CN107893970A - 具有多个光输入的光纤照明装置 - Google Patents

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Abstract

在一个实施例中，用于车辆的照明装置包括被配置为产生第一光的第一光源和被配置为产生第二光的第二光源。光纤光面板光学连接到第一光源和第二光源，并且包括多个光纤，每个光纤被配置为沿着光纤的相应长度发光。多个光纤被布置成限定照明区域，使得第一光和第二光从照明区域输出。

Description

具有多个光输入的光纤照明装置
技术领域
本发明涉及照明***，更具体地涉及利用光纤光面板的照明和/或信号装置。
背景技术
众所周知，车辆包含许多类型的照明装置。例如，执行停止灯功能，尾灯功能，头灯功能，日间行车灯功能，动态转向灯功能和雾灯功能的外部车辆照明装置是常见的。
为了减少交通事故，大多数政府提供了规定车辆照明性能要求的安全规定。例如，第108号联邦机动车辆安全标准(FMVSS)规定了在美国境内运行的车辆上的车辆停车灯(即刹车灯)的最低光强度。车辆制造商必须设计车辆照明装置以满足世界各地的这些技术要求或类似的标准。近年来，车辆照明对消费者的审美吸引力也变得重要。因此，考虑到安装有照明装置的车辆的造型，车辆制造商已经努力设计车辆照明装置。此外，车辆制造商可以提供可选的照明效果(除了所需的照明功能之外)以增强车辆造型。
难以提供满足所需技术规范的美观动人的车辆照明装置。例如，现有汽车上的尾灯往往供电不足，需要各种部件，如反光镜。头灯的类似之处在于它们需要多个部件，例如反光镜，截止装置等。美学照明效果导致更多的部件和复杂度。这样的车辆照明装置不容易适应车辆的造型。
近年来，一些车辆制造商正在利用有机发光二极管(OLED)来努力满足车辆照明的期望的照明和美学特性。OLED装置通常采用可以形成三维形状的非常薄的面板的形式。光纤面板LED可能具有与OLED类似的面板形式。例如，美国专利No.6,874,925公开了光纤发光面板组件。然而，这些组件通常仅限于LCD背光照明，外科装置，光线疗法和其他不受车辆照明技术要求限制的应用。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种能够满足车辆照明的技术和美学要求的光纤光面板装置。
本发明的另一个目的是提供一种能够符合车辆造型的光纤光面板装置。
本发明的另一个目的是提供具有多个光源的光纤车辆光面板。
本发明的另一方面是提供一种具有空间照明效果的光纤光面板。
本发明的本文中公开的实施例可以提供这些和/或其它目的。
在一个实施例中，用于车辆的照明装置包括被配置为产生第一光的第一光源和被配置为产生第二光的第二光源。光纤光面板光学连接到第一光源和第二光源，并且包括多个光纤，每个光纤被配置为沿着光纤的相应长度发光。多个光纤被布置成限定照明区域，使得第一光和第二光从照明区域输出。第一光源和第二光源可以连接到多个光纤中的每一个的相反端，并且第一光源和第二光源可被配置为产生相同或不同类型的光。
在照明装置的一些实施例中，多个光纤并排定位在相同的平面中，并且分别交替地连接到第一光源和第二光源。多个光纤可以分别交替地连接到第一光源和第二光源，或者可以包括多组相邻布置的光纤，并且所述多个组交替地连接到第一光源和第二光源。
在某些实施例中，在照明装置中，多个光纤被设置在单个一体的照明面板中。在其他实施例中，多个光纤被设置在并排布置和/或至少部分地彼此重叠的各个子面板中。
多个光纤可以包括从照明区域的第一侧接收第一光的第一光纤和从照明区域的第二侧接收第二光的第二光纤，使得第一光和第二光在所述照明区域中沿不同方向行进。多个光纤可以各自接收来自照明区域的相同侧的光，使得第一光和第二光在所述照明区域中沿相同的方向行进。
在一些实施例中，照明装置包括被配置为控制第一光源和第二光源以实现来自面板的不同的光输出特性的控制器。控制器可以被配置为控制第一光源和第二光源以实现照明区域中的光输出的空间效果和动态效果中的至少一个。
本发明的另一方面涉及一种用于操作具有多个光纤的光纤光面板的方法，所述多个光纤被配置为沿着所述光纤的相应长度发光，并且所述多个光纤被布置成限定照明区域。该方法包括将第一光耦合到面板的多个光纤中的至少一个，并将第二光耦合到面板的至少另一个光纤。控制第一光和第二光的耦合的计时，以为不同的汽车照明功能提供来自照明区域的不同的光输出特性。不同的光输出特性可以分别包括适用于不同汽车照明功能的不同颜色，或分别包括适用于不同汽车照明功能的不同亮度输出。可以控制第一光和第二光的耦合的计时以从面板提供动态照明效果。
本发明的另一方面包括一种光纤照明面板，其具有光纤部分，该光纤部分包括多个光纤，每个光纤被配置为沿着光纤的相应长度发光，并且所述多个光纤被布置成限定面板的照明区域。在光纤部分的第一侧设有光学反射部分。光透射部分设置在光纤部分的与所述第一侧相反的第二侧上。光纤部分、光学反射部分和透射部分中的至少一个被配置为在从所述发光区域发射的光输出特性中产生空间变化。光纤部分、光学反射部分和透射部分中的至少一个具有在发光区域的区域上改变的物理性质。
附图说明
在附图中：
图1是根据本发明的实施例的光纤光面板装置的示意性平面图；
图2是根据本发明的实施例的在照明装置中使用的光纤光面板的平面图；
图3是适于沿着光纤的长度发射光的光纤的示意图；
图4是适于沿着光纤的长度发光的另一光纤的示意图；
图5A和5B示出了根据本发明的实施例的在照明装置中使用的光纤束的替代实施例；
图6是图1的光纤面板的横截面视图；
图7A和7B示出了根据本发明的另一实施例的光纤面板的相应的平面和横截面图；
