CN104302966B - 用于车灯的光学元件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车灯(1)的光学元件(6)，具有用于被所述车灯(1)的光源(3)的光辐射射入的光入射面(7)；和射出结构(8)，其中，如此改变射入的光射线(L1，L2)的方向，从而产生与所述车灯(1)的光源(3)的光辐射的辐射特性不同的辐射特性。本发明的光学元件(6)的特征在于，所述射出结构(8)包括多个棱面(9)，所述光射线(L1，L2)在其中以发射角β射出，所述发射角与所述棱面(9)的相应角度定向α有关，并且，所述棱面(9)以不同的角度α以彼此不重复的样式安置。

Description

用于车灯的光学元件
技术领域
本发明涉及一种用于车灯的光学元件，其具有用于被所述车灯的光源的光辐射射入的光入射面和射出结构。在所述射出结构中，如此改变射入的光射线的方向，从而产生与所述车灯的光源的光辐射的辐射特性不同的辐射特性。
背景技术
车灯越来越在车辆设计中起到重要作用。通过车灯的设计，使车辆尤其具有独特的外形，该外形可轻易地被认出，并且通过该外形使得该车辆在设计上与其它车辆相区别。此外，对于车辆的车灯、尤其尾灯和前照灯的结构空间情况所需要的是，车灯应结构非常紧凑并且保留了较少的空间用于车灯装置的车灯面。
由DE 10 2004 053 643A1已知一种车灯装置，其中，遮盖装置具有灯光转向的光学结构。这些结构具有锯齿状的凸起，它们分别与发光二极管相匹配，并且至少局部地覆盖这些发光二极管。
由DE 39 25 999A1已知一种信号灯，其中，在光源和遮盖板之间安置有光板。遮盖板具有以所谓的枕形光学器件(Kissenoptik)的形式具有光学器件。光板在中间区域内具有几乎平行延伸的光射线，同时在外部区域较弱地扩展光射线。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种光学元件和具有这种光学元件的车灯，在车灯光辐射的情况下车灯使车辆具有照明功能并且使车灯具有特别独特的外形。
所述技术问题根据本发明通过具有权利要求1的技术特征的光学元件以及具有这种光学元件的车灯所解决。有利的设计方案和改进方案由从属权利要求给出。
根据本发明的光学元件的特征在于，所述射出结构包括多个棱面，所述光射线在其中以发射角射出，所述发射角与所述棱面的相应角度定向有关，并且，所述棱面以不同的角度以彼此不重复的样式被安置在所述射出结构的局部区域内。
光学元件的棱面使得车灯具有对于观察者特别独特的外形。棱面的布置和定向能够产生用于照明功能的特定的辐射特性，其表现出随机出现的、对比明显的结构。在此尤其在射出结构的局部区域内避免有规则的结构，如它通常在光板或者中间光板中具有的结构。观察者不会感觉出均匀的光照面，而是在变化的观察位置和观察角度的情况下感觉出闪亮效果，该闪亮效果使车灯具有其它特别的特性并且使车灯对于观察者能够被再次辨认出。
射出结构的局部区域优选占据射出结构的至少30％，棱面以不同的角度以彼此不重复的样式被安置在所述局部区域内。所述局部区域特别优选地正好占据射出结构的30％。此外，所述局部区域优选占据至少40％或50％，并且尤其优选正好占据射出结构的50％。此外，射出结构的局部区域优选占据射出结构的至少60％、至少70％、至少80％或者至少90％，棱面以不同的角度以彼此不重复的样式被安置在所述局部区域内。所述局部区域特别优选地正好占据射出结构的70％。
在另一优选实施方式中，所述局部区域是整个射出结构。
通过棱面还可以有利地实现，在光学元件后面安置车灯的其它部件，例如对于观察者不可见或者被光学元件遮盖的光源和反射罩。
