CN104822983A - 用于汽车车辆的照明和/或信号通知设备的光导 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于汽车车辆的照明和/或信号通知设备的光导(22)，包括：至少一个进入面(44)、耦合器、主反射面和离开面(36)。光导被布置为使得当将光源(30)布置在相对所述光导(22)的预定点处时，进入面(44)将光从光源传输到耦合器，并且耦合器将光的一部分传输到主反射面，所述主反射面沿与光导的光轴呈至多5度的角度的方向，将所述光的一部分以平行光线的光束的形式直接或间接地引导向所述离开面(36)。

Description

用于汽车车辆的照明和/或信号通知设备的光导
技术领域
本发明涉及一种用于汽车车辆的照明和/或信号通知设备。
背景技术
一种已知方案是，将这种设备装备采用薄片形式的光导以及LED(发光二极管)，其中LED的光线经由所述光导被引导到设备的输出端。因此，从光导产生了具有线性、直线或弯曲轮廓的光束。
光束呈现出总体方向轴，整个光束根据给定的孔径角围绕该轴分布。然而，当使用具有弯曲轮廓的光导时，很难沿特定方向引导由光导发射的光束引导，尤其是引导向车辆内部。“光束引导向车辆内部”的意思是向前引导光束的一部分并且朝向车辆的中轴。
此外，具有线性、直线或弯曲轮廓的光导的发光部分可能看起来是沿其轮廓不均匀或甚至是不连续的，和/或在给定方向可能没有任何光束从光导射出，其被全部反射回光导内部。
发明内容
本发明的一个目的是制作能够减少这些缺陷的光导。
针对这一目的，本发明的主题是一种用于汽车车辆的照明和/或信号通知设备的光导，包括：
-至少一个进入面；
-至少一个耦合器；
-至少一个主反射面；
-离开面，
光导被布置为使得，当将光源布置在相对所述光导的预定点处时，进入面将光从源传输到耦合器，并且耦合器将该光的一部分传输到主反射面，所述主反射面沿与光导的光轴呈至多5度的角度的方向，将所述光的一部分以平行光线的光束的形式直接或间接地引导向所述离开面。
光导的光轴具体是光导所传输的光束的总体方向轴，其中整个光束以给定的孔径角围绕所述光轴分布。
因此，由于引导向离开面的光束中的光线与光导的光轴平行或与之成至多5度的角度，所以本领域技术人员能够更容易引导离开光导的光束，以便符合现行标准。
此外，由于平行光线的光束的原因，因此射向离开面的光线可以更好地分布，并且到达离开面的光束的均匀性得以改善。
此外，还减少了波束在离开面进行内部反射的风险。
所述光导还可包括以下特征中的一个或多个(单独或组合)：
-每个耦合器与反射面相关联。
-进入面具有凹形或凸形形状。因此，进入光导的光束被折射并传输到耦合器。
-所述光导被布置为使得主反射面将平行光线的光束直接引导向离开面。
-光导还包括次反射面，所述次反射面被设计为将来自主反射面的光束向离开面反射。因此，可以设想沿不与光轴平行的轴将耦合器和反射面对齐。这尤其使得能够缩小光导所占的空间。
-主反射面的纵向截面包括两个分支。
-主反射面的纵向截面的较小分支与主反射面的纵向截面的较大分支之间的长度比大于0.8。由于两个分支的长度相似，所以沿反射面的每个分支从耦合器到反射面的光路基本相同。因此，由于形成光导的材料对光的吸收导致的光强衰减对于反射面的每个分支来讲也是相似的，因此平行光线的光束比具有较大长度差别的抛物线形的分支的情况更均匀。根据本发明的一种实施例，主反射面的纵向截面的两个分支具有相同的长度，使得能够改善均匀性。
-两个分支在纵向截面的对称平面的任一侧延伸。
-主反射面的纵向截面可以是抛物线形截面。因此，在耦合器布置在抛物线截面的焦点处的情况下，耦合器将光的一部分传输到主反射面，主反射面将其以平行光束的形式重新引导，或以最多偏差5度的近似平行的光束形式重新引导。
