CN107036026B - 用于在光导体中的分束器的附加光学系统 - Google Patents

用于在光导体中的分束器的附加光学系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于在光导体中的分束器的附加光学系统，用于车辆的发光组件具有至少一个光导体，该光导体从通到分叉部中的共同的端部区域出发在分叉部处分支成至少两个光导体区段，其中，共同的端部区域具有光主传播方向，其中，光导体区段具有用于耦出光的一个或多个耦出部位；以及用于使在分叉部处从该至少一个光导体射出的散射光均匀化的中间元件，其中，中间元件在该至少两个光导体区段之间延伸并且具有光射入面以及与光射入面相对而置的用于将光发出到处于光导体区段之间的区域中的光射出面，其中，中间元件的光射入面与处在分叉部的顶点处的分束点相间隔，其中，光射入面大致正交于共同的端部区域的光主传播方向定向。

Description

用于在光导体中的分束器的附加光学系统
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的发光组件，其具有至少一个光导体，该光导体从通到到分叉部(Gabelung)中的共同的端部区域出发在分叉部处分支成至少两个光导体区段，其中，共同的端部区域具有光主传播方向，其中，光导体区段具有用于耦出光的一个或多个耦出部位(Auskopplungsstelle)；以及用于使在分叉部处从该至少一个光导体射出的散射光均匀化的中间元件，其中，该中间元件在该至少两个光导体区段之间延伸并且具有光射入面以及与光射入面相对而置的用于将光发出到处于光导体区段之间的区域中的光射出面。
背景技术
在车辆制造中越来越多地使用发光组件，其中，将来自光源的光在端面处输入发光棒(Leuchtstab)中。光在具有大多圆形的、但是也可能具有其它的例如椭圆形的横截面的光导体的分界壁处在内部中被全反射，然而在缺陷部位
Figure BSA0000142841230000011
处并且主要在与缺陷部位相对而置的一侧处被发出。在机动车制造中常常通过设计规定来确定发光棒的几何构造，其中，所期望的轮廓常常不再能通过唯一的发光棒来实现并且在许多情况中需要将发光棒分成两个分枝。
在根据现有技术的发光组件中，在沿着光导体、尤其在分叉部的区域中均匀的光密度方面产生问题，其中，根据观察角度出现不可控的光斑、但是尤其是暗点。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种发光组件，其使能够发出均匀的光图(Leuchtbild)并且在此可简单制造。
该目的利用一种开头所提及的类型的发光组件来实现，在其中根据本发明中间元件的光射入面与处在分叉部的顶点处的分束点(Strahlteilungspunkt)相间隔，其中，光射入面大致正交于共同的端部区域的光主传播方向定向。
由于根据本发明的特征，提供一种发光组件，其不仅使能够发出均匀的光图而且可简单地来制造。通过设置中间元件(其光射入面正交于光主传播方向定向并且其与分叉部的顶点或处于其中的分束点相间隔)，从分叉部射出的散射光可朝向中间元件传播，其中，光通过光射入面射入中间元件中、在中间元件内传播、至少部分地交织并且通过中间元件的光射出面射出。由此能够以简单的方式使从分叉部射出的散射光均匀化。该组件不以中间元件的几何形状满足形状地匹配于分叉部为前提条件，从而可在分束点与中间元件之间留有空间。因此，中间元件经受更低的制造公差且因此可成本有利地被引入导体区段之间。根据本发明的发光组件不必强制性地仅具有唯一的中间元件。中间元件也可多件式地来构造。
