CN109140290B - 车辆应用的照明装置 - Google Patents

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Abstract

一种照明装置(16)，具有板状的长的光导体(15)，该光导体具有第一光耦出平面(19)、第二平面(20)和两个与长度方向(PR)垂直地延伸的光耦入边缘(5)，并且还具有至少一个用于将光(L)照射到至少一个光耦入边缘(5)中的光源(6)，其中，光导体(15)具有至少一个型材状的光导体区段(17)，其在第二平面(20)上垂直于长度方向(PR)地突出地形成，并且在侧端点(14)处在第二平面(20)上具有低点(9)，并且其中光导体区段(17)形成为使得其壁厚(Wmax、Wk、Wu)的至少50％具有在20°与50°之间的切线角(γ)。

Description

车辆应用的照明装置
技术领域
本发明涉及一种照明装置，包括：板状的长的光导体，其具有第一光耦出平面、第二平面和两个与长度方向垂直的光耦入边缘；以及用于将光照射到至少一个光耦入边缘中的至少一个光源，其中，光导体包括至少一个长的光导体区段，其突出地形成在第二平面上并且在第二平面的侧向端点处具有低点。
背景技术
US 2012/206938 A1公开了一种一体的、例如通过注塑成型制造的光导体。在多个光导体区段中的再分段是通过改变光导体的前部光耦出壁与相邻光导体区段间的过渡部位处的光出射窗(散光玻璃)之间的距离来实现。光导体的作用在于，光导体区段与相邻的光导体区段相邻接处的预定边缘上的光出射窗与前壁之间的距离比到光导体区段的前壁的中央的距离大。由于该增加的距离，相邻的光导体区段之间的交界面的光的强度和/或颜色和/或分布的局部变化由于来自两个相邻的光导体区段的光在其抵达光出射窗之前的混合而被平均化。通过增加该距离以减小相邻的光导体区段之间的交界面上的波动的可见性，从而改善了照明系统的光出射窗上的均匀性。
发明内容
本发明的目的是提供一种板状的长的光导体，其能够以简单结构的手段实现特别均匀的光辐射。
该目的通过独立权利要求的主题实现。在从属权利要求、说明书和附图中给出本发明的有利改进方案。
根据本发明的照明装置具有：板状的长的光导体，该光导体具有第一光耦出大平面(“平面”)、第二平面和两个与长度方向垂直地延伸的窄边(“光耦入边缘”)；以及至少一个用于将光照射到光耦入边缘中的光源，其中光导体具有至少一个长的光导体区段，其在第二平面上与长度方向垂直地(“在截面中”)地突出地形成，并且在第二平面的侧端点处具有低点，并且其中光导体区段形成为使得其壁厚的至少50％具有在20°与55°之间的切线角。
该照明装置具有如下优点：其能够以特别简单并且便宜可行的方式实现有用光从第一平面的平面状的照射、特别是均匀的照射。特别地，针对US 2012/206938 A1，其优点在于能够经由切线角的选择明显减少光导体区段的边缘处或过渡部位的不期望的散射。不再需要为了减少不期望的散射而精确调整散光玻璃的距离(这可能很常见)。
板状光导体特别地为光导本体，与厚度方向相比，其长度和宽度(板面)基本上具有更大的尺寸。其厚度还可称为深度或壁厚。光导体在其板面中具有第一平面和第二平面。窄边通常还可称为边缘。光导体特别地具有四个边缘或边缘区段，即两个与长度方向垂直地延伸的边缘和两个沿着长度方向延伸的边缘。垂直于长度方向延伸的边缘对应于光耦入边缘。至少一个光源可以为至少一个半导体光源。一个改进是，至少一个半导体光源包括或具有至少一个发光二极管。如果具有多个发光二极管，则它们可以以相同颜色或不同颜色发光。颜色可以是单色的(例如，红色、绿色、蓝色等)或多色的(例如白色)。多个发光二极管可以产生混合光，例如白色的混合光。可以控制发光二极管，使其混合光颜色可调。至少一个发光二极管可以包含至少一个波长转换发光体(转换LED)。发光体可以替代性地或另外地布置为远离发光二极管(“远程磷光体”)。至少一个发光二极管可以为至少一个单独容纳的发光二极管的形式或者至少一个LED芯片的形式。多个LED芯片可以安装在共同的基板(“子基板”)上。至少一个发光二极管可以配备有用于光束线的至少一个自有的和/或公共的光学器件，例如至少一个菲涅耳透镜、准直器等。代替或除了例如基于InGaN或AlInGaP的无机发光二极管之外，通常也可以使用有机LED(OLED，例如聚合物OLED)。代替地，至少一个半导体光源可以具有例如至少一个二极管激光器。
