CN112739951B - 光学模块，尤其在机动车的照明装置中使用的光学模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光学模块(1)，尤其在用于机动车的照明装置中使用的光学模块。光学模块(1)带有至少一个面式的光导体(30)和至少一个照明器件(51)，照明器件的光线能通过由所述光导体(30)的侧面(31至34)包围的光输出面(35)向外发射或者照明器件的光线通过由所述光导体(30)的侧面(31至34)包围的光输出面(35)向外发射。至少一部分所述侧面(3至34)和与所述光输出面(5)相对的背向面被反射性的或者背散射的覆盖装置(10)覆盖。本发明建议，所述覆盖装置(10)通过具有背壁(16)的框架式构件(10)构成，其中，所述框架式构件(10)的侧壁(14)具有开口(15)。所述光导体(30)通过所述开口(15)从侧向能引入或者引入框架式构件(10)中。至少一个照明器件(51)布置在框架式构件的具有所述开口(15)的侧壁(14)上。

Description

光学模块，尤其在机动车的照明装置中使用的光学模块
本发明涉及一种具有权利要求1的前序部分特征的光学模块，尤其在用于机动车的照明装置中使用的光学模块。
例如从文献DE 198 60 697A1中已知这种光学模块。具体地，光学模块具有带有光输出面的光波导体。在光学模块的与光输出面相对的表面上和在光波导体的连接光输出面与该相对的表面的侧面上布置有能反射光的或能向后散射或者说背散射(德语：diffusrückstreuend)的膜。此外，在其中一个侧面上还存在用于光的侧向射入的光源。在光波导体的光输出面上，表面设置具有交替的能散射光的且平整的面。所述平整的面与能散射光的面的面积比根据在光波导体相应位置处的亮度选择。反射性的膜的设置实际上与光波导体的制造结合，光波导体通过注塑制造。在制造时，注塑模事先在底面和至少一部分侧面上敷设有膜。在塑料注塑后固化时，该膜附着在光波导体上。
文献DE 199 02 774A1记载了一种带有发光二极管的照明体，用于指示元件的背光照明。发光二极管用于将光引入中空体的内腔中，该中空体具有光出射面，用于指示元件的背光照明。与光出射面相对地构造有背壁，背壁构造成也能出射光、能自发光的或仅仅是不透光的。这两个面由不透光的或漫反射的侧壁相互连接。侧壁具有进光口，发光二极管或光导体的端部这样布置在进光口中，使得发光二极管或光导体能将其光线完全馈入空腔中。该侧面的不透光的壁由具有较高反射率的反射性材料制成。光输出面和相对的面由具有较低吸光率的能散射光的材料构成。
此外要提到的是，在制造机动车照明装置时，出于空间原因和为了实现确定的光学效果，通常考虑使用平面的OLED照明器件(OLED＝有机发光二极管)。然而，OLED照明器件昂贵并且由于其有机结构而在老化抗性和鲁棒性方面存在缺点。
因此本发明要解决的技术问题是，提供一种光学模块，利用所述光学模块可以光学地模拟OLED照明器件并且其构造简单并且成本低。
上述技术问题通过具有权利要求1的特征的光学模块解决。本发明有利的改进设计方案或者说改进设计由从属权利要求得出。
本发明的基础是一种光学模块，其带有至少一个面式的光导体和至少一个照明器件，照明器件的光线能射入光导体的侧面中，即从侧向能射入或者被射入。射入的光线可以通过由光导体的侧面包围的光输出面向外发射，或者通过其射出。至少一部分所述侧面和与光输出面相对的背向面通过反射性的或者背散射或者说向后散射的覆盖装置覆盖。
在本发明范畴中，“面式的”意味着光导体具有在两个相互垂直的方向上延伸的面尺寸，该面尺寸在每个方向上都比光导体的厚度大多倍。
照明器件可以构造成单色的，即发出一种颜色的光的LED(LED＝发光二极管)，或者也可以构造成RGB LED用于发出任何颜色的光。
本发明在此建议，所述覆盖装置通过具有背壁的框架式构件构成。在此，框架式构件的侧壁具有开口，光导体通过该开口从侧向能引入或者引入框架式构件中。至少一个照明器件布置在框架式构件的具有所述开口的侧壁上。
以此一方面可以模拟OLED照明器件的平整度和均匀性，另一方面这样的光学模块可以非常简单和廉价地制造。可以取消如现有技术中碰到的那样使用额外的膜。