按照根据本发明的光学元件的设计方案，由各个棱面产生的发射角的分布由产生的辐射特性所确定。但是所述各个棱面的角度定向则彼此随机地设置。因此，预先设定了特定的辐射特性，例如特定的车辆的照明功能。这种照明功能例如可以是尾灯功能、车辆的行驶方向指示灯的功能或者车辆的倒车灯功能。此外，可以涉及车辆前照灯的照明功能，例如近光灯或远光灯。由这种辐射特性给出，怎样的光强度应以何种角度辐射出。因为所述棱面能被任意地选择，所以棱面的角度定向具有大量可能的布置方式，通过所述棱面使确定的光强以确定的角度辐射。根据本发明，选择棱面的角度定向的随机布置，它满足形成希望的辐射特性的附加条件。
根据光学元件的另一设计方案，棱面是平坦的。各个棱面通过棱边相互连接。这些棱边的曲率半径尤其小于4mm。通过棱面的这种设计方案有利地加强了对于观察者的闪亮效果。
根据本发明的光学元件的另一设计方案，棱边相互平行地定向。以这种方式能够例如形成长形的、不规则的锯齿形结构。所述棱面在相邻的棱面的棱边之间的长度大于光学元件的厚度。由在光射入侧和光射出侧上的对置面的间距得出光学元件的厚度。在此，射出结构不仅可以设在射入侧，还可以设在射出侧上。但是，射出结构优选设在光射出侧上。因为射出结构使得光学元件的射出侧具有不规则的结构，所以在这该侧面上只考虑平均厚度。
按照根据本发明的光学元件的另一设计方案，所述棱面的棱边的间距在垂直于光学元件的厚度的方向上总是相同的。不规则的棱面因此通过棱面的角度定向来实现。在将棱面投影到一个垂直于光学元件的厚度方向延伸的平面上时，由此能够得到规则的样式。不重复的样式参照棱面的角度定向获得。随机地选择角度定向，但其中，如前所述，可以考虑用于产生特定辐射特性的指定的附加条件。
按照根据本发明的光学元件的另一设计方案，所述棱面的棱边与这些棱边的位置的平均值(例如光学元件的平均厚度)在光学元件的厚度方向上的间距如下这样确定：确定与所述平均值的最大间距M。该最大间距M强制地小于光学元件的厚度。对于相互邻接的棱面在0和M之间产生随机值P。对于相继出现的、也就是相互邻接的棱面采用相继产生的随机值P的交替的正负值作为相应棱面的间距值a。所述棱面的棱边以相应的间距值a被设置。通过间距值a确定棱面的角度定向，因为棱边的间距在垂直于光学元件的厚度方向上是相等的。垂直于光学元件的厚度的间距和间距值a因此限定出在截面内的直角三角形，它的斜边是棱面。
根据用于确定棱面的棱边与棱边位置的平均值在光学元件厚度方向上的间距的方法的改进方案，只采用这种随机值用于产生间距值，对此适用的是，上述间距值的随机值的偏差不超过限定的百分比、例如10％。以这种方式能够以有利的方式避免过大的不规则性。
按照根据本发明的光学元件的另一种设计方案，以已知的产生希望的辐射特性的规则的结构为基础。例如可以考虑已知的产生希望的辐射特性的枕形光学器件。这种结构可被n次分割，并且使其曲率线性化，从而得到具有指定的角度定向的平坦的平面。得到的棱面仍具有规则的结构。在最后一步中，随机地布置棱面。由于在棱面内的角度定向维持着辐射特征，但是对于观察者来说则不再是规则的射出结构。
最后，根据本发明提供了一种具有上述光学元件的车灯。所述光学元件能够作为中间光板被安置在车灯内。但是，所述光学元件还可以构成车灯的密封板。
附图说明
现在结合附图根据实施例来阐述本发明。
图1示出根据本发明的车灯的实施例的结构，
图2示出根据本发明的光学元件的实施例的横截面，和
图3示出在车灯的实施例中光学元件的布置的局部视图。
具体实施方式
在图1中示出根据本发明的车灯1的实施例。所述的车灯1可以是机动车的车尾灯或者前照灯。
车灯1包括壳体2，该壳体被透明的、设在透明玻璃光学器件内的、透光的灯密封板5对外封闭。在壳体2内部安置与光控制设备(未示出)电连接的光源3。此外，还在壳体2内部这样安置反光罩4，使得从光源3射出的光线平行地朝向灯密封板5的方向反射。
