CN110574501B - 用于车辆的照明单元及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆的照明单元，其包括具有数据线组件的光源载体。该照明单元还包括多个设置在光源载体上的、分别具有集成控制单元的光源，所述光源通过数据线组件彼此连接以根据预定协议交换数据。光源载体在其背面上具有多个空腔。光源载体在其正面上至少在空腔的区域中是导光的。数据线组件构造在光源载体的背面上，数据线的线端引导到所述多个空腔上或中。此外，在所述多个空腔中分别插入至少一个光源，使得相应光出射表面朝向空腔底部的方向，并且通过与数据线的线端的电气和机械接触，光源被电触通并且保持在空腔中。

Description

用于车辆的照明单元及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的照明单元及其制造方法。照明单元包括具有数据线组件的光源载体和多个设置在光源载体上的、分别具有集成控制单元的光源，所述光源通过数据线组件彼此连接以根据预定协议交换数据。
背景技术
已知为了车辆的内部照明而使用轮廓线照明装置和/或表面照明装置，其主要实现重点照明的目的。这种照明装置包括一个或两个光源和光波导，其中，由光源发射的光经由表面光导的构造为光耦合表面的端面耦合输入到表面光导中。在这种照明装置中可实现静态光效果，即可借助光源在0％到100％之间调节亮度，但光导的亮度在其长度上始终恒定。此外，根据光源发出的光颜色还可实现特定的颜色效果，该颜色效果也在光导的长度上恒定。例如由DE 10 2012 015 057 A1中已知这种内部照明。
由于高质量的内部照明是对于车辆的重要设计特征，因此希望能够更灵活地设计内部照明。通过使用具有多个光源的照明单元可实现更灵活的内部照明。作为光源通常使用发光二极管(LED)。例如借助LED驱动器来控制单色的和能发出彩色光的RGB-LED，所述LED驱动器包括恒流源和用于脉宽调制的调节器等。LED驱动器的控制在此由中央控制器实现，该中央控制器以特定照明场景所需的方式控制照明单元的光源。
也可提供具有集成控制器的光源，其中LED驱动器集成在每个单独的LED中，从而只还需要数据线来进行控制。这种具有集成控制器的光源例如包括四个或六个端子，即工作电压端子、接地端子、一个或两个数据输入端子和一个或两个数据输出端子。光源的控制由集成到光源中的控制器完成。这种控制器例如包括可编程恒流驱动器、信号整形器以及用于每个颜色通道的寄存器，在其中根据寄存器宽度加载多个亮度值。
这种具有集成控制器的新型光源允许照明源中的光源彼此紧密地排列，从而可在平面载体(所谓的LED灯带)上设置每米几十至100个以上的光源。平面载体带的使用带来下述问题：为了提供均匀照明，必须以复杂的方式计算和制造光出射元件(如光导和/或扩散片)。因此，光出射元件例如根据照明单元是要被集成在车辆的左侧或右侧、前侧或右侧车门装饰板还是仪表板中而不同。这尤其是也源于下述事实：由现有技术已知的照明单元在平面载体带上具有等距的光源间隔。
发明内容
本发明的任务在于提供一种用于车辆的照明单元及其制造方法，其能够独立于光出射元件的设计实现均匀的光输出并且在此同时可简单且低成本地制造。
所述任务通过根据本发明所述的特征的照明单元和根据本发明所述的特征的用于制造照明单元的方法来解决。
提出一种用于车辆的照明单元，其包括具有数据线组件的光源载体和多个设置在光源载体上的、分别具有集成控制单元的光源，所述光源通过数据线组件彼此连接以根据预定协议交换数据。照明单元例如可以是用于车辆内部照明的轮廓线照明装置，其设置在车辆的车门装饰板之上或之中或仪表板之上或之中。此外照明单元也可以是用于车辆外部照明的照明装置、如轮廓线照明装置。
在根据本发明的照明单元中，光源载体在其背面上具有多个空腔。空腔可规则或不规则地彼此间隔开。空腔可沿一条线延伸。空腔也可沿多条线、尤其是平行线延伸。
光源载体在其正面上至少在空腔的区域中是导光的。为此光源载体可在空腔的区域中由透明和/或不透明的材料制成。光源载体也可整体构造成透明的或不透明的。两个相邻空腔之间的区域可以是导光的，但它们也可由不导光的材料制成或通过不导光的材料彼此光学分离。
