CZ2018305A3 - Světlovodivý optický systém, zejména pro motorová vozidla - Google Patents

Světlovodivý optický systém, zejména pro motorová vozidla Download PDF

Info

Publication number
CZ2018305A3
CZ2018305A3 CZ2018-305A CZ2018305A CZ2018305A3 CZ 2018305 A3 CZ2018305 A3 CZ 2018305A3 CZ 2018305 A CZ2018305 A CZ 2018305A CZ 2018305 A3 CZ2018305 A3 CZ 2018305A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
light
reflecting surface
optical system
exit
light guide
Prior art date
Application number
CZ2018-305A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ307956B6 (cs
Inventor
Nitesh Shah
Jan Martoch
Original Assignee
Varroc Lighting Systems, s.r.o.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Varroc Lighting Systems, s.r.o. filed Critical Varroc Lighting Systems, s.r.o.
Priority to CZ2018-305A priority Critical patent/CZ307956B6/cs
Priority to DE102019116965.8A priority patent/DE102019116965A1/de
Priority to US16/450,421 priority patent/US10787111B2/en
Publication of CZ2018305A3 publication Critical patent/CZ2018305A3/cs
Publication of CZ307956B6 publication Critical patent/CZ307956B6/cs

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q—ARRANGEMENT OF SIGNALLING OR LIGHTING DEVICES, THE MOUNTING OR SUPPORTING THEREOF OR CIRCUITS THEREFOR, FOR VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q1/00—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor
    • B60Q1/0011—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor with light guides for distributing the light between several lighting or signalling devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S43/00—Signalling devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. brake lamps, direction indicator lights or reversing lights
    • F21S43/20—Signalling devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. brake lamps, direction indicator lights or reversing lights characterised by refractors, transparent cover plates, light guides or filters
    • F21S43/235—Light guides
    • F21S43/242—Light guides characterised by the emission area
    • F21S43/245—Light guides characterised by the emission area emitting light from one or more of its major surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q—ARRANGEMENT OF SIGNALLING OR LIGHTING DEVICES, THE MOUNTING OR SUPPORTING THEREOF OR CIRCUITS THEREFOR, FOR VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q1/00—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q—ARRANGEMENT OF SIGNALLING OR LIGHTING DEVICES, THE MOUNTING OR SUPPORTING THEREOF OR CIRCUITS THEREFOR, FOR VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q1/00—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor
    • B60Q1/26—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor the devices being primarily intended to indicate the vehicle, or parts thereof, or to give signals, to other traffic
    • B60Q1/2607—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor the devices being primarily intended to indicate the vehicle, or parts thereof, or to give signals, to other traffic comprising at least two indicating lamps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/20—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by refractors, transparent cover plates, light guides or filters
    • F21S41/24—Light guides
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/30—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by reflectors
    • F21S41/32—Optical layout thereof
    • F21S41/322—Optical layout thereof the reflector using total internal reflection
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S43/00—Signalling devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. brake lamps, direction indicator lights or reversing lights
    • F21S43/20—Signalling devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. brake lamps, direction indicator lights or reversing lights characterised by refractors, transparent cover plates, light guides or filters
    • F21S43/235—Light guides
    • F21S43/236—Light guides characterised by the shape of the light guide
    • F21S43/237—Light guides characterised by the shape of the light guide rod-shaped
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S43/00—Signalling devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. brake lamps, direction indicator lights or reversing lights
    • F21S43/20—Signalling devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. brake lamps, direction indicator lights or reversing lights characterised by refractors, transparent cover plates, light guides or filters
    • F21S43/235—Light guides
    • F21S43/247—Light guides with a single light source being coupled into the light guide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S43/00—Signalling devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. brake lamps, direction indicator lights or reversing lights
    • F21S43/30—Signalling devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. brake lamps, direction indicator lights or reversing lights characterised by reflectors
    • F21S43/31—Optical layout thereof
    • F21S43/315—Optical layout thereof using total internal reflection
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/0035—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
    • G02B6/0038—Linear indentations or grooves, e.g. arc-shaped grooves or meandering grooves, extending over the full length or width of the light guide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21W—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO USES OR APPLICATIONS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS
    • F21W2103/00—Exterior vehicle lighting devices for signalling purposes
    • F21W2103/10—Position lights
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21W—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO USES OR APPLICATIONS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS
    • F21W2103/00—Exterior vehicle lighting devices for signalling purposes
    • F21W2103/15—Side marker lights
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21W—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO USES OR APPLICATIONS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS
    • F21W2103/00—Exterior vehicle lighting devices for signalling purposes
    • F21W2103/45—Reversing lights
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0005—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being of the fibre type
    • G02B6/001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being of the fibre type the light being emitted along at least a portion of the lateral surface of the fibre
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/0035—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
    • G02B6/0036—2-D arrangement of prisms, protrusions, indentations or roughened surfaces

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Planar Illumination Modules (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)

