用於機動車燈的光導體裝置的製作方法

2024-03-21 04:12:05 1

專利名稱：用於機動車燈的光導體裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種按權要求I前序部分所述的、用於機動車燈的一體化的光導體裝置。
背景技術：
近年來隨著越來越挑剔的款式，將發光二極體(LED)作為光源引入機動車照明裝置中，這給照明裝置的研發提高了很高的要求。在機動車照明裝置中，通常分為前照燈和信號燈。機動車的前照燈產生光分布，它如此強烈地照亮周圍環境，使得駕駛員可安全地在裡面確定方向。信號燈產生信號光分布，它們應讓其它交通參與者知道該機動車的存在和/或行為。日間行車燈-信號燈是信號燈的實施例，但它不應是窮盡列舉。正是在機動車燈的範圍內經常需要均質照亮的光帶，作為日間行車燈、閃光燈或輪廓標誌燈的顯示狀態。這些要求雖然可通過具有後置散光玻璃的準直光學元件良好地滿足，但該顯現圖像在未照射狀態下通常還不達標:藉助這種光學元件還很難滿足取決於閃耀的、深度起效的顯現圖像的要求。此外，藉助大量呈階梯狀設置的光源和準直光學元件來照亮通常呈三維拱起的散光玻璃，是很煩瑣和昂貴的。

因此，為了實現均勻的顯現圖像並在造型上實現儘可能大的自由度，因此選擇了光導體作為光學元件。但要克服光導體的低光學效率。典型的光導體效率只是約15%。在此，由光源發出的光束的份額的效率指，它實際上對期望的光分布的貢獻。其結果是，為了藉助光導體來實現閃光燈或日間行車燈功能，必須應用與其它只用於主要光功能(即用於近光燈或遠光燈))相似強度的光源。從而存在著結構空間需求、熱量發散和成本方面的缺點。效率低的主要原因在於常用的光導體裝置的結構相當光滑，其中通常相當小的光出射面卻碰上輸出的光束的非常大的張角。因此在實踐中不可能的是，將輸出的光線的更大份額轉到狹窄限制的目標區域中，但這對於實現通常的照明功能來說是必要的。此外，通過傳輸在大量退耦稜鏡上損失了許多光線，並且該較長的光導體長度會導致明顯的吸收損失和顏色偏移。這些光導體通常相當纖細，因此從稜鏡中退耦的光束通常不能再明顯地聚焦。相反，光導體的縱向伸展雖然大，但邊界面作為光出射面和作為傳輸面的雙重使用不能實現聚焦的幾何形狀。具有上述類型的光導體裝置的機動車燈從DE10231326A1已知。該已知的光導體裝置具有弧矢面和多個並排設置的導光指狀件，其中每個導光指狀件都具有用來耦合光線的第一端部和第二端部，該第二端部通到用於多個導光指狀件的公共光導體容積中。每個導光指狀件都具有兩個彼此相對而置的邊界面，其中在每個邊界面中都具有至少一個直線，該直線將導光指狀件的兩個端部連接起來，並且它的延長線與一直線的延長線具有交點，後面提到的直線將導光指狀件的另一邊界面的兩個端部連接起來。弧矢面在此是指一個平面，導光指狀件並排安放在此平面中。導光指狀件的形狀在DE10231326A1中描述成鬱金香狀。準確地看，該處介紹的導光指狀件分別具有兩對彼此相對而置的邊界面。第一對在該處稱為表面的邊界面呈弧形或呈拋物線形地在第一端部和第二端部之間延伸。第二對的邊界面是平坦的表面，它按DE10231326A1要麼平行地延伸，要麼在光線的傳播方向上呈V形地相互延伸開來，或呈箭頭狀的想向布置。在此，已知的機動車燈的導光指狀件這樣設置，使得相鄰的導光指狀件的弧形或拋物線形的外罩是面彼此相對而置。

發明內容
