CN111207361A - 用于产生和辐射光的装置 - Google Patents

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P.沙登霍夫
L.普利茨尔
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Abstract

一种用于产生和辐射光的装置，其中，该装置优选地设置用于机动车前照灯，该装置包括：发光器件；光辐射装置，其中所述光辐射装置包括如下保持装置，在所述保持装置上固定有光发射器和光学系统，其中，所述光发射器将光辐射到所述光学系统上，并且所述光学系统设置用于产生光分布；枢转装置，利用该枢转装置，光辐射装置能够围绕至少一根枢转轴线枢转；以及至少一个光导体，该光导体将由发光器件产生的光传导到光辐射装置上，其中，至少一个光导体的至少一个区段布置在至少一个光导体壳体中，从而至少一个光导体的布置在所述至少一个光导体壳体中的至少一个区段在光导体由于光辐射装置通过枢转装置进行的枢转而进行运动时在光导体壳体内被引导。

Description

用于产生和辐射光的装置
技术领域
本发明涉及一种用于产生和辐射（Abstrahlung）光的装置，其中，该装置优选地设置用于机动车前照灯，该装置包括：
- 发光器件，所述发光器件设置用于产生光，
- 光辐射装置，其设置用于将由所述发光器件产生的光优选辐射到行车道上，其中，所述光辐射装置包括如下保持装置，在所述保持装置上固定有光发射器和光学系统，其中，所述光发射器将光辐射到所述光学系统上，并且所述光学系统设置用于产生光分布，其中，所述发光器件布置在所述光辐射装置的外部，
- 枢转装置，利用该枢转装置，光辐射装置能够围绕至少一根枢转轴线枢转，优选围绕两根枢转轴线枢转、例如围绕水平的和/或竖直的枢转轴线枢转，以及
- 至少一个光导体，其具有光耦入面，其中由发光器件产生的光射到光耦入面上、射入到光导体中并且在光导体内传导到光导体的光射出面上，其中光经由光射出面射出并且辐射到光辐射装置的光发射器上。
背景技术
由现有技术已知许多用于机动车的机动车前照灯，其中产生光的发光器件和将光辐射到行车道上的光辐射装置在空间上彼此分开。光辐射装置常常布置在机动车前照灯的内部并且发光器件布置在机动车前照灯的外部。由此可以减小机动车前照灯的构件尺寸，因为在机动车前照灯内没有设置发光器件。
为了能够实现这种结构，设置有如下光导体，该光导体将光从发光器件传导至光辐射装置，其中，光导体通常在机动车的发动机舱的前部区域中延伸。当光辐射装置能够枢转时，这可能是有问题的，因为其运动能够传递到光导体上，由此光导体例如可能在发动机舱内的构件的棱边上钩住或缠住，其中这可能导致光导体的损坏。
发明内容
本发明的任务在于，减少或消除现有技术的缺点。因此，本发明的目的尤其在于，提供一种用于机动车前照灯的装置，其中，即使在光辐射装置枢转时，也尽可能无损坏地保持连接发光器件和光辐射装置的光导体。
该任务通过具有权利要求1的特征的装置解决。优选的实施方案在从属权利要求中给出。
根据本发明，至少一个光导体的至少一个区段布置在至少一个光导体壳体中，从而所述至少一个光导体的布置在所述至少一个光导体壳体中的至少一个区段在光导体由于保持装置或光辐射装置通过枢转装置进行的枢转而进行运动时在光导体壳体内被引导。
在根据本发明的装置中，光辐射装置和发光器件在空间上彼此分开。这意味着，发光器件不是光辐射装置的一部分，而是布置在光辐射装置的外部。由光辐射装置占据的空间或者光辐射装置的空间界限基本上通过保持装置预先给定，所述保持装置例如能够设计为框架或壳体。通过将发光器件布置在光辐射装置的外部，可以减小光辐射装置的尺寸并且例如也可以减小具有光辐射装置的机动车前照灯的尺寸。发光器件优选位置固定并且固定在光辐射装置的外部并且因此不可枢转。与此相反，光辐射装置能够枢转，以便例如能够实现自适应转向灯。