CN113227646B - 带有造型遮罩的发光模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种由透明或半透明材料制成的光导(16)，该光导沿主方向延伸，并且包括：管状且圆形的导光段(18.1，18.2)，该导光段形成与外部环境的管状且圆形的屈光界面，所述段适合于通过从屈光界面的相继反射而沿主方向引导光；以及与导光段(18.1，18.2)相邻的肋条(22.1，22.2)，该肋条适合于允许光从所述段出射。肋条(22.1，22.2)沿主方向表现出可变形状，以便改变沿所述方向出射的光量。本发明还涉及一种包括光导(16)的发光模块和一种包括该发光模块的发光装置。

Description

带有造型遮罩的发光模块
技术领域
本发明涉及特别是机动车辆的发光信号和照明领域。
背景技术
在机动车辆照明和发信号领域，光导的使用越来越多。具体地，光导具有能够具有非常不同的几何形状并且允许在照明和/或发信号装置的不易接近的区域中提供被照亮区的优点。这在机动车辆制造商寻求尤其是通过提供复杂形状的照明和/或发信号装置为其车辆赋予特定签名的当前背景下是特别有利的。
专利文件US 2014/0177278 A1披露了一种具有两个相反主面的板状光导。光源产生的光通过侧面之一进入光导。光线然后通过从光导的两个主面的相继反射传播。具体地，所述面形成与环境空气的屈光界面并因此允许成大于折射极限角的角度入射的光线发生所谓的全反射。光导的主面之一包括采用中空体或隆起形式的微结构，其自身也形成与环境空气的屈光界面。基本上传播通过光导的范围的光线遇到中空体的面，发生全反射，全反射被导向另一个主面。另一个主面则是光导出射面。
还已知在光导中将大致管状的导光段与和所述段相邻的腹板相关联。然后导光段和腹板通过肋条彼此连接，该肋条足够厚以将最大量的光传输到腹板。
然而，在具有潜在复杂和广泛形状的某些配置中，从腹板出射的光可能表现出关于均匀性的缺陷。
发明内容
本发明的目的是减轻前述现有技术的缺点中的至少一个缺点。更具体地，本发明的目的是允许均匀地产生光，特别是在具有潜在复杂形状的发光信号的背景下。
本发明的主题是一种由透明或半透明材料制成的光导，该光导沿主方向延伸，并包括：管状且圆形的导光段，该导光段形成与外部环境的管状且圆形的屈光界面(dioptricinterface)，所述段能够通过从屈光界面的相继反射沿着主方向引导光；以及与导光段相邻的肋条，该肋条能够使光从所述段出射；值得注意的是，肋条沿主方向具有可变形状，以便调节沿所述方向出射的光量。
光导在本申请中的意思是透明或半透明部件，光线在其内部可控地从光导的一端(称为入射面)传播到至少一个出射面。光通常通过从光导内部的各种反射面的相继全反射而可控地传播。
根据本发明的一个有利实施例，肋条的可变形状包括肋条的厚度和/或肋条相对于横向于主方向的方向的倾斜度，该方向穿过导光段的中心和肋条的与所述段相邻的位置。
根据本发明的一个有利实施例，在肋条的整个范围内，所述肋条的厚度的变化值大于所述厚度的平均值的50％，和/或肋条的倾斜度变化超过20°。
根据本发明的一个有利实施例，光导在一端包括光的入射面，肋条的形状是可变的，以便随着与所述面的距离的增加促进光的出射，并因此补偿在导光段中行进的光量的减少。
根据本发明的一个有利实施例，肋条的厚度随着与入射面的距离而增大，和/或肋条的倾斜度随着与入射面的距离而减小。
根据本发明的一个有利实施例，导光段具有平均直径，肋条的最大厚度小于所述直径的70％。优选地，肋条的最大厚度小于导光段的平均直径的60％。
根据本发明的一个有利实施例，导光段的平均直径在超过所述段的长度的90％上是恒定的。
根据本发明的一个有利实施例，导光段具有平均直径，并且光导沿主方向延伸超过所述直径的20倍的长度。