表述“处于分叉部的顶点处的分束点”被理解成在光主传播方向上观察最后的点，光导体区段在正交于光主传播方向定向的横截面图中触碰到该点处，使得散射光可以从该点射出。
尤其可设置成，中间元件的光射出面大致平行于光射入面。由此可实现中间元件和由此发光组件的特别简单的构造。
此外可设置成，中间元件的光射入面具有轮廓，该轮廓为了从中间元件通过光射出面射出的光的成型(Formung)构造成使得在分叉部的区域中从光射出面发出的光的与角度相关的强度大致与从光导体区段发出的光的与角度相关的强度基本上一致。分叉部的区域被理解成从分叉部的顶点朝向中间元件延伸并且超过中间元件延伸了在顶点与中间元件之间的距离的区域。通过光辐射的保持相同的与角度相关的强度实现，因此，所发出的光在光导体区段与中间元件之间的区域中的过渡从不同角度观察显得连续。
为了使通过中间元件发出的光附加地均匀化可设置成，光射入面沿着其在光导体区段之间的延伸具有波形的轮廓。根据平行光线的光束的相应的入射方向，在射入时在凹部的区域中发生发散的折射，在凸起的区域中发生会聚的折射。在发散与汇聚之间进行过渡的点可根据平行光线的光束的取向而“移动”。
尤其在此可设置成，波形轮廓相应于在中间元件的延伸的方向上从一光导体区段朝向下一光导体区段传播的波函数(Wellenfunktion)的轮廓来构造。表述波函数的轮廓被理解成在一定的时刻波函数的实际值的空间分布。波的这样的定向证实为特别有利的。
尤其可设置成，波函数的振幅为0.02mm至0.1mm并且波函数的波长处于0.25mm至1.5mm的范围中。由此可特别有效地平衡经由光射入面射入中间元件中的光的不均匀性。波函数优选地可构造成正弦函数的形式。
此外可设置成，波函数的波长与各个耦出部位沿着光导体区段的纵向延伸的长度一致。由此可借助于中间元件引起尽可能类似于通过光导体区段所引起的光痕(Lichteindruck)。
如果光导体区段的耦出部位通过构造在光导体内的光耦出元件、尤其光耦出棱镜来构造，可以是特别有利的。
在此，如果光导体区段在彼此并排地布置的光耦出元件处相应具有至少一个连续的条带(其中，条带沿着相应光导体区段的纵向延伸一直延伸到分叉部，从而可将光从光导体区段偏转到中间元件的光射入面中)，可以是特别有利的。由此可使通过中间元件发出的光附加地均匀化。
如果光射出面连续地、尤其平滑地伸延，可以是特别有利的。尤其可设置成，中间元件的光射出面在横向于中间元件的纵向延伸的横截面中大致具有与光导体区段的光射出面在横向于光导体区段的纵向延伸的横截面中相同的形状，其中，例如该形状逆着光传播方向观察是凸状的。表述“大致相同的形状”被理解成在光辐射时对于观察者引起与所参考的形状相同的印象的形状。在当前情况中，这意味着观察者以肉眼至少在通过光导体组件光辐射期间不能辨识出在中间元件与至光导体区段的过渡部之间的差别。
尤其可设置成，光导体具有用于耦入光的光耦入面，其关联有光源。特别优选地可设置成，光源包括LED。
为了将中间元件简单地固定在光导体或光导体区段处可设置成，中间元件与用于在光导体处或在光导体区段处的夹持的夹持件相连接。
尤其可设置成，中间元件与遮盖元件相连接，该遮盖元件延伸直至分叉部并且通在夹持件中，夹持件作用在分叉部处用于在分叉部处的夹持。
在本发明的一特别简单的变体中可设置成，光导体具有恰好两个彼此分支的光导体区段。
为了实现特别匀整的均匀化，如果光导体区段在分叉部的区域中构造成使得其朝向中间元件与中间元件共同地大致构造出等腰三角形、尤其等边三角形的形状，证实为有利的。在此，该三角形的边不必强制性地直线地伸延，而是同样可以是弯曲的。
