CN109931571A - 用于车辆的照明装置 - Google Patents

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Abstract

一种照明装置(1)，其包括LED光源(2)和光学系统(3)，所述光学系统(3)包括由透光材料的楔形块体(6)形成的光导(5)，该楔形块体(6)在上表面(7)、下表面(8)、由前表面(10)限定的纵向的第一端部(12)、由面向LED光源(2)的后表面(11)限定的纵向的第二端部(13)以及朝向纵向的第二端部会聚的相对的反射弯曲侧表面(9)界定；其中：后表面(11)具有由第一曲面(15)界定的围绕光源(2)的凹部(14)；前表面(10)由构造为形成并发出在垂直上受控制的光束(4)的第二曲面(19)限定；穿过透光材料的块体(6)的孔洞(16)构造为在前表面(10)和后表面(11)之间限定空气透镜。

Description

用于车辆的照明装置
相关申请的交叉引用
本发明要求于2017年12月19日提交的意大利专利申请第102017000146578号的优先权，该专利申请的公开内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的照明装置，其除了高性能和紧凑型之外，还提供相当多方面的用途。
背景技术
目前，用于车辆的有关其可承受性和效率的最受欢迎的照明装置是LED照明装置。然而，这样的装置相对繁重且不是特别通用，因此需要针对每种所需的照明功能开发特定的装置，这也由于缺乏标准化而导致成本增加。此外，已知的装置经常需要反射元件，这可能是繁重的或难以安装。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于车辆的照明装置，其紧凑、简单且制造成本低廉，允许避免或限制使用附加的反射元件(例如，反射或屏蔽元件)，并且特别是通用的，从而能够用于在仅对有限数量的部件进行略微改动的情况下实现其不同的功能或部件，例如耀眼光束或HB(远光灯)、低光束或LB(近光灯)、雾灯。
因此，提供了根据本发明的用于车辆的照明装置，其具有随附权利要求的特征。
附图说明
本发明的另外的特征和优点将从下面参照附图中的图对非限制性实施方式进行的描述中变得更清楚，附图示意性示出了从上方观察的根据本发明制造的照明装置的前部四分之三的立体图，其中为了简便起见移除了一些部件。
具体实施方式
参照附图中的单个图，用于车辆的照明装置整体用1表示，其包括至少一个LED光源2以及用于根据所需的光度分布收集并分配由LED光源2产生的光的光学系统3，该光学系统3是已知的并且为了简便起见没有示出，由LED光源2产生的光离开照明装置1形成在水平和垂直上都受到控制的成形的光束4。
LED光源2可以是任何已知的LED光源，具有安装在印刷电路板上的单个LED或根据矩阵布置(例如并排布置在单行中)的多个LED。
光学系统3包括由通常透光的材料的块体6形成的光导5，例如通常透光的材料的块体6形成为聚碳酸酯、树脂玻璃和/或玻璃的立体的各向同性块体。
根据本发明的主要方面，成形通常透光的材料的块体6，以便限定立体的楔形三维元件，该立体的楔形三维元件在其上表面7、其下表面8、其两个相对的侧表面9、其一个或多个前表面10及其一个或多个后表面11之间界定，其下表面8与其表面7相对并面向该表面7，其两个相对的侧表面9优选是对称的并且其中一个可在附图中清楚地看见，在所示的非限制性例子的意义上，存在单个前表面10和单个后表面11，但是这些表面可以形成为多刻面的表面，因此每个多刻面的表面由彼此之间成角度的多个相邻的面构成。
一个或多个前表面10限定通常透光的材料的楔形块体6的纵向的第一端部12，而一个或多个后表面11限定其与纵向端部12相对的纵向的第二端部13。
根据本发明的第一方面，侧表面9是弯曲的并且在纵向的第二端部13所在侧朝向彼此会聚，使得通常透光的材料的块体6朝向第一端部12变宽、成扇状扩大；此外，相对的弯曲侧表面9构造为使光在通常透光的材料的块体6内部全(或至少部分)内反射。
更具体而言，弯曲侧表面9构造为形成弯曲的反射器，其适于主要在水平上(即，优选在明显水平的方向上)控制离开装置1的光束4；具体地，如下面更详细地看出，在所示的例子中，光束4由一个或多个前表面10形成，并且由其发射到通常透光的材料的块体6外部，或者在纵向端部12所在侧在前面穿过该前表面10到通常透光的材料的块体6外部。
根据本发明的另外的方面，一个或多个后表面11设置为面向LED光源2，并且具有(或它们相互之间限定)凹部14，该凹部14至少部分围绕LED光源2并且由弧形的第一曲面15界定。
曲面15形成为构造为收集并成形由LED光源2发出的至少部分光并将其注入由通常透光的材料的块体6形成的光导5中。
