CN116224482A - 光导引件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光导引件，该光导引件包括光输入表面、纵向路径、侧向表面，其中，侧向表面的至少一部分构造为光出射表面，其中，第一光导引件部段和第二光导引件部段包括多个光重新定向元件，光重新定向元件构造成将光朝向光出射表面重新定向，其中，光出射表面是具有主焦线的弯曲表面，其中，每个光重新定向元件具有一定的切割深度，该切割深度沿着纵向路径增加，其中，第二光导引件部段的光出射表面具有突出部，该突出部具有比主焦线更靠近光出射表面的次焦线，其中，第一光导引件部段的光重新定向元件与主焦线相交，其中，第二光导引件部段的光重新定向元件与主焦线和次焦线相交。

Description

光导引件
技术领域
本发明涉及光导引件，光导引件构造成接收和发射来自光源的光，其中，光导引件包括：
-光输入表面，光输入表面构造成接收来自光源的光，其中，所述光经由光输入面进入光导引件并且沿着纵向路径传播通过光导引件的至少一部分，所述纵向路径基本上沿着光导引件的纵向长度而定向，
-侧向表面，侧向表面从光输入表面沿着光导引件的纵向长度而延伸，其中，侧向表面限定了光导引件的外部形状，其中，侧向表面的至少一部分构造为光出射表面，光通过该光出射表面离开光导引件，
-第一光导引件部段和第二光导引件部段，其中，第一光导引件部段比第二光导引件部段更靠近光输入表面，其中，第一光导引件部段和第二光导引件部段包括多个光重新定向元件，光重新定向元件沿着光导引件的纵向长度连贯地布置并且与光出射表面相对，其中，光重新定向元件构造成将沿着纵向路径通过光导引件传播的光的至少一部分朝向光出射表面重新定向，其中，重新定向的光通过光出射表面离开光导引件，其中，光出射表面是具有基本上沿着光导引件的纵向长度而定向的主焦线的弯曲表面，
其中，每个光重新定向元件包括第一面和第二面，第一面基本上朝向光导引件的纵向轴线径向地延伸，第二面定向成与第一面成一角度，其中，第一面和第二面形成了基本上楔形形状的凹部，其中，第二面构造成将入射光朝向光出射表面重新定向，其中，冲击光是沿着纵向路径通过光导引件传播的光的至少一部分，
其中，每个光重新定向元件具有一定的切割深度，切割深度被限定为第一面朝向光导引件的纵向轴线的径向范围，其中，切割深度沿着光导引件的纵向长度、沿着纵向路径增加，其中，切割深度以使得沿着纵向路径的光通量的损失得到补偿的速率增加，使得通过光出射表面离开光导引件的光沿着光出射表面具有基本上相等的光通量。
本发明还涉及用于车辆前照灯的照明装置，照明装置包括光导引件以及光源，光源构造成经由该光导引件的光输入表面将光照射至该光导引件中。
本发明还涉及包括光导引件或照明装置的车辆前照灯。
背景技术
光导引件在现有技术中是已知的。通常，光重新定向元件、比方说诸如输出棱镜之类的光输出联接器具有一定的切割深度，切割深度需要沿着光导引件的纵向长度而增加。切割深度的增加是必要的，以提供超过光导引件的全部长度的光输出。更大的切割深度导致更大的光重新定向面，因此，在光导引件的端部处减少的光的量由更大的光重新定向面补偿。
增加的切割深度的缺点是导致穿过光出射表面的光输出不均匀。特别地，光出射表面的与光导引件的端部/后部部分处的更深的切割深度相对应的一部分示出了点或线，这些点或线与光导引件的具有较小切割深度的部分(即、光出射表面的相对靠近光源的部分)相比亮度更低。
因此，本发明的目的是改善光导引件的光出射表面的光输出。
该目的通过根据权利要求1所述的光导引件得以解决。在从属权利要求中描述了优选的实施方式。
发明内容
根据本发明的第一方面，第二光导引件部段的光出射表面具有突出部，突出部具有基本上弧形形状的横截面，其中，突出部基本上定位成与光重新定向元件相反，其中，突出部具有基本上与光导引件的纵向轴线平行的纵向长度，其中，突出部具有次焦线，次焦线比主焦线更靠近光出射表面，