Abstract

Světlovodivý optický systém zahrnuje alespoň jeden světelný zdroj (2) a světlovod (1) pro navazování a vedení světelných paprsků (10) emitovaných světelným zdrojem (2), obsahující na své zadní straně (13) vyvazovací plochu (4) a na protilehlé přední straně (14) výstupní plochu (3) pro výstup světelných paprsků (10) vyvázaných vyvazovací plochou (4). Vyvazovací plocha (4) obsahuje první vyvazovací prvky (5) konfigurované pro vyvázání světelných paprsků (10) dopadajících na první vyvazovací prvky (5) ven ze světlovodu (1) přibližně v předem určeném prvním výstupním směru (p) k plnění první světelné funkce a druhý vyvazovací prvek (6) konfigurovaný pro vyvázání světelných paprsků (10) dopadajících na druhé vyvazovací prvky (5) ven ze světlovodu (1) přibližně v předem určeném druhém výstupním směru (d), odkloněném od prvního výstupního směru (p), k plnění druhé světelné funkce.

Description

Vynález se týká světlovodivého optického systému zejména pro motorová vozidla, který obsahuje světlovod opatřený vyvažujícími optickými prvky směrování světla ven ze světlovodu směrem k pozorovateli.
Dosavadní stav techniky
Světlovodivý optický systém motorových vozidel je optické zařízení obsahující světlovod určený k vedení světla navázaného ze světelného zdroje k bodu nebo soustavě bodů s minimální ztrátou energie. Světlovody jsou dnes častým optickým prvkem využívaným v exteriérovém či interiérovém osvětlení vozidla, kde je zapotřebí světlo ze světelného zdroje prostorově rozložit tak, aby byly zvýrazněny důležité stylistické prvky, jakými jsou např. kontury kolem komor jednotlivých světelných funkcí, okrajů, popř. obrysy celé svítilny. Vedení světla ve světlovodech je založeno na principu totálního odrazu světla. Světlo navázané do světlovodu ze světelného zdroje, nejčastěji diody LED, se šíří podél optické osy světlovodem využívajíc totální odraz od válcových stěn světlovodu. Navázaný světelný paprsek ze zdroje světla se ve světlovodu šíří postupnými totálními odrazy od stěn světlovodu. Totální odraz nastává na rozhraní dvou prostředí o odlišné hodnotě indexu lomu. Šíri-li se paprsek světla pod úhlem Φΐ, který je větší než kritický úhel ®c z opticky hustšího prostředí (tj. prostředí o vyšší hodnotě indexu lomu do prostředí opticky řidšího, tj. o nižší hodnotě indexu lomu), nastává na rozhraní totální odraz (tj. energie světelného paprsku se se 100% účinností vrací zpět do původního, opticky hustšího prostředí). Pro porušení podmínek totálního odrazuje světlovod opatřen vyvažujícími optickými prvky. K vyvázání paprsku ze světlovodu se používá soustava zubů podél světlovodu, která změní dráhu paprsku tak, aby byla porušena podmínka totálního odrazu. Dochází k tomu, že paprsek dopadající na vyvažující plochu světlovodu je pomocí totálního odrazu vrácen zpět do materiálu světlovodu, kde se šíří k protější válcové ploše. Na této ploše se paprsek láme a opouští světlovod. Soustava vyvažujících ploch světlovodu je přitom navržena tak, aby směr vyvázaného světla ze světlovodu byl přesně vymezen. Hlavními faktory určujícími fotometrický výstup ze světlovodu jsou tvary soustavy vyvažujících ploch a úhel, který svírá vyvažovači plocha s podélnou osou světlovodu, tvar průřezu světlovodu, úhel, který svírá podélná osa světlovodu s vektorem reprezentujícím směr požadovaného výstupu světla, a rovněž správná volba pozice světelného zdroje, tj. na který konec světlovodu je světelný zdroj umístěn. Dalším důležitým parametrem, který značně ovlivňuje konečnou distribuci světla a zároveň má i podstatný vliv na rovnoměrné rozložení světla podél světlovodu, je tvar průřezu světlovodu. V praxi se lze nejčastěji setkat se dvěma typy průřezů světlovodů - kruhovým profilem a hřibovým profilem. V obou případech jsou vyvažující zuby umístěny na pomocnou rovinnou plochu, jejíž výška je dána velikostí úhlu a náklonu. Výška zubů je jeden z důležitých parametrů ovlivňujících celkovou fotometrii a rozsvícený vzhled světlovodu. Natočení zubů světlovodů je dále ovlivněno geometrickým tvarem světlovodu, pro každý zub je nutné určit tečný úhel