CN117108954A - 用于机动车的照明装置 - Google Patents

Abstract

用于机动车的照明装置，包括：至少一个光源(1)；面状的光导体(2)，所述光导体具有入射面(3)和至少一个出射面(4、5)，其中，所述入射面特别是构成为所述光导体的端侧面；至少一个光学片(6、7)，其中，所述照明装置设置成：使得由所述至少一个光源产生的光(10)至少部分地通过入射面射入所述光导体，并且通过入射面射入的光至少部分地从所述至少一个出射面射出，并且从光导体的所述至少一个出射面射出的光至少部分地穿过所述至少一个光学片；在光导体的所述至少一个出射面上的和/或在所述至少一个光学片上的至少一个结构化部(11、14、16、18)；所述至少一个结构化部(11、14、16、18)具有彼此平行的条状结构。

Description

用于机动车的照明装置

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于机动车的照明装置。

背景技术

对于机动车的信号功能、如尾灯、刹车灯、转向指示灯或日间行车灯，在尾灯或前照灯中，设计长期以来一直是一个决定性因素。自从引入LED技术后，这些照明装置的设计变得更加重要，因为常常以较大数量使用的小型发光二极管可以比大型白炽灯更灵活地用作信号功能的发光器件，从而结合所选择的光学系统，可以提供各种不同的设计方案。

LED技术的一个变种是以OLED技术的形式出现的，其中，发光器件不像发光二极管那样点状地小，而是设计为面状且更大的，以便形成能够非常均匀地照明的期望的照明面。OLED技术的缺点是与LED技术相比，OLED技术的成本显著较高。造成这种高成本的原因是复杂的生产方法、相应由设计预给定的不同造型和小的件数。此外，在汽车领域中存在特殊的高要求、例如对于紫外线负载和诸如振动、冲击和摆动的力作用的耐抗性，以及在-40℃至+85℃或+100℃范围内的耐温性。这些要求对于有机发光二极管而言要比对于标准发光二极管而言显著更难满足。

这使得寻找替代的可行方案，以实现类似于有机发光二极管(OLED)的构型、特别是实现因此被均匀地照亮的面。这是通过使用带有面状光导体的发光二极管(LED)和位于上游的光学器件(以微结构膜或薄光学片的形式)来实现的，以散射从光导体发射的光。总的来说，由此提供了一种平光模块，其在对整个面的均匀照明以及任意造型和尺寸的情况下提供高的性能。

就像有机发光二极管那样，当集成到尾灯中时，多个平光模块可以错开地并排和依次放置，以产生例如尾灯或尾刹车灯的信号功能的期望的个性化外观。

前照灯和尾灯的总体趋势是不断变小、特别是降低高度。由此引起愈发线形的灯光特征(Lichtsignaturen)，特别是对于尾灯而言，其部分地作为光线在车辆的整个宽度上延伸。由于同时还要求照明装置的扁平的结构深度(特别是对于后备箱盖灯)，需要能够满足这两个要求的照明系统。

开头所述类型的照明装置由DE102019133693A1已知。其中所描述的照明装置包括光源，该光源的光能耦入到面状光导体的端侧面中。所述光导体具有出射面，光能从该出射面耦出。在出射面之前设置有光学片，该光学片具有结构化部，其中，从出射面射出的光穿过所述光学片。

这种照明装置的缺点是，在光学片上的结构化部构造复杂。该结构化部包括大量的微结构元件，所述微结构元件特别是构成为截锥。这些微结构元件仅能通过非常复杂的方法来制造，其中微结构元件的模板由刻印法产生，并通过电镀工艺转移到注射成型模具。于是可以用注射成型模具以注射成型工艺制造光学片。这导致了大量的时间成本和金钱成本、特别是在修理工具的情况下。

