CN103629623B - 用于车灯的光学本体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车灯的光学本体（1），该光学本体用来将光源（10）在圆锥形空间区域中送出的光耦入、传送并发射出。光学本体具有光发射表面（6）和凹部（12），该凹部与光发射表面相反并具有纵向轴（17），光源能够在该凹部中被定位成使得圆锥形空间区域的中心轴与凹部的纵向轴重合。凹部具有围绕纵向轴的环状闭合内周壁及相对于其纵向轴横向延伸的罩壁，在罩壁中设有光学结构。为了改善发射特性，光学结构具有多个光学活性表面部分（20，21，22，23），多个光学活性表面部分围绕凹部的纵向轴穿过罩壁的点布置，多个光学活性表面部分中的每个具有位于纵向轴上的焦点（25，26，27，28），至少两个所述表面部分的焦点在纵向轴方向相互间隔开。

Description

用于车灯的光学本体
技术领域
本发明涉及一种如权利要求1的前序部分阐述的光学本体以及如权利要求15阐述的配备有至少一个这样的光学本体的车灯。
背景技术
例如，从DE102004026530B3已知上述种类的光学本体。其包括扁平板状本体，所述板状本体包括导光材料并具有与由XZ坐标限定的主中央平面近似平行地延伸的两个主表面，这两个主表面在垂直于XZ坐标的Y方向上位于距离所述主中央平面相等的间隔处，并且它们（在Y方向上）在XZ平面上的垂直投影重合。
这些已知的光学本体均具有相应的基部，该基部具有圆柱形凹部，可以将例如LED之类的照明装置以这样的程度引入该圆柱形凹部内，即，使得由此被输出为圆锥形立体角区域的光几乎完全传入到该光学本体内，其中由该LED输出的光锥和所述凹部具有与Z方向平行地延伸的公共中心轴。光的进入部分地通过圆柱形内周壁实现，部分地通过所述凹部的与所述LED呈相反关系的罩表面实现，其中在该罩表面中设置有会聚光学装置。光学本体是相对于延伸穿过中心轴并垂直于XZ平面的平面的镜像对称构造，并且具有近似V形构造，使得其具有两个臂部，这两个臂部沿着光传播方向远离中心轴延伸，它们的侧表面（其将主表面连接在一起）用来通过全反射特别地对通过所述凹部的侧壁在X方向上进入的光进行分布并将其沿着Z方向传送。在它们的连接主表面的光发射表面上，光学本体的V形的分支具有附加光学元件，以便在尽可能广阔的区域上将发布到这里的光分布到介质空气中。可以将多个这样的光学本体如此连接在一起，使得它们的主中央平面彼此对齐并且使得两个相邻的光学本体在它们的V形分支的顶端的附件彼此接触。对于这种包括多个光学本体的布置来说，设置了布置在前面的光学装置，该光学装置为所有的光学本体所共用，并且通过空气间隙与光学本体的光发射表面分离开，通过该光学装置实现其中将装配该光学本体布置的相应车灯的实际的期望照明功能。
已知的光学本体遭受一系列的缺点：
－导光介质中有比较长的光路，并且光必须经过总共四个界面（每个光学本体有两个以及布置在前面的光学装置有两个）。这因此会引起光损失。
－特别当试图将布置在前面的光学装置与光学本体或多个本体形成为整体时会在制造工程方面遇到困难。如果以独立部件形式制造布置在前面的光学装置，则会增加组装成本。
－各个光学本体和布置在前面的光学装置都必须在几何构造方面适合于相应的期望照明功能。
－由于由LED发射出的光锥的顶点根据相应的LED类型而在中心轴的方向上位于与一般为印刷电路板的LED的安装基座（该安装基座将被固定地连接至光学本体的后侧）不同的间隔处，旨在用于使传入光学本体的光平行并且将其传递至光发射侧的光学元件的光学活性（opticallyactive）表面必须适合于相应类型的LED。