通过根据本发明的光导体壳体产生了如下优点，即，光导体的可能的运动由于光辐射装置的枢转而可控地进行，因为该运动在光导体壳体内被引导。因此，光导体的在光导体壳体内部延伸的区段不能在任意方向上运动。因此，光导体的自由度部分地被限制，由此不能钩在相邻的构件上。光导体的在光导体壳体中引导的区段还可以在一定程度上是可运动的，其中，光导体壳体的尺寸预先给定光导体的可运动性。因此，光导体具有所需的运动自由空间，并因此可以基于光辐射装置的枢转来执行必要的位置改变，其中，光导体的位置改变或运动可以基本上无损坏地进行，这是因为光导体不会钩在光导体壳体的内部面上，并且在附近环境中受到保护而免受构件的影响。利用根据本发明的光导体壳体可以特别有效地实现光导体的必要的可运动性，以便补偿所述枢转并且同时实现在由光导体壳体预先给定的一个或多个方向上的运动的受控引导。枢转装置优选具有如下第一枢转器件，该第一枢转器件使光辐射装置、特别是保持装置围绕至少一根枢转轴线、优选围绕两根枢转轴线枢转，其中，这两根枢转轴线特别是包括水平的和竖直的枢转轴线。枢转装置可以具有如下第二枢转器件，该第二枢转器件被设置用于使光发射器和光学系统围绕至少一根枢转轴线、优选围绕两根枢转轴线枢转。因此，例如一方面保持装置和另一方面具有光学系统的光发射器可以彼此独立地枢转。作为第一和/或第二枢转器件尤其可以设置直线驱动装置和/或步进马达。
优选地，光导体的总长度的至少20%至30%、优选30%至50%、或大于50%布置在至少一个光导体壳体内。由此可以确保由于保持装置或光辐射装置的枢转而引起的光导体的所需的运动自由空间，其中，一方面可以可控地进行光导体的运动，并且另一方面保持光导体本身不受损坏。
可以设置两个或多个光导体壳体，它们分别彼此间隔地固定在保持装置上，其中优选在两个或多个光导体壳体的每一个中分别延伸有光导体的一个区段。两个或多个光导体壳体优选在其工作方式上是相同类型的，其中，光导体壳体可以具有相同或不同的尺寸、大小、形状等。每个光导体壳体尤其是具有受控的光导体引导以及对光导体的保护的功能。
至少一个光导体壳体的一个区段能够是弯曲的。有利地，因此可以进行光导体壳体与光导体的空间走向的理想匹配。如果例如光导体的一个区段由于光辐射装置相对于发光器件的位置而具有一定的曲率，则光导体壳体同样可以具有一定的曲率，光导体的弯曲的区段布置在该光导体壳体中。
优选地，至少一个光导体壳体的弯曲的区段的曲率小于或等于光导体的最大曲率。换言之，光导体壳体的弯曲的区段与光导体的最大允许的曲率相比不那么强地弯曲。光导体的最大曲率限定光导体的无论如何都不应超过的曲率，因为否则会导致光导体的损坏（光导体在超过时例如会折弯） 。有利地，通过至少一个光导体壳体的弯曲的区段的优选的设计方案，在光导体运动时不会超过光导体的最大曲率，因为光导体壳体的弯曲的区段的曲率防止超过最大曲率。因此，可以防止光导体的折弯或断裂。
优选地，至少一个光导体壳体位于与水平或竖直的枢转轴线正交的平面中。由此得到的优点是，光导体的运动在保持装置或光辐射装置竖直或水平枢转时最小化，其中这又提高了光导体的使用寿命。
为了确保简单且成本适宜的制造，至少一个光导体壳体能够一件式地设计或者包括第一和第二引导壳，所述第一和第二引导壳能够彼此连接，其中在至少一个光导体壳体的内部中形成引导通道。在两件式的设计方案中，第一或第二引导壳可以固定在保持装置上，并且相应的另一个引导壳可以与固定在保持装置上的引导壳连接。两个引导壳相互的连接优选是可松开的，例如通过螺纹连接、插接连接或夹紧连接。因此，可以有利地实现特别简单地进入到光导体壳体的内部或引导通道。这尤其在将光导体引入到光导体壳体中时或在将光导体从光导体壳体中取出时是有利的。光导体壳体的一体的或两件式的实施形式尤其由塑料制成并且优选以注塑工艺或借助于3D打印来制造。