图8A、8B和8C图示了根据本发明的实施例的替代光纤面板；
图9A、9B和9C图示了根据本发明的另一个实施例的具有在不同平面中的光纤的光纤面板的相应的平面和横截面图；
图10A和10B示出了根据本发明另一实施例的具有在不同平面中的光纤的光纤面板；
图11A和11B示出了根据本发明另一实施例的具有在不同平面中的光纤的光纤面板；
图12A和12B示出了根据本发明另一实施例的具有在不同平面中的光纤的光纤面板；
图13A、13B和13C示出了根据本发明另一实施例的光纤面板；
图14图示了根据本发明的另一个实施例的由几个子面板构成的光纤面板；
图15图示了根据本发明的另一个实施例的具有偏斜光纤的光纤面板；
图16A和16B示出了根据本发明的另一个实施例的由部分重叠的子面板组成的光纤面板；
图17示出了根据本发明的实施例的具有在相同侧上的光学入口的重叠照明面板；
图18A和18B示出了根据本发明的实施例的在照明区域的不同侧上具有光源的光面板；
图19A和19B示出具有多个光源的照明面板，并且图19C示出了根据图18A，18B的光纤布置；
图20A和20B示出了具有向面板的光纤束提供光的不同光源或普通光源的光纤面板的比较；
图21A-21C示出了光学面板的动态照明效果。
图22A和22B是包括根据本发明的实施例的光纤光面板装置的车辆的视图；和
图23是可以实现本文公开的本发明的实施例的车辆环境的简化框图。
具体实施方式
以前已经将光纤光面板用于背光照明液晶显示器和电子控制器以及光线疗法装置中。由本申请的相同申请人于2015年6月19日提交的题为“车辆的光纤照明和/或信号***”的专利申请序列号PCT/US2015/036629(未公开)公开了一种用于车辆外部照明的光纤光面板装置。该申请的全部内容通过引用并入本文。
光纤光面板组件通常包括光源，光源将光输入到具有从其延伸的光纤以形成光面板的光纤束。美国专利No.7、305,163公开了一种光线疗法装置，其向光纤光面板提供多个光源以增加其光输出。光传感器用于测量光源的输出，从而可以保持恒定的光输出，以达到一致的临床效果。然而，本发明人已经认识到，该专利的光面板组件不提供多功能的照明功能，例如来自面板的动态照明效果，这对于汽车照明可能是期望的。
图1是根据本发明的实施例的照明***的示意图。照明***10包括光源20-1、20-2，光纤束44-1、44-2和光纤面板32。光源20-1、20-2分别产生第一光和第二光以连接到光纤面板32，光纤面板32从其表面发射光以满足期望的车辆照明功能。根据本发明的实施例，面板32包括布置成限定面板的照明区域32e的多个光纤28，使得第一光和第二光能够从照明区域32e输出以执行一个或多个车辆照明功能。面板32的一组光纤28的光纤束44-1、44-2具有适于接纳来自相应的光源20-1和20-2的光进入光纤面板32中的构造。
光源20-1、20-2可以是用于产生具有辐射和/或光度特性的光的任何合适的源，以从面板32提供期望的光输出。例如，光源可以提供朗伯图案或适合通量、波长和强度的任何其他辐射图案，以满足面板32的照明功能或美观照明效果。
光源20可以包括一个或多个发光装置或固态光源。术语“固态”通常是指与白炽灯泡或荧光管相对的固态电致发光发射的光。例如，光源20可以包括半导体发光二极管(LED)或激光二极管，OLED，聚合物发光二极管(PLED)，LED灯封装，LED芯片或LED管芯，或者一个或多个这些装置的阵列。在使用多个LED的情况下，它们可以是相同或不同的颜色。应当理解，光源20可以是多个分立的LED或LED光条。具有一个或多个LED的常规印刷电路板(PCB)可以与光纤面板32一起使用。在一个示例中，光源可以是在2.65V和750mA的电流下提供2W、140lm输出的LED。或者，可以提供860mA，6.29V、510lm的白色1x2LED源作为光源20。也可以使用卤素灯泡和/或HID源。
图2是根据本发明的实施例的在照明***中使用的光纤光面板的视图。光纤面板32包括多个光纤28，其沿面板32的长度L延伸，终止于面板的端部32a处。在图2的示例中，光纤28沿着宽度W排列成阵列，使得它们限定大致平坦且大致矩形的面板32和大致矩形的照明区域32e。面板 32和照明区域32e可以采用其它布置和形式，并不限于矩形和/或直线。例如，面板32可以具有通常超过长度L的宽度W。在示例性实施例中，面板32是柔韧且柔性的，并且可以适于被容纳在支撑件或框架中，支撑件或框架可以限定三维形式的光面板32。
在图2的实施例中，多个光纤28相对于彼此和相对于面板32的纵向轴线LA以大致平行的关系布置。然而，应当理解，多个光纤28可以位于相似或不同的位置(例如，平行，非平行，弯曲，弧形或蛇形)处。例如，多个光纤28中的一些可以是直的，而另一些不是。此外，尽管分别示出了多个光纤28沿着面板32的整个长度L延伸，但是多个光纤28中的一些或全部可以延伸小于整个长度。多个光纤28可以比长度L长，并且例如在面板32内布置为圆形，椭圆形，多边形或其它图案。
应当理解，面板32可以包括任何数量的光纤28，这取决于它们将被使用的环境。在一些实施例中，每个面板32有大约五十(50)个0.23mm直径的光纤，或每英寸宽度(每层)具有大约100个光纤。显然，这些只是示意图，可以使用其他数量和尺寸的光纤28。此外，多个光纤28可以具有不同的尺寸或大小，例如不同的直径。因此，多个光纤28可以是不同的形状，尺寸和大小，并且根据所需的光图案或照明功能而以预定形式被修改和布置。
