CN106030356A - 用于发光单元的光导引元件 - Google Patents

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Abstract

用于发光单元的光导引元件（1），包括带有至少一个光进入面（2）和至少一个光逸出面（3）的光导引体（5），其中，所述至少一个光进入面（2）具有多个至少在光传播方向（‑x）上相对彼此偏置的进入部分面（2a），其中，进入部分面（2a）基本上法向于光传播方向（‑x）定向。

Description

用于发光单元的光导引元件
技术领域
本发明涉及用于发光单元的光导引元件，包括带有至少一个光进入面和至少一个光逸出面的光导引体。
此外本发明涉及发光单元、尤其机动车大灯，带有至少一个根据本发明的光导引元件。本发明的附加的方面涉及带有至少一个根据本发明的发光单元的机动车。
背景技术
光导引元件具有的任务是，将光从至少一个光进入面朝向至少一个光逸出面来转向。在此光在过渡到光导引元件中以及从光导引元件中过渡出来时取决于进入和逸出角度以及介质的折射系数（在所述介质处进行光的进入和逸出）来转向。所述转向影响在光导引元件中的光分布以及光像（Lichtbild），所述光像由光导引元件产生。这引起，由光导引元件产生的光像会具有明显的不均匀性，例如如果光导引元件形成光学的信号机构的组成部分、如例如行驶方向显示器（“闪烁灯”）、日间行车灯或位置灯，或者但是光应该通过光导引元件发出到车辆内部空间中并且在此均匀的发光密度分布是重要的，那么所述不均匀性在一些情况下损害光导引元件的功能。
发明内容
因此本发明的任务是完成如下光导引元件，利用其能够克服现有技术的缺点并且其实现由光导引元件发出的光的均匀的光分布或均匀的光像。
所述任务利用开头提及的类型的光导引元件来解决，在其中根据本发明，所述至少一个光进入面具有多个至少在光传播方向上相对彼此偏置的进入部分面，其中，进入部分面基本上法向于光传播方向定向。多亏本发明可行的是，完成如下光导引元件，防止不期望的由光折射所引起的不均匀性和光像的传播方向的变化，能够简单且成本适宜地制造并且此外是耐用的并且仍然允许光进入面的如下伸延，所述伸延与关于光传播方向的通常伸延不同。
表述“基本上法向于光传播方向定向”在本公开的范围内被理解成，关于光传播方向的定向为至少在85°和95°、优选地88°和92°之间。光传播方向在此相应于光在光导引元件中的主传播方向、尤其光学的轴线的方向。进入部分面自然用于光到光导引元件中的进入并且构造为平的面。偏置能够以正的或负的x方向来设计；这能够取决于3D载体线的伸延。
优选地能够设置成，相邻的进入部分面彼此毗邻。其中不应该被理解成，相邻的进入部分面彼此接触（这由于在光传播方向上的偏置而不可能），而是这反而意味着，相邻的进入部分面如下来布置，即使得相邻的进入部分面到平行于进入部分面定向的平面中的投影会彼此接触。由此给出进入部分面的特别有效的布置。
尤其能够设置成，相邻的进入部分面在光传播方向上相对彼此偏置。进入部分面全部基本上法向于光传播方向定向并且因此同样基本上相对彼此平行取向。因此法向于进入部分面定向的轴线基本上平行于光传播方向定向。优选地所有的相对彼此相邻的进入部分面在光传播方向上关于相邻的进入部分面偏置。由此关于光传播方向斜倾伸延的光进入面（或任意的3D曲线线条（3D-Kurvenzüge））能够通过多个基本上法向于光传播方向定向的单个的进入部分面来特别简单且同时形状准确地设计。
进入部分面原则上的为基本上法向于光传播方向定向的平的面，所述面由毗邻的面、例如壁部面所限制，其中，光进入面由进入部分面的总和构成。
