CN109973918B - 用于汽车照明的设备 - Google Patents

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Abstract

提供一种用于汽车照明的装置、光导和方法。该装置包括光源和光导。光源提供光线。光导包括至少具有共同焦点的两个或更多个非球面。两个或更多个非球面被配置为保持光线在光导中的全内反射。

Description

用于汽车照明的设备
技术领域
机动车辆包含用于内部和外部照明的多个照明装置。例如，外部车辆照明设备可以执行停车灯功能、尾灯功能、前照灯功能、日间行车灯功能、动态转弯灯功能和雾灯功能。
背景技术
照明装置可包括光导以将光从光源引导到出射表面。由于制造和其他设计要求，尽管需要更大的输出光斑尺寸，但可以限制平坦的光导厚度。因此，如本发明人所认识到的，需要一种用于具有可适应的输出光点尺寸的汽车照明和发出信号的装置。
前述“背景技术”描述是为了总体上呈现本公开的背景。本发明人的工作，在本背景技术部分中描述的程度，以及在提交时可能不以其他方式具备作为现有技术资格的描述的方面，既没有明确地或暗示地被认为是针对本发明的现有技术。
发明内容
本公开的一个方面包括一种用于汽车照明的装置。该装置包括光导和配置成提供光线的光源。光导包括至少具有共同焦点的两个或更多个非球面。两个或更多个非球面被配置为保持光线在光导中的全内反射。
在本公开的另一方面，与两个或更多个非球面相关联的凹侧彼此相对。
在本公开的另一方面，非球面是椭圆形表面。
在本公开的另一方面，非球面是抛物面。
在本公开的另一方面，所述光线在所述光导的出射表面处的高度是与第一非球面相关联的第一焦距和与第二非球面相关联的第二焦距的函数。
在本公开的另一方面，该装置还包括与所述第一非球面相对的第一平坦表面和与所述第二非球面相对的第二平坦表面，其中所述第一平坦表面连接到所述第二非球面。
在本公开的另一方面，光导包括平坦部分。
在本公开的另一方面，该装置还包括准直器，该准直器被配置为准直来自光源的光线。
在本公开的另一方面，光源是发光二极管。
在本公开的另一方面，该装置还包括可操作地耦合到光导的外透镜。
本公开的一个方面包括用于汽车照明的光导。光导包括至少具有共同焦点的两个或更多个非球面，两个或更多个非球面被配置为保持在光导中传播的光线的全内反射。
本公开的一方面包括一种用于控制输出光线的方法。该方法包括提供可操作地耦合到光源的光导，并提供两个或更多个非球面，所述非球面被配置为在光导中保持全内反射。两个或更多个非球面至少具有一个共同焦点。
已经通过一般性介绍提供了前述段落，并且不旨在限制以下权利要求的范围。通过参考以下结合附图的详细描述，将最好地理解所描述的实施例以及其他优点。
附图说明
由于在结合附图考虑时通过参考以下详细描述更容易理解本公开，本公开的更完整的认识及其许多伴随优点将被更容易地获得，其中：
图1是根据一个示例的用于汽车照明和/或发出信号的装置的示意图。
图2是根据一个示例的用于汽车照明和/或发出信号的装置的侧视图；
图3是根据另一示例的用于汽车照明和/或发出信号传输的装置的侧视图；和
图4是根据一个示例的示出光的光路的装置的侧视图。
具体实施方式
现在参考附图，其中相同的附图标记在若干视图中表示相同或相应的部件，以下描述涉及用于机动车辆的照明或发出信号装置以及用于控制光线的输出光斑尺寸的相关方法。
图1是示出根据一个示例的用于汽车照明和/或发出信号的设备100的示意图。装置100可以包括光导102，光导102被配置为传播由光源104发射的光线。光导104可以是由玻璃材料或聚合物材料(例如，聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA))形成的结构，或者是由具有比使用光导102的环境的折射率更大的折射率(例如，PMMA为1.49)的任何其他透明材料形成的结构。在一个实施方式中，根据使用装置100的应用，光导102也可以由有色材料(例如，红色、黄色)制成。
光源104可包括一个或多个发光器件(LED)或固态光源。基于预期应用，由光源发出的光可以具有不同的形状和颜色。例如，光源104可包括无机半导体发光二极管或激光二极管、有机发光二极管(OLED)、聚合物发光二极管(PLED)、LED灯封装、LED芯片或LED管芯或这些设备中的一个或多个的阵列。当使用多个LED器件时，LED可以具有相同或不同的颜色。可以使用控制器(未示出)来控制光源104。光源104可包括光学纤维装置输出件。在一个示例中，光源10/1的输出功率可以基于应用。
光导102包括入射表面106和出射表面108，来自光源104的光线通过入射表面106进入光导102，光线通过出射表面108离开光导102。光导102用于将光从光源104传送到出射表面108。光保持全内反射(TIR)。如下面进一步描述的，通过在光导102的一个或多个引导表面上的连续全反射，光线沿着光导102被引导。进入光导102的光线被准直。换句话说，光线基本上是平行的。