-主反射面具有纵向截面，其侧边相对于光导的光轴倾斜，例如两个边相对于光导的光轴倾斜45度。光导被布置为使得侧边以光束平行的形式重新引导光，或以光束最多偏差5度近似平行的形式重新引导光。两个倾斜侧边可形成两个分支，它们可在截面的对称平面的任一侧延伸，并具有相同的长度。
-反射面至少在其长度的一部分上包括镀铝表面。
-反射面至少在其长度的一部分上包括由两个表面形成的V型轮廓横向截面，所述两个表面之间形成角度(例如90度)。因此，这两个表面可以在针对光线的总内部反射模式中操作，从而不再需要镀铝表面。
-光导采用薄片形式。术语“薄片”意思是在厚度方向由两个面限定边界的形状，其中所述两个面在所述形状的至少一部分上基本彼此平行。薄片本身可具有非平面的形状。
-离开面的形状总体是弯曲形式。离开面可在相互垂直的平面中具有弯曲形状，因此，从垂直于光轴的方向看去，离开面可具有弯曲形状。当沿平行于光轴的方向观看光导时，离开面还可呈现另一弯曲形状。因此，可以理解的是，所述离开面在空间中总体上呈弯曲的形状。因此，离开面的形状可适应预期安装所述光导的车辆的形状。
-离开面的形状是阶梯形，其具有台阶和反台阶，所述台阶与相对于光轴的方向平行，最多偏差10度，所述反台阶各包括针对所述光的至少一个离开小面，从而离开每个小面的光分布在以光轴为轴的圆锥内。该圆锥的孔径角是例如小于100度。例如，对于反向光，孔径角可以在75度到90度的范围内。该孔径角还可小于60度，优选为50度，更优选为40度，尤其是对于白天运行的灯(DRL)的功能来讲更是如此。应该理解的是，当按照光导被安装在汽车车辆上的情况类似的方式来安排光导的位置时，在水平平面内限定所述角度。
-沿光轴方向的台阶和沿与光轴垂直的方向的反台阶均小于5毫米，优选地小于3毫米。从而得到相对均匀的光束，几乎不产生任何热点和/或有限亮度的热点。
-反台阶的小面呈凸形。因此，折射经由每个小面从光导离开的光线，以使从相邻台阶离开的光线之间的交互最少并且光束的光强不会损失或损失很少(尤其对于在将光线通过相邻台阶向光导内部的折射和在相同台阶上的反射来讲)。
-光导包括至少两个耦合器-主反射面组件。光导的离开面的表面积可增加。应注意，耦合器可具有不同的几何形状。
-通过具有直线截面的至少一个链接面(优选地，与光导的光轴平行或与光轴成小于5度的角度)将主反射面连接在一起。因此，促进了对光导的脱模(de-molding)并且促进了光的均匀分布。因此支撑反射面和链接面的部分优选地具有台阶形。
-通过铸模(例如对塑料材料进行铸模)将光导形成为单体的。
本发明的另一主题是一种包括诸如之前所述的光导和至少一个光源的组件，所述光源优选为LED。
本发明的另一主题是一种用于汽车车辆的照明和/或信号通知设备，包括如前所述的光导和/或根据本发明的组件，所述信号通知设备优选为头灯。
根据本发明的另一主题是一种汽车车辆，包括根据本发明的光导和/或组件和/或照明和/或信号通知设备。
附图说明
通过以下以非限制性的方式给出的附图，将更好地理解本发明，其中：
图1是根据本发明的包括至少两个照明设备的汽车车辆的示意图；
图2是根据本发明的照明设备的面视图；
图3是示出了沿光导光线的路径的箭头III的方向的图2的部分视图；
图4是示出了沿光线的路径的轴IV-IV的截面图；
图5是示出了光线的路径的图3的细节的较大比例视图；
图6是示出了光线的路径的图3的透视细节的较大比例视图；
图7是示出了光线的路径的图3的细节的较大比例视图；
图8是示出了沿光线的路径的箭头III的方向的图2中的光导的另一实施例的部分视图；
图9是示出了在光线的路径的图8中的实施例中使用的耦合器的一部分。
具体实施方式
图1示出了包括两个照明设备12的汽车车辆10。每个照明设备12沿与车辆10的纵轴20平行的光轴16发射光束14。从上方看，光束14在光轴16的任一侧形成角18。引导向纵轴20的光束14的一部分被引导向车辆10的内部，而光束14的其它部分则被引导向车辆10的外部。