β mezi tečnou v daném bodě a požadovaným směrem vyzařovaného světla a o poloviční hodnotu tohoto úhlu natočit vyvažující zub světlovodu. Světelný paprsek dopadá na zub světlovodu, na kterém pak nastává totální odraz světla směrem do materiálu světlovodu. Tento totálně odražený paprsek se dále lomí na válcové čočce světlovodu do požadovaného, předem definovaného směru. Při umístění světelného zdroje na opačnou stranu světlovodu jde opět o takovou geometrickou podobu zubu světlovodu, aby zub posílal světlo do správného směru, ale již nedochází k totálnímu odrazu dopadajícího světla na přivrácené ploše zubu, ale pouze k tzv. Fresnelovu odrazu světla. Pro totální odraz se uvažuje 100% účinnost odraženého světla, pro Fresnelův odraz je možné počítat s účinností odrazu pouze 4 až 10 %, zbytek světla se ztrácí.
- 1 CZ 2018 - 305 A3
Světlovody použité v automobilovém osvětlení reprezentují signální světelné funkce, nejčastěji přední nebo zadní obrysové světlo. V dokumentech EP 2650600 Al a EP 2955432 jsou popsány světlovody obsahující různé sestavy odrazných vyvažovačích ploch. Se vzrůstající účinností světelných zdrojů světlovody postupně začínají představovat signální funkce s větším požadavkem na intenzitu vyzařovaného světla, jako např. světla brzdová nebo směrová světla v zadních svítilnách, přičemž současně může světlovod plnit ještě funkci tzv. side markéru neboli bočního světla. Tato světelná funkce zajišťuje, že vozidlo je zřetelně viditelné i ze šikmých/bočních úhlů. V moderních světlometech a svítilnách již tedy nelze vystačit se světlovody orientovanými pouze kolmo k ose svícení, tedy ve směru jízdy vozidla. Světlovod má plně prostorový 3D tvar, a vyvažovači plochy musí zasílat světlo nejen do jednoho správného směru, ale světelná energie musí být rozdělena do různých směrů tak, aby celý světlovod svítil rovnoměrně a současně splnil různé fotometrické požadavky/funkce v různých směrech vyzařování světla.
Předkládaný vynález má za cíl řešit problém zajištění několika světelných funkcí světlovodivého optického systému, kdy světlo musí být z jednoho světlovodu zasíláno do různých směrů, přičemž rozdíl směrů může činit až úhel o velikosti 90°. Úkolem vynálezu je tedy navrhnout světlovodný optický systém, který umožňuje splnit požadované světelné funkce, včetně vysoké světelné účinnosti a rovnoměrného rozložení světelné intenzity ve dvou různých směrech, při použití pouze jednoho světlovodu. Dalším cílem je zajistit, aby světlovodivý systém byl přizpůsobitelný požadavkům vyplývajícím z mechanického a optického designu osvětlovacího zařízení, tedy světlovod má plně prostorový 3D tvar kopírující např. tvar krycího skla svítilny.
Podstata vynálezu
Shora uvedené cíle vynálezu splňuje světlovodivý optický systém, zejména pro motorová vozidla, zahrnující alespoň jeden světelný zdroj a světlovod pro navazování a vedení světelných paprsků emitovaných světelným zdrojem, obsahující na své zadní straně vyvažovači plochu a na protilehlé přední straně výstupní plochu pro výstup světelných paprsků vyvázaných vyvažovači plochou. Vyvažovači plocha obsahuje první vyvažovači prvky konfigurované pro vyvázání světelných paprsků dopadajících na první vyvažovači prvky ven ze světlovodu přibližně v předem určeném prvním výstupním směru k plnění první světelné funkce a druhý vyvažovači prvek konfigurovaný pro vyvázání světelných paprsků dopadajících na druhé vyvažovači prvky ven ze světlovodu přibližně v předem určeném druhém výstupním směru, odkloněném od prvního výstupního směru, k plnění druhé světelné funkce.
Podle výhodného provedení je světlovod podélného tvaru a jeho vyvažovači plocha a výstupní plocha jsou umístěny v jeho délkovém směru.
Podle dalšího z výhodných provedení je prvním vyvazovacím prvkem první odrazná plocha, která je ve směru od světelného zdroje skloněna směrem k výstupní ploše a konfigurovaná pro odraz na ni dopadajících světelných paprsků přímo k výstupní ploše a jejich dopad na výstupní plochu pod úhlem vylučujícím totální odraz, takže tyto světelné paprsky výstupní plochou vystupují ven ze světlovodu přibližně v uvedeném prvním výstupním směru.
