CN104247561A - 在光导结构上产生行光效应的方法和光导结构 - Google Patents

在光导结构上产生行光效应的方法和光导结构 Download PDF

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Abstract

一种光导结构，带有至少一个光导体(2，2′；11，12)和带有至少两个分配给每个光源(3，3′；4，4′，4″；22a...e)的光馈送位置(A...E)，该光导体是为了引导所馈送的光以及由于在该光导体上形成的杂质(6)而发射光而建立的，并给光源(3，3′；4，4′，4″；22a...e)分配控制电路(9)，控制电路是为了按照可以预先给定的调光曲线与时间相关地控制光源的亮度而建立的。

Description

在光导结构上产生行光效应的方法和光导结构
本发明涉及一种在带有至少一个光导体和带有分配给每一个光源的至少两个光馈送位置的光导结构上产生行光效应用的方法，其中该光导体是为了引导所馈送的光以及由于在光导体上形成的杂质而发射光而建立的。
另外，本发明还涉及一种带有至少一个光导体和带有分配给每一个光源的至少两个光馈送位置的光导结构，其中该光导体是为了引导所馈送的光以及由于在光导体上形成的杂质而发射光而建立的。
光棒在汽车结构上得到日益广泛的应用，其中例如，从发光二极管发出的光馈送光棒的一个端面。光在主要呈圆形，但在某些情况下也可以呈其他形状，例如，具有椭圆形或者矩形断面的光导体限制壁部内全反射，然而在例如构造为棱镜形的杂质上，发生折射，并基本上在该杂质对面一侧发射出来。在汽车结构上光棒的几何形状强烈地由设计过程确定，其中该要求的轮廓往往不再能用单一个光棒实现，在许多情况下，一个光棒需要开两叉。作为涉及光棒的许多文献中的一些，可以列举DE 103 56 483 A1、DE 101 53543 A1。
从EP 0 935 091 A1已知前言中列举类型的光导结构。该文献的主题是棒形光导体，其中为了在整个长度上取得均匀的光密度，作为杂质设置的折射光棱镜占有垂直于光棒轴线的从光耦合面开始逐渐增大的宽度，其中还描述一个实施方式，其中在光导体的两端设置光耦合面并与此相应地设置两个光源。
本发明的任务在于，创造一种产生行光效应(Lauflichteffekt)的方法以及适合执行该方法用的一种不利用大量控制的光源就能给出行光效应的光导结构。现在的行光效应通过大量的一个接一个的和顺序地控制的光源，诸如白炽灯或者LED实现，这使这种结构的生产和维护成本高昂。
该任务用前言中列举类型的方法解决，其中按照本发明，这些光源的亮度彼此独立地按照预先给定的规律与时间有关地变化。
在一个有利的实施方式中规定，第一光源的亮度从最大值出发按照下降的第一调光斜坡缩小，而第二光源的亮度从最大值出发按照下降的第二调光斜坡缩小，其中第二光源亮度的下降相对于第一光源下降的开始时刻在时间上延迟地开始。以此造成光从光棒一端向另一端流动的印象。
在另一个使擦除效应成为可能的适当的实施中可以规定，第一光源的亮度按照上升的第一调光斜坡提高到最大值，在这个数值上维持确定的第一持续时间，然后按照下降的第一调光斜坡缩小到最小值，而第二光源的亮度按照上升的第二调光斜坡提高到最大值，在这个数值上维持确定的第二持续时间、然后按照下降的第二调光斜坡缩小到最小值，其中上升的第二调光斜坡的开始时刻，相对于上升的第一调光斜坡的开始时刻，在时间上延迟起始延迟时间，而下降的第二调光斜坡的开始时刻，相对于下降的第一调光斜坡的开始时刻，在时间上延迟停止时间延迟。
另外，值得推荐的是，上升的第二调光斜坡的开始时刻落在上升的第一调光斜坡中。
第二光源的最大值还可以持续到第一光源下降的第一调光斜坡的终点为止。
若该光源发射不同颜色的光，则附带地允许达到颜色过渡效应。
另外，所提出的任务用上述类型的光导结构解决，其中按照本发明给光源分配控制电路，控制电路是为了使这些光源的亮度按照可以预先给定的调光曲线与时间相关地控制而建立的。