本發明的目的在於，提供一種具有光導體裝置的機動車燈，該光導體裝置在很大程度上提供了與常規光導體相同的構造方面的自由度，但與常規光導體相比具有明顯更高的效率。按本發明的光導體裝置應該還可在照明密度方面實現均勻的顯現圖像，這與按現技術的常規光導體相比也屬於優點。此外，該光導體還應具有儘可能小的壁厚，以便能成本划算地由無機玻璃或有機玻璃(即玻璃般透明的塑料)製成。此目的藉助權利要求1的特徵得以實現。按本發明的光導體裝置與已知的光導體裝置的不同之處在於，第一導光指狀件和與之直接相鄰的第二導光指狀件在光導體裝置中這樣定向地設置，即第一導光指狀件的邊界面設置得面向第二導光指狀件的邊界面，其中對第一導光指狀件的邊界面適用的是，它與第一導光指狀件的另一邊界面相對而置並且至少一個直線位於它裡面，該直線將導光指狀件的兩個端部連接起來，並且它們的延長線與直線的延長線具有交點，後面提到的直線將第一導光指狀件的另一邊界面的兩個端部連接起來；並且其中對第二導光指狀件的邊界面適用的是，它與第二導光指狀件的另一邊界面相對而置並且在它裡面具有至少一根直線，該直線將第二導光指狀件的兩個端部連接起來，並且它的延長線與直線的延長線具有交點，後面提到的直線將第二導光指狀件的另一邊界面的兩個端部連接起來 ，其中導光指狀件的上述直線在弧矢面中延伸，其中與導光指狀件的第二端部相比，這些直線的交點更靠近第一端部。結果，該導光指狀件在與弧矢面等距的弧矢截面中具有梯形形狀，這兩個直線在此梯形形狀中彼此呈V形延伸。該V形在下述方向中張開，即在此方向中該共同的光導體容積連接到該V形上。由於該特徵組合，它們尤其起用於光源的鏡面的作用，得到了期望的效果，即遠處的觀察者不僅能看到實際存在的、將光束輸入光導體裝置中的光源，而且還可額外地看到真實光源的虛像，因此光導體裝置的光出射面好像被比實際上存在的光源數量更多的光源照亮，並因此能在整體上實現比現有技術更均勻的照亮。建議的光導體適用於所有類型的、具有LED-光源的日間行車燈、閃光燈和輪廓標誌燈，如同它們如今在此期間按標準在許多機動車製造商中所應用的一樣。尤其有利的是，通過耦合不同顏色的LED (白和黃)，作為組合的日間行車燈和閃光燈來用。優選的構造方案的特徵在於，這些邊界面是平坦的表面。還優選的是，該集中器設計得用來把從第二端部中輸出的光線集中在子午面中，該子午面與弧矢面垂直，該弧矢面通過並排設置的平面來定義。在構造方案中，這些導光指狀件在其光輸入面和其光出射面之間具有拱曲，因此該弧矢面在此構造方案中稱為弧矢表面更好。還優選的是，按上述權利要求之任一項所述光導體裝置，在子午面中起作用的集中器是通過光折射來聚集光線的光學元件。還優選的是，在子午面中起作用的集中器是通過全內反射來聚集光線的光學元件。還優選的是，在子午面中起作用的集中器是反射器，它的反射面限定了以空氣充滿的反射腔。另一優選的構造方案的特徵在於，在子午面中起作用的集中器是與光導體裝置分開的部件。還優選的是，在子午面中起作用的集中器是一體化的光導體裝置的材料結合的組成部分。此外還優選的是，在子午面中起作用的集中器是光滑的、不會由邊稜中斷的光出射面。還優選的是，在子午面中起作用的集中器包含帶階梯的光出射面。此外還優選的是，子午面中的導光指狀件的側壁之間的角度在任何時候都小於弧矢面中的導光指狀件的側壁之間的角度，其中子午面相對弧矢面是垂直的，並且子午面通過並排設置的表面來確定。另一優選的構造方案的特徵在於，弧矢面中的導光指狀件的寬度從第一端部朝第二端部持續地擴展至至少兩倍寬，其中弧矢面或弧矢表面通過並排設置的表面來確定(如同已提到的一樣)。光導體在子午面中可彎曲。還優選的是，導光指狀件的展開線在其第一端部和其第二端部之間的長度L是第一端部的寬度的5倍至 10倍。另一優選的構造方案的特徵在於，子午面中的光導體裝置設計成常規的光導體，因此光線在該處在兩個基本上等距的壁板之間通過全內反射進行傳輸，其中子午面相對弧矢面是垂直的，並且弧矢面通過並排設置的平面來確定。此外還優選的是，所有光源定位在公共的平坦的電路板上。由從屬權利要求、說明書和附圖得出了其它優點。應理解，以上提到的以及下面還將闡述的特徵不僅能以各自說明的組合來應用，還能以其它組合或單獨地應用，而不會離開本發明的框架。


