CN107921908B - 用于机动车的照明装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车的照明装置，包括具有一个或多个LED的一个LED单元或多个LED单元(1)以及具有第一和第二边界面(401、402)的板状漫射体(4)，在所述边界面之间存在具有预规定厚度(d)的光散射材料。所述漫射体(4)的设置在第一和第二边界面(401、402)之间的一个端面构成照明装置的对于观看者可见的光出射面(403)。此外，所述一个LED单元(1)或多个LED单元(1)与第一边界面(401)相邻地设置并且在运行中朝向第一边界面(401)的方向发射光，该光通过第一边界面(401)进入漫射体(4)中。这样构造和设置漫射体(4)，使得所述一个LED单元(1)或多个LED单元(1)的通过第一边界面(401)进入的光的至少一部分在漫射体(4)中被传导至光出射面(4)并且在那里从照明装置射出。

Description

用于机动车的照明装置
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的照明装置。
背景技术
由现有技术已知用于机动车的照明装置，其可借助LED单元在车辆的内部空间中和外部产生各种不同类型的光分布。
为了实现均匀的光照射，在这种照明装置中经常使用由光散射材料制成的板状漫射体，在此LED单元的光在漫射体的厚度方向上穿过漫射体。但在此应注意，在漫射体和LED单元之间必须保持足够的间距，因为否则LED单元的各个照明点是可见的，由此所产生的光分布的外观不均匀。由于待设置在漫射体和LED单元之间的间距至少应是相邻LED单元之间的间距的50％，因此这种照明装置需要非常多的安装空间，因此这种照明装置由于窄小的空间条件而不能或很难用于许多机动车应用中、如作为环境或轮廓照明。
发明内容
因此，本发明的任务在于提供一种具有小尺寸的用于机动车的照明装置。
根据本发明的照明装置用于机动车、如轿车亦或卡车或摩托车。该照明装置包括一个或多个LED单元，任一LED单元包括一个或多个LED。根据具体实施方式，LED单元可具有包括红色、绿色和蓝色LED的RGB-LED单元和/或包括红色、绿色、蓝色和白色LED的RGBW-LED单元以及必要时也可具有包括单个白色LED的白光LED单元或包括单个单色LED的单色LED单元。在一种优选实施方式中使用APA10x或WS281x型的LED单元及其技术改进。但也可能在必要时使用其它LED。
在根据本发明的照明装置中还设置有具有第一和第二边界面的板状漫射体。在所述边界面之间存在具有预规定厚度的光散射材料。第一和第二边界面因此位于漫射体的面状延伸区中。术语“板状漫射体”在此应广义理解，即漫射体并非必须是平板，而也可构造为任意弯曲或波纹状的板。此外，光散射材料的预规定厚度并非必须沿漫射体的面状延伸区处处恒定，而是也可在必要时变化。在一种优选变型方案中，预规定厚度介于1mm和5mm之间的范围内。
根据本发明的照明装置的特征在于，所述漫射体的设置在第一和第二边界面之间的端面构成照明装置的对于观看者可见的光出射面并且尤其是构成照明装置的唯一可见的光出射面。此外，所述一个或多个LED单元与第一边界面相邻地设置并且在运行中朝向第一边界面的方向发射光。该光通过第一边界面进入漫射体中。所述一个或多个LED单元的光优选直接射到第一边界面上，即光在所述一个或多个LED单元和第一边界面之间不经过光学构件。在一种特别优选的变型方案中，所述一个或多个LED单元与第一边界面的间距为10mm或更小。优选地，所述一个或多个LED单元贴靠在第一边界面上。