这样的实施方式是适当的，其中该控制电路具有脉冲发生器，用以产生持续时间预先确定的基本脉冲。
这时有利地是，脉冲发生器的输出引入第一脉冲形成器，用以产生带有上升和下降的调光斜坡的第一控制脉冲，脉冲形成器的输出进一步引入延时级，用以形成基本脉冲的上升或下降的延迟，该延时级形成的带有延迟的上升或下降沿的脉冲引入第二脉冲形成器，用以产生带有相应地延迟的上升和下降的调光斜坡的第二控制脉冲，第一和第二脉冲形成器的输出引入第一或第二光源用的每一个至少一个控制和驱动级。
在往往是适当的变体方案中，该光导体是弯曲的。
该光导结构具有两个平行延伸并构造成单件的光导体也可能是合符目的。
在另一个值得推荐的变体方案中可以规定，该光导结构有两个光导体，在一端上聚集在一起，并在这个端上占有一个共有的第一光源用的光馈送位置，以及在其另外端上占有第二和第三光馈送位置上的第二和第三光源。
再一个现实可行的变体方案规定，它具有至少两个光导体，对每个光导体在一端上在光馈送位置上分配光源，每个光导体具有发光段，而这些发光段在形成基本上连续的发光结构时彼此连接。这时有利的是，从该光馈送位置出发，光导体段通过转角引到发光段，因为由此馈送位置可以安排得与光出口分离。
现将参照在附图中阐明的示例性的实施方式对本发明作较详细的说明。附图中：
图1是根据本发明的光导结构的第一实施方式的视图；
图2是根据本发明的光导结构的第二实施方式的视图；
图3是根据本发明的光导结构的第三实施方式的视图；
图4是根据本发明的光导结构的第四实施方式的视图；
图5是在本发明中使用的光导体的段的视图；
图6是在本发明中使用的两个光源的亮度控制的示例性的第一随时间的变化；
图7是在本发明中使用的两个光源的亮度控制的示例性的第二随时间的变化；
图8是在本发明中使用的两个光源的亮度控制的示例性的第三随时间的变化；
图9是在本发明中使用的两个光源的亮度控制的示例性的第四随时间的变化；
图10是根据本发明的光导结构一个示例性的控制电路的框图；以及
图11是根据本发明的光导结构第五实施方式的视图。
首先参照图1至5描述几个示例性光导结构和这时使用的光导体。
图1的结构1表示轻度弯曲的光导体2，其两端的每一端上在光馈送位置A或B有光源3或4，该光可以照射进光入射面5，6。两个光源3，4中的每一个都通过供电导线7，8由控制电路9供电。作为光源优选考虑LED，但也可以应用其他光源，诸如白炽灯、氙灯等。
图2表示构造成双棒并具有构造成单件的两个光导体2，2′的光导结构1，。每个光导体2，2′再次有光源3，3′；4，4′可以照射进去的光入射面5，5′；6，6′。控制电路通过供电导线7，7′；8，8′向上述光源3，3′；4，4′供电。在图2中还可以看到，每个光导体都有由杂质10形成的结构，其中这个杂质一般形成为棱镜或类似于棱镜。
图3的光导结构1与图2所示光导结构1的仅差别在于，两个光导体2，2′不是形成单件，而是构造成彼此分离。
图4表示另一种光导结构1，从光技术看来，它由两个彼此分离的光导体11，12组成，其中光导体11构造成直线，而第二光导体12是弯曲的。从机械上看来，该光导结构1是单件，而且它们在两个光导11，12相遇的地点处具有第一光馈送位置A、而在该两个光导11，12的端上各有另外的光馈送位置B和C。这里未详细示出的光源的控制再次由控制电路9实现。
图5表示光导体2的放大的段，其上可以清楚看到杂质10的结构。这里棱镜各有两个光面侧13和光面侧14。以此使从光导体2两侧，基本上在光导体2面对结构10的一侧上提供光实际的发射成为可能。
现将参照图6联系所示的光导结构阐述根据本发明产生行光效应的方法的第一实施例。图6上部曲线图涉及位置A上第一光源的强度变化，而其下面的曲线涉及位置B上第二光源的强度变化，其中，例如，这个位置A和B与图1中画出的相应。该控制电路9在时间t1开始根据这里线性的调光斜坡向第一光源供电，亦即，强度I一直上升至时刻t2。在时刻t2开始位置B上的第二光源的供电，在这里再次采用线性的调光斜坡。到时间t3为止，在这里位置A上的第一光源再次按照调光斜坡继续供电，但其斜率小于时间t1至t2期间。从时刻t3开始直至时刻t4，位置A上的第一光源略微回调，在时间t3和t4之间上可以看到短暂的下降斜坡。位置B上的第二光源在t2至t4的整个时间段按照这里的线性的调光斜坡调高，直至最后时刻t4位置A和B上的两个光源都以最大强度发光，这里直至关断时刻t5。用tü表示重叠时间，亦即，在该两光源中放出与预先给定的调光曲线相应的光的时间。显而易见，这两个光源不必以最大强度发光，而是两个光源中的一个或两个可能把光回调至0％，以便放大擦除效应。