特别地，光学本体必须适合于将要获得的照明功能还必须适合于所使用的LED的要求导致它们的制造成本明显增加。
发明内容
相比之下，本发明的目的是提供一种光学元件，其中不要求针对期望的照明功能或所使用的相应类型的LED进行特别的修改。
为了实现该目的，本发明提供在权利要求1所阐述的特征。
然而，尽管在现有技术的状态下，设置在用来收纳LED的凹部的罩壁中的光学结构是相对于纵向轴旋转对称的整体会聚透镜，但根据本发明设置成将该结构分解为多个优选四个光学活性表面部分，所述多个光学活性表面部分中的每个都具有其自身的位于所述纵向轴上的焦点，其中所述表面部分中的至少两个表面部分并且优选所有表面部分的焦点在所述纵向轴的方向上相互间隔开。
相应的考虑也适合于将所述凹部的布置在内部的侧壁分割为四个单独的光学活性表面部分，并且适合于将所述光学本体的两个侧表面分割，所述侧表面将被辐射到所述光学本体内并从入射在其上的光通过全反射从内部传递至所述光发射表面。
因此优选该布置提供十二个光学活性表面部分，每个光学活性表面部分都具有其自身的焦点。这些焦点在所述凹部的纵向轴上以一串珠子的方式相互间隔开地布置成行。
因为从相对于中心纵向轴的旋转对称偏移，不仅对于位于所述凹部的罩表面处的光学结构，而且对于所述凹部的内侧壁的光学活性表面部分以及所述光学本体的侧表面的光学活性表面部分来说，不可否认的是用来制造根据本发明的光学本体的模具的构造稍微更复杂和昂贵，然而其提供的优点在于由相应的LED发射出的光锥的顶点可以在所述中心纵向轴的方向上在相当宽广的界限内移位。这样，可以与根据本发明的光学本体一起来使用各种不同的LED。
进一步的优点在于，根据本发明的光学布置在大的竖直和水平角度区域上分布光，使得可以利用同一个光学本体布置来实现各种不同的照明或信号功能，而无需进一步在前方布置光学装置。
举例来说，利用同一个光学本体布置可以实现如下信号功能：
－停车灯附加刹车灯；
－停车灯；
－尾灯；
－后雾灯；
－倒车灯；
－闪光指示灯；
－头灯；
－日行灯；
－雾灯；
－侧示廓灯；
－位置灯；以及
－内部灯。
根据本发明的光学本体在开启和关闭状态下还具有均匀的外观。能够利用最少数量的光源均匀地照射大的面积。
上述信号功能可以针对在相应车辆上的相应装备的车灯通过各种不同的安装角度来实现。
可以将根据本发明的多个光学本体以相互并置或重叠的关系布置。所述光学本体可以线性成行或遵循曲线布置，或者对于更小的车灯来说可以单个地使用。
附图说明
下面参照附图通过实施方式以示例方式描述本发明：
图1示出了根据本发明的三个相互并置互连的光学本体的示意性立体图。
图2示出了剖切包括与图1对应地布置的多个光学本体的车灯的截面，其中该截面平面与光学本体的主中央平面重合。
图3示出了与图2中III处所示的部件对应的部分的放大比例的视图。
图4示出了剖切根据本发明的光学本体的、与主中央平面垂直的截面。
图5示出了从根据本发明的光学本体的下方倾斜地观察的立体图。
图6示出了对应图3的具有示出的焦点的示意性剖视图。以及
图7示出了对应图4的具有示出的焦点的示意性剖视图。
具体实施方式
在所有附图中，相互对应或相同的零部件用相同的附图标记表示。相应的照明装置能够从一侧插入设置在根据本发明的光学本体中的凹部内，为了简单起见，将该一侧称为“底侧”，从而使得与该一侧相对的光发射表面6形成“顶侧”。然而，术语“底”和“顶”不应被解释为是对根据本发明的光学本体的可能安装位置的限制。