第一平面是光耦出平面，有用光从其辐射出来。特别地，有用光不从第二平面辐射。如有必要可以从第二平面发射光，然而这些光并不用作有用光(而是例如被吸收)并且明显比有用光弱。
照明装置可以具有一个或多个这样的光导体区段。
低点可以是整个光导体区段的最低点。在第二平面的平面图中，低点可以对应于特别是直线的线或“槽”。
切线角“γ”尤其意指在截面中，特别是型材截面中出现的两个切线之间的角度，即第一切线：其在第一点处与第一平面相邻；以及第二切线：其在第二点处与第一面的相反面相邻。相反面可以包括第二平面。相反面除了第二平面之外还可以包括第一平面与第二平面之间的边缘。第一点和第二点分别为第一平面和其相反平面之间的中线的法线与第一平面的交点以及第一平面和其相反平面之间的中线的法线与相反面的交点。
一个实施方式为，至少一个光导体区段是型材状的光导体区段，其长度方向对应于型材方向。这样实现了在长度上的特别均匀的光照射。型材状光导体特别为如下导体，其在沿着位于板面中的长度方向上具有至少基本相同的截面(“型材截面”)。
又一个实施方式为，光导体具有多个这样的光导体区段，该多个光导体区段与长度方向垂直地或者在截面中串联一体化地彼此相邻。从而能够提供特别大的光耦出面。此外，因此可以特别有效地抑制光导体区段之间的过渡区域中到目前为止发生的光不均匀性。这实现了在整个第一平面上的特别均匀的光发射并且特别低的光损失。光导体区段一体地彼此相邻，特别地，这些光导体区段不是彼此分开的，而是没有材料边界地互相合并。光导体区段在一个平面的平面图中对应平行条带，该平行条带在长度方向上纵向延伸并且在相邻的光导体区段的直线处、特别是最大深度处，侧向地彼此合并。
又一个实施方式为，相邻光导体区段在第二平面的相应低点处以V形相互合并。其优点是，在光导体区段之间的过渡区域中，至今发生的光不均匀性被特别有效地抑制或甚至实际上被阻止。相邻光导体区段在低点区域中以V形彼此合并，这可以尤其包括在截面中从低点延伸到两侧的过渡区域是V形。特别地，V形可以理解为这样的路线，其中在低点处会合的“V”的两个边在低点方向上持续地或连续地下降。
另一个实施方式是，第二平面的至少一个V形过渡区段在截面中具有凸出弯曲的边。这种过渡区段实现了从第一平面特别均匀的光耦出。特别地，与该实施方式一起，有利的是，光导体区段具有完全凸出弯曲的基本形状的第二平面。特别是，基本形状可以理解为不偏离或仅局部偏离小偏差的形状(例如耦出结构)。第二平面以及因此也是光导体区段的过渡区域的边可以例如形成为截面为球形、椭圆形、长圆形、抛物线等。
另一个实施方式是，第二平面的至少一个V形的过渡区段在截面中具有直线地形成的边。
对于均匀的光发射特别有利的实施方式是，多个光导体区段形成为相同的，特别是具有相同的基本形状。
又一个实施方式是，至少一个光导体区段在第二平面上具有耦出结构，其与低点隔开。其优点是，光能够从光导体特别有效地且均匀地耦出。耦出结构特别能够实现均匀地照亮每个光导体区段，例如当仅一个或仅一些光导体区段被照亮时。
另一个实施方式是，其中至少一个光导体区段形成为使得其在耦出结构与第一平面之间的高度或壁厚的至少50％上具有在20°与55°之间的切线角。换言之，这里仅从耦出结构考虑壁厚。这使得能够在过渡区域中发射非常均匀的光。在该实施方式中，考虑的是入射到光耦出结构上的光仅以很小的比例到达过渡区域，但是主要指向第一平面。特别是，所有的光导体区段可以以这种方式成形。