优选地能够设置成，相邻的逸出部分面彼此毗邻。其中不应该被理解成，相邻的逸出部分面彼此接触（这由于在光传播方向上的偏置而不可能），而是这反而意味着，相邻的逸出部分面如下来布置，即使得相邻的逸出部分面到平行于逸出部分面定向的平面中的投影彼此接触。由此给出逸出部分面的特别有效的布置。
尤其能够设置成，相邻的逸出部分面在光传播方向上相对彼此偏置。优选地，所有的相对彼此相邻的逸出部分面在光传播方向上关于相邻的逸出部分面偏置。由此关于光传播方向斜倾伸延的光逸出面能够通过多个基本上法向于光传播方向定向的单个的逸出部分面来特别简单且同时形状准确地设计。
逸出部分面原则上为基本上法向于光传播方向定向的平的面，所述面由毗邻的面、例如壁部面所限制，其中，光逸出面由逸出部分面的总和构成。原则上还能够想到，逸出部分面不是精确地实施成平的而是例如具有轻微的弯曲。在此重要的是，与精确地平的形状的偏差不是突显成使得逸出部分面关于光传播方向的基本上法向的取向是不可能的。
为了防止光在从光导引元件中通过光逸出面逸出时的不期望的转向，能够设置成，所述至少一个光逸出面具有多个至少在光传播方向上相对彼此偏置的逸出部分面，其中，逸出部分面基本上法向于光传播方向定向。这改善由光导引元件发出的光像的均匀性、尤其在至少部分地斜倾于光传播方向定向的光逸出面的情况下。
适宜地能够设置成，彼此毗邻的进入部分面借助于平行于光传播方向定向的壁部面而相对彼此偏置。壁部面的这种定向减少在壁部面处的不期望的转向或反射，从而朝光导引元件指向的光能够特别有效地通过光进入面耦入到光导引元件中。在实践中能够出于制造技术上的原因还带有关于传播方向具有直到2°的角度的引出斜倾（Auszugsschrägen）。
同样能够设置成，彼此毗邻的逸出部分面借助于平行于光传播方向定向的壁部面相对彼此偏置。壁部面的这种定向减少在壁部面处的不期望的转向或反射，从而从光导引元件中通过光逸出面逸出的光能够特别有效地且均匀地来发出。
在本发明的一种适宜的变型方案中，单个的或所有的壁部面能够基本上水平定向，由此能够形成光进入和/或光逸出面的复杂的形状。表述“单个的壁部面”通常表示一定数量的壁部面，其中，这种数量能够为一个、两个、三个或多于三个。
与此备选地，单个的或所有的壁部面能够基本上竖直定向。由此例如可行的是，实现光进入和/或光逸出面关于光传播方向的水平的斜倾，如这例如于在现代的车辆中的机动车大灯中由于车辆前部的锲形而典型地设置的那样。
在本发明的另一变型方案中又能够设置成，单个的或所有的壁部面基本上法向于载体曲线（Trägerkurve）的法向投影定向，其中，载体曲线的法向投影进行到关于光传播方向（-x）法向定向的平面中。光导引元件在此如下成形，即使得所述光导引元件跟随载体曲线的伸延或载体曲线容纳在光导引元件中。载体曲线不必强制性地处一个平面中而是能够原则上具有任意的伸延。
水平、竖直和偏斜这些陈述在此基于光导引元件的典型的装入位置，在所述装入位置中光传播方向在水平的方向上进行。这不排除，光导引元件还能够如下安装，即使得光传播方向例如竖直取向。
在本发明的另一改进方案中能够设置成，通过壁部面构造出立方形的结构。由此实现构造出不仅在水平的方向上以及在竖直的方向上斜倾的光进入和/或光逸出面。
为了附加地提高通过光导引元件发出的光的光像的均匀性，能够设置成，构造在壁部面到进入和/或逸出部分面的过渡处的边缘被倒圆，其中，倒圆具有在0.05和0.3mm之间的、优选地0.15mm的半径。碰到倒圆上的光以这种方式散射，由此例如在单个的壁部面之间的过渡在光导引元件的光像中不可见。