这样构造和设置根据本发明的照明装置的漫射体，使得所述一个或多个LED单元的通过第一边界面进入的光的至少一部分在漫射体中被传导至光出射面并且在那里从照明装置射出。在漫射体中的光传导在此通过在第一和第二边界面上的反射进行。
根据本发明的照明装置的优点在于：通过在漫射体的一个端面上和因此在不同于光入射的方向上的光出射实现照明装置的一种极为紧凑的结构方式。照明装置因此也可安装在空间条件窄小的机动车区域中、如车门护面、仪表板、中央控制台和类似物中。通过漫射体中的光分布还实现产生均匀的光分布。
在一种特别优选的实施方式中，为所述一个或多个LED单元预规定主光束方向，关于该主光束方向，任一LED单元对称地发射光。优选地，任一LED单元的主光束方向在该任一LED单元的光射入第一边界面的位置处基本上垂直于第一边界面。
在根据本发明的照明装置的另一种变型方案中，板状漫射体具有另一端面，该另一端面设置在漫射体的远离所述光出射面的端部上，所述一个或多个LED单元与所述另一端面相邻地设置。以这种方式确保光在漫射体中经过长的行程，从而在光出射面上所产生的光分布特别均匀。
在根据本发明的照明装置的另一种特别优选的变型方案中，所述漫射体构成条带并且光出射面是该条带的纵向边缘，照明装置优选包括多个LED单元，它们沿条带的纵向方向并排设置。根据所使用的LED单元，LED单元可以不同的封装密度和因此彼此间不同的间距沿条带定位。尤其是，封装密度可根据LED的结构尺寸达到例如每米144-367个LED单元，这相当于约7mm及更小的LED单元间距。但封装密度也可更低并且例如为每米72或60或30个LED单元。
在刚刚描述的实施方式的一种特别优选的变型方案中，构造为条带的漫射体的宽度介于相邻LED之间的(恒定)间距的40％和250％之间、尤其是介于50％和200％之间。条带的宽度越大，产生的光分布就越均匀。
在根据本发明的照明装置的另一种实施方式中，在所述漫射体的第二边界面上、至少在与所述一个或多个LED单元相对置的区域中设置光学反射器。以这种方式使漫射体中的光损失保持得较小。必要时光学反射器可以是机动车外罩的一部分。此外，必要时反射器也可覆盖整个第二边界面。
根据具体实施方式，根据本发明的照明装置可以是机动车中的内部空间照明或机动车外部的外部照明。因此，刚刚描述的反射器例如可以是机动车内部空间外罩的一部分。
在本发明的另一种变型方案中，所述一个或多个LED单元设置在散热装置上、如散热器上。由此，即使在小的结构空间中也确保了由LED单元产生的热量的有效散热。
在另一种变型方案中，根据本发明的照明装置包括多个LED单元，它们设置在一个共同的印刷电路板或导体线路上。在设有散热装置的情况下，散热装置例如可构造在例如共同的导体线路的一侧上。
在另一种变型方案中，根据本发明的照明装置还包括杆状光导体、如圆柱形光导体。在此，在该杆状光导体的一个或两个端部上设置有一个或多个用于将光馈入杆状光导体中的光源、如LED。被馈入的光沿杆状光导体的纵向方向从其射出并且杆状光导体这样设置在漫射体上，使得由其射出的光进入漫射体中并且在那里被传导至光出射面。本发明的这种变型方案允许借助杆状光导体附加地产生光。借助这种照明装置可实现许多不同的光效。尤其是可通过杆状光导体产生白光，其随后与适合的有色动画叠加，有色动画则借助与第一边界面相邻的LED单元生成。
在刚刚描述的实施方式的一种优选变型方案中，在杆状光导体的一个端部上馈入光的至少一个光源通过接口模块连接到机动车数据总线上，在该接口模块的位置处还设有处理模块，该处理模块与所述一个或多个LED单元电连接并且也连接到机动车数据总线上。由此，根据本发明的照明装置的结构大大简化。机动车数据总线优选是LIN总线(LIN＝本地互连网络)。必要时，机动车数据总线也可以是CAN总线(CAN＝控制器区域网络)或其它数据总线。
