包括光导的用于机动车辆的灯的制作方法

包括光导的用于机动车辆的灯
发明领域
1.本发明涉及用于机动车辆的照明装置或信号装置，更具体地，涉及一种机动车辆光信号模块的光导和光反射耦合器系统。


背景技术：

2.改善车灯外侧照明的外观的努力是原始设备制造商(oem)和众多部件/系统供应商之间的持续努力。特别令人感兴趣的是希望改善外侧照明的外观以使其均匀，同时满足均匀性要求和法规要求。本发明涉及一种这样的创新解决方案并提供了一种照明或信号装置，该照明或信号装置可以改善外侧照明的外观，同时仍满足均匀性要求和法规要求。
3.已知的车灯光学装置包括提供不同的照明功能和信号功能的光导。特别地，具有多个光源的光导被设计为将产生的光束朝向车辆的前进方向传输。此外，光学装置部件包括多个光耦合反射器(也称为“耦合器”)、出光面和将耦合器与出光面连接的光引导部。这样的已知的光学装置部件并非设计为将光朝向车辆的外侧/侧面发送，而是朝向车辆的前侧引导。
4.可能与这种技术相关的文献包括专利文件：us 7,639,918 b2和us 7,686,497 b2；美国公布文件us 2015 0233 539 a1，出于所有目的均通过援引并入本文。
5.因此，在本发明提出的各种目标中的一个目标是通过增强的光效控制、照明效率和改进的光度测量布置来应用多光源光导系统。另一个目标是增加光分布传播以满足照明均匀性要求和法规要求。另一个目标是通过将产生的废光或透射光引导到车辆侧面来提高效率。又一个目标是沿车辆灯模块的外侧面发光面实现更亮的照明方面和可见度。
6.本发明在此克服了已知提及的光学装置部件的一个或多个问题和缺点以及光方向受限的光学装置的相关联的通常已知的限制。


技术实现要素：

7.本发明针对上述一个或多个问题的独特解决方案。相信本发明提供了一种照明和/或信号装置，该照明和/或信号装置可以改善外侧照明的外观，同时产生高效且均匀的光束。特别地，本发明提供了具有光导的光学装置，该光导包括在其侧表面的一个侧表面上具有光学件的耦合器，其中，具有耦合器的相关表面的光学件适于将一部分光束朝向车辆的外侧面引导。因此，改善了车辆的侧面外侧照明的外观或照明效果。
8.因此，根据本发明的第一方面，设想了用于机动车辆的光学装置，该光学装置包括：多个光源；以及具有光轴的光导，该光导包括：多个耦合器、出光面以及连接耦合器和出光面的光引导部；其中，每个耦合器被布置为接收来自至少一个光源的光束，并将一部分接收到的光束重新引导以产生准直光束，其中，每个耦合器的轮廓由弯曲的小面和连接到该弯曲的小面的成角度的小面表面形成，其中，这些耦合器并列并与相继或邻接的耦合器相偏移，以产生成角度的小面表面，并且每个成角度的小面表面包括多个光反射小面；其中，每个耦合器的弯曲的小面适于接收其他部分的准直光束并经由光引导部和出光面将该其
他部分朝向车辆的前进方向引导；并且其中，每个耦合器的成角度的小面表面的多个光反射小面适于接收另一部分的准直光束并经由光引导部和出光面将另一光束部分朝向车辆的外侧面引导。
9.本发明可以进一步由本文所述特征(例如出光面，该出光面包括适于在出光面处透射、反射或漫射光的多个阶梯状表面小面)的一个或任意组合表征；这些多个反射面是多个棱镜，优选为并列的元件；该至少一个光源设置于耦合器的顶部并且与光导的光轴基本上正交；光引导部包括上面及底面，该上面和该底面平行且由出光面互连；耦合器的厚度尺寸与光引导部的厚度尺寸相同；来自弯曲的小面的光束部分沿着光导的光轴传播；成角度的表面相对于光轴成角度；每个耦合器包括用于使接收的光束准直的准直器；光导和至少一个光耦合器包括单个聚合物片；光学装置用于为机动车辆提供照明、信号或既提供照明也提供信号；以及从耦合器的成角度的表面小面引导到出光面的准直光束是平行光线束的形式；多个耦合器沿y轴间隔定向，并且该多个光源沿z轴定位；以及该多个耦合器沿着光导挤出的方向定向。
10.因此，根据本发明的第二方面，考虑到用于机动车辆的照明和/或信号装置，该照明和/或信号装置包括：反射器组件；透镜；壳体；以及光学装置，其中，该光学装置包括：多个光源；具有光轴的光导，其中，该光导包括：多个耦合器、出光面以及连接耦合器和出光面的光引导部；其中，每个耦合器被布置为接收来自至少一个光源的光束，并使所接收的光束准直以产生准直光束，其中，每个耦合器的轮廓由弯曲的小面和连接到该弯曲的小面的成角度的小面形成，其中，耦合器并列并与相继或邻接的耦合器相偏移，以产生成角度的小面表面，并且每个成角度的小面表面包括多个光反射小面；其中，每个耦合器的成角度的小面表面的多个光反射小面适于接收准直光束部分，并且经由光引导部和出光面将准直光束部分朝向车辆侧引导；并且其中，每个耦合器的弯曲的小面适于接收其他准直光束部分并且经由光引导部和出光面将其他准直光束部分朝向车辆的前进方向引导。
