用於機動車照明裝置的模塊化光導體裝置的製作方法

2023-04-26 12:10:21 2

專利名稱：用於機動車照明裝置的模塊化光導體裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種光導體裝置，其用於機動車照明裝置中，並且具有輸入耦合模塊和與輸入耦合模塊在結構上分開的光導體模塊，以及用於影響光分布的光學系統，所述光學系統對輸出耦合的光線的量的影響是可忽略，其中，光導體模塊具有第一端面和通過殼面與第一端面分開的第二端面，其中，第一端面設置成，將由輸入耦合模塊發出的光線吸收到光導體模塊中，並且其中，第二端面設置成，使通過第一端面吸收的光線從光導體模塊中射出。
背景技術：
這樣的光導體裝置用於機動車照明裝置中，並且具有輸入耦合模塊、與輸入耦合模塊在結構上分開的光導體模塊以及用於影響光分布的光學系統，所述光學系統對輸出耦合的光線的量的影響是可忽略的。所述光導體模塊具有第一端面和通過殼面與第一端面分隔的第二端面，其中，第一端面設置成，將由輸入耦合模塊發出的光線吸收到光導體模塊中，並且其中，第二端面設置成，使通過第一端面吸收的光線從光導體模塊中射出。從US 2007/0019429中已知一種這樣的光導體裝置。根據該文獻的第M段，已知的對象涉及由設置在電路板的平坦的面中的光源傳輸光線，使得有關的光導體模塊的光出射面位於不同的面中。在此，根據已知的對象的第二實施例可以使用輸入光學系統和輸出光學系統，所述輸入和輸出光學系統是在結構上是相互分開的。在任何情況下，在光導體中的光線應儘可能與光出射面平行地傳播，並且在那裡沿不同的方向限定地折射，以便產生希望的光分布。為此，所述光出射面具有產生光分布的相應的散射光學系統。

發明內容
本發明與該現有技術的區別在於，用於影響光分布的光學系統設置在與光導體裝置的第二端面不同的面上。由於在光導體裝置的與用作光出射面的第二端面不同的面上產生光分布，因此所述第二端面可完全平滑地構造，這是由於美觀原因而追求的。光分布的產生與用作光出射面的第二端面的空間分隔的另一優點在於，由光分布的產生而引起的光束混合已經發生在光導體的內部。這具有的效果是，所述光出射面被均勻地照亮。與不均勻地照明相比，這被認為是外觀的改善。優選的實施形式提出，所述輸入耦合模塊具有光源模塊和光學模塊。因此可能的是，使用具有不同的透射的光學模塊，以便補償半導體光源的來自不同的光通量箱(Lichtstrom-Bin)的光通量差。因此，在所使用的半導體光源的光通量值中可接受較大的散射寬度，這對製造成本產生是有利的。還優選的是，所述輸入耦合模塊設置成，產生在輸入耦合模塊的光出射面上均勻地分布的平行的光線。這個構造具有的優點是，能夠很廣泛地使用，因為對於不同的車輛類型特有的設計特點和/或照明技術的不同之處，如散射光學系統，可集成在各車輛類型特有的光導體模塊中。此外，在車輛類型內，對於如日行燈、霧光燈和類似的燈的不同的照明功能，使用相同的輸入耦合模塊，其中，隨後可通過在分別所屬的光導體模塊中的不同的散射光學系統實現適應照明技術要求。在實施形式中如此實現集成，使得用於影響在光分布的光學系統設置在第一端面中。可選地如此實現集成，使得用於影響在光分布的光學系統設置在殼面中。散射光學系統在殼面中的集成具有的優點是，所述光線首先在光導體模塊中儘可能平行定向地傳播，直到到達散射光學系統，這減少了反射的數量，並且因此，由於避免了反射損失和透射損失而有助於光傳導的高效性。還有利地是，設置在殼面中的散射光學系統能夠不明顯地結合以彎曲的方式延伸的或彎折地延伸的光導體模塊使用。在此也適用，由於由光出射面產生空間分隔的光分布，獲得光出射面的較均勻照明的優點。