CN1952705A - 用于机动车辆的光导式照明或信号装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于机动车辆的照明和/或信号的装置，该装置包括至少一个发出一束光的光源(S)和至少一个光导(G)，所述光束在该光导中传播，所述光导包括：一第一面，其形成光束的一输出面(FS)；和一第二面，其与所述输出面相对，形成光束的一反射面(FR)。所述光导(G)与一散射屏(ED)结合，该散射屏(ED)布置在所述光导(G)的反射面(FR)对面。

Description

用于机动车辆的光导式照明或信号装置
技术领域
[01]本发明的目标是一装设在机动车辆上的照明或信号装置，该装置包括至少一个能够在其一部分长度上产生光的散射的光导。本发明还涉及包括这种照明或信号装置的机动车辆。
背景技术
[02]在机动车辆的照明和信号方面，越来越频繁地使用光导。非常简要地说，光导是一个透明材料的长形零件，一般为柱形。一个(或几个)光源位于光导的其中一个叫做光导入口的端部附近，例如该光源是一个电致发光二极管类型的小尺寸光源：该光源发出的光线通过全反射在光导的长度上向它的相反端方向传播，该端叫做光导的终端面。由于存在位于与前表面相反的光导后表面上的反射元件，一部分在光导中传播的光线从光导的前表面传出。例如这些反射元件由棱镜构成。因此光导在它的整个长度上发光。光导的优点是能够具有非常多的几何形状，可以是直线或圆弧，甚至可以把一个发光面带到一个机动车辆照射灯或信号灯几乎不能到达的区域。因此很强地影响照射灯或信号灯的样式。但是光导仍存在可完善之处：实际上，常常很难保证光导第一端与第二端之间相同的照明水平，特别是如果它的长度相当大，随着远离光导的输入面，照明度有降低的趋势。另外，也很难保证无论视角如何光导都具有均匀的示象(aspect)，从光导射出的光线的角度分布常常不够宽。然而，根据光导在照射灯或信号灯等中的设置和它的形状，这是很重要的一点：光导设计的趋势是主要照亮机动车辆轴线的方向，以便满足光度规范。然而，被证实，当观察者偏离车辆的纵轴时，具有一均匀且视感舒适的照亮示象同样重要。因此希望提高光导的光学效率，因为可能有损失的光的泄露，特别是通过光导的后表面。
[03]已经从专利EP 1 443 265了解到使一个位于光导后部的反射器与光导结合，以便更好地限制光的泄露，因此提高了光导的光学效率。
发明内容
[04]本发明的目的还在于得到一种改进的光导，这种光导可以具有更均匀的照明示象，特别是在一个大的视觉入射角的范围内。
[05]首先，本发明的目标是用于机动车辆的照明和/或信号的装置，该装置包括至少一个发出一束光的光源和至少一个光导，所述光束在该光导中传播，所述光导包括：
[06]-一第一面，其形成光束的一输出面；
[07]-一第二面，其与所述输出面相对，形成光束的一反射面；
[08]其特征在于，所述光导与一散射屏结合，该散射屏布置在所述光导的反射面对面。
[09]已经可以表明，令人惊奇的是，该散射元件的存在，对光导的照亮示象具有很大影响：它实际上可以回收通过光导的后表面漏出的光，并且由于它的散射特性，以一个很大的角度宽度将该光线至少部分重新送回光导中。这样做有两个有利的结果：光导的光学效率更高，并且通过它的前表面发出一个更加展开的并且角度更加各向异性的光：从中可观察到，光导保持一个相当均匀的照亮示象，而在没有散射元件时，一旦远离一个相当于机动车辆纵向轴线的视角，光导在高入射角上的示象就几乎没有照亮，或者完全没有照亮，也不均匀。
[10]还观察到，本发明可以用这种类型的线性光导实现一种方向指示器的复示器(répétiteur)类型的功能(英文叫做“旁注(side marker)”的功能)。
[11]符合本发明的反射面最好带有反射棱镜。已知的是，实际上，这些棱镜的存在可以在它的长度上使一部分光线有控制地从光导射出：在光导中传播、并且射在这些棱镜的光学有效区上的每条光线通过它的前表面引向光导之外。