发明内容

因此，本发明的目的在于给出一种开头所述类型的照明装置，所述照明装置能更简单并且更成本有利地制造。

根据本发明，这通过具有权利要求1的特征部分的开头所述类型的照明装置实现。从属权利要求涉及本发明的优选设计方案。

根据权利要求1规定，至少一个结构化部具有彼此平行的条状结构。所述条状结构可以非常容易地用已知的方法、如铣削或推挤来引入到任意面中、特别是也引入到弯曲的面中。则所述结构化部与光学构件相互配合提供用于所期望的信号功能的光性能和光分布，其中，也能实现具有高光强度值要求的信号功能、如日间行车灯或前转向指示灯亦或向后的功能、如尾灯、刹车灯和后转向指示灯。

可以规定，所述条状结构的彼此相邻的结构的中心距在0.05mm至0.5mm之间、特别是在0.05mm至0.15mm之间。由此，由所述结构形成的微结构光学器件当以人眼观察时一般不再能作为结构被分辨出来，从而照明装置的出射面、特别是光学片的出射面看起来是漫射的并且均匀地照亮的。

存在如下可行方案：所述照明装置设置成，使得在安装到机动车中的状态下，所述条状结构水平地定向和/或竖直地定向。穿过所述结构的光通过水平定向的结构在竖直方向上散射并且通过竖直定向的结构在水平方向上散射。

可以规定，所述光导体具有第一出射面和第二出射面，所述第一出射面和第二出射面彼此相对置。由此，光不仅能向前朝向所述至少一个光学片射出，而且也能向后从光导体射出。

存在如下可行方案：所述照明装置包括壳体，光导体和所述至少一个光学片设置在所述壳体中。在此，所述壳体可以具有至少部分进行反射的后壁，所述后壁设置在光导体的背离所述至少一个光学片的一侧，其中，所述照明装置设置成，使得从光导体的第二出射面射出的光射到后壁上、被所述后壁反射回第二出射面，并且在所述光从第一出射面射出并穿过所述至少一个光学片之前，所述光通过第二出射面至少部分地再重新射入光导体。特别是，壳体的后壁在此可具有结构部，所述结构部具有条状结构。由此，壳体的后壁也可以有助于光的散射和均匀化。

可以规定，所述照明装置在光导体的至少一个出射面和/或所述至少一个光学片和/或所述壳体的后壁上包括至少一个第一结构化部和至少一个第二结构化部，特别是所述第一结构化部的条状结构与所述第二结构化部的条状结构垂直定向。由此确保了光在两个彼此垂直的方向上、特别是在水平和竖直方向上散射和均匀化。

存在如下可行方案：在所述光导体的第一出射面上设置有带有条状结构的结构化部，和/或在所述光导体的第二出射面上设置有带有条状结构的结构化部，特别是在第一出射面上的条状结构与在第二出射面上的条状结构垂直定向。由此，光导体单独就能在两个彼此垂直的方向上实现光的散射和均匀化。

可以规定，所述光导体在垂直于所述至少一个出射面的方向上的厚度为1mm至3mm、特别是1mm至2mm，优选地，所述光导体的厚度在光导体的纵向延伸上改变，特别是所述光导体的厚度从入射面开始减小、例如从在入射面处的2.5mm减小到在光导体的与入射面相对置的一侧处的1.0mm。通过光导体的非常小的厚度，能够实现照明装置的扁平构造。通过光导体的减小的厚度，可实现类似于薄的有机发光二极管(OLED)的外观。特别是在此，所述结构化部与光导体的在光导体长度上的厚度变化可以彼此相关，以产生出射面的均匀的照明。

存在如下可行方案：所述至少一个光学片具有用于从光导体射出的光的入射面和与所述入射面相对置的出射面。在此可以规定，在所述至少一个光学片的入射面上设置有带有条状结构的结构化部，和/或在所述至少一个光学片的出射面上设置有带有条状结构的结构化部，特别是，在入射面上的条状结构与在出射面上的条状结构垂直定向。由此，光学片单独就能在两个彼此垂直的方向上实现光的散射和均匀化。

