CN105473383B - 机动车辆照明构件的含与光源偏置的发光元件的照明系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种照明系统(10)，该照明系统包括：一个印刷电路板(12)，该印刷电路板装备有在照明方向(L)上发射光束(15)的LED(14)；一个光学模块(16)，该光学模块被形成为传播和传输所述光束(15)，具有用于接收光束的一个接收表面(18)和用于发射光束的一个发射表面(19)；以及至少一个遮掩元件(20)，该至少一个遮掩元件用于遮掩由所述LED发射的光束，该遮掩元件以如下方式延伸：从至少一个LED开始朝该接收表面；基本上平行于该至少一个LED的照明方向、在该至少一个LED的外围的至少一部分之上、并且在分隔该LED与该接收表面的距离的至少一部分之上。

Description

机动车辆照明构件的含与光源偏置的发光元件的照明系统
本发明涉及一种尤其用于机动车辆照明构件的、具有与光源偏置的发光元件的照明系统、尤其是光源隐蔽在其中的照明系统。
某些照明系统包括配备有发光二极管的印刷电路板，这些发光二极管通常称为LED、电连接至印刷电路。印刷电路板(经常缩写为PCB)是一种支撑件，通常是一块板，能够使一组电子部件电联结在一起，以便产生复杂的电子电路。这种板是平面的，并且包括由绝缘材料隔开的一个或多个薄铜层的组件。这种板可以是刚性的或柔性的。在照明装置中，配备有LED的印刷电路板或板件通常与所希望的照明方向成直角进行布置而用于良好的光的显现，大多数光束是由二极管在与印刷电路板成直角的方向上发出的。然而，在汽车领域中，特别是在前照灯的应用中，这种与照明方向成直角的定位使前照灯明显变得庞大并限制了设计。
还存在涉及与LED相关联的照明光学模块的照明系统，以便确保导光功能。这些LED则被布置成与该光学模块的距离较短，以使该光学模块接收这些LED发出的光。该光学模块经常与该照明系统的另一个元件(例如遮光罩或偏转器)结合。这类遮光罩经常距这些LED一段距离与这些LED的照明方向成直角地延伸。这类照明系统因而由相对于彼此布置的许多元件组成，这样使其组装复杂。此外，这类照明系统具有很大的体积，这样会限制它们的布置和形式，这特别是在汽车领域是不希望的。另外，在这种类型的照明系统中，每个LED是有差别的、并且是可见的。出于美观的原因，这可能是聪明的做法，以提高照明系统的外观风格、同时保留了其照明功能。
因此需要一种能够至少部分地弥补这些缺点并改变设计的照明系统。
为此目的，本发明的一个主题涉及一种尤其用于机动车辆前照灯的照明系统，该照明系统包括：
-一个印刷电路板，该印刷电路板装备有适用于在照明方向上发射光的多个发光二极管，以及
-一个光学模块，该光学模块被形成为传播和传输所述光束，具有旨在接收所述光束的一个接收表面和用于再传输所述光束的一个发射表面，
其特征在于，该照明系统包括至少一个元件，该至少一个元件用于遮掩由所述发光二极管发射的光束，该至少一个元件如以下方式延伸：
-从至少一个发明二极管朝所述接收表面，
-基本上平行于所述至少一个发光二极管的该照明方向、在所述至少一个发光二极管的外围的至少一部分上、并且在分隔所述发光二极管与所述接收表面的距离的至少一部分上。
发光二极管通常在许多方向上发射多条光线：因此由这些光线组成的光束总体上展现出圆锥的形式。在本申请中，LED的照明方向被认为是界定了由LED发射的光束的圆锥的对称轴的方向。
根据本发明的至少一个遮掩元件的存在可以将这些LED定位在距该光学模块一定距离处，而来自LED的光束在这些LED与该光学模块之间在横向于照明方向的方向上不可视，该至少一个遮掩元件至少部分地包围或框住由该至少一个LED发射的光束。因此该光学模块可以由与该照明系统的其他元件、尤其与该遮掩元件区分开而同时被这些LED以连续且均匀的方式照亮的一个元件形成。在这些LED与该光学模块之间的这种间距可以改善照明美观性。实际上，该信号元件可以具有“错视画”类型的美观的外观，因为该信号元件可以按某种方式表现为悬浮状，而在该信号模块中没有可视的支撑或固持元件，这些LED被该至少一个遮掩元件遮掩，仿佛只有该光学模块被照亮。