在根据本发明的照明装置的另一种变型方案中，所述一个或多个LED单元分别包括用于控制任一LED单元的一个或多个LED的集成电路。优选地，LED和集成电路在此安装在一个共同的壳体中，使得LED单元非常紧凑。LED单元尤其是可相应于上述的APA10x或WS281x型及其技术改进。
在另一种变型方案中，根据本发明的照明装置包括多个LED单元，它们通过内部数据总线与一个共同的处理模块耦合，该处理模块构造用于与机动车数据总线、尤其是LIN数据总线耦合，以便从机动车数据总线接收用于运行照明装置的第一数字控制命令并且将其作为第二数字控制命令发送到内部数据总线上，并且所述LED单元构造用于基于内部数据总线上的第二数字控制命令借助集成电路从电源为其LED供电。
在刚刚描述的实施方式的一种优选变型方案中，内部数据总线是SPI数据总线(SPI＝串行协议接口)。在此可这样设计处理模块，使得第一数字控制信号借助软件SPI和/或硬件SPI发送到SPI总线。软件SPI方法本身由现有技术公开并且能够借助程序库在相应的处理模块上创建可执行程序，利用该程序可将处理模块的每个引脚配置为用于与SPI总线线路连接的SPI引脚。换言之，当使用软件SPI时，传统的I/O引脚被配置为SPI引脚。与此不同，当使用硬件SPI时，处理模块的专用引脚用于连接到SPI总线。
代替SPI数据总线，作为内部数据总线也可使用差分数据总线，差分数据总线的特征在于，数字数据通过两条线路之间的电压差来编码。在一种变型方案中，作为差分数据总线使用本身已知的APIX总线(APIX＝Automotive Pixel Link)。
在上述实施方式的另一种变型方案中，所述LED单元分别构造用于通过PWM调制从电源为相应LED单元的一个或多个LED供电。必要时也可通过设置可变电平来从电源供电。
除了上述照明装置外，本发明还涉及一种机动车、尤其是轿车亦或卡车或摩托车，其包括一个或多个根据本发明的照明装置或该照明装置的优选变型方案。
附图说明
下面参照附图详细描述本发明的实施方式。附图如下：
图1是根据现有技术的照明装置的剖视图；
图2是根据本发明的照明装置的一种实施方式的剖视图；
图3是图2的照明装置的俯视图；
图4是根据现有技术的具有光导体馈电装置的照明装置的透视图；和
图5是根据本发明的照明装置的另一种实施方式的剖视图，其具有根据图4的光导体馈电装置。
具体实施方式
图1以剖视图示出本身已知的机动车照明装置，其例如可用作内部空间照明。图1中仅部分示出的照明装置包括多个LED单元1，它们带状并排设置在导体线路2上并且向上照射。在图1中仅示出两个LED单元。在相邻LED单元之间存在集成电路3，其用于控制各个LED单元。在图1的实施方式中，LED单元构造为具有红色、绿色和蓝色LED的RGB-LED。作为其上设有LED的导体线路例如可使用本身已知的LPD-8806型RGB条带。相邻LED单元之间的间距dLED约为25mm。
在LED单元1的前方设置有板状漫射体4，其散射LED单元的光。漫射体的厚度用附图标记d来表示。作为漫射体材料可使用本身已知的光散射材料、如蛋白石、磨砂玻璃或塑料(聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯和类似物)。板状漫射体4包括下侧401和上侧402。漫射体的面状延伸区在此垂直于LED单元1的主光束方向HS延伸。相对于该主光束方向，相应LED单元对称地发射光。
在图1的布置结构中，漫射体的上侧402构成照明装置的光出射面。为了在这种布置结构中实现漫射体上均匀的光分布，漫射体下侧到LED单元上侧的间距dDI应当是LED之间的间距dLED的两倍。在使用优化的掺杂漫射体材料时，该间距可在必要时减小到间距dLED的50％。因此必须始终确保LED单元和漫射体之间存在足够的间距dDI。这又具有如下缺点，即照明装置需要较大结构空间，而这常常不存在于机动车中。尤其是，对于环境或轮廓照明而言在机动车内部空间中不存在如在图1的照明装置中可能出现的50mm范围内的安装深度。