[12]由于交替地或累积地存在棱镜，光导的反射面可以带有一些光线反射灶(foyers)，该反射灶特别为相对于所述反射面的基本光滑的表面的凹陷形状。这些反射灶可以通过改变反射面的表面得到，并且对于就线性类型而言更偏重于表面类型的光导，所述反射灶可以是与专利EP 1 434000类似的设计思想。
[13]因此，光导的反射面包括反射部件，这些部件实际上是去偶(découplage)部件，并且与散射屏无关，为了得到希望的光度，这些去偶部件是必不可少的。
[14]优选地，散射屏有一个与光导的反射面相对的表面，该表面基本对可见光基本是不透明的，其目的在于回收从反射面射出的光线，并将该光线重新送到光导中。有利地，散射屏有一个浅色的、与光导的反射面相对的表面。例如它可以以氧化钛为基础，或者以发白的聚合物特别是发白的聚碳酸酯为基础。
[15]散射屏可以固定在装置的一个掩模(masque)上，或者是掩模的一个组成部分。一个掩模(英文为“bezel”)被理解为如一样式构件，该样式构件可以保证在例如一个反射器与照射灯或信号灯的外壳或玻璃的边缘之间表面的连续性。掩模可以有不同的外形，特别是无光泽的，或者是光洁的，并接近一反射器的外形。将符合本发明的散射屏集成到一与主要功能为照明或信号的反射器相联的掩模上在技术方面很有意义：不追加额外的零件，就可得到安装的简单性，并达到信号灯或照射灯的组成件之间的、在其组件中的定位公差。通过局部修改所述掩模特性/表面形状，特别是通过表面腐蚀、加入或去除一表面层，散射屏可以成为装置掩模的组成部分。例如可以是一个铝质掩模，它的一个区域没有铝层，并且也可没有光泽，以便具有能够充分散射的水平。
[16]散射屏的设计方法是，使到达散射屏的光线产生一个重新射向光导的、非常宽的光束，并且，大致地，该光束按一个与光线在散射屏上的入射方向相反的方向重新射向光导。散射屏可以是一个强毛面处理(fortgrainage)的反射器的形式。也可以具有一种具备散射功能的聚合物材料制成的基体的形式，通过沉积一金属例如铝层使它的一侧具有反射功能。
[17]有利地，散射屏不要太靠近甚至直接接触光导：散射屏与光导反射面之间的距离一般选择为至少0.5mm，特别是1mm至5mm。散射屏的效果由此得到改进，通过散射屏重新散射的光线因而在重新进入光导前经过足够的路径，以便以所需的大的角度范围展开。
[18]因此散射屏接受通过光导的反射面从光导射出的光线，并以一个基本朗伯型(lambertienne)的角度分布将该光线引向所述反射面。
[19]本发明力求“回收”光线，否则这些光线就会损失，并且基本不改变、不降低其它在光导中传播的光线的光度性能。
[20]在可以保留已知的光导设计并在其中加入该散射屏的情况下，光导的改变易于实现。
附图说明
[21]下面将借助一在附图中表示的非限定实施例详细描述本发明：
[22]图1表示一用于装设在一机动车辆信号灯中的符合本发明的光导透视图。
[23]图2表示图1光导的横截面。
[24]图3表示光导的纵截面。
[25]图4表示按照上述图例的光导的一部分，且详细表示光线穿过光导的路径。
具体实施方式
[26]所有这些图都是非常示意性的，并且为了便于看图，没有必要遵照比例。
[27]图1和2表示一光导G的透视图和剖面图，该光导用于使一光源S发出的光束传播。在该例中，光导是线直的。
[28]当然，根据本发明，光导可以有其它形状，例如包括弯曲形状、一个或几个圆弧部分等......。本发明也适用于弯曲光导。
[29]在该实施例中，光导G的截面为圆型；当然在其它实施例中截面也可以是椭圆形、方形、卵形、甚至方形等。
[30]该实施例中，光导G以聚碳酸酯的透明聚合物为基础(或者聚甲基丙烯酸酯PMMA)，最好为晶体质地。
[31]该光导的其中一端有一个输入面FE，一个电致发光二极管S与之相对，还有一个末端面FT，该末端面构成与前述输入面相对的端部，并且没有光源。可选地，可以在光导的每一端设置一个第二光源。光导另外包括按其长度取向的两个主面：