为了有效地保护至少一个光导体，优选在至少一个光导体壳体的内部中形成的引导通道在圆周侧是封闭的并且具有光导体射入开口和光导体射出开口。在安装状态下，光导体优选在光射入开口处射入到光导体壳体中并且在光导体射出开口处从光导体壳体中射出。在光导体壳体内，即在光导体壳体的位于光导体射入开口和光导体射出开口之间的区域中，光导体在由光导体壳体的或引导通道的尺寸预先给定的空间界限内延伸或运动，其中通过引导通道的圆周侧的封闭性，光导体能够在光导体壳体的整个长度上在圆周侧收受到保护和得到引导。
优选地，引导通道的长度小于光导体的长度。可以根据光导体的走向选择引导通道的长度，其中，尤其是光导体的在光导体运动时能够被相邻构件损坏的那些区段可以布置在引导通道内。
为了实现光导体的被引导的运动，引导通道的宽度可以大于光导体的直径，和/或引导通道的高度可以等于光导体的直径。通过引导通道的与光导体直径相比更大的宽度，光导体可以在由引导通道的宽度预先给定的平面内运动。有利地，由此可以补偿光导体的运动。引导通道的高度可以等于光导体直径，但是该高度也可以例如比光导体直径要大1%至10% 。由此，与光导体沿着引导通道的宽度的运动相比，更强地限制光导体在正交于引导通道的宽度的方向上的运动。引导通道的这种设计方案能够实现对于光导体的特别精确的引导，其中，同时能够实现所需的运动自由空间。
为了使光导体在引导通道内的摩擦最小化，引导通道可以由耐磨材料制成或涂覆有耐磨材料。材料的选择可以根据光导体材料来选择。光导体优选具有外层，该外层例如可以包括塑料、弹性体或金属。然后，可以如此选择引导通道的与光导体接触的内部面的材料，以使摩擦最小。
优选地，至少一个光导体包括光导线缆（Lichtleitkabel）、优选包括玻璃纤维线缆。
作为发光器件可以设置至少一个发光二极管或至少一个激光二极管。这些发光器件有利地具有高的发光强度（Leuchtkraft）并且同时具有小的构件大小。
优选地，光辐射装置的光学系统包括反射器、例如抛物面镜（Parabolspiegel）或者自由形状反射器和/或投影光学器件。光学系统也能够包括椭圆反射器或投影透镜。光学系统尤其设置用于将符合法规的光分布投影到行车道上。当光学系统包括反射器时，优选地将光辐射装置的光发射器布置在反射器的焦点中。特别地，光辐射装置也能够具有如下透镜系统，该透镜系统（在所辐射的光的传播方向上）布置在光学系统之后，其中透镜系统设置用于产生光分布。透镜系统可以位于光辐射装置的外部或内部。基本上，本领域技术人员已知的、设计用于在机动车前照灯中使用并且设置用于将光分布辐射到行车道上的任意的投影系统和/或反射系统包括光学系统。
光辐射装置的光发射器优选具有如下波长转换器件，该波长转换器件设置用于，在将利用发光器件产生的光辐射到光学系统上之前，将所述光转换成白光。
在本公开内容中，术语“光导体”包括至少一个光导体，其中，所述光导体也可以具有多个光导体，所述光导体例如可以布置在光导体束中。所述至少一个光导体优选由一个或多个导光纤维构成，所述导光纤维例如可以由石英玻璃或塑料制成。光在光导体内的光传导或传播尤其通过光在光导体的边界面上的全反射来进行。
在本说明书的范围内，术语“上”、“下”、“水平”、“竖直”应当理解为在机动车前照灯安装在机动车中之后并且处于正常使用位置时，对于装置被布置在该机动车前照灯中时的定向的说明。
附图说明
下面借助优选的实施例进一步阐述本发明，然而本发明不应局限于该实施例。附图中示出：
图1示出了根据本发明的装置的透视图；
图2示出装置的光导体壳体的细节图；
图3示出了具有第一和第二引导壳的光导体壳体的透视图；
图4示出了根据图3的没有第二引导壳的光导体壳体的透视图；
图5示出了光导体壳体的第一引导壳；并且
