CN1900579A - 特别用于机动车的照明或指示设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及特别用于机动车的照明或指示设备，包括至少一个光源(10)和至少一个输出光学***(16，116)，以便形成与规则一致的照明或指示灯光束。根据本发明，设备包括至少一个输入光学***(12)，该***包括校准元件(12)，该元件接收由光源(10)发出的光线，并将平行光线束(14)朝输出光学***(16，116)发射，输出光学***形成照明或指示灯光束。

Description

特别用于机动车的照明或指示设备
技术领域
本发明涉及特别用于机动车的照明或指示设备。照明设备主要包括前照灯、主灯、雾灯或行驶灯，指示灯主要包括位置灯、换向指示灯，制动指示灯、倒车灯，以及后雾灯。
为了简化这些设备在车辆上的位置，通常是将多个设备组合到同一个外壳中，这样，使得将它们安装到车辆中变得比较容易，并且比较容易地使用具有适当数量的端子的单个连接器将它们连接到车辆的电机器中。
每一个功能一般都包括光源、在发射的一般方向反射由光源发出的光线的反射镜，可能还包括也叫做指示器的封装玻璃，它对于光束的形成可能有也可能没有影响，这些不同组件被设计用于提供照明或指示器光束，其几何和光度特征必须符合各种规则。封装外壳或指示器的玻璃一般对相同外壳中存在的所有设备是通用的。
如此，每一个功能都需要最小空间，以便置于单个的照明或指示设备内。然而，可用于将照明或指示设备放置于现代机动车的前面和后面的空间越来越小。事实上，空气动力学和风格设计的约束导致形状经常与单独的技术考虑所产生的形状有非常大的差别。
由此可见，在很多情况下，三种约束同时应用于照明或指示设备的设计者：
i)光束必须平行于车辆的纵向轴发出，
ii)封装外壳的玻璃必须具有可以同时相对于垂直线而高度曲线和高度倾斜的形状，以及
iii)外壳内用于放置各种光学***的可用容积相对较小。
可以提供这样的照明或指示设备，其中，诸如电致发光二极管之类的光源位于一个平面上，有或者没有反射镜，有或者没有漫射屏，不管照明或指示设备或其封装玻璃的外部形状如何。虽然这样的设计成本较低，但是，它不能提供其风格适合于现代车辆的照明或指示设备。
此外，例如如果希望提供在至少一个方向弯曲的指示灯，一般假设，光源是以这样的方式排列的，以便电致发光二极管是规则排列，即，当从正面看时，在行和列的矩阵中。这样的设计相对来说比较紧凑。此外，如果照明或指示设备在两个方向弯曲，则在大多数情况下需要在两个方向弯曲支撑光源的表面，这是比较复杂的。
背景技术
已经有人提出了各种解决方案以便克服这些问题。例如，从文档FR-A-2 680 859可以知道，有一种用于指示灯的校准光学部件，该部件被设计为与具有电致发光二极管的支撑构件关联，支撑构件中集成了与这些电致发光二极管一起起作用的背面，背面的形状成梯级状，其中的与电致发光二极管关联的横向开口是打开的。
通过这样的设计，可以设计出强壮的光学元件，二极管位于适当的位置。它们被支撑在通常包括这样的指示灯的支撑构件的条带上。二极管还可以作为夹层位于条带和梯级之间，以便二极管可以位于适当的位置，特别是在校准元件中的开口的焦点或光心中，尽管指示灯的形状比较难看。
文档EP-A-1 110 817中已经提出了，可以制造可以具有弯曲形状(可能在两个不同的平面上)的电致发光二极管电力电路，代替基于平面的矩阵结构。这样的制造位于彼此平行的平面支撑上的电致发光二极管电力电路的过程包括下列阶段：
-确定支撑的相对位置，
-确定是否有一组垂直于支撑的平面，这些支撑彼此平行，每一个平面都至少穿过一个支撑，以便在每一个平面中，支撑具有涉及垂直于支撑的第一个轴的对应的坐标，这些坐标沿着平行于支撑和平面的第二个轴按着它们的横坐标均匀地变化，
-确定平行于支撑的参考平面，
-通过沿着参考平面上的相同投影轴进行投影，然后，相对于第二个轴平移等于支撑沿着投影轴的距离的长度，确定每一个支撑的图像，以及
-通过连接位于参考平面内的分支来链接图像。
该文档还说明了电子组件的电源电路的基座，以便使用刚刚提及的过程制造的电致发光二极管，包括组件的支撑，基座是平面形状，支撑的位置是这样的，以便可以在基座中形成切口，以便通过形成彼此平行的皱纹，可以使得基座具有这样的形状，以便支撑是平面的并且彼此平行，至少有某些支撑被平行于皱纹并且垂直于支撑的单个平面截取，而不是共平面的。
这样的过程实现起来相对来说比较复杂，并需要对灯的位置进行彻底的研究，以确定用于折叠电源电路的基座线路。由此可见，如此获得的照明或指示设备为设计师提供了更大的开发可能性，但也具有比较高的成本，这样会将它们的应用限制于顶级的车辆。