又一个实施方式是，至少一个光导体区段形成为使得其壁厚的至少50％上具有在20°与50°之间的，特别是在20°与45°之间的，特别是25°与45°之间的，特别是30°与45°之间的切线角。这些区域显示出光发射的逐渐更好的均匀性。
另一实施方式是，光导体区段与长度方向垂直地或截面镜像对称地形成。因此，有利地进一步抑制了光发射的方向依赖性。
又一个实施方式是，第一平面是平坦的平面。平坦的平面的优点是具有特别高质量的外观并且能够特别容易生产。代替地，第一平面具有非平坦的形状，例如截面为波纹形状或路线。
另外的实施方式是，光导体区段的最大壁厚为5mm与10mm之间，并且光导体区段的在低点处的壁厚为至少0.5mm。
又一个实施方式是，每个光导体区段均由至少一个各自的光源照射。从而实现了可以实现特别高质量的作用动态光场景的优点。耦入到光导体区段中的光实际上仅在该光导体中传播，因此实际上仅从该光导体区段释放为有用光。由此，在光导体的第一平面的平面图的情况下，光可以以带状发射。如果相邻的光导体区段被照亮，则至少在相同类型的光耦入(相同颜色的光等)的情况下，过渡区域有利地察觉不到或实际上察觉不到。
一个改进是，不同颜色的光可以耦入到相应的光导体区段中，例如，第一颜色的光耦入到第一光导体区段中，第二颜色的光耦入到第二光导体区段中等等。于是，车辆乘员看到不同颜色的条纹。如果照明装置用于室内照明，则例如车辆内部的不同室内区域可以用不同颜色照亮。
此外又一个实施方式为，照明装置是用于车辆的室内照明。室内照明可以用于内部空间照明和/或用于装饰目的。
附图说明
下面将参考附图说明本发明的有利实施方式。示出了：
图1是根据本发明的光导体区段的型材截面；
图2是具有根据本发明的光导体区段的照明装置的平面图；
图3是法线位于中线上的第一位置的图1的根据本发明的光导体区段的型材截面；
图4是法线位于中线上的第二位置的图1的根据本发明的光导体区段的型材截面；
图5是通过光导体区段的侧向边缘耦出的光的强度相对于切线角度的曲线图；以及
图6是具有多个光导体区段的根据本发明的光导体的型材截面。
参考标记列表
1 光导体区段
2 光导体
3 照明装置
4 第二平面
5 光耦入边缘
6 LED
7 第一平面
9 低点
10 偏转区域
11 耦出结构
12 过渡区段
13 侧边缘
14 侧端点
15 光导体
16 照明装置
17 光导体区段
18 耦出结构
19 第一平面
20 第二平面
21 过渡区段
I 左半部
II 右半部
L 光
ML 中线
N 法线
PR 型材方向
P1 第一交点
P2 第二交点
T1 第一切线
T2 第二切线
Ev 照度
Wk 边缘高度
Wmax 最大壁厚
Wu，l 左半部的过渡区段的高度
Wurl 右半部的过渡区段的高度
γ 切线角
具体实施方式
图1示出型材状的光导体区段1的型材截面。光导体区段1可以对应于照明装置3的光导体2或者仅代表光导体2的一部分。图2在光导体区段1的第二平面4上以平面图示出照明装置3。光导体区段1是板状的并且是型材状的。光导体区段1可以由导光的(例如透明的或者不透明的或半透明的)材料制成，例如玻璃或塑料。
光导体区段1以基本上相同的横截面形状沿着其型材方向PR特别是以直线延伸，该型材方向PR垂直于图1的页面延伸。光导体区段1包括两个与型材方向PR垂直地延伸的光耦入边缘5，其位于图1的页面中。至少一个光源，例如至少一个LED 6能够使其光L入射到至少一个光耦入边缘5中。此处示出了两个光耦入边缘5均被分配了LED 6的情况。
光导体区段1除了第二平面4之外还包括与第二平面4对置的第一平面7，其用于光L的耦出。光导体区段1的第一平面形成为平坦的或平缓的，而第二平面4形成为凸面突出的，例如为球形。从而，第二平面4在其侧端点14处具有低点9(相对于此处位于中心处的第二平面4的最远凸出点)。这些低点9在此处同样深(即，它们与第二平面4的最远凸出点的距离相同)并且特别地表示第二平面4的绝对低点。