存在如下可行方案：所述照明装置包括第一光学片和第二光学片，所述第一光学片和第二光学片在所述照明装置中设置成，使得在照明装置的运行中，从光导体的所述至少一个出射面射出的光至少部分地依次穿过所述第一光学片和所述第二光学片。在此，第一光学片和第二光学片都可以在其入射面和/或其出射面上具有带有条状结构的结构化部。可选的第二光学片也可以有助于从照明装置射出的光的扩散性和均匀化。此外，在一些情况下，外侧的第二光学片对于观察者可遮盖在第一光学片上的条状结构。

可以规定，所述至少一个光学片的在入射面与出射面之间的厚度小于或等于1.5mm、特别是小于或等于1.0mm。所述至少一个光学片的非常小的厚度也能有助于照明装置的扁平构造。

附图说明

下面将参照附图对本发明进行更详细的解释。图中：

图1示出根据本发明的照明装置的分解图；

图2示出根据图1的照明装置的另一分解图；

图3示出根据图1的照明装置的侧视图；

图4示出根据图1的照明装置的俯视图；

图5示出根据图1的照明装置的剖视图；

图6示出根据图1的照明装置的壳体的透视图；

图7示出根据图1的照明装置的光导体的透视图；

图8示出根据图1的照明装置的光导体的细节；

图9示出根据图1的照明装置的光导体的剖视图，其中示出由光源发出的光的示例性光束路径；

图10示出图9的细节；

图11示出根据图1的照明装置的光导体和第一光学片的透视图；

图12示出根据图1的照明装置的第一光学片的细节；

图13示出根据图1的照明装置的光导体和第一光学片的另一透视图；

图14示出根据图1的照明装置的第一光学片的剖视图；

图15示出根据图1的照明装置的光导体和第一光学片的剖视图，其中示出由光源发出的光的示例性光束路径；

图16示出根据图1的照明装置的光导体以及第一光学片和第二光学片的透视图；

图17示出根据图1的照明装置的第二光学片的细节；

图18示出根据图1的照明装置的光导体以及第一光学片和第二光学片的剖视图，其中示出由光源发出的光的示例性光束路径；

图19示出根据图1的照明装置的光导体、第一光学片和第二光学片的细节。

具体实施方式

附图中相同的或功能相同的部件设有相同的附图标记。

图中所示的照明装置包括一个构成为发光二极管(LED)的光源1或多个构成为发光二极管(LED)的光源1(例如见图6和图7)。所述多个发光二极管在此也可以具有不同的颜色，例如以便实现双重功能或三重功能。这些功能例如可以是位置灯、日间行车灯和转向指示灯，或者是位置灯、日间行车灯和自主驾驶功能，其中，自主驾驶功能需要青色(Cyan-Farbe)。

照明装置还包括面状的光导体2，所述面状的光导体具有入射面3以及第一出射面和第二出射面4、5(见图1、图2和图8)。在此，入射面3构成为光导体2的端侧面，而出射面4、5构成为光导体2的前侧和后侧。

所述照明装置还包括设置在光导体2的第一出射面4之前的第一光学片6以及设置在第一光学片6之前的第二光学片7。在此，第二光学片7是可选的并且也可以省去。

所述照明装置还包括壳体8，至少一个光源1、光导体2和光学片6、7可以至少部分地容纳在所述壳体中(见图1、图2和图5)。壳体8具有后壁9，所述后壁构成为至少部分进行反射的。

为了简化光学组件的装配，壳体8也可以实施为两件式的，并且壳体在此具有后壳体部件和前壳体部件。于是，光导体2和光学片6、7可以定位在这些壳体部件之间，以及保持和固定这两个壳体部件接合在一起。这些壳体部件可以彼此卡合、从后侧螺纹连接或焊接。

照明装置在光导体2和光学片6、7的区域中构成为窄的并且扁平的组件，所述组件在尺寸上可对应于典型的平光模块。其具有纵长延伸的(langgestreckte)、水平的定向连同侧向的光耦入。当然也存在如下可行方案：根据期望的设计，照明装置设计为更加纵长延伸的。