11.应当理解，上述参考的方面和示例是非限制性的，因为本发明内存在其他方面，如本文所示和所述。
附图说明
12.图1a示出了根据本发明的用于机动车辆的光学照明装置的示例性视图。
13.图1b示出了根据本发明的描绘相对于在图1a的光学照明装置的视图中的光源位置的成角度的表面和间距的耦合器特征的方面。
14.图1c示出了根据本发明的图示在图1a的光学照明装置的视图中相对于光源沿着成角度的表面的光学器件位置的耦合器特征的方面。
15.图2示出了根据本发明的实施例的图1a的光学装置操作的产生的光束或光线分布路径。
16.图3a示出了根据本发明的图1a所示的示例性光学装置的等距视图。
17.图3b示出了根据本发明的图1a所示的示例性光学装置的后视图。
18.图4示出了根据本发明的从外侧面看到的示例性光学装置的方面。
19.图5a示出了根据本发明的没有应用光学器件的图4方面的光学装置的示例性光度测量分布。
20.图5b示出了根据本发明的具有外侧照明应用光学器件的图4方面的光学装置的示例性光度测量分布。
具体实施方式
21.本发明提供了一种照明和/或信号装置，该照明和/或信号装置可以改善外侧面照明的外观，同时产生高效且均匀的光束。
22.本公开的特别兴趣和主要焦点是提供具有如在相关图中所示的光导的光学装置。图1示出了根据本发明的用于机动车辆的光学装置的立体图。
23.为了更简洁，下面将参考各图中所示的正交参考系，其中，x轴方向可以表示光轴方向和纵向方向，其中，y轴方向垂直于x轴方向并共同形成水平面。z轴可以表示竖直方向，竖直方向垂直于水平面(由x轴和y轴表示)。y轴可以对应于光学装置的宽度，lax轴可以对应于光学装置的宽度，并且z轴可以对应于光学装置的高度。
24.除非另有定义，否则本文使用的所有技术和科学术语与本技术所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同。
25.图1所描绘的光学装置100包括多个光源1和具有光轴(oa)的光导105。光导105包括多个耦合器110、出光面115和连接耦合器110和出光面115的光引导部120。考虑到在相关部件与部件组件之间的关系(例如，至少几何特性和材料特性)在解决上述背景技术部分中描述的一个或多个问题时非常重要。部件和部件组件中的每一者及其关系在以下段落中更详细地具体地公开。
26.光源1
27.光源1表示电磁辐射的视觉感知源或视觉感知的辐射能(包括电磁光谱内的“可见”光)的通电源，但可以包括电磁能量或辐射能量的广泛的组合或范围，该电磁能量或辐射能量包括x射线能量、紫外线能量和红外线能量、微波光谱和无线电波光谱。光源可以包括每个常规和合适的照明元件源，比如基于灯丝的灯或白炽灯、荧光灯、弧光或气体放电型灯、发光二极管(led)或其他合适的常规源。
28.这些多个光源优选地是发光二极管(led)类型。光源1相对于光导105设置在预定点。在示例中，光源布置在位于光学装置100周围或集成在该光学装置内的印刷电路板(pcb)(由133表示但未示出)上(即，光源以图3a中的示例方式布置，使得光源面向光导105的底面)。pcb 133可用于为光源供电、控制和承载光源。应当理解，光源的数量可以取决于光导105的尺寸。应当注意，每个光源的光轴l的发射垂直于光导105。在实施例中，多个光源1可以布置在单个pcb上。在另一个实施例中，多个光源1可以布置在不同的pcb上。
29.成角度的小面125；弯曲的小面130
30.成角度的小面125和弯曲的小面130用作形成在发光体120上的多个串联布置的光反射表面，并且可以包括在与光接触(或者通过光照射、光穿透或经由通过产生的表面形式图案或几何结构的反射)时提供特定光学效果的几何形状。弯曲的小面130适于接收来自耦合器110的准直光的部分，并且经由光引导部120将这样的光部分朝向与光轴oa对齐的车辆的前进方向引导。
31.光学器件135
32.光学器件或光反射小面135用作发光体上的串联布置的几何形式(例如，在透镜材