如果中间元件朝向直至光导体区段延伸，使得可通过中间元件的光射出面发出的光能够无缝地联接到可通过光导体发出的光处，可以是特别有利的。尤其为了该目的可设置成，中间元件形状配合地接触光导体区段。
此外可设置成，中间元件与分束点相间隔至少10mm距离。随着距离增大，可越来越简单地实现：从分叉部射出的散射光由于其发散而如此宽地扫过中间件的入射面，使得从光导体区段的光耦出部位发出的光无缝地、不留下暗点地衔接。对此备选地或补充地，同样可根据在分叉部的区域中光导体的直径或厚度或者其曲率半径来确定与分束点的距离。
尤其可设置成，该中间元件由透明材料构成。透明材料尤其被理解成无色的材料。
本发明的另一方面涉及一种具有至少一个根据本发明的发光组件的车辆前照灯、尤其机动车前照灯以及一种具有至少一个根据本发明的发光组件和/或具有至少一个根据本发明的车辆前照灯的车辆、尤其机动车。
附图说明
接下来根据在附图中所说明的示例性的而非限制性的实施形式来更详细地阐述本发明。其中：
图1示出了根据本发明的发光组件的示意性的、透视性的侧视图，
图2示出了根据图1的发光组件从斜上方的图示，
图3a示出了对根据图1和2的发光组件的分叉部的详细视图而图3b示出了所属的剖示图，
图4a至4d示出了根据图1至3的中间元件的不同图示，
图5a示出了根据本发明的发光组件的概览图，其中，中间元件与夹持件相连接，以及
图5b示出了中间元件的夹持件的详细图示。
在以下附图中(只要没有另外说明)相同的附图标记表示相同的特征。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的用于车辆的发光组件1的示意性的、透视性的侧视图，该发光组件具有在本示例中由两个相互连接的发光棒2′和2″(参见图3a和3b)构造而成的光导体2和中间元件3。原则上可任意选择光导体2的数量。光导体2从共同的通到分叉部G中的端部区域E出发在分叉部G处分支成至少两个光导体区段4′和4″，其在所示出的实施例中相互连接成环或成带有倒圆的角的矩形。共同的端部区域E具有光主传播方向X，其在安装在车辆中的状态中例如可与车辆纵轴线的方向一致。光导体区段4′和4″具有在图3中示出的用于耦出光的耦出部位5。中间元件3设立用于使在分叉部G处从该至少一个光导体2射出的散射光均匀化并且在该至少两个光导体区段4′和4″之间延伸。中间元件3具有在图4a至4c中详细示出的光射入面3a以及与光射入面3a相对而置的用于将光发出到处于光导体区段4′和4″之间的区域中的光射出面3b。
中间元件3的光射入面3a与处于分叉部G的顶点处的分束点P(参见图3a以及图3b)相间隔，其中，光射入面3a大致正交于共同的端部区域E的光主传播方向X定向。光射出面3b和光射入面3a可彼此大致平行地定向。
图2示出了根据图1的发光组件1从斜上方的图示。图3a示出了对根据图1和2的发光组件1的分叉部G的详细视图。其中可辨识出构造成光耦出棱镜的形式的耦出部位5。在本实施例中，这两个所示出的光导体区段4′和4″分别具有至少一个条带6，其由光耦出元件5的连续的并排排列来构造，其中，条带6沿着相应的光导体区段4′或4″的纵向延伸朝向直至分叉部G延伸，从而可使光从光导体区段4′或4″偏转到中间元件的光射入面之中。光射出面3b可连续地、尤其平滑地伸延。光导体2此外具有用于耦入光的光耦入面2a，其关联有在附图中没示出的光源，该光源优选地可以是LED。