[32]-一第一面FS，该面构成在光导G中传播的光线的输出面；该输出面FS可以是光滑的和连续的，或者可以包括条纹。
[33]-一与第一面FS相对的第二面FR，该面构成光导G的反射面，因此带有反射元件。
[34]根据第一变型，如图3所示，这里有一系列棱镜PR。这些棱镜PR并排排列，并保证与光导G的轴线X的入射角不为零的光线的反射。每个棱镜的形状大致为三角形；每个棱镜包括一个底、一个小面f1和一个小面f2、一个顶部A，两个小面均为平面，并且不平行。这里这些小面对称于光导轴线X的法线N，即它们在它们的角平分线两侧具有相同的尺寸和角度B、C。它们也可以是不对称的，即具有不同的尺寸和/或角度B和C。因此说光导有不对称的棱镜。可以找到不对称棱镜的例子，尤其是在2005年6月10日提交的欧洲专利申请EP 05291258.1中，该专利申请的公布号码为EP 1 605 201。
[35]根据第二变型(也可以与第一变型叠加)，反射元件的形式为一些反射尖刺：一些均匀分布在第二面FR上的凹陷，特别是当模制构成光导G的同一零件时。对于它们的尺寸和分布，可以参照专利EP 1 434 000中记载的表面反射灶的描述。
[36]根据本发明，使一个散射屏ED与该光导结合。该散射屏以具有散射功能的发白聚碳酸酯为基础。该散射屏与光导的FR面相对，并且基本选择为平面。根据第一变型，一个与散射屏的平面平行的平面通过反射面FR的棱镜PR的棱边。正如这里所示，散射屏的尺寸足够大，并且选择光导与散射屏之间的距离，使从光导的反射面漏出光线的全部或大部被散射屏收集。散射屏的散射表面与光导棱镜的棱边通过的平面之间的距离这里选择为约1mm。该距离可以在光导的长度上稍微变化，而不会明显丧失本发明带来的优点。只是最好避免光导与屏之间的直接接触。
[37]然后把这些光线以朗伯型分布重新穿过光导的反射面重新送到光导中。一旦进入到光导中，这些光线将继续它们在光导中的传播路径，即从输出面FS传出，并加入到其它传出的光线中。因此，总体上说，从输出面传出的所有光线的强度更大，并且角度分布更宽、更加展开，并且示象更明亮，并且无论从什么视角看都更均匀。
[38]根据第一变型，光导的输出面FS是光滑的。根据一个未出示的第二变型，输出面具有带条纹的型体，例如上述欧洲专利申请中描述的。这些条纹可以改变从光导传出的光线的方向并“校正”这些光线，也就是使它们以一个相对光导轴线X的法线N为负的角度从光导传出。
[39]这些条纹可以具有不同形状，例如为棱镜形，或穹形，或棱镜与穹形的结合。
[40]当选择输出面带有条纹的变型时，输出面FS的每个条纹最好与反射面FR的一个棱镜PR(或其它反射元件)相对。
[41]为了表明光导与散射结合的运行模式，图4详细表示一些光线在光导中的路径，选择光导的反射面具有反射棱镜的变型。光源S发出的三条光线r1、r2、r3通过全反射在光导体中传播：
[42]-光线r1到达光导G的反射面FR的一个棱镜PR的光学有效面f1：该光线以一个角度被送往输出面FS，使其从光导传出，以便使光导有被照亮的示象(r1’)。
[43]-光线r2投射到反射面的一个非反射的无效区域上(棱镜的光学无效的小面f2、分开两个棱镜的区域等......)：该光线从光导G的反射面漏出所述光导G。没有本发明时，该光线将损失，因此降低光导的光学效率。符合本发明的散射屏ED收集该光线，并沿一个给定的角度将该光线送往反射面：光线重新进入到光导中，并被折射，然后从光导的输出面FS射出(r2’)：因此，如图所示，该光线可以按一个相对光导G的法线N为负的角度x从光导射出，与前面的r1’相反。因此，由于该散射屏，可以在设定的方向以外的方向中照亮光导，为了遵守现行规定，该设定方向用于设计反射棱镜的几何形状。这种技术效果非常有意义，特别是当将这类光导装在一个带有很大转翼(retour d’aile)的信号灯时。
[44]-光线r3沿着相同类型的路径，并被散射屏ED送回光导中，但到达散射屏时具有不同的入射角，因此以一个不同的角度被散射屏送回。因此光线能够以一个与r2’和r1’不同的角度从光导射出(r3’)。