所述照明装置可以用作用于信号功能的唯一的光模块，也可以用作用于信号功能的多个光模块布置结构的一部分。多个这样的光模块也可以部分重叠、彼此连接设置地共同形成信号功能。所述信号功能例如可以是日间行车灯或转向指示灯亦或两种功能的组合，特别是当光源1具有颜色为“白色”的第一发光二极管和颜色为“黄色”的第二发光二极管时。

所述照明装置在光导体2和光学片6、7的区域中区段性地具有弯曲的形状，以便以尽可能好地嵌入前照灯或灯具的轮廓中，并在结构深度方面实现前照灯或灯具的扁平构型(见图3和图4)。

所述照明装置的光学系统特别是可以仅由少的元件组成。它们是除了光源1、光导体2、一个或两个光学片6、7之外还有壳体8，所述壳体具有在光导体2之后的至少部分进行反射的后壁9。

光导体2可以在前部的第一出射面4上以及在后部的第二出射面5上具有结构化部11。在所示出的示例中，仅第二出射面5具有结构化部11(见图8)。所述结构化部11具有彼此平行的条状结构，这些条状结构垂直于光导体2的纵向方向延伸或者说在安装到机动车中的状态下竖直延伸。所述条状结构可以构造为柱形的，其中，所述结构的柱轴线在条状结构的纵向方向上延伸。

此外存在如下可行方案：光导体2仅具有在第一出射面4上的结构化部。此外，也可以在第一出射面4上设有第一结构化部，并且在第二出射面5上设有第二结构化部。在此，在两个出射面4、5上的结构化部可以是相同的。然而，第一结构化部也可以与第二结构化部不同。例如，第一结构化部的条状结构可以与第二结构化部的条状结构垂直定向。

由光源1产生的光10(见图9和图10)通过入射面3射入光导体2中。在光导体2中传播的光10被构造在第二出射面5上的结构化部11散射和折射。光10的一部分向前通过第一出射面4射出、至少部分地穿过所述至少一个光学片6、7并离开照明装置。这部分光可以直接用于照明装置的功能。

光10的另一部分向后通过第二出射面5射出。向后通过第二出射面5射出的光10射到至少部分进行反射的后壁9上，所述后壁例如构成为气相沉积的反射面。在壳体8的后壁9上设置有结构化部12。该结构化部12具有条状结构，所述条状结构在光导体2的纵向方向上延伸或者说在安装到机动车中的状态下水平延伸(见图5和图6)。条状结构可以构造为柱形的，其中，所述结构的柱轴线在条状结构的纵向方向上延伸。

由后壁9反射回的光10通过结构化部12在竖直方向上稍微聚拢和集中。被反射的光10通过第二出射面5至少部分地重新射入光导体2中、至少部分地从第一出射面4射出并穿过所述至少一个光学片6、7。

第一光学片6在其面向光导体2的入射面13上具有第一结构化部14，并且在其面向第二光学片7的出射面15上具有第二结构化部16。这两个结构化部14、16是彼此不同的。备选地，这两个结构化部14、16也可以是相同的。

在面向光导体2的入射面13上的第一结构化部14具有彼此平行的条状结构，所述条状结构垂直于光导体2的纵向方向延伸或者说在安装到机动车中的状态下竖直延伸。条状结构可以构造为柱形的，其中，所述结构的柱轴线在条状结构的纵向方向上延伸。第一结构化部14的柱形光学结构用于附加的水平散射和调整光分布。

在背离光导体2的出射面15上的第二结构化部16具有彼此平行的条状结构，所述条状结构在光导体2的纵向方向上延伸或者说在安装到机动车中的状态下水平延伸。水平延伸的条状结构分别具有棱柱形屋顶的形状(见图14)。屋顶棱镜对光10有选择作用，其中，具有相应入射角的特定的光束能射出，并且在此发生聚焦或者说在竖直方向上的散射的缩窄，而陡峭地入射的光束则被屋顶棱镜的以45°的角度延伸的侧壁朝向光导体2和壳体8的方向反射回来。光10在光学系统中来回运动，直至所述光到屋顶棱镜上具有允许穿过的入射角。总体而言这样提高了系统的效率。