料表面上形成的图案)，并且可以包括形成的切口、突起、压痕、特定形式图案、具有许多小面的结构，以便在与光接触(或者通过光照射、光穿透或经由通过产生的形式图案或几何结构的反射)时提供特定的光学效果。光分布小面可以符合于几何形状/与几何形状符合，这些几何形状包括简单的几何三角形、正方形、菱形、四边形、多边形、球形、圆顶形或珠状、浅凹形、圆锥形、凹形、凸形或这种类似形式或其他定制形式。
33.横轴lax
34.横轴lax用作限定横向方向的参考轴线，光沿着该横向方向传播通过光学系统，沿该光学系统存在某种程度的旋转对称。术语“横轴”在本文中用于指代假想线或用作限定光沿着其传播的路径的旋转平面。
35.光导105
36.光导105可以是发光介质120或光引导部120的精制部件，用作光波(包括电磁粒子或变光谱光波)穿过的材料体。例如，光波经过或穿过引导材料或“介质”材料。光导105可以由单元化的、整体的或由组成主体部件的组合构成或形成。发光介质120的材料可以包括刚性体或具有可变柔性的材料体或具有相对弹性的材料体或凝胶橡胶化的材料。发光介质120可以由简单的几何形状或定制形状形成，并且可以包括各种着色剂或添加剂特征，这些各种着色剂或添加剂特征可以在各种水平上干扰光传输，但仍然允许以不同程度穿过“介质”主体的光传输。
37.光导105采用片材的形式。术语“片材”理解为是指沿厚度方向由两个面界定的形状，这两个面在至少一部分形状上彼此基本上平行。片材本身的形状可以具有非平面形状。根据本发明的实施例，光导105优选地由透明塑料通过注塑成型制成。光导105可以是弯曲的，遵循车辆前灯的弯曲的几何形状。在其他实施例中，光导105可以不同地弯曲。然而，本发明不限于弯曲的光导，还可以扩展到直线的光导。在实施例中，光导105是整体的，换言之，由单件形成，例如通过塑料材料的成型形成。光导105包括光引导部120，该光引导部连接耦合器110和出光面115。光引导部120将从耦合器110接收的光束引导到出光面115。在实施例中，出光面115包括多个阶梯状表面小面，这些阶梯状表面小面适于在出光面处透射、反射或漫射光。
38.光轴oa
39.光轴oa用作限定主光路的参考轴线，光沿该主光路传播通过光学系统，沿该光学系统存在某种程度的旋转对称性。术语“光轴”在本文中用于指代假想线或用作限定光沿着其传播的路径的旋转平面。
40.耦合器110
41.耦合器110或光耦合反射器用于收集周围产成的光，并使用所述耦合器的反射表面以特定方式或沿着定制方向(特定点、位置、随机方向或聚焦目标区域)分配或重新引导这样的相关的产生的光。
42.这些多个耦合器110适于将来自光源的光经由出光面115朝向车辆的前进方向和车辆的外侧面传输。如图3a所示，光学装置100包括多个光学耦合器110，这些多个光学耦合器位于光导105的入光面145处。因此将理解耦合器110与光导105的入光面相关联。耦合器110沿着在光导105的挤出方向定向。换言之，耦合器110沿y轴定向(或沿描绘的lax横向间隔开)。这里在图1中，示出了六个光耦合器。应当理解，耦合器110的数量不限于六个并且尤
其取决于光导105的尺寸。耦合器110被布置为接收来自至少一个光源1的光束，并且准直接收的光束以产生准直光束。每个耦合器110的轮廓由相互连接的弯曲的小面130和成角度的小面表面125形成。如图所示，耦合器110并列并与相继或邻接的耦合器110偏移，以产生成角度的小面表面125，并且每个成角度的小面表面125包括多个光反射小面135。在实施例中，这些多个反射面135是多个棱镜，优选为并列的元件。
43.每个耦合器110被配置为将光导105的光与相应的准直器140耦合。在实施例中，光导105的光引导部120的厚度尺寸与耦合器110的厚度尺寸相同。
44.准直器140
45.准直器140或光反射耦合器用于收集周围产生的光，并沿着特定或定制的方向分配或重新引导这样相关的产生的光(收集的光相对于参考点或特定点、位置、随机方向或聚焦目标区域以平行光束引导)。
46.准直器140可以与每个耦合器110相关联。准直器140和相关联的耦合器110可以接触。准直器140可以包括透镜、反射器、折射器(图中未示出)或任何其他凹形或凸形准直装置。准直器140具有顶面入口(145和图3a所示)，当光源设置在准直器140的顶面入口145时，该顶面入口是适于接收光源发射的光的入光侧。至少一个光源1可以与每个准直器140相关联，并且该至少一个光源1可以以这样的方式布置，使得由该至少一个光源发射的准直光束大部分根据光导105的光轴oa被引导，换言之，该至少一个光源沿着x轴方向发射光束。