为了避免进入到光导引元件中的和从光导引元件中逸出的光射束的不期望的转向，能够设置成，逸出部分面基本上平行于进入部分面定向。表述“基本上平行”在此意味着，定向最大以5°、优选地3°、特别优选地2°的角度与彼此不同。
为了实现光进入面的足够精细的分级，能够设置成，进入部分面具有在水平的方向上最大2.5mm的、优选地在1mm和2.5mm之间的延伸。
为了实现光逸出面的足够精细的分级，能够设置成，逸出部分面具有在水平的方向上最大2.5mm的、优选地在1mm和2.5mm之间的延伸。由此光导引元件的光逸出面的水平的斜倾能够特别精细且由此对于观察者而言几乎不能可见地分辨。
同样能够设置成，进入部分面具有在竖直的方向上最大2.5mm的、优选地在1mm和2.5mm之间的延伸和/或逸出部分面具有在竖直的方向上最大2.5mm的、优选地在1mm和2.5mm之间的延伸。
有利地光体能够实施为实心体，由此完成光导引元件的成本适宜的并且耐用的结构。
尤其光体能够由聚碳酸酯和/或聚甲基丙烯酸甲酯制成，因为这些材料具有特别有利的光导引性质。
根据本发明的光导引元件能够尤其安装在发光单元中、尤其在机动车大灯中，其中，发光单元有利地具有至少一个耦入光的元件、优选地发光棒（Leuchtstab），所述元件布置在光导引元件的光进入面之前。在此，“在光进入面之前”这一布置意味着，耦入光的元件向着光导引元件的光传播方向紧挨着光导引元件来布置，从而光能够通过耦入光的元件耦入到光导引元件的光进入面中。耦入光的元件能够具有光源或但能够通过光源来供给。这种光源能够例如为LED。
在另一方面中本发明涉及带有至少一个根据本发明的发光单元的机动车。
附图说明
在下面按照在图中示出的、示例性的并且非限制性的实施方式来进一步讨论本发明。其中
图1示出根据现有技术的光导引元件的示意性的图示，
图2示出根据本发明的第一实施方式的光导引元件的示意性的图示，
图3示出根据本发明的第二实施方式的光导引元件的透视的图示，
图3a示出根据本发明的第二实施方式的光导引元件的正视图，
图4示出根据本发明的第三实施方式的光导引元件连同前置的发光棒的透视的后视图，
图5示出朝根据本发明的光导引元件连同画入的光射束的射束路径的俯视图，
图6示出根据本发明的第三实施方式的光导引元件的光进入面的局部，
图7示出根据本发明的第三实施方式的光导引元件的光逸出面的局部，以及
图8示出朝根据本发明的第三实施方式的光导引元件1的光进入部分面2a的俯视图。
具体实施方式
在下面只要没有其它说明的话，相同的附图标记表示相同的特征，所述特征此外具有相同的性质。
图1示出根据现有技术的光导引元件1的示意性的图示。光导引元件1具有光进入面2和光逸出面3，其中，前置于光导引元件1的是耦入光的元件4。光射束由耦入光的元件4在光学的轴线，所述光学的轴线例如在车辆纵轴线的方向上定向）的光传播方向-x（在图中选取右手的笛卡尔的坐标系统，在其中x轴线向着车辆的行驶方向并且z轴线竖直定向）的方向上通过光进入面2耦入到光导引元件1中，其中，光射束在此以与90°不同的角度α、例如α=80°，碰到光进入面2上，光进入面2在示出的示例中因此关于法向于光传播方向定向的平面以10°倾斜。于在带有与彼此不同的光学的密度（或折射系数）的不同的光学的介质之间的过渡中使得光射束（其不垂直地碰到处在介质之间的边界面上）根据物理学的定律来转向。在根据图1的当前的示例中，光射束在进入到光导引元件1中时朝向垂线并且在从光导引元件1中逸出时离开垂线来折射。因为光逸出面3平行于光进入面2定向并且由相同的介质包围，故光射束在进入在光导引元件1中时的转向的程度与在从光导引元件1中逸出时的转向的程度相协调。因此射束在从光导引元件1中逸出之后与在进入到光导引元件1中之前相同地定向，其中，光射束在此以长度L偏置。所述偏置引起，光导引元件1具有变暗的区域1a，所述区域不被进入的光射束所到达并且因此看起来是黑暗的。在光导引元件1的光像中的这种不均匀性是不利的并且在许多功能方面（否则为了所述功能能够使用光导引元件）成问题。