根据本发明的一个有利实施例，肋条的可变形状在超过光导的80％的长度上表现出变化。
根据本发明的一个有利实施例，光导进一步包括与肋条相邻的腹板(web)，并且该腹板通过所述腹板光学地连接到导光段。有利地，腹板与肋条和导光段是整体并且一体地形成并且由与肋条和导光段相同的材料制成。
根据本发明的一个有利实施例，导光段是第一导光段并且肋条是第一肋条，光导包括第二导光段和与腹板相邻的第二肋条。
根据本发明的一个有利实施例，腹板包括两个相反主面，至少一个所述面包括具有允许光通过所述面之一出射的器件的区域，从而形成照明区域。
根据本发明的一个有利实施例，允许光在腹板的主面之一上出射的器件包括纹理。
根据本发明的一个有利实施例，纹理具有大于20μm和/或小于40μm的平均纹理尺寸。
本发明的另一主题是一种发光模块，该发光模块包括：至少一个光源；能够由该至少一个光源提供光的至少一个光导；值得注意的是，该至少一个光导是根据本发明的。
根据本发明的一个有利实施例，该至少一个光导进一步包括与肋条相邻的腹板，并且该腹板通过所述腹板光学地连接到导光段，该腹板包括两个相反主面，至少一个所述面包括具有允许光通过所述面之一出射的器件的区域，当作照明区域，并且该模块进一步包括放置在腹板上的遮罩，所述遮罩包括与设有允许光出射的器件的区域对齐的窗口。
根据本发明的一个有利实施例，遮罩由透明或半透明材料制成并且包括划定窗口的涂料。
根据本发明的一个有利实施例，遮罩的窗口具有面向腹板的纹理化面。
本发明的另一个主题是一种机动车辆发光装置，该机动车辆发光装置包括至少一个发光的发光信号模块；值得注意的是，至少一个发光模块是根据本发明的。
有利地，发光装置是前照灯并且进一步包括至少一个发光照明模块。
根据本发明的一个有利实施例，该至少一个光导进一步包括与肋条相邻的腹板，并且该腹板通过所述腹板光学地连接到导光段，该腹板包括两个相反主面，至少一个所述面包括具有允许光通过所述面之一出射的器件的区域，当作照明区域，一个或多个导光段主要横向地延伸并且腹板从所述一个或多个导光段主要纵向向前延伸，腹板的照明区域位于所述腹板的上主面上。
本发明的另一主题是一种发光模块，该发光模块包括：至少一个光源；至少一个光导，该光导具有：管状且圆形的导光段，该导光段形成与外部环境管状且圆形的屈光界面，所述段能够通过从屈光界面的相继反射沿着主方向引导光；以及腹板，该腹板光学地连接到所述段并且能够由所述段提供光并形成照明区域；以及放在腹板上的遮罩，所述遮罩包括与照明区域对齐的窗口。
根据一个有利实施例，遮罩由透明或半透明材料制成并且包括划定窗口的涂料。
根据一个有利实施例，遮罩的窗口具有面向腹板的纹理化面。
根据一个有利实施例，照明区域延伸超出对应的窗口以避免视差缺陷。
根据一个有利实施例，腹板包括两个相反主面，至少一个所述面包括具有允许光通过所述面之一出射的器件的区域，从而形成照明区域。
根据一个有利实施例，允许光在腹板的主面之一上出射的器件包括纹理。
根据一种有利的实施方式，纹理具有大于20μm和/或小于40μm的平均纹理尺寸。
本发明的措施的优点在于，它们允许提供具有潜在复杂形状的发光信号功能，同时确保从发光模块前方的各个观察点看到的光的均匀性保持良好。
沿着导光段改变肋条的形状允许根据关于光的需要来调节发射的光量。换句话说，这种调节不仅允许补偿沿着导光段逐渐减少的光，而且还允许根据需要对分配的光量进行定量。具体地，尤其是出于均匀性的原因，沿着导光段所需的光量可能不保持恒定。通过肋条的形状实现的调节因此赋予了很大的自由度，尤其是在复杂的形状和配置方面。附加地，在厚度和倾斜度方面改变肋条的形状还允许在光导的两个相反面上形成异形件，与肋条平齐，这些异形件特别有利于通过塑料注射成型来制造所述光导，特别是在脱模方面。对于大而薄的部件，即通常延伸超过150mm且平均厚度小于7mm的部件，脱模特别棘手，这正是以下示例性实施例中的情况。
