CN117916520A - 照明装置及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于制造照明装置的方法和一种用于照明内部空间的照明装置，该照明装置包括：至少一个具有纵向延伸的圆柱形的纵向部分；至少一个从纵向部分延伸离开的横向部分；以及至少一个光源。所述至少一个纵向部分沿其纵向延伸具有至少一个用于耦合输入光的光入射面和至少一个用于将耦合输入的光传送到横向部分的光传输区域。此外，所述至少一个横向部分构造为扁平的并且具有至少一个用于将光耦合输出到内部空间中的光导单纤维。具有至少一个端部部分的所述至少一个光导单纤维和所述至少一个纵向部分沿纵向延伸材料锁合地作为光传输区域彼此连接。通过这种布置可实现简单、省时、经济的制造，其具有稳定的机械连接，同时确保发射的光的均匀光分布。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于照明内部空间的照明装置，该照明装置包括：至少一个具有纵向延伸的圆柱形的纵向部分、至少一个从纵向部分延伸离开的横向部分和至少一个光源，其中，所述至少一个纵向部分沿其纵向延伸具有至少一个用于耦合输入所述至少一个光源的光的光入射面以及至少一个用于将耦合输入的光传送到横向部分中的光传输区域。为所述至少一个光入射面配设有光源，并且光入射面与光传输区域相对置。此外，所述至少一个横向部分构造为扁平的并具有至少一个用于将光耦合输出到内部空间的光导单纤维。光导单纤维在其延伸中具有第一端部部分并且在其另一端部处具有第二端部部分。
本发明还涉及一种用于制造照明装置的方法。
背景技术
在现有技术中已知使用光导技术的特别是用于车辆内部空间的内部空间照明。自从可靠且功能强大的发光二极管可用以来，单色发光二极管或多色发光二极管(RGB-LED)的光大多被用于实现有效的环境照明。由于结构空间小且能耗低，例如用于门饰或车顶的扁平照明系统由此可以非常有效地实现为照明织物。在车厢内的乘客会特别注意到光分布，因此均匀的光分布变得越来越具有重要意义。
从DE102016218326A1中已知一种照明装置，其在LED单元和光导的耦合输入面之间具有由光散射材料制成的耦合输入部分，以用于耦合输入LED光源的光，从而形成具有相同混合色的均匀光分布。为了连接耦合输入部分和光导，耦合输入部分具有圆柱形收纳部，用于容纳光导的一个端部。
这种布置的缺点是光导和耦合输入部分之间的连接。不仅必须对光导的各端部进行加工，使得其具有相应的耦合输入面来耦合输入光，而且由于产生的拉力，这种布置会在安装情况下也变得不稳定。由此产生的在耦合输入部分与光导的耦合输入面之间的移动会导致照明装置的不利的光学性能并使照明的均匀性变差。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种照明装置和一种用于制造照明装置的方法，以便实现简单、省时和经济的制造，其具有稳定的机械连接，同时确保发出的光的均匀光分布。
该技术目的通过根据独立权利要求1所述的照明装置实现。此外，该目的通过根据独立权利要求5所述的方法实现。技术上有利的实施形式和扩展方案由从属权利要求、以下描述和附图中得到。
由于根据权利要求1光导单纤维的至少一个端部部分和至少一个纵向部分沿纵向延伸材料锁合地作为光传输区域彼此连接，因此产生如下优点：不必加工光导横向部分的一个或多个端部部分。端部部分不必截短，使得光导单纤维可以汇聚成一股以生成耦合输入面，光学清洁的连接也不必通过抛光制造。由于端部部分与纵向部分在注塑方法中连接，因此无需对光导单纤维的端部部分进行任何形式的再加工。此外，不会出现在制造过程期间端面会变脏的可能性。因此，该连接实施为单件式的并且可视为机械坚固的整体构件。