按照本发明的第一改进设计，在光导体中分散地布置有能散射光的干扰位置。以此可以实现对射入光导体中的光线的一定程度的散射，这导致通过光学模块的均匀的光辐射的改善。能散射光的干扰位置分散地布置在整个光导体中而不仅仅是在其表面上，以此使得即使在光学模块的日常运行中，例如在用于机动车照明装置中时，也可以长时间保持光导体的能散射光的特性。
为了实现光辐射的特别好的均匀性已证明有利的是，光导体具有在约85％至约95％的范围内的透射率(＝透光率)。即在光射入时，光导体仅仅略微散射地作用。特别优选的是，光导体具有约92％的透射率。
按照发明构思的另外的设计方案，至少一个照明器件布置成与框架式构件的侧壁有间距，即因此也与光导体的光射入的侧面有间距。该间距优选在约9毫米至约11毫米的范围内，优选为约10毫米的值。以此也有助于光学模块的均匀的光辐射。
为了实现光学模块尽可能大的发光效率和效果，建议在至少一个照明器件和框架式构件的侧壁之间布置至少一个汇聚式光学装置或准直式光学装置。因此，例如在使用发光二极管时在侧向区域中发出的光线也能被“捕获”，已知所述发光二极管的光辐射所具有的孔径角为不高于180度。
本发明的另一种改进设计规定，框架式构件通过支架固定在电路板上，所述电路板也承载至少一个照明器件。这种改进设计有助于使得光学模块的易安装性。
在此情况中非常适宜的是，框架式构件与支架卡锁。以此可以优化光学模块的可安装性或可拆卸性。
按照另一种改进设计，光学模块具有多个构造成发光二极管的照明器件，其具有大于4.5毫米并且小于6.5毫米的相互间距。这有助于在光导体中光分布的均匀性并且以此最终有助于光学模块的均匀的光辐射。特别优选的是，发光二极管彼此相互的间距为约5毫米。
可能期望的是，在照明装置中并排布置多个这样的光学模块。在此对于容易安装照明装置合理的是，提供一种光学单元，其具有多个按照本发明的光学模块。在这种光学单元中，一方面是框架式构件，另一方面是面式的光导体，它们分别一体式相互连接。此外，框架式构件固定在这样的共同的电路板上，所述电路板也承载与面式的光导体对应的照明器件。
利用本发明还要求保护一种用于机动车的照明装置，该照明装置具有至少一个根据本发明的光学模块或至少一个根据本发明的光学单元。
最后也要求保护一种机动车，其设计具有至少一个这种照明装置。
本发明的优选实施例在附图中示出并且根据附图在下文的说明中进一步阐述。以此表明本发明的其他优点。同样的附图标记，甚至是在不同附图中的同样的附图标记针对的是相同的，类似的或者功能相同的构件。在此甚至当不对其进行反复说明或者引用时，实现了相应的或者类似的特性和优点。附图不是或者至少不总是符合比例的。在一些附图中，比例或者间距被夸张地示出，以便明显突出实施例的特征。
分别示意性地有：
图1示出光学模块的分解视图，
图2示出按照图1的剖切线II的剖视图，
图3示出已安装的光学模块的原理视图，
图4示出由三个光学模块构成的光学单元的分解视图，
图5示出按照图4的剖切线V的剖视图，
图6示出具有根据本发明的光学模块和光学单元的车尾照明装置的视图，并且
图7示出机动车，其带有具有根据本发明的光学模块和光学单元的车尾照明装置。
首先参照图1和图2。在图中以分解视图示出光学模块1，其包括框架式构件10、容纳在所述框架式构件中的面式的光导体30和带有照明器件51的电路板50。
框架式构件10具有由侧壁11、12、13和14形成的矩形轮廓。侧壁11至14通过背壁16一体式相互连接。与背壁16相对地存在开口17，开口17优选与构件10的轮廓大致对应。
图中下部的侧壁14设有在轮廓方面是矩形的开口15。面式的光导体30可以通过开口15沿插入方向R插入框架式构件10中。构件10还可以在内部额外具有未详细示出的用于光导体30的导引和/或保持器件。
光导体30像构件10一样具有矩形的轮廓并且构造成面式的。其具有面尺寸F，面尺寸F在所有方向上都比光导体的厚度d大若干倍。
光导体30的尺寸这样确定，即其在安装位置中基本上填满框架式构件10。
光导体30具有侧面31、32、33和34。这些侧面包围光输出面35。光输出面35与背向面36相对。框架式构件10和光导体30的尺寸优选这样选择，即光导体30在插入构件10后被固定地保持在其中。备选的是也可以考虑没有更详细示出的卡锁装置。
光导体30构造成导光体并且优选具有在约85％至约95％的范围内的透射率(透光率)。特别优选的是，透射率为约92％。
光导体30的弱散射特性由能散射光的干扰位置38引起，这些干扰位置38分散地布置在光导体30中。能散射光的干扰位置38可以在制造时作为杂质颗粒引入光导体30中。备选地也可以想到的是，通过激光加工将能散射光的干扰位置引入光导体30中。