图6示出了在连接状态中的光导体壳体的第一和第二引导壳。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的用于产生和辐射光的装置1，其中，装置1优选地设置用于机动车前照灯（未示出） 。该装置1包括设置用于产生光的发光器件2和设置用于辐射由发光器件2产生的光的光辐射装置3。在根据图1所示的实施方式中，光辐射装置3与发光器件2间隔开并且发光器件2布置在光辐射装置3之外。光辐射装置3包括如下保持装置4，光发射器16和光学系统15固定在该保持装置上，其中，光发射器16将光辐射到光学系统15上。光学系统15设置用于产生光分布并且能够包括反射器、投影系统等。利用枢转装置5，光辐射装置3可以围绕至少一根枢转轴线6、优选两根枢转轴线，例如水平和/或竖直的枢转轴线枢转。至少一个光导体7设置用于将由发光器件2产生的光传导到光辐射装置3上。光尤其从发光器件2传导到光辐射装置3的光发射器16上。为此，光导体7具有光耦入面，其中由发光器件2产生的光射到光耦入面上并且射入到光导体7中。在光导体7内部，光被传导到光导体7的光射出面上，其中，光经由光射出面射出并且辐射到光辐射装置3的光发射器16上。光进一步从光发射器16辐射到如下光学系统15上，该光学系统产生光分布并且尤其将其辐射到行车道上。
如在图1中并且尤其在图3和4中可见，至少一个光导体7的至少一个区段布置在至少一个光导体壳体8中。至少一个光导体7的布置在至少一个光导体壳体8中的至少一个区段在光导体7由于保持装置4或光辐射装置3通过枢转装置5进行的枢转而进行运动时在光导体壳体8内被引导。如图1所示，光导体壳体8位于正交于竖直的枢转轴线6的平面中。光导体7的哪个区段在光导体壳体8中被引导基于光导体7在发光器件2与光辐射装置3之间的走向而产生。也可以为此设置多个光导体壳体8，它们分别包含光导体7的不同区段。因此，可设置至少两个或多个光导体壳体8，其分别彼此间隔地固定在保持装置4上，其中，优选地在两个或多个光导体壳体8的每个中分别布置光导体7的一个区段。
如在图5和图6中可见，光导体壳体8的一个区段是弯曲的。光导体壳体8的弯曲的区段的弯曲半径大于或等于光导体7的最小弯曲半径。
光导体壳体8能够一件式地设计或像比如在图5和6中示出的那样两件式地设计，其中设置有第一引导壳9和第二引导壳10，所述第一引导壳和第二引导壳能够彼此连接。在光导体壳体8的内部中形成引导通道11。在光导体壳体8的内部中形成的引导通道11在圆周侧是封闭的并且具有光导体射入开口12和光导体射出开口13。引导通道11的长度小于光导体7的长度。相反，引导通道11的宽度大于光导体7的直径，并且引导通道11的高度基本上等于光导体7的直径。这在图2中可以特别清楚地看出。光导体7可在引导通道11的整个宽度上运动，其中，在宽度上的可供使用的运动空间大于在高度上的可供使用的运动空间。与沿水平方向的运动相比，光导体7的沿竖直方向的运动受到强烈限制，因为引导通道11的高度基本上相当于光导体7的直径。引导通道11由耐磨材料制成或涂覆有耐磨材料。
光导体7包括光导线缆、优选玻璃纤维线缆。如图2所示，光导体7由保护罩14包围，该保护罩具有槽形的表面结构。
作为发光器件2设置有至少一个发光二极管或至少一个激光二极管。
光辐射装置3的光学系统15包括反射器、例如抛物面镜或者自由形状反射器，但是也能够包括投影光学器件。光辐射装置3的光发射器16具有如下波长转换器件16，所述波长转换器件设置用于，在利用发光器件2产生的光辐射到光学系统15上之前，将所述光转换成白光。光学系统15也可以具有透镜系统（未示出） 。

Claims (15)

1.一种用于产生和辐射光的装置（1），其中，该装置（1）优选地设置用于机动车前照灯，该装置包括：
- 发光器件（2），其设置用于产生光，
- 光辐射装置（3），其设置用于将由所述发光器件（2）产生的光优选辐射到行车道上，其中，所述光辐射装置（3）包括如下保持装置（4），在所述保持装置上固定有光发射器（16）和光学系统（15），其中，所述光发射器（16）将光辐射到所述光学系统（15）上，并且所述光学系统（15）设置用于产生光分布，其中，所述发光器件（2）布置在所述光辐射装置（3）的外部，
- 枢转装置（5），利用该枢转装置，所述光辐射装置（3）能够围绕至少一根枢转轴线（6）枢转，优选围绕两根枢转轴线、例如水平的和/或竖直的枢转轴线枢转，以及