在可選的實施形式中，用於影響光分布的光學系統設置在輸入耦合模塊的光出射面中。所述實施形式具有的附加的優點是，能夠通過壓印工藝產生準直面和散射光學系統。這樣的壓印工藝允許尺寸非常精確地製造所述面，這對於獲得希望的光學特性是理想的。這在通常的注塑中不能很好地實現。因為所述光導體模塊在通常情況下通過注塑製造， 所以集成在光導體模塊中的散射光學系統不能被壓印。因此有利地是，將散射光學系統集成到輸入耦合模塊中。還有利地是，在所述實施形式中，對於不同的照明功能使用相同的光導體。那麼，通過使用具有不同的散射光學系統的不同的輸入耦合模塊，實現適應不同的照明功能的要求。因此取決於將影響光分布的散射光學系統集成到輸入耦合模塊或光導體模塊中是否更好。由從屬權利要求、說明書和附圖中獲得其它優點。還優選地是，所述光導體模塊具有在空間中彎曲或彎折的分布。在優選的實施形式中，所述光導體模塊，除了其表面的用於產生光分布的調製以外，沿著它的總長度具有矩形或幾乎為矩形的橫截面。這具有的優點是，位於矩形橫截面中的光束的方向分量不會由於在光導體模塊的平滑的壁上的全反射而發生改變。作為希望的結果，一次性產生的光分布在光導體模塊的隨著光分布的產生而導致的長度上保持不變， 這在非矩形橫截面中不是這種情況。顯而易見，前面提及的和下面要闡述的特徵不僅能夠以分別說明的組合方式使用，而是也能夠以其它組合方式或獨自地使用，而不超出本發明的範圍。


本發明的實施例在附圖中示出，並且在下述說明中詳細闡述。在此，在不同的附圖中的相同的附圖標記分別標識相同的元件。附圖中，分別以示意的形式示出圖1示出根據本發明的光導體裝置的第一實施例；圖2示出根據本發明的光導體裝置的第二實施例；圖3示出根據本發明的光導體裝置的第三實施例；
圖4示出具有光出射面的第一實施形式的多個光導體裝置的構造；圖5示出如在圖4中的具有光出射面的第二實施形式的構造；圖6示出用於闡述矩形形狀的優點的不同的光導體橫截面；以及圖7示出用於產生光分布的散射光學系統的構造。
具體實施例方式圖1具體示出光導體裝置10，其用於機動車照明裝置中。照明裝置的概念在這個申請中理解為照明器和前照燈的上位概念。在此，照明器的概念涉及用於實現信號照明功能的機構，其用於，使其它交通參與者注意到自己的機動車。這樣的信號照明功能例如是閃光信號燈、日行燈、剎車燈和輪廓標誌燈。與所述信號照明功能不同，前照燈照明功能用於照亮車輛附近範圍，以便使駕駛者例如看到在車行道上的自身不發光的障礙物。這樣的照明功能例如是遠光燈和近光燈。所述光導體裝置10具有輸入耦合模塊12和與輸入耦合模塊在結構上分隔的光導體模塊14，以及用於影響光導體裝置10的光分布的光學系統16。所述光導體模塊14具有第一端面18和通過殼面22與第一端面18分隔的第二端面20。第一端面18設置成，將從輸入耦合模塊12發出的光線M吸收到光導體模塊14中。 第二端面20設置成，使通過第一端面18吸收的光線沈從光導體模塊14中射出。所述光導體裝置10的特徵在於，用於影響光分布的光學系統16設置在光導體裝置10的與第二端面20不同的面上。在圖1中示出的實施形式中，所述光學系統16設置在第一端面18中。所述輸入耦合模塊12具有光源模塊觀和光學模塊30。所述光源模塊觀優選具有光源32，特別是半導體光源，所述半導體光源安裝在電路板34上，並且熱耦聯在冷卻體 36上。半導體光源優選為一個發光二極體或多個發光二極體的構造。在圖1中，光導體模塊14配設有特有的光源模塊觀。但是顯而易見，該配設不是強制的，並且可代替它的是，例如多個光導體模塊14的組合具有一個共同的光源模塊觀。光學模塊30設置成，聚集從光源32發出的光線，並且減少所述光線的發散。簡單的聚光透鏡已經可用作這樣的光學模塊的示例。