如在图3a中可辨识出的那样，在不设置中间元件3的情况下可能产生暗区域(例如在角度范围α中)，其由在分叉部G的区域中的不均匀的辐射特性引起。这主要由此造成，即尽管设置附加的耦出元件5′(在图3a中通过虚线表示)(其可伸入深达分叉部G中)，由于在相应的光导体区段(在本实例中4″)处的全反射不能实现光耦出到区域α中。光导体区段的该区域在无中间元件的情况下显得较暗。如此例如光束L1由于全反射在光导体内被继续偏转并且被阻止射出。反之，示例性的光束L2(其将可通过附加的耦出元件5′从光导体区段4″耦出)将射到光导体区段4′上或者进入其中。因此，不能以简单的方式通过设置附加的耦出元件5′来解决从光导体到区域α中的不均匀辐射的问题。发出的光的均匀化通过在该至少两个光导体区段4′和4″之间延伸的中间元件3来实现。在图3a中在置于中间元件3之后的区域中示例性地示出了彼此平行定向的光束，其应表示均匀的光辐射。在此涉及简化的图示-实际上从中间元件3或光射出面3b射出的光束不限于特定的方向，而是根据到中间元件3中的入射、中间元件3尤其光射入面和射出面3a和3b的设计被向不同的方向上辐射。在此重要的是，光分布持续地进行。就此被理解成从不同观察角度在光图中不具有以肉眼可辨识出的变暗的空隙的光分布，使得在光导体区段4′和4″之间的过渡不显眼地进行并且在光分布中很大程度上保持不被察觉。
光导体例如可具有6至12mm的直径。在光传播方向上的最小曲率半径可由此受限制，即违反全反射条件并且在弯曲区域中可能会射出虚光(Fehllicht)。如果光导体由聚碳酸酯(PC)来构造，在光传播方向与光导体区段的分界面处的切线之间直至51°的角度进行全反射。光导体尤其可按照经验法则来设计，根据经验法则弯曲半径(例如40至80mm)不应低于光导体的直径的7倍，以防止虚光在弯曲区域中射出。直接在分束点P中可导致虚光射出，如果不使其均匀化其形成热点(Hotspot)。
图4a至4c示出了根据图1到3的中间元件3的不同的图示。图4a示出了对中间元件3的光射入面3a对中间元件3的正视图。其中可辨识出，光射入面3a沿着其在光导体区段4′和4″之间的延伸具有波形轮廓。该轮廓相应于在中间元件3的延伸的方向上从一光导体区段4′朝向下一光导体区段4″传播的波函数来构造，其中，波函数的振幅A例如可在0.02mm至0.1mm之间而波函数的波长例如可在0.25mm至1.5mm的范围中。在此波函数优选地是正弦形。波函数的曲线可在图4b中良好地识别出，图4b示出对中间元件3的斜视图伸延。图4c示出对中间元件3的光射出面的正视图。
而通过设置中间元件3实现光图的均匀化，由此可隐蔽在光导体区段4′和4″之间的过渡并且实现连续的均匀的辐射(亦即还在朝向光导体区段的过渡区域中)。
如在图4a和4b中所示，中间元件3的光射入面3a具有波形的轮廓。由此可通过交替地准直的和扩张的区域使射到光射入面3a上的光改变和偏转成使得能够引起与在光导体区段4′和4″的未后置有中间元件3的区域中通过耦出部位5所引起的相同的光痕。由此可获得特别均匀的光痕。
耦出部位5优选地构造为棱镜并且与相应的光导体区段的辐射面相对而置。在光传导方向上其通常具有大约1.5mm的间距。
尤其可设置成，光导体区段4′、4″在分叉部G的区域中构造成使得其朝向中间元件3与中间元件3共同地大致构造等腰三角形、尤其等边三角形的形状。由此可获得光导体区段4′、4″的或通过光导体区段4′、4″发出的光的特别均匀的且简单的布置。尤其为了该目的可设置成，中间元件3朝向直至光导体区段4′、4″延伸，使得可通过中间元件3的光射出面3b发出的光可无缝地联接到可通过光导体2发出的光处。