其中，第一光导引件部段的光重新定向元件的第二面布置成使得每个第二面与光出射表面的主焦线相交，
其中，第二光导引件部段的光重新定向元件的第二面布置成使得每个第二面与光出射表面的主焦线和突出部的次焦线相交。
这具有下述优点：沿着全部光出射表面输出的光的量是均匀的。均匀的量意味着穿过全部光出射表面的光通量在单位面积上基本上是恒定的。这意味着观察者分别沿着光出射表面或光导引件的纵向长度看不到更亮或更暗的点。
优选地，离开第二光导引件部段的光基本上由相应的光重新定向元件的全部第二面重新定向。
优选地，由于第二光导引件部段的光重新定向元件的第二面沿着突出部的次焦线和光出射表面的主焦线布置，因此通过光导引件可以发射强烈且均匀的光分布。这可以为光导引件的观察者产生特别均匀的光印象。
优选地，主焦线和/或次焦线遵循光导引件的形式/曲率。
优选地，次焦线由突出部的表面形成或者对应于突出部的表面。突出部基本上可以构造为透镜、例如圆柱形透镜，其中，次焦线可以是透镜的焦线。
优选地，由于每个第二面均与光出射表面的主焦线和突出部的次焦线相交，因此入射到第二面上的基本上全部的光(即、在主焦线的区域中的光和在次焦线的区域中的光)分别通过光出射表面和光出射表面的突出部进行投射，这有利地产生了由光导引件发射的强烈且均匀的光分布。光导引件的纵向轴线也可以被称为中央轴线。在本公开的背景下，横截面是指沿着垂直于光导引件的纵向长度/路径或纵向轴线的平面的切割。
有利地，第一光导引件部段的第一面的切割深度以及第一面与第二面之间的角度使得第一光导引件部段的第二面与主焦线相交，其中，第二光导引件部段的第一面的切割深度以及第一面与第二面之间的角度使得第二光导引件部段的第二面与主焦线和次焦线相交。这具有下述优点：第一光导引件部段的光出射表面和第二光导引件部段的光出射表面发射强烈、聚焦的光分布。
优选地，由于第二光导引件部段的第二面与主焦线和次焦线相交，因此入射到第二面上的基本上全部的光通过光出射表面和光出射表面的突出部进行投射。
有利地，第一面与第二面之间的角度在1°与90°之间、优选地在15°与75°之间、特别地在25°与65°之间。该角度可以沿着光导引件的纵向长度是恒定的。替代性地，该角度可以沿着光导引件的纵向长度而减小，从而产生用于供光冲击的更大的可能区域。
有利地，该角度的对边位于侧向表面上，其中，光重新定向元件优选地是反射棱镜。反射棱镜具有的优点是生产廉价，因为它们可以通过在光导引件的侧向表面中切出楔形形状的凹部来形成。
有利地，主焦线和/或次焦线基本上平行于光导引件的纵向轴线。如果光导引件具有曲率，则主焦线和/或次焦线可以优选地遵循该曲率。
有利地，光导引件基本上呈具有第一圆柱半径的圆柱形形状，其中，突出部基本上呈具有第二圆柱半径的圆柱形形状，其中，第一圆柱半径大于第二圆柱半径。优选地，光导引件的第一圆柱半径是突出部的第二圆柱半径的至少1.5倍、优选地多于2倍、特别地多于3倍或多于4倍大。
有利地，突出部基本上呈具有圆柱半径的圆柱形形状，其中，圆柱半径沿着纵向路径变大、优选地连续变大。这具有下述优点：从光导引件的光出射表面、甚至在光导引件的远端端部处、即光导引件的位于光源远端的端部部分发射特别均匀的光分布。
有利地，突出部基本上呈具有圆柱半径和圆柱轴线的圆柱形形状，其中，圆柱半径沿着纵向路径是恒定的，其中，突出部的圆柱轴线与光导引件的中央轴线之间的垂直距离沿着纵向路径变大、优选地连续变大。这可以是不断增加的圆柱半径的替代方案，并且具有从光导引件的光出射表面沿着全部纵向长度发射特别均匀的光分布的相同优点。
有利地，光导引件是透明的实心本体，其中，光重新定向元件是实心本体的侧向表面中的凹部。这具有下述优点：用于光导引件的生产成本特别地低。