但是優選使用利用全反射的聚光的附加光學系統作為光學模塊30，因為這些附加光學系統允許光線的非常有效的輸入耦合和輸出耦合，能實現照明方向的改變，並且能實現對會聚的以可預先確定的方式形成的影響。在圖1中示出的實施形式中，光學模塊30的準直面40設置為，使得所述光學模塊 30在它的光出射側42上提供儘可能平行的並與光出射面42垂直地傳播的以及在光通量密度的方面在光出射面42上均勻地分布的光線。在光學模塊30的內部存在凹部41，其設置在光源32上方，並且由內部的側表面 43以及在位於凹部41的光出射端對面的端部上由設置在中央的、凹形或錐形的面45限定。 通過凹部41和面45的幾何形狀，所述光學模塊30設置成，射入凹部41中的光線反射到面 45上，使得其在那裡沿同樣與光出射面42儘可能垂直的方向折射。因此，在結果中已經提供通過內凹部41和外準直面40的幾何形狀儘可能平行的並且由內部垂直地射入光出射面 42的光線以及在光出射面42上均勻地分布的光線。所述光線通過第一端面18輸入光導體模塊14中。在第一端面18中設置有用於影響光分布的光學系統16。所述光學系統16具有散射光學系統，所述散射光學系統使光線在經過分界面時沿通過散射光學系統的形狀和構造預先確定的方向折射。這個散射光學系統優選具有彎曲成墊狀的面，而本發明不限於這樣的特殊的實施形式。彎曲成墊狀的面在這裡理解為沿兩個空間方向彎曲成凹形或凸形的面。可選地或補充於彎曲成墊狀的表面， 也可以使用其它幾何形狀，如稜柱形、楔形、晶狀或圓筒形。通過在光導體模塊14內傳播的光線的由於在光學系統16的散射光學系統上限定的光線折射而改變的方向也改變了光線在優選為平滑的第二端面20上離開光導體模塊14 的方向。因此，通過所述光學系統16儘可能確定，但至少影響所產生的光分布。此外，可通過其它特徵，如第二端面20的形狀，影響所述光分布。因此凸形起擴展作用，而凹形起成束作用，並且平面形狀起中性作用。反之，在任何情況下，所述光學系統16對輸出耦合的光線46的量施加可忽略的影響通過平滑的光入射面代替光學系統16改變了光線46的分布，但是不會改變所述光線的量。就這方面來說，光學系統16的散射光學系統與已知的輸出耦合結構在功能性上不同。 功能性的不同特別是通過光導體模塊14的伸長的構造和儘可能相互平行且儘可能垂直於光線傳播設置的端面18和20獲得。圖2示出根據本發明的光導體裝置的第二實施例。圖2同樣具體示出光導體裝置 48，所述光導體裝置用於機動車照明裝置中。所述光導體裝置48具有已述的輸入耦合模塊 12和與輸入耦合模塊12在結構上分隔的光導體模塊50，以及用於影響光導體裝置48的光分布的光學系統52。光導體模塊50具有第一端面18和通過殼面22與第一端面18分隔的第二端面 20。所述第一端面18設置成，將由輸入耦合模塊12發出的光線M吸收到光導體模塊50 中。第二端面20設置成，使通過第一端面18吸收的光線沈能夠從光導體模塊50中射出。 所述光導體裝置48的特徵在於，用於影響光分布的光學系統52設置在光導體裝置10的與第二端面20不同的面上。與第一實施例不同的是，用於影響光分布的光學系統52不是設置在第一端面18 中，而是設置在殼面22中。在非直線延伸的，並且換言之具有彎曲部、彎折部或彎曲的分布的光導體裝置中，這個實施形式是特別適合的。在此，彎曲部、彎折部或彎曲的分布分別包圍最大角α，其特徵在於，在面52上在很大程度上還發生內部全反射，以至於從內部射入到面52上的光線的大部分，特別是大於 90%的部分在那裡反射，並且不從光導體模塊50中向外折射。那麼，光學面優選分別設置在方向改變的外側上，在所述外側上光線經過相對較長的路線。反之，第一端面18優選平滑地構成，以至於光源的通過輸入耦合模塊12而平行的光線首先在光導體模塊50中儘可能平行地傳播。