腹板的出射面的纹理是使光出射的有利方式并且可以在成型期间制造。
使用由透明或半透明材料制成的、以留出窗口的方式覆盖有不透明涂层的遮罩也是有利的，因为其使得可以获得非常满意的光学结果，沿窗口具有非常好的发光均匀性并且避免视差缺陷。
附图说明
[图1]是根据本发明的前照灯的正面立体图，前照灯包括同样根据本发明的发光模块。
[图2]是图1的前照灯的遮罩的正面立体图。
[图3]是在图1的前照灯中放置在图2的遮罩后面和下面的光导的正面立体图。
[图4]是图3的光导的后视立体图。
[图5]是图4的光导的中心部分的放大图。
[图6]是图5的光导的中心部分的从另一个角度看到的图。
[图7]是图5的光导的中心部的截面图。
[图8]是图7的截面的从另一个角度看到的视图，带有图2的遮罩。
[图9]是光导在光的入射面附近的截面详细视图。
[图10]对应于图9，与光的入射面间隔开。
[图11]是图3至图10的光导的正面立体图，示出了旨在使光向上出射的纹理类型的表面处理。
[图12]对应于图11，附加地图示了图2的遮罩的透射窗口。
具体实施方式
图1图示了机动车辆前照灯2，在本例中是左前照灯，应当理解，右前照灯关于纵向和竖直对称平面与左前照灯对称。
前照灯2包括形成向前敞口的空腔的壳体4，空腔被外透镜(未示出)封闭。空腔围着两个用于执行近光和远光功能的照明模块6和8。空腔还围着发光DRL模块10(DRL是日间行车灯的首字母缩写词)。前照灯2的空腔进一步包括发光信号模块12，该发光信号模块在本例中位于发光DRL模块10与近光和远光模块6和8之间。这是一个旨在永久开着的样式发光模块的问题。如图1中可以看到的，该发光信号模块包括三个基本上横向延伸并在纵向方向上并排布置的发光条，以便能够被位于车辆前方在相对于车辆的纵轴的±45°扇区内和在竖直平面中处于相对于水平方向的+20°角的观察者看到和识别。为此，前照灯2包括具有用于DRL模块10的开口的遮罩14并且包括与样式信号模块12的发光条相对应的透明窗口。
图2图示了图1的前照灯的遮罩14的立体图。遮罩14包括用于DRL模块10(图1)的开口14.1、14.2和14.3。遮罩还包括长形窗口，在本例中是三个透明窗口14.4，旨在形成样式信号模块12的发光条。遮罩14有利地由透明或半透明材料制成，除了窗口14.4之外，在外表面上覆盖有一层不透明涂料14.5。更具体地，遮罩14有利地是通过塑料注射成型制造的整体结构的一部分。
图3和图4是放置在遮罩14(图1和图2)后面和下面的样式信号模块12(图1)的光导16的两个立体图。图3是光导16的前视图，该光导基本上按照其装配在图1所示的前照灯中的位置来定向，而图4是后视图。
光导16由透明或半透明材料制成，有利地具有整体结构，并且通过塑料注射成型制造。
光导16通常是广泛的并且实质上包括管状且圆形的导光段18.1和18.2以及与导光段18.1和18.2相邻并连接的腹板20。更具体地，光导16包括两个导光段18.1和18.2，这些导光段沿腹板20的后边缘被布置成一个在另一个的延伸部中。导光段18.1和18.2中的每一个在一端通过入射面由特定光源供光。将理解的是，导光段的数量可以变化并且尤其取决于要被提供光的腹板的长度以及还取决于可用于容纳光源的空间。光通过将导光段连接到腹板的肋条逐渐从光导出射。因此，腹板沿其后边缘的整个长度被提供光。
一个或多个导光段是大致管状的，其横截面具有圆形轮廓，比如圆或椭圆，以便能够通过从通过外表面与环境空气接触而形成的屈光界面的相继反射来引导光。