[45]当然，这只是光线路径的一个示意图，散射屏按照一个朗伯型分布以散射方式输送所述到达散射屏的光线。
[46]因此从光导的输出面FS射出的光线是直接从光导射出以及已经被散射屏送回光导中的光线的迭加。这种迭加使输出面FS射出的光线的输出角具有明显更大的角度范围。光导甚至在相对光导G的法线的高入射角时也能保持被照亮的示象。由此更好地完成光导起的作用特别是灯型信号的作用，并改善光导在点亮状态下的美观性。
[47]在一个为了简化而没有在图中出示的实施例中，本发明的照明装置或信号装置包括至少两个光源，每个光源位于光导的一端。因此光导可以从光导的两端出发传播光线，这样可以增加光导的长度。
[48]在本发明的另一个实施例中，照明装置或信号装置包括多个光导，这些光导有至少一个共同的交点。一个光源位于这个交点处，以便向每个光导中发出光束。

Claims (11)

1.用于机动车辆的照明和/或信号的装置，该装置包括至少一个发出一光束的光源(S)和至少一个光导(G)，所述光束在该光导中传播，所述光导包括：
-一第一面，其形成光束的一输出面(FS)；和
-一第二面，其与所述输出面相对，形成光束的一反射面(FR)；
其特征在于，所述光导(G)与一散射屏(ED)结合，该散射屏(ED)布置在所述光导(G)的反射面(FR)对面。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述反射面(FR)配设有反射棱镜(PR)。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述反射面(FR)配设有光线反射灶，该反射灶特别地相对于所述反射面的基本光滑的表面为凹陷形状。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述反射灶通过改变所述反射面(FR)的表面得到。
5.如上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述散射屏(ED)有一与所述光导的反射面(FR)相对的表面，该表面对可见光基本是不透明的。
6.如上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述散射屏(ED)有一与所述光导的反射面(FR)相对的表面，该表面呈浅色。
7.如上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述散射屏(ED)有一与所述光导的反射面(FR)相对的表面，该表面以氧化钛或发白的聚合物特别是发白的聚碳酸酯为基础。
8.如上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述散射屏(ED)固定在所述装置的掩模上，或者是掩模的一个组成部分。
9.如上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述散射屏(ED)是所述装置的掩模的一个组成部分，这是通过局部改变所述掩模的表面特性/表面形态来实现，特别是通过表面腐蚀、加入或去除一覆盖层等来实现。
10.如上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述散射屏(ED)位于距所述光导的反射面(FR)至少0.5mm的距离上，特别是在一个1mm至5mm的距离上。
11.如上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述散射屏(ED)接受通过所述光导的反射面(FR)从所述光导(G)射出的光线，并且以一个基本为朗伯型的角度分布把光线重新引向所述反射面(FR)。
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