位置A上的光源亮度调高的时间取决于应用，并可以在几毫秒和几秒之间。若这时位置B上的第二光源错开时间t2-t1，则此处在光导体2的另一侧亮度提高。
该光导体这样设计，使得在整个光导体完全照亮时具有尽可能均匀的光密度。然而在这两个光源调光阶段期间光棒或光导体出现不均匀，而且在调光阶段期间自行改变的光密度分布这样设计，使得在图1的结构1上可以察觉到从左到右的擦除效应，其中对于该擦除效应，重要的是正确选择重叠时间和调光斜坡。
实践经验已经表明，在上述回调范围内，使第一光源强度IA，亦即，在时间t3至t4轻度回撤，例如，到最大强度的，例如，约80％，从而可以放大该擦除效应。这样的亮度回调某个数量不仅可以在位置B上的第二光源调光斜坡期间，而且此后仍旧可以进行。
在在汽车上作为“擦除器(Wischer)-闪烁器(Blinker)”的可能的应用上从光棒的两侧用橙色的光源馈送。然后，第一光源在约100ms内提高亮度，并在这个第一光源达到全亮度以前的，例如，约10至20％，在第二光源上引入该调光过程，以便最大200ms后达到全亮度。
在本发明的范围内，所使用的光源决不必发射白光或者单色光，而是还可以使用颜色可变(RGB-光源)的光源。这时，在第一位置A上可以产生持续几秒的从红变绿的颜色过渡。这时，通过在第二位置上时间上错开的颜色过渡给观察者好像光导体中的颜色从一侧流动到另一侧的印象。
图7的两个图示表示类似于图6所示的另一个可能的调光曲线的实施例。位置A上的第一光源的强度IA在时刻t0从确定的可以任意定义的最大值开始。在时刻t1开始通过下降的调光斜坡把亮度调低，其中它在这里作为示例显示为线性，然而对于这里描述的所有调光斜坡同样可以是对数的、指数曲线、正方形的或者其他曲线形状，其中强度在时刻t2下降直至最小值，并保持在最小值上，这个最小值也可以自由选择，例如，最大强度的0％或10％。这里要指出，该下降斜率可以在时刻t0就已经开始，亦即，该均匀的强度值可以从t0跳到t1。在时刻t3，位置A上的光源按照上升调光斜坡控制，这里也表示为线性，但同样可以是其他曲线形状。亮度调高的调光斜坡也可以在达到最小值之后在下降调光斜坡的最低点立即开始，亦即，持续时间可以从t2跳到t3。在上升调光斜坡的终点，在时刻t4，这时位置A上的光源再次达到最大亮度。
若观察位置B上的第二光源的强度变化，则会看到，第二光源这样控制，使得随时间的亮度变化刚好与位置A上的第一光源相反。这里也可以与前面在图6描述的变体方案相应地，在调光斜坡开始时预先设置时间延迟，并且同样可以预先给定两个光源的最小值和最大值。这个类型的控制使采用不同颜色的光源有意义，因为以此出现这样一种效应，即位置A的光(例如，蓝光)缓慢地被位置B的光(例如，白光)向后挤压，直至时刻t2该光棒仍旧只出现白色。
根据在图8中显示的位置A和B上的第二光源的调光曲线，描述两个光源时间错开的亮度调低，这给观察者来自光导体的光从这里流过去的印象。位置A上的第一光源这样控制，使之从时刻t0直至时刻t1以一个恒定强度照明，在时刻t1开始直至时刻t3按照下降的调光曲线向下调光。
位置B上的第二光源在开始时，亦即，在时间t0同样以某个强度开始发光，它从时间t1直至时间t2保持恒定。只有在时刻t2位置B上的第二光源才按照下降调光曲线把亮度调低到最小值或者0，其斜率比第一光源下降调光曲线大，因为可供亮度调低使用的时间较短。