传统的光纤通常通过从光纤的输入端到输出端的全内反射(TIR)透射光。根据本发明的实施例，光学面板***10的光纤28被配置和/或布置为使得沿着光纤28的长度发射光，使得面板32沿着通常不与光纤的纵向轴线LA平行的方向照明，如图2中的点B所示，其表示从页面的平面出来的光线。
图3是适于沿着光纤的长度发射光的光纤的示意图。为了便于大致横向于光纤28的纵向轴线发射的光，光纤28可以被修改为包括诸如多个面或反射表面70的光学装置，多个面或反射表面70将光引导或反射通过光纤28的表面28a。改变光纤28以沿期望的方向引导光可以通过各种方法来实现，包括但不限于：如上所述提供多个面或反射表面70，激光烧蚀光纤28的表面，机械磨损每个光纤28的表面等等。此外，改变例的深度，密度和类型可以沿着光纤的长度变化，以实现沿着光纤28的不同的光输出效果。例如，反射表面70之间的间隔可以在光纤的不同部分中变化以在光纤的表面28a处实现或多或少的光强度。作为另一示例，机械磨损的密度或程度可以沿着光纤渐变，以实现沿光纤28的空间分辨强度输出。
图4是适于沿着光纤的长度发光的另一光纤的示意图。已经发现，如图4所示，缠绕或弯曲光纤也可能导致光离开光纤F的侧表面。因此，使得至少一个或多个光纤28沿着它们的纵向轴线弯曲可以使光纤发光或照明到预定或期望的方向，例如图2中的点B所示的方向。希望通过提供具有填充螺纹T的多个光纤28的编织图案来利用该特征来产生预定的照明功能或效果。可以选择各种编织图案以产生期望的照明功能，效果或特性。在一些实施例中，光面板可以包括如图3所示改变的还和如图4所示编织的光纤。可以使用光纤改变和编织的组合来实现用于从面板32输出的光的多功能的照明功能，包括空间和动态效果。
再次返回到图2，多个光纤28延伸出面板32，并且被聚集并组合成束 44，束44用作面板32的光接收端或输入端。光纤束44可以包括适合于将光纤28保持成预定横截面形状的任何成束元件或物质。图5A和5B示出了根据本发明的实施例的在照明***中使用的光纤束44和成束元件的替代实施例。如图5A所示，光纤束44可以由提供在作为成束元件的光纤 28之间的粘合剂28′保持，以将光纤粘合在一起。或者，光纤束44可以通过如图2所示并在图5B中详细描述的连接件46(例如套管)来保持。束 44还可以包括包裹物，套筒，粘合剂，带，树脂等，以便于将光纤28保持在成束位置处，如图5B中的45所示。
图6提供图1的照明面板的横截面的示意视图。如图所示，面板32包括光纤部分321、光学反射部分323和透射部分327。光纤部分321包括在阵列中并排布置的多个光纤28。如图6所示，光纤28可以被包封在诸如树脂的周围材料325中。粘合剂层可用于连接面板的部分，如下所述。反射部分323和透射部分327是可选的。反射部分323反射从光纤28的后侧输出的光，以便于在照明区域32e中从面板32的单侧输出光。光透射部分327可以设置在面板的发光侧，以实现对从光纤28输出的光的各种光学效果。虽然在图6中示出为平坦的层，但是部分321、323和327 可以是其他非平坦的形式。此外，术语“部分”和“层”在本文中可互换使用并且包括单层和多层结构以及在其上形成有附加材料和/或光学结构的一体结构。
在图1和6的实施例中，光纤28分别连接到第一光源20-1和第二光源 20-2。也就是说，每个光纤28在光纤的相应端部处连接到两个光源。如本文所使用的，标号28-1表示连接到光源20-1的光纤28，28-2表示连接到第二光源20-2的光纤。因此，在图6中，每个光纤被指定为28-1、28-2。诸如光源20，光纤28，反射层323和照明区域32e的部件的阴影通常表示从阴影部件发射，反射或以其他方式输出的光的特性差异。因此，如图 1和图6所示，光源20-1和20-2提供从每个光纤28发射的相同类型的光。如本文所用，“相同类型的光”是指尽管光源和/或与之相关联的光学部件的制造偏差，但是旨在具有相同特性的光。当源20-1和20-2同时向面板32 提供第一光和第二光时，这种构造增加了从面板32输出的光的亮度。
此外，控制光源的状态可以实现来自面板32的不同的照明功能。在使用相同类型的光源的情况下，在单个源和两个源之间的切换在不同时间提供来自面板的不同亮度输出。例如，光源20-1或20-2(单独)可以向面板32提供红色光以满足车辆中较低亮度的尾灯功能，而光源20-1和20-2 可以同时将红光耦合到面板32以满足更高亮度的刹车灯功能。光源20-1 和20-2也可以被控制以平衡照明装置的使用寿命期间的源的使用。
在图1和图2的构造中，光源20-1和20-2还可以向面板32提供不同类型的光。例如，一个源可以为尾灯或刹车灯功能提供红灯，而另一个源为倒车灯功能提供白光。如果需要，可以同时激活不同类型的源以提供颜色混合以用于附加功能，例如车辆照明的美学效果。光源的切换可以由用户激活的手动开关和/或由诸如图23中描述的处理器或控制器来控制。
在一些实施例中，第一光源和第二光源可以连接到面板32中的不同光纤。如图7A和7B所示，例如，多个第一光纤28-1(即，连接到源20-1 的光纤)可以与多个第二光纤28-2(即，连接到源20-2的光纤)交替地布置。这种布置可以在照明区域32e处提供空间光图案或光混合，在照明区域32e处使用不同类型的光源20-1和20-2(例如，不同的颜色光)，如图7A和7B所示。图7A示出了从区域32e发射的离散光输出，但是在需要时可以发生和便于光混合。此外，光源20-1和20-2可以是相同的类型，以允许用于切换来自面板32的亮度水平的替代构造。