符合目的地，横向部分构造为具有所述至少一个光导单纤维的纤维光学的织物，使得在车辆的内部空间中实现大面积照明，其中不必改变室内的光学外观。扁平结构应理解为横截面是扁平的，即在一个维度(厚度)上的延伸明显小于在其他两个维度上的延伸。如果横向部分构造有多个光导单纤维，则不仅设计可能性多种多样，而且还给出提高要照明的内部空间中的光强度的可能性。
在一个有利的实施方案中，所述至少一个光入射面构造为沿纵向部分的纵向延伸的光学元件，并且所述至少一个光学元件构造为散射光学器件、聚束光学器件和/或混合光学器件。由此有利地实现：以最佳方式将光耦合输入到纵向部分并通过光传输区域将光耦合输入到横向部分，从而以高效率和低损耗耦合输入光。如果光学元件构造为混合光学器件，则在使用RGB-LED时可实现光的均匀混合色的进一步改善。根据光导单纤维的数量，光源的光聚束或扩宽，以便有效地耦合输入到光传输区域。
在本发明的扩展方案中，在横向部分的至少一个光导单纤维的第二端部部分上成形有另一纵向部分，其中，该另一纵向部分也沿其纵向延伸具有至少一个用于耦合输入光源的光的光入射面。有利的是，提高了耦合输入的光的强度，同时减少了光源的电气连接。这在安装情况下节省了重量和结构空间。
有利的是，用于形成光学元件的至少一个型腔沿纵向延伸具有凹形的、凸形的和/或杆状的隆起。因此直接在制造方法中，光学元件可成形为纵向部分的一部分。
在替代的实施方案中，在注塑成型的纵向部分上进行再加工，以形成沿纵向延伸的光学元件。有利的是，硬化后的纵向部分可被事后加工，并且在没有隆起或凹陷的情况下形成型腔。
注塑材料可以是漫射或透明材料。有利的是，在使用漫射材料的情况下，则可以省略所述至少一个光学元件，因为包含的散射粒子将光源的光耦合输入到横向部分。在使用透明材料和光学元件的情况下，照明装置的效率更高。
附图说明
本发明的另外的细节、特征和优点参照示意图对特定实施例的下述描述中获得。
在附图中
图1A-1C示出了根据本发明的照明装置的实施形式；
图2示出了根据本发明的照明装置的另一实施形式；
图3示出了根据本发明的照明装置的优选实施形式；
图4示出了注塑模具的剖视图；并且
图5示出了具有插入的横向部分的注塑模具的原理俯视图。
具体实施方式
图1A至图1C示出了根据本发明的照明装置100的各种实施形式的剖面图。为了照明内部空间，照明装置100具有光源500、纵向部分和从其延伸离开的横向部分300。光源500布置在壳体520中的电路板510上并配设给纵向部分200的光入射面以耦合输入光。在图1A至1C中，光入射面在周向侧上构造在圆柱形的纵向部分200的周面上作为具有不同光学作用面的光学元件400。纵向部分200沿着纵向延伸L伸展并且可以具有不同的横截面形状。例如，如果选择椭圆形横截面，则光源500与光传输区域210之间的距离更大，使得在使用RGB-LED时可进一步改善色彩成分的混合。横向部分300以光导单纤维310横向于纵向延伸L布置。光导单纤维310从纵向部分200出发从其第一端部部分E1也横向于纵向部分200延伸。光源500的光通过光学元件400耦合输入到纵向部分200并借助全反射传送通过光导单纤维310。在光导单纤维310上可以布置偏转元件320，其将耦合输入的光发射到内部空间。光源500可以理解为发光二极管(LED)或发光二极管组件。在此既指发射单色光的发光二极管，也指发射彩色光的发光二极管(RGB-LED)。横向部分300可以构造为具有光导单纤维310的光纤织物，其中，单纤维310以其第一端部部分E1与纵向部分200材料锁合地连接，从而形成光传输区域210，其在图中由灰色阴影表示。两个部分以注塑方法连接，在注塑方法中，单纤维310以其第一端部部分E1局部地与纵向部分200一起熔化或融合。这取决于注塑材料的温度和注塑方法的持续时间。光学元件400可以以注塑方法制造，或通过事后对纵向部分200的加工制成。这例如通过激光加工相应部位进行。由此产生的光学元件400与光传输区域210相对，以便将由光源500发出的光耦合输入到横向部分300中。