有利地，突出部延伸跨越第二光导引件部段的光出射表面的10％至25％。这具有下述优点：从光导引件的整个光出射表面发射特别均匀的光分布，特别地，从光导引件的近端端部和远端端部可以发射基本上等量的光，使得沿着全部光出射表面没有较暗或较亮的区域。
有利地，突出部定位成与第二光导引件部段的光重新定向元件相反。优选地，突出部定位成与第二光导引件部段的光重新定向元件在直径上相反。这具有下述优点：光重新定向元件将更大量的光分别直接重新定向至光出射表面以及光出射表面的突出部上。
有利地，突出部具有基本上与光导引件的纵向长度平行的纵向长度。
有利地，突出部具有呈旋转抛物面的形状的横截面，其中，旋转抛物面优选地具有抛物面半径，其中，抛物面半径沿着纵向路径变大、优选地连续变大。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于车辆前照灯的照明装置，所述照明装置包括根据本发明的光导引件。
根据本发明的又一方面，提供了一种车辆前照灯，所述车辆前照灯包括根据本发明的光导引件或照明装置。
附图说明
在下文中，为了进一步说明本发明，讨论了如在附图中示出的说明性和非限制性的实施方式，在附图中：
图1示出了现有技术的光导引件；
图2示出了根据图1的光导引件的详细视图；
图3示出了根据本发明的光导引件的第一实施方式；
图4示出了根据本发明的光导引件的第一光导引件部段的横截面；
图5示出了根据本发明的光导引件的第二光导引件部段的横截面；
图6示出了光导引件的第一实施方式的详细视图；
图7示出了光导引件的第二实施方式的详细视图；以及
图8示出了根据图7的光导引件的另一视图。
具体实施方式
在以下附图中，除非另有明确描绘，否则相同的附图标记指代相同的特征。附图标记仅用于信息性目的并且不界定保护范围。
为简单起见，对本发明不重要的元件未在附图中示出。
图1示出了根据现有技术的光导引件1。光导引件1构造成接收和发射来自光源8的光。光导引件1包括光输入表面2，光输入表面2构造成接收来自光源8的光。所述光经由光输入表面2进入光导引件1并且沿着纵向路径3传播通过光导引件1的至少一部分。纵向路径3基本上沿着光导引件1的纵向长度而定向。光导引件1具有侧向表面4，侧向表面4从光输入表面2沿着光导引件1的纵向长度而延伸。侧向表面4限定了光导引件1的外部形状。侧向表面4的至少一部分构造为光出射表面4a，光通过光出射表面4a离开导引件1。
光导引件1具有第一光导引件部段1a和第二光导引件部段1b，其中，第一光导引件部段1a比第二光导引件部段1b更靠近光输入表面2。第一光导引件部段1a和第二光导引件部段1b包括多个光重新定向元件5，光重新定向元件5沿着光导引件1的纵向长度连贯地布置并且与光出射表面4a相对。
图2示出了光导引件1的详细视图。光重新定向元件5构造成将沿着纵向路径3通过光导引件1传播的光的至少一部分朝向光出射表面4a重新定向。重新定向的光通过光出射表面4a离开光导引件1。
每个光重新定向元件5包括第一面5a和第二面5b，第一面5a基本上朝向光导引件1的纵向轴线7径向地延伸，第二面5b定向成与第一面5a成一角度α。第一面5a和第二面5b形成了基本上楔形形状的凹部。第二面5b构造成将入射光朝向光出射表面4a重新定向，其中，入射光是沿着纵向路径3通过光导引件1传播的光的至少一部分。
第一面5a与第二面5b之间的角度α可以在1°与90°之间、优选地在15°与75°之间、特别地在25°与65°之间。角度α的对边优选地位于侧向表面4上。优选地，光重新定向元件5是反射棱镜。