数据线组件构造在光源载体的背面上。数据线的线端被引导到所述多个空腔上或所述多个空腔中。在所述多个空腔中分别插入至少一个光源。因此例如一个光源可分配给一个空腔。也可想到多个光源插入一个空腔中。也可设置空腔的组合，其中第一空腔仅容纳一个光源并且第二空腔分别容纳多个光源。相应光源这样插入相配的空腔中，使得相应光出射表面朝向空腔底部的方向。同时通过与数据线的线端进行电气和机械接触，光源被电触通并且保持在空腔中。
与从现有技术中已知的照明单元相反，光源没有以其背面安装在载体上。取而代之，相应光源以其光出射表面在前方被放入相应构造的光源载体的相应空腔中并且在其尤其是暴露的背面上被触通。触通通过空腔的几何形状实现，在此通过与数据线线端的机械连接一方面将光源保持在空腔中并且另一方面同时建立所需的电接触。在空腔的区域中导光的光源载体在此同时负责否则要单独提供的光导的功能。由此可以更简单且更低成本的方式提供照明单元。
在根据本发明提出的照明单元中，相邻光源之间的距离通过设置在光源载体中的空腔的距离和布置产生。根据于此，照明单元可具有光源密度不同的区段，所述光源密度取决于设置在相应区段中的光源数量。由此可根据可用空间改变光源的密度。从而尤其是可使所需的光源数量适配于实际所需的光。结果是可更简单地适应车辆中的安装位置处的几何条件和前提，在此可确保光源的最佳放置和密度。
根据一种有利的实施方式，光源载体在正面上和/或在背面上具有三维基本形状，该三维基本形状适配于待固定光源载体的车辆部件的表面轮廓。三维基本形状例如可适配于车门装饰板或仪表板的轮廓。因而根据表面轮廓可在设计时通过提供空腔来考虑光源的密度，即每两个相邻光源之间的距离。
为了能够借助引导到多个空腔上或中的数据线来将相应光源保持在空腔中，根据一种有利的实施方式规定，相应数据线的线端越过空腔边缘朝空腔方向伸出。由此可通过越过空腔边缘伸出的线端将光源夹紧在空腔中。
尤其是可规定，相应数据线的线端的至少一部分越过空腔边缘向空腔底部方向弯曲。由此线端的弹力可用于将光源保持在空腔中。同时通过这种实施方式可实现可靠的电接触。
替代地或附加地可规定，相应数据线的线端的至少一部分越过空腔边缘远离空腔的底部弯曲。由此在将光源插入空腔中时也可通过线端产生作用于光源的弹力。由此除了机械保持之外也确保良好的电接触。
通过使在空腔的相对置的各边缘上伸出边缘的线端区段具有相同或不同的长度，可特别简单地制造照明单元。
另一种有利的实施方式规定，当光源插入空腔中时，所述多个光源的远离空腔底部的触通主侧与光源载体的背面位于一个平面中。作为替代方案可规定，当光源插入空腔中时，所述多个光源的远离空腔底部的触通主侧略微突出于光源载体背面的平面。在另一种替代实施方式中可规定，当光源插入空腔中时，所述多个光源的远离空腔底部的触通主侧这样设置在空腔中，使得触通主侧不突出于光源载体背面的平面。
这些不同的实施方式结合伸入到空腔中的线端的造型构造允许施加夹紧力，以便将光源机械地保持在空腔中以及电触通光源的端子表面。
另一种有利的实施方式规定，至少一部分空腔的底部构造为光学表面。通过将底部构造为光学表面的实施方式可将从相应光源的光出射表面射出的光有针对性地或定向地耦合输入到光源载体中并且在那里以希望的方式从其射出。然后可结合可选的扩散片实现期望的光效果和光分布。
根据一种有利的实施方式，光源载体可构造为光导，其至少在空腔的区域中是透明的或不透明的。由此可省去否则要单独设置的光导，从相应光源射出的光被耦合输入到该光导中以进行传递。这简化安装并降低制造成本。
另一种实施方式规定，至少一部分空腔的底部由光学元件、如透镜形成，该光学元件在光源载体的正面插入该光源载体中。由此例如可根据可用空间将光有针对性地耦合输出照明单元。
本发明还提供一种用于制造本文所描述类型的照明单元的方法。该方法包括下述步骤：提供具有正面和背面的光源载体，该光源载体在背面区域中具有多个空腔并且在其正面上至少在空腔区域中是导光的；将数据线组件施加在光源载体上；将至少一个光源分别这样插入所述多个空腔中，使得光源的相应光出射表面朝向空腔的底部方向，并且通过与数据线的线端进行电气和机械接触，光源被电触通并且保持在空腔中。