一侧在光源3和反光罩4之间，和另一侧在灯密封板5和光源3之间，安置用作中间光板的光学元件6。光学元件6具有面向光源3的光入射面7。通过这种光入射面7，将从光源3中射出的光线射入光学元件6内。在光学元件6的背向光入射面7的一侧上构成面向灯密封板5的射出结构6。通过该射出结构8，将射入的光射线的方向这样地改变，使得形成与车灯1的光源3或与反光罩4相连接的光源3的光辐射的辐射特性不同的辐射特性。根据另一设计方案，光学元件不构成中间光板，而是构成车灯密封板。
射出结构8具有大量平的棱面9，其中，光射线以指定的发射角射出，所述发射角与相应的棱面的角取向有关，下面还将详细阐述。棱面9在射出结构8的局部区域12内以不同的角度被以相互不同的形状布置。棱面9的角取向尤其被以随机样式布置。在该实施例中，局部区域12延伸跨过整个射出结构8，即跨过100％的射出结构。
结合图2进一步详细地阐述光学元件6的射出结构8：
在图2中，示出剖切平板状的光学元件6所得的横截面。从反光罩4射出的示例性示出的光射线L1和L2射在光入射面7上，光入射面7在光学元件6的所示实施例中是平面。光射线L1和L2尤其垂直地射在光入射面7上，使得这些光射线在进入光学元件6时仍沿其自身方向而未被改变。随后，光射线L1和L2穿过透明的光学元件6，并且射在射出结构8的棱面9上的光学元件6的另一面上。在图2中，示例性示出四个棱面9-1、9-2、9-3和9-4。
如在图3中所示，射出结构8包括多个在z方向上延伸的具有相邻的棱面9的纵段。在z方向上，相邻的棱面9通过棱边11相互连接。棱边11相互平行定向。在相互邻接的棱面9中形成的棱边11基本上不具有曲率半径尤其小于4mm的倒圆。
基本上，由光学元件6产生的辐射特性是由一个棱面9和平行于光入射面7的平面所形成的夹角α。棱面9的角度α决定了由光学元件6中射出的在棱面9上的光射线的发射角β。
图2示出棱面9-1至9-4的角度α1至α4。由角度α1至α4得到例如光射线L1和L2的发射角β1和β2。
用于棱面9的定向的角度α例如如下这样确定：
首先确定，光学元件6会产生怎样的辐射特性。例如，能够产生对于尾灯功能已知的辐射特性。由此，已知一个棱面9的待产生的发射角β的总分布。因为在实施例中光射线平行地射入光入射面7和棱面9，所以由此得到用于棱面9定向的角度α的分布。对此前提是，棱边11在z方向上的间距l总是相同的，即，棱面9在光入射面7上的投影对于所有的棱面9都是相同的。长度l尤其大于光学元件6的平均厚度d。平均厚度d例如是3mm。指定棱面的角度α由棱边11与光学元件6的平均厚度d、即平面10的间距a获得。
如图2所示，例如从棱面9-1开始。棱边11-0在该棱面9-1的开端与光入射面7的平均厚度d相隔地布置，即a在这种情况下为零。在光学元件6的平均厚度为d的情况下，相邻的棱面9-2的下一个棱边11-1与平面10间隔a-1地布置。由此得到用于定向棱面9-1的角度α1。棱面9-2的棱边11-2至下一个棱面9-3与平面10间隔a-2地布置。间距a-2的数值是负的，因为将棱边11-2布置在平面10的朝向光入射面7的一侧。各个棱面9的间距值a如下这样确定：
首先，在光学元件6的平均厚度为d的情况下确定平面10的最大间距M。这个最大间距M小于光学元件6的厚度d。然后，相继地为棱面9-i(i＝1，…，n)产生随机值Pi。随机值Pi设在0至M之间。对于第一棱面9-1，采取随机值P1的正数值作为间距值a-1。对于下一个棱面9-2采取随机值P2的负数值作为间距值a-2。再对于下一个棱面9-3再次采取随机值P3的正数值作为间距值a-3。因此，对于随后的棱面9采取相继的随机值P的正负交替数值作为相应的棱面9的间距值a。然后，将棱面9的棱边11按照相应的间距值a来布置，从而形成在图2和3中所示的锯齿形形状。因为棱面9的角定向借助随机值而形成，所以很有可能在棱面9的定向方面得到不重复的随机形状。
在选择用于产生间距值a的随机值P时，有利地还考虑的是，上述间距值a的随机值P的偏差不超过限定的百分比10％。