所述光學系統52具有散射光學系統，所述散射光學系統使光線在反射到散射光學系統的分界面上時沿通過散射光學系統的形狀和構造預先確定的方向反射。這個散射光學系統優選具有彎曲成墊狀的表面，而本發明不限於這樣的特殊的實施形式。可選地或補充於彎曲成墊狀的表面，也可以使用其它幾何形狀，如稜柱形、楔形、或晶狀。通過在光導體模塊50內傳播的光線的由於在光學系統52的散射光學系統上限定的反射而改變的方向也改變了在光導體模塊50中傳播的光線沈在優選為平滑的第二端面20上離開光導體模塊50的方向。因此這裡也適用的是，通過所述光學系統52儘可能確定， 但是至少影響所產生的光分布。此外這裡還適用的是，可通過其它特徵，如第二端面20的形狀，影響光分布，如結合圖1所闡述。此外，也適用於圖2的實施例是，在任何情況下，所述光學系統52對輸出耦合的光線46的量施加可忽略的影響。通過平滑的反射面代替光學系統52改變了從第二端面20 輸出耦合的光線46的分布，但是不會改變所述光線的量。就這方面來說，光學系統52的散射光學系統與已知的輸出耦合結構在功能性上不同。功能性的不同特別是通過光導體模塊 50的伸長的構造和儘可能垂直於光線傳播設置的端面18和20獲得。圖3示出根據本發明的光導體裝置的第三實施例。圖3具體示出光導體裝置54， 所述光導體裝置用於機動車照明裝置中。圖1和2中的對象與第三實施例的光導體裝置M 的區別在於，用於影響光分布的光學系統56設置在輸入耦合模塊12的光出射面58中。除了輸入耦合模塊12以外，光導體裝置M具有與輸入耦合模塊12在結構上分隔的光導體模塊60。所述光導體模塊60具有第一端面18和通過殼面22與第一端面18分隔的第二端面20。第一端面18設置出，將由輸入耦合模塊12發出的光線M吸收到光導體模塊60中。 第二端面20設置出，使通過第一端面18吸收的光線沈可從光導體模塊60中射出。因此， 在第三實施例中，所述光導體裝置M的特徵也在於，用於影響光分布的光學系統56設置在光導體裝置10的與第二端面20不同的面上。與第一實施例不同的是，第一端面18優選平滑地構成，並且產生光分布的光學系統56集成在輸入耦合模塊的光出射面58中。所述光學系統56具有散射光學系統，散射光學系統使光線在穿過散射光學系統的分界面時沿通過散射光學系統的形狀和構造預先確定的方向折射。在這裡，這個散射光學系統優選具有彎曲成墊狀的表面，而本發明不限於這樣的特殊的實施形式。可選地或補充於彎曲成墊狀的表面，也可以使用其它幾何形狀，如稜柱形、楔形、晶狀或圓筒形。由於在光學系統56的散射光學系統上限定的折射，光線在光導體模塊60的內部不再平行於殼面，而是沿通過限定的折射而限定的方向傳播。因此，與平行傳播的光線相比，也改變了在光導體模塊60中傳播的光線沈在優選為平滑的第二端面20上離開光導體模塊60的方向。因此這裡也適用的是，通過所述光學系統56儘可能確定，但至少影響所產生的光分布。此外這裡也適用的是，可通過其它特徵，如第二端面20的形狀，影響光分布，如結合圖1所闡述。此外在這裡，在任何情況下，所述光學系統56對輸出耦合的光線46的量施加可忽略的影響通過平滑的面代替光學系統56改變了光線46的分布，但是不會改變所述光線的量。就這方面來說，在這個實施例中，光學系統56的散射光學系統也與已知的輸出耦合結構在功能性上不同。功能性的不同特別是通過光導體模塊14的伸長的構造、相互平行並且儘可能垂直於光線傳播設置的端面18和20獲得。圖4示出具有光出射面20的第一實施形式的多個光導體裝置的構造。在這裡，所述光出射面20沿空間方向彎曲成圓筒形凸面，並且在其它空間方向上不具有彎曲部。所述光導體模塊66的特徵在於在空間中彎曲的分布，其中在示出的實施形式中，光導體模塊的
