CN103032794A - 照明装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆的照明装置，其带有多个在光生成面中以矩阵形式布置的光源，带有从光源的主照射方向上看布置在这些光源之前的光成形光学单元且带有布置在光成形光学单元和光源之间的另一光学单元，该光学单元具有多个光学元件，其中，这些光学元件布置成矩阵形式且每个光学元件各以其端侧与某个光源相关联，且其中，另一光学单元在光学单元的端侧区域中具有与光源相关联的耦入面和至少一个面向光成形光学单元的耦出面，其中，利用导光杆作为光学元件将另一光学单元构造为用于发散由光源照射出的部分光束的扩散光学单元(4)，其中，导光杆具有垂直于光源的光生成面定向的侧面作为全反射面。

Description

照明装置
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的照明装置，具有在光生成面中以矩阵形式布置的多个光源，具有从光源的主照射方向上看布置在光源之前的光成形光学单元并且具有布置在光成形光学单元和光源之间的另一光学单元，所述另一光学单元具有多个光学元件，其中所述光学元件布置成矩阵形式并且每个光学元件各以它的端侧与一个光源相对应，并且其中所述另一光学单元在光学元件的端侧区域中具有与光源相对应的耦入面和至少一个面向光成形光学单元的耦出面。
背景技术
目前已实现了越来越多的车辆照明装置，这些照明装置借助于多个单独的光源提供一种或多种配光。例如这为已知的，即利用大量发光二极管实现一种车辆前灯用于实现近光灯功能、远光灯功能或市区用灯功能。在此，由各个发光二极管发射出的部分光束在设置在光源的光路中的至少一个光成形光学单元中根据光学技术规定被聚集或成形以便实现所需的配光。有问题的是，多个例如可以矩阵形式布置的光源通常不具有在光学技术角度下最优的彼此之间的间隔。例如，当应用带有多个光源的预制的阵列时，布置在共同的电路载体上的光源的间隔通常过小。相反，当使用单独光源(例如SMD结构的单独二极管)用于构造照明装置时，各个光源之间的间隔通常比在光学技术角度下应有的间隔要大。
例如，在专利文献DE 10 2008 005 488 A1中公开了在使用LED芯片作为光源的情况下，在布置在共同的照明平面中的光源和在光路中设置在光源之前的光学单元之间设置另一光学元件，尤其为透明的、微结构的薄板。借助于该板使各个光源的部分光束扩散。通过部分光束的扩散抵抗光斑(光空隙)——即在配光中的未照亮或未充分照亮的区域——的产生。透明板为此具有例如开槽表面或网纹表面。尽管使用透明光板被证明是基本可行的，但在为所有光源设置唯一的共同光板的情况下仅可受限制地进行各个部分光束的独立扩散。
例如，由专利文献DE 10 2008 013 603 A1、DE 10 2008 044 967 A1和DE 10 2009 053 581 B3中已知：设置具有多个以矩阵形式布置的单个光学元件的光学单元。在此，每个光学元件分别与一个单独的光源相对应，使得由各个光源发射出的部分光束基本上仅在与光源相对应的光学元件中成形。由各个光学元件组成的光学阵列(光学单元)用作多级光成形装置中的光学单元。各个光学元件具有沿光线路径扩大的截面(例如截锥形或截顶方棱锥形状的轮廓)。因此，生产这些光学元件较复杂。此外，应使光线成形的光学元件由于结构型式所限不适用于或仅受限制地适用于扩散部分光束和实现均匀的光发射面。
发明内容
因此本发明的任务在于，提供一种用于扩散多个光源的部分光束的光学单元，该光学单元可以简单的方式生产出且能实现均匀的配光。
为了解决该任务，本发明连同权利要求1的前序部分的特征在于，将另一光学单元构造为用于扩散由光源发射出的部分光束的扩散光学单元，该扩散光学单元具有导光杆作为光学元件，其中导光杆具有垂直于光源的光生成面定向的侧面作为全反射面。
本发明的特别的优点在于，以矩阵形式布置的各个光源的部分光束在扩散光学单元的构造为导光杆的光学元件中发散且在耦出面提供最大程度上均匀的配光。在耦出面的区域中明显减少或完全避免光斑(光空隙)，该光斑(光空隙)在放弃光束的扩散的情况下由于各个光源的间距而形成。这和与各个光源相对应的光学元件的垂直于光源的光生成面定向的侧面有关。这些侧面用作全反射面且负责在导光元件的整个截面上提供均匀的配光。