在注塑方法期间，光学元件400可以通过型腔的凸形、凹形或杆状的凹陷或隆起注塑成型并因此一起成型。如果使用RGB-LED作为光源500，则可将杆状光学元件400(见图1A)与纵向部分200注塑成型，以混合彩色光成分。通过作为集成混合器的杆状光学元件400增大RGB-LED与光传输区域210之间的距离，从而均匀混合彩色成分。杆状光学元件400的横截面形状可以不同地实施，如圆形、方形或多边形，特别是这种集成混合器可以具有多边形的横截面。因此，观察者在被照明的内部空间中在横截面300的整个表面上都能获得恒定的色彩印象。图1B示出了一个凹形构造的光学元件400，其朝光传输区域的方向向内弯曲，作为散射光学器件，并且图1C示出了一个凸形构造的光学元件400，其朝光源500的方向向外弯曲，作为聚束光学器件。光学元件400的几何设计取决于光源500和取决于光导单纤维310的数量或光传输区域210的大小，耦合输入的光是要扩展、聚束还是混合。光可以通过偏转元件320从横向部分300耦合输出以实现有针对性的光分布，所述偏转元件相应地布置在横向部分300的光导单纤维320的体积中或上。在图中，仅以偏转元件320的形式示例性说明了几个光干扰点。全内反射在干扰点处受到干扰，从而使光从单纤维310中射出。替代地，也可以通过激活光导单纤维310(例如通过刷子)将光从横向部分300耦合输出到内部空间。
在一个优选的实施例中，横向部分300是包含材料纤维或类似纤维的光纤织物，柔性光导单纤维310与这些纤维交织。从纵向部分200横向延伸离开的光纤织物构造为扁平的，并且光导单纤维310从织物中引出，以便将其端部部分E1与纵向部分200的一个部分融合，从而获得光传输区域210。由透明塑料材料制成以借助全反射引导光并照亮内部空间的引出的单纤维310可以利用作为保护软管的进行保护的封套包封。
由于光传输区域210除了其机械连接功能外还具有光传输的功能，因此实现了该区域的有利的双重功能，其节省了用于连接两个部分的额外构件。如前所述，可以省去对单纤维310的端部的再加工、如切割和/或抛光。
在图示的实施例中，横向部分300构造为扁平织物。由于纵向部分200和横向部分300在光传输区域210中材料锁合地彼此连接，因此不必像现有技术中通常那样通过压接将光导单纤维310聚束成一股，以获得光入射面。也不必为了聚束单纤维310而大面积切断剩余的纺织织物。通过在注塑成型时通过连接两个部分而形成的光传输区域210消除这些缺点。
图2示出了根据本发明的照明装置100的一个优选实施形式。圆柱形的纵向部分200沿其纵向延伸段L局部地在光传输区域210处与横向部分300连接。在本实施例中，光学元件400也沿纵向部分200的纵向延伸L作为光入射面与光传输区域210相对地布置，以便将由光源500发出的光耦合输入到横向部分300中。这里仅举例示出光学元件400作为凸形的隆起。横向部分300可以实施为扁平织物，柔性光导单纤维310织入所述织物中，从而例如门饰或车顶可以作为用于机动车的照明织物。沿纵向部分200布置且分别配设给光入射面的光源500可以实施为单色或多色LED，从而例如车辆的内部照明获得令人满意的环境照明。通过沿纵向部分200布置多个光源500，除了可以单独调设光色或以多色方案的形式提供动态光场景外，还可以增加光强度。
在纵向部分200上沿纵向延伸L多个光导单纤维310以其端部部分E1组合在一起并通过材料锁合的连接形成相应的光传输区域210。为每个光传输区域210相对置地配设有光源500，其通过这里以光学元件400的形式的光入射面将光耦合输入。彼此间隔开的光源500可以不同地构造，例如作为交替的单色光，从而例如一个光源500发出红光，另一个光源500发出蓝光。
通过将各种光源500分别配设给各配设的(相关的)光入射面，这些光入射面也沿纵向延伸L彼此间隔开地布置，可以产生特殊的色彩效果。