根据本发明的第三方面，通常透光的材料的块体6被至少一个是贯通(如所示的非限制性例子中)或不通的孔洞16穿过，或者根据为了简便起见没有示出的可能变型被多个贯通的(或不通的)孔洞16穿过，孔洞16横向于、优选垂直于通常透光的材料的块体6的上表面7和下表面8形成；至少一个孔洞16介于一个或多个前表面10和至少一个后表面11之间，并且它在内部由设置为面向一个或多个前表面10的第一光学表面17和设置为面向一个或多个后表面11的第二光学表面18界定。
孔洞16构造为限定空气透镜，该空气透镜介于一个或多个后表面11的凹部14与一个或多个前表面10之间，并且在后表面11的凹部14和前表面10之间成形光束4。因此，根据本发明的另外的方面，前表面10由第二曲面19限定，该第二曲面19构造为从通常透光的材料的块体6的内部收集光，以在通常透光的材料的块体6外部形成并发出成形的光束4，该成形的光束4通过表面19的构造、特别是弯曲来至少垂直地(不一定只在一个方向上)控制。
第二曲面19是专用于形成上述光束的一般光学表面，并且通常可以在多个方向上弯曲。因此，表面19的弯曲可以是简单的，例如由椭圆形剖面、抛物线剖面等限定，或者可以是复杂的，由多个连续(一阶或二阶)或不连续的彼此结合的方程式或类型不同的多条二次曲线限定。
在所示的实施方式中，第二曲面19由横向于相对的侧表面9的至少一条曲线的线性平移限定。
根据本发明的另一个方面，上表面7和下表面8实质上是平坦的，并且它们优选形成为彼此不平行。
优选地，上表面7和下表面8中的一个或两个相对于水平平面倾斜地设置，例如倾斜的角度α相同或不同，使得上表面7和下表面8都在纵向的第二端部13所在侧朝向彼此会聚，从而导致通常透光的材料的块体6的朝向其纵向的第二端部13的垂直测量的厚度逐渐减小。而根据为了简便起见没有示出的可能的不同实施方式，上表面7和下表面8都形成为使得它们在纵向的第一端部12所在侧朝向彼此会聚，从而导致通常透光的材料的块体6的朝向其纵向的第一端部12的垂直测量的厚度逐渐减小。
尤其在装置1设计为构成前远光灯或雾灯的情况下，上表面7(和/或根据情况和/或具体照明需要还有下表面8)设置有多个浮雕20，例如多个棱柱形浮雕20，浮雕20构造为选择性地移除由LED光源2发出并从曲面15收集的部分光，以便离开前表面10限定具有明暗分界线(也称为界限)的光束4。
光学表面17、18中的至少一个优选是凸起的并且成形为由弯曲和/或直线的部分形成的连续曲面或阶梯状不连续表面。
在任何情况下，光学表面17、18都可以是凹入的和/或凸起的。优选地，它们是凸起的，但是它们成形为使得孔洞16在通常透光的材料的块体6的中心/中点变细，并且朝向通常透光的材料的块体6的弯曲侧表面9变宽。根据为了简便起见没有示出的可能变型，光学表面17、18可以都是凹入的，并且在任何情况下它们成形为使得孔洞16在通常透光的材料的块体6的中心变宽并且朝向通常透光的材料的块体6的弯曲侧表面9变细。
根据可能的实施方式，除了光导5，光学系统3还包括用于使光导5围绕穿过LED光源2的轴线A旋转的致动器21(例如，由电机形成)；凹部14还形成为使得轴线A也形成曲面15的对称轴线。
优选地，穿过LED光源2的轴线A是实质上垂直的轴线，使得例如致动器21可以使光导5在水平面上向左和向右30°限制的角扇形(angular arc)上旋转，以便也使光束4相对于具有照明装置1的车辆旋转，例如遵循曲线，或者尤其在照明装置1用作固定的传统照明装置的辅助照明装置(例如，前头灯)的情况下在不同点使主要头灯产生的照明局部增大。
事实上，照明装置1优选结合到车辆的头灯或前灯22(仅示意性示出)中，该头灯或前灯包括至少一个根据至此示出的照明装置1。照明装置1容纳在杯形壳体23内，并设计为安装在车辆上，并且透明罩24在前部封闭杯形壳体23；照明装置1可穿过透明罩24从外部看见，并且发射光束4。
因此，本发明还涉及一种车辆，其包括结合照明装置1与一个或多个与装置1相同类型的或传统类型的一个或多个照明装置的头灯或前灯22、优选一对彼此对称的头灯或前灯22。
根据描述，显然光导5包括并执行装置1所需要的所有(或至少大部分)光学功能，并有效地用于收集从具有单个LED的光源2和具有一系列LED的光源2发出的光，例如该一系列LED沿轴线A彼此对齐。可能从凹部14没有收集的光可以通过设置在光导5上方或下方的辅助反射器来利用。
可以通过产生具有标准外部尺寸的光导5来获得不同的光学功能，光导5可以实质上相同，但具有类型、曲率和尺寸不同的表面9、15、11和19，允许照明装置的所有或其他部件的位置和尺寸被标准化。
最后，可以在实质上不损失光源2发出的部分光的情况下获得装置1产生的光束4的移动性，例如水平移动性，从而保持提高的效率。
最后，清楚的是，通过使描述的装置1旋转90°以水平定位轴线A，可以在垂直方向上获得光束4的移动性。
结果，实现了本发明的所有目的。

