CN102933895B - 照明装置 - Google Patents

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Abstract

一种照明装置（1）具有：至少一个带有至少一个光源（3）的第一光源组（4）和一个带有至少一个光源（5）的第二光源组（6）；以及至少一个反射器（8），反射器配置并布置用于将由第一光源组（4）射出的光（L1）朝光学平面（E）反射；和至少一个导光元件（9），其配置并布置用于将由第二光源组射出的光（L2）导向光学平面（E），其中，导光元件（9）配置并布置作为用于由至少一个反射器（8）反射的光（L1，L2）的遮光物。

Description

照明装置
技术领域
本发明涉及一种照明装置，特别是汽车照明装置，它具有包括至少一个光源的光源组，还具有反射器，反射器配置和布置用来将由光源组射出的光朝光学平面反射。
背景技术
DE 10 2008 015 510 A1公开一种车辆车前灯的发光单元，其具有：带光轴的投影仪镜头；由半导体发光元件构成的光源；第一反射器，该反射器反射来自光源的光，使得光聚集到光轴上或者光轴的附近；和这样布置在光源和聚光透镜之间的遮光板，即其在光轴的方向上延伸。遮光板遮蔽掉一部分由第一反射器反射的光。在车辆车前灯的光学单元内，屏蔽面从遮光板的前端出发向后延伸，在那里，遮光板被布置在投影仪镜头的后方的焦点的附近。该屏蔽面被用作第二反射器，它将第一反射器的光朝投影仪镜头反射。此外，在一部分第二反射器上设置透光部段，使得由第一反射器反射的部分光先到达投影仪镜头的后方的焦点下方，然后到达投影仪镜头。
发明内容
本发明的目的是，提供一种照明装置，特别是汽车照明装置，其至少部分地克服现有技术的缺点，并且特别是提供一种具有能选择改变的光分布模式的、紧凑并耐用的照明装置。
该目的根据独立权利要求所述特征来实现。特别是能够从从属权利中得出优选的实施方式。
该目的通过一种照明装置来实现，其具有：至少一个带有至少一个光源的至少一个第一光源组和带有至少一个光源的第二光源组；以及至少一个反射器，其配置并布置用于将由第一光源组射出的光朝光学平面反射；和至少一个导光元件，其配置并布置用于将由第二光源组射出的光导向该光学平面，其中，该导光元件配置并布置作为用于由反射器反射的光的遮光物。
所述照明装置具有的优点是，通过第二光源组能够在光学平面（或者中间平面）上产生光束，该光束不被遮蔽并且其能够通过导光元件精确地成形。这就得出另一个优点，即，导光元件本身作为用于由第一光源组通过反射器所反射的光的遮光物或者遮光器，并且由此能够省去单独的遮光物。由于导光元件具有遮光功能，例如能够产生显著的明/暗分界。通过反射器又能够产生能够灵活构造的、也能够大范围地扇形散开的、并且其亮度分布能够根据目的进行调整的光束。
所述照明装置特别地配置用于选择性地激活光源组，从而可以非常紧凑的方式实现不同的光分布效果。因此，第一光源组可以具有一个或者多个可共同激活的光源，类似地，第二光源组可以具有一个或者多个可共同激活的光源。这些光源组能够选择性地被激活，也就是单独地和/或组合地被激活。
然而，该照明装置不局限于两个光源组，而是还可以具有其他的光源组。特别是光能够从一个或者多个其他的光源组射到反射器上，或者由另一个导光元件导向光学平面。因此还能实现其他的光分布效果。
一种构造方案是，照明装置具有至少一个光学成像元件，用于使光学平面成像。因此，成像元件后接于光学平面。在光学平面中产生的图像是借助光源组单独地或者组合地产生的。至少一个成像元件例如可以包括透镜和/或准直仪。