在附圖中描述了本發明的實施例，並在以下描述中進行詳細闡述。在此分別以示意形式:圖1在透視圖中示出了按本發明的光導體裝置連同其直接所屬的技術領域；圖2示出了圖1的對象的窄側；圖3在旋轉90°的位置中示出了圖2的對象；圖4示出了圖3的擴大截面；圖5示出了接在光導體裝置後面的集中器；圖6在透視圖中示出了折彎的光導體裝置；圖7示出了具有後置的集中器的階梯狀的光出射面的構造；圖8示出了具有光導體裝置的階梯狀的光出射面的構造；
圖9示出了具有多個不同顏色的光源的構造；圖10示出了導光指狀件在直接照亮它的直射光上的光學效果；圖11示出了導光指狀件及其光源的虛像的設計圖；圖12示出了直射光以及反射到導光指狀件的鏡面的光線的光程；圖13不出了反射和輸入的光束與光源的配屬關係；圖14示出了站在觀察者的角度可見光源圖像的光導體裝置的構造；圖15示出了站在觀察者的角度可見光源圖像的光導體裝置的備選構造。
具體實施例方式在此，相同的附圖標記在不同的附圖中分別表示相同或至少在其功能上相同的元件。圖1在透視圖中詳細地示出了按本發明的光導體裝置10，其具有起光學集中器作用的光學元件12、冷卻體14以及安裝在冷卻體上的光源16。這些光源優選是半導體光源，尤其是LED-晶片(LED=發光二極體)或雷射二極體。這些光源安裝在公共的電路板上，該電路板自身固定在冷卻體上。通過該電路板，來供應電能並且進行操控。這些光源可單個地和/或成組地單獨進行操控，因此可單獨地控制從每個光源中輸出的並且耦合到光導體裝置10的各自所屬的導光指狀件18中的光束。所述控制性在此優選不僅包括常開和常閉之間的轉換，而且還包括亮度的控制，這例如通過具有一信號頻率的佔空比的操控來實現，該信號頻率如此之高，使得人的視覺能感覺到平均亮度。在優選的構造方案中，各光源的單個光源的每個單個的光出射面都是四邊形的，優選是正方形的。邊長優選在0.3和2_之間。還優選的是，該光出射面是平整的。在光出射面是圓形的情況下，直徑優選大致相當於提到的邊長。具有這些特徵並且發出白色、紅色或黃色光線的LED在機動車照明裝置中批量使用，或至少作為專用配置使用，因此是可使用的。光導體裝置10設計成透明的固體(玻璃體)。該透明固體優選由有機玻璃構成，即由塑料構成。這也適用於光學元件12，但它不必由與光導體裝置相同的材料構成。有機玻璃例如指聚碳酸酯(PC)、亞克力(PMMA)、環烯烴聚合物(C0P)、環烯烴聚合物(C0C)、聚均苯四甲醯亞胺(PMMI)、聚碸(PSU)。圖1所示的構造方案的導光指狀件18分別具有梯形板的造型，其板厚為d並且具有長方形橫截面，它從第一端20開始朝導光指狀件的第二端22在相當於光線的主傳播方面的空間方向中持續地延伸。在所示的構造方案中，該光導體裝置10相對於冷卻體這樣設置，即至少一個半導體光源分別緊密地位於光導體裝置的導光指狀件的第一端部20前，因此從半導體光源中輸出的光束在很大程度上完全(也就是說，超過90%)耦合到各自的導光指狀件中。為此，光源的大多平整的光出射面和第一端部之間的間距應儘可能小，尤其不大於十分之幾毫米。耦合到導光指狀件中的光線在該處從第一端部通過第二端部並通過用於多個導光指狀件的共同光導體容積24朝光導體 裝置的光出射面傳播，光線最終通過該光出射面退耦。該共同的光導體容積是光導體裝置的局部容積，它與導光指狀件是一體化的，並且該導光指狀件在光路中位於第二端部的後面，即先前分開的導光指狀件在該處結合起來。從光源中發出的光束的張角比下述角度大得多，即指從按規定應用的機動車燈中發出的符合法規的信號光分布的角度。LED以達+/-90°的角寬發出光線，而信號光分布的寬度在豎直方向上可能只有+/_10°，在水平方面上只有+/-20°。光導體裝置的任務在於，將從光源中發出的光束有效地集中在符合法規的信號光分布的角度範圍內。