在一个实施例中，光导102可包含准直器110。准直器110被配置为准直来自光源104的光线。
在一个实施方式中，准直器110可以定位在光源104和光导102之间，用于产生准直光线。在一个示例中，准直器110是装置100的一部分并且与光导102形成连续结构。换句话说，光导102和准直器110可以模制为一个整体。在其他示例中，准直器110可以与光导102分离。
在光导102的第一部分200中，光导102可包括基本上彼此平行的两个平坦表面124。第一部分200可以具有恒定的高度。准直光线在光导102的第一部分200中不经受任何修改。光导102可以在第一部分200中具有矩形横截面。
在第二部分202中，光导102包括第一非球面112。在第三部分204中，光导102包括第二非球面114，第二非球面114至少具有与第一非球面112共同的焦点。在第二部分202中，光导包括与第一非球面112相对的平坦表面116。平坦表面116将第一部分200的平坦表面124连接到第二非球面114。在第三部分204中，光导102包括与第二非球面114相对的第二平坦表面118。
在一个实施例中，非球面112，114中的至少一个可为椭圆形表面。在其他实施方式中，全部非球面可以是椭圆形表面。
在一个实施例中，非球面112，114中的至少一者可为抛物面。在其他实施方式中，全部非球面可以是抛物面。
第一非球面112和第二非球面114具有控制光线的输出尺寸的功能。第一非球面112和第二非球面114被优化用于保持光导102内部的全内反射所需的最小封装。第一非球面112和第二非球面114可以是抛物面、椭圆形表面或双曲面。第一非球面112和第二非球面114彼此面对。换句话说，第一非球面112和第二非球面114中的每一个的凹侧彼此面对。在一个实施方式中，至少共同焦点位于光导102内部。
光线入射在第一非球面112上并被第一非球面112全反射。然后，光线入射到第二非球面114上并被第二非球面114全反射。与第一非球面的轴线(即，第一部分中准直的方向)平行的光线被反射到共同的焦点。通过第二非球面114的共同焦点的光线然后被准直。因此，第一非球面112被优化，例如具有入射角的入射光线能够被第一非球面112全反射，该入射角相对于第一非球面的法线大于临界反射角。第二非球面114也被优化，例如从第一非球面112反射的光线具有相对于第二非球面114的法线大于临界反射角的入射角，并且能够被第二非球面114全反射。
光导102可以由后边缘120和侧边缘122横向地限定。在一个实施方式中，光线可以经由后边缘118输入。在一个实施方式中，侧边缘120垂直于引导表面(即，第一非球面112、第二非球面114、第一平坦表面116、第二平坦表面118、平坦表面124)。光导102的高度可以沿光导102的纵向方向变化。
在一个实施例中，可使用注塑技术制造装置100。光导102和准直器110可以使用一件材料制成。
图2是一个示例的装置100的侧视图。在出射表面108处的光束的高度在图2中用“b”表示。在光导102的第一部分200中的光束的高度用“a”表示。“b”和“a”之间的比率与第一非球面112相关的第一焦距和第二非球面114相关的第二焦距之间的比率成比例。在图2中，“b”和“a”之间的比率是1。光束的高度不被非球面改变。
图3是根据一个示例的设备100的侧视图。在图3中，“b”和“a”之间的比率是2。因此，出射光束的高度是光导102的第一部分200中光束的高度的两倍。因此，通过改变与每个非球面相关的焦距，在出射表面108处的光束的高度可以适应于应用。
图4是根据一个示例的光导102的侧视图，示出了光线路径。点206表示图4中所示的示例性非球面的共同焦点。在一种实施方式中，出射表面厚度可以从5mm到100mm变化。
在一个实施例中，光导102可包含一个或多个额外部分以重新定向射线的出射方向。取向角可以根据应用而变化。在一种实施方式中，光线可以重新定向90°。
在一个实施例中，装置100可包含沉积在出射表面108处的光学器件。光学器件经配置以重定向来自装置100的光。在一个实施例中，可使用单独的外部透镜。单独的外透镜可包括扩散元件以在所需方向上引导光。例如，外透镜可以由塑料、玻璃或任何透明盖子制成，例如尾灯盖。单独的透镜还可以为光导102提供美学优势。
显然，根据上述教导，许多修改和变化都是可能的。因此，应理解，在所附权利要求的范围内，本发明可以不同于本文具体描述的方式实施。
包括前述说明中的特征的装置提供了许多优点。特别地，可以在遵守制造要求的同时获得可变输出尺寸。
因此，前述讨论仅公开和描述了本发明的示例性实施例。如本领域技术人员将理解的，在不脱离本发明的精神或基本特征的情况下，本发明可以以其他特定形式实施。因此，本发明的公开内容旨在说明，而不是限制本发明的范围以及其他权利要求。本公开(包括本文教导的任何易于辨别的变体)部分地限定前述权利要求术语的范围，使得没有创造性主题奉献于公众。