本发明的核心在于，通过多个光源和扩散光学单元在空间上紧密的结合提供虚拟光源，该虚拟光源在发射面(耦出面)上具有均匀性很好的配光。光源和相应的扩散光学单元在光学技术上构成一个单元。
根据本发明优选的实施形式，导光杆具有相同的截面几何形状。截面尤其构造为多边形，其中可借助于多边形完全无缝且无重叠地铺设出平面。有利的是，当导光杆的截面为可封装的时，其可特别紧密地彼此贴靠在一起。在此，当在导光杆之间未留有空隙或仅留有非常小的空隙时，光斑(光空隙)则特别小。例如，导光杆的截面可构造为三角的或成型为规则六边形。
根据本发明的改进方案，导光杆具有矩形的、尤其为正方形的截面。导光杆的侧面彼此成对平行地定向。有利的是，当应用矩形截面时，扩散光学单元的各个光学元件彼此可以非常紧密地贴靠在一起。此外，具有矩形截面的光学元件可以简单且便宜的方式制造。
根据本发明的改进方案，在导光杆的背离光源的端侧上为导光杆配有共同的光板，其中光板具有扩散光学单元的耦出面。有利的是，通过设置共同的、在端侧覆盖各个光学元件的光板改进光学性能和配光的均匀性。此外，光板给予扩散光学单元机械稳定性。
根据本发明的改进方案，在光学元件面向光源的端侧(耦入面)的区域中形成透镜面。有利的是，通过在光耦入面的区域中设置透镜面改进整个装置的光学效率。
根据本发明的改进方案，光成形光学单元具有透镜和带有至少两个透镜的透镜装置用于形成配光。扩散光学单元的耦出面设置在透镜或透镜装置的焦平面中。有利的是，通过将耦出面布置在光成形光学单元的焦平面中，装置的光学效率得到改进。
本发明的其他优点由其他从属权利要求中获得。
附图说明
接下来借助附图，本发明的实施例将得到进一步阐述。
附图所示：
图1以侧视图示出了根据本发明的照明装置的示意图，
图2示出了第一实施形式中的扩散光学单元的透视图，
图3示出了根据图2的扩散光学单元的侧视图，
图4示出了根据本发明的扩散光学单元的第二实施形式的透视图，
图5示出了根据图4的扩散光学单元的侧视图，以及
图6示出了第三实施形式中的扩散光学单元的后视图(耦入面)。
具体实施方式
根据图1的照明装置具有多个光源1、沿照明装置的主照射方向2位于光源1之前的光成形光学单元3以及布置在光成形光学单元3和光源1之间的扩散光学单元4。照明装置例如用作车辆的前灯。该照明装置尤其可用于形成可寻址的远光灯、动态随动转向灯和其他可变的配光。
光源1以矩阵形式布置在光生成面5中。例如，30个光源1分三列布置。也可在光生成面5中布置80个或更多的光源1。尤其可设置发光二极管作为光源1。
光源1优选设置在共有的电路载体上。为了导出热量，发光二极管1以热传导的方式与散热体6共同起作用。散热体6同时可用作电路载体。
光成形光学单元3示例性地构造为双透镜装置。在此，在照明装置的主照射方向2上相继定位有第一透镜7和第二透镜8。光成形光学单元3用作对所需的配光(远光、近光、弯道光等)进行成形。也可设置仅带有一个透镜的装置或由主光学元件(光导体)和透镜组成的装置以代替双透镜装置。当然也可设置多于两个的透镜用以构成光成形光学单元3。
扩散光学单元4例如可以如在图2和3中示出的那样通过多个以矩阵形式布置的光学元件9和沿主照射方向2分别位于光学元件9之前的各光板(Optikscheibe)10构成。光学元件9构造为方形的导光杆9。该导光杆9具有矩形截面且在背离光板10的端侧上具有面向未示出的光源1的耦入面11。在此，每个光学元件9与刚好一个光源1的耦入面11相对应。光板10构造为平的(平面的)。该光板10直接贴靠在光学元件9上且在其一侧限定出耦出面12，该耦出面12面向光成形光学单元3。
光学元件9的侧面13垂直于光生成面5定向。光学元件9每两个彼此相对的侧面13布置成彼此平行的。相邻的光学元件9彼此之间具有较小的侧向间隔14。侧向间隔14在0.06mm和0.5mm之间。光学元件9的侧向间隔14选择得越小，在耦出面12的区域中形成的配光越均匀。随着光学元件9的侧向间隔14的减小，可使得由光学元件9之间的空隙引起的网状或格栅状的光斑(光空隙)减小，该光斑(光空隙)被认为会起干扰作用且会干扰配光的均匀性。
光学元件9具有垂直于光源1的光生成面5的0.5mm至5mm的延伸长度15。延伸长度15优选为约3mm。较短的延伸长度15能使照明装置的结构特别紧凑。相反，随着光学元件9的延伸长度15的增加，在耦出面12中的配光的均匀性得到改进。光学元件9的侧面13在此用作由光源1发射出且耦入光学元件9中的部分光束的全反射面。