7橫截面分別在它的總長度上為矩形。圖5示出具有矩形平坦的光出射面20的多個光導體裝置66的構造。圖5的光導體模塊66的特徵在於在空間中彎折的分布。這裡也適用的是，在示出的實施例中，光導體模塊的橫截面分別在它的總長度上為矩形。重要的是，圖4和圖5的對象分別為平滑的光出射面20，這因此可實現，產生光分布的光學系統剛好不設置在光出射面20中。光出射面20的形狀可依據所要求的光分布和成形要求自由地選擇，並且也可以例如向外隆起成墊狀，即在兩個空間方向上是凸的，或者在一個或兩個空間方向上是凹的，或者在一個空間方向上是凹的並在另一空間方向上是凸
的，等等。此外，圖4和/或5的光導體裝置66相應於在本申請中提出的光導體裝置10、48 或54。從圖4和5中看出的由多個在本申請中提出的本身模塊式構成的各個光導體裝置組成的光導體裝置66的組成為建造者和設計者開啟的可能性是，藉助於清楚的數量組成部分，提供了大量不同的照明裝置和照明功能。圖6在部分6a中示出通過具有矩形橫截面的光導體模塊14的橫截面VI-VI，並且在部分6b中示出可比較的斜角的橫截面。箭頭68、70分別示出在光導體模塊14中的各個光束的位於橫截面中的方向分量。這樣的光束也具有垂直於圖平面的分量，以至於所述箭頭68、70例如可視為在光導體模塊中傳播的光線沈的分量。如對比圖6a和6b，所述分量 68總是在通過圖6a中的光導體模塊的直角的橫截面的相同路徑形成，而所述分量70在每次循環中在具有圖6b的斜角的橫截面的光導體模塊中形成新的路徑。這意味著，例如在進入光導體模塊14時，在矩形的橫截面的情況下產生的光分布保持不變，而所述光分布在圖 6b中的斜角的橫截面的情況下隨著與產生光分布的面的距離的增加而改變。當所述光導體模塊雖然不再理想地為矩形，但是至少還幾乎為矩形時，光分布至少基本上保持不變。那麼在此，光導體模塊被視為幾乎是矩形，當它的周長的至少90%由兩對分別相互平行的直線組成時，其中，一對直線與另一對直線正交地設置的。直到長度的 10%可以例如用於在角部的折射邊緣。圖7示出例如圖1中的輸入耦合面18、圖2中的面52和圖3中的面58的產生光分布的面的不同的實施形式的俯視圖。圖7a示出散射光學系統70的矩陣式構造，其中，行與光導體的矩形的橫截面的兩個平行的邊緣平行，並且列與光導體的矩形的橫截面的另兩個平行的邊緣平行。所述散射光學系統優選具有彎曲成墊狀的表面，而本發明不限於這樣的特殊的實施形式。彎曲成墊狀的表面在這裡理解為沿兩個空間方向彎曲成凹面或凸面。 可選地或補充於彎曲成墊狀的表面，也可以使用其它幾何形狀，如稜柱形、楔形、晶狀或圓筒形。所述散射光學系統70也可以可選地與光導體的矩形的面對角地設置。在圖7b中示出這樣的構造的實施形式。同樣可以使用環形的構造，如在圖7c中示出。最終依據產生的光分布決定在具體情況下使用哪一種實施形式。替代用於通過設置在一個面中的散射光學系統產生光分布，也可以通過設置在多個面中的散射光學系統產生光分布。對於如在圖1中示出的構造例如可設想，在光導體模塊14的光入射面中使用圓筒形結構，並且在輸入耦合模塊12的光出射面中使用附加的圓筒形結構，其中在實施形式中，在一個面中的圓筒形結構設置成與在另一個面中的圓筒形結構平行。在可選的實施形式中，在一個面中的圓筒形結構的定向與在另一個面中的圓筒形結構的定向形成角度。在此，特別是優選垂直交叉的構造。 這裡提出的光導體裝置優選用於機動車照明裝置中，其中，端面用作可見的照明的表面，並且其中，輸入耦合模塊12和需要時光導體裝置的與輸入耦合模塊12相鄰的第一部段由遮光板和/或遮蓋框架從外面遮蓋，以防止被看到。
權利要求