或者，如图8A和8B所示，多个第一光纤28-1相邻地布置在第一组 G1中，并且多个第二光纤28-2相邻地布置在第二组G2中。第一组和第二组可以重复并交替地彼此布置。这种布置可以提供从面板32输出的光的空间带，如图8A所示。组中的相邻光纤的数量可以变化以获得期望的空间效果。例如，图7A和7B的各个交替布置可以提供更好的光混合，而图8A和8B中的光纤组的交替可以允许面板的空间可辨别区域。
再次参考图6，照明区域32e中的光输出的空间效果也可以通过面板 32的设计方面来实现。通常，光纤光面板的改进被集中在实现整体上来自照明区域32e的需要的光输出。例如，光纤部分321、反射部分323和透射部分327通常具有在面板的区域上是均匀的但是被优化以实现来自照明区域32e的期望光输出的光学性能。然而，本发明人发现，可以改变光纤面板32的各个方面以实现区域32e中的光输出特性的空间变化。这种空间变化可以用于从单个面板获得不同的功能和/或增强车辆的造型。此外，面板32的设计方面的空间变化可以与光源的控制相结合以实现期望的效果。
在一些实施例中，光纤部分321、反射部分323和透射部分327中的一个或多个可以在空间上以类型或特性变化以实现照明区域32e上的期望的光输出。光类型可以包括区域32e中的光输出的颜色，色相，色彩，色调和/或阴影，以及强度，亮度或任何其它所需的光度特性。本公开通常使用光纤28和发光区域32e的阴影来表示不同的光输出特性，而不考虑光输出的这种差异的原因。例如，图7B中不同的光纤色调表示由光源20-1和 20-2提供的不同的光类型，但也可以表示光纤本身、面板的反射层和/或透射层的不同设计。
在一些实施例中，光纤层321、反射层323和/或透射层327可以在质地、材料组成或整个面板区域上的其他物理性质方面变化，以实现照明区域32e中的对应的空间变化光输出特性。在一个示例中，可以改变反射层323的质地以在整个面板上实现不同程度的扩散率。此外，可以通过颜料、纳米颗粒、磷光体或其它添加剂来增强层321、323、327中的任何一个以改变整个面板区域的光学性质。所选择的添加剂可以在整个面板32的密度方面渐变以实现空间效果，和/或添加剂的类型可以在整个面板区域上变化。在一个示例中，磷光体可以被包括在面板32的任何部分中以影响面板的波长(颜色)输出，和/或扩散材料被包括以影响从面板32输出的光的光散射。一般来说，荧光体是表现出发光现象的物质。为了发出白光或琥珀色光，荧光体可以包括例如以下化合物中的至少一种Y3Al5O12：Ce3+ (YAG)，(Sr，Ba)2SiO4：Eu2+，Cax(Si，Al)12(O，N)16：Eu2+。这些化合物将蓝光转化为黄光。通过调整磷光体的组成，这两种颜色的加色合成将是白光或琥珀色光。
光纤层321中的空间变化可以通过改变材料325或光纤28的性质来实现。例如，材料325可以包括如上所述实现空间效果的添加剂。每个光纤 28本身可以沿着其长度具有物理变化以改变沿着该长度的光输出。光纤 28在整个面板32上可以是相同的，或者光纤28可以在整个面板上具有不同类型，以在整个区域32e上引起不同的光输出特性。例如，光纤28可以在面板32上具有不同的磨损或弯曲特性，以改变区域32e上的光输出。此外，可以使用光纤28的间距或间隔来改变整个照明区域32e的光输出特性。
照明区域32e中的光的空间变化也可以通过到面板32的多个光学入口来实现。这样的变化可以基于沿着面板32的光纤28的光传播的方向来实现。例如光纤28可能被修改或磨损，使得光输出强度在单个光纤的输入端处是较大的。因此，从不同侧进入面板的光纤将在面板区域上实现强度的空间效果。
基于面板32的设计的上述空间效果中的任何一个都可以通过连接到面板32的单个光源来实现，或者可以与使用多个光源的面板组合以向面板 32提供多功能的功能和空间效果。面板的物理特性的变化可以通过具有不断变化的性质的一体层和/或通过离散部分的组合来实现变化的效果来实现。例如，反射层323可以由具有不同性质的几个不连续的片材制成并且并排连接以提供用于单个面板32的反射层。因此，术语面板是指大体上连续的表面而不是一体层或片材。
类似地，多个光纤28可以设置在一体照明面板32中，或者在组合以形成面板32的不同的照明子面板中。例如，图8C示出了实现图8A和8B 的效果的替代方式。在图8C中，多个第一光纤28-1和多个第二光纤28-2 分别设置在分开的照明子面板32-1和32-2中。这促进了具有不同光源的具有不同物理特性的光子面板32的模块化组装，以在来自组合板的照明区域32e中实现期望的效果。
在一些实施例中，光纤28可以设置在不同的平面中。例如，在图9A 和9B的实施例中，第一组光纤各自位于第一平面P1中，并且第二组光纤各自位于第二平面P2中。如图9B所示，这些第一和第二平面P1和P2 可以作为一体结构被封装在材料325中。或者，平面P1和P2可以设置在与粘合剂327接合的分开的光子面板32-1和32-2中，如图9C所示。粘合剂327优选是用于促进期望的光输出的光学粘合剂。可以改变粘合剂327 以实现如关于光纤层、反射层和透射层所讨论的空间效果。
在图9B的实施例中，每个光纤28在相反端处连接到相同类型的相应光源20-1、20-2，类似于上述图1和6的实施例。在图9C的实施例中，平面2中的光纤连接到相同类型的另外两个光源20-3、20-4。这进一步增强了面板32的亮度并且提供了更大程度的亮度控制。也就是说，可以基于同时激活的光源20-1、20-2、20-3和20-4的数量来实现四个亮度水平。这可以与用于光源的驱动器电路的控制技术(例如脉冲宽度调制)组合。或者，光源20-1、20-2、20-3、20-4可以是不同类型的并被控制以实现例如颜色之间的混合或切换。