如特别从图1中可以看到，根据本发明的光学本体具有基本上板状构造，也就是说，它们具有两个主表面3、4，这两个主表面3、4相对于主中央平面成相互相反的关系，并且它们在图2、3和6中的垂直投影中重合，因为是立体图的缘故，在图1中这两个主表面中的仅上面的主表面3可见。
主表面3和4通过侧表面连接在一起，光发射表面6属于所述侧表面，所述光发射表面6以不同于90°的角与两个侧表面3、4相交，如特别从图4和图7中可以看到的那样。
相比而言，两个其余的略微弯曲的侧表面7、8近似垂直于主表面3和4延伸，并且在与光发射表面6相反的一侧也就是说在用来插入LED10的凹部12的附近融合在一起。在这种情况下，如图1中所示，凹部12可以延伸至主表面3、4的边缘，或者如图5中所示，该凹部12可以通过狭窄边缘区域14、15而与这些边缘分离开。
主表面3、4可以是平坦的，或者也可以是略微弯曲的。它们可以彼此平行地延伸，或者，它们可以按如下方式延伸，即它们在光发射表面6的附近比在凹部12的附近具有彼此稍微更大的间隔。如果该布置涉及这种相互倾斜，则这也是非常轻微的，使得总体上与平面平行的板仅有轻微的偏差。
凹部12近似为非圆形横截面的截头圆锥形状，并且具有中心纵向轴17，如以下将详细地描述的，凹部12的侧壁并不相对于该中心纵向轴17精确对称地延伸。
如特别从图2至图4可以看到的，LED10从下方插入每个光学本体1的凹部12内，使得从该LED10发射出并以圆锥形构造发散的光束的中心轴与凹部12的中心纵向轴17重合。LED10安装在印刷电路板11上，LED10的电源供给和致动所需的导电迹线以公知方式设置在该印刷电路板上，该印刷电路板可以通过闩锁接合而连接至光学本体1。
在图2所示的车灯中，所有LED都安装在公共的电路板11上，该电路板11由成整体地连接在一起的、相互并置的光学本体11承载，所述光学本体又可以插入在用来将车灯安装在车辆上的壳体（未示出）内。
凹部12的罩区域由一光学结构形成，该光学结构具有向下凸出地伸出到凹部12的内部的光学表面，特别从图5可以看出，该光学表面被细分为四个光学活性表面部分20、21、22、23，这些光学活性表面部分相对于中心纵向轴17不旋转对称地布置，并且从位于点24的相应的角部以象限状方式延伸至凹部12的内周壁。凹部12的中心纵向轴17在该点12处穿过罩壁。这些光学活性表面部分20至23中的每个都是抛物面的一部分，但是它们中的每个都具有其自身的焦点25、26、27和28。所有这些焦点25至28都位于纵向轴17上，但是在该轴的方向上相互间隔开，如特别在图6和图7中可以看到的。这些光学活性表面部分20至23中的每个都用于将入射光聚焦，特别是使其近似平行。
凹部12的内周壁也被细分为四个光学活性凹表面部分30、31、32、33，这些光学活性凹表面部分相对于中心纵向轴17不是旋转对称的，而且每个都是抛物面的一部分，并且具有焦点35、36、37和38。这些焦点也位于中心纵向轴17上并且在该轴的方向上相互间隔开。
如特别从图3中可以看出，侧表面7、8也是光学活性的，并且如此成形而使得辐射到光学本体1的内部并且从该内部入射在该侧表面上的光不能从该光学本体通过该侧表面逃逸，而是通过全反射被散布出并被传送向光发射表面6，在该光发射表面6上还设置有另一个光学结构，该光学结构使得穿过其的光在竖直和水平角度范围上均匀化，并且将其进一步散布，使得对于这种特性的车灯来说，在最广泛不同车辆上实现大大不同的安装角度。
如图1和图5所示，两个侧表面7、8中的每个都分别被细分为两个表面部分40、41和42、43，所述表面部分在侧表面7、8的纵向方向上延伸并且沿着这些侧表面7、8与主中央平面的截面线彼此毗连。这些表面部分40、41和42、43中的每个（其相对于中心纵向轴17不是旋转对称的）也分别是抛物面的一部分。它们都具有相互不同的焦点45、46、47和48，这些焦点位于凹部12的中心纵向轴17上并且在该轴的方向上相互间隔开。