为了解决这个问题，使用一种照明装置，对于该照明装置，与传统的照明装置相反，光以不同于光出射的方向进入漫射体。图2以剖视图示出根据本发明的照明装置的一种实施方式。类似于图1，多个LED单元1又并排设置在导体线路2上。在一种优选变型方案中，在此使用APA10x型或WS281x型或其技术改进的RGB-LED单元，其构造得非常紧凑。每个这种单元都包括用于控制设置在其中的LED的集成电路，该集成电路现在与LED一起设置在壳体中。因此，不存在如在图1的现有技术中那样设置在LED单元之外的集成电路。因此，各个LED之间的间距dLED可显著减小。该间距在图2的实施方式中约为7mm。
与图1不同，在图2的实施方式中，漫射体4贴靠在各个LED单元1的上侧上。漫射体4下侧与导体线路2之间的间距d'仅约为2.5mm。为了再次实现从漫射体射出的光的均匀外观，现在光并非通过漫射体上侧402、而是通过其端面403射出，如在下面所描述的图3中所示。由图2还可看出，在漫射体4的上侧上安装有光学反射器5，其也可在必要时被省却。经由下侧401进入漫射体的光通过在漫射体中的反射被传导至其端面，基于光学反射器5的使用，光损失很低。在图2的实施方式中，在导体线路2下方还安装有散热装置6，其确保各个LED单元的充分冷却。该散热装置可构造为适合的散热器。
漫射体4的尺寸和LED单元1的布置结构由图3的俯视图中可见，在该图中为清楚起见省略了其它构件并且尤其是省略了光学反射器5。图3的照明装置在此这样构造在机动车中，使得唯一对于观看者可见的光出射面是板状漫射体的端面403，即光通过相应于漫射体厚度d的间隙从照明装置射出。各个LED单元远离端面403地设置在漫射体4的相对置端面404上，使得LED单元1与光出射面403之间的间距dDI'较大。由此确保端面403上均匀的光出射，而LED单元的各个光点不能被观看者的眼睛分辨出。
在图3的实施方式中，间距dDI'大约是各个LED单元之间的间距dLED的两倍，即，其大约为14mm。必要时也可选择更小的长度dDI'。在使用优化的漫射体材料时，例如dDI'也可约为3.5mm(即LED之间的间距的一半)。板状漫射体的厚度d可根据具体实施方式不同地选择并且例如介于1mm和5mm之间。通过使LED单元1紧邻漫射体4的面401设置以及通过经由端面403的光出射，可显著减小照明装置的尺寸，由此也可在机动车中的结构空间有限时、例如在内部照明的情况下使用这种照明装置。
图2所示的光学反射器5并非必须直接贴靠在漫射体4上，反射器也可以是机动车外罩的组成部分，在该机动车外罩中安装有漫射体。光学反射器可构造为薄膜，借助不同的薄膜材料可实现LED单元的色点的不同亮度和光谱偏移。当光学反射器是外罩的组成部分时，反射器可适应不同的外罩颜色并因此适应机动车的整体外观。
图4以透视图示出一种本身已知的机动车照明装置，其包括圆柱形光导杆7。通过耦入点701并且必要时通过另一耦入点702，在此LED(未示出)的光被馈入该杆中。这导致在光导杆7中的光传导，从而该光沿光导杆的纵轴线发射出。光导杆在此位于容纳部或凹槽8中，容纳部或凹槽又连接至板状漫射体4。光导杆的光从侧面进入漫射体4、通过反射由漫射体传导并且最终在其端面403上射出。端面403构成照明装置的唯一的光出射面。
图4中的已知照明装置现在可与根据本发明的照明装置组合，如借助图5所示。该图示出根据本发明的照明装置的第二种实施方式。与图2的照明装置类似，照明装置在此以剖视图示出并且包括多个LED单元1。在图5的剖视图中，LED单元垂直于纸张方向依次设置。各个LED单元又直接贴靠在漫射体4的下侧401上。通过LED单元进入漫射体的光如在上述图2的实施方式中那样被传导至光出射面403。类似于图4，设有用于杆状光导体7的容纳部8，该光导体通过(未示出的)LED在至少一个耦入点上被馈入光。
