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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verbundlinsenanordnung, beispielsweise einer Lichtbaugruppe, die dafür geeignet ist, Lichtemissionsstrahlen zu formen.
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US 2019/0003676 A1 offenbart eine Verbundlinsenanordnung zur Verwendung mit einer entlang einer optischen Achse gerichteten lichtemittierenden Quelle. Die Verbundlinsenanordnung umfasst eine Kollimatorlinse, eine Strahlformerlinse, eine erste optische Struktur und ein Element. Die Kollimatorlinse umfasst eine Lichtsammeloberfläche, die der lichtemittierenden Quelle axial gegenüberliegt, und eine entgegengesetzt gewandte lichtemittierende Oberfläche. Die Strahlformerlinse ist von der lichtemittierenden Oberfläche axial beabstandet und umfasst eine Lichtsammelfläche, die der lichtemittierenden Oberfläche axial gegenüberliegt, und eine entgegengesetzte lichtemittierende Fläche. Die erste optische Struktur ist mit einer der lichtemittierenden Oberfläche und der Lichtsammelfläche einteilig ausgebildet. Das Element ist von der optischen Achse radial beabstandet und erstreckt sich zwischen der lichtemittierenden Oberfläche und der Lichtsammelfläche. Weitere Verbundlinsenanordnungen sind aus der
EP 3 534 063 A1 und der
US 2008/0043466 A1 bekannt.
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Herkömmliche optische Systeme wie etwa jene, die für Autolampen verwendet werden, und insbesondere jene für Signalgebungsfunktionen mit hoher Intensität (z.B. Stoppen bzw. Bremsen, Abbiegen) und Ausleuchtungsfunktionen (z.B. DRL, Nebel, Fernlicht, Abblendlicht) werden oft über lichtemittierende Dioden (LED) als die Lichtquelle verwirklicht. Kollimator/Sammellinsen werden oft verwendet, um die Lichtstrahlen von der (den) LED(s) zu sammeln und die Lichtstrahlen in einer im Wesentlichen parallelen Orientierung (d.h. Kollimation) einzurichten. Nach Einrichten der Strahlen in einer im Wesentlichen parallelen Orientierung müssen möglicherweise mehrere verschiedene optische Aufgaben erfüllt werden, um die vollständige operative optische Funktion zu komplettieren.
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Eine Aufgabe kann ein Korrigieren einer optischen Achse in dem Fall einschließen, in dem die mechanische Achse der LED von der beabsichtigten optischen Achse des Austrittsstrahls verschieden ist. Eine andere Aufgabe kann die Verteilung der Strahlen einschließen, um ein gewünschtes Lichtabgabemuster (d.h. Strahlformgebung und -formen) auszubilden. Noch eine dritte Aufgabe kann eine Korrektur einer Dispersion (d.h. Farbtrennung) einschließen, die durch die Variabilität des Brechungsindex bezüglich einer Wellenlänge der Quelle hervorgerufen wird. Es ist gegenwärtig schwierig, all die erforderlichen Aufgaben oder Funktionen mit Optiken durchzuführen, die auf einer einzigen Austrittsoberfläche einer Primärlinse angeordnet sind, so dass sekundäre optische Komponenten im Aufbau eines mehrteiligen optischen Systems zur Anwendung kommen können.
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Solch eine Konstruktion kann leider zusätzliche spezialisierte Formungs- und Montageschritte erfordern, kann eine beträchtliche Gehäusetiefe erfordern, kann LEDs auf verschiedenen Ebenen unter hohen Kosten erfordern, und einige Komponenten können eines sekundären Metallisierungsprozesses bedürfen. All dies kann zu einer komplexen Baugruppe beitragen (d.h. erschweren, LED und alle Komponenten auf einer gemeinsamen optischen Achse auszurichten) und kann einen geringeren operativen optischen Gesamtwirkungsgrad bewirken. Dementsprechend ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein einfacheres und günstigeres optisches System vorzusehen, das für eine Serienfertigung mit hoher Geschwindigkeit tauglich ist.
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Gelöst wird die Aufgabe durch eine Verbundlinsenanordnung nach Anspruch 1 oder 12.