还有一种构造方案是，导光元件配置用于将光基本上垂直地导向到光学平面上。由此能够沿着照明装置的光轴实现高光强，例如用于产生车前灯的照射范围广泛的远光部分。然而，该照明装置不局限于此，并且导光元件也能够将由第二光源组射出的光倾斜地导向到光学平面上，而不是平行于该光学平面。一种改进方案是，由至少一个光学导光元件发射到光学平面上的光相对于光学平面的平面法线的角度不大于45度，特别是不大于30度，特别是不大于10度。
还有一种构造方案是，反射器和导光元件基本上终止在光学平面处。由此能够在光学平面中达到特别精准的导光效果和成像效果。
还有一种构造方案是，导光元件至少在由第一光源组利用光能照射到的区域内是镜面反射的。这就得出以下优点，即，来自第一光源组的光不能耦合到导光元件中，因此分离地保持对这两个光源组的光的光引导，这就提高了图像锐度。
一种改进方案是，导光元件配置并布置用于利用它的镜面反射区域将由第一光源组投射的光反射到反射器上。这就能够提高光利用率。
还有一种改进方案是，导光元件（直至光射入区域或光射入面，目的是使由第二光源组发射的光进行耦合，并且直至透光区域或透光面，目的是使被引导至光学平面的光进行退耦）基本上完全是镜面反射的。由此能够特别有效地防止不是由第二光源组产生的光的干扰耦合（Fremdeinkopplung）。此外，由于形成镜面反射，也能够减少由导光元件引导的光的光损耗，例如，如果在导光元件中引导的光由于内部仅发生一次全反射而遭受很大程度的损耗。换句话说，通过镜面反射就能够补偿不太有效的内部全反射。
然而，导光元件不必是镜面反射的，而是也能够仅通过内部的全反射就实现光引导。也能够通过外部的全反射防止来自第一光源组的光的投射。
还有一种构造方案是，至少一个导光元件包括至少一个非成像的光学元件。非成像的光学元件具有的优点是，能够在保持集光率（Etendue）的情况下实现高度的照射集中度。也能够在出光区域上实现高度均匀的发光效果。
还有一种构造方案是，至少一个非成像的光学元件包括至少一个光波导体。该光波导体使得能够将光精准地引导至光学平面，并且在有些情况下能够实现准确预定的射束扩散。此外，光波导体能够在设计技术方面灵活地构造而成，并且还能够较廉价地制成。
一种作为代替的（针对存在多个光源组，它们的光分别由各自的导光元件导向发光平面的情况）或者额外的构造方案是，至少一个非成像的光学元件包括至少一个聚光器。该聚光器能实现特别好的光效率。该至少一个聚光器例如可以包括一个组装的抛物面聚光器（CPC；“CompoundParabolic Concentrator（复合抛物面聚光器）”）或者一个组装的椭圆柱面聚光器（CEC：“Compound Elliptical Concentrator（复合椭球面聚光器）”）。
还有一种构造方案是，第一光源组后接了至少一个转向元件，它使对准导光元件的光转向到反射器上。由此能够压制第一光源组的光射入到光导体上，并且因此压制可能出现的干扰光耦合。此外，这样就能够分开地构造或者形成由第一光源组射出的光或光束和导光元件的形状，这可以实现更高的外观设计灵活性。转向元件例如可以是反射器，特别是微型反射器。
此外还有一种构造方案是，第一光源组的至少一个光源和第二光源组的至少一个光源垂直地对准光学平面。这例如使得作为聚光器的导光元件的构造特别简单。特别是针对这种情况可以在第一光源组（也就是说所属的至少一个光源）后方连接转向元件，从而将由第一光源组射出的大部分光导向反射器，并且压制光学平面上的直接照射（该光学平面特别是可以位于反射器开口上）。
此外有一种构造方案是，第一光源组的至少一个光源和第二光源组的至少一个光源平行于光学平面取向。由此简化了反射器上的照射，例如通过省去转向元件来实现。
还有一种构造方案是，第一光源组的至少一个光源和第二光源组的至少一个光源是半导体光源。