为了减少光损失，在图5的实施方式中，光学反射器5再次设置在漫射体4的上侧402上。但该反射器现在仅在各个LED单元1上方的区域中延伸。此外，在导体线路2的下侧上又安装有散热装置6，用于冷却LED单元1。必要时，LED单元也可离散地借助导线相互连接。
在图5的实施方式的一种优选变型方案中，在光导杆7的耦入点701上的相应(未示出的)光源通过LIN模块耦合到机动车中的LIN总线上。优选地，在该位置上还存在用于所有LED单元1的一个共同的处理模块，该处理模块通过电线与导体线路2连接以便与LED单元1进行数据交换并且此外也耦合到LIN数据总线上。因此，与LIN数据总线的耦合可在唯一一个位置上进行，从而确保了照明装置的简单结构。通过LIN总线，在此可由机动车的控制器向照明装置发送用于控制LED单元1和光导杆7上的光源的控制命令。在一种优选变型方案中，在所述处理模块和LED单元之间的数据交换通过呈SPI总线形式的内部数据总线进行，如上面已经说明过的那样。
本发明的上述实施方式具有一系列优点。尤其是实现了一种具有紧凑结构的用于机动车的照明装置，因为相应漫射体可直接或以小的间距放置在LED单元前方。此外，通过相应控制LED单元还可产生不同设计的灯光动画。必要时可在照明装置中设置光导杆作为另外的发光器件，其光也被导入到漫射体中。以这种方式可实现更多的光效。尤其是可通过光导杆产生均匀的光分布、如白光或产生基础灯光动画，其中，根据需要、如根据条件或结合车辆中的特定事件通过相应控制LED单元借助不同颜色可加入灯光动画。
附图标记列表
1 LED单元
2 导体线路
3 集成电路
4 漫射体
401 漫射体的下侧
402 漫射体的上侧
403、404 漫射体的端面
5 光学反射器
6 散热装置
7 光导杆
701、702 光导杆的耦入点
8 容纳部
d 漫射体的厚度
dDI LED单元和漫射体下侧之间的间距
d' 导体线路和漫射体下侧之间的间距
dDI' LED单元和漫射体端面之间的间距
dLED LED单元之间的间距
HS LED单元的主光束方向

Claims (19)

1.用于机动车的照明装置，包括：
-一个LED单元或多个LED单元(1)，任一LED单元(1)包括一个或多个LED；
-具有第一和第二边界面(401、402)的板状漫射体(4)，在所述第一和第二边界面之间存在具有预规定厚度(d)的光散射材料，所述板状漫射体由所述光散射材料制成；
其特征在于，
所述漫射体(4)的设置在第一和第二边界面(401、402)之间的一个端面构成该照明装置的对于观看者可见的光出射面(403)；
-所述一个LED单元(1)或多个LED单元(1)与第一边界面(401)相邻地设置并且在运行中朝向第一边界面(401)的方向发射光，该光通过第一边界面(401)进入漫射体(4)中；
-漫射体(4)这样构造和设置，使得所述一个LED单元(1)或多个LED单元(1)的通过第一边界面(401)进入的光的至少一部分在漫射体(4)中被传导至光出射面(403)并且在那里从该照明装置射出；
所述照明装置还包括杆状光导体(7)，在该杆状光导体(7)的一个或两个端部(701、702)上设有一个或多个用于将光馈入该杆状光导体(7)中的光源，被馈入的光沿该杆状光导体(7)的纵向方向从该杆状光导体射出并且该杆状光导体(7)这样设置在漫射体(4)上，使得由该杆状光导体射出的光进入漫射体(4)中并且在那里被传导至光出射面(403)，