Claims (12)

1.一种用于车辆的照明装置(1)，其包括至少一个LED光源(2)以及用于根据所需的光度分布收集并分配由所述LED光源(2)产生的光的光学系统(3)；所述光学系统(3)包括由通常透光的材料的块体(6)形成的光导(5)；所述照明装置的特征在于，结合：
i)所述通常透光的材料的块体(6)成形为限定立体的楔形三维元件，该立体的楔形三维元件在其上表面(7)、其下表面(8)、其两个相对的侧表面(9)、限定其纵向的第一端部(12)的其至少一个前表面(10)和限定其纵向的第二端部(13)的其至少一个后表面(11)之间界定，所述纵向的第二端部(13)与所述纵向的第一端部(12)相对；
ii)所述侧表面(9)是弯曲的并且在所述纵向的第二端部(13)所在侧朝向彼此会聚，使得所述通常透光的材料的块体(6)朝向所述第一端部(12)变宽而扇状展开；所述相对的弯曲侧表面(9)构造为使所述光在所述通常透光的块体(6)的内部全内反射或至少部分内反射；
iii)所述至少一个后表面(11)设置为面向所述至少一个LED光源(2)，并且具有或限定凹部(14)，该凹部(14)至少部分地围绕所述至少一个LED光源(2)并且由弧形的第一曲面(15)界定，所述第一曲面(15)构造为在所述通常透光的材料的块体(6)内收集由所述至少一个LED光源(2)发出的至少部分光；
iv)所述通常透光的材料的块体(6)被横向于所述上表面(7)和所述下表面(8)形成并且介于所述前表面(10)和所述后表面(11)之间的至少一个孔洞(16)穿过；所述至少一个孔洞(16)在内部由第一光学表面(17)和第二光学表面(18)界定，第一光学表面(17)设置为面向所述前表面(10)，第二光学表面(18)设置为面向所述后表面(11)，所述至少一个孔洞(16)构造为限定介于所述至少一个后表面(11)的凹部(14)和所述至少一个前表面(10)之间的空气透镜。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述至少一个前表面(10)由第二曲面(19)限定，所述第二曲面(19)构造为从所述通常透光的材料的块体(6)的内部收集光，以在外部形成并发出成形的光束(4)，该成形的光束(4)至少在垂直方向上受到控制。
3.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述上表面(7)和所述下表面(8)实质上是平坦的，并且优选彼此不平行。
4.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述上表面(7)和/或所述下表面(8)相对于水平平面倾斜地设置，使得所述上表面和所述下表面都在所述纵向的第二端部(13)所在侧朝向彼此会聚，从而使所述通常透光的材料的块体(6)的朝向其纵向的第二端部(13)的垂直测量的厚度逐渐减小。
5.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述上表面(7)和/或所述下表面(8)相对于水平平面倾斜地设置，使得所述上表面和所述下表面都在所述纵向的第一端部(12)所在侧朝向彼此会聚，从而使所述通常透光的材料的块体(6)的朝向其纵向的第一端部(12)的垂直测量的厚度逐渐减小。
6.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述上表面(7)和/或所述下表面(8)设置有多个浮雕(20)，所述浮雕构造为选择性地除去由所述LED光源(2)发出并从所述第一曲面(15)收集的部分光，以限定离开前表面(10)具有明暗分界线或界限的光束(4)。
7.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述相对的弯曲侧表面(9)构造为形成弯曲的反射器，该弯曲的反射器适于控制、特别是水平控制由所述前表面(10)形成并且由其发射到所述通常透光的材料的块体(6)外部的出射光束(4)。
8.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述第一光学表面(17)和所述第二光学表面(18)中的至少一个或两个是凸起的和/或凹入的，并且成形为由弯曲和/或直线的部分形成的连续曲面或阶梯状不连续表面。
9.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述第一光学表面(17)和所述第二光学表面(18)都成形为使得所述至少一个孔洞(16)：
-在所述通常透光的材料的块体(6)的中心变细并且朝向所述通常透光的材料的块体(6)的弯曲侧表面(9)变宽；或者
-在所述通常透光的材料的块体(6)的中心变宽并且朝向所述通常透光的材料的块体(6)的弯曲侧表面(9)变细。
10.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述光学系统(3)包括致动器(21)，致动器(21)用于使所述光导(5)围绕穿过所述至少一个LED光源(2)并构成所述第一曲面(15)的对称轴线的轴线(A)旋转；穿过所述至少一个LED光源(2)的所述轴线(A)优选是大致垂直的轴线。
11.一种车辆的头灯或前灯(22)，其特征在于，所述头灯或前灯包括容纳在杯形壳体(23)内并且设计为安装在车辆上的至少一个根据权利要求1所述的照明装置(1)以及透明罩(24)，所述透明罩(24)在前部封闭所述杯形壳体并且穿过所述透明罩(24)从外部能看到所述照明装置(1)。
12.一种车辆，其包括根据权利要求11所述的头灯或前灯。
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