优选地，至少一个半导体光源包括至少一个发光二极管。在存在多个发光二极管的情况下，它们能够发出相同颜色或不同颜色的光。颜色可以是单色的（例如红色、绿色、蓝色等等）或者是多色的（例如白色）。由至少一个发光二极管射出的光也可以是红外线光（IR-LED）或者紫外线光（UV-LED）。多个发光二极管可以产生混合光；例如白色的混合光。至少一个发光二极管能够包含至少一种能够转换波长的发光材料（Konversions-LED）。至少一个发光二极管能够以至少一个单独地被包裹的发光二极管的形式或者以至少一个LED芯片的形式存在。多个LED芯片能够被装配到一个共同的基板（“Submount”）上。至少一个发光二极管能够装备至少一个自身的和/或共同的光学元件用于引导光线，例如至少一个菲涅尔透镜、准直仪和类似物。作为无机发光二极管的代替或附加，例如在InGaN或AlInGap的基础上，一般也能够使用有机发光二级管（OLED，例如聚合物-OLED）。作为代替，至少一个半导体光源可以例如是激光二极管。
还有另一种构造方案是，照明装置是汽车照明装置（也就是说，特别用于汽车领域的照明装置）。这种汽车照明装置尤其可以是车前灯。第一光源组就尤其是能够产生近光，其中，在由第一光源组产生的光的光学路径中，导光元件作为遮光物用于产生所属的明/暗分界。为了实现近光功能，第二光源组的光源被断开。
为了借助相同的照明装置产生远光，第二光源组的光源被接通，它能够完全照亮由于导光元件的遮光影响而未被第一光源组完全照亮的区域。
附图说明
在以下附图中，借助实施例示意性地详尽描述本发明。其中，为了简明起见，相同的或者作用相同的元件可能使用相同的附图标记。
图1以侧面视角的剖面图示出根据第一实施方式的照明装置；
图2以侧面视角的剖面图示出根据第二实施方式的照明装置的导光元件；
图3以侧面视角的剖面图示出根据第三实施方式的照明装置；以及
图4以侧面视角的剖面图示出根据第四实施方式的照明装置。
具体实施方式
图1示出一种汽车车前灯形式的照明装置1。该照明装置1具有电路板2形式的基板，它配有第一光源组4的至少一个发光二极管3和第二光源组6的至少一个发光二极管5。至少一个发光二极管3和至少一个发光二级管5可以是相同的或者不同的类型。
基板2是水平的（也就是说在（y，z）平面上），使得发光二级管3和5垂直（也就是说在x方向上）取向。换句话说，由发光二极管3和5产生的光束的光轴或对称轴是垂直取向的。当发光二级管3，5被安放到基板2的前侧上时，基板2的背侧贴靠在散热体7上。
在由至少一个发光二级管3射出的光L1的照射方向上，也就是说在由该至少一个发光二极管3射出的光束的光学路径中，存在一个反射器8。该反射器8在此呈拱形地围在发光二极管3的上方。由此使得由至少一个发光二极管3射出的大部分的光直接落在反射器8上，并且从那里开始朝中间平面或者光学平面E的方向上从侧面被导走。
光学平面E在这里与反射器8的边沿一致，并且因此与其光射出平面一致。
由反射器8反射的光大部分直接对准光学平面E，也就是朝下取向。由此例如能够为近光产生所需的光分布模式。然而，一部分由反射器8反射的光也投向光导体9。于是，该光导体9用作由反射器8反射的光L1的遮光物元件。因此，通过导光元件9能够产生明/暗分界，它由导光元件9的前方的上面的棱边20构成。
为了能够提高光效率，并且防止由反射器8反射的光L1会射入导光元件9，导光元件9至少在其顶面上具有镜面反射层10。该镜面反射层10也使得由发光二级管3从侧面直接射出到导光元件9上的光L1反射到反射器8上，并且从那里开始又朝光学平面E的方向反射。可以如下地构造并安放照明装置1，即，使一部分由发光二级管3射出的光直接照射到光学平面E上。作为代替可以这样构造照明装置1，即，使得由至少一个发光二极管3射出的光不直接落到光学平面E上。