Podle dalšího výhodného provedení je druhým vyvazovacím prvkem dvojice odrazných ploch druhá odrazná plocha a třetí odrazná plocha - orientovaných vůči sobě pod tupým úhlem a konfigurovaných pro odraz světelných paprsků, dopadajících na druhou odraznou plochu, přímo na třetí odraznou plochu, a jejich odraz od třetí odrazné plochy přímo k výstupní ploše, a dopad na výstupní plochu pod úhlem vylučujícím totální odraz, takže tyto světelné paprsky výstupní plochou vystupují ven ze světlovodu přibližně v uvedeném druhém směru.
-2CZ 2018 - 305 A3
Podle dalšího výhodného provedení ve směru od světelného zdroje je druhá odrazná plocha umístěna v přímém prodloužení první odrazné plochy, a pořadí umístění ve směru od světelného zdroje je první odrazná plocha, druhá odrazná plocha a třetí odrazná plocha.
Podle dalšího výhodného provedení jsou první odrazná plocha a druhá odrazná plocha vzájemně spojeny.
Podle dalšího výhodného provedení jsou druhá odrazná plocha a třetí odrazná plocha vzájemně spojeny podél spojovací linie.
Podle dalšího výhodného provedení vyvažovači plocha dále obsahuje čtvrtou odraznou plochu konfigurovanou pro přímý odraz na ni dopadajících světelných paprsků k výstupní ploše a jejich dopad na výstupní plochu pod úhlem, při němž dojde k totálnímu odrazu světelných paprsků od výstupní plochy a jejich dalšímu postupu světlovodem, přičemž první odrazná plocha, druhá odrazná plocha, třetí odrazná plocha a čtvrtá odrazná plocha jsou v uvedeném pořadí umístění od světelného zdroje součástí odrazného uspořádání, které se za sebou v podélném směru na vyvažovači ploše opakuje.
Čtvrtá odrazná plocha může být s výhodou přibližně rovnoběžná s protilehlou částí výstupní plochy.
Uvedená spojovací linie může s výhodou ležet v pomyslné ploše, která je přímým prodloužením, ve směru ke světelnému zdroji, čtvrté odrazné plochy.
Podle jednoho z výhodných provedení jsou délky komplexních odrazných uspořádání, jimiž je opatřen stejný světlovod, stejné.
Podle dalšího z výhodných provedení alespoň dvě z komplexních odrazných uspořádání, jimiž je opatřen stejný světlovod, mají různé délky, k dosažení požadovaného výsledného vzhledu nebo homogenity.
Délka (L) odrazného uspořádání je s výhodou přibližně od 0,7 do 3,5 mm.
Druhá odrazná plocha svírá s třetí odraznou plochou s výhodou úhel β od 95 do 150°.
Podle jednoho z výhodných provedení je první světelnou funkcí funkce zadního koncového světla a druhou světelnou funkcí je funkce bočního obrysového světla.
Podle dalšího výhodného provedení první výstupní směr svírá s druhým výstupním směrem úhel přibližně 90° a je přibližně rovnoběžný s podélnou osou vozidla.
Podle dalšího z výhodných provedení je první světelnou funkcí funkce zpětného světlometu, tj. funkce back-up světla, a druhou světelnou funkcí je funkce specifických bodů pro kameru. Tyto body jsou s výhodou definovány jinde než body pro fotometrii.
Objasnění výkresů
Předkládaný vynález bude blíže vysvětlen pomocí příkladů uskutečnění s odkazem na připojené výkresy, na nichž znázorňuje:
- obr. 1 v pohledu shora příklad provedení světlovodivého optického systému podle vynálezu,
- obr. 2 v podélném řezu vedeném podélnou osou světlovodu z obr. 1 příklad provedení vyvažovači plochy optického systému podle vynálezu,
-3 CZ 2018 - 305 A3
- obr. 3 v podélném řezu vedeném podélnou osou světlovodu z obr. 1 příklad provedení odrazných ploch odrazné sestavy světlovodivého optického systému podle vynálezu, a
- obr. 4 až 6 průběhy světelných paprsků dopadajících na jednotlivé odrazné plochy optického systému podle vynálezu.
Příklady uskutečnění vynálezu
Na obr. 1 je znázorněn v pohledu shora příklad provedení světlovodivého optického systému podle vynálezu. Světlovodivý optický systém zahrnuje světelný zdroj 2 pro emitování světelných paprsků 10 a světlovod l· Světlovod 1 je tyčového tvaru a světelný zdroj 2 je umístěn na jednom z konců světlovodu l· Světelné paprsky 10 jsou navazovány do světlovodu 1 a postupují jím ve směru od světelného zdroje 2.