在所示的实施例中，发光棒具有6mm的直径并且中间元件3与分束点P间隔32mm。在本示例中，这些尺寸特别适合于提供一种发光组件，在其中从分叉部G射出的散射光由于其发散而如此宽地扫过中间元件3的入射面3a，使得从光导体区段4′和4″的光耦出部位5发出的光无缝地、不留下暗点地衔接。光导体区段4′和4″本身在其光射出面、即光从光导体区段射出的面处不具有耦出部位，由此改善发光组件的效率。而耦出部位5与这些光射出面相对地布置。因此可构造较长的光导体。较低的效率可通过更高的耦入的光流来补偿，由此然而在发光组件、尤其发光源中的热损失升高且因而需要提高的冷却能力。
图4d示出了中间元件3沿着图4b的剖线BB的剖示图。在其中可良好地辨识出，中间元件3的光射出面3b在当前的横向于中间元件3的纵向延伸定向的横截面中具有凸出的形状，其在本示例中大致相应于光导体区段4′、4″的光射出面在横向于光导体区段4′、4″的纵向延伸的横截面中的形状。
图5a示出了根据本发明的发光组件1的概览图，其中，中间元件3与用于在光导体2处或在光导体区段4′、4″处夹持的夹持件3c相连接，如这在根据附图5b的详细图示中可辨识出的那样。中间元件3尤其可与遮盖元件3d相连接，该遮盖元件延伸直至分叉部G并且通在夹持件3c中，该夹持件作用在分叉部G处用于在分叉部G处的夹持。
鉴于该教导，专业人士能够在无创造能力的情况下得到本发明的其他的、未示出的实施形式。因此本发明不限于所示出的实施形式。也可考虑将本发明或实施形式的各个方面选取并且相互组合。重要的是本发明所基于的思想，其可由专业人士在了解本说明书的情况下以各种各样的方式来实施并且尽管如此作为这样的保持不变。

Claims (27)

1.一种用于车辆的发光组件(1)，其具有：
-至少一个光导体(2)，所述光导体从通到分叉部(G)中的共同的端部区域(E)出发在所述分叉部(G)处分支成至少两个光导体区段(4',4'')，所述共同的端部区域(E)具有光主传播方向(X)，其中，所述光导体区段(4',4'')具有用于耦出光的一个或多个耦出部位(5)，以及
-用于使在所述分叉部(G)处从所述至少一个光导体(2)射出的散射光均匀化的中间元件(3)，其中，所述中间元件(3)在所述至少两个光导体区段(4',4'')之间延伸并且具有光射入面(3a)以及与所述光射入面(3a)相对而置的用于将光发出到处于所述光导体区段(4',4'')之间的区域中的光射出面(3b)，
其特征在于，所述中间元件(3)的光射入面(3a)与处在所述分叉部(G)的顶点处的分束点相间隔，其中，所述光射入面(3a)大致正交于所述共同的端部区域(E)的光主传播方向(X)定向，其中，所述中间元件(3)与遮盖元件(3d)相连接，所述遮盖元件延伸直至所述分叉部(G)并且通在夹持件(3c)中，所述夹持件作用在所述分叉部(G)处用于在所述分叉部(G)处的夹持。
2.根据权利要求1所述的发光组件(1)，其特征在于，所述光射出面(3b)大致平行于所述光射入面(3a)定向。
3.根据权利要求1或2所述的发光组件(1)，其特征在于，所述中间元件(3)的光射入面(3a)具有轮廓，其为了使从所述中间元件(3)通过所述光射出面(3b)射出的光成型构造成使得在所述分叉部(G)的区域中从所述光射出面(3b)发出的光的与角度相关的强度与从所述光导体区段(4',4'')发出的光的与角度相关的强度大致一致。
4.根据权利要求1或2所述的发光组件(1)，其特征在于，所述光射入面(3a)沿着其在所述光导体区段(4',4'')之间的延伸具有波形的轮廓。
5.根据权利要求4所述的发光组件(1)，其特征在于，所述波形的轮廓相应于在所述中间元件(3)的延伸的方向上从一光导体区段(4',4'')朝向下一光导体区段(4',4'')传播的波函数的轮廓来构造。
6.根据权利要求5所述的发光组件(1)，其特征在于，所述波函数的振幅为0.02mm至0.1mm并且所述波函数的波长处于0.25mm至1.5mm的范围中。