导光元件9利用其在光源侧的端部11a呈拱形地围住第二光源组6的至少一个发光二极管5。这样一来，由至少一个发光二级管5射出的绝大部分的光L2都能够耦合到光导体9中，这个光导体在其内部将光L2引导至前方的光射出面11b。该光射出面11b面齐平地邻接于光学平面E，并且至少在其最后的部段中水平地朝该平面延伸。由此在光学平面E中产生由光导体9延展确定的、对于其亮度而言基本上均质的光斑。该光斑的光L2未被遮蔽，并且特别是能够用于产生相比明显成束的并且明亮的光线，特别是用于产生远光。导光元件9被构造成硬性元件，例如用树脂玻璃，因此能够用蛮力精准地并且简便地进行安装。
于是，导光元件9一方面用于为第二光源组6的至少一个发光二级管5实现导光功能，还作为用于由第一光源组4的至少一个发光二级管3射出的光L1的遮光物。这种双重功能使得照明装置1能够特别紧凑并且便宜。
连接在光学平面E后方的是至少一个光学成像元件12，这里例如是透镜，它将光学平面E中显现的图像在理想的成像区域上成像，例如街道的某个区域。通过透镜也能够定义照明装置1的光轴A。
图2示出根据第二实施方式的照明装置13的组件，该照明装置类似于照明装置1。然而现在图1中的光导体9被转向元件14（例如反射器）和不弯折的、例如方形的导光元件15的组合体所代替。在这种情况下，由至少一个发光二极管5射出的光L2首先通过转向元件转过大约90度到达光导体15，从而将其耦合到导光元件15的光射入面15a中（于是该光射入面垂直于基板2布置）。耦合的光L2在光导体15内被引导至末端一侧的光射出面15b，该光射出面类似于光射出面11b是与光学平面E面齐平的。这种构造方案使得能够更简单地构造导光元件15。
图3示出根据第三实施方式的照明装置16，其中，现在发光二极管3和5是水平朝向取向，也就是说朝z方向取向。承载发光二极管3和5的基板2被相应地布置成直立的。为了让由第一光源组4的至少一个发光二级管3射出的光L1不直接射入光学平面E内，在一个发光二级管3的后方紧邻地布置了微型反射器形式的转向元件17，它将由至少一个发光二级管3射出的光L1的不直接照射到反射器8上那部分的光导向反射器8。于是，由至少一个光源3射出的光L1的绝大部分都转向到反射器8上。由反射器8反射的光L1绝大部分地都直接落到光学平面E上，即反射器8直接从它的光射出平面向外反射，然而，由反射器8反射的光L1的一部分却也落到导光元件18上，在它的朝向反射器8的顶面上配有镜面反射层19。该镜面反射层19用于防止光L1进入导光元件18，并且还提高光L1的光效率。导光元件18的前方的上棱边20用于定义关于光L1作为遮光物起作用的导光元件18的明/暗分界。
导光元件18在此以CPC元件或者说组装的抛物面聚光器的形式构成，该聚光器将由光源组6的至少一个发光二极管5射出的光耦合到它的光射入面18a上，并且导向它的与光学平面E面平齐的、特别是光学平面E中的光射出面18b。从光射出面18b射出的光L2是高度均质的，并且由于聚光器起作用而获得的集光度而相互平行。作为代替，射出的光也可以不是平行的，而是例如也可以是集中的等等。
这里的光学平面E后方也连接着透镜形式的光学成像元件12，它用于为在光学平面E中形成的光图案成像。
图4示出根据第四实施方式的照明装置21，类似于照明装置16，其中，导光元件22现在以弯折的或者弯曲的光导体的形式存在。该导光元件22又将由第二光源组6的至少一个发光二级管5射出的光导向光学平面E，在那里，光从透光面22b中射出。发光二极管3和5的朝向在这里和在图3中一样是水平或者说卧式（在z方向上）取向。