在按本發明的光導體裝置中，在兩個彼此垂直的平面內以不同的方式實現所述集中，其中一個平面內的集中與另一平面內的集中是沒有關係的。圖2示出了圖1的對象的窄側。通過起集中作用的光學元件12，該張角在相當於圖2的圖面的平面中縮小。該平面在下面也稱為子午面，因為它包含光導體裝置的不同光學軸線，它在此指光線進入光導體裝置中時(=光耦合)的主傳播方向，並指光退耦合的方向。圖3在圍繞著導光指狀件中的主傳播方向旋轉90°的位置中示出了圖2的對象。圖3的圖面在下面也稱為弧矢面，因為它與子午面垂直。在構造方案中，該光導體裝置圍繞著與子午面垂直的軸線彎曲，因此好像它是彎曲的。那麼，該弧矢面是作為彎曲的弧矢面示出。對於這種情況，圖3相當於彎曲的弧矢面在平面中展開線。該光導體裝置在兩個彼此垂直的子午面和弧矢面中具有不同的特性:在子午面(即在圖2的圖面)中，光導體裝置10的功能相當於常規的光導體的功能:光線在基本上等距離的側面之間通過多次全反射傳輸。因為光導體裝置在此子午面中的寬度在第一端部20和第二端部22之間保持恆定或至少在很大程度上保持恆定，所以在此無光線集中地進行光線傳輸，即光束沒有收窄。在很大程度上恆定在此指，在子午面中導光指狀件的側壁之間的角度在任何情況下都小於在弧矢面中導光指狀件的側壁之間的角度。在弧矢面(即例如在圖3的圖面)中導光指狀件構成為梯形的集中器。圖4示出了圖3的擴大截面。在弧矢面中導光指狀件18的寬度BI從第一端部20朝第二端部20持續地擴展至大致雙倍的寬度B2=2*B1。因此，圖3尤其示出了導光指狀件的弧矢剖面或這種弧矢剖面的展開線。弧矢剖面的展開線因此在很大程度上構成具有以下比例的等邊梯形:導光指狀件18的第二端部22幾乎至少是第一端部20的兩倍寬。導光指狀件的展開線的長度L大概是第一端部的寬度BI的5倍至10倍，因此在梯形邊之間在理想狀態下產生約10°至約20°的角度。圖4示出了耦合到導光指狀件中的邊部光線26。導光指狀件的第一端部的寬度BI大於光源的相應尺寸，它是指光源16的光出射面的邊長或直徑。在該大小比例中，第一端部20的外部角落28位於耦合的光束的陰影中，並因此不能用於光線傳導，因此，圖4作為圖3的截面尤其示出了用於機動車的一體化的光導體裝置10，該光導體裝置具有多個並排設置的導光指狀件18，其中每個導光指狀件都具有用來耦合光線的第一端部20和第二端部22，該第二端部一直通到用於多個導光指狀件的共同的光導體容積24中，其中每個導 光指狀件18都具有兩個彼此相對而置的邊界面18.1,18.2，其中在每個邊界面中都具有至少一個直線，該直線將導光指狀件的兩個端部連接起來，並且它的延長線18.4與直線的延長線18.5具有交點18.3，後面提到的直線將導光指狀件的另一邊界面的兩個端部連接起來。在此，直接相鄰的導光指狀件這樣定向地設置在光導體裝置中，第一導光指狀件的邊界面(它滿足在此段中提到的條件)設置得面向第二導光指狀件的邊界面，它同樣滿足這些條件。在優選的構造方案中，導光指狀件18在這些外部角落中具有固定元件或定心元件。這種元件例如模製而成，並作為銷釘、凸出部、鉤子、洞口等來實現。因此，光束在子午面中通過設置在光導體後面的集中鏡頭束集起來，而設計成圓錐的光導體自身在弧矢面中發揮集中器的作用。以這種方式可使光導體裝置的壁厚(也就是說圖1中的板厚)保持較小，這一方面確保了簡單且成本低廉的製造，因為可使用有機玻璃，並且因為可在子午面中折彎該光導體，以便能儘量與退耦面的位置無關地選擇光源的位置。子午面中的折彎在此相當於弧矢面的已提到的盤繞。在如圖1至4所示的構造方案中，在子午面中起作用的集中器是與光導體裝置不同的元件，它在光路中設置在原來的光導體裝置的光出射面的後面。在一種構造方案中，這個接在後面的集中器通過柱面透鏡來實現，如同在圖5a中所示的一樣。