- 至少一个光导体（7），其具有光耦入面，其中由所述发光器件（2）产生的光射到所述光耦入面上、射入到光导体（7）中并且在光导体（7）内传导到所述光导体（7）的光射出面上，其中光经由光射出面射出并且辐射到光辐射装置（3）的光发射器（16）上，
其特征在于，
- 至少一个光导体（7）的至少一个区段布置在至少一个光导体壳体（8）中，从而所述至少一个光导体（7）的布置在所述至少一个光导体壳体（8）中的至少一个区段在所述光导体（7）由于所述光辐射装置（3）通过所述枢转装置（5）进行的枢转而进行运动时在所述光导体壳体（8）内被引导。
2.根据权利要求1所述的装置（1），其特征在于，所述光导体（7）的总长度的至少20%至30%、优选30%至50%、或大于50%布置在所述至少一个光导体壳体（8）内部。
3.根据权利要求1或2所述的装置（1），其特征在于，设置有两个或多个光导体壳体（8），所述光导体壳体分别彼此间隔地固定在保持装置（4）上，其中优选在两个或多个光导体壳体（8）的每个中分别布置有光导体（7）的一个区段。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置（1），其特征在于，所述至少一个光导体壳体（8）的一个区段是弯曲的，其中，所述至少一个光导体壳体（8）的弯曲的区段的曲率优选小于或等于光导体（7）的最大曲率。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置（1），其特征在于，所述至少一个光导体壳体（8）位于与水平或竖直的枢转轴线正交的平面中。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的装置（1），其特征在于，所述至少一个光导体壳体（8）一件式地设计或者包括第一引导壳（9）和第二引导壳（10），所述第一引导壳和第二引导壳能够彼此连接，其中在所述至少一个光导体壳体（8）的内部中形成引导通道（11） 。
7. 根据权利要求6所述的装置（1），其特征在于，在所述至少一个光导体壳体（8）的内部中形成的引导通道（11）在圆周侧封闭并且具有光导体射入开口（12）和光导体射出开口（13） 。
8.根据权利要求6或7中任一项所述的装置（1），其特征在于，所述引导通道（11）的长度小于所述光导体（7）的长度。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的装置（1），其特征在于，所述引导通道（11）的宽度大于所述光导体（7）的直径，和/或所述引导通道（11）的高度等于所述光导体（7）的直径。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的装置（1），其特征在于，所述引导通道（11）由耐磨材料制成或涂覆有耐磨材料。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的装置（1），其特征在于，所述至少一个光导体（7）包括光导线缆，优选包括玻璃纤维线缆。
12. 根据权利要求1至11中任一项所述的装置（1），其特征在于，设置至少一个发光二极管或至少一个激光二极管作为发光器件（2） 。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的装置（1），其特征在于，所述光辐射装置（3）的光学系统（15）包括反射器、例如抛物面镜或自由形状反射器和/或投影光学器件。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的装置（1），其特征在于，所述光辐射装置（3）的光发射器（16）具有如下波长转换器件（16），所述波长转换器件设置用于，在将利用所述发光器件（2）产生的光辐射到所述光学系统（15）上之前，将所述光转换成白光。
15. 一种机动车前照灯，其特征在于，该机动车前照灯具有根据权利要求1至14中任一项所述的装置（1） 。
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