为了简单起见，在下文中，将参照各个图中所示的正交参考框架，其中X方向是光轴16以及纵轴20的方向，Y方向是与X方向垂直的方向，其与X轴形成水平面。Z轴是竖直的，并且与由X轴和Y轴形成的水平面垂直。
如图2所示，照明设备12包括光导22，光导22总体形状为薄片，所述薄片在厚度方向被在光导22的至少一部分上基本彼此平行的两个主导面32、34限定边界。薄片本身可以是非平面的形状，如图2所示。离开面36位于所述薄片22的至少一个边缘面上。
在所述示例中，所述光导22是单块的，换言之，例如通过对塑料材料进行铸模将光导22形成为单体。
在本示例中，设备12还包括三个印刷电路板24、26、28，它们与光导22的面34平行布置。这些板24、26、28用来对光源30进行供电、控制和承载。
这里，存在10个光源30，本示例中是LED。应理解，该数量不限于10个，而是取决于光导的尺寸。
注意到，来自每个LED 30的光的发射轴都与光导22的薄片垂直。这有利地使得能够在与薄片平行的维度获得更为紧凑的设备。此外，由相同板24、26、28承载的LED 30处于相同平面中，沿光导22的边缘带依次布置。
由每个LED 30发射的光经由与薄片平行的针对光的进入面44透射到光导22中。本示例中，进入面44是一个面。进入面44可具有凹形或凸形形状。
光导22还被针对光的离开面36、针对光的主反射面38、针对光的次反射面40和连接反射面38、40的链接面42来限定边界。链接面42或这些链接面42的至少一部分优选地与光轴16平行。
光导22还包括耦合器46、47。每个耦合器46、47通常包括若干反射小面48。耦合器46、47位于主导面32上，与每个进入面44相对。因此，应理解，耦合器46、47与每个进入面44相关联。例如，这一类型的耦合器在文献FR 2943118中有所描述。
每个进入面44被配置为将由LED 30发射的光传输到与其相关联的耦合器46、47的反射小面48上。
由进入面44传输到耦合器46的光的一部分被耦合器46反射并直接向光导22的离开面36传输，如图4所示。
由进入面44传输到耦合器46的光的另一部分被耦合器46传输到与耦合器46相关联的主反射面38。
每个主反射面38具有抛物线形纵截面，包括在截面的对称平面的任一侧上延伸并且具有相同长度的两个分支。
如图4所示，抛物线形截面的对称轴与X轴平行，且主反射面38被布置为允许以平行光线56的光束的形式通过面38上的单或双反射来反射由耦合器46传输的光。
在图3-7中，以通常方式通过附图标记56示出了光线的路径。
在图4中，可以看出，面38具有V形轮廓的横截面，所示V形轮廓由表面38A和38B形成，在这种情况下，表面38A和38B在XZ平面中形成90度角，并在相同平面中分别与X轴和Z轴成45度角。由耦合器46向主反射面38传输的光线的一部分在表面38A上被第一次反射，在被引导至离开面36之前反射至表面38B。由耦合器46向主反射面38传输的光线的另一部分被反射并直接引导至离开面36。
在图5中，针对耦合器之一，在这种情况下，耦合器位于光导22的一端，主反射面38的抛物线形纵截面的对称轴垂直于X轴，并且次反射面40在薄片的平面中相对于X轴形成45度角。耦合器46和反射面38、40的这一布置使得减小尺寸进而减小由光导12所占用的空间，使其更加紧凑。注意到，在图5中，第一链接面42与X轴平行，第二链接面与X轴垂直；然而，第二链接面42可以与X轴形成不同于90度的角度。由该第二链接面42和X轴形成的角度取决于主反射面38和次反射面40的相对朝向。
反射面38、40还可在至少其长度的一部分上包括镀铝表面。
图2和3中所示的离开面36在不同方向(尤其是两个相互垂直的方向)都是弯曲的。因此，在图2中，离开面36在印刷电路板26上直接呈现出相对显著的弯曲形状或弯曲，其中在图3中，从与图2的平面垂直的平面看去，离开面36呈现出较为不显著的弯曲；离开面在总体上既不平行于也不垂直于光轴16。