該柱面透鏡是通過光折射來聚集光線的光學元件的實施例，作為在子午面中起作用的集中器。在子午面中起作用的集中器優選這樣構成，即它使光束的擴散適應於符合法規的光分布的要求，而在此不會形成成像的投射透鏡。在本發明中不會進行成像。對於只折射光線的透鏡來說備選的是如圖5b所示的玻璃體，它為了減少輸出光線的張角，還在其側壁上利用了全內反射，來代替或補充在其光出射面上的光折射。該玻璃體是通過全內反射來聚集光線的光學元件的實施例，作為在子午面中起作用的集中器。該聚集效果可通過聚集並折射光線的 光出射面來增強。另一備選方案是在圖5c中示出的反射器，它利用在邊界上的反射朝光學方面更緊密的介質(正是反射器的表面)束集。反射器(它的反射面限定了以空氣充滿的反射腔)是光學元件的實施例，作為在子午面中起作用的集中器，該光學元件通過在邊界面上的反射將光線聚集至光學方面更緊密的介質。在用來代替後置集中器的構造方案中，該集中器是光導體裝置的材料結合的組成部分。因此，圖5d示出了集成在光導體裝置的玻璃體中的柱面透鏡的子午面，並且圖5e在截面中示出了對光線進行內反射並在其光出射面上還可能進行折射的TIR-鏡頭(TIR=total internal ref lection),它集成在光導體裝置的玻璃體中。該具有集成的集中器的構造方案的優點是，不會出現菲涅爾-損失，通常它在光線耦合到集中器中時是不可避免的。此外，光導體和集中器自動整齊地相互定位。本發明主要規定了一種光導體裝置，它在子午面中設計成常規的光導體，因此光線在該處在兩個基本上等距離的壁板之間通過全內反射進行傳輸。在此，還沒有達到值得一提的光束集中，因為光導體的寬度在光導體-輸入面和光導體-輸出面之間幾乎沒有不同。由於張角較大，從光導體中輸出的光束隨後通過集中器在子午面中收窄。使用凸出的透鏡面和/或起聚集效果的反射面，作為集中器。在與子午面垂直的弧矢面中，光導體構成為集成器，其具有筆直延伸或平坦(即在兩個空間方向上筆直延伸)的側面。在優選的構造方案中，光導體從光輸入至光輸出擴展了至少約兩倍。通過光導體的梯形橫截面，光束的擴散在此截面中縮小。因此與束集的邊界面相比，可達到更均勻的顯現圖像。理想的是，各個導光指狀件的光出射面和光輸入面的寬度在弧矢面中彼此呈整數比比例。集中器(它在子午面中將光束集中起來)在弧矢面中是無效的。在此有利地使用柱面透鏡或反射/透鏡面，它們在很大程度上垂直於子午面進行延伸。理想地，多個導光指狀件現在並排設置，以便獲得顯現圖像，如同從常規的光導體中已知的那樣。與常規的光導體相比，每個單個的導光指狀件具有至少一個從屬於該元件的光源，並因此只把光導體裝置的小部分照得通亮。通過將許多導光指狀件相互排成一列，產生了均勻照亮的光帶的印象，如同從按現有技術的光導體中已知的一樣。因為在本發明中光線既可在子午面(即穿過柱面透鏡)，也可在弧矢面(即穿過導光指狀件的梯形形狀)中集中，所以幾乎所有由光源發出的發線都聚集在期望的光分布的目標區域中。因此，可達到非常好的光學效果。在此，一方面通過單個光導體的增大的橫截面，另一方面通過光出射面上的形成光線的光學元件，產生了用於信號功能的光分布。因為單個導光指狀件相對較短，所以與常規的光導體相比，吸收損失也非常小。按本發明的光導體裝置不需要常見的小轉向稜鏡，在常規的光導體中許多光線在該轉向稜鏡上通過散射和透射損失。因此明顯提高了光學效果。光導體裝置以及集中器分開地設置在子午面中，其優點是，一方面實現了較大的光出射面,而不會在此不可靠地增大光學構件的橫截面。對於在製造時遵守的冷卻時間來說，這是很重要的。在分開設置時，可提高製造過程的循環周期。通過彎曲/折彎單個導光指狀件，可在光源定位時產生額外的自由度。