CN103032793A - 照明装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于汽车的照明装置，具有多个在发光面中呈矩阵排列的光源，具有沿光源的主辐射方向来看布置在光源前方的光线成形光学单元，以及具有布置在光线成形光学单元与光源之间的其他光学单元，所述其他光学单元具有多个光学元件，其中，所述光学元件呈矩阵排列并且每个光学元件都与一个光源相配，其中，所述其他光学单元构造成扩散光学单元，具有多个交叉布置的、用于构成作为光学元件的多边形反射体的条状反射体节段并且具有多个光线成形元件，所述光线成形元件与光源相对应也呈矩阵排列，并设置在光源与多边形反射体之间。

Description

照明装置
技术领域
本发明涉及一种车用照明装置，具有多个在发光面中呈矩阵排列的光源，具有沿光源的主辐射方向来看布置在光源前方的光线成形光学单元，以及具有布置在光线成形光学单元与光源之间的其他光学单元，所述其他光学单元具有多个光学元件，其中，所述光学元件呈矩阵排列并且每个光学元件都与一个光源相配。
背景技术
特别是在汽车工业中有这样不断上升的需求：借助于照明装置产生可寻址的或者动态的光线分布。例如，当在前面行驶的汽车或者迎面而来的行人停留在光线分布区时，远光灯功能的特定区域应该被遮暗。为实现这种形式的可寻址的光线分布，多个可单独操控的光源(尤其是发光二极管)将被逐渐阻挡。由各个单独光源放射出的部分光束将在随后的光线成形光学单元中汇聚到一起，并形成所需的光线分布。但在这种情况下，存在这样的问题：根据光学技术的观点，示例性地以矩阵形式布置的光源，相互之间不具有最优的侧边间距。具有多个SMD(表面贴装器件)-构造形式的独立发光二极管的照明装置时常会在光源之间具有过大的侧边间距。在这种情况下，在光线分布区域可能会形成光斑(光线空隙)，即没有被照亮或者亮度不够的区域。所述区域会造成干扰，而且，出于安全考虑应该被避免。
为了在光源间距不利的情况下也能获得均匀的光线分布并且避免光斑，由各个独立光源发射出的部分光束将在光源附近被扩散。例如，由DE 10 2008 005488 A1作了如下公开：在布置于同一发光面的各光源与设置在光源前方光路上的光学单元之间，设置有透明的、微结构的薄板。借助于所述薄板，各单独光源的部分光束将被扩散。而通过部分光束的扩散作用，可产生均匀的、至少很大程度上没有光斑的光线分布。为此，透明薄板例如具有一些经开槽的或者带网纹的表面。尽管透明薄板的应用基本上已得到验证，但在设置有唯一共用薄板的情况下，各部分光束的单独扩散作用只可能有限制地实现。
另一种用于实现各部分光束在光源附近成形的可行性，在DE 10 2008 013603 A1、DE 10 2008 044 967 A1和DE 10 2009 053 581 B3中作了公开。这里，带有多个按矩阵形式布置的各个光学元件的光学单元被设置在光源附近，其中，每个光学元件都被精确地仅分配给一个光源。为此，由各个独立光源发射出的部分光束本质上将仅在分配给光源的光学元件中成形。各个光学元件具有沿光线走向扩大的横截面——例如呈截椎体形或金字塔形的轮廓。因此，它们的制造费用很高。此外，应对光线进行变形的光学元件由结构形式决定其不能或者只能受限制地用于对部分光束进行扩散以及实现均匀的光线分布。
发明内容
由此，本发明的任务在于，提供一种用于对多个光源的部分光束进行扩散的光学单元，所述光学单元具有高的效率并可实现可单独开关的光源之间的精确分隔，此外，还易于制造以及可产生均匀的光线分布。
为解决该任务，本发明连同权利要求1的前序部分以如下方式体现其特征，即，所述其他光学单元构造成扩散光学单元，具有多个交叉布置的、用于构成作为光学元件的多边形反射体的条状反射体节段，并且具有多个光线成形元件，所述光线成形元件与光源相对应也呈矩阵排列，并设置在光源与多边形反射体之间。