Claims (17)

1.一种用于汽车照明的装置，该装置包括：
配置为提供光线的光源；和
光导，包括至少具有共同焦点的两个或更多个非球面，所述两个或更多个非球面被配置为保持光线在光导中的全内反射，其中所述光线在所述光导的出射表面处的高度是与第一非球面相关联的第一焦距和与第二非球面相关联的第二焦距的函数。
2.根据权利要求1所述的装置，其中与所述两个或更多个非球面相关联的凹侧彼此相对。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述非球面中的至少一个是椭圆形表面。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述非球面中的至少一个是抛物面。
5.根据权利要求1所述的装置，还包括与所述第一非球面相对的第一平坦表面和与所述第二非球面相对的第二平坦表面，其中所述第一平坦表面连接到所述第二非球面。
6.根据权利要求1所述的装置，其中所述光导包括平坦部分。
7.根据权利要求1所述的装置，进一步包括准直器，所述准直器配置为准直来自所述光源的光线。
8.根据权利要求1所述的装置，其中所述光源是发光二极管。
9.根据权利要求1所述的装置，进一步包括可操作地耦合到所述光导的外透镜。
10.一种用于汽车照明的光导，所述光导包括：
两个或更多个非球面，至少具有共同的焦点，所述两个或更多个非球面被配置为保持在光导中传播的光线的全内反射，其中所述光线在所述光导的出射表面处的高度是与第一非球面相关联的第一焦距和与第二非球面相关联的第二焦距的函数。
11.根据权利要求10所述的光导，其中与所述两个或更多个非球面相关联的凹侧彼此相对。
12.根据权利要求10所述的光导，其中所述非球面中的至少一个是椭圆形表面。
13.根据权利要求10所述的光导，其中所述非球面中的至少一个是抛物面。
14.根据权利要求10所述的光导，其中所述光导包括两个非球面。
15.根据权利要求14所述的光导，还包括与所述第一非球面相对的第一平坦表面和与所述第二非球面相对的第二平坦表面，其中所述第一平坦表面连接到所述第二非球面。
16.根据权利要求10所述的光导，还包括平坦部分。
17.一种用于控制输出光线的方法，所述方法包括：
提供可操作地耦合到光源的光导；
提供两个或更多个非球面，两个或更多个非球面配置成保持光导中的全内反射；和
其中所述两个或更多个非球面至少具有一个共同焦点，其中所述光线在所述光导的出射表面处的高度是与第一非球面相关联的第一焦距和与第二非球面相关联的第二焦距的函数。
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