因此例如還可能的是，所有的光源都定位在平面中，即例如定位在共同的平整的電路板上，而光出射面例如呈箭頭形朝向機動車照明裝置的透明防塵蓋，或者可折彎或彎曲成其它樣子，以便滿足造型方面的要求。圖6a示出了在子午面中的折彎的光導體裝置，圖6b示出了折彎的光導體裝置的透視圖。因此，儘管光導體裝置的光出射面呈箭頭形且傾斜，但光源可例如設置在共同的、平整的電路板上。將光源設置在平整的僵硬的電路板上，從成本角度看是非常有利的。本發明尤其實現了光導體裝置，它的表面是光滑且明淨的，它的光出射面被均勻地照亮。如果應實現箭頭形非常明顯的照明，優選的構造方案規定，以下表面中的一個這樣成階梯狀，即光導體裝置或集中器的光出射面在弧矢面中大致與行駛方向X垂直。圖7示出了具有光學元件12的階梯狀的光出射面29的構造方案。圖8示出了具有光導體裝置的階梯狀的光出射面30的構造方案。即使光出射面呈明顯的箭頭形，這些階梯也能實現光退耦。其它的構造方案規定，集中器(即光學兀件12)的光出射面31具有稜鏡或微小稜鏡。這適用於所有構造方案，而不是只適用於圖7和8的對象。圖9示出了一個實施方案，其中各自的導光指狀件18通過多個不同顏色的、可分開操控的光源32 (例如黃色)和34 (例如白色)來供應。因此，可節省成本地藉助光導體裝置來實現不同的信號功能，如 日光行車燈、閃光燈和具有局部不同光色的輪廓標誌燈。
因為常見光導體的損失來源在這種構造中幾乎不起作用，所以藉助這種類型的光導體可達到非常好的超過50%的效率。圖10描述了導光指狀件18對直射光的光學效果，該直射光在此指，光線直接從第一端部20朝第二端部22傳播，其間沒有進行反射。圖10詳細地示出了梯形的導光指狀件18，其具有長度L、在第一端部20上的耦合寬度B1、在第二端部22上的退耦寬度B2。該直射光束在第二端部22上以張角α發射出來，該張角在很大程度上由長度L和第二端部上的寬度Β2決定。確切地說，更依賴於光學行程長度L_，對此適用的是:L_=L X η玻璃+SX η空氣。在此，L是幾何長度，η玻璃是導光指狀件材料的折射率，η空氣是周圍空氣的折射率，s是導光指狀件的第一端部和光源的光出射面之間的氣隙寬度。圖11描述了導光指狀件和所屬光源的虛擬鏡象的幾何構造。通過在側面邊界面(其起第一鏡面36的作用)上映射真實的導光指狀件18，產生了導光指狀件18和光源16的第一鏡象38。該第一鏡象38在側面邊界面(其起第二鏡面40的作用)上重新反射，從而產生了導光指狀件18和光源16的第一鏡象42。它現在又可在第一鏡面上反射等等。圖12描述了直射光和光線的光程，該光線在導光指狀件18的鏡面上反射。圖12a示出了圖10的直射光-光程，其張角是αο。圖12b示出了反射光線的光程，其張角是α 和α2。反射的光程看起來好像來自各自反射的光源的虛像。具有張角α I的光程看起來好像來自光源16的虛像，該圖像已通過按圖11的第一反射產生。具有張角α 2的光程看起來好像來自光源16的虛像，該圖像已通過按圖11的第二反射產生。反射光程的張角α 1、α 2通過導光指狀件18的第二端部22的寬度Β2來決定，並通過第二端部18和光源16的鏡象之間的光學路程來確定。圖13示出了反射和輸入的光束朝光源的配備關係。圖13a示出了反射光程的總光程以及輸入到導光指狀件18中的光程。總張角^_總從單個光束的疊加中得出。Rl表示真實的導光指狀件18及其光源16的第一鏡象，它已通過在其左邊界面上的映射產生，因此該第一鏡象Rl位於右側上。R2表示第一鏡象Rl的鏡象，即兩次映射的結果。R3相應地表示三次映射的結果，R4表示四次映射的結果。真實的導光指狀件18及其光源16的第一鏡象，它已通過在其左邊界面上的映射產生，因此該第一鏡象Rl位於右側上。類似地，通過i次映射產生i=l的鏡象Li，其中在導光指狀件18的右邊界面進行第一映射，因此鏡象LI位於右側上。