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Offenbart ist auch eine Lichtbaugruppe mit einer nicht-optischen Außenlinse, einem Gehäuse und einer Vielzahl ausleuchtender Verbundlinsenbaugruppen. Die nicht-optische Außenlinse ist dafür geeignet, einen Lichtstrahl entlang einer Strahlachse durchzulassen. Das Gehäuse und die nicht-optische äußere Linse definieren einen Hohlraum. Die Vielzahl ausleuchtender Verbundlinsenbaugruppen umfasst jeweils eine zentrale Achse, eine optische Austrittsoberfläche, eine optische Eintrittsfläche, die von der optischen Austrittsoberfläche axial beabstandet ist und ihr gegenüberliegt, und eine optische Austrittsfläche, die der optischen Eintrittsfläche entgegengesetzt und von ihr axial beabstandet ist. Jede einzelne der Vielzahl ausleuchtender Verbundlinsenbaugruppen ist dafür geeignet, jeweilige Lichtstrahlen durch die optische Oberfläche, durch die optische Austrittsfläche und durch die optische Eintrittsfläche zu reflektieren, um die jeweiligen Lichtstrahlen im Wesentlichen parallel zur Strahlachse neu auszurichten, und wobei die zentralen Achsen zueinander parallel und aus der Strahlachse winkelmäßig versetzt sind.
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Vorteile und weitere Aspekte der Erfindung sind aus der folgenden detaillierten Beschreibung, die in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen vorgenommen wird, ersichtlich, worin:
- 1 ein Querschnitt einer Lichtbaugruppe als eine nicht beschränkende beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist;
- 2 eine zerlegte, perspektivische Vorderansicht einer ausleuchtenden Verbundlinsenanordnung der Lichtbaugruppe ist;
- 3 eine zerlegte, perspektivische Rückansicht der ausleuchtenden Verbundlinsenanordnung der Lichtbaugruppe ist; und
- 4 ein Querschnitt einer ausleuchtenden Verbundlinsenanordnung ist.
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Bezug nehmend nun auf die Figuren, wo die Erfindung unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen beschrieben wird, ohne selbige einzuschränken, ist eine Lichtbaugruppe 20 veranschaulicht. Wie am besten in 1 dargestellt ist, kann die Lichtbaugruppe 20 zumindest eine ausleuchtende Verbundlinsenbaugruppe 22 enthalten, die jeweils eine Verbundlinsenanordnung 23 und eine lichtemittierende Quelle 24 aufweist. Die Verbundlinsenanordnung 23 ist dafür geeignet, Lichtstrahlen 26 von der lichtemittierenden Quelle 24 zu sammeln, die Lichtstrahlen intern durchzulassen und die Lichtstrahlen zu emittieren. Die Verbundlinsenanordnung 23 ist im Wesentlichen entlang einer optischen Achse A ausgelegt. Beispiele einer lichtemittierenden Quelle 24 umfassen eine lichtemittierende Diode (LED) und eine Laserdiode.
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Bezug nehmend auf 1 - 4 umfasst die Verbundlinsenanordnung 23 der Verbundlinsenbaugruppe 22 eine Kollimatorlinse 28, eine Strahlformerlinse 30 und ein Anbringungselement 32, das dafür geeignet ist, die Kollimatorlinse 28 an der Strahlformerlinse 30 anzubringen. Die Strahlformerlinse 30 kann im Wesentlichen planar sein, kann senkrecht zur optischen Achse A liegen und kann von der Kollimatorlinse 28 axial beabstandet sein. Die Kollimatorlinse 28 und die Strahlformerlinse 30 umfassen jeweils Begrenzungen, die zumindest teilweise einen axial zwischen den Linsen 28, 30 gelegenen Spalt 34 definieren. In einem Beispiel kann der Spalt 34 ein Luftspalt sein. In einem anderen Beispiel kann der Spalt ein Material mit einem Brechungsindex, der von demjenigen der Kollimatorlinse 28 und der Strahlformerlinse 30 ausreichend verschieden ist, sein oder kann damit hauptsächlich gefüllt sein. In einer Ausführungsform kann der Spalt 34 im Wesentlichen planar sein und senkrecht zur optischen Achse A liegen.