第二光学片7可以可选地使用。第二光学片7在其面向第一光学片的入射面17上也具有结构化部18(见图17)。该结构化部18具有彼此平行的条状结构，所述条状结构垂直于光导体2的纵向方向延伸或者说在安装到机动车中的状态下竖直延伸。条状结构可以构造为柱形的，其中，所述结构的柱轴线在条状结构的纵向上延伸。结构化部18又有助于照明的扩散性和均匀化，并附加地遮盖了看向第一光学片6的第二结构化部16的棱柱光学条的视线。

在所示出的实施例中，在第二光学片7的背离第一光学片6的出射面19上没有设置结构化部。然而当然存在如下可行方案：第二光学片7在其出射面19上也具有结构化部。如第一光学片6那样，在入射面17上的条状结构可以例如与在出射面19上的条状结构垂直定向。

所示出的构造结构在每个光学构件——光导体2、光学片6、7和壳体8的后壁9上——都具有带有条状结构的结构化部。然而当然存在如下可行方案，即，不是在所有构件上，而是仅在一些部件上或仅在其中一个部件上设有结构化部。

为了得到整体上扁平的光模块，可以规定，将光导体2和光学片6、7制造成非常薄的光学构件。这些构件可以由塑料制成并通过注射成型工艺制造。在此，条状结构可以特别是设计为尺寸非常小的微条光学器件(Mikrostreifenoptik)，以便有利地实现照明装置的可见的光面的漫射的外观，其中，结构化部在用人眼观察时一般不再能作为结构被分辨出来。一方面构件的薄壁注射成型并且另一方面条状结构的精确成型能以如下尺寸布置实现。

光导体2在垂直于出射面4、5的方向上的厚度可以是1mm至3mm、特别是1mm至2mm。在此，光导体2的厚度在光导体2的纵向延伸方向上改变，特别是所述光导体2的厚度从入射面3开始减小，例如从在入射面3处的2.5mm到光导体2的与入射面3相对置的一侧处的1.0mm。

光学片6、7的分别在入射面13、17和出射面15、19之间的厚度可以小于或等于1.5mm、特别是小于或等于1.0mm。

结构化部11、12、14、16、18的条状结构的彼此相邻的结构的中心距可以在0.05mm至0.5mm之间、特别是在0.05mm至0.15mm之间。

附图标记列表

1光源

2光导体

3光导体的入射面

4光导体的第一出射面

5光导体的第二出射面

6第一光学片

7第二光学片

8壳体

9壳体的后壁

10由光源发出的光

11光导体的第二出射面的结构化部

12 壳体的后壁的结构化部

13 第一光学片的入射面

14第一光学片的入射面的结构化部

15第一光学片的出射面

16第一光学片的出射面的结构化部

17第二光学片的入射面

18第二光学片的入射面的结构化部

19第二光学片的出射面

Claims (15)

1.用于机动车的照明装置，所述照明装置包括：

-至少一个光源(1)；

-面状的光导体(2)，所述面状的光导体具有入射面(3)和至少一个出射面(4、5)，所述入射面(3)特别是构成为所述光导体(2)的端侧面；

-至少一个光学片(6、7)，所述照明装置设置成：使得由所述至少一个光源(1)产生的光(10)至少部分地通过入射面(3)射入到光导体(2)中，并且通过入射面(3)射入的光(10)至少部分地从所述至少一个出射面(4、5)射出，并且从光导体的所述至少一个出射面(4、5)射出的光(10)至少部分地穿过所述至少一个光学片(6、7)；

-在光导体(2)的所述至少一个出射面(4、5)上的和/或在所述至少一个光学片(6、7)上的至少一个结构化部(11、14、16、18)；

其特征在于，所述至少一个结构化部(11、14、16、18)具有彼此平行的条状结构。

2.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述条状结构的彼此相邻的结构的中心距在0.05mm至0.5mm之间、特别是在0.05mm至0.15mm之间。