Světlovod 1 je na své zadní straně 13 opatřen vyvažovači plochou 4 konfigurovanou pro směrování světelných paprsků 10 k výstupní ploše 3, umístěné na přední straně 14 světlovodu 1, a rovněž pro zajištění, aby světelné paprsky 10, které při dopadu na výstupní plochu 3 touto plochou 3 neprošly ven ze světlovodu 1, postupovaly dále světlovodem 1 ve směru od světelného zdroje 2. U tohoto provedení je vyvažovači plocha 4 konfigurována pro dvě světelné funkce. Pro první světelnou funkci jsou světelné paprsky 10 směrovány s určitým rozptylem přibližně v předem určeném prvním výstupním směru p, který je s výhodou rovnoběžný s podélnou osou vozidla. Pro druhou světelnou funkci jsou světelné paprsky 10 směrovány s určitým rozptylem přibližně v předem určeném druhém výstupním směru d, přičemž první výstupní směr p a druhý výstupní směr d svírají s výhodou přibližně úhel 90°, ale u jiných provedení mohou svírat jiný úhel, zejména pak ostrý úhel. Příkladem první světelné funkce je fúnkce zadního koncového světla a druhé světelné funkce je funkce bočního obrysového světla.
Obr. 2 ukazuje v podélném řezu vedeném podélnou osou světlovodu z obr. 1 příklad provedení vyvažovači plochy 4. Vyvažovači plocha 4 zahrnuje první vyvažovači prvky 5 konfigurované pro směrování světelných paprsků 10 k výstupní ploše 3 ve směru, kdy světelné paprsky 10 dopadají na výstupní plochu 3 po dopadovým úhlem a5, měřeným ke kolmici k výstupní ploše 3 v místě dopadu, zajišťujícím vystoupení světelných paprsků 10 z výstupní plochy 3 přibližně v uvedeném prvním výstupním směru p pro zajištění splnění první světelné fúnkce. Dopadový úhel a5 musí být takový, aby vylučoval, že dojde k totálnímu odrazu na výstupní ploše 3.
Jak je dobře známo, na plochách, které jsou přechodem z jednoho prostředí do druhého prostředí, dochází v závislosti na indexech lomu obou prostředí a na velikosti úhlu dopadu paprsků na plochu buď klomu na této ploše a vstupu z jednoho prostředí do druhého, anebo naopak k totálnímu odrazu na ploše, takže paprsek se dále pohybuje v původním prostředí a nevstoupil do druhého prostředí.
Ze známých vztahů obecně plyne, že dopadový úhel a5 musí být menší než určitý kritický úhel daný indexy lomu světlovodu 1 a prostředí vně výstupní plochy 3, aby světelné paprsky 10 prošly výstupní plochou 3.
Vyvažovači plocha 4 dále zahrnuje druhé vyvažovači prvky 6 konfigurované pro směrování světelných paprsků 10 k výstupní ploše 3 tak, že světelné paprsky 10 dopadají na výstupní plochu 3 po dopadovým úhlem a6 zajišťujícím vystoupení světelných paprsků 10 z výstupní plochy 3 přibližně v předem určeném druhém výstupním směru d pro zajištění splnění druhé světelné funkce. Jak bylo vyloženo, úhel a6 musí být tedy menší než výše uvedený kritický úhel.
Vyvažovači plocha 4 dále zahrnuje odrazný prvek v podobě čtvrté odrazné plochy 12, která je konfigurovaná pro směrování světelných paprsků 10 k výstupní ploše 3 tak, že světelné paprsky
-4CZ 2018 - 305 A3 na ni dopadají pod dopadovým úhlem g!2, který je větší než výše uvedený kritický úhel, takže u těchto světelných paprsků 10 dojde k totálnímu odrazu na výstupní ploše 3 a paprsky 10 postupují dále světlovodem L
Obr. 3 ukazuje příklad provedení prvního vyvazovacího prvku 5, druhého vyvazovacího prvku 6 a čtvrté odrazné plochy 12, které jsou společně součástí odrazného uspořádání 11, které je součástí vyvažovači plochy 4. U tohoto provedení jsou v odrazném uspořádání 11 umístěny v pořadí ve směru od světelného zdroje 2 první vyvažovači prvek 5, druhý vyvažovači prvek 6, a čtvrtá odrazná plocha 12. První vyvažovači prvek 5 obsahuje první odraznou plochu 7, která je ve směru ke světelnému zdroji 2 vykloněna od protilehlé výstupní plochy 3 o úhel a. Světelné paprsky 10 dopadající na první odraznou plochu 7 jsou odráženy přímo na výstupní plochu 3, na kterou dopadají tak, že zní vystupují v předem určeném první výstupním směru p. Druhý vyvažovači prvek 6 obsahuje druhou odraznou plochu 8 a třetí odraznou plochu 9, které jsou s výhodou vzájemně spojeny, jsou orientovány vůči sobě pod tupým úhlem β a konfigurovány pro odraz světelných paprsků 10, dopadajících na druhou odraznou plochu 8, přímo na třetí odraznou plochu 9, a jejich odraz od třetí odrazné plochy 9 přímo k výstupní ploše 3, a dopad na výstupní plochu 3 pod úhlem vylučujícím totální odraz, takže tyto světelné paprsky 10 výstupní plochou 3 vystupují ven ze světlovodu 1 přibližně v uvedeném druhém výstupním směru d.