图2示出根据本发明的第一实施方式的光导引元件1的示意性的图示。光导引元件1在此包括光导引体5，其中，所述体优选地实施为透明的实心体，其例如能够具有聚碳酸酯和或聚甲基丙烯酸甲酯。光导引元件1具有光进入面2和处于相对于光进入面2的光逸出面3。相反于现有技术的光进入和逸出面，光进入面2具有多个单个的进入部分面2a并且光逸出面3具有多个单个的逸出部分面3a，它们至少在光传播方向–x上相对彼此偏置，其中，不仅进入部分面2a而且逸出部分面3a基本上法向于光传播方向-x定向。表述“多个”在此被理解成一定数量的至少两个、优选地至少三个、四个或还明显更多、例如至少十个、二十个或多于三十个进入和/或逸出部分面2a和3a。
相邻的逸出部分面3a在此彼此毗邻，其中，它们在光传播方向–x上相对彼此偏置。所述偏置通过平行于光传播方向-x定向的壁部面6进行。类似于图1，在示出的示例中通过耦入光的元件4将耦入到光体5的光进入面2中并且通过光逸出面3（或进入逸出部分面3a）通过光导引元件1将光放出。基本上法向于光传播方向-x定向的进入和逸出部分面2a和3a促使，进入到光导引元件1的光体5中的光射束法向地碰到相应的面上并且因此不转向。这引起在光体5中的均匀的光分布并且阻止于在光导引元件1中的传播时的不期望的转向。相反于根据图1的光导引元件1，此时区域1a是均匀的并且明亮地被照亮。前置于光导引元件1的耦入光的元件4为了将光射束朝向光进入面2转向的目的而典型地具有散射光的元件7、尤其偏转棱镜。
在根据图2的实施方式中，壁部面6基本上竖直定向。由此可行的是，光进入面2实施成在水平方向上斜倾。这同样适用于光逸出面3。这种斜倾尤其在如下光导引元件1中是重要的，所述光导引元件必须以最不同的几何的形状来设计，以便例如相应于设计规定和/或实现其它的与光导引元件1处于接合的模块的一定的设计。例如能够在装入在机动车大灯中的光导引元件1中设置有在行驶方向上的斜倾（因为现代的机动车的车辆前部通常具有锲形，故车辆大灯不再法向地以及斜倾于行驶方向定向），其中，光射束典型地仍旧必须在行驶方向上来放出。因此在这些情况中必要的是，使得光进入面2以及光逸出面3斜倾于光传播方向-x定向。由于相对彼此在光传播方向–x的方向上偏置的并且基本上法向于光传播方向-x定向的部分面2a和3a而可行的是，通过使相应的面2或3具有多个单个的相对彼此偏置的部分面2a或3a的方式，使得光进入面2和光逸出面3实施成斜倾于光传播方向-x，并且在此同时避免光射束的不期望的转向。
在本发明的第一实施方式中，壁部面6竖直定向，由此光进入和光逸出面2和3的水平的斜倾能够以简单的方式实现。与此备选地，壁部面6还能够水平定向，由此能够实现在竖直的方向上的斜倾。光进入面2的设计方案不必强制性地与光逸出面3的设计方案相协调。同样壁部面6能够偏斜地（也就是说既不水平也不竖直地）来定向。同样壁部面6能够基本上法向于3D载体曲线C到由轴线z和y撑开的平面中的法向投影来定向，其在图8中示出。载体曲线C容纳在光导引元件1之内，其中，光导引元件1的形状跟随载体曲线C的伸延。构造在相应的壁部面6至进入和/或逸出部分面2a和3a的过渡处的边缘优选地倒圆，其中，倒圆具有在0.05和0.3mm之间的、优选地0.15mm的半径。为了能够实现斜倾的尽可能精细的分级，能够设置成，进入部分部分面和/或逸出部分面2a、3a具有在水平的方向上最大2.5mm的、优选地在1mm和2.5mm之间的延伸。