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Das Anbringungselement 32 ist im Allgemeinen dafür geeignet, die Kollimatorlinse 28 an der Strahlformerlinse 30 der Verbundlinsenanordnung 23 anzubringen. Beispiele des Anbringungselements 32 umfassen einen Kragen, einen Klebstoff, eine Schweißung und irgendein anderes Anbringungsmittel, das imstande ist, eine axiale Trennung zwischen der Kollimatorlinse 28 und der Strahlformerlinse 30 abzustützen. In einer Ausführungsform kann das Element 32 eine Vielzahl von Elementen und/oder Stützen sein, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet und jeweils von der optischen Achse A radial nach außen beabstandet sind. In einer anderen Ausführungsform kann das Elementbeispiel eines Kragens umlaufend durchgehend, konzentrisch zur optischen Achse A und an jeweiligen Umfängen der Kollimatorlinse 28 und der Strahlformerlinse 30 angebracht sein. Im Elementbeispiel einer Schweißung kann die Schweißung eine Punktschweißung oder eine durchgehende Schweißung sein und/oder kann aus einer Kunststoffschweißung, einer Vernietung (engl. staking), einem Laserschweißen, einem Ultraschallschweißen, einem Infrarotschweißen, einem Heizelementschweißen, einem Vibrationsschweißen, einem Heißplattenschweißen, einem Heißluft/Kaltelementschweißen und anderen gebildet werden. In noch anderen Beispielen können die Kollimatorlinse 28, die Strahlformerlinse 30 und das Element 32 als ein einheitliches und homogenes Teil über einen Prozess einer maschinellen Bearbeitung, eines Spritzgusses, einer additiven Herstellung und anderen Prozessen gebildet werden. Es wird ferner in Betracht gezogen und verstanden, dass das Element 32 ein Befestigungsorgan sein kann, das zwischen der Kollimatorlinse 28 und der Strahlformerlinse 30 getragen wird, was eine mechanische Befestigung (z.B. Schnappsitz) der Linsen 28, 30 ermöglicht.
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Im Prozessbeispiel einer Laserschweißung der Strahlformerlinse 30 an die Kollimatorlinse 28 kann der Prozess eine Thulium-Faserlaserquelle mit einer Arbeitswellenlänge von annähernd 1940 nm oder eine andere geeignete Laserquelle nutzen, die eine vereinfachte, kompakte Schweißverbindung zwischen zwei optisch transparenten Polymermaterialien liefert.
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Die Kollimatorlinse 28 der Verbundlinsenanordnung 23 kann im Wesentlichen konzentrisch um die optische Achse A gelegen sein und kann Lichtsammeloberflächen 36, 37 (d.h. eine optische Oberfläche), eine lichtemittierende Oberfläche 38 (d.h. eine optische Oberfläche) und eine Außenwand 40, die bezüglich der Achse A im Wesentlichen radial nach außen gewandt ist, enthalten oder tragen. Die Lichtsammeloberfläche 36 kann im Wesentlichen axial in Richtung der lichtemittierenden Oberfläche 24 gewandt sein und kann zur Sammlung der Lichtstrahlen 26 von der lichtemittierenden Quelle 24 bogenförmig und in der Form konvex (z.B. allgemein halbkugelförmig) sein. Die Lichtsammeloberfläche 37 kann in Umfangsrichtung durchgehend sein, radial einwärts gewandt sein und kann sich zwischen der Lichtsammeloberfläche 36 und der Außenwand 40 im Wesentlichen axial erstrecken und sich kongruent in diese ausformen. Die lichtemittierende Oberfläche 38 kann zur optischen Achse A im Wesentlichen senkrecht sein und kann einen im Wesentlichen runden, konzentrisch zur optischen Achse A gelegenen Umfang 44 aufweisen.