所述漫射体(4)具有另一端面(404)，该另一端面设置在漫射体(4)的远离所述光出射面(403)的端部上，所述一个LED单元(1)或多个LED单元(1)与所述另一端面(404)相邻地设置；并且所述杆状光导体(7)位于容纳部(8)中，该容纳部在所述另一端面(404)处连接至漫射体(4)。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述一个LED单元(1)或多个LED单元(1)与第一边界面(401)的间距为10mm或更小。
3.根据权利要求2所述的照明装置，其特征在于，所述一个LED单元(1)或多个LED单元(1)贴靠在第一边界面(401)上。
4.根据权利要求1至3之一所述的照明装置，其特征在于，为所述一个LED单元(1)或多个LED单元(1)预规定主光束方向(HS)，关于该主光束方向，所述任一LED单元(1)对称地发射光。
5.根据权利要求4所述的照明装置，其特征在于，任一LED单元(1)的主光束方向(HS)在该任一LED单元(1)的光射入第一边界面(401)的位置处基本上垂直于第一边界面(401)。
6.根据权利要求1至3之一所述的照明装置，其特征在于，所述漫射体(4)构成条带并且光出射面(403)是该条带的一个纵向边缘。
7.根据权利要求6所述的照明装置，其特征在于，该照明装置包括沿所述条带的纵向边缘的方向并排设置的多个LED单元(1)。
8.根据权利要求6所述的照明装置，其特征在于，所述条带的宽度介于相邻LED单元(1)之间的间距的40％和250％之间。
9.根据权利要求6所述的照明装置，其特征在于，所述条带的宽度介于相邻LED单元(1)之间的间距的50％和200％之间。
10.根据权利要求1至3之一所述的照明装置，其特征在于，在所述漫射体(4)的第二边界面(402)上、至少在与所述一个LED单元或多个LED单元(1)相对置的区域中设有光学反射器(5)。
11.根据权利要求10所述的照明装置，其特征在于，所述光学反射器(5)是机动车外罩的一部分。
12.根据权利要求1至3之一所述的照明装置，其特征在于，所述照明装置是机动车中的内部空间照明或机动车外部的外部照明。
13.根据权利要求1至3之一所述的照明装置，其特征在于，所述一个LED单元(1)或多个LED单元(1)设置在散热装置(6)上。
14.根据权利要求1至3之一所述的照明装置，其特征在于，所述照明装置包括设置在一个共同的导体线路(2)上的多个LED单元(1)。
15.根据权利要求1至3之一所述的照明装置，其特征在于，在杆状光导体(7)的一个端部上馈入光的至少一个光源通过接口模块连接到机动车数据总线上，在该接口模块的位置处还存在处理模块，该处理模块与所述一个LED单元或多个LED单元(1)电连接并且也连接到机动车数据总线上。
16.根据权利要求1至3之一所述的照明装置，其特征在于，所述一个LED单元(1)或多个LED单元(1)分别包括用于控制所述任一LED单元(1)的所述一个或多个LED的集成电路。
17.根据权利要求16所述的照明装置，其特征在于，所述照明装置包括通过内部数据总线与一个共同的处理模块连接的多个LED单元(1)，所述处理模块构造用于与机动车数据总线耦合，以便从机动车数据总线接收用于运行该照明装置的第一数字控制命令并且将其作为第二数字控制命令发送到内部数据总线上，并且所述LED单元(1)构造用于基于内部数据总线上的第二数字控制命令借助集成电路从电源为所述LED单元的LED供电。
18.根据权利要求17所述的照明装置，其特征在于，所述内部数据总线是SPI总线或差分数据总线。
19.机动车，包括一个或多个根据权利要求1至18之一所述的照明装置。
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