每个光重新定向元件5具有一定的切割深度d(更多细节见图4和图5)，切割深度d被限定为第一面5a朝向光导引件1的纵向轴线7的径向范围。切割深度d沿着光导引件1的纵向长度、沿着纵向路径3增加。切割深度d以使得沿着纵向路径3的光通量的损失得到补偿的速率增加，使得通过光出射表面4a离开光导引件1的光沿着光出射表面4a具有基本上相等的光通量。
图3示出了根据本发明的光导引件的第一实施方式。在所示实施方式中，光导引件1在其光出射表面4a上设置有突出部6，突出部6更靠近光导引件1的端部部分、即第二光导引件部段1b。对于本领域技术人员应该清楚的是，也可以具有两个光导引件1、例如彼此竖向地堆叠的两个光导引件1。本发明不仅限于一个光导引件。
光导引件1的光出射表面4a是具有基本上沿着光导引件1的纵向长度而定向的主焦线F1的弯曲表面。
图4示出了光导引件1的第一光导引件部段1a的横截面。可以看出的是，第一光导引件部段1a中的光重新定向元件5具有一定的切割深度d。
图5示出了光导引件1的第二光导引件部段1b的横截面。可以看出的是，与第一光导引件部段1a的光重新定向元件5相比，第二光导引件部段1b中的光重新定向元件5具有更大的切割深度d。
第二光导引件部段1b的光出射表面4a具有突出部6，突出部6具有基本上弧形形状的横截面。突出部6基本上定位成与光重新定向元件5相反。突出部6具有基本上与光导引件1的纵向轴线7平行的纵向长度，其中，突出部6具有次焦线F2，次焦线F2比主焦线F1更靠近光出射表面4a(参见图4和图5)。主焦线F1和/或次焦线F2基本上平行于光导引件1的纵向轴线7。突出部6可以延伸跨越第二光导引件部段1b的光出射表面4a的10％至25％。突出部6可以具有基本上与光导引件1的纵向长度平行的纵向长度。
第一光导引件部段1a的光重新定向元件5的第二面5b布置成使得每个第二面5a与光出射表面4a的主焦线F1相交。
第二光导引件部段1b的光重新定向元件5的第二面5b布置成使得每个第二面5b与光出射表面4a的主焦线F1和突出部6的次焦线F2相交。
如在图4中可以看出，第一光导引件部段1a的第一面5a的切割深度d(以及/或者第一面5a与第二面5b之间的角度α)使得第一光导引件部段1a的第二面5b与主焦线F1相交。
如在图5中可以看出，第二光导引件部段1b的第一面5a的切割深度d(以及/或者第一面5a与第二面5b之间的角度α)使得第二光导引件部段1b的第二面5b与主焦线F1和次焦线F2相交。因此，入射到第二光导引件部段1b的第一面5a上的全部光可以通过光出射表面4a均匀地投射。突出部6可以定位成与第二光导引件部段1b的光重新定向元件5相反。
在所示实施方式中，光导引件1基本上呈具有第一圆柱半径的圆柱形形状。突出部6基本上呈具有第二圆柱半径的圆柱形形状，其中，第一圆柱形半径大于第二圆柱形半径。
在图6所示实施方式中，突出部6基本上呈具有圆柱半径的圆柱形形状，其中，圆柱半径沿着纵向路径3变大、优选地连续变大。由于半径r2大于半径r1，因此这种半径的增加在图6中示出。
在图7和图8所示实施方式中，突出部6基本上呈具有圆柱半径和圆柱轴线的圆柱形形状，其中，圆柱半径沿着纵向路径3是恒定的。突出部6的圆柱轴线与光导引件1的中央轴线之间的垂直距离d3(法向距离)沿着纵向路径3变大、优选地连续变大。
优选地，光导引件1是透明的实心本体，其中，光重新定向元件5是实心本体的侧向表面4中的凹部。
在替代性实施方式中，突出部6可以具有呈旋转抛物面的形状的横截面。优选地，旋转抛物面具有抛物面半径，其中，该抛物面半径沿着纵向路径3变大、优选地连续变大。
当然，本发明并不限于在本说明书中给出的示例，这些示例仅示出了可以由本领域技术人员鉴于本公开实现本发明的实施方式。

Claims (15)

1.一种光导引件(1)，所述光导引件(1)构造成接收和发射来自光源(8)的光，其中，所述光导引件(1)包括：