此外，对于全部由棱面9产生的发射角β的分布，考虑车灯1的待形成的辐射特性。其它的次要条件可以在选择随机值P时被考虑进来。
作为确定棱面9的角度α的起始还可以使用已知的枕形光学器件。这种枕形光学器件的枕形凸面与扇形放射平行射入的光束的透镜类似。如果通过光学元件6需要产生和已知的枕形光学器件相同的辐射特性，则各个枕形凸面随机地分布在多个平坦的具有相应角度α的棱面9上。角度α的权重或分布在此与各个透镜的角度的分布一致，所述各个透镜由枕形光学器件的枕形凸面构成。总辐射特性因此与这个枕形光学器件相一致，其中，但是总辐射特性由安置在不重复的样式内的棱面9产生。以这种方式，不会得到基本上规则照亮的平面，而是在较小的观察位置偏差情况下得到闪亮效果。
附图标记列表
1 车灯
2 壳体
3 光源
4 反射罩
5 车灯密封板
6 光学元件
7 光入射面
8 射出结构
9 棱面
9-1 棱面
9-2 棱面
9-3 棱面
10 平面
11 棱边
11-1 棱边
11-2 棱边
11-3 棱边
11-4 棱边
12 局部区域

Claims (11)

1.一种用于车灯(1)的光学元件(6)，具有
-用于被所述车灯(1)的光源(3)的光辐射射入的光入射面(7)，和
-射出结构(8)，其中，如此改变射入的光射线(L1，L2)的方向，从而产生与所述车灯(1)的光源(3)的光辐射的辐射特性不同的辐射特性，
其特征在于，
-所述射出结构(8)包括多个棱面(9)，所述光射线(L1，L2)在其中以发射角(β)射出，所述发射角(β)与所述棱面(9)的相应角度定向(α)有关，并且，
-所述棱面(9)以不同的角度(α)以彼此不重复的样式被安置在所述射出结构(8)的局部区域(12)内，其中，
由各个棱面(9)产生的发射角(β)的分布由所要产生的辐射特性所确定，但是所述各个棱面(9)的角度定向(α)则彼此随机地设置，其中，所述各个棱面(9)是平坦的并且通过棱边(11)相互连接。
2.根据权利要求1所述的光学元件(6)，其中，所述局部区域(12)占据所述射出结构(8)的至少30％。
3.根据权利要求2所述的光学元件(6)，其中，所述局部区域(12)占据所述射出结构(8)的至少70％。
4.根据权利要求3所述的光学元件(6)，其中，所述局部区域(12)是所述射出结构(8)的全部。
5.根据权利要求1至4之一所述的光学元件(6)，其特征在于，所述棱边(11)的曲率半径小于4mm。
6.根据权利要求1至4之一所述的光学元件(6)，其特征在于，所述棱边(11)相互平行地定向。
7.根据权利要求1至4之一所述的光学元件(6)，其特征在于，所述棱面(9)在相邻的棱面(9)的棱边(11)之间的长度大于所述光学元件(6)的厚度(d )。
8.根据权利要求1至4之一所述的光学元件(6)，其特征在于，所述棱面(9)的棱边(11)在垂直于所述光学元件(6)的厚度(d)的方向(z)上的间距(l)总是相同的。
9.根据权利要求1至4之一所述的光学元件(6)，其特征在于，所述棱面(9)的棱边(11)与这些棱边(11)的位置的平均值在所述光学元件(6)的厚度(d) 方向上的间距a如下这样确定：
-确定与所述平均值的最大间距M，
-对于相继出现的棱面(9)在0和M之间产生随机值P，
-对于相继出现的棱面(9)采用相继产生的随机值P的交替的正负值作为相应棱面(9)的间距值a，并且
-所述棱面(9)的棱边(11)以相应的间距值a被设置。
10.根据权利要求9所述的光学元件(6)，其特征在于，只采用这种随机值P用于产生间距值a，对此适用的是，上述间距值a的随机值P的偏差不超过限定的百分比。
11.一种具有如上述权利要求之一所述的光学元件(6)的车灯(1)。
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