发明内容
本发明是在此背景下产生的，并涉及提供一种照明或指示设备，该设备可以轻松地以简单、便宜和可靠的方式在匹配照明或指示设备的外部几何形状的三维空间具有一个方面，同时，保留了用于安装光源的二维空间共同的平面的优点。
因此，本发明涉及一种特别用于机动车的照明或指示设备，包括至少两个模块，每一个模块都与一个光源关联，每一个模块都包括输入光学***，该***包括校准元件，该元件接收由光源发出的光线，并将平行光线束朝输出光学***发射，以便形成与规则一致的照明或指示光束，输入光学***和输出光学***是一个整体，至少一个反射表面位于平行光线束的路径上，光源位于相同平面的电源电路中，输出光学***位于不同的平面上。
根据本发明，输出光学***所在的平面与电源电路的平面形成不为零的角度。
根据本发明的其他特点：
-输入光学***和输出光学***通过臂连接，
-反射表面是平面镜，
-反射表面是是平行光线束在其上经受全反射的平面表面，
-校准元件是其焦点位于光源附近的会聚透镜，
-校准元件是菲涅耳透镜，
-输出光学***包括至少一个透镜元件，
-透镜元件具有复杂表面，
-输出光学***包括具有表面，光束的平行光线在该表面上经受全反射，以相对于光轴呈放射状，并被反射镜在基本上平行于光轴的方向反射，
-反射镜包括复杂表面，该表面确保它反射的光线的水平和垂直分布，
-光源是电致发光二极管。
附图说明
从提供的实施例的下面的描述中，本发明的其他特征和优点将显而易见，实施例是非限制性地参考附图给出的，其中：
-图1显示了根据本发明制造的照明或指示设备的略图，
-图2显示了根据本发明的不同实施例制造的照明或指示设备的略图，
-图3显示了图1中的照明或指示设备的等角透视图，
-图4显示了根据图1的照明或指示设备的实施例的等角透视图，
-图5显示了图2中的照明或指示设备的等角透视图，
-图6显示了根据图2的照明或指示设备的实施例的等角透视图，
-图7A、7B和7C显示了可以与图1或2中的设备关联使用的输出光学设备的示例，
-图8是可以形成照明或指示光束的光学部件的第二个实施例的剖面图，其光束可以用作图1到6中所显示的设备的输出，
-图9是图8中的第二个实施例的等角四分之三正面透视图，
-图10是类似于图9的视图，是四分之三的后视图，
-图11显示了根据本发明的第二个实施例制造的照明或指示设备的略图，
-图12显示了根据本发明的第三个不同实施例制造的照明或指示设备的略图，
-图13是实现了图12中的第三个不同实施例的照明或指示设备的等角四分之三正面透视图，以及
-图14显示了根据本发明的第四个实施例制造的照明或指示设备的略图。
具体实施方式
按照惯例，在本说明书中，“正面”表示从照明或指示设备发出的光束出现的方向，“后面”表示相反的方向。因此，在图1中，正面在右侧，后面在左侧。
图1显示了根据本发明制造的照明或指示设备的略图。这样的设备包括光源10，如所显示的示例中的电致发光二极管。由该光源10发出的光线由光学校准元件12接收，该元件12的焦点位于光源10的附近。如此，从该校准元件发出的光线形成平行光线束14。然后，平行光线束14由形成照明或指示光束18，包括输出光学***16的光学部件16接收。
包括输入光学***的校准元件可以使用会聚透镜(例如，菲涅耳透镜)制造，输出光学***可以包括集成一个或多个透镜单元的元件，专门满足所需的照明或指示功能。光源10和输出光学***的中心限定设备的光轴。
图7A、7B和7C显示了输出光学***16的各种实施例。在图7A中，它包括透镜部件的网格，在图7B中，它由一个中央单元构成，它一般是由八个横向单元围绕的正方形形状，在图7C中，它包括一个单透镜单元。这些单元具有可以称得上“复杂”的表面，将光束水平和垂直地细分，以便形成与规则一致的光度网格。
如此，本发明的原理是，在与光源关联的输入光学***和形成与规则一致的照明或指示灯光束的输出光学***之间形成平行光线束。通过此设计，可以任意地选择输入光源和输出光学***的输出表面之间的距离，为平行光线束的路径提供所希望的长度，以便此距离不再受从那里产生的单纯光学和几何结构设计约束的影响。
另一个结果是，不再需要为复杂形状(例如，以直角向两个方向弯曲)的光源设计支撑，如上述文档中所描述的。事实上，光源都可以附着于共同的平面支撑，与这些光源中的每一个光源关联的输入光学***位于光源的附近，这些输入光学***在输出光学***的方向发射平行光线束，而输出光学***本身可以位于一个以直角在两个方向弯曲的表面上。