Ve směru od světelného zdroje 2 je druhá odrazná plocha 8 umístěna s výhodou v přímém prodloužení první odrazné plochy 7. Dále, první odrazná plocha 7 a druhá odrazná plocha 8 jsou s výhodou vzájemně spojeny.
V provedení znázorněném na obr. 3 leží čtvrtá odrazná plocha 12 a spojovací linie s , v níž se stýkají druhá odrazná plocha 8 s třetí odraznou plochou 9, na středové plášťové ploše 17 světlovodu 1. Středovou plášťovou plochou 17 rozumíme hladkou plochu bez výstupků a vybrání tvořených prvními a druhými vyvazovacími prvky 5 a 6, která až na uvedené výstupky a vybrání tvoří povrch světlovodu na jeho zadní straně 13. První odsazovací plocha 15 pak spojuje čtvrtou odraznou plochu 12 předchozího odrazného uspořádání 11 s první odraznou plochou 7 následujícího odrazného uspořádání 11. Druhá odsazovací plocha 16 spojuje v každém odrazném uspořádání 11 třetí odraznou plochu 9 se čtvrtou odraznou plochou 12.
Obr. 4 a 5 ukazují podrobně průběhy světelných paprsků 10 dopadajících na první a druhé odrazné prvky 5, 6, a obr. 6 pak průběh světelných paprsků, které dopadají na čtvrtou odraznou plochu 12.
Je třeba zdůraznit, že obrázky 1 až 6 nejsou kresleny v proporčním měřítku skutečného provedení světlovodu 1 opatřeného vyvažovači plochou 4 s odrazným uspořádáním 11 podle vynálezu. Je tomu tak proto, že v porovnání s reálnou vzdáleností od vyvažovači plochy 4 k výstupní ploše 3, která může být například mezi 6 až 12 mm, je příkladná délka odrazného uspořádání 11 měřená v podélném směru světlovodu 1 v rozmezí od 0,7 do 3,5 mm. Proto nelze geometrické poměry nakreslit pro účely výkladu v poměrném měřítku.
Je také zřejmé, že nelze přesně stanovit hranice, kde jednotlivé odrazné plochy 7, 8, 9 a 12 začínají a končí plnit jejich určený úkol - tj. směrovat paprsky pro výstup v určeném směru nebo v případě čtvrté odrazné plochy 12 pro totální odraz od výstupní plochy 3. V praxi může dojít k tomu, že například v místě, kde dochází k přechodu z první odrazné plochy 7 do druhé odrazné plochy 8, bude určitá smíšená oblast, v níž, v závislosti na přesném úhlu dopadu světelných paprsků 10 do této oblasti, mohou být paprsky 10 směrovány do obou směrů p a d. Rovněž začátek čtvrté odrazné plochy 12, tj. místo, od něhož dále ve směru od světelného zdroje 2 budou světelné paprsky 10 odráženy tak, aby dopadaly na výstupní plochu 3 pod úhlem q!2 větším než je výše diskutovaný kritický úhel, nebude přesně v místě napojení na druhou odsazovací plochu 16, kde ve skutečnosti může být mikroskopická oblast ve „stínu“ daném vrcholem druhého vyvazovacího prvku 6 resp. koncem třetí odrazné plochy 9. Podobně první odrazná plocha 5 v praxi nebude začínat v místě spojení s první odsazovací plochou 15, protože určitá malá oblast
-5 CZ 2018 - 305 A3 poblíž tohoto spojení bude opět ve stínu daném vrcholem vzniklým spojením čtvrté odrazné plochy 12 předchozího odrazného uspořádání 11 s první odsazovací plochou 15, takže na tuto oblast nemohou dopadat světelné paprsky 10 tak, aby byly odráženy, jak je to požadováno pro první vyvažovači prvek 5 čili první odraznou plochu 7, přímo k výstupní ploše 3 a odtud ven ze světlovodu 1 v první výstupním směru p.
Délky L jednotlivých komplexních odrazných uspořádání 11, jimiž je opatřen stejný světlovod 1, mohou být stejné, anebo alespoň dvě z komplexních odrazných uspořádání 11, jimiž je opatřen stejný světlovod 1, mají různé délky L, k dosažení požadovaného výsledného vzhledu nebo homogenity. Jinými slovy, vhodnou volbou délek L jednotlivých komplexních odrazných uspořádání 11 lze dosáhnout požadovaného výsledného vzhledu nebo homogenity světelného obrazu či obrazů produkovaných světlovodem 1 nebo tento vzhled významně ovlivňovat.
PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (17)