光导单纤维310的材料可以是像注塑材料的透明塑料或是漫射的，从而已经引入了散射粒子。
根据本发明的照明装置100的图3的优选实施例示出了多个间隔开的具有光导单纤维310的横向部分300，其被布置在两个注塑成型的纵向部分200之间。光导单纤维310具有第一端部部分E1，并且在另一端部上具有第二端部部分E2。相应的第一端部部分E1在相应的光传输区域210中与第一纵向部分200材料锁合地连接，并且在其另一端部上终止横向部分300的相应的第二端部部分E2分别通过相关的光传输区域210与另一纵向部分200材料锁合地连接。在本实施例中，也为每个光传输区域210对置地布置作为光学元件400的光入射面，其耦合输入相关光源500的光。由于单光纤310在光传输区域210中与纵向部分200的注塑材料融合，因此实现了向横向部分300的低损耗的光传输。在本实施例中，有针对性地布置偏转元件320也能用于产生特殊的光效果。既可以作为单色光或也可以作为多色光耦合输入的由光源500发出的光导致：在本优选实施例中，当光从横向部分300射出时内部空间被最大限度地照明，而光源500的电气连接的耗费也降到了最低。这里也布置在相应的电路板510上或壳体520中的半导体芯片上的光源500间隔开地配设给相应的光学元件400。
图4和图5示出了注塑模具600，利用其，按照根据本发明的方法可以制造照明装置100的优选实施形式。模具部件610可以具有第一型腔620和第二型腔630，注塑材料被引入其中。优选地，使用在光学特性方面与光导单纤维310的材料相似的透明材料、如硅酮、PMMA或PC作为注塑材料来制造光导纵向部分200。横向部分300以光导单纤维310(光在其中通过全反射传播)插入模具部件610中，使得光导单纤维310的第一端部部分E1伸入第一型腔620。横向部分300在其延伸平面(其中光导单纤维310以两个端部部分E1和E2相对)中构造为扁平的，并且在其厚度方面小于圆柱形纵向部分200的横截面的高度。由此在光传输到横向部分之前就能形成光的均匀混合。如果要以注塑方法将两个纵向部分200成形到横向部分300上，则使用具有第二型腔630的注塑模具600来提供横向部分300的光导单纤维310的第二端部部分E2，该第二端部部分伸入到第二型腔630中。型腔620、630可以理解为要产生的纵向部分200的负形状，并且在其几何形状方面可以不同地构造，因此纵向部分200可以具有不同的横截面形状。光学元件400能以注塑方法根据所使用的模具部件610任意构造，使得光强度聚焦到光传输区域上。在本实施例中，在相应的型腔620、630中示出了用于成型光学元件400的凸形的隆起。相应的型腔620、630也可以沿其纵向延伸L具有凹形的凹陷或杆状的构造，其也具有任意横截面，用于集成的混合光学器件，以便制造与纵向部分200一件式的光学元件400，其相应地聚束、散射或混合要耦合输入的光。替代地，可以通过热冲压或激光加工将光学元件400事后附加或引入到纵向部分200上，型腔620、630则没有向内或向外的拱曲。如果将注塑材料引入型腔620、630中，则光导单纤维310的端部部分E1、E2将熔化或与注塑材料融合，从而形成材料锁合的连接作为光传输区域210，其与光入射面相对置。通过光传输区域210形成了从纵向部分200到横向部分300的流动过渡，实现了各部分之间的光传输而不会干扰光学影响，因此照明装置100具有更高的效率。通过注塑方法制造照明装置100提供既经济、又省时的制造方法。
如果使用漫射注塑材料，则可省去光学元件400，因为包含的散射粒子在考虑降低的效率的情况下会将光源500的光通过光传输区域210耦合输入到横向部分300中。
附图标记列表
100 照明装置
200 纵向部分
210 光传输区域
300 横向部分
310 单纤维
320 偏转元件
400 光学元件
500 光源
510 电路板
520 壳体
600 注塑模具
610 模具部件
620 第一型腔