可以用任何不允许光线穿过的材料来生产遮掩元件。它可以有利地用一种不透光的聚合物材料(例如用聚丙烯)来生产。
该光学模块可以在聚合材料或玻璃中形成，优选地是半透明或透明的，适于传播或引导在其体积内环行的至少一个光束，特别是由发光二极管发出的光束。所用的材料可以是适合用于引导光线的任何材料，例如玻璃或聚合物类型的材料，有色的或是无色的，例如聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。各光学模块因而可以简单地制造，并且其形式可以被适配于用于容纳该照明系统的部件。
根据本发明的照明系统可以包括多个遮掩元件，一个遮掩元件与一个或多个LED相关联。然后每个遮掩元件可以有利地总体地围绕一个或多个LED或者这些遮掩元件可以有利地通过与这些LED基本上成直角的壁来彼此链接，从而避免从照明系统的外部注意到这些LED的任何可能性。然而，这个实施例不是优选地。
有利地并且以非限制性的方式，该照明系统可以包括用于遮掩由所有的LED发射的光束的一个单一元件，这可以使其能够简化该照明系统的生产和组装。
在这种情况下，该单一遮掩元件如以下方式延伸：
-从例如被安排在相同平面中的所有的LED开始朝所述接收表面，
-基本上平行于所述LED的照明方向、在该组LED的外围的至少一部分上、并且在分隔该组LED与该光学模块的接收表面的距离的至少一部分上。
然后该单一遮掩元件可以有利地总体地围绕该组LED或者这个单一遮掩元件可以有利地包括与这些LED基本上成直角的至少一个壁，从而避免从照明系统外部注意到这些LED的任何可能性。
对于一个更简单的实施例，该印刷电路板可以有利地被安排的方式为使得这些LED以平行或基本上平行的照明方向L发光。
对于一个更简单的实施例，还可以有利地在相同平面中沿直线或曲线(例如，圆形线)安排这些LED。于是该印刷电路板可以是多边形或椭圆形形式(例如圆形或可能的环形)的平面板。
于是该光学模块可以具有一种形式，其(横向于这些LED的照明方向的)截面具有与由这些LED形成的线的形式类似的形式。例如，如果这些LED被安排成圆形，则该光学模块可以呈圆柱形或锥形冠环的形式、或呈圆锥或半球的形式。
有利地，单一掩蔽元件则还可以具有与该光学模块的形式类似的形式，例如，圆柱形或锥形冠环的形式、或锥形的形式。
有利地并且以非限制性的方式，该光学模块可以与这些LED的照明方向基本上成直角地延伸和/或该光学模块的接收表面在基本上与这些LED的照明方向成直角的一个平面中延伸。该光学模块可以进一步地被一个壳体支撑，该壳体还支撑这个或这些遮掩元件以及装备有多个LED的印刷电路板。
为了进一步限制零件的数量，所述至少一个遮掩元件可以被结合在一个壳体中、尤其位于该壳体内部、或者可以形成一个壳体。这个壳体可以用于支撑待印刷的电路板和该光学模块、以及该照明系统的可能的其他元件。
该至少遮掩元件可以延伸至该光学模块。然而，这个实施例从美观的观点出发并不优选，并且该光学模块的接收表面更加优选地不与该遮掩元件接触。作为一个实例，5mm至2cm的距离可以将该至少一个遮掩元件与该接收表面分隔开。
有利地并且以非限制性的方式，该至少遮掩元件可以从所述至少一个发光二极管开始、在将这个发光二极管与所述接收表面分隔的距离的至少50％、甚至至少60％上延伸。有利地，该至少遮掩元件可以在足以隐藏LED和印刷电路板的距离上延伸。
有利地并且以非限制性的方式，该至少遮掩元件可以从所述至少一个发光二极管开始在将这个发光二极管与所述接收表面分隔的距离的最多95％、甚至最多75％上延伸。在该至少一个遮掩元件与该接收表面之间的距离方面的增加可以改善该照明系统的美观效果。
有利地并且以非限制性的方式，该照明系统可以包括一个准直装置，该准直装置与每个发光二极管都关联并且被安排为朝所述接收表面准直光束。这可以使其能够通过将光束聚焦在其接收表面上来改善该光学模块的照明度。
准直装置可以被安排的方式为将这些发光二极管发射的70％至100％的光辐射、优选从80％至100％的辐射、甚至从90％至100％的辐射聚焦在所述接收表面上。
这种准直装置优选地直接邻近于LED来定位。
总体上，该光线准直装置可以包含菲涅耳透镜、瞄准器、棱镜或刻面类型的一个或多个常规光学元件。