在一些实施例中，每个平面的光纤可以连接到相应的光源20-1和20-2，如图10A和10B所示。从阴影可以看出，本实施例中的光源20-1、20-2 是不同的类型，其允许在面板32的区域32e处交替光输出。例如，光源 20-1可以由其自身供电来提供第一颜色输出，光源20-2可以由其自身供电以给出第二颜色输出。源20-1、20-2都可以一起被供电以提供来自照明区域32e的第三颜色的混合光。这些不同的颜色输出可以提供不同的汽车照明功能。
在其它实施例中，如图7B所示的交替排列的光纤的面板可以用作堆叠以实现期望效果的子面板。连接到共用光源的光纤可以在层之间对准，如图11A、11B所示，以增强具有空间效果的亮度或偏移，如图12A、12B 所示，以例如促进颜色混合。第一光纤28-1和第二光纤28-2可以在层之间的交替组中设置。如图13A和13B所示，组G1和G2可以形成在一体面板32内，或者由如图13C所示布置的四个子面板32-1、32-2、33-3和 32-4提供。另外，如图14所示，多组光纤可以在层中错列。另外，如图 15所示，第一光纤28-1可以在第一平面32-1中以第一间距P1间隔开，而多个第二光纤28-2在第二平面32-2中以第二间距P2隔开。这些间距P1，P2可以根据期望的照明效果是相同或不同的。在一个示例中，间距 P1可以在整个面板32上连续变化以实现空间效果。
此外，子面板的完全重叠不是必需的。在图16A和16B所示的实施例中，照明装置包括设置在第一光面板32-1中的多个第一光纤28-1，该第一光面板28-1与第二光面板32-2重叠，第二光面板32-2包括多个第二光纤28-2。这可以提高另一个空间效果的重叠区域的亮度。如图16B所示，第一面板32-1包括反射层323以及光学粘合剂层327。
在上述一些实施例中，多个第一光纤28-1从照明区域32e的第一侧接收第一光，而多个第二光纤28-2从照明区域32e的相反侧接收第二光。利用这种布置，第一光和第二光在照明区域32e中沿相反方向行进。在该实施例中，可以使用相同的光源和光纤来增加从面板输出的光的亮度和均匀性。具体来说，在照明区域32e中的交替光纤中以相反方向行进的光可以补偿沿着每个光纤的光输出的不均匀性。
或者，在图17的实施例中，多个第一光纤和多个第二光纤各自接收来自照明区域32e的相同侧的光。这可能需要满足环境中的限制条件，例如使用组件的灯外壳。利用这种布置，第一光和第二光在照明区域32e中沿相同方向行进。因此，可能期望第一光和第二光纤28具有渐变特性，例如沿着其长度渐变的磨损图案，以促进沿着光纤28均匀的光输出。
在图18A和18B所示的实施例中，照明装置包括设置在第一光面板32-1 中的多个第一光纤28-1，该第一光面板28-1与第二光面板32-2交叉定位，第二光面板32-2包括多个第二光纤28-2。如图19C所示，这产生正交网格图案OG，其可以促进区域32e中的均匀输出。可以可选地提供更复杂的光纤交叉布置，例如对角线光纤D1和D2，以实现更复杂的照明效果。
虽然上述示例显示了两个光源，但是应当理解，可以向面板提供任何数量的光源。如图19A和19B所示，面板32包括具有不同光类型的八个光源20-1至20-8。如图16B所示，这样的多个源可以提供给单个层，或者根据期望的效果被提供给多个层。更多数量的光源和更精细的控制技术可以在面板32的光输出和功能方面实现更大的多功能性。光源的控制包括控制光源的开/关状态，以及控制驱动器电路以实现面板的光输出特性的连续变化。例如，LED驱动电路的脉宽调制控制可以实现从前灯组件的近光束输出到远光束输出的连续调节。类似地，驱动器的电流的控制可以为具有取决于电流的波长输出的光源提供颜色调节。光源或光面板输出的任何控制技术可以通过使用诸如在下面的图23的车辆环境中描述的软件控制处理器来实现。
在一些实施例中，光源20的定时控制可以与面板的空间效果组合以实现照明区域32e中的动态照明效果。例如，图20A示出了通过相应的光纤束44-1、44-2和44-3连接到分离的光源20-1、20-2和20-3的光面板32。分离的光源(与图20B所示的普通光源相对)允许动态效果，LAG 200是提供用于根据预定计时切换光源20-1、20-2、20-3的电子器件和光学器件的印刷电路板，预定计时可以存储在存储器中。LAG 200可以包括在图23 的车辆环境中讨论的存储器，处理器，控制器或接口中的一个或多个，以实现多功能，空间效果和/或动态效果。
图21A-21C示出了可以通过本发明的实施例实现的动态效果。如图21A 所示，光面板32通过三个光纤束44-1、44-2和44-3光学地连接到相应的光源20-1、20-2和20-3。如图8B或图13B所示，每个束的光纤以交替的组布置。如上所述，LAG 200是提供用于在面板32中实现动态效果的必需电子器件和光学器件的印刷电路板。例如，在图21A所示的第一时间，仅第一光源20-1向面板32提供光，从而使得从照明区域32e的顶部输出光。在图21B所示的第二时间，光源20-3照亮区域32e的底部。在图21C 中，光源20-1和20-3同时在第三时间被照明。因此，可以根据在面板32 上实现动态照明的计时激活光源20-1、20-2和20-3。这种动态效果可用于增强外部或内部照明功能。
在一个实施例中，可以在“智能”或“主动”前照明***中使用动态照明效果，前照明***改变光特性以适应各种驾驶条件以增强驾驶员的视觉感知。面板32的光输出中的实时变化可以与调节面板的竖直位置或面板的水平位置的机械致动器结合使用。或者，可以使用面板照明装置的动态控制来实现光束成形和方向调节，而不需要机械移动。例如，面板32可以形成为三维形状，例如圆顶，并且可以启动面板照明区域32e的各种位置以实现面板的水平和/或竖直运动的效果。与面板集成或关联的光学元件可以促进此功能。例如，可以在图23的车辆环境中从制造商下载这种动态***的固件控制。