当通过3D打印产生光源载体时，可以特别简单且低成本的方式来产生根据本发明的照明单元。由此可特别简单地形成光源载体的三维基本形状并在背面的期望位置处设置期望数量的空腔。三维基本形状在此已经在通过3D打印产生期间考虑了待安装光源载体的车辆部件的表面轮廓。这种车辆部件例如可以是车门装饰板或仪表板。
特别有利的是，数据线组件也通过3D打印产生。通过3D打印产生数据线允许数据线以上述方式越过空腔边缘伸出。通过3D打印方法也可形成伸入空腔中的线端的可能期望的弯曲。由此可在没有其它花费的情况下为数据线的线端设置缺少的属性。
数据线的产生可在时间上独立于光源载体的产生通过3D打印进行。在另一种实施方式中，光源载体和数据线组件也可在一道工序中通过3D打印产生。
为了将光源放入空腔中，有利的是，将相应光源卡入为其设置的空腔中。这例如可由根据拾放方法的机器人来完成。
附图说明
下面结合附图描述本发明的其它优点和实施方式。附图如下：
图1示出由现有技术已知的照明单元的示意性俯视图，其中多个光源安装在一个平面载体带上；
图2示出根据本发明的照明单元的一部分的横截面图，从中可见光源在空腔中的布置；和
图3示出一种替代实施方案，其中光源载体在空腔区域中设有光学元件。
具体实施方式
图1示出已知的示意性照明单元1的俯视图，该照明单元例如可用于车辆中的轮廓线照明装置。
平面光源带2用作并排设置在光源带2上的多个光源20的载体。作为光源20例如使用发光二极管(LED)。在此不仅可使用单色的而且也可使用能输出彩色光的RGB-LED。白光或彩色光的输出通过光出射表面21进行，光出射表面位于光源20的背离光源带2的主表面上。每个光源20具有(图中未示出的)集成控制器，LED驱动器集成在每个单独的LED中。借助相应LED驱动器以特定光输出所需的方式控制光源20，所述LED驱动器包括恒流源以及用于脉宽调制的调节器。
仅需要数据线来控制光源。这些未在图1中明确示出的数据线设置在光源带2之上和/或之中。在该实施例中通过四个接点22、23、24、25、即工作电压接点、接地接点、数据输入接点和数据输出接点连接到数据线上。根据数据线的构造，相应光源20也可具有更多数量的接点。通常例如也为六个接点，即工作电压接点、接地接点、两个数据输入接点和两个数据输出接点。在该变型方案中，数据输入和输出可实现为差分信号输入和输出(高数据速率(Data High)和低数据速率(Data Low))。为简单起见，下述说明以具有四个接点的光源为基础。
数据线可构造为总线。均匀间隔开地并排设置在光源带2上的光源20的控制通过相应集成在光源中的控制器进行。该控制器例如包括可编程恒流驱动器、信号整形器以及用于每个颜色通道的寄存器，在该寄存器中根据寄存器宽度加载多个亮度值。
如此构造的照明单元1——其中光源20包括集成控制器——允许光源20彼此紧密地排列，从而每米可设置几十至100个以上的光源。图1中所示的部件可以连续的形式制造。这意味着在安装到车辆部件、如车门装饰板(左前、右前、左后、右后)或仪表板中时才将光源带连同设置在其上的光源剪切到所需长度并且与光导和扩散片组合成照明单元。然后将它们设置到车辆中的预定部件上。
通过这种方法在形状、发光二极管20的密度以及到光导或扩散片的深度方面受到结构限制。光出射表面21到光导表面的可能的距离变化须通过光导和/或扩散片的布置和造型来补偿。
图2和3分别示出根据本发明的照明单元的一部分的横截面，该照明单元基于其结构设计及其制造过程可实际上适配于车辆部件的表面轮廓。
作为用于多个光源20(在根据图2和3的实施例中仅代表性地示出其中之一)的载体使用光源载体10，其通过3D打印产生并且具有三维基本形状，该三维基本形状适配于待固定光源载体10的车辆部件的表面轮廓。但由于图2和3仅示出照明单元1的局部，因此无法看到该三维基本形状。
光源载体10包括背面11和正面12。优选在背面11上为每个光源20设置一个空腔15。在一种实施方式中，也可在一个空腔15中设置多个光源20。在正面12上光源载体10至少在空腔15的区域19中是导光的。光源20这样插入空腔15中，使得其光出射表面21朝向空腔15的底部18方向。在图2所示的实施例中，光源20以其具有光出射表面21的主侧完全邻接空腔15的底部18。在该实施例中，例如这样确定空腔15的深度，使得光源20的触通背面、即与具有光出射表面21的主表面相对置的主表面突出于光源载体的背面11的平面。在触通主侧上，光源20具有接点22、…、24，在图2和3的横截面图中只能看到彼此相对置的接点22、24。