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Die Außenwand 40 ist von der Lichtsammeloberfläche 37 radial nach außen gelegen und erstreckt sich im Wesentlichen axial zwischen der lichtemittierenden Oberfläche 38 und der Lichtsammeloberfläche 37. In einer Ausführungsform ist die Außenwand 40 umlaufend durchgehend und kann eine allgemein gedrehte parabolische Form (z.B. kreisförmige Paraboloidform) aufweisen. Die Lichtsammeloberfläche 37 kann sich im Wesentlichen axial zwischen der Außenwand 40 und der Lichtsammeloberfläche 36 erstrecken. In einer Ausführungsform kann die Lichtsammeloberfläche 37 kreisförmig sein, kann umlaufend durchgehend sein und kann eine Kegelstumpfform aufweisen, die in einer axialen Richtung nach vorn weg von der lichtemittierenden Quelle 24 radial konvergiert. Die Lichtsammeloberfläche 36 und die Lichtsammeloberfläche 37 können Begrenzungen umfassen, die eine Tasche 48 (siehe 4) für eine Aufnahme und/oder eine Ausrichtung der lichtemittierenden Quelle 24 definieren. Die Lichtsammeloberflächen 36 und 37 sind so orientiert, dass sie einen Großteil der von der Lichtquelle 24 emittierten Lichtstrahlen 26 sammeln. Darüber hinaus können/kann die Lichtsammeloberfläche 36 und/oder die Außenwand 40 so geformt sein, dass jeder Lichtstrahl 26 vor Erreichen der lichtemittierenden Oberfläche 38 entlang der optischen Achse A im Wesentlichen orientiert bzw. ausgerichtet wird.
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Die lichtemittierende Oberfläche 38 kann eine zur optischen Achse A im Wesentlichen senkrechte Orientierung aufweisen. Die lichtemittierende Oberfläche 38 kann eine Vielzahl optischer Strukturen 56 (d.h. Formen) enthalten oder kann solche tragen, die im Allgemeinen mit der Aufgabe beginnen, die Lichtstrahlen 26 in besondere Orientierungen und Verteilungen auszurichten, um eine Formgebung des emittierten Strahls zu unterstützen, um die Anforderungen der beabsichtigten Anwendung zu erfüllen. In einer Ausführungsform können die optischen Strukturen nebeneinander ausgerichtete widerhakenartige Strukturen sein. Jede widerhakenartige Struktur kann einen gemeinsamen Einfallswinkel enthalten.
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Die Kollimatorlinse 28 kann in einigen Ausführungsformen eine Innenwand 42 und eine sekundäre lichtemittierende Oberfläche 39 (d.h. eine optische Oberfläche) enthalten, die jeweils Begrenzungen umfassen, die einen Hohlraum 29 in Fluidverbindung durch die lichtemittierende Oberfläche 38 der Kollimatorlinse 28 definieren. Der Hohlraum 29 kann ausgebildet werden, um die Wanddicke der Kollimatorlinse 28 zu reduzieren, was somit eine Herstellung der Linse über Spritzguss erleichtert. In jenen besonderen Ausführungsformen kann der Hohlraum 29 gebildet werden, wenn die sekundäre lichtemittierende Oberfläche 39 (d.h. ein zentraler Abschnitt der lichtemittierenden Oberfläche 38) rückwärts in Richtung der Lichtquelle 24 versetzt wird. Die Oberfläche 39 kann im Wesentlichen parallel zur Oberfläche 38 orientiert sein, kann in der Form im Wesentlichen kreisförmig sein und kann durch die Innenwand 42 axial von der Oberfläche 38 getrennt sein. Die Innenwand 42 kann eine abgeschnittene Kegelstumpfform aufweisen, wobei der Kegel orientiert ist, um einen Spritzguss der Kollimatorlinse 28 zu erleichtern.