第二平面4还具有耦出结构11，如图1所示，该耦出结构通过此处球形地示出的局部球形偏转区域10构成。耦出结构11用于将从光导体区段1入射的光L向第一平面7的方向重新定向，使得重新定向的光L能够在该处向外通过。
耦出结构11不到达低点9，而是与其隔开。耦出结构11与低点9之间的部分还可被称为“间隔段”12。所示出的光导体区段1的左半部I和右半部II被设计得不同，使得耦出结构11在左半部I上更靠近相关的左侧低点9，或与右半部II相比具有距离左侧低点9更近的距离。
光导体区段1在其中央部具有最大的壁厚Wmax。光导体区段1在低点9处具有高度或者壁厚(“边缘高度”)为Wk的垂直边缘13。各个低点9与耦出结构11之间的间隔段12的高度是不同的，并且左半部I的这样的高度Wu，l小于右半部II的高度Wu，r。
图3带有中线ML地示出了图1的光导体区段1。中线ML从第一平面7的侧面端点14开始相对于包括两个边缘13和第一平面4的相反面界定。因为各个边缘13与第一平面7垂直，所以从端点14开始的中线ML最初具有直线状，其与第一平面7之间具有45°的角度。接着中线ML对应于第一平面7与第二平面4之间的中线。
与中线ML垂直的法线N在第一交点P1处与第一平面7相交并且最初在第二交点P2处于与边缘13相交。与第一交点P1相邻的第一切线T1沿着此处为平坦的第一平面7延伸，而第二切线T2沿着与第一平面垂直的边缘13延伸。两个切线T1与T2之间的切线角γ因此为90°。
图4带有中线ML上的第二位置上的法线N地示出了光导体区段1的型材截面。此时法线N的位置使得第二交点P2与第二平面4相交。切线角γ小于90°并且此处为20°与55°之间。
图5示出以Lux[1x]计算光导体区段1的侧边缘13上的入射光L的照度Ev对于以度[°]计的切线角γ的计算的示例图。
带有垂直的边缘13的平面光导体2的切线角γ在真实条件下约为90°±10°，即，考虑通常的制造公差等。这对应于约9至11Lux的照度，其基本上相当于通过边缘13耦出的光L是不受控制的。
计算结果显示，在大约30°与45°之间的角度范围中，不受控制的耦出光L的峰值可以减少4至5倍。
再回到图1，间隔段12形成为使得其在其与型材方向PR垂直的区域中具有20°与55°之间的切线角γ。而边缘13具有90°的切线角γ。第二平面4的由耦出结构11占据的区域在左半部I上具有大约30°与0°(在中央)之间的切线角γ，并且在右半部II上具有大约20°与0°之间的切线角γ。
在左半部I中，光导体区段1形成为使得其在耦出结构11与第一平面7之间的壁厚(Wu；l+Wk)的少于50％的部分具有20°与55°之间的切线角γ，因为Wk＞Wu；l。
而在右半部II中，光导体区段1形成为使得其在耦出结构11与第一平面7之间的壁厚(Wu；r+Wk)的大于50％的部分具有20°与55°之间的切线角γ，因为Wu；r＞Wk。
结果，通过边缘13无控制地出射的光L的光强在右半部II上比在左侧明显更低。
图6示出照明装置16的光导体15的型材截面，其带有三个光导体区段17，这三个光导体区段17与型材方向PR垂直地串联一体相邻并且基本上相同地成形。每个光导体区段17基本上都用相同的半部基本镜像对称地形成，所述半部在此对应于光导体区段1的半部II。因此，耦出结构18也形成为镜像对称的。光导体15的第一平面19是平坦的，而第二平面20则多次圆顶状地突出，并且对应于光导体区段17的第二平面4。各个光导体区段17的第二平面4与光导体区段1相似地具有例如球形凸出的基本形状。
相邻的光导体区段17的间隔段12在相关的低点9处相遇，并且在该处以凸V字形进入彼此。因此光导体区段17的间隔段12分别形成了在相邻的光导体区段17的耦出结构18之间延伸的组合过渡区段21的凸边。因此，过渡区段21相当于相邻的单个光导体区段17的间隔区段12的组合。
在光导体区段17中可以单独耦入光L，例如具有不同光强和/或不同颜色的光。
附图仅仅是示意性的图示，并且仅用于说明本发明。相同或等同的元件始终具有相同的附图标记。