框架式构件10构造成在内部能反射或者背散射。为此，背壁16的位于内部的表面16a可以构造成反射性的或背散射的。例如可以通过白色或者甚至红色的涂层实现。以同样的方式可以形成侧壁11的位于内部的表面11a。
框架式构件10的位于外部的表面的颜色优选构造成不透光的。它例如可以是黑色的。也可以考虑其他颜色。
已经提到的电路板50连同构造成发光二极管(LED)的照明器件51布置侧壁14下方很小的间距b处。间距b优选是约10毫米左右。此外可以看出，照明器件51具有相互的间距a，该间距a在该实施例中优选为约5毫米。
光导体30优选染成红色。它例如可以由PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)或者甚至由PC(聚碳酸酯)构成。
构件10和光导体30的设计导致通过照明器件51射入光导体30中的光线L在能散射光的干扰位置38上“滞留”或在能散射光的干扰位置38上漫散射。这有助于光导体38的均匀照明。
投射在位于内部的表面16a或11a上的光射线L被朝光导体30的方向反射回来或漫射式散射回来。以此大大有助于实现光学模块1的均匀的光辐射。然而这种效果通过所述干扰位置38进一步优化。
现在参考图3示出能够如何优选地安装光学模块1。因此，在电路板50上存在有成角度的或者说角状的支架53，角状的支架53与电路板50连接、优选螺栓连接或者粘接。
框架式构件10在其相对的侧壁12、13上分别具有突出的卡锁器件18。卡锁器件18卡锁式地啮合在弹性可偏转的支架53的配合卡锁器件52中。
此外，在构件10的下部侧壁14和照明器件51之间分别用虚线表示汇聚式光学装置60。汇聚式光学装置60是可选的并且有助“汇聚”由照明器件51发出的光线L并对准光导体30的方向。
图4示出光学单元100，所述光学单元由三个(如上所述的)光学模块构成。
一方面存在有三个框架式构件10，三个框架式构件10分别通过接片式的连接元件19一体式相互连接。另一方面，三个光导体30分别通过接片式的连接元件37一体式相互连接。
构件10以及光导体30因此可以以简单的方式通过一个工序、优选分别在一个注塑模具中制造。
为了便于装配，每个连接元件19在横截面中具有弯曲的形状，以此实现半圆形的容纳空间19a。容纳空间19a在装配时用于容纳在横截面中半圆形构造的连接元件37(见图5)。
最后存在有电路板50'，该电路板50'相应地构造成比电路板50更长(见图1)，并且分别容纳多个、优选三个分别与光导体30对应的照明器件51。
根据图6示出，光学模块1或由其构成的光学单元100'或100"也可用于由虚线表示的机动车的照明装置2中。照明装置2可以是机动车的车尾照明装置，其中，照明装置2的车身侧部分2a可以安装在车身3内，并且照明装置2的后车盖侧部分2b可以安装在机动车的后车盖4内。
通过在此没有更详细地示出的控制单元可以想到的是，这样先后相继地控制各单个光学模块1，以便产生光学技术的动画A1或A2(见箭头方向)。这例如可以想到用于所谓的回家(Coming-Home)或者离家(Leaving-Home)功能。
最后图7示出其中安装有两个用作车尾照明装置的照明装置2的机动车K。控制单元5用于通过信号和控制线路S控制照明装置2。
附图标记列表：
1               光学模块
2               照明装置
2a              照明装置的车身侧部分
2b              照明装置的后车盖侧部分
3               车身
4               后车盖
5               控制单元
10              覆盖装置，框架式构件
11              侧壁
11a             位于内部的表面
12              侧壁
13              侧壁
14              侧壁
15              开口
16              背壁
16a             位于内部的表面
17              开口
18              卡锁器件
19              接片式连接元件
19a             容纳空间