为了实现光学技术上有利的性能，扩散光学单元4的耦出面12布置在成形光学单元3的焦平面中。
根据依照图4和5的分离光学单元4的第二实施形式，为方形光学元件9配有连续的、共同的光板10。光板10在此同样承载耦出面12。通过设置共有的光板10，扩散光学单元4的机械稳定性得到改进。
例如，光板10以及光学元件9可由玻璃材料制成且借助于折射率相匹配的光学粘结剂相连接。作为替代地，光学元件9和光板10可以由透明塑料制造成。
根据依照图6的本发明的第三实施例，在光学元件9的耦入面11的区域中构造有透镜面16。该透镜面16可例如相对于光学元件9的端侧的几何中心朝中间靠拢地构造为凹口和/或构造为对称的。通过设置透镜面16，装置的光学效率得到提高。由光源1发射出的部分光束特别有效地耦入各自对应的光学元件9中。
附图标记列表
1    光源
2    主照射方向
3    光成形光学单元
4    扩散光学单元
5    光生成面
6    散热体
7    透镜
8    透镜
9    光学元件/导光杆
10   光板
11   耦入面
12   耦出面
13   侧面
14   侧向间隔
15   延伸长度
16   透镜面

Claims (10)

1.一种用于车辆的照明装置，具有在光生成面中以矩阵形式布置的多个光源，具有从光源的主照射方向上看布置在光源之前的光成形光学单元并且具有布置在光成形光学单元和光源之间的另一光学单元，所述另一光学单元具有多个光学元件，其中所述光学元件布置成矩阵形式并且每个光学元件各以它的端侧与一个光源相对应，并且其中所述另一光学单元在光学元件的端侧区域中具有与光源相对应的耦入面和至少一个面向光成形光学单元的耦出面，其特征在于，将所述另一光学单元构造为用于扩散由光源(1)发射出的部分光束的扩散光学单元(4)，该扩散光学单元具有导光杆(9)作为光学元件(9)，其中导光杆(9)具有垂直于光源(1)的光生成面(2)定向的侧面(13)作为全反射面。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，导光杆(9)具有相同的截面几何形状，其中所述截面几何形状构造为多边形，使得能够借助于多边形完全且无缝地铺设出平坦表面。
3.根据权利要求1或2所述的照明装置，其特征在于，导光杆(9)具有矩形截面，并具有彼此成对平行的侧面(13)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的照明装置，其特征在于，在导光杆的背离光源(1)的端侧上为导光杆(9)配有共同的光板(10)，其中光板(10)承载扩散光学单元(4)的耦出面(12)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的照明装置，其特征在于，光板(10)借助于折射率相匹配的光学粘结剂与导光杆(9)相连。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的照明装置，其特征在于，光成形光学单元(3)具有用于形成配光的透镜或透镜装置(7、8)，其中扩散光学单元(4)的耦出面(12)设置在所述透镜或透镜装置(7、8)的焦平面中。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的照明装置，其特征在于，在导光杆(9)的耦入面(11)的区域中形成透镜面(16)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的照明装置，其特征在于，导光杆(9)彼此之间具有固定不变的侧向间隔(14)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的照明装置，其特征在于，相邻的导光杆(9)的侧向间隔(14)在0.06mm和0.5mm之间和/或光学元件(9)的垂直于光生成面(2)的延伸长度(15)为0.5mm至5mm。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的照明装置，其特征在于，导光杆(9)和/或光板(10)由玻璃材料构成。
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