任选地，该接收表面的尺寸将能够被形成的方式为拾取在已经穿过准直装置后可能的由发光二极管发射的所有光辐射。
有利地并且以非限制性的方式，该至少一个遮掩元件可以包括基本上平行于所述照明方向的至少两个侧壁，该至少两个侧壁在其间限定了一个凹槽，该凹槽包括面朝所述光学模块的接收表面显现的一个开口端以及在所述照明方向上距所述开口端的一个远端，所述印刷电路板位于所述远端处的该凹槽的内部或外部。
这种安排可以简单地生产该至少一个遮掩元件，尤其是当它被结合在壳体中时。实际上，可以在该壳体的边缘的延伸部中生产这些侧壁之一。
因此，该凹槽被两个侧壁界定，一个被称为外侧壁并且另一个被称为内侧壁。例如，当该内侧壁形成一个圆柱或截头圆锥时，该外侧壁则可以在该壳体的边缘的延伸部中紧固到该壳体上，并且该内侧壁可以被紧固到与照明方向基本上成直角的壁上并且关闭在该内侧壁与该壳体之间、或从该内侧壁的一个边缘至另一个边缘形成的空白空间。这些安排可以特别是当该印刷电路板位于该凹槽外部时改善这些LED的隐蔽性。
有利地并且以非限制性的方式，该凹槽的远端可以被与所述至少一个发光二极管的照明方向基本上成直角的底壁关闭。于是这个底壁将所述至少两个侧壁链接并且可以用于支撑和/或稳定印刷电路板的固定。当该印刷电路板位于该凹槽外部时，底壁则被穿透以用于由这些LED发射的光束通过。
应注意的是，这些准直装置可以被直接固定到印刷电路板或遮掩元件上，例如，固定到遮掩元件的底壁上。作为一个变体，它们还可以关闭该凹槽的面朝每个LED的所述远端。
本发明不受限于该至少一个遮掩元件的具体形式。根据一个具体实施例，单一遮掩元件可以限定单一凹槽，该凹槽(在横向于照明方向的截面中)的形式与LED的安排类似。
有利地，当这些LED沿圆形线被安排在相同的平面中时，单一遮掩元件可以限定一个单一凹槽，该单一凹槽呈冠环的形式并且面对这个凹槽的开口，该光学模块可以具有空心圆柱或空心截头圆锥的形式，该凹槽和该光学模块的轴线重合。
有利地并且以非限制性的方式，该照明系统可以进一步包括用于将该光学模块固定到壳体或至少一个遮掩元件上的至少一个元件。显而易见地，该至少一个固定元件可以将该光学模块保持在距该遮掩元件一定距离处。
这个或这些固定元件可以是形式和尺寸不同的杆或条，如矩形杆或条。优选地，这个或这些固定元件是用与该光学模块相同的材料制造的，即，适用于传播和传输光束的材料，这样能够增大该光学模块的“悬浮”效果，这类元件使光的传播受到很少干扰或不受干扰。
固定元件的数量不受限制，只要它能够确保固持功能。总体上，使用至少两个固定元件，但是单一的固定元件也是有可能的。
这个或这些固定元件可通过所述元件的端部区域被固定到该光学模块的外表面上，对侧的端部区域能够固定到该壳体或该至少一个遮掩元件上。
本发明还涉及一种配备有根据本发明的照明系统的机动车辆照明构件。
这种照明构件尤其可以从用于车辆信号传递的前照灯(或光学块)以及旨在定位于车辆内部的环境照明灯中选择。优选地，该构件是前照灯。
照明构件通常包括一个壳体，该壳体的一面是半透明的或透明的而用于光束的输出。于是根据本发明的照明系统被安排在该壳体内部，这些LED的照明方向穿过该壳体的半透明或透明面离开。
本发明的照明系统的该至少一个遮掩元件可以被结合在该照明构件的壳体中。它可以例如与其以单件式来生产。
本发明的另一个目的涉及一种装备有至少一个根据本发明的照明系统的机动车辆。
具体地，所述照明系统可以装备以下构件中的至少一个构件：
-一个位于该车辆的内部中的环境照明灯，
-一个车辆信号灯。
前面或后面的信号灯尤其可以从白天行驶灯(在车辆开始移动时自动打开的灯，已知缩写为“DRL”)、侧灯、倒车灯、雾灯、闪光灯、停车灯或其他任何信号灯中进行选择。
现在将参照所附的非限定性附图来对本发明进行说明，在附图中：
-图1是配备有根据本发明的照明系统的车辆前照灯的部分透视图；
-图2是在图1的照明系统的局部横截面中的透视图；
-图3表示图1的照明系统在横截面中的部分示意图。
基本平行应被理解为是指与特定方向形成最多±20°的角或最多±10°的角。
图1部分地表示用于车辆信号传递的前照灯1，该前照灯包括壳体3，其一个面5是半透明的或透明的而用于光束的输出。这个面5可以采用在所展现的实例中的任何平面形式或更复杂的形式。