然而，相对于图3中的照明装置，现在第一光源组4的至少一个发光二极管3后方没有连接转向元件，所以一部分由至少一个发光二极管3射出的光L1射出到导光元件22上。导光元件22至少在其顶面上（来自至少一个发光二级管3的光L1可以落在其上）是镜面反射的。在这里也能够借助镜面反射层10实现镜面反射。
导光元件22现在至少在能将来自至少一个发光二级管3的光L1直接投射在其上的区域中这样形成，在这里例如这样弯曲地形成，即，使导光元件22的表面在那里作为光L1的反射表面起作用。换句话说，根据获得合适的反射特性，导光元件22优化地成形在它的被光L1直接照射的表面的区域中。
当然，本发明不局限于所示实施例。
所以导光元件直至其光射入面和光出射面上，确切地说也在那些没有由第一光源组的至少一个发光二极管射出的光落在其上的区域中，也能够完全实现镜面反射。更多的是，由于光散射到周围环境中，所以镜面反射能够也用于或者仅用于使在导光元件内被引导的光的光损耗最小化。该导光元件也可能由此被构造得更简单并且更廉价。
一般来说，所示照明装置不局限于汽车领域，而是也能够扩展到用于其他的交通工具，如飞行器或者直升飞机。用于外部照明或者安全照明也可以特别有利。
参考标号表
1照明装置
2基板
3发光二极管
4光源组
5发光二极管
6光源组
7散热体
8反射器
9导光元件
10镜面反射层
11a光源侧的端部
11b光出射面
12成像元件
13照明装置
14转向元件
15导光元件
15a光射入面
15b光射出面
16照明装置
17转向元件
18导光元件
18a光射入面
18b光射出面
19镜面反射层
20导光元件的上棱边
21照明装置
22导光元件
22b光射出面
A光轴
E光学平面
L1光
L2光

Claims (23)

1.一种照明装置(1；13；16；21)，至少具有
-带有至少一个光源(3)的第一光源组(4)和带有至少一个光源(5)的第二光源组(6)，
-至少一个反射器(8；17)，所述反射器配置并布置用于将由所述第一光源组(4)射出的光(L1)朝光学平面(E)反射，以及
-至少一个导光元件(9；15；18；22)，所述导光元件配置并布置用于将由所述第二光源组射出的光(L2)导向所述光学平面(E)，
-其中，所述导光元件(9；15；18；22)配置并布置作为用于由至少一个反射器(8；17)反射的光(L1；L2)的遮光物，
至少一个所述反射器(8；17)和至少一个所述导光元件(9；15；18；22)终止在所述光学平面(E)处，
其中所述导光元件(9；15；18；22)包括光源侧的端部(11a)和前方的光射出面(11b)，其中所述光源侧的端部(11a)呈拱形地围住所述第二光源组(6)的所述至少一个发光二极管(5)，并且所述前方的光射出面(11b)面齐平地邻接于所述光学平面(E)，
其中所述导光元件(9；15；18；22)配置用于将所述第二光源组(6)的所述至少一个光源(5)发出的绝大部分的光耦合到所述导光元件(9；15；18；22)中并且在所述导光元件的内部引导至所述前方的光射出面(11b)。
2.根据权利要求1所述的照明装置(1；13；16；21)，其中，所述照明装置(1；13；16；21)具有至少一个光学成像元件(12)用于使所述光学平面(E)成像。
3.根据权利要求1或2所述的照明装置(1；13；16；21)，其中，至少一个所述导光元件(9；15；18；22)配置用于将所述光(L2)垂直地导向到所述光学平面(E)上。
4.根据权利要求1或2所述的照明装置(1；13；16；21)，其中，至少一个所述导光元件(9；15；18；22)至少在由所述第一光源组(4)利用所述光(L1)能照射到的区域中是镜面反射的，并且配置并布置用于将由所述第一光源组(4)投射的所述光(L1)反射到所述反射器(8)上。