3.根据权利要求1或2所述的照明装置，其特征在于，所述照明装置设置成，使得在安装到机动车中的状态下，所述条状结构水平地定向和/或竖直地定向。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的照明装置，其特征在于，所述光导体(2)具有第一出射面(4)和第二出射面(5)，所述第一出射面和所述第二出射面彼此相对置。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的照明装置，其特征在于，所述照明装置包括壳体(8)，光导体(2)和所述至少一个光学片(6、7)设置在所述壳体中。

6.根据权利要求5所述的照明装置，其特征在于，所述壳体(8)具有至少部分进行反射的后壁(8)，所述后壁设置在光导体(2)的背离所述至少一个光学片(6、7)的一侧，其中，所述照明装置设置成，使得从光导体(2)的第二出射面(5)射出的光(10)射到后壁(9)上、被所述后壁反射回第二出射面(5)，并且在所述光从第一出射面(4)射出并穿过所述至少一个光学片(6、7)之前，所述光通过第二出射面(5)至少部分地再射入到光导体(2)中。

7.根据权利要求6所述的照明装置，其特征在于，所述壳体(8)的后壁(9)具有结构化部(12)，所述结构化部具有条状结构。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的照明装置，其特征在于，所述照明装置在光导体(2)的所述至少一个出射面和/或所述至少一个光学片(6、7)和/或所述壳体(8)的后壁(9)上包括至少一个第一结构化部(11、12、14、16、18)和至少一个第二结构化部(11、12、14、16、18)，特别是所述第一结构化部(11、12、14、16、18)的条状结构与所述第二结构化部(11、12、14、16、18)的条状结构垂直定向。

9.根据权利要求4至8中任一项所述的照明装置，其特征在于，在所述光导体(2)的第一出射面(4)上设置有带有条状结构的结构化部，和/或在所述光导体(2)的第二出射面(5)上设置有带有条状结构的结构化部(11)，特别是在第一出射面(4)上的条状结构与在第二出射面(5)上的条状结构垂直定向。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的照明装置，其特征在于，所述光导体(2)在垂直于所述至少一个出射面(4、5)的方向上的厚度为1mm至3mm、特别是1mm至2mm，优选地，所述光导体(2)的厚度在光导体(2)的纵向延伸上改变，特别是所述光导体(2)的厚度从入射面(3)开始减小、例如从在入射面(3)处的2.5mm减小到在光导体(2)的与入射面(3)相对置的一侧处的1.0mm。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的照明装置，其特征在于，所述至少一个光学片(6、7)具有入射面(13、17)和与所述入射面(13、17)相对置的出射面(15、19)，所述入射面和出射面用于从光导体(2)射出的光(10)。

12.根据权利要求11所述的照明装置，其特征在于，在所述至少一个光学片(6、7)的入射面(13、17)上设置有带有条状结构的结构化部(14、18)，和/或在所述至少一个光学片(6、7)的出射面(15、19)上设置有带有条状结构的结构化部(16)，特别是在入射面(13、17)上的条状结构与在出射面(15、19)上的条状结构垂直定向。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的照明装置，其特征在于，所述照明装置包括第一光学片和第二光学片(6、7)，所述第一光学片和第二光学片在所述照明装置中设置成，使得在照明装置的运行中，从光导体(2)的所述至少一个出射面(4、5)射出的光(10)至少部分地依次穿过所述第一光学片(6)和所述第二光学片(7)。

14.根据权利要求13所述的照明装置，其特征在于，所述第一光学片(6)和所述第二光学片(7)在其入射面(13、17)和/或其出射面(15、19)上都具有带有条状结构的结构化部(14、16、18)。

15.根据权利要求11至14中任一项所述的照明装置，其特征在于，所述至少一个光学片(6、7)的在入射面(13、17)与出射面(15、19)之间的厚度小于或等于1.5mm、特别是小于或等于1.0mm。