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Die Strahlformerlinse 30 der Verbundlinsenanordnung 23 kann eine optische Eintrittsfläche 50 und eine optische Austrittsfläche 52 umfassen. Die optische Eintrittsfläche 50 kann im Wesentlichen parallel zu, und axial beabstandet von, der lichtemittierenden Oberfläche 38 der Kollimatorlinse 28 sein. Die optische Austrittsfläche 52 ist im Wesentlichen entgegengesetzt zu, und kann im Wesentlichen parallel zu, der optischen Eintrittsfläche 50 liegen. Die lichtemittierende Oberfläche 38 der Kollimatorlinse 28 und die optische Eintrittsfläche 50 der Strahlformerlinse 30 können den Spalt 34 definieren. Der Spalt 34 ermöglicht die Verwendung refraktiver Optiken auf den lichtemittierenden Oberflächen 38 und 39 und der optischen Eintrittsfläche 50.
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Ein neuartiges Merkmal der vorliegenden Offenbarung kann die Einbeziehung von im Allgemeinen einer der optischen Oberflächen 38, 39 und zwei optischen Flächen 50, 52 der Verbundlinsenanordnung 23 sein, wodurch jeder Lichtstrahl 26 zum Zweck einer Strahlformgebung oder einer Korrektur durchgeht, nachdem die Strahlen gesammelt und durch ihre Interaktion mit den Oberflächen 37 und 40, alternativ der Oberfläche 36, gesammelt und im Wesentlichen kollimiert sind. Die strahlformende(n) optische(n) Oberfläche(n) 38, 39 und die optischen Flächen 50, 52 können von den Lichtsammeloberflächen 36, 37 ausdrücklich unabhängig sein. In vielen Ausführungsformen können optische Strukturen eine ähnliche Funktion erfüllen, können von einem ähnlichen Aufbau sein und können auf den Oberflächen 38, 39 verwendet werden, falls der Hohlraum 29 in das Design eingeführt ist. Zur einfachen weitergehenden Beschreibung der Oberflächen 38, 39 können die Lichtsammeloberflächen 36, 37 zusammen mit der Außenwand 40 alle Lichtstrahlen 26 so ausrichten, dass die Strahlen durch entweder die Oberfläche 38 oder die Oberfläche 39, nicht aber durch beide, verlaufen. Indem man getrennte Oberflächen und/oder Flächen für verschiedene optische Aufgaben vorsieht, können die notwendigen optischen Strukturen einfacher und präzise entworfen und hergestellt werden, was zu einer größeren Genauigkeit beim Ausbilden des gewünschten Strahls ohne die Notwendigkeit zusätzlicher optischer Komponenten im Lampensystem führt.
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Wie erläutert wurde, kann die Verbundlinsenanordnung 23 der ausleuchtenden Verbundlinsenbaugruppe 22 verwendet werden, um viele verschiedene Lichtstrahlen zur Verwendung in vielen verschiedenen Anwendungen zu bilden. Der anwendungsspezifische gewünschte Strahl kann gebildet werden, indem verschiedene optische Strukturen auf den optischen Oberflächen 38, 39 und optischen Flächen 50, 52 platziert werden, um die Lichtstrahlen 26 in ein gewünschtes Muster zu lenken (d.h. Strahlformgebung).
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Beispielsweise können eine oder zwei der optischen Oberflächen 38, 39 und optischen Flächen 50, 52 eine Vielzahl von strahlaufweitenden optischen Strukturen 54 und 55 enthalten, während andere der Oberflächen eine optische Struktur 56 zur axialen Korrektur enthalten können. Wie in 2 und 4 dargestellt ist, können die optischen Strukturen 56 zur axialen Korrektur von den lichtemittierenden Oberflächen 38, 39 der Kollimatorlinse 28 getragen oder definiert werden. Die strahlaufweitenden optischen Strukturen 54, 55 können von jeweiligen optischen Flächen 50, 52 der Strahlformerlinse 30 getragen werden. Die strahlaufweitenden optischen Strukturen 54, 55 sind dafür geeignet, die Lichtstrahlen 26, die von einer verhältnismäßig engen oder kleinen lichtemittierenden Quelle 24 stammen, in einen breiteren Strahl neu zu verteilen, der in vielen optischen Anwendungen nützlich ist.