-光输入表面(2)，所述光输入表面(2)构造成接收来自光源(8)的光，其中，所述光经由所述光输入表面(2)进入所述光导引件(1)并且沿着纵向路径(3)传播通过所述光导引件(1)的至少一部分，所述纵向路径(3)定向为基本上沿着所述光导引件(1)的纵向长度，
-侧向表面(4)，所述侧向表面(4)从所述光输入表面(2)沿着所述光导引件(1)的所述纵向长度而延伸，其中，所述侧向表面(4)限定所述光导引件(1)的外部形状，其中，所述侧向表面(4)的至少一部分构造为光出射表面(4a)，光通过所述光出射表面(4a)离开所述光导引件(1)，
-第一光导引件部段(1a)和第二光导引件部段(1b)，其中，所述第一光导引件部段(1a)比所述第二光导引件部段(1b)更靠近所述光输入表面(2)，其中，所述第一光导引件部段(1a)和所述第二光导引件部段(1b)包括多个光重新定向元件(5)，所述光重新定向元件(5)沿着所述光导引件(1)的所述纵向长度连贯地布置并且与所述光出射表面(4a)相对，其中，所述光重新定向元件(5)构造成将沿着所述纵向路径(3)通过所述光导引件(1)传播的所述光的至少一部分朝向所述光出射表面(4a)重新定向，其中，重新定向的所述光通过所述光出射表面(4a)离开所述光导引件(1)，其中，所述光出射表面(4a)是具有基本上沿着所述光导引件(1)的所述纵向长度而定向的主焦线(F1)的弯曲表面，
其中，每个光重新定向元件(5)包括第一面(5a)和第二面(5b)，所述第一面(5a)基本上朝向所述光导引件(1)的纵向轴线(7)径向地延伸，所述第二面(5b)定向成与所述第一面(5a)成一角度(α)，其中，所述第一面(5a)和所述第二面(5b)形成基本上楔形形状的凹部，其中，所述第二面(5b)构造成将入射光朝向所述光出射表面(4a)重新定向，其中，所述入射光是沿着所述纵向路径(3)通过所述光导引件(1)传播的所述光的至少一部分，
其中，每个光重新定向元件(5)具有一定的切割深度(d)，所述切割深度(d)被限定为所述第一面(5a)朝向所述光导引件(1)的所述纵向轴线(7)的径向范围，其中，所述切割深度(d)沿着所述光导引件(1)的所述纵向长度、沿着所述纵向路径(3)增加，其中，所述切割深度(d)以使得沿着所述纵向路径(3)的光通量的损失得到补偿的速率增加，使得通过所述光出射表面(4a)离开所述光导引件(1)的所述光沿着所述光出射表面(4a)具有基本上相等的光通量，
其特征在于，
所述第二光导引件部段(1b)的所述光出射表面(4a)具有突出部(6)，所述突出部(6)具有基本上弧形形状的横截面，其中，所述突出部(6)基本上定位成与所述光重新定向元件(5)相反，其中，所述突出部(6)具有基本上与所述光导引件(1)的所述纵向轴线(7)平行的纵向长度，其中，所述突出部(6)具有次焦线(F2)，所述次焦线(F2)比所述主焦线(F1)更靠近所述光出射表面(4a)，
其中，所述第一光导引件部段(1a)的所述光重新定向元件(5)的所述第二面(5b)布置成使得每个第二面(5a)与所述光出射表面(4a)的所述主焦线(F1)相交，
其中，所述第二光导引件部段(1b)的所述光重新定向元件(5)的所述第二面(5b)布置成使得每个第二面(5b)与所述光出射表面(4a)的所述主焦线(F1)和所述突出部(6)的所述次焦线(F2)相交。