现参照图9，阐述根据本发明方法的另一个变体方案，它给出另一行光效应。在时刻t0和时刻t1之间位置A和B上的两个光源都关断。在时刻t1位置A上的光源开始沿着第一上升的调光斜坡调高亮度直至时刻t3，达到最大强度值。这时位置A上的光源的强度保持恒定直至时刻t4，以便这里以下降调光斜坡在时刻t5达到0或最小值。
反之，位置B上的光源的亮度只在时刻t1才开始调高，这时第一光源在正在上升的调光斜坡上。位置B上的第二光源的上升调光斜坡直至在时刻t4达到最大值，并保持这个最大值到时刻t6。这时在这里该强度通过控制电路9相应的控制按照下降调光斜坡直至在时刻t7下降到最小值或数值0。通过位置A上的第一光源亮度缓慢地调高，出现在光棒或光导体的端部变暗的印象。通过位置B上的第二光源亮度延迟调高，照亮仍旧较暗的区域，而且两个光源亮度调高直至最大值。这时，为了产生跑过的效应，在关断过程期间首先必须把光源1的亮度调低。
现参照图10在原理上阐述适用于根据本发明的方法的控制电路的实施，其中控制电路9是为了使光源的亮度按照可以预先给定的调光曲线随时间进行控制而建立的。在图10中控制电路9基本功能分成方框。脉冲发生器15用来产生持续时间预先确定的基本脉冲，其中用作控制或激发脉冲的基本脉冲，可以以固定的时间顺序周期性地或者自发以较长间歇产生。
脉冲发生器15的输出引入用来产生带有上升和下降的调光斜坡的第一控制脉冲的第一脉冲形成器16以及用来形成基本脉冲的上升和/或下降延时的延时级17。在延时级17形成的带有延迟的上升沿或下降沿的脉冲引入第二脉冲形成器18，用以产生带有相应的延迟上升和下降调光斜坡的第二控制脉冲。这时，该延时级用与光棒的长度或希望得到的效应相适应的时间控制第二脉冲形成器18。延时级17还在关断时刻承担时间推迟，以便在要求的方向上产生擦除效应。第一和第二脉冲形成器16，18的输出达到第一或第二光源3，4的每至少一个控制和驱动级19或20。在脉冲形成器16和18中产生的调光斜坡，一方面适应人眼，而另一方面适应可自由选择的光棒形式。调光斜坡各自在几何形状上、在人眼灵敏度上和在要求的效应(擦除或颜色移动)上设置参数，而且它们一般不是遵循一个数学函数，而是它们可以，正如上面已经表示的，遵循任意函数，例如，多个连续的和/或综合的数学函数，它还可以含有一个或者多个跳跃点。
上升和下降算法以不同的方式执行，以便优化擦除效应。每个脉冲形成器都可以控制一个或者多个控制和驱动级19，20。尤其在颜色混合应用中还需要多个脉冲形成器和控制和驱动级。在附图中用破折线表示利用多个脉冲形成器16和18、多个控制和驱动级19，20以及多个第一或第二光源3，4的可能性。同样，为了阐述整个结构，画出带有两个光馈送位置A或B的光导体2。
最后，图11表示本发明的实施例，它也可以用来产生行光效应，而其光导结构1由两个或多个，在所示的示例中由5个，单独的光导体21a...21e装配而成，它在每个馈送端上都有一个光源22a...22e，并因此存在5个光馈送位置A...E。
在每个光导体21a...21e上都从光源22a...22e出发引入这里基本上相同的光导体段23a...23e，并通过转角24a...24e过渡到发光段本身25a...25e，这里，它们像上述光导体一样具有杂质结构，导致箭头V所示的希望方向上的光辐射。
在所示示例中5个发光段25a...25e基本上无缝地彼此连接，以便从前面看存在一个行走过来的带状发光结构的印象。概念“前面”自然只涉及光辐射方向和取向，决不涉及汽车或者其行驶方向。
现在可以在上述方法及其变化的意义上在调光和时间延迟上通过控制电路9对各光源进行控制，以便，例如，在箭头L的方向上达到要求的行光效应。5个光源22a...22e的准确控制和类似于控制电路9的控制电路的控制，专业人员可以按照所示的实施例的知识毫无问题地加以实现，其中在控制斜率、随着时间的变化和要求的颜色效应方面有很大的自由度。

Claims (14)