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Die optische Struktur 56 zur axialen Korrektur kann dafür geeignet sein, eine Winkelverteilung der Lichtstrahlen 26 neu auszurichten, falls die zentrale Achse der lichtemittierenden Quelle 24 (d.h. die optische Achse A) von einer gewünschten Achse (d.h. der Lichtstrahlachse B) für einen Austrittsstrahl der Lichtbaugruppe 20, siehe 1, verschieden ist. In der oben erwähnten Ausführungsform, und wie am besten in 2 bis 4 dargestellt ist, können die strahlaufweitenden optischen Strukturen 54 der optischen Eintrittsfläche 50 horizontal orientierte, geriffelt geformte Merkmale enthalten, und die strahlaufweitenden optischen Strukturen 55 der optischen Austrittsfläche 52 können vertikal orientierte, geriffelt geformte Merkmale enthalten.
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In der gleichen Ausführungsform, und wie am besten in 2 und 4 dargestellt ist, können die optischen Strukturen 56 zur axialen Korrektur eine Vielzahl keilförmiger Merkmale umfassen, die auf den lichtemittierenden Oberflächen 38, 39 angeordnet sind. Das dargestellte Beispiel ist nur veranschaulichend, und die Konstruktion bzw. der Aufbau, die Orientierung, die Platzierung und Anordnung verschiedener optischer Strukturen auf die Oberflächen 38, 39 und Flächen 50, 52 können für eine Optimierung des optischen Wirkungsgrads in der gewünschten Anwendung mit geringem Effekt auf die Herstellbarkeit, Größe, Form oder Gesamtkonstruktion der Verbundlinsenbaugruppe 22 nach Bedarf vertauscht werden.
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In alternativen Ausführungsformen können optische Strukturen auf einer oder mehreren der Oberflächen 38, 39 und Flächen 50, 52 verwendet werden, um nicht wünschenswerte Merkmale des gebildeten Strahls zu korrigieren, die als Folge der Interaktion der Lichtstrahlen 26 mit anderen optischen Strukturen oder den Linsen selbst auftreten. Eine Verwendung unabhängiger optischer Strukturen für eine Korrekturfunktion zusätzlich zu den Strukturen für die Funktionen zur Strahlformgebung ermöglicht eine beträchtliche Designflexibilität mit einem Ergebnis höherer Qualität. Ein nicht beschränkendes Beispiel davon wäre die Verwendung optischer Strukturen im Mikromaßstab, die auf der optischen Austrittsfläche 52 angeordnet sind, um den Dispersionseffekt zu korrigieren, der auftritt, wenn aus einer Vielzahl von Wellenlängen bestehendes Licht (z.B. weißes Licht) durch optische Teile hindurchgeht, die aus dispersiven Medien bestehen, und die Komponentenwellenlängen des Lichts aufgrund der Abhängigkeit des Brechungsindex von der Wellenlänge verschieden gebrochen werden. Einige andere, nicht beschränkende Beispiele von Korrekturstrukturen könnten jene einschließen, die dazu gedacht sind, eine Hotspot-Intensität abzuschwächen, die Schärfe eines Gradientenbildes zu modifizieren, einen optischen Wirkungsgrad durch erneute Einbeziehung fehlgeleiteter Strahlen zu verbessern oder die Lichtwirkung zu homogenisieren.
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Es versteht sich und wird in Betracht gezogen, dass jede beliebige Art optischer Strukturen auf den verschiedenen optischen Oberflächen 38, 39 und/oder optischen Flächen 50, 52 verwendet werden kann. Einige nicht beschränkende Beispiele optischer Strukturen, die zusätzlich zu jenen verwendet werden können, die oben veranschaulicht und erwähnt wurden, umfassen eine Kissenoptik, komplexe Sublinsenarrays, Punktmuster, frei geformte komplexe optische Formen, Mikrooptiken, Streufilme und/oder eine zerstreuende Textur. Solche Strukturen können in Kombinationen verwendet werden, die durch die wichtigen Merkmale der Erfindung eindeutig ermöglicht werden. Durch Verwenden spezifischer Kombinationen allgemein bekannter optischer Strukturen in dieser neuartigen Konstruktion wird ermöglicht, ohne die Notwendigkeit oder Komplexität zusätzlicher optischer Komponenten im größeren System einen kompletten und korrigierten Strahl für viele optische Anwendungen von der Verbundlinse 22 zu bilden.