本发明独特的优点在于，通过设置光线成形元件，其他光学单元的效率将得以提高。光线成形元件使光源发射出的光线至少有一部分沿多边形反射体方向发生偏转，以产生这样的效果：散射光部分得以减少，而且，光线投射到条状反射体节段上的角度也将减小。通过减小所述角度，光线在多边形反射体中将更不经常发生反射，从而使光损失减少。
因此，本发明的核心在于，除由条状反射体节段构成的多边形反射体外设置有额外的光线成形元件——特别是透镜和/或反射体。在此，具有特定光学特性的透镜和反射体，也可以更小的结构成本低廉地大批量生产。
按照本发明有利的实施形式，多边形反射体被构造成三角形反射体和/或四边形反射体。有利的是，三角形反射体和四边形反射体极其容易实现。此外，三角形和四边形反射体特别适用于满足针对可寻址的、动态的光线分布的法律规定。在四边形反射体中，特别有利的是矩形反射体和菱形反射体，在此，制造和安装将进一步得以简化。
示例性地，多边形反射体可被构造成带有规则布置的、与光源的发光面相垂直的条状反射体节段的规则多边形反射体。潜在光源的光学技术特性，可有利地通过条状反射体节段的规则布置以及相对发光面的垂直取向特别精确地预先确定和调整。同时，当基于多边形反射体的恒定横截面，每个部分光束的光线分布的相同部分被照亮时，光线分布的均匀性将得到进一步改善。
按照本发明的一种改进方案，光线成形元件被相互连接，以构成矩阵式构造。矩阵式相互连接的光线成形元件可有利地特别简单地操作——特别是安装和对齐。矩阵式构造可示例性地具有便于作为整体的矩阵式构造与光源和/或矩形反射体对齐的定位标志或者类似物。
按照本发明的一种改进方案，在相邻的光线成形元件之间至少部分地设置有遮光板。通过在相邻的光线成形元件(特别是透镜)之间设置遮光板，可减小被错误转向的光线的份额，而所述错误转向光线是从光源出发经过例如多次反射后射入分配给相邻光源的矩形反射体中。由此，光束在光线分布的可独立开关的节段中的区分得以改善，而且，在关断区域的炫目光线也得以避免。
按照本发明的一种改进方案，由不透光材料构成的、具有凹口的嵌入件至少局部地由透明材料包围，用于实现具有遮光板的矩阵式构造。由所述透明材料在凹口的区域中形成透镜作为光线成形元件。由此有益地提供具有集成式遮光板的、作为光线成形元件的透镜的矩阵式构造。在选择合适材料的情况下，矩阵式构造将通过集成的遮光板可以在机械上特别稳定和/或具有在热方面有利的特性。特别地，嵌入件(遮光板)可由具有较小热膨胀系数的材料构成，以产生如下效果，即，使得矩阵式构造在交替变换的温度负荷下仅产生较小的形变。
根据本发明的一种改进方案，至少有一些条状反射体节段在与光源相背离的一侧具有被切边构造的自由的反射体边缘。借助于自由的反射体边缘的切边，在矩形反射体中扩散开的部分光束的其中一部分将被转入相邻反射体中。由此，在该区域的光线分布将进一步均匀化。
按照本发明的一种改进方案，至少有个别条状反射体节段相对于发光面的铅垂线呈倾斜布置。基于条状反射体节段的倾斜位置，可有利地实现光线分布的扩散——尤其是更大的垂直的角度区域。由此，将特别是在远光区域形成被照亮区域的垂向延伸。
本发明的其他优点可从其他从属权利要求中得出。
附图说明
本发明的实施例将在随后借助于附图作进一步阐述。
附图所示：
图1在第一种构造型式中的扩散光学单元的透视图；
图2按照图1的扩散光学单元的俯视图；
图3扩散光学单元按照图2中A-A剖面的截面图；
图4具有光线成形光学单元、光源和按照图1的扩散光学单元的照明装置，以及针对光源的光路；
图5扩散光学单元的带有集成遮光板的备选实施形式；
图6扩散光学单元的第三种实施形式；
图7具有扩散光学单元的第四种实施形式的照明装置；
图8扩散光学单元的第五种实施形式。
具体实施方式