1.一種光導體裝置(10)，所述光導體裝置(10)用於機動車照明裝置中，並且所述光導體裝置(10)具有輸入耦合模塊(12)、與所述輸入耦合模塊(1 在結構上分隔的光導體模塊(14)，以及用於影響光分布的光學系統(16)，所述光學系統(16)對輸出耦合的光線G6) 上的量的影響是可忽略的，其中，所述光導體模塊(14)具有第一端面(18)和通過殼面02) 與所述第一端面(18)分隔的第二端面(20)，其中，所述第一端面(18)設置成，將從所述輸入耦合模塊(12)中發出的光線04)吸收到所述光導體模塊(14)中，並且其中，所述第二端面OO)設置成，使通過所述第一端面(18)吸收的光線06)從所述光導體模塊(14)中射出，其特徵在於，用於影響光分布的所述光學系統(16)設置在所述光導體裝置(10)的與所述第二端面OO)不同的面上。
2.如權利要求1所述的光導體裝置(10)，其特徵在於，所述輸入耦合模塊(12)具有光源模塊(28)和光學模塊(30)。
3.如上述權利要求之一所述的光導體裝置(10)，其特徵在於，所述輸入耦合模塊(12) 設置成，產生在所述輸入耦合模塊(1 的光出射面G2)上均勻地分布的平行的光線。
4.如上述權利要求之一所述的光導體裝置(10)，其特徵在於，用於影響光分布的所述光學系統(16)設置在所述第一端面(18)中。
5.如上述權利要求之一所述的光導體裝置(48)，其特徵在於，用於影響光分布的所述光學系統(5 設置在所述殼面0 中。
6.如上述權利要求之一所述的光導體裝置(M)，其特徵在於，用於影響光分布的所述光學系統(56)設置在所述輸入耦合模塊(1 中的光出射面(58)中。
7.如上述權利要求之一所述的光導體裝置(10;48力4)，其特徵在於，用於影響光分布的所述光學系統(16 ；52 ；56)具有散射光學系統，所述散射光學系統使所述光線在經過所述散射光學系統時，或在所述端部光學系統上反射時，沿通過所述散射光學系統的形狀和構造預先確定的方向折射或反射。
8.如上述權利要求之一所述的光導體裝置(10；48力4)，其特徵在於，所述散射光學系統具有彎曲成墊狀的表面。
9.如上述權利要求之一所述的光導體裝置(10;48力4)，其特徵在於，所述第二端面 (20)具有矩形的橫截面。
10.如上述權利要求之一所述的光導體裝置(10;48力4)，其特徵在於，所述第二端面是平坦的。
11.如上述權利要求之一所述的光導體裝置(10;48力4)，其特徵在於，所述第二端面 (20)具有在空間中彎曲的表面。
12.如上述權利要求之一所述的光導體裝置(10;48力4)，其特徵在於，它的光導體模塊(14、50、60)具有在空間中彎曲或彎折的分布。
13.如上述權利要求之一所述的光導體裝置(10；48力4)，其特徵在於，所述光導體裝置(10 ；48 ；54)的光導體模塊(14 ；50 ；60)在其總長度上為矩形或者幾乎為矩形。
全文摘要
本發明涉及一種光導體裝置(10)，其用於機動車照明裝置中，並且具有輸入耦合模塊(12)、光導體模塊(14)以及用於影響光分布的光學系統(16)，其中，所述光導體模塊(14)具有第一端面(18)和第二端面(20)，以及殼面(22)，其中，所述第一端面(18)設置成，將由所述輸入耦合模塊(12)發出的光線(24)吸收到所述光導體模塊(14)中，並且其中，所述第二端面(20)設置成，使光線(26)從所述光導體模塊(14)中射出。所述光導體裝置(10)的特徵在於，用於影響光分布的所述光學系統(16)設置在所述光導體裝置(10)的與所述第二端面(20)不同的面(18)上。
文檔編號F21V8/00GK102252262SQ20111008739
公開日2011年11月23日 申請日期2011年4月6日 優先權日2010年4月6日
發明者馬蒂亞斯·格鮑爾 申請人:汽車照明羅伊特林根有限公司