光导引元件1具有引导光的外面8，所述外面从光进入面2朝向光逸出面3延伸。虽然在图2中可看出外面8的仅仅一侧，但通过外面8原则上代表了整个的处于光进入和光逸出面2、3之间的面。
图3示出根据本发明的第二实施方式的光导引元件1的透视的图示。其中将耦入光的元件4布置在光导引元件1的光体5之前，其中，光逸出面3又具有逸出部分面3a，所述逸出部分面在示出的示例中具有少许更复杂的结构，其中，相邻的逸出部分面3a借助于偏斜的壁部面6相对彼此在光传播方向–x上偏置。
图3a示出根据本发明的第二实施方式的光导引元件的正视图。其中光导引元件1或光导引元件1的光体5以正视图示出，所述正视图示出光逸出面3，所述光逸出面具有大量单个的逸出部分面3a，通过使逸出部分面3a布置成行和列的方式，使得所述逸出部分面形成立方形的结构，其中，相邻的逸出部分面3a相对彼此偏置。
图4示出根据本发明的第三实施方式的光导引元件1连同前置的发光棒4的透视的后视图。在该示例中使得进入部分面2a通过竖直的壁部面6在光传播方向–x的方向上相对彼此偏置。逸出部分面3a与此相反地不仅利用水平以及竖直定向的壁部面6相对彼此偏置，由此完成立方状的结构（参见图7），利用所述结构实现光逸出面3的竖直的以及水平的斜倾。
图5示出朝根据本发明的第三实施方式的光导引元件1连同其中示例性地示出的光射束的射束路径的俯视图。图6示出根据本发明的第三实施方式的光导引元件1的光进入面2的局部。其中竖直的壁部区段6明显可看出，利用所述壁部区段使得进入部分面2a相对彼此偏置并且由此完成光进入面2的水平的斜倾。图7示出根据本发明的第三实施方式的光导引元件1的光逸出面3的局部，在所述第三实施方式中通过使相邻的逸出部分面3a以之前提及的方式借助于水平的和竖直的壁部面6在光传播方向-x的方向上（或自然还向着光传播方向-x）相对彼此偏置的方式，使得光逸出面3具有阶梯形的结构，由此形成楼梯结构，其具有在y方向上的和在z方向上的等级。顺着和向着光传播方向–x的偏置能够原则上自由地相应于光技术上的要求来选取。壁部面的取向基本上平行于光传播方向–x进行。因此在本发明的该第三实施方式中对于每个进入部分面2a配属有在光逸出部分面3a处的“列”（在示出的实施方式中对于每个光进入部分面2a配属有五个布置成彼此相叠的光逸出部分面3a）。
图8示出朝根据本发明的第三实施方式的光导引元件1的光进入部分面2a的俯视图。其中可看出载体曲线C，其能够由光技术人员预设并且其决定性地确定光导引元件1的形状。壁部面6法向于载体曲线C的法向投影定向，其中，载体曲线C的法向投影进行到关于光传播方向-x法向定向的平面中。投影平面因此处在由轴线z和y撑开的平面中。载体曲线C不必强制性地处一个平面中而是能够原则上具有任意的伸延。
鉴于这种教导，本发明能够任意的为本领域技术人员所知的方式来改动并且因此不受限于示出的实施方式。同样能够考虑本发明的或示出的实施方式的单个的方面并且将其与彼此组合。重要的是处于本发明的基础的思想，所述思想能够由本领域技术人员以本说明书的知识以多种多样的方式来实施并且仍然像这样保持不变。

Claims (23)

1. 光导引元件（1），用于发光单元，包括带有至少一个光进入面（2）和至少一个光逸出面（3）的光导引体（5），其特征在于，所述至少一个光进入面（2）具有多个至少在光传播方向（-x）上相对彼此偏置的进入部分面（2a），其中，所述进入部分面（2a）基本上法向于光传播方向（-x）定向。
2. 根据权利要求1所述的光导引元件（1），其中，相邻的进入部分面（2a）彼此毗邻。