1.在带有至少一个光导体和带有分配给每一个光源的至少两个光馈送位置的光导结构上产生行光效应用的方法，其中所述光导体是为了引导所馈送的光以及由于在光导体上形成的杂质而发射光而建立的，其特征在于，光源的亮度彼此独立地按照预先给定的调光曲线与时间有关地改变。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一光源的亮度从最大值出发按照下降的第一调光斜坡下降，而第二光源的亮度从最大值出发按照下降的第二调光斜坡下降，其中第二光源亮度的下降，相对于第一光源的下降的开始时刻在时间上延迟开始。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一光源的亮度按照上升的第一调光斜坡提高到最大值，在这个数值上维持确定的第一持续时间，然后按照下降的第一调光斜坡下降到最小值，而第二光源的亮度按照上升的第二调光斜坡提高到最大值，在这个数值上维持确定的第二持续时间，然后按照下降的第二调光斜坡下降到最小值，其中上升的第二调光斜坡的开始时刻，相对于上升的第一调光斜坡的开始时刻，在时间上延迟起始延迟时间，而下降的第二调光斜坡的开始时刻，相对于下降的第一调光斜坡的开始时刻，在时间上延迟停止时间延迟。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，上升的第二调光斜坡的开始时刻落在上升的第一调光斜坡上。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第二光源的最大值持续到第一光源的下降的第一调光斜坡的终点。
6.根据权利要求1至5中一项所述的方法，其特征在于，所述光源发射不同颜色的光。
7.带有至少一个光导体(2，2′；11，12；21a...e)和带有至少两个分配给每一个光源(3，3′；4，4′，4″；22a...e)的光馈送位置(A...E)的光导结构(1)，其中所述光导体是为了引导所馈送的光以及由于在光导体上形成的杂质而发射光(6)而建立的，
其特征在于，
给光源(3，3′；4，4′，4″；22a...e)分配控制电路(9)，所述控制电路是为了按照可以预先给定的调光曲线与时间有关地而控制所述光源的亮度而建立的。
8.根据权利要求7所述的光导结构(1)，其特征在于，所述控制电路(9)有脉冲发生器(15)，用以产生持续时间预先确定的基本脉冲。
9.根据权利要求8所述的光导结构(1)，其特征在于，脉冲发生器(15)的输出引入第一脉冲形成器(16)，用以产生带有上升和下降的调光斜坡的第一控制脉冲，
脉冲形成器(15)的输出还引入延时级(17)，用以形成该基本脉冲的上升和/或下降延迟，
在延时级(17)中形成的带有延迟的上升或下降沿的脉冲引入至少一个第二脉冲形成器(18)，用以产生至少一个带有相应地延迟的上升和下降的调光斜坡的第二控制脉冲，
以及第一和至少第二脉冲形成器(16，18)的输出引入所述光源(3；4；22a...e)用的至少每一个控制和驱动级(19，20)。
10.根据权利要求7至9中一项所述的光导结构(1)，其特征在于，光导体(2；12；21a...e)是弯曲的。
11.根据权利要求7至10中一项所述的光导结构(1)，其特征在于，它具有平行延伸并构造为单件的两个光导体(2，2′)。
12.根据权利要求7至11中一项所述的光导结构(1)，其特征在于，它有两个光导体(11，12)，所述两个光导体在一端上聚集在一起，而在这个端上占有共有的第一光源(3)的光馈送位置(A)，以及在其另外端上占有第二和第三光馈送位置(B和C)上的第二(4)和第三(4″)光源。
13.根据权利要求7至10中一项所述的光导结构(1)，其特征在于，它具至少两个光导体(21a...e)，对每个光导体在一端上在光馈送位置(A...E)上分配光源(22a...e)，每个光导体有发光段(25a...e)，而且所述发光段在形成基本上连续的发光结构时彼此连接。
14.根据权利要求13所述的光导结构(1)，其特征在于，从光馈送位置(A...E)出发，光导体段(23a...e)通过转角(24a...e)引导到发光段(25a...e)上。
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