7.根据权利要求5或6所述的发光组件(1)，其特征在于，所述波函数的波长与各个耦出部位(5)沿着光导体区段(4',4'')的纵向延伸的长度一致。
8.根据权利要求1或2所述的发光组件(1)，其特征在于，所述光导体区段(4',4'')的耦出部位(5)由构造在所述光导体(2)内的光耦出元件来构造。
9.根据权利要求8所述的发光组件(1)，其特征在于，所述光耦出元件是光耦出棱镜。
10.根据权利要求8所述的发光组件(1)，其特征在于，所述光导体区段(4',4'')在彼此并排布置的光耦出元件处相应具有至少一个连续的条带，其中，所述条带沿着相应的所述光导体区段的纵向延伸部延伸直至所述分叉部(G)，从而能够使光从所述光导体区段(4',4'')偏转到所述中间元件(3)的光射入面(3a)中。
11.根据权利要求1或2所述的发光组件(1)，其特征在于，所述光射出面(3b)连续地伸延。
12.根据权利要求11所述的发光组件(1)，其特征在于，所述光射出面(3b)平滑地伸延。
13.根据权利要求1或2所述的发光组件(1)，其特征在于，所述中间元件(3)的光射出面(3b)在横向于所述中间元件(3)的纵向延伸的横截面中大致具有与所述光导体区段(4',4'')的光射出面在横向于所述光导体区段(4',4'')的纵向延伸的横截面中相同的形状。
14.根据权利要求13所述的发光组件(1)，其特征在于，所述形状逆着所述光主传播方向观察是凸状的。
15.根据权利要求1或2所述的发光组件(1)，其特征在于，所述光导体(2)具有用于耦入光的光耦入面，其关联有光源。
16.根据权利要求15所述的发光组件(1)，其特征在于，所述光源包括LED。
17.根据权利要求1或2所述的发光组件(1)，其特征在于，所述中间元件(3)与用于在所述光导体(2)处或在光导体区段(4',4'')处夹持的夹持件(3c)相连接。
18.根据权利要求1或2所述的发光组件(1)，其特征在于，所述光导体(2)具有恰好两个彼此分支的光导体区段(4',4'')。
19.根据权利要求18所述的发光组件(1)，其特征在于，所述光导体区段(4',4")在所述分叉部(G)的区域中构造成使得其朝向所述中间元件(3)与所述中间元件(3)共同地大致构造等腰三角形的形状。
20.根据权利要求19所述的发光组件(1)，其特征在于，所述光导体区段(4',4")在所述分叉部(G)的区域中构造成使得其朝向所述中间元件(3)与所述中间元件(3)共同地大致构造等边三角形的形状。
21.根据权利要求1或2所述的发光组件(1)，其特征在于，所述中间元件(3)朝向直至所述光导体区段(4'、4'')延伸，使得能够通过所述中间元件(3)的光射出面(3b)发出的光能够无缝地联接到能够通过所述光导体(2)射出的光处。
22.根据权利要求1或2所述的发光组件(1)，其特征在于，所述中间元件(3)与所述分束点相间隔至少10mm。
23.根据权利要求1或2所述的发光组件(1)，其特征在于，所述中间元件(3)由透明材料构成。
24.一种车辆前照灯，其具有至少一个根据权利要求1-23中任一项所述的发光组件(1)。
25.根据权利要求24所述的车辆前照灯，其中，所述车辆前照灯是机动车前照灯。
26.一种车辆，其具有至少一个根据权利要求1到23中任一项所述的发光组件(1)和/或具有至少一个根据权利要求24或25所述的车辆前照灯。
27.根据权利要求26所述的车辆，其中，所述车辆是机动车。
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