作为另一示例，光纤光面板可以用于内部照明，并且动态控制可以提供多种美学效果。照明控制算法可以由可以加载到图23的车辆环境中的软件“应用程序”来提供，以改变内部照明的外观以适应特定用户。
图22A是示出根据本发明的实施例的车辆照明装置的部件的布置的分解图。例如，如图22B所示，装置10′可以被包括在车辆V的前照灯或尾灯中。如图22A所示，***10′包括具有发光侧32e的面板32，来自多个光纤28-1和28-2的光被发射通过该发光侧32e。
如所看到的，光纤28布置在光纤阵列中，并且可以嵌入在可以是聚合物，树脂或其它常规基板的基板中。多个光纤28的部分28b从面板32中延伸出来并聚集并组合在光纤束44中以限定光接收端或输入端44a。在图 20A的实施例中，输入端44a可操作地定位在具有相反端46b的机械连接器46的第一端46a中。连接器46可以是套管并且包括包裹物，套筒，粘合剂，带，树脂等，以便于将光纤28保持在图5B所示的成束位置处。
光学连接器60具有第一端60a和第二端60b。第一端60a机械地连接到中空插头57并被接纳在中空插头57中。第二端60b被接收在连接器46 的第二端46b中以将连接器/60光学对准到光纤束44。在组装期间，插头 57的端部57a连接到车辆灯壳体的光源支撑件以提供与光源20的光学连接。在图示中，光学连接器60是由硅树脂或塑料制成的一体式单个部件构造。光学连接器60可以是配置为改善连接到光纤束的光的均匀性的光学混合器，如本申请人于2016年7月14日提交的美国专利申请序列号 15/210,189所公开的。该申请的全部内容通过引用并入本文。
有利地，本文描述的实施例特别适合于外部照明和在需要照明匹配或符合车辆V的轮廓或造型的环境中。
图23是可以实现本文公开的本发明的实施例的车辆环境的简化框图。车辆环境2300包括通过一个或多个外部网络2380与一个或多个外部装置 2350通信的车辆2301。车辆2301还包括用于互连车辆内的若干车辆装置的各种内部网络2340，如下所述。车辆环境2300还可以包括一个或多个车载移动装置2330。外部装置2350包括位于车辆2301外部的任何装置，使得外部装置必须通过外部网络2380与车辆及其装置进行通信。例如，外部装置可以包括移动装置，联网***中的电子装置(例如，局域网(LAN) 中的服务器或客户端等))，其他车辆的车载计算机等。车载移动装置2330 是位于车辆2301内或其附近的装置，使得车载移动装置可以直接与车辆 2301的内部网络2340通信。车载移动装置2330还可以与外部网络2380 连接，如下所述。
车辆2301包括与车辆2301成一体或以其他方式与车辆2301相关联的车辆装置。在图23的实施例中，车辆装置包括一个或多个传感器2303，一个或多个致动器2305，一个或多个控制单元2307，一个或多个媒体***2308，一个或多个显示器2309，一个或多个路由器2311，一个或多个天线2313以及一个或多个车载计算机2320。如这里所使用的，术语“车辆装置”旨在包括传感器，致动器，控制器，电子控制单元(ECU)，检测器，仪器，嵌入式装置，包括扬声器，CD和/或DVD播放器的媒体装置，无线电等，车辆导航***(例如，GPS)显示器，其他***装置或辅助装置或与车辆2301相关联的部件。
传感器2303检测车辆2301内(或紧邻车辆2301)的各种条件。例如，传感器2303可以是温度传感器，光电传感器，位置传感器，速度传感器，角度传感器或用于检测诊断条件或车辆2301的其他参数或其周围环境的任何其它传感器。传感器2303可以是提供感测参数的模拟表示的被动或“哑”传感器，或具有集成存储器和数字处理能力的所谓“智能”传感器，以分析传感器本身内感测到的参数。致动器2305响应于控制信号导致车辆的一些机械元件的运动。例如，致动器2305可以是液压致动器，气动致动器或诸如步进电机的电气/电子致动器。例如，致动器2305可以用于移动车辆照明装置以实现智能灯。
致动器2305还可以是对简单模拟电压输入作出反应的“哑”装置或具有内置存储器和处理能力的“智能”装置。致动器2305可以基于来自传感器 2303的感测参数被激活，并且一个这样的感测参数可以是致动器2303本身的物理位置。因此，传感器2303和致动器2305可以连接在用于车辆2301 的诊断检测和控制的反馈控制回路中。
控制单元2307包括任何嵌入式***，处理器，电子控制单元(ECU) 或微控制器。控制单元2307可以专用于车辆2301的特定区域或功能。例如，控制单元2307可以为诸如被动传感器2303和致动器2305的几个哑装置提供存储和控制逻辑功能。在一个实施例中，控制单元2307是专用于控制根据本文公开的实施例的一个或多个照明装置的ECU。通常，具有不同嵌入式软件的多个ECU可以在单个汽车中安装并且可以经由内部网络进行通信，如下所述。
车载计算机2320是用于在车辆2301内提供通用计算功能的车辆装置。车载计算机2320通常基于加载到存储器中的软件应用程序或“应用程序”处理计算密集型功能。车载计算机2320还可以为车辆环境2300中的不同通信网络提供共用接口。车载计算机2320包括一个或多个处理器2321，一个或多个存储器2323，一个或多个用户接口2325和一个或多个网络接口2327。一个或多个显示器2309和一个或多个路由器2311可以是车载计算机2310的一体式部件，或者分布在车辆中并与车载计算机和其他车辆装置相关联。分离的显示器2309可以设置在合适的位置处，以供驾驶员和乘客在车辆2301中访问。