3. 根据权利要求1或2所述的光导引元件（1），其中，相邻的进入部分面（2a）在光传播方向（-x）上相对彼此偏置。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的光导引元件（1），其中，所述至少一个光逸出面（3）具有多个至少在光传播方向（-x）上相对彼此偏置的逸出部分面（3a），其中，所述逸出部分面（3a）基本上法向于所述光传播方向（-x）定向。
5. 根据权利要求4所述的光导引元件（1），其中，相邻的逸出部分面（3a）彼此毗邻。
6. 根据权利要求4或5所述的光导引元件（1），其中，相邻的逸出部分面（3a）在光传播方向（-x）上相对彼此偏置。
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的光导引元件（1），其中，彼此毗邻的进入部分面（2a）借助于平行于所述光传播方向（-x）定向的壁部面（6）相对彼此偏置。
8. 根据权利要求4至7中任一项所述的光导引元件（1），其中，彼此毗邻的逸出部分面（3a）借助于平行于所述光传播方向（-x）定向的壁部面（6）相对彼此偏置。
9. 根据权利要求7或8所述的光导引元件（1），其中，单个的壁部面（6）基本上水平定向。
10. 根据权利要求7至9中任一项所述的光导引元件（1），其中，单个的壁部面（6）基本上竖直定向。
11. 根据权利要求7至10中任一项所述的光导引元件（1），其中，单个的壁部面（6）基本上法向于载体曲线（C）的法向投影定向，其中，所述载体曲线（C）的法向投影进行到关于所述光传播方向（-x）法向定向的平面中。
12. 根据权利要求7至11中任一项所述的光导引元件（1），其中，通过所述壁部面（6）构造有立方形的结构。
13. 根据权利要求7至12中任一项的光导引元件（1），其中，构造在所述壁部面（6）到进入和/或逸出部分面（2a、3a）的过渡处的边缘是倒圆的，其中，倒圆具有在0.05和0.3mm之间的、优选地0.15mm的半径。
14. 根据权利要求4至13中任一项所述的光导引元件（1），其中，所述逸出部分面（3a）基本上平行于所述进入部分面（2a）定向。
15. 根据权利要求1至14中任一项所述的光导引元件（1），其中，所述进入部分面（2a）具有在水平的方向上最大2.5mm的、优选地在1mm和2.5mm之间的延伸。
16. 根据权利要求4至15中任一项所述的光导引元件（1），其中，所述逸出部分面（3a）具有在水平的方向上最大2.5mm的、优选地在1mm和2.5mm之间的延伸。
17. 根据权利要求1至16中任一项所述的光导引元件（1），其中，所述进入部分面（2a）具有在竖直的方向上最大2.5mm的、优选地在1mm和2.5mm之间的延伸。
18. 根据权利要求4至17中任一项所述的光导引元件（1），其中，所述逸出部分面（3a）具有在竖直的方向上最大2.5mm的、优选地在1mm和2.5mm之间的延伸。
19. 根据权利要求1至16中任一项所述的光导引元件（1），其中，光体（5）实施为实心体。
20. 根据权利要求1至17中任一项所述的光导引元件（1），其中，所述光体（5）由聚碳酸酯和/或聚甲基丙烯酸甲酯制成。
21. 发光单元、尤其机动车大灯，带有至少一个根据权利要求1至10中任一项所述的光导引元件（1）。
22. 根据权利要求21所述的发光单元，其中，所述发光单元具有至少一个耦入光的元件（4）、优选地发光棒，所述元件布置在所述光导引元件（1）的光进入面（2）之前。
23. 带有至少一个根据权利要求21或22所述的发光单元的机动车。
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