在这里所描述的示例中，位于中心纵向轴17上的所有焦点25至28、35至38以及45至48均相互间隔开，但是如下的实施方式也是可行的，其中第一组的焦点分别与第二组的焦点中的一个和第三组的焦点中的一个重合。
另选地或者对该方案的补充，两个或三个焦点在一组中不涉及相互间隔也是可行的。
然而，首先提到的情况是优选的，因为这允许光在光发射表面上非常均匀地分布，而不管相应的LED10接合到凹部12内什么程度，使得可以使用各种不同的LED结构形式，而无需修改根据本发明的光学本体的结构来适合于所需要的相应类型的LED。

Claims (17)

1.一种用于车灯的光学本体(1)，该光学本体用来将由光源(10)在圆锥形空间区域中输出的光耦入、传送并发射出，其中所述光学本体(1)具有光发射表面(6)和凹部(12)，该凹部(12)与所述光发射表面(6)相反并且具有纵向轴(17)，并且所述光源(10)能够在所述凹部中被定位成使得所述圆锥形空间区域的中心轴与所述凹部(12)的所述纵向轴(17)重合，并且其中所述凹部(12)具有围绕所述纵向轴(17)的环状闭合的内周壁以及相对于其纵向轴(17)横向地延伸的罩壁，在该罩壁中设置有用于改变穿过该罩壁的光束的散布角的光学结构，
其特征在于，位于所述凹部(12)的所述罩壁中的所述光学结构包括多个第一光学活性表面部分(20，21，22，23)，所述多个第一光学活性表面部分(20，21，22，23)围绕所述凹部(12)的纵向轴(17)穿过所述罩壁的点布置，并且所述多个第一光学活性表面部分中的每个都具有位于所述纵向轴(17)上的焦点(25，26，27，28)，所述第一光学活性表面部分(20，21，22，23)中的至少两个第一光学活性表面部分的焦点(25，26，27，28)在所述纵向轴(17)的方向上相互间隔开。
2.根据权利要求1所述的光学本体(1)，其特征在于，所述光学结构具有四个相互直接毗连、尺寸基本相等的所述第一光学活性表面部分(20，21，22，23)，所述四个相互直接毗连、尺寸基本相等的所述第一光学活性表面部分(20，21，22，23)将所述罩壁细分为四个象限，并且它们的所有所述焦点(25，26，27，28)在所述纵向轴(17)的方向上彼此间隔开。
3.根据权利要求1或2所述的光学本体(1)，其特征在于，所述罩壁的第一光学活性表面部分(20，21，22，23)是向前凸出地弯曲到所述凹部(12)的内部中并且彼此均匀地融合的透镜表面。
4.根据权利要求1所述的光学本体(1)，其特征在于，所述周壁包括多个第二光学活性表面部分(30，31，32，33)，所述周壁的多个第二光学活性表面部分中的每个都具有位于所述凹部(12)的纵向轴(17)上的焦点(35，36，37，38)，并且所述第二光学活性表面部分(30，31，32，33)中的至少两个第二光学活性表面部分的焦点(35，36，37，38)在所述纵向轴(17)的方向上相互间隔开。
5.根据权利要求4所述的光学本体(1)，其特征在于，所述周壁具有四个相互直接邻接的、尺寸近似相等的所述第二光学活性表面部分(30，31，32，33)，所述四个相互直接邻接的、尺寸近似相等的所述第二光学活性表面部分的所有焦点(35，36，37，38)在所述纵向轴(17)的方向上彼此间隔开。
6.根据权利要求4或5所述的光学本体(1)，其特征在于，所述周壁的所述第二光学活性表面部分(30，31，32，33)呈现彼此均匀地融合的凹透镜表面的形式。