车载计算机2320以及诸如车辆装置的其他相关或集成部件可以包括一个或多个存储元件236，以用于存储用于实现与本文公开的光纤光面板的控制相关联的操作的信息。此外，在适当的情况下并且根据特定需要，这些装置可以将信息保存在任何适当的存储器元件(例如随机存取存储器 (RAM)，只读存储器(ROM)，现场可编程门阵列(FPGA)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，电可擦除可编程ROM(EEPROM)等)，软件，硬件或任何其他合适的部件，装置，元件或对象中。根据特定的需求和实现方式，可以在任何数据库，注册表，缓存，队列，控制列表或存储结构中提供在车辆环境2300中跟踪，发送，接收或存储的信息，在任何合适的时间框架内所有这些信息可以被引用。
在示例实施例中，用于控制光纤灯装置的操作可以由编码在一个或多个有形介质中的逻辑来实现，其可以包括非瞬态介质(例如，ASIC中提供的嵌入式逻辑，数字信号处理器(DSP)指令，可能包含目标代码的软件和由处理器或其他类似车辆装置执行的源代码等)。在这些情况中的一些情况下，一个或多个存储器元件(例如，存储器2323)可以存储用于本文描述的操作的数据。这包括存储器元件，所述存储器元件能够存储被执行以实现本说明书中描述的活动的软件，逻辑，代码或处理器指令。
处理器2321可以执行软件或算法来执行活动以使得能够控制本文公开的照明装置。处理器2321可以执行与数据相关联的任何类型的指令以实现本文详述的操作。在一个示例中，本文概述的活动可以用固定逻辑或可编程逻辑(例如，由处理器执行的软件/计算机指令)来实现，并且本文识别的元件可以是某种类型的可编程处理器，可编程数字逻辑(例如，FPGA， EPROM，EEPROM)或ASIC，其包括数字逻辑，软件，代码，电子指令，闪存，光盘，CD-ROM，DVD ROM，磁盘或光卡，适合用于存储电子指令的其他类型的计算机可读介质。任何潜在的处理元件，模块，微处理器，数字信号处理器(DSP)以及本文所描述的其他装置应被解释为被包含在广义术语“处理器”内。
图23的元件可以通过提供用于电子通信的路径的一个或多个合适的通信介质(有线，无线，光学)通信地彼此连接。图23中的任何元件可以充当与图23的也用作网络节点的任何其他元件通信的网络节点。任何合适的网络消息协议，网络拓扑或网络地理范围可以被包括在车辆环境2300 中。因此，车载计算机10的实施例可以包括由网络接口2327表示的一个或多个不同的接口，以便于经由本文中描述的各种网络(包括内部和外部网络)通信。这样的网络接口2327可以包括多个无线接口(例如，WiFi， WiMax，3G，4G，白色空间，802.11x，卫星，蓝牙，LTE，GSM/HSPA， CDMA/EVDO，DSRC，CAN，GPS等)。由网络接口26表示的其他接口可以包括物理端口(例如，以太网，USB，HDMI等)，用于有线和无线内部子***的接口等。类似地，车辆环境2300的每个节点还可以包括用于在车辆环境2300中接收，发送和/或以其他方式传送数据或信息的适当接口。
由2340代表的多个内部车辆网络可以存在于车辆2301中，以提供至分布在整个车辆2301中的各种车辆装置的通信路径。内部车辆网络2340 是与车辆集成或以其它方式连接在一起并且通过通信装置相互连接的诸如车辆装置的节点集合。车辆网络2340通常包括硬连线总线类型网络，每个网络为分布在车辆上的特定车辆装置提供通信路径。图23示出了这样的硬连线网络的四个示例：控制器局域网(CAN)2341，本地互联网(LIN) 2343，Flexray总线2345和面向媒体的***传输(MOST)网络2347。
CAN总线2341使用为汽车应用设计并通常使用的基于消息的协议。 CAN总线2341是一种车辆总线标准，旨在允许微控制器，传感器和其他装置在没有主机的情况下通过CAN相互通信。CAN协议可以用于诸如车辆防抱死制动***的装置的软实时控制。例如，CAN总线2341可以将传输传感器和能量传感器连接到主发动机控制器，并且不同的CAN总线可以将主发动机控制器和主体控制器连接到车载计算机2320。LIN网络2343 可以是用于感测诸如光的外部条件，或者用于控制诸如门锁***的小机构。例如，LIN总线2343可以将驾驶员座椅致动器，温度控制器和挡风玻璃刮水器致动器连接到CAN总线的主体控制器。
Flexray总线2345通常是用于硬实时控制器的专用网络，其用于线控和 /或线控制动应用，其中来自车辆2301的发动机和/或车轮的信息被收集并发送到适当的应用程序和/或数据存储库。例如，Flexray总线2345可以通过适当的接口将车辆2301的底盘模块连接到车载计算机2320，和/或可以将制动器和电子稳定性控制(ESB)连接到附接到Flexray2345的底盘模块。MOST网络2347还可以安装在用于在光纤上传输音频，视频和语音的车辆中。MOST总线2347可以通过适当的接口将媒体***2308连接到车载计算机2320，和/或将倒车相机和导航***连接到通过MOST总线 2347连接到计算机的中间装置。
诸如以太网的其它硬连线内部网络可以用于互连车辆中的车辆装置。此外，诸如近场通信，蓝牙等的内部无线网络2349可以互连车辆装置。