这个前照灯1配备有根据本发明的照明系统10，在图2和图3中对其进行更详细的表示。
照明系统10因而包括：
-印刷电路板12，该印刷电路板装备有适用于在照明方向(L)上发射光束的多个发光二极管14(为了清楚起见，在图3中表示为单个二极管)，以及
-光学模块16，该光学模块被形成为传播和传输所述光束，具有旨在接收所述光束的接收表面18和用于再传输所述光束的发射表面19。
在所呈现的实例中，所有LED 14的光束的照明方向基本上平行于相同的照明方向L来发射。这些LED 14被安排在与照明方向L成直角的相同平面中的圆形线中。它们被印刷电路板12支撑和供电，该印刷电路板本身为环形形式。
根据本发明，照明系统10包括用于遮掩由LED 14发射的光束的元件20。这个遮掩元件20如以下方式延伸：
-从LED 14开始朝接收表面18，
-基本上平行于LED 14的照明方向L、在所有LED 14的外围的至少一部分上、并且在分隔该组LED与接收表面18的距离的至少一部分上。
遮掩元件20是在不允许光线穿过的材料中，例如不透光聚合物材料。然而在图1中，这个遮掩元件被呈现为透明的，使其可以与印刷电路板12和LED 14区分开。
所呈现的遮掩元件20包括基本上平行于所述照明方向L的两个侧壁22、24。这些侧壁22、24限定凹槽26，该凹槽包括面朝所述光学模块的接收表面18显现的开口端28以及在所述照明方向L上远离开口端28的远端30。
印刷电路板12位于这个远端30处。
在所呈现的实例中，如可以在图2中看见的，凹槽26具有朝其开口端28加宽的锥形冠环的形式。凹槽26还被在其距开口端28的远端30的一侧上的底壁32关闭。印刷电路板12被安排为在凹槽26外部邻近于这个底壁32，被设置在底壁32中的穿孔34允许由LED 14发射的光束通过。
在这个实例中，底壁32具有与LED 14同样多的穿孔34，每个孔34都面朝LED 14定位。
然而在没有被呈现的多个变体中，这个底壁34可以是实心的，不具有孔34，印刷电路板12则被安排在凹槽26内部。印刷电路板12甚至可以形成凹槽26的底壁。
最后，遮掩元件20形成壳体3的一部分，如在图2中可以更加具体地看见的。在这个图2中，应注意的是，遮掩元件20是与壳体的壁3a以单件式生产的，该壁在与照明方向L基本上平行的方向上延伸。壳体的壁3a还可以是与环形板12同心的锥形或圆柱形的。遮掩元件20在壳体内部面朝这个壳体壁3a的内面3b定位。更确切地，其外侧壁24在凹槽26的开口端28的一侧上与臂3a链接。LED 14因此被完全地隐蔽。此外，在这个实例中，与照明方向L基本上成直角的遮掩壁35在凹槽26的开口端28的一侧上从内侧壁22、在壳体的整个内表面上延伸。然而这个遮掩壁35可以被另一个照明元件(未呈现)替换。
在图1和图2所展现的实例中，光学模块16具有锥形冠环形式，具有前外表面160以及与前外表面160平行的后外表面161，这两个前外表面160和后外表面161分别是平面的、并且分别在外侧和内侧通过侧向外表面162、163相联结，这样形成了朝向前外表面160会聚的截头锥的侧壁。光学模块16例如在透明的PMMA中。在所呈现的实例中，前部外表面160以及侧向外表面162和163形成光学模块16的发射表面19，后部外表面161形成光学模块16的接收表面18。该接收表面位于距遮掩元件20的开口端28一定距离处并且与照明方向L成直角地延伸。
因此，光学模块16、遮掩元件20和印刷电路板12都在(与照明方向成直角的)横截面中具有圆形形式，并且其轴线是同心的。然而这些元件可以具有其他形式，具有同样同心地安排的旋转对称性。
光学模块16可以通过两个在对角线相对的固定元件7(在图1中呈现)来固定到壳体3上。每个固定元件7都是由与光学模块16相同材料(在此为PMMA)的矩形条形成的，其一个末端7a被紧固到光学模块16上并且其另一个末端7b在该壳体的壁3a的外部被固定到壳体3上。这些固定元件7确保了光学模块16被保持在距遮掩元件20并且距壳体3一定距离处。