7.根据权利要求4或5所述的光学本体(1)，其特征在于，位于所述凹部(12)的罩壁中的所述光学结构的至少一个所述第一光学活性表面部分(20，21，22，23)的焦点(25，26，27，28)与所述周壁的所述第二光学活性表面部分(30，31，32，33)中的一个的焦点(35，36，37，38)重合。
8.根据权利要求4所述的光学本体(1)，其特征在于，所述光学本体具有板状构造并具有两个主表面(3，4)，所述主表面相对于主中央平面彼此相反，并通过侧表面连接在一起，其中所述侧表面中的一个侧表面形成所述光发射表面(6)，而相反的侧表面仅由狭窄边缘区域(14，15)形成，所述狭窄边缘区域(14，15)围绕所述凹部(12)，两个另外的侧表面(7，8)从所述狭窄边缘区域(14，15)开始朝着所述光发射表面(6)的方向延伸，并且成形为使得它们作为光传导表面，该光传导表面将被耦入所述光学本体(1)并且入射在其上的光通过全反射从内部传递至所述光发射表面(6)。
9.根据权利要求8所述的光学本体(1)，其特征在于，所述两个另外的侧表面(7，8)中的每个侧表面都包括两个第三光学活性表面部分(分别为40，41和42，43)，所述第三光学活性表面部分沿着其纵向方向延伸并且沿着所述另外的侧表面(7，8)与所述主中央平面的截面线相互毗连，所述侧表面(7，8)的所述第三光学活性表面部分中的每个第三光学活性表面部分都呈现具有位于所述凹部(12)的纵向轴(17)上的焦点(45，46，47，48)的向外凸出的抛物面的一部分的形式，其中所述第三光学活性表面部分(分别为40，41和42，43)中的至少两个第三光学活性表面部分的焦点(45，46，47，48)在纵向轴(17)的方向上相互间隔开。
10.根据权利要求9所述的光学本体(1)，其特征在于，所述第三光学活性表面部分(分别为40，41和42，43)的所有焦点(45，46，47，48)在所述纵向轴(17)的方向上彼此间隔开。
11.根据权利要求9至10中任一项所述的光学本体(1)，其特征在于，所述第一、第二和第三光学活性表面部分的所述焦点(25，26，27，28；35，36，37，38；45，46，47，48)中的至少一个位于所述纵向轴(17)的位于所述凹部(12)的内部中的部分上。
12.根据权利要求9至10中任一项所述的光学本体(1)，其特征在于，所述第一、第二和第三光学活性表面部分的所述焦点(25，26，27，28；35，36，37，38；45，46，47，48)中的至少一个位于所述纵向轴(17)的位于所述凹部(12)的外部的部分上。
13.根据权利要求9至10中任一项所述的光学本体(1)，其特征在于，所述第一、第二和第三光学活性表面部分(20，21，22，23；30，31，32，33；40，41，42，43)中的每个都是抛物面的一部分。
14.根据权利要求1或2所述的光学本体(1)，其特征在于，在所述光发射表面(6)上设置有光学发射装置，该光学发射装置用于在竖直和水平角度区域上均匀化并散布穿过所述光学发射装置的光。
15.一种车灯，其特征在于，该车灯包括至少一个根据前述权利要求中任一项所述的光学本体(1)。
16.根据权利要求15所述的车灯，其特征在于，该车灯包括多个光学本体(1)，这些光学本体(1)被布置成使得它们的主中央平面位于公共平面内，并且它们的发射表面(16)彼此相融合。
17.根据权利要求15或16所述的车灯，其特征在于，所述光学本体(1)一体地连接至彼此。
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