Claims (16)

1.一种照明装置(3；16)，包括：
板状的长的光导体(2；15)，该光导体具有第一平面(7；19)、第二平面(4；20)以及两个与长度方向垂直地延伸的光耦入边缘(5)；以及
至少一个光源(6)，该光源用于使光(L)照射到至少一个光耦入边缘(5)中，
其中，
所述光导体(2；15)具有至少一个长的光导体区段(1；17)，该光导体区段与长度方向(PR)垂直地突出地形成在所述第二平面(4；20)上，并且该光导体区段在其侧端点(14)上在所述第二平面(4；20)上具有低点(9)，并且其中，
所述光导体区段(1；17)形成为使得在所述光导体区段的壁厚(Wmax、Wk、Wu)的至少50％上具有在20°与55°之间的切线角(γ)。
2.根据权利要求1所述的照明装置(16)，其中至少一个所述光导体区段(1；17)是型材状的光导体区段，其长度方向对应于型材方向(PR)。
3.根据前述权利要求之一所述的照明装置(16)，其中，
光导体(15)具有多个与长度方向(PR)垂直地串联一体化地互相相邻且平面突出的光导体区段(17)，并且
相邻的所述光导体区段(17)在第二平面(20)的各自的低点(9)处以V状互相进入地过渡。
4.根据权利要求3所述的照明装置(16)，其中，所述第二平面(20)的与所述长度方向(PR)垂直的至少一个V状的过渡区段(21)具有凸出弯曲的边(12)。
5.根据权利要求3所述的照明装置(16)，其中，所述第二平面(20)的与所述长度方向(PR)垂直的至少一个V状的过渡区段(21)具有直线状的边。
6.根据权利要求3所述的照明装置(16)，其中，多个所述光导体区段(17)相同地形成。
7.根据权利要求1所述的照明装置(3；16)，其中，
至少一个所述光导体区段(1；17)在所述第二平面(4；20)上具有耦出结构(11；18)，该耦出结构与所述低点(9)隔开，并且
至少一个所述光导体区段(1；17)形成为使得所述光导体区段的在所述耦出结构(11；18)与所述第一平面(7；19)之间的壁厚(Wu+Wk)的至少50％上具有在20°与55°之间的切线角(γ)。
8.根据权利要求1所述的照明装置(3；16)，其中，至少一个所述光导体区段(1；17)形成为使得所述光导体区段的壁厚(Wmax、Wk、Wu)的至少50％具有在20°与50°之间的切线角(γ)。
9.根据权利要求1所述的照明装置(3；16)，其中，至少一个所述光导体区段(1；17)形成为使得所述光导体区段的壁厚(Wmax、Wk、Wu)的至少50％具有20°与45°之间的切线角(γ)。
10.根据权利要求1所述的照明装置(3；16)，其中，至少一个所述光导体区段(1；17)形成为使得所述光导体区段的壁厚(Wmax、Wk、Wu)的至少50％具有25°与45°之间的切线角(γ)。
11.根据权利要求1所述的照明装置(3；16)，其中，至少一个所述光导体区段(1；17)形成为使得所述光导体区段的壁厚(Wmax、Wk、Wu)的至少50％具有30°与45°之间的切线角(γ)。
12.根据权利要求1所述的照明装置(16)，其中，至少一个所述光导体区段(17)与所述长度方向(PR)垂直地镜像对称地形成。
13.根据权利要求1所述的照明装置(3；16)，其中，所述第一平面(7；19)是平坦的平面。
14.根据权利要求1所述的照明装置(3；16)，其中，所述光导体区段(1；17)的最大壁厚(Wmax)在5mm与10mm之间，并且所述光导体区段(1；17)的壁厚(Wk)在所述低点(9)处为至少0.5mm。
15.根据权利要求3所述的照明装置(16)，其中，多个所述光导体区段(17)均能够由至少一个光源(6)照射。
16.根据权利要求1所述的照明装置(3；16)，其中，所述照明装置(3；16)是车辆用的内部照明装置。
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