30              面式的光导体
31              侧面
32              侧面
33              侧面
34              侧面
35              光输出面
36              背向面
37              接片式连接元件
38              能散射光的干扰位置
50、50'          电路板
51              照明器件，LEDs
52              配合卡锁器件
53              支架
60              汇聚式光学装置
100、100'、100"   光学单元
a               间距
A1、A2           动画
b               间距
d               厚度
F               面尺寸
L               光线
R               插入方向
S               信号和控制线路

Claims (10)

1.一种在用于机动车(K)的照明装置(2；2a、2b)中使用的光学模块，其带有至少一个面式的光导体(30)和至少一个照明器件(51)，所述照明器件(51)的光线(L)能射入所述光导体(30)的侧面(34)中或者被射入所述光导体(30)的侧面(34)中，其中，所述光线(L)能通过由所述光导体(30)的侧面(31-34)包围的光输出面(35)向外发射，或者所述光线(L)通过由所述光导体(30)的侧面(31-34)包围的光输出面(35)向外发射，并且其中，至少一部分所述侧面(31-34)和与所述光输出面(35)相对的背向面(36)被反射性的或者背散射性的覆盖装置(10)覆盖，其特征在于，所述光导体(30)的所述覆盖装置(10)通过具有背壁(16)和与背壁(16)相对的开口(17)的框架式构件(10)构成，其中，所述框架式构件(10)的侧壁(14)具有开口(15)，所述光导体(30)通过所述框架式构件(10)的侧壁(14)具有的开口(15)从侧向能引入或者被引入框架式构件(10)中，并且其中，所述光导体(30)的尺寸确定为所述光导体(30)在安装位置中填满所述框架式构件(10)，其中，所述至少一个照明器件(51)布置在所述框架式构件(10)的具有所述开口(15)的侧壁(14)上，其中，所述光导体(30)构造成导光体并且具有在85％至95％的范围内的透射率。
2.按照权利要求1所述的光学模块(1)，其特征在于，在所述光导体(30)中分散地布置有能散射光的干扰位置(38)。
3.按照权利要求2所述的光学模块(1)，其特征在于，所述光导体(30)具有92％的透射率。
4.按照权利要求1或2所述的光学模块(1)，其特征在于，所述至少一个照明器件(51)布置成与所述侧壁(14)有间距(b)。
5.按照权利要求1或2所述的光学模块(1)，其特征在于，在所述至少一个照明器件(51)和所述侧壁(14)之间布置有至少一个汇聚式光学装置(60)。
6.按照权利要求1或2所述的光学模块(1)，其特征在于，所述框架式构件(10)通过支架(53)固定在电路板(50)上，所述电路板(50)也承载所述至少一个照明器件(51)。
7.按照权利要求6所述的光学模块(1)，其特征在于，所述框架式构件(10)与所述支架(53)卡锁。
8.按照权利要求1或2所述的光学模块(1)，其特征在于，存在构造成发光二极管的多个照明器件(51)，所述多个照明器件相互间具有大于4.5mm并且小于6.5mm的间距(a)。
9.一种光学单元(100、100'、100")，其特征在于，设置有多个按照上述权利要求之一所述的光学模块(1)，其中，一方面所述框架式构件(10)和另一方面面式的光导体(30)分别一体式相互连接，并且其中，所述框架式构件(10)固定在共同的电路板(50')上，所述电路板也承载与所述面式的光导体(30)对应的照明器件(51)。
10.一种用于机动车(K)的照明装置(2；2a、2b)，其特征在于，设置有至少一个按照权利要求1至8之一所述的光学模块(1)和/或至少一个按照权利要求9所述的光学单元(100、100'、100")。
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