图5和图6是图3和图4的光导的中心部分的后视详细视图。在其中可以看到第一导光段18.1和尤其是第二导光段18.2的起点。导光段18.1和18.2中的每一个分别通过肋条22.1和22.2连接到腹板20。可以看到，这些肋条22.1和22.2在光导16的上表面和下表面中形成凹槽，这主要是因为所讨论的肋条的厚度和倾斜度。导光段18.1和18.2中的每一个在其一端具有光的入射面。在图6中，可以看到第二导光段18.2的入射面18.2.1。紧固器件，比如定位销，已经被示出为在第二导光段的入射面18.2.1附近。在导光段18.1和18.2的另一端，即在第一导光段18.1的入射面(图4中左侧)附近和第二导光段18.2的端部(图4中右侧)也设置了类似的器件。
图7和图8是光导的中心部分的两个截面图，图5和图6中图示了该部分。
在图7中，可以看到将腹板20连接到导光段18.2的肋条22.2和所述肋条在光导16的上表面和下表面中形成的凹槽。肋条22.2的形状改变为随着与光源的距离增加而逐渐促进光从导光段18.2到腹板20的出射，以便补偿光的逐渐损失。图7中的截面图靠近图6中所示的入射面18.2.1。因此，导光段18.2传输的光量仍然很大。由于这个原因，肋条22.2的形状不太利于光传输到腹板20，而沿着导光段18.2的主方向的更下游，肋条22.2的形状逐渐变化以促进光传输到腹板，以确保光整体沿着导光段均匀分布。
将理解的是，肋条的形状改变的意义，即减少或增加行进过被制成从导光段出射的所述段的光的分数，沿着导光段可以不同，尤其取决于一个或多个光源的位置以及在光方面的需要。
肋条的厚度允许以相当直接的方式影响传输到腹板的光量。为此，肋条22.2的厚度在光的入射面附近受到限制并且沿着导光段18.2向下游逐渐增大。肋条的形状的其他参数也能够影响传输到腹板的光量，比如尤其是肋条相对于穿过导光段的中心和肋条的接合区域的方向的倾斜度。
应当理解，刚刚关于第二导光段18.2的肋条描述的一切内容也适用于第一导光段18.1的肋条。
图8图示了光导16与遮罩14之间的对应关系，更具体地在形成发光条的窗口14.4中。在该图中可以看到沉积在遮罩14的透明或半透明材料的外(上)面上的不透明涂层14.5，形成三个窗口14.4。腹板20包括允许行进过腹板的光经相继反射通过其范围而从上面射出的器件。这些器件可以包括出射面上的纹理，并在下面参考图10进行详细说明。
图9和图10是导光段和将导光段连接到腹板的肋条的截面详细视图，图9图示了不太利于光传输到腹板的肋条形状，并且图10图示了更利于光传输到腹板的形状。
图9基本上对应于图7的配置。肋条22.1、22.2以平均厚度e沿主方向24.1、24.2延伸，并且与穿过肋条与导光段18.1、18.2的邻接区域的径向方向26.1、26.2成角度α。较小的厚度e减少了每单位所述光导的长度从导光段出射的光的分数，反之亦然。类似地，小角度α增加了每单位所述光导的长度从导光段出射的光的分数，反之亦然。具体地，沿着导光段18.1和18.2传播的光线易于从光导出射并且主要在肋条与穿过肋条与导光段的邻接区域的光线一致时、或者换句话说当角度α为零时在肋条中与所述段间隔开发生反射或在腹板中发生反射。当这个角度较大时，从肋条的与导光段相邻的区域反射的一些光线将保留在所述段中。其余的光线将在这个区域被多次反射，然后在到达腹板之前在肋条的其余部分被反射。这意味着从腹板出射的这些光线的重新进入发生在更下游。还应清楚的是，肋条越厚，从导光段出射到腹板的光线数量越多。
肋条22.1和22.2的厚度e可以具有0.3mm的最小值并且表现出大于1mm、优选地大于1.5mm的变化。有利地，肋条的厚度e的最大值低于导光段的平均直径，并且优选地低于所述直径的70％。
图10图示了肋条22.1、22.2的形状，与图9的配置相比，由于厚度e较大和角度α较小，该肋条的形状更利于光出射到腹板。
图11是光导16的图，比如在图3中，但是示出了允许光从腹板20的上面出射的器件。这些器件由在上面的某些区域中的纹理20.2组成，而所述面20.1的其余部分保持光滑。纹理(皮纹)有利地具有大于20μm和/或小于40μm的纹理尺寸。此纹理有利地在光导16的成型期间通过对模具的相关区域进行纹理化而制造。模具的这种纹理化可以通过施加激光束来进行。