在光源载体10上设有已经提到的数据线组件。更确切地说，数据线13、14组件构造在光源载体10的背面11上。在横截面图中示出的数据线13、14的相应线端13E、14E引导到空腔15上并且伸出空腔15的侧壁16、17的边缘16K、17K。在此在该实施例中线端13E、14E突出于光源载体10的背面的平面。基于弹性作用，线端13E、14E向光源20的触通背面方向按压并且在此电气且机械地与接点22、24接触。由此在接点22与线端13E之间以及在接点24与线端14E之间建立电触通并且同时将光源20保持在空腔15中。
在一种替代实施方式中，光源20的触通主侧也可与光源载体10的背面11位于一个平面中。也可想到，当光源20插入空腔15中时，光源20的触通主侧不突出于光源载体的背面的平面。这意味着，空腔15的深度大于光源20的高度。
光源20到空腔15中的插入可通过卡入进行。为此与附图相反可能有利的是，空腔的宽度略大于光源20的边缘长度。由此可将光源20倾斜地插入空腔15中，使得光源20的一侧边缘优选到达例如线端14E下方，然后可将光源20的相对置的另一侧边缘向空腔15的底部18方向按压。
光源20到空腔15中的卡入或插入也可这样进行，使得在插入过程中光源20的主侧保持平行于空腔15的底部18。在插入期间，线端13E、14E可能被向下压入光源20的侧边缘和相配的壁16或17之间的间隙中。该操作方法需要触通表面22、24的特殊设计，其不仅构造在触通背面上，而且也构造在光导20的朝向侧壁16、17的侧边缘表面上。
因此，图2和3中所示的触通以及同时的机械保持仅示意性地示出根据本发明的操作方法。技术人员清楚的是，通过相应构造线端13E、14E以及相配的接点22、24存在触通和保持的不同可能性。结果是应利用线端13E、14E的弹力或夹紧力来负责电触通以及光源20在空腔15中的机械保持。
在此情况下技术人员也很清楚，伸入空腔中的线端13E、14E的长度不需要相同。尤其是彼此相对置的线端13E、14E可具有不同长度，这特别有利于倾斜地卡入。在该实施方式中有利的是，沿侧边缘16K或17K设置的线端具有相同的长度，而相对置的各数据线的线长度则具有与此不同的长度。
如图2所示，如果光导的构造有光出射表面21的主表面邻接底部，则从光出射表面21射出的光可通过导光区域19从光源载体10经由正面12射出。邻接正面12地可设置未示出的扩散片。
可这样选择光源载体10的材料，使得其完全构造为光导。在另一种实施方式中，仅位于空腔15的底部18和正面12之间的区域19是导光的即可。为此材料可以是透明的或不透明的。
在图3所示的实施例中，空腔15的底部18具有缺口，光学元件30、如透镜从正面12插入该缺口中。由此可实现期望的特定光引导。
数据线13、14也可与光源载体10的产生一样通过3D打印产生。在此可首先产生光源载体10，然后产生数据线13、14。也有打印方法可在一道工序中产生这两个部件。通过使用3D打印方法可使光源载体10的基本形状任意适配于车辆部件的表面轮廓。空腔根据光源的需要间隔开地设置在光源载体10中。
由于可例如通过拾放机器人将光导10卡入空腔15中，电触通可省去焊接过程。为了防止将光源20在错误的位置中放入空腔，可在空腔15中设置定向特征、如突起，其在位置正确的前提下嵌入光源20的相对应的凹陷中。由此可避免将光源20错误地插入空腔15中。
在另一种实施方式中，作为光源载体10并非必须提供单独的构件，而是其可由设置照明单元的车门装饰板或仪表板的表面形成。因此不需要如结合图1说明的平面LED灯带的情况所需的直线表面。通过以光分配所需的方式设置光源或空腔15的可能性，可以简单的方式根据可用空间改变光源20的密度。从而可根据需要确定光源20的数量。
附图标记列表
1 照明单元
2 光源带
10 光源载体
11 光源载体的背面
12 光源载体的正面
13 数据线
13E 数据线13的线端
14 数据线
14E 数据线14的线端
15 空腔
16 侧壁
16K 侧壁16的边缘
17 侧壁
17K 侧壁17的边缘
18 底部
19 光源载体10在空腔15下方的区域
20 光源
21 光出射表面