在光輸出時考慮折射的情況下，作為從外部虛擬光源圖像中產生的光程的邊部光線,產生了總張角α _總的邊部光線。根據真實光源16的放射特性，朝兩側還可看到一個至兩個光源圖像。在這種情況下，總會增大。圖13b示出了，光束如何從屬於光源。在此，光束寬度朝外減小。圖14示出了觀察者在光導體裝置的構造方案中看到的光源圖像的數量。在此構造方案中，導光指狀件18的第二端部的寬度是導光指狀件的第一端部的寬度的兩倍大:B2/B1=2。位於更遠處的觀察者看到，幾乎平行的光從導光指狀件18的第二端部22中輸出來。它相應地可看 到第二端部22的寬度的範圍。如果第一端部20和第二端部22的寬度BI和B2的比例是整數倍，則觀察者在不同的觀察角度下看到大致同樣多的光源:這些信號燈在不同的角度下呈現出相同的亮度。即，觀察者在不同的觀察角度下感受到相同的照明密度。在此實施例中，B2/B1=2。因此，觀察者總是看到兩個光源。在圖14a中，他看到兩個半個和一個整個光源(1+0.5+0.5=2)，在圖14b中看到兩個完整的光源。該相互關係只是大致地適用，因為在觀察者距離較小時邊部光線不再是平行的，而是在觀察者的方向上明顯聚焦。此外，光源圖像的間距只是大致等距。實際上，投射間距隨著每次反射按餘弦定理減小，而光學路徑隨每次反射一直擴大至退耦面。還參見圖12:光束寬度朝外減小。即，從外看到更多的光源。照明密度在中間當然還保持恆定。因為光線強度在光源(其作為LED是朗博輻射器)中同樣隨餘弦降低。圖15示出了觀察者在光導體裝置的另一構造方案中看到的光源圖像的數量。在此構造方案中，導光指狀件18的第二端部的寬度是導光指狀件的第一端部的寬度的三倍大:B2/B1=3。那麼，在不同的觀察角度下看到三個光源。如果B2/B1不是整數，則在不同的觀察角度下看到許多不同的光源:照明密度則按觀察角度而波動。結果得出了以下結論:總張角α_總的角寬和光學行程長度L_=L X η玻璃+S Xη空氣以及可見光源的數量決定了光分布的寬度，即從哪些角度中還可看到信號燈。光輸出的寬度Β2關於光輸入的寬度BI確定,觀察者可同時看到多少個光源。如果Β2/Β1是小的，則可看到相對少的光源。如果Β2/Β1是整數，則從視線角度總是可看到同樣多的光源。因為所有可見光源的數量都與單個光源的張角α有關，較大的比例Β2/Β1意味著狹窄的、明顯聚焦的光分布。那麼可看到許多光源，但只是從前面可看到。相反，Β2/Β1的更小值會引起較寬的光分布。那麼只可同時看到少數幾個光源，但可從多個方向上看到。因為光輸出的寬度Β2在光輸入的寬度BI方面的結論由於餘弦-依賴性只適用於第一反射，但在Β2/Β1的 比例較大時可從不同的觀察角度估算到更大的不均勻性。同時可見光源的數量以及照明密度會根據觀察角度而變化。在觀察角度較大時，該顯現圖像是不均勻的。因此，梯形導光指狀件的光分布的寬度與單個光束的張角有關，並與它們是如何重疊有關。單個光束的張角決定了，總體上(從所有方向)可看到多少個光源圖像。根據Β2/BI的比例，要麼以較小的觀察角度(狹窄的光分布)從這些圖像可看到非常多的圖像，要麼以較大的觀察角度(寬廣的光分布)看到非常少的圖像。
權利要求
1.一種用於機動車燈的一體化光導體裝置(10)，該光導體裝置具有弧矢面以及多個並排設置的導光指狀件(18)，其中，每個導光指狀件都具有用來耦合光線的第一端部(20)和第二端部(22)，該第二端部通到用於多個導光指狀件的、公共的光導體容積(24)中，其中，每個導光指狀件具有兩個彼此相對而置的邊界面(18. 1、18.2)，並且其中，在每個邊界面中都具有至少一條直線，該直線將導光指狀件的兩個端部連接起來，並且其延長線(18. 4)與一直線的延長線(18. 5)具有交點(18. 3)，後面提到的直線將導光指狀件的另一邊界面(18. 2、18. I)的兩個端部連接起來，其特徵在於，所述第一導光指狀件和與之直接相鄰的第二導光指狀件在光導體裝置中這樣定向地設置，使得所述第一導光指狀件的、滿足在前序部分中提到的條件的邊界面設置成面對第二導光指狀件的、同樣滿足在前序部分中提到的條件的邊界面，使得導光指狀件的所述直線在弧矢面中延伸，並且與導光指狀件的第二端部(22)相比，這些直線的交點更靠近第一端部(20)。