1. Světlovodivý optický systém, zejména pro motorová vozidla, zahrnující alespoň jeden světelný zdroj (2) a světlovod (1) pro navazování a vedení světelných paprsků (10) emitovaných světelným zdrojem (2), obsahující na své zadní straně (13) vyvažovači plochu (4) a na protilehlé přední straně (14) výstupní plochu (3) pro výstup světelných paprsků (10) vyvázaných vyvažovači plochou (4), vyznačující se tím, že vyvažovači plocha (4) obsahuje první vyvažovači prvky (5) konfigurované pro vyvázání světelných paprsků (10) dopadajících na první vyvažovači prvky (5) ven ze světlovodu (1) přibližně v předem určeném prvním výstupním směru (p) k plnění první světelné funkce a druhý vyvažovači prvek (6) konfigurovaný pro vyvázání světelných paprsků (10) dopadajících na druhé vyvažovači prvky (6) ven ze světlovodu (1) přibližně v předem určeném druhém výstupním směru (d), odkloněném od prvního výstupního směru (p), k plnění druhé světelné funkce.
2. Světlovodivý optický systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že světlovod (1) je podélného tvaru a jeho vyvažovači plocha (4) a výstupní plocha (3) jsou umístěny v jeho délkovém směru.
3. Světlovodivý optický systém podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že prvním vyvazovacím prvkem (5) je první odrazná plocha (7), která je ve směru od světelného zdroje (2) skloněna směrem k výstupní ploše (3) a konfigurovaná pro odraz na ni dopadajících světelných paprsků (10) přímo k výstupní ploše (3) a jejich dopad na výstupní plochu (3) pod úhlem vylučujícím totální odraz, takže tyto světelné paprsky (10) výstupní plochou (3) vystupují ven ze světlovodu (1) přibližně v uvedeném prvním výstupním směru (p).
4. Světlovodivý optický systém podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že druhým vyvazovacím prvkem (6) je dvojice odrazných ploch (8, 9), zahrnující druhou odraznou plochu (8) a třetí odraznou plochu (9), které spolu svírají tupý úhel a jsou konfigurovány pro odraz světelných paprsků (10), které dopadly na druhou odraznou plochu (8), od druhé odrazné plochy (8) přímo na třetí odraznou plochu (9), a následný odraz těchto světelných paprsků od třetí odrazné plochy (9) přímo k výstupní ploše (3), a dopad na výstupní plochu (3) pod úhlem vylučujícím totální odraz, takže tyto světelné paprsky (10) výstupní plochou (3) vystupují ven ze světlovodu (1) přibližně v uvedeném druhém směru (d).
5. Světlovodivý optický systém podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že ve směru od světelného zdroje (2) je druhá odrazná plocha (8) umístěna v přímém prodloužení první odrazné plochy (7), a pořadí umístění ve směru od světelného zdroje (2) je první odrazná plocha (7), druhá odrazná plocha (8) a třetí odrazná plocha (9).
-6CZ 2018 - 305 A3
6. Světlovodivý optický systém podle nároků 4 nebo 5, vyznačující se tím, že první odrazná plocha (7) a druhá odrazná plocha (8) jsou vzájemně spojeny.
7. Světlovodivý optický systém podle nároku 4, vyznačující se tím, že druhá odrazná plocha (8) a třetí odrazná plocha (9) jsou vzájemně spojeny podél spojovací linie (s).
8. Světlovodivý optický systém podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že vyvažovači plocha (4) dále obsahuje čtvrtou odraznou plochu (12) konfigurovanou pro přímý odraz na ni dopadajících světelných paprsků (10) k výstupní ploše (3) a jejich dopad na výstupní plochu pod úhlem, při němž dojde k totálnímu odrazu světelných paprsků (10) od výstupní plochy (3) a k jejich dalšímu postupu světlovodem (1), přičemž první odrazná plocha (7), druhá odrazná plocha (8), třetí odrazná plocha (9) a čtvrtá odrazná plocha (12) jsou v uvedeném pořadí umístění od světelného zdroje (2) součástí odrazného uspořádání (11), které se za sebou v podélném směru na vyvažovači ploše (4) opakuje.
9. Světlovodivý optický systém podle nároku 8, vyznačující se tím, že čtvrtá odrazná plocha (12) je přibližně rovnoběžná s protilehlou částí výstupní plochy (3).
10. Světlovodivý optický systém podle kteréhokoliv nároku 7 až 9, vyznačující se tím, že uvedená spojovací linie (s) leží v pomyslné ploše, která je přímým prodloužením, ve směru ke světelnému zdroji (2), čtvrté odrazné plochy (12).
11. Světlovodivý optický systém podle kteréhokoliv z nároků 8 až 10, vyznačující se tím, že délky (L) komplexních odrazných uspořádání (11), jimiž je opatřen světlovod (1), jsou stejné.
12. Světlovodivý optický systém podle kteréhokoliv z nároků 8 až 10, vyznačující se tím, že alespoň dvě z komplexních odrazných uspořádání (11), jimiž je opatřen světlovod (1), mají různé délky (L).
13. Světlovodivý optický systém podle kteréhokoliv z nároků 8 až 12, vyznačující se tím, že délka (L) komplexního odrazného uspořádání (11) je přibližně od 0,7 do 3,5 mm.
14. Světlovodivý optický systém podle kteréhokoliv z nároků 4 až 13, vyznačující se tím, že druhá odrazná plocha (8) svírá s třetí odraznou plochou (9) úhel β od 95 do 150°.
15. Světlovodivý optický systém podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že první světelnou funkcí je funkce zadního koncového světla a druhou světelnou funkcí je funkce bočního obrysového světla.
16. Světlovodivý optický systém podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že první výstupní směr (p) svírá s druhým výstupním směrem (d) úhel přibližně 90° a je přibližně rovnoběžný s podélnou osou vozidla.
17. Světlovodivý optický systém podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že první světelnou funkcí je funkce zpětného světlometu a druhou světelnou funkcí je funkce specifických bodů pro kameru.
CZ2018-305A 2018-06-25 2018-06-25 Světlovodivý optický systém, zejména pro motorová vozidla CZ307956B6 (cs)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2018-305A CZ307956B6 (cs) 2018-06-25 2018-06-25 Světlovodivý optický systém, zejména pro motorová vozidla
DE102019116965.8A DE102019116965A1 (de) 2018-06-25 2019-06-24 Ein Licht leitendes optisches System, insbesondere für Kraftfahrzeuge
US16/450,421 US10787111B2 (en) 2018-06-25 2019-06-24 Light-guiding optical system, especially for motor vehicles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2018-305A CZ307956B6 (cs) 2018-06-25 2018-06-25 Světlovodivý optický systém, zejména pro motorová vozidla