图6示出了与其它耦合器46不同的耦合器47。修改小面48的形状和布置，以使将光导22的这一部分的显著弯曲考虑在内。在所示的示例中，只有耦合器47是不同的。根据光导22的弯曲形状，可以具有不止两种不同类型的耦合器46、47。因此，可以设想根据光导22的弯曲，形成全部彼此不同的耦合器。
图6还透视地示出了离开面36。该离开面36采用台阶的形式，所述台阶具有平面台阶50和反台阶52，台阶50垂直于Y轴，反台阶52各包括一个或多个针对光的离开小面54。在本示例中，小面54具有凸形。
例如，台阶50在光轴16(换言之，X轴)的方向和反台阶52在垂直于X轴的方向的长度可小于5毫米，优选地小于3毫米。在所示示例中，台阶和反台阶的长度为2毫米。
现在描述光导22中的光的路径。
由每个LED 30发射的光被光导22中的进入面44折射，并被传输到耦合器46、47，光在此被光导22内的反射小面48反射。耦合器46、47将该光的一部分直接传输到主反射面38，主反射面38将光以平行光线56的光束的形式，沿与光导22的光轴16成至多5度角的方向直接引导至离开面36。
如图5所示，通过耦合器之一，平行光线的光束被主反射面38反射向次反射面40，次反射面40继而沿与光导22的光轴16成至多5度角的方向将其反射至离开面36。在该备选实施例中，可以理解，将光束从主反射面38间接引导向离开面36。
由于形成主反射面38的抛物线的分支具有相似(较短的长度与较长的长度之比大于80％)或甚至相同的长度，因此在主反射面38上以相对均匀的方式接收光，并且经过反射的光线56与抛物线形分支具有不同的长度的情况相比呈现出更为均匀的强度，在抛物线形分支具有不同的长度的情况下，如现有技术中的光导一样，较短的长度与较长的长度之比小于80％。因此，与现有光导中能够观测到的情况相比，由光导22发射的光束中所形成的明暗点的交替减少或甚至大大减少。
如图7所示，当光线56到达离开面36时，每个小面54对光线56进行折射。
因此，以相对于光轴16的角度18发射离开光导22的光。该角度在0度到30度的范围内，优选地在0度到25度之间。
由于每个小面54呈凸形，所以位于光轴16的右手侧的光线56向左侧折射，而位于光轴16的左手侧的光线56向右侧折射。在图7中所示的示例中，这导致光线56向左侧折射，而不是定向到与发射光线56的小面54相邻的台阶50。因此，保留了被衍射小面54所反射的光线的全部强度。
图8示出了根据本发明的光导122，其中光导122与图3中所示的光导的区别在于光导122包括具有不同形状的主反射面138和不同的耦合器146。
光导122还被针对光的离开面36(可以与图3中的情况相同)、针对光的主反射面138和连接反射面138的链接面142限定边界。链接面142优选地平行于光轴16。
光导122还包括耦合器146。每个耦合器146通常包括若干反射小面148，本示例中为三个。耦合器146位于主导面132上，在每个耦合器146的进入面的前方。因此，可以理解，耦合器146与每个进入面相关联。如图9所示，该进入面具有若干进入小面144a、144b和144c。
每个进入小面144a、144b和144c被配置为将由LED 30发射的光传输到与之相关联的耦合器146的反射面148上。
由进入面传输到耦合器146的光的一部分被耦合器146反射并直接向光导122的离开面36传输，如图9所示。
由进入面传输到耦合器146的光的另一部分被耦合器146传输到与之相关联的主反射面138。
每个主反射面38具有纵截面，所述纵截面的侧边相对于光导的光轴16倾斜，例如，如图8所示，两个侧边相对于光导的光轴16倾斜45度。在本示例中，两个倾斜侧边可形成两个分支，它们可如图所示在截面的对称平面的任一侧延伸，并具有相同的长度。