2.根據權利要求I所述的光導體裝置(10)，其特徵在於，所述邊界面(18.1、18.2)是平坦的表面。
3.根據上述權利要求之任一項所述的光導體裝置(10)，其特徵在於，該集中器設計成用來把從第二端部中輸出的光線集中在子午面中，該子午面與弧矢面垂直，該弧矢面通過並排設置的平面來確定。
4.根據上述權利要求之任一項所述的光導體裝置(10)，其特徵在於，在子午面中起作用的集中器是通過光折射來聚集光線的光學元件(12)。
5.根據上述權利要求之任一項所述的光導體裝置(10)，其特徵在於，在子午面中起作用的集中器是通過全內反射來聚集光線的光學元件。
6.根據權利要求I至3之任一項所述的光導體裝置(10)，其特徵在於，在子午面中起作用的集中器是反射器，該反射器的反射面限定了充滿空氣的反射腔。
7.根據權利要求3至6之任一項所述的光導體裝置(10)，其特徵在於，在子午面中起作用的集中器是與光導體裝置分開的部件。
8.根據權利要求3至6之任一項所述的光導體裝置(10)，其特徵在於，在子午面中起作用的集中器是一體化的光導體裝置的材料結合的組成部分。
9.根據上述權利要求之任一項所述的光導體裝置(10)，其特徵在於，在子午面中起作用的集中器具有平滑的、沒有被邊稜中斷的光出射面。
10.根據權利要求I至8之任一項所述的光導體裝置(10)，其特徵在於，在子午面中起作用的集中器包含帶階梯的光出射面。
11.根據上述權利要求之任一項所述的光導體裝置(10)，其特徵在於，子午面中的導光指狀件的側壁之間的角度在任何時候都小於弧矢面中的導光指狀件的側壁之間的角度，其中，所述子午面相對弧矢面是垂直的，並且所述子午面通過並排設置的表面來確定。
12.根據上述權利要求之任一項所述的光導體裝置(10)，其特徵在於，所述弧矢面中的導光指狀件(18)的寬度BI從第一端部(20)朝第二端部(24)持續地擴展至至少兩倍寬，其中，所述弧矢面通過並排設置的表面來確定。
13.根據上述權利要求之任一項所述的光導體裝置(10)，其特徵在於，所述導光指狀件在其第一端部和其第二端部之間的展開線的長度L是第一端部的寬度BI的5倍至10倍。
14.根據上述權利要求之任一項所述的光導體裝置(10)，其特徵在於，子午面中的光導體裝置設計成常規的光導體，因此光線在該處在兩個基本上等距的壁板之間通過全內反射進行傳輸，其中，所述子午面相對弧矢面是垂直的，並且所述弧矢面通過並排設置的平面來確定。
15.根據上述權利要求之任一項所述的光導體裝置(10)，其特徵在於，所有光源都定位在公共的、平坦的電路板上，而光出射面是拱曲或彎曲的。
全文摘要
本發明涉及一種用於機動車燈的一體化的光導體裝置，該光導體裝置具有多個並排設置的板狀的導光指狀件(18)，其中每個導光指狀件都具有第一端部(20)和第二端部(22)以及兩個邊界面，它們這樣地彼此相互對置，使得獲得梯形形狀。該光導體裝置的特徵在於，第一導光指狀件和與之直接相鄰的第二導光指狀件在光導體裝置中這樣定向地設置，使得第一導光指狀件的邊界面設置得這樣面向第二導光指狀件的邊界面，使得梯形的光導體並排地安放在平面中。
文檔編號F21W101/02GK103256564SQ201310052980
公開日2013年8月21日 申請日期2013年2月18日 優先權日2012年2月17日
發明者馬蒂亞斯·布倫德勒 申請人:汽車照明羅伊特林根有限公司