图12对应于图11，但示出了遮罩的窗口14.4，但未示出遮罩。
通过比较图11和图12，可以看出，纹理化区域在比对应的窗口14.4宽的多个地方，这样使得可以防止在某些观察角度下看见照明缺陷。换句话说，这种配置可以避免视差缺陷(parallex defect)。
刚刚描述的光导、样式信号模块和前照灯的优点在于，它们允许提供具有潜在复杂形状的信号功能，同时确保特别是从前照灯前方的各个有利位置看到的具有良好均匀性的光强度，成本效益高。

Claims (15)

1.一种由透明或半透明材料制成的光导(16)，该光导沿主方向延伸，并且包括：
管状且圆形的导光段(18.1，18.2)，该导光段形成与外部环境的管状且圆形的屈光界面，该导光段能够通过从该屈光界面的连续反射沿着该主方向引导光；以及
与该导光段(18.1，18.2)相邻的肋条(22.1，22.2)，该肋条能够使光从该导光段出射；
其特征在于，
该肋条(22.1，22.2)沿该主方向具有可变形状，以调节沿所述主方向出射的光量；
该肋条(22.1，22.2)的可变形状包括该肋条的厚度e和/或该肋条相对于横向于该主方向的方向(26.1，26.2)的倾斜度α，该方向穿过该导光段(18.1，18.2)的中心和该肋条(22.1，22.2)与该导光段相邻的位置；
所述光导在一端包括光的入射面(18.2.1)，该肋条(22.1，22.2)的形状是可变的，以便随着与所述入射面的距离的增加而促进光的出射，并因此补偿行进过该导光段(18.1，18.2)的光量的减少，并且该肋条(22.1，22.2)的厚度e随着与该入射面(18.2.1)的距离而增大和/或该肋条(22.1，22.2)的倾斜度α随着与该入射面(18.2.1)的距离而减小。
2.如权利要求1所述的光导(16)，其特征在于，在该肋条(22.1，22.2)的整个范围内，所述肋条的厚度e的变化值高于所述厚度的平均值的50％，和/或该肋条的倾斜度α变化超过20°。
3.如权利要求1所述的光导(16)，其特征在于，该导光段(18.1，18.2)具有平均直径，该肋条(22.1，22.2)的最大厚度e小于所述直径的70％，并且该导光段(18.1，18.2)的平均直径在超过该导光段的长度的90％上是恒定的。
4.如权利要求1所述的光导(16)，其特征在于，该导光段(18.1，18.2)具有平均直径并且所述光导沿该主方向延伸超过所述直径的20倍的长度。
5.如权利要求1所述的光导(16)，其特征在于，该肋条(22.1，22.2)的可变形状在超过该光导的长度的80％上表现出变化。
6.如权利要求1至5之一所述的光导(16)，其特征在于，所述光导进一步包括与该肋条(22.1，22.2)相邻的腹板(20)，该腹板通过所述肋条光学地连接到该导光段(18.1，18.2)，并且该导光段(18.1)是第一导光段，并且该肋条(22.1)是第一肋条，该光导包括第二导光段(18.2)和与该腹板(20)相邻的第二肋条(22.2)。
7.如权利要求6所述的光导(16)，其特征在于，该腹板(20)包括两个相反主面，至少一个所述面包括具有允许光通过所述面之一出射的器件(20.2)的区域，从而形成照明区域，并且允许光在该腹板的主面之一上出射的该器件包括纹理。
8.如权利要求7所述的光导(16)，其特征在于，该纹理的平均纹理尺寸大于20μm和/或小于40μm。
9.一种发光模块，包括：
至少一个光源；
能够由该至少一个光源提供光的至少一个光导(16)；
其特征在于，
该至少一个光导(16)是如权利要求1至8之一所述。