47.在实施例中，准直器140适于接收相关联的光源发射的光束并且使发射的光束准直。然后，准直光束朝向耦合器110的成角度的小面表面125和弯曲的小面130引导。
48.图la至图2示出了光学装置100的操作，将参照图2详细描述该光学装置。图2示出了根据本发明在光学装置100的操作期间产生的光线的路径。光线的路径由附图标记150和155以概括方式表示。在操作中，光源发射的光线或光束可以被准直器140准直，以产生准直光束。准直光束然后朝向耦合器110的成角度的小面表面125和弯曲的小面130传输，其中，成角度的小面表面125和弯曲的小面130反射准直光束。
49.每个耦合器110的成角度的小面表面125的多个光反射小面135适于接收一部分准直光束，该准直光束经由光引导部120和出光面115朝向车辆外侧面引导。光线朝向车辆外侧面的路径由用附图标记150表示的图2中所示的箭头来表示。
50.每个耦合器110的弯曲的小面130适于接收其他部分的准直光束，并经由光引导部120和出光面115将准直光束部分朝向车辆的前进方向引导。弯曲的小面130被配置为沿着与光学装置100的光轴oa基本上平行的方向、换言之沿着x轴方向引导光束。光线朝向车辆的前进方向的路径由图2中的光线和光束图示表示，并由附图标记155表示。
51.因此，与具有多个光源的传统光学装置相比，本发明的具有照明信号模块的车辆外侧面照明的外观的光学装置100得到改进。
52.图3a示出了根据本发明的图1a的光学装置100的等距视图。图3a中清楚示出了准直器140的面入口145。当光源设置在准直器140的面入口145处时，面入口145是适于接收光源发射的光的入光侧。
53.在实施例中，光学装置100是整体的。换言之，例如通过塑料材料的成型由单件形成，即，光导和该至少一个光耦合器包括单个聚合物件。
54.如前所述，本发明的光学装置100提供更有效且更均匀的光束，同时改善外侧照明
的外观。
55.在实施例中，光学装置100用于提供机动车辆照明。在另一个实施例中，光学装置100用于为机动车辆提供信号。在另一个实施例中，光学装置100用于为机动车辆同时提供照明和信号。
56.尽管本公开提供了对附图的参考，但附图中所示的所有实施例旨在通过示例的方式来解释本发明的优选实施例，而非旨在限制本发明。已经披露了本发明的优选实施例。然而，对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，某些修改将落入本发明的教导内，并且在不脱离本公开的原理和精神的情况下，可以对本公开进行各种改变或修改，只要这些变化或修改落入权利要求及其等同物所限定的范围内即可，这些变化或修改都是本发明所涵盖的。
57.本文中引用的任何值包括以一单位为增量从较低值到较高值的所有值，前提是在任何较低值和任何较高值之间存在至少2个单位的间隔。例如，如果说明部件的量或过程变量(例如温度、压力、时间等)的值例如为1至90，优选为20至80，更优选地30至70，则旨在在本说明书中明确列举诸如15至85、22至68、43至51、30至32等的值。对于小于1的值，一个单位被视为0.0001、0.001、0.01或0.1(视情况而定)。这些仅仅是具体意图的示例，并且所列举的最低值与最高值之间的所有可能的数值组合将被认为在本技术中以类似的方式明确说明。
58.除非另有说明，否则所有范围包括端点和端点之间的所有数字。与范围有关的“约”或“大约”的使用适用于该范围的两端。因此，“约20至30”旨在涵盖“约20至约30”，包括至少指定的端点。
59.包括专利申请和出版物的所有文章和参考文献的公开内容出于所有目的通过援引并入。
60.描述组合的术语“基本上组成”应包括已确定的要素、成分、部件或步骤，以及对组合的基本和新颖特性没有实质性影响的这样的其他要素、成分、部件或步骤。
61.要素编号清单
62.成角度的表面125
63.顶面入口145
64.集光器132
65.准直器140
66.耦合反射器或耦合器110
67.弯曲的小面130
68.光源1
69.横轴lax
70.光导105
71.出光面115
72.光引导部分-发光介质120
73.发光轴l
74.光轴oa
75.光学装置100
76.光学件或反射表面135
77.成角度的小面150反射的光束的路径
78.弯曲的小面155反射的光束的路径
79.印刷电路板(pcb)133