输入耦合模块12相邻的第一部段由遮光板和/或遮盖框架从外面遮盖，以防止被看到。

Claims (13)

1.一种光导体装置(10)，所述光导体装置(10)用于机动车照明装置中，并且所述光导体装置(10)具有输入耦合模块(12)、与所述输入耦合模块(12)在结构上分隔的光导体模块(14)，以及用于影响光分布的光学系统(16)，所述光学系统(16)对输出耦合的光线(46)上的量的影响是可忽略的，其中，所述光导体模块(14)具有第一端面(18)和通过壳面(22)与所述第一端面(18)分隔的第二端面(20)，其中，所述第一端面(18)设置成，将从所述输入耦合模块(12)中发出的光线(24)吸收到所述光导体模块(14)中，并且其中，所述第二端面(20)设置成，使通过所述第一端面(18)吸收的光线(26)从所述光导体模块(14)中射出，其特征在于，用于影响光分布的所述光学系统(16)设置在所述光导体装置(10)的与所述第二端面(20)不同的面上。
2.如权利要求1所述的光导体装置(10)，其特征在于，所述输入耦合模块(12)具有光源模块(28)和光学模块(30)。
3.如上述权利要求之一所述的光导体装置(10)，其特征在于，所述输入耦合模块(12)设置成，产生在所述输入耦合模块(12)的光出射面(42)上均匀地分布的平行的光线。
4.如上述权利要求之一所述的光导体装置(10)，其特征在于，用于影响光分布的所述光学系统(16)设置在所述第一端面(18)中。
5.如上述权利要求之一所述的光导体装置(48)，其特征在于，用于影响光分布的所述光学系统(52)设置在所述壳面(22)中。
6.如上述权利要求之一所述的光导体装置(54)，其特征在于，用于影响光分布的所述光学系统(56)设置在所述输入耦合模块(12)中的光出射面(58)中。
7.如上述权利要求之一所述的光导体装置(10；48；54)，其特征在于，用于影响光分布的所述光学系统(16；52；56)具有散射光学系统，所述散射光学系统使所述光线在经过所述散射光学系统时，或在所述端部光学系统上反射时，沿通过所述散射光学系统的形状和构造预先确定的方向折射或反射。
8.如上述权利要求之一所述的光导体装置(10；48；54)，其特征在于，所述散射光学系统具有弯曲成垫状的表面。
9.如上述权利要求之一所述的光导体装置(10；48；54)，其特征在于，所述第二端面(20)具有矩形的横截面。
10.如上述权利要求之一所述的光导体装置(10；48；54)，其特征在于，所述第二端面是平坦的。
11.如上述权利要求之一所述的光导体装置(10；48；54)，其特征在于，所述第二端面(20)具有在空间中弯曲的表面。
12.如上述权利要求之一所述的光导体装置(10；48；54)，其特征在于，它的光导体模块(14、50、60)具有在空间中弯曲或弯折的分布。
13.如上述权利要求之一所述的光导体装置(10；48；54)，其特征在于，所述光导体装置(10；48；54)的光导体模块(14；50；60)在其总长度上为矩形或者几乎为矩形。
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