如图8所示，主反射面138及其侧边被布置为允许以平行光线56的光束的形式，通过面138上的单或双反射来反射由耦合器146传输的光。
例如，如图所示，反射小面148(其可以是平面)使光线沿大致与光轴16垂直的方向返回。主反射面的侧边相对于光导122的光轴16倾斜45度，从而沿大致与光导122的光轴16平行的方向反射这些光线。
在图8-9中，通过附图标记56来总体指示光的路径。
无需多言的是，在不偏离本发明的范围的情况下，可以对其进行多种修改。
例如，耦合器46、47可被允许将经由光导的进入面44入射的光引导向离开面36和主反射面38的其它元件替代。还可设想将若干主反射面38的位置安排为使得抛物线形截面的轴与X轴不平行。

Claims (13)

1.一种用于汽车车辆(10)的照明和/或信号通知设备(12)的光导(22)，包括：
-至少一个进入面(44)；
-至少一个耦合器(46、47)；
-至少一个主反射面(38)；
-离开面(36)，
光导(22)被布置为使得当将光源(30)布置在相对所述光导(22)的预定点处时，进入面(44)将光从光源传输到耦合器(46、47)，并且耦合器(46、47)将光的一部分传输到主反射面(38)，所述主反射面(38)沿与光导(22)的光轴(16)呈至多5度的角度的方向，将光的所述一部分以平行光线(56)的光束的形式直接或间接地引导向所述离开面(36)，其特征在于，所述光导(22)采用薄片的形式，所述离开面(36)位于所述薄片的边缘面中的至少一个上，每个耦合器(46、47)与主反射面(38)相关联，所述光导包括至少两个耦合器(46、47)和两个主反射面(38)，主反射面(38)由具有直线截面的至少一个链接面(42)连接在一起，所述至少一个链接面(42)优选地与光导的光轴平行或与所述光轴(16)成小于5度的角度。
2.根据前述权利要求所述的光导(22)，其中所述光导(22)被布置为使得主反射面(38)将平行光线(56)的光束直接引导向离开面(36)。
3.根据权利要求1所述的光导(22)，还包括次反射面(40)，所述次反射面(40)被设计为将来自主反射面(38)的光束向离开面(36)反射。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的光导(22)，其中所述主反射面(38)具有包括两个分支的截面。
5.根据前述权利要求所述的光导(22)，其中较小分支与较大分支之间的长度比大于0.8。
6.根据权利要求5所述的光导(22)，其中主反射面(38)的截面的两个分支具有相同的长度。
7.根据权利要求4-6中的任一项所述的光导(22)，其中所述分支在所述截面的对称平面的任一侧延伸。
8.根据权利要求4-7中的任一项所述的光导(22)，其中所述截面是抛物线形截面。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的光导(22)，其中离开面(36)的形状是总体上弯曲的形式。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的光导(22)，其中离开面(36)呈阶梯的形状，所述阶梯具有台阶(50)和反台阶(52)，所述台阶(50)与光轴(16)平行，最多偏差10°，所述反台阶(52)各包括针对所述光的至少一个离开小面(54)，从而离开每个小面(54)的光分布在以光轴(16)为轴的圆锥内。
11.根据前述权利要求所述的光导(22)，其中所述小面(54)呈凸形。
12.一种如前述权利要求中的任一项所述的光导组件(22)，具有至少一个光源(30)，所述光源优选为LED。
13.一种用于汽车车辆的照明和/或信号通知设备(12)，优选是头灯，包括如权利要求1-11中的任一项所述的光导(22)和/或如权利要求12所述的组件。
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