按照图1至3的扩散光学单元1沿照明装置的主辐射方向2设置在多个在发光面3中呈矩降形式相互间隔布置的特定数量的光源4之前。扩散光学单元1具有多个被示例性构造成矩形反射体5的多边形反射体5。矩形反射体5由相互交错布置(相交)的条状反射体节段6构成。条状反射体节段6的第一部分6.1间隔均匀且相互平行，并具有有光学效果的、与发光面3垂直的反射面7。条状反射体节段6的第二部分6.2同样均匀间隔布置，并且与条状反射体节段6的第一部分6.1成90°角。在这里，侧面7也被设置成与发光面3垂直。在矩形反射体5与光源4之间，布置有作为光线成形元件的透镜8。透镜8如同光源4和矩形反射体5也以矩阵形式对齐。其中，每个透镜8以如下方式被精确地分配给光源4和反射体5，即：由光源4发射出的部分光束在该透镜8中成形，并沿着矩形反射体5方向辐射。
透镜8相互连接，并构成矩阵式构造9。矩阵式构造9具有平面结构，并且基本上在发光面3中延展。在本发明的当前实施例中，矩阵式构造9同时也作为条状反射体节段6的载体。
图4示出的是照明装置的扩散光学单元1。所述照明装置具有示例性地由单个透镜构成的光线成形光学单元10。扩散光学单元1被布置在光线成形光学单元10与光源4之间。其中，扩散光学单元1被紧靠地分配给光源4，但与光线成形光学单元10间隔布置。由光源4发射出的部分光束在相应的透镜8中成形，并沿相应的矩形反射体5的方向辐射。在矩形反射体5中，光在侧面7上发生反射，并以如下方式扩散，即，使得从扩散光学单元1出去的光均匀分布。在放弃扩散光学单元1的情况下基于光源的间隔布置而在光线分布区可被识别到的、被视为干扰的光斑(光间隙)，将在部分光束的扩散效果下被避免或者说被明显减少。
扩散光学单元1如图5所示的第二实施形式，具有设置在矩阵式构造9区域内的遮光板11。遮光板11以如下方式布置，即，特别是从光源4侧面发出的光被投射到遮光板11上，并由此不再被投射到相邻的透镜8或者相邻的矩形反射体5上。因此，通过所述遮光板11散射光将得以减少。
遮光板11以嵌入件12形式实现，并相互连接成一体件。嵌入件12具有一列凹口13。在凹口13区域，构造有扩散光学单元1的透镜8。为形成矩阵式构造9，嵌入件12被示例性地喷镀有透明塑料。在此，在凹口13区域将形成透镜8。嵌入件12示例性地由具有较小热膨胀系数的材料构成。基于较小的热膨胀系数，在交替变化的热负荷下，嵌入件12及矩阵式构造9只会发生轻微形变。此外，嵌入件12可赋予矩阵式构造9机械稳定性。当喷镀具有弹性的透明材料(如硅酮)来构成透镜8时，这一点将特别适用。
扩散光学单元1如图6所示的第三实施形式，设置有在相邻透镜8之间延展的条状反射体节段6。镜面反射体节段6朝向光源4的边缘区段14将由此起到遮光板11的作用，并阻止从光源4侧面照射过来的光线投射到相邻的透镜8或者相邻的矩形反射体5中。
具有如图7所示第四结构型式的扩散光学单元1的照明装置的另一个实施形式，具有作为光线成形元件的、替代透镜8的反射体15。反射体15被设置在矩形反射体5与光源4之间的透镜8的位置上。通过反射体15，从光源4发射出的光线将沿矩形反射体5的方向发生偏转。被构造得非透明的反射体15，将自然地起到用于阻止光线进入相邻矩形反射体5的遮光板11的效果。
扩散光学单元1如图8所示的第五实施形式，具有非规则布置的条状反射体节段6.1以及与之交错布置的条状反射体节段6.2，所述反射体节段在与光源4相背离的自由的反射体边缘16区域被构造成切边状。条状反射体节段6的第一部分6.1的外部条状反射体节段6’相对于发光面3的铅垂线呈倾斜布置，从而形成自身横截面不断扩大的矩形反射体5’。通过外部条状反射体节段6.1’的倾斜布置，使得例如在远光区域具有更大垂直角度范围的照明成为可能。通过光线分布的垂直延展，被照亮的区域将变得更大。可选地，由倾斜的条状反射体节段6.1’构成的矩形反射体5’可被分配经改造的、特别是非对称的透镜8’。