22 接点
23 接点
24 接点
25 接点
30 光学元件

Claims (14)

1.用于车辆的照明单元，包括：
-具有数据线(13、14)组件的光源载体(10)；
-多个设置在光源载体(10)上的、分别具有集成控制单元的光源(20)，所述光源通过数据线(13、14)组件彼此连接以根据预定协议交换数据；
其中，
-光源载体(10)在其背面上具有多个空腔(15)；
-光源载体(10)在其正面上至少在空腔(15)的区域中是导光的；
-数据线(13、14)组件构造在光源载体(10)的背面上，数据线(13、14)的线端(13E、14E)引导到所述多个空腔(15)上或中；
-在所述多个空腔(15)中分别插入至少一个光源(20)，使得
-相应光出射表面(21)朝向空腔(15)底部的方向，并且
-通过与数据线(13、14)的线端(13E、14E)的电气和机械接触，光源(20)被电触通并且保持在空腔(15)中，
当光源(20)插入空腔(15)中时，所述多个光源(20)的远离空腔(15)底部的触通主侧略微突出于光源载体(10)背面的平面，并且
数据线(13、14)的线端(13E、14E)提供将所述多个光源(20)保持在所述多个空腔(15)中的弹力。
2.根据权利要求1所述的照明单元，其特征在于，所述光源载体(10)在正面上和/或在背面上具有三维基本形状，该三维基本形状与待固定光源载体(10)的车辆部件的表面轮廓相适应。
3.根据权利要求1或2所述的照明单元，其特征在于，相应数据线(13、14)的线端(13E、14E)越过空腔(15)的边缘朝空腔(15)的方向伸出。
4.根据权利要求3所述的照明单元，其特征在于，相应数据线(13、14)的线端(13E、14E)的至少一部分越过空腔(15)的边缘朝空腔(15)底部的方向弯曲。
5.根据权利要求3所述的照明单元，其特征在于，相应数据线(13、14)的线端(13E、14E)的至少一部分越过空腔(15)的边缘远离空腔(15)的底部弯曲。
6.根据权利要求3所述的照明单元，其特征在于，在空腔(15)的相对置的各边缘上伸出边缘的线端区段具有相同或不同的长度。
7.根据前述权利要求1或2所述的照明单元，其特征在于，至少一部分空腔(15)的底部构造为光学表面。
8.根据权利要求7所述的照明单元，其特征在于，所述光源载体(10)是光导，该光导至少在空腔(15)的区域中是透明的或不透明的。
9.根据权利要求7所述的照明单元，其特征在于，至少一部分空腔(15)的底部由光学元件形成，该光学元件在光源载体(10)的正面插入该光源载体中。
10.用于制造根据权利要求1至9中任一项所述的照明单元的方法，包括下述步骤：
-提供具有正面和背面的光源载体(10)，该光源载体在背面的区域中具有多个空腔(15)并且在其正面上至少在空腔(15)的区域中是导光的；
-将数据线(13、14)组件施加在光源载体(10)上；
-将至少一个光源(20)分别这样插入所述多个空腔(15)中，使得
-光源(20)的相应光出射表面(21)朝向空腔(15)底部的方向，并且
-通过与数据线(13、14)的线端(13E、14E)的电气和机械接触，光源(20)被电触通并且保持在空腔(15)中，
其中，当所述至少一个光源(20)分别插入所述多个空腔(15)中时，所述至少一个光源(20)的远离空腔(15)底部的触通主侧略微突出于光源载体(10)背面的平面，并且
数据线(13、14)的线端(13E、14E)提供将所述至少一个光源(20)保持在所述多个空腔(15)中的弹力。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，通过3D打印产生所述光源载体(10)。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其中，通过3D打印产生所述数据线(13、14)组件。
13.根据权利要求10或11所述的方法，其中，在一道工序中通过3D打印产生所述光源载体(10)和数据线(13、14)组件。
14.根据权利要求10或11所述的方法，其中，将相应光源(20)卡入相配的空腔(15)中。
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