图3示意性地呈现了图2的照明系统10并且更加具体地示出了由LED 14发射的光线所采取的方向。因此，LED 14发射穿过该光学模块的接收表面18进入光学模块16中的光束15。由光学模块16传输的光束17穿过其发射表面19离开。
为了避免由LED 14发射的光射线的损失，准直装置36被安排在LED 14的前方，这个装置被安排以便使光束15的圆锥与遮掩元件20不进行接触。此外，应注意的是，接收表面18比凹槽26的开口端28的截面更大，以便拾取所有的光束15。
参照附图描述的照明构件1是机动车辆前照灯。
然而，本发明不限于该照明构件的类型和形式，其还可以是用于车辆或建筑的照明构件的内部或外部。
根据本发明的照明系统实际上提供了能够用于许多构件的优点，特别集中于努力为其减小体积和重量并且为其改善外观。

Claims (14)

1.一种照明系统(10)，包括：
-一个印刷电路板(12)，该印刷电路板装备有适用于在照明方向(L)上发射光束(15)的多个发光二极管(14)，以及
-一个光学模块(16)，该光学模块被形成为传播和传输所述光束(15)、具有旨在接收所述光束的一个接收表面(18)和用于再传输所述光束的一个发射表面(19)，
其特征在于，该照明系统包括用于遮掩由所述发光二极管发射的光束的至少一个遮掩元件(20)，该至少一个遮掩元件以如下方式延伸：
-从至少一个发光二极管朝所述接收表面，
-基本上平行于所述至少一个发光二极管的该照明方向、在所述至少一个发光二极管的外围的至少一部分上、并且在分隔所述发光二极管与所述接收表面的距离的至少一部分上，该遮掩元件(20)从所述至少一个发光二极管开始在分隔所述发光二极管与所述光学模块的所述接收表面的距离的最多95％上延伸，
该照明系统包括一个准直装置(36)，该准直装置与每个发光二极管(14)相关联并且被安排为将来自所述发光二极管(14)的光束(15)朝所述接收表面(18)准直。
2.如权利要求1所述的照明系统(10)，其特征在于，该照明系统包括用于遮掩由所有的所述发光二极管发射的光束的一个单一遮掩元件(20)。
3.如权利要求1或2所述的照明系统(10)，其特征在于，所述遮掩元件(20)被结合在一个壳体(3)中或者形成一个壳体。
4.如权利要求3所述的照明系统(10)，其特征在于，所述遮掩元件(20)位于该壳体内部。
5.如权利要求1至2之一所述的照明系统(10)，其特征在于，该遮掩元件(20)从所述至少一个发光二极管开始在分隔所述发光二极管与所述接收表面的距离的至少50％上延伸。
6.如权利要求1至2之一所述的照明系统(10)，其特征在于，该遮掩元件(20)包括基本上平行于所述照明方向(L)的至少两个侧壁(22，24)，该至少两个侧壁限定了一个凹槽(26)，该凹槽包括面朝所述光学模块的接收表面(18)显现的一个开口端(28)以及在所述照明方向(L)上远离所述开口端(28)的一个远端(30)，所述印刷电路板(12)位于所述远端(30)处在该凹槽(26)的内部或外部。
7.如权利要求6所述的照明系统(10)，其特征在于，该凹槽(26)的该远端(30)由一个底壁(32)关闭，该底壁基本上与所述至少一个发光二极管的照明方向(L)成直角。
8.如权利要求7所述的照明系统(10)，其特征在于，所述底壁(32)被穿透。
9.如权利要求1至2之一所述的照明系统(10)，其特征在于，该照明系统包括至少一个固定元件(7)，该至少一个固定元件用于将该光学模块固定到一个壳体(3)上或者固定到该遮掩元件(20)上。
10.如权利要求9所述的照明系统(10)，其特征在于，该至少一个固定元件(7)用于将该光学模块固定在适用于传播和传输光束的材料中。
11.如权利要求1所述的照明系统(10)，其特征在于，所述照明系统用于机动车辆前照灯(1)。
12.一种装备有如权利要求1至11之一所述的照明系统(10)的机动车辆照明构件(1)。
13.一种装备有至少一个如权利要求1至11之一所述的照明系统(10)的机动车辆。
14.如权利要求13所述的机动车辆，其特征在于，所述照明系统装备有以下构件中的至少一个构件：
-位于该车辆的内部中的一个环境照明灯，
-一个车辆信号灯。
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