2.根据权利要求1所述的光导引件(1)，其中，所述第一光导引件部段(1a)的所述第一面(5a)的所述切割深度(d)以及所述第一面(5a)与所述第二面(5b)之间的所述角度(α)使得所述第一光导引件部段(1a)的所述第二面(5b)与所述主焦线(F1)相交，其中，所述第二光导引件部段(1b)的所述第一面(5a)的所述切割深度(d)以及所述第一面(5a)与所述第二面(5b)之间的所述角度(α)使得所述第二光导引件部段(1b)的所述第二面(5b)与所述主焦线(F1)和所述次焦线(F2)相交。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的光导引件(1)，其中，所述第一面(5a)与所述第二面(5b)之间的所述角度(α)在1°与90°之间、优选地在15°与75°之间、特别地在25°与65°之间。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的光导引件(1)，其中，所述角度(α)的对边位于所述侧向表面(4)上，其中，所述光重新定向元件(5)优选地是反射棱镜。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的光导引件(1)，其中，所述主焦线(F1)和/或所述次焦线(F2)基本上平行于所述光导引件(1)的所述纵向轴线(7)。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的光导引件(1)，其中，所述光导引件(1)基本上呈具有第一圆柱半径的圆柱形形状，其中，所述突出部(6)基本上呈具有第二圆柱半径的圆柱形形状，其中，所述第一圆柱半径大于所述第二圆柱半径。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的光导引件(1)，其中，所述突出部(6)基本上呈具有圆柱半径的圆柱形形状，其中，所述圆柱半径沿着所述纵向路径(3)变大、优选地连续变大。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的光导引件(1)，其中，所述突出部(6)基本上呈具有圆柱半径和圆柱轴线的圆柱形形状，其中，所述圆柱半径沿着所述纵向路径(3)是恒定的，其中，所述突出部(6)的所述圆柱轴线与所述光导引件的中央轴线之间的垂直距离沿着所述纵向路径(3)变大、优选地连续变大。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的光导引件(1)，其中，所述光导引件(1)是透明的实心本体，其中，所述光重新定向元件(5)是所述实心本体的所述侧向表面(4)中的凹部。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的光导引件(1)，其中，所述突出部(6)延伸跨越所述第二光导引件部段(1b)的所述光出射表面(4a)的10％至25％。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的光导引件(1)，其中，所述突出部(6)定位成与所述第二光导引件部段(1b)的所述光重新定向元件(5)相反。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的光导引件(1)，其中，所述突出部(6)具有基本上与所述光导引件(1)的所述纵向长度平行的纵向长度。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的光导引件(1)，其中，所述突出部(6)具有呈旋转抛物面的形状的横截面，其中，所述旋转抛物面优选地具有抛物面半径，其中，所述抛物面半径沿着所述纵向路径(3)变大、优选地连续变大。
14.一种用于车辆前照灯的照明装置，所述照明装置包括根据前述权利要求中的任一项所述的光导引件(1)以及光源(8)，所述光源(8)构造成经由所述光导引件(1)的所述光输入表面(2)将光照射至所述光导引件(1)中。
15.一种车辆前照灯，所述车辆前照灯包括根据权利要求1至13中的任一项所述的光导引件(1)或者根据权利要求14所述的照明装置。
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