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Die Verbundbauweise der Linsenanordnung 23, die aus der Kollimatorlinse 28 und der Strahlformerlinse 30 besteht, kann so konstruiert sein, dass das Ausbilden der optischen Strukturen auf den Oberflächen 38, 39 und Flächen 50, 52 in einer Hauptfertigungsrichtung abgeschlossen wird, die im Allgemeinen mit der optischen Achse A ausgerichtet ist, aber ohne dass der Ausbildungsvorgang andere Oberflächen oder Strukturen der Vorrichtung umgehen muss. In einer Ausführungsform wird dieses Ausbilden unter Verwendung eines Spritzgusses abgeschlossen, und die Hauptformrichtungen für beide Linsen 28 und 30 sind im Allgemeinen mit der optischen Achse A ausgerichtet. Dies erlaubt, dass die optischen Strukturen 54, 55, 56 in den Hauptformrichtungen zusammen mit den Lichtsammeloberflächen 36, 37 gebildet werden. Die Verwendung einer einzigen Formrichtung kann einen einfacheren Herstellungsprozess und eine einfachere Werkzeugausstattung zur Folge haben und ergibt ein kostengünstigeres und zuverlässiges Produkt, das für eine Hochgeschwindigkeitsfertigung gut geeignet ist. In einer alternativen Ausführungsform können sekundäre Formrichtungen genutzt werden, um im Wesentlichen komplexere optische Strukturen auf Oberflächen wie etwa 36, 37, 38, 39, 40 und Flächen 50, 52 auszubilden, was eine noch größeren Entwurfsflexibilität erlaubt, um optische Funktionen zu erfüllen.
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Die Kollimatorlinse 28 kann aus einem durchsichtigen optischen Polymer geformt werden. Die im Wesentlichen flache Strahlformerlinse 30 kann ebenfalls aus einem durchsichtigen optischen Polymer oder aus einem diffusen Material geformt werden, um die funktionalen Optiken im nicht erleuchteten Zustand zu verbergen und eine gleichmäßig erleuchtete, nach vorn gewandte optische Austrittsfläche 52 zu liefern. Falls erwünscht, kann die Gleichmäßigkeit solch einer Konstruktion mit spezifischen optischen Strukturen verbessert werden, die auf der Oberfläche 38 und/oder Fläche 52 verwendet werden. Beispiele eines transparenten Polymers können Polymethylmethacrylat (PMMA), Polycarbonat (PC), ein zyklisches Olefin-Copolymer (COP) und irgendein anderes geeignetes transparentes Polymer umfassen. Diffuse Materialien basieren typischerweise auf den gleichen optischen transparenten Polymeren mit speziellen Zusatzstoffen und sind allgemein bekannt.
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Die optischen Strukturen 54, 55, 56 können ein integraler Teil der lichtemittierenden Oberflächen 38, 39 der Kollimatorlinse 28 und/oder der optischen Eintritts- und Austrittsflächen 50, 52 der Strahlformerlinse 30 sein (d.h. in diese geformt sein). Solche optischen Strukturen können unter Verwendung allgemein bekannter sekundärer Prozesse wie etwa einer Vakuumbeschichtung, eines Tintenstrahl- oder Tiefdrucks oder eine additive Fertigung einteilig mit ihren Stammkomponenten (d.h. den Linsen 28 oder 30) gebildet werden oder können hinzugefügt werden.
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Anwendungen der Verbundlinsenbaugruppe 22 können kleine, kompakte Lampen oder funktionale Module innerhalb von Lampen umfassen, wo eine Platzeinsparung und die Funktion in den Vordergrund gestellt werden. Jeglicher verbleibender Platz an zum Beispiel einem Fahrzeug kann dann für andere Aufmachungsanforderungen (d.h. Styling, Form, Signaturfunktionen) genutzt werden. Spezifische Anwendungen können eine Vielzahl kompakter Autolampen umfassen, die die Anforderungen gesetzlicher Bestimmungen erfüllen können. Solche kompakten, günstigen Lampen können eine Bremsleuchte, einen Fahrtrichtungsanzeiger, eine Rückfahrleute, eine Seiten- bzw. Begrenzungsleuchte, ein Abblendlicht, ein Fernlicht, eine Tagfahrleuchte, einen vorderen Nebelscheinwerfer, einen hinteren Nebelscheinwerfer, eine Kennzeichenleuchte und andere umfassen.