在被切边的反射体边缘16区域构造出的矩形反射体5”同样具有几何外形被修改的透镜8”。通过自由的反射体边缘16的切边，反射体腔8”的闭合边缘可从光线成形单元10的轮廓分明的区域伸出。在被切边的区域，光的一部分将转入相邻节段。由此，在该区域的光线分布将均匀化。
透镜8、8’、8”可具有作为自由曲面连接的光耦入面和/或光耦出面。特别地，透镜阵列(矩阵式构造9)的平坦一侧可被构造成平面(平的)。尽管在示出的实施例中矩阵式构造9朝向光源4的平坦一侧被构造成平的，但朝向矩形反射体5、5’、5”的平坦侧也同样可被构造成平的。
附图标记
  1   扩散光学单元
  2   主辐射方向
  3   发光面
  4   光源
  5、5’、5”   矩形反射体
  6   条状反射体节段
  6.1   条状反射体节段的第一部分
  6.2   条状反射体节段的第二部分
  6’   倾斜的条状反射体节段
  7   侧面
  8、8’、8”   透镜
  9   矩阵式构造
  10   光线成形光学单元
  11   遮光板
  12   嵌入件
  13   凹口
  14   边缘区段
  15   反射体
  16   自由的反射体边缘

Claims (10)

1.一种用于汽车的照明装置，具有多个在发光面中呈矩阵排列的光源，具有沿光源的主辐射方向来看布置在光源前方的光线成形光学单元，以及具有布置在光线成形光学单元与光源之间的其他光学单元，所述其他光学单元具有多个光学元件，其中，所述光学元件呈矩阵排列并且每个光学元件都与一个光源相配，其特征在于，所述其他光学单元构造成扩散光学单元(1)，所述其他光学单元具有多个交叉布置的、用于构成作为光学元件的多边形反射体(5、5’、5”)的条状反射体节段(6、6’)并且具有多个光线成形元件(透镜8、8’、8”，反射体15)，所述光线成形元件与光源(4)相对应也呈矩阵排列，并设置在光源(4)与多边形反射体(5、5’、5”)之间。
2.按照权利要求1所述的照明装置，其特征在于，设置透镜(8、8’、8”)或反射体(15)作为光线成形元件。
3.按照权利要求1或2所述的照明装置，其特征在于，光线成形元件(透镜8、8’、8”，反射体15)彼此相连，用于形成矩阵式构造(9)。
4.按照权利要求1至3之一所述的照明装置，其特征在于，设置三角形反射体和/或四边形反射体，尤其是矩形反射体(5、5’、5”)和/或菱形反射体作为多边形反射体(5、5’、5”)，和/或多边形反射体(5、5”)由垂直于光源(4)的发光面(3)定向的条状反射体节段(6)构成。
5.按照权利要求1至4之一所述的照明装置，其特征在于，在相邻的光线成形元件(透镜8、8’、8”)之间，至少局部地设置有遮光板(11)。
6.按照权利要求1至5之一所述的照明装置，其特征在于，由不透光材料构成的、具有凹口(13)的嵌入件(12)至少局部地由透明材料包围，用于实现具有遮光板(11)的矩阵式构造(9)，其中，由所述透明材料在凹口(13)的区域中形成透镜(8、8’、8”)作为光线成形元件。
7.按照权利要求1至6之一所述的照明装置，其特征在于，条状反射体(6、6’)延伸至各光线成形元件(透镜8、8’、8”)之间，用于实现遮光板(11)。
8.按照权利要求1至7之一所述的照明装置，其特征在于，遮光板(11)由具有较小热膨胀系数的材料构成。
9.按照权利要求1至8之一所述的照明装置，其特征在于，至少有几个条状反射体节段(6、6’)在与光源(4)相背离的一侧具有切边构造的自由的反射体边缘(16)，用于改善光线分布的均匀性。
10.按照权利要求1至9之一所述的照明装置，其特征在于，至少有个别条状反射体节段(6、6’)相对于发光面(3)的铅垂线倾斜地布置。
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