当通信链路可用时，外部网络238可以由车辆装置和车载移动装置2330从车辆2301访问。车载移动装置2330包括移动电话，智能移动电话 (智能电话)，电子书阅读器，平板电脑，iPad，个人数字助理(PDA)，笔记本电脑或电子笔记本，便携式导航***，多媒体小配件(例如，相机，视频和/或音频播放器等)，游戏***，其他手持电子装置以及能够在车辆环境2300内发起语音，音频，视频，媒体或数据交换的任何其他装置，部件，元件或对象。数据可以是任何类型的数字，语音，视频或脚本数据，或任何类型的源或目标代码，或可以从在电子装置和/或网络中的一个点传递到另一个点的任何适当格式的任何其它合适的信息。车辆路由器2311 还可以用于在车辆2301的天线2313的范围内访问外部网络基础设施。
需要某种形式的无线通信以实现来自车辆2301的外部网络连接。例如，第三代(3G)，***(4G)和3GPP长期演进(LTE)无线电话技术，全球微波接入互操作性(WiMax)，WiFi和专用短距离通信(DSRC)是当前可用的许多无线技术中的一些，适当的接口和网络基础设施支持该技术。
用户(驾驶员或乘客)可以经由某个网络在车辆环境2300中发起通信，并且可以通过诸如车载移动装置2330，显示器2309，用户接口2325或外部装置2350之类的任何合适的装置来发起此类通信。
车载移动装置2330和车辆2301外部的移动装置可以通过任何无线或有线通信链路与车载计算机2320通信，并且可以被配置为个人区域网络 (PAN)或无线个人区域网络(WPAN)或有助于在网络环境中通信的任何其他适当的网络架构或***。有线和无线通信链路可以是任何电子链路，例如蓝牙，无线技术(例如，IEEE 802.11x)，USB电缆，HDMI电缆等。在一个示例中，例如，当外部移动装置是由维修车辆10的机械师使用的诊断工具时，外部移动装置可以通过USB线或无线网络连接到计算机232。
本发明包括示出和本文中描述的所有实施例，本发明可以被单独使用或一起使用和/或与由本文中阐述的一个或多个权利要求覆盖的一个或多个特征组合使用，一个或多个特征包括但是不受限于发明内容和权利要求中提到的一个或多个特征或步骤。
尽管本文中描述的***、设备、过程和方法构成本发明的优选实施例，但是应该理解本发明不受限于此精确的***、设备、过程和方法，并且在没有脱离本发明的限定在随附权利要求中的范围的情况下可以对其进行改变。特别地，本领域技术人员将理解，本文公开的发明可以用于满足根据联邦机动车辆安全标准(FMVSS)108号以及欧洲，日本，中国和世界其他地区的相应规定。

Claims (15)

1.一种用于车辆的照明装置，包括：
第一光源，所述第一光源被配置为产生第一光；
第二光源，所述第二光源被配置为产生第二光；和
光纤光面板，所述光纤光面板光学地连接到所述第一光源和第二光源，所述光纤光学面板包括被配置为沿着所述光纤的相应长度发光的多个光纤，并且所述多个光纤被布置成限定照明区域使得所述第一光和第二光从所述照明区域输出。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其中：
所述第一光源和第二光源连接到所述多个光纤中的每一个的相对端。
3.根据权利要求1所述的照明装置，其中：
所述多个光纤并排定位在相同平面中，并且分别交替地连接所述第一光源和第二光源。
4.根据权利要求3所述的照明装置，其中：
所述多个光纤分别交替地连接到所述第一光源和第二光源。
5.根据权利要求3所述的照明装置，其中：
在所述多个光纤中包括多组相邻布置的光纤，并且所述多个组交替地连接到所述第一光源和第二光源。
6.根据权利要求1所述的照明装置，其中：
所述多个光纤设置在单个一体的照明面板中。
7.根据权利要求1所述的照明装置，其中：
所述多个光纤被设置在并排布置以形成所述面板的各个子面板中。
8.根据权利要求1所述的照明装置，其中：
所述多个光纤被设置在布置成用以至少部分地彼此重叠的各个子面板中。
9.根据权利要求1所述的照明装置，其中：
所述多个光纤包括：
第一光纤，所述第一光纤从所述照明区域的第一侧接收所述第一光；和
第二光纤，所述第二光纤从所述照明区域的第二侧接收所述第二光，使得所述第一光和第二光在所述照明区域中沿不同方向行进。
10.根据权利要求1所述的照明装置，其中：
所述多个光纤各自接收来自照明区域的相同侧的光，使得第一光和第二光在所述照明区域中沿相同的方向行进。
11.根据权利要求1所述的照明装置，进一步包括：
被配置为控制所述第一光源和第二光源以实现来自所述面板的不同的光输出特性的控制器。
12.一种用于操作具有多个光纤的光纤光面板的方法，所述多个光纤被配置为沿着所述光纤的相应长度发光，并且所述多个光纤被布置成限定照明区域，所述方法包括以下步骤：
将第一光耦合到面板的所述多个光纤中的至少一个；
将第二光耦合到面板的光纤中的至少另一个；并且
控制第一光和第二光的所述耦合的计时，以为不同的汽车照明功能提供来自所述照明区域的不同的光输出特性。
13.根据权利要求12所述的方法，其中：
所述不同的光输出特性分别包括适合于不同汽车照明功能的不同颜色。
14.根据权利要求12所述的方法，其中：
所述控制包括控制所述第一光和第二光的所述耦合的计时，以提供来自所述面板的动态照明效果。
15.一种光纤照明面板，包括：
光纤部分，所述光纤部分包括多个光纤，每个光纤被配置为沿着所述光纤的相应长度发光，并且所述多个光纤被布置成限定所述面板的照明区域；
设置在所述光纤部分的第一侧上的光学反射部分；和
光透射部分，所述光透射部分设置在所述光纤部分的与所述第一侧相反的第二侧上，其中所述光纤部分、光学反射部分和透射部分中的至少一个被配置为产生从所述发光区域发射的光输出特性的空间变化。
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