630 第二型腔
L 纵向延伸
E1 第一端部部分
E2 第二端部部分
Claims (10)
1.用于照明内部空间的照明装置(100)，包括：至少一个具有纵向延伸(L)的圆柱形的纵向部分(200)、至少一个从纵向部分(200)延伸离开的横向部分(300)和至少一个光源(500)，
其中，所述至少一个纵向部分(200)沿其纵向延伸(L)具有至少一个用于耦合输入光的光入射面和至少一个用于将耦合输入的光传送到横向部分(300)中的光传输区域(210)，
其中，为所述至少一个光入射面配设有光源(500)，
其中，所述至少一个光传输区域(210)和所述至少一个光入射面相对置地布置，
其中，所述至少一个横向部分(300)构造为扁平的并且为了将光耦合输出到内部空间中具有至少一个光导单纤维(310)，所述光导单纤维在其延伸中具有第一端部部分(E1)并且在其另一端部处具有第二端部部分(E2)；并且
其中，光导单纤维(310)的至少一个所述端部部分(E1、E2)和所述至少一个纵向部分(200)沿纵向延伸(L)材料锁合地作为光传输区域(210)彼此连接。
2.根据权利要求1所述的照明装置(100)，其特征在于，横向部分(300)构造为具有所述至少一个光导单纤维(310)的纤维光学的织物。
3.根据权利要求1或2所述的照明装置(100)，其特征在于，所述至少一个光入射面构造为光学元件(400)，其中，所述至少一个光学元件(400)构造为散射光学器件、聚束光学器件和/或混合光学器件。
4.根据前述权利要求之一所述的照明装置(100)，其特征在于，在横向部分(300)的所述至少一个光导单纤维(310)的第二端部部分(E2)上成形有另一纵向部分(200)，其中，该另一纵向部分(200)也沿其纵向延伸(L)具有至少一个用于耦合输入光源(500)的光的光入射面。
5.用于制造照明装置(100)的方法，包括以下步骤：
提供具有至少一个圆柱形的型腔(620，630)的注塑模具(600)，所述型腔具有纵向延伸(L)，用于以注塑材料填充；
提供具有至少一个光导单纤维(310)的扁平的横向部分(300)，所述光导单纤维在其延伸中具有第一端部部分(E1)并且在其另一端部处具有第二端部部分(E2)；
将光导单纤维(310)的至少一个所述端部部分(E1，E2)沿纵向延伸(L)插入所述至少一个圆柱形的型腔(620，630)中；
将注塑材料引入所述至少一个圆柱形的型腔(620，630)中以形成纵向部分(200)并在横向部分(300)和纵向部分(200)之间形成至少一个光传输区域(210)，以及
沿纵向部分(200)的纵向延伸(L)布置至少一个光源(500)，所述光源与光传输区域(210)相对置。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述至少一个型腔(620，630)为了形成光学元件(400)沿纵向延伸(L)具有凹形、凸形和/或杆状的隆起。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，为了沿纵向延伸(L)形成光学元件(400)，在注塑成型的纵向部分(200)上进行再加工。
8.根据权利要求6至7所述的方法，其特征在于，所述至少一个光学元件(400)布置在光源(500)的光束路径中并与所述至少一个光传输区域(210)相对置。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，作为注塑材料使用漫射或透明的材料。
10.根据权利要求5至9之一所述的方法，其特征在于，将与第一端部部分(E1)相对置的第二端部部分(E2)插入第二型腔(630)，并引入注塑材料以形成另一纵向部分(200)并形成至少一个另外的光传输区域(210)。
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