10.如权利要求9所述的发光模块，其特征在于，所述光导进一步包括与该肋条(22.1，22.2)相邻的腹板(20)，该腹板通过所述肋条光学地连接到该导光段(18.1，18.2)，并且该导光段(18.1)是第一导光段，并且该肋条(22.1)是第一肋条，该光导包括第二导光段(18.2)和与该腹板(20)相邻的第二肋条(22.2)；
该腹板(20)包括两个相反主面，至少一个所述面包括具有允许光通过所述面之一出射的器件(20.2)的区域，从而形成照明区域，并且允许光在该腹板的主面之一上出射的该器件包括纹理；并且所述发光模块进一步包括放置在该腹板(20)上的遮罩(14)，所述遮罩包括与这些区域对齐的窗口(14.4)，这些区域设置有允许光出射的器件(20.2)，并且该遮罩(14)由透明或半透明材料制成并且包括划定这些窗口(14.4)的涂料(14.5)。
11.如权利要求9所述的发光模块，其特征在于，所述光导进一步包括与该肋条(22.1，22.2)相邻的腹板(20)，该腹板通过所述肋条光学地连接到该导光段(18.1，18.2)，并且该导光段(18.1)是第一导光段，并且该肋条(22.1)是第一肋条，该光导包括第二导光段(18.2)和与该腹板(20)相邻的第二肋条(22.2)；
该腹板(20)包括两个相反主面，至少一个所述面包括具有允许光通过所述面之一出射的器件(20.2)的区域，从而形成照明区域，并且允许光在该腹板的主面之一上出射的该器件包括纹理；
该纹理的平均纹理尺寸大于20μm和/或小于40μm；并且
所述发光模块进一步包括放置在该腹板(20)上的遮罩(14)，所述遮罩包括与这些区域对齐的窗口(14.4)，这些区域设置有允许光出射的器件(20.2)，并且该遮罩(14)由透明或半透明材料制成并且包括划定这些窗口(14.4)的涂料(14.5)。
12.如权利要求10或11所述的发光模块，其特征在于，该遮罩(14)的这些窗口(14.4)具有面向该腹板(20)的纹理化面。
13.一种机动车辆发光装置，包括至少一个发光模块；其特征在于，该至少一个发光模块是如权利要求9至12之一所述。
14.如权利要求13所述的机动车辆发光装置，其特征在于，所述光导进一步包括与该肋条(22.1，22.2)相邻的腹板(20)，该腹板通过所述肋条光学地连接到该导光段(18.1，18.2)，并且该导光段(18.1)是第一导光段，并且该肋条(22.1)是第一肋条，该光导包括第二导光段(18.2)和与该腹板(20)相邻的第二肋条(22.2)；
该腹板(20)包括两个相反主面，至少一个所述面包括具有允许光通过所述面之一出射的器件(20.2)的区域，从而形成照明区域，并且允许光在该腹板的主面之一上出射的该器件包括纹理；并且
该一个或多个导光段(18.1，18.2)主要横向地延伸并且该腹板(20)从所述一个或多个导光段主要纵向地向前延伸，该腹板(20)的照明区域位于所述腹板的上主面上。
15.如权利要求13所述的机动车辆发光装置，其特征在于，所述光导进一步包括与该肋条(22.1，22.2)相邻的腹板(20)，该腹板通过所述肋条光学地连接到该导光段(18.1，18.2)，并且该导光段(18.1)是第一导光段，并且该肋条(22.1)是第一肋条，该光导包括第二导光段(18.2)和与该腹板(20)相邻的第二肋条(22.2)；
该腹板(20)包括两个相反主面，至少一个所述面包括具有允许光通过所述面之一出射的器件(20.2)的区域，从而形成照明区域，并且允许光在该腹板的主面之一上出射的该器件包括纹理；
该纹理的平均纹理尺寸大于20μm和/或小于40μm；并且
该一个或多个导光段(18.1，18.2)主要横向地延伸并且该腹板(20)从所述一个或多个导光段主要纵向地向前延伸，该腹板(20)的照明区域位于所述腹板的上主面上。
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