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Weiter auf 1 Bezug nehmend ist die Lichtbaugruppe 20 als eine Fahrzeuglampenbaugruppe mit einer Vielzahl von (d.h. zwei veranschaulichten) Verbundlinsenbaugruppen 22 dargestellt. Die Lichtbaugruppe 20 kann ferner eine nicht-optische Außenlinse 60, ein Gehäuse 62, das opak sein kann, eine Blende 64 und eine Montageplatine 66 umfassen, die eine Leiterplatte sein kann. Das Gehäuse 62 und die nicht-optische Außenlinse 60 können Begrenzungen umfassen, die einen im Allgemeinen umschlossenen Hohlraum 68 definieren. Die Linsenbaugruppen 22, die Blende 64 und die Blende 64 und die Platine 66 können im Hohlraum 68 angeordnet und hinter der nicht-optischen Außenlinse 60 beabstandet sein. Die Austrittsfläche 52 jeder Strahlformerlinse 30 kann durch die Blende 64, die opak sein kann, freigelegt sein. Die Platine 66 kann im Allgemeinen hinter der Blende 64 verborgen sein und kann durch die nicht-optische Außenlinse 60 nicht gesehen werden.
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Die Lichtbaugruppe ist dafür geeignet, einen Lichtstrahl zu emittieren, der entlang einer Achse B, die mit der Fahrtrichtung des Fahrzeugs ausgerichtet sein kann, axial gerichtet ist. In einer Ausführungsform kann die Achse B gegen die Achse A um einen Betrag winkelmäßig versetzt sein, der sich aus dem Design der optischen Struktur 56 jeder Linsenanordnung 23 ergibt. In einer Ausführungsform können die Lichtquellen 24 jeder Verbundlinsenbaugruppe 22 auf der gemeinsamen Platine 66 montiert sein. In einer Ausführungsform kann die Platine 66 im Wesentlichen planar und im Wesentlichen senkrecht zu jeder Achse A, welche im Wesentlichen parallel zueinander sein können, angeordnet sein.
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Vorteile und Nutzen der vorliegenden Offenbarung umfassen eine Verbundlinsenanordnung 23 mit einem kompakten Design mit einer Vielzahl von Oberflächen und/oder Flächen, die für eine Strahlmanipulation tauglich sind, was eine Reduzierung optischer Komponenten/Teile zur Folge hat, und ein Design, das eine Wiederverwendbarkeit über verschiedene Produkte und Modelle hinweg durch alleiniges Ändern von Optiken auf der Strahlformerlinse 30 und vielleicht der Kollimatorlinse 28 unterstützt, die über einen Spritzgussprozess einfach erreicht werden können. Die kompakte und einfache geometrische Erscheinungsform der Verbundlinsenanordnung 23 ermöglicht eine Hochgeschwindigkeitsautomation, wodurch Kosten reduziert werden. Die Implementierung einer singulären oder mehrerer Verbundlinsen, um all die notwendigen optischen Komponenten vorzusehen, ermöglicht einen kompakten Aufbau ausleuchtender Verbundlinsenbaugruppen 22, die für ein weites Feld von Gestaltungsoptionen geeignet sein können.
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Obwohl die Erfindung in Verbindung mit nur einer begrenzten Anzahl von Ausführungsformen im Detail beschrieben wurde, versteht es sich ohne Weiteres, dass die Erfindung nicht auf derartige offenbarte Ausführungsformen beschränkt ist. Vielmehr kann die Erfindung modifiziert werden, um eine beliebige Anzahl von Variationen, Änderungen, Substitutionen oder äquivalenten Anordnungen, die zuvor nicht beschrieben wurden, welche aber im Umfang der Ansprüche liegen, einzubinden.