5.根据权利要求3所述的照明装置(1；13；16；21)，其中，至少一个所述导光元件(9；15；18；22)至少在由所述第一光源组(4)利用所述光(L1)能照射到的区域中是镜面反射的，并且配置并布置用于将由所述第一光源组(4)投射的所述光(L1)反射到所述反射器(8)上。
6.根据权利要求1或2所述的照明装置(1；13；16；21)，其中，所述至少一个导光元件(9；15；18；22)包括至少一个非成像的光学元件。
7.根据权利要求5所述的照明装置(1；13；16；21)，其中，所述至少一个导光元件(9；15；18；22)包括至少一个非成像的光学元件。
8.根据权利要求6所述的照明装置(1；13；21)，其中，所述至少一个非成像的光学元件包括至少一个光波导体(9；15；22)。
9.根据权利要求7所述的照明装置(1；13；21)，其中，所述至少一个非成像的光学元件包括至少一个光波导体(9；15；22)。
10.根据权利要求6所述的照明装置(16)，其中，所述至少一个非成像的光学元件包括至少一个聚光器(18)。
11.根据权利要求9所述的照明装置(16)，其中，所述至少一个非成像的光学元件包括至少一个聚光器(18)。
12.根据权利要求1或2所述的照明装置(16)，其中，所述第一光源组(4)后接了至少一个转向元件(17)，所述至少一个转向元件使对准所述导光元件(18)的光(L1)转向到所述反射器(8)上。
13.根据权利要求11所述的照明装置(16)，其中，所述第一光源组(4)后接了至少一个转向元件(17)，所述至少一个转向元件使对准所述导光元件(18)的光(L1)转向到所述反射器(8)上。
14.根据权利要求1或2所述的照明装置(16；21)，其中，所述第一光源组(4)的所述至少一个光源(3)和所述第二光源组(6)的所述至少一个光源(5)垂直地对准所述光学平面(E)。
15.根据权利要求13所述的照明装置(16；21)，其中，所述第一光源组(4)的所述至少一个光源(3)和所述第二光源组(6)的所述至少一个光源(5)垂直地对准所述光学平面(E)。
16.根据权利要求1或2所述的照明装置(1；13)，其中，所述第一光源组(4)的所述至少一个光源(3)和所述第二光源组(6)的所述至少一个光源(5)平行于所述光学平面(E)取向。
17.根据权利要求15所述的照明装置(1；13)，其中，所述第一光源组(4)的所述至少一个光源(3)和所述第二光源组(6)的所述至少一个光源(5)平行于所述光学平面(E)取向。
18.根据权利要求1或2所述的照明装置(1；13；16；21)，其中，所述第一光源组(4)的所述至少一个光源(3)和所述第二光源组(6)的所述至少一个光源(5)是半导体光源。
19.根据权利要求17所述的照明装置(1；13；16；21)，其中，所述第一光源组(4)的所述至少一个光源(3)和所述第二光源组(6)的所述至少一个光源(5)是半导体光源。
20.根据权利要求1或2所述的照明装置(1；13；16；21)，其中，所述照明装置(1；13；16；21)是汽车照明装置，其中，所述第一光源组(4)产生近光，并且所述第一光源组(4)和所述第二光源组(6)共同产生远光。
21.根据权利要求19所述的照明装置(1；13；16；21)，其中，所述照明装置(1；13；16；21)是汽车照明装置，其中，所述第一光源组(4)产生近光，并且所述第一光源组(4)和所述第二光源组(6)共同产生远光。
22.根据权利要求1或2所述的照明装置(1；13；16；21)，其中，所述光学成像元件是透镜。
23.根据权利要求19所述的照明装置(1；13；16；21)，其中，所述半导体光源是发光二极管。
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