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2018305A3 true CZ2018305A3 (cs) 2019-09-11
CZ307956B6 CZ307956B6 (cs) 2019-09-11

Family

ID=67845438

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2018-305A CZ307956B6 (cs) 2018-06-25 2018-06-25 Světlovodivý optický systém, zejména pro motorová vozidla

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10787111B2 (cs)
CZ (1) CZ307956B6 (cs)
DE (1) DE102019116965A1 (cs)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ308810B6 (cs) * 2020-03-30 2021-06-02 Varroc Lighting Systems, s.r.o. Světlovodivá optická jednotka pro světelné zařízení motorových vozidel
DE102020108943B4 (de) * 2020-03-31 2022-04-28 HELLA GmbH & Co. KGaA Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge
JP2022022651A (ja) * 2020-06-30 2022-02-07 市光工業株式会社 車両用導光体及び車両用灯具
JP7491130B2 (ja) * 2020-07-31 2024-05-28 市光工業株式会社 車両用導光部材、車両用灯具
CN113028355B (zh) * 2021-03-23 2022-01-07 华域视觉科技(上海)有限公司 车灯光学组件、照明光学装置和车辆

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT8552912V0 (it) * 1985-01-28 1985-01-28 Comind S P Aa Fanale per autoveicoli
US7478942B2 (en) * 2003-01-23 2009-01-20 Samsung Electronics Co., Ltd. Light guide plate with light reflection pattern
DE102004015544B4 (de) * 2003-03-31 2009-05-07 Toyoda Gosei Co., Ltd. LED-Leuchte und Seitenspiegelvorrichtung
FR2891891B1 (fr) * 2005-10-11 2013-08-30 Valeo Vision Dispositif d'eclairage ou de signalisation a guide optique pour vehicule automobile
US8333493B2 (en) * 2009-04-03 2012-12-18 North American Lighting, Inc. Dual-direction light pipe for automotive lighting
JP5603571B2 (ja) * 2009-06-05 2014-10-08 株式会社小糸製作所 車両用灯具
FR2974616B1 (fr) * 2011-04-29 2015-12-25 Valeo Illuminacion Dispositif de signalisation avec fonctions "stop" et "position" utilisant un guide de lumiere et generant un effect 3d
FR2989471B1 (fr) * 2012-04-11 2015-03-20 Valeo Vision Guide optique pour dispositif d'emission de lumiere de vehicule automobile
AT515864B1 (de) * 2014-06-11 2016-03-15 Zizala Lichtsysteme Gmbh Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge sowie Kraftfahrzeugscheinwerfer
KR20160026403A (ko) * 2014-09-01 2016-03-09 엘지전자 주식회사 헤드라이트 및 그 광출방법
JP2016132297A (ja) * 2015-01-16 2016-07-25 トヨタ自動車株式会社 車両用灯具構造
CZ2015536A3 (cs) * 2015-08-03 2016-05-04 Hella Autotechnik Nova, S.R.O. Světlovodič, zejména pro světla dopravních prostředků

Also Published As

Publication number Publication date
US10787111B2 (en) 2020-09-29
DE102019116965A1 (de) 2020-01-02
CZ307956B6 (cs) 2019-09-11
US20190389364A1 (en) 2019-12-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CZ2018305A3 (cs) Světlovodivý optický systém, zejména pro motorová vozidla
US10082272B2 (en) Bi-function lighting module made of transparent material
US10184635B2 (en) Light device
US7942558B2 (en) Optical device for LED light sources
CZ307329B6 (cs) Světelné zařízení pro motorové vozidlo, obsahující planární světlovod
CZ305740B6 (cs) Signalizační svítilna
CN102840529A (zh) 具有隐藏光源的反射器信号灯
CZ2018131A3 (cs) Světlovodný systém, zejména pro osvětlení pozemních dopravních prostředků
CZ305651B6 (cs) Světelné zařízení
US7980741B2 (en) Automotive illumination-system device and light-conductor system for an automotive illumination-system device
HU229147B1 (en) Indoor lamp
CZ2016183A3 (cs) Světlovod, zejména pro signální svítilny motorových vozidel
JP2011198537A (ja) 車両用灯具
KR102550481B1 (ko) 자동차 헤드램프용 조명 장치 및 자동차 헤드램프
CN111197727B (zh) 用于机动车大灯的照明装置以及机动车大灯
CZ2018392A3 (cs) Světlovodivá optická jednotka a světlovodivý optický systém zahrnující světlovodivé optické jednotky
KR20090111770A (ko) 광 센서 장치
CN110500556B (zh) 用于车灯的导光部件、用于机动车辆的车灯和机动车辆
JP2018101561A (ja) 車両用前照灯モジュール
JP7110917B2 (ja) 表示装置
US11293612B2 (en) Light unit for a motor vehicle headlamp
CN217766901U (zh) 光导组件、照明和/或信号指示设备、和机动车辆
KR102705148B1 (ko) 자동차 헤드램프용 신호 광 장치
CN218647180U (zh) 光导构件、照明或信号指示装置以及机动车辆
JP2018101626A (ja) 自動車の車体用ランプ