图2显示了根据一个方案制造的类似于图1的照明或指示设备的略图。此图2与图1包含的元件相同，只是外加了反射表面，例如，平行光线14的路径中的平面镜20。如图2所示，此平面镜相对于由输入光学***12发射的平行光线的一般方向以一定的角度α倾斜。结果，由平面镜20反射的光线14的方向与此平面镜20上的入射光线的方向形成一个角度2α。在图2所显示的示例中，角度α的值大致为45°，以便平行光线束14通过大致为直角的角度转向。
这样的方案在设计根据本发明的照明或指示设备时提供了更多的灵活性，因为光源10不一定必须位于输出光学设备16的光轴中。
对于图1或2中的设备，可以设想出各种实施例。根据第一个实施例，输入光学***12与输出光学***16是一个整体。如此，输入光学***12和输出光学***16之间的空间是由与输入和输出光学***相同的透明材料构成的。如此，照明或指示设备由单一三维光学部件构成，形成整体的模块，优选情况下，其横截面是圆形的，但也可以是多边形形状，优选情况下，相对于设备的光轴是对称的。
所使用的透明材料可以包括聚碳酸酯(PC)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或玻璃。
在此实施例中，输入和输出光学***是在空间的极端表面上形成的。包括输入光学***的校准元件例如可以通过使与光源相对的表面成凹形形状来形成。还可以通过包括菲涅耳透镜的同心圆槽形成，具体情况取决于构成设备的材料的反射率。
这样的实施例的优点是，它避免了由于输入和输出光学***的输入和输出表面上的寄生反射所造成的光损失。
在图2中的方案的情况下，平面镜20是通过一个平面表面获得的，在该平面表面上，光线14在材料内经受全反射。因此，平面表面与输入光学***的光轴形成的角度α必须大于全反射的极限角，即，布鲁斯特角，该角度取决于用来制造设备的材料的折射率和该材料浸入其中的介质(一般是大气，其折射率按约定等于1)的折射率。在上文所提及的材料的情况下，对于聚碳酸酯(PC)，此极限角大致等于40度，对于聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，大致等于43度。
根据第二个实施例，输入光学***12和输出光学***16是彼此分开的。如此，输入光学***12和输出光学***16之间的空间是空气。在此情况下，输入和输出光学***可以完全彼此独立，各自都由支撑构件支撑，支撑构件确保了它们具有相对固定的位置，特别是，与设备的光轴对齐。在前面的实施例中，它们还可以位于三维光学构件的末端，此构件在22处挖空，如图3所示，以形成空心模块。
可以以任何适当的方式来形成空隙22，输入和输出光学***两者都由至少一个臂24支撑，在所显示的示例中有两个臂24，将输入和输出光学***连接起来。选择空隙22的宽度L以确保臂24具有最低的刚性。在图3所显示的示例中，空隙22具有长方体的形状，但也可以具有任何所希望的棱柱形状，优选情况下，相对于设备的光轴是对称的。
当然，从输入光学***12发出的平行光线也可以通过穿过构成一个或多个臂24的透明材料来到达输出光学***16。以整体模块的形式(如在第一个实施例中)或以挖空的形式(如在第二个实施例中)存在的根据本发明的设备的结构，对到达输出光学***16的光通量的大小没有影响。
此第二个实施例的优点是，它需要较少的材料，即可获得与第一个实施例相同的结果。因此，如此制造的设备比较轻，费用较低，同时，还使得制造起来更容易，因为当模压具有这样空隙的设备时，材料的冷却将在适宜条件下进行，因此，通过最小化臂24(在冷却过程中易于产生更好的热交换)的平均厚度，可以优化根据本发明的设备的设计。
对于图2中的方案，平面镜20可以被视为在输入和输出光学***之间夹持的镜子。也可以如在前面的实施例中那样，通过光线14在其上面经受全反射的平面表面，来获得它。输入光学***12和完全反射表面可以由单一构件构成，然后，在完全反射表面和输出光学***之间挖出空隙，如图6所示。
无论选择什么制造方案或方法，都可以将刚刚描述的多个模块关联起来，以便它们协同操作，以提供相同照明或指示功能。这就是图4和6中所显示的两个实施例的内容。可以看出，在这些图形中，多个模块(实际上，为三个)被关联起来。
具体来说，光源10，在所显示的示例中为电致发光二极管，位于相同的电源电路26中，该电源电路由于本发明，可以是平面形状。这些电致发光二极管分别都与位于电致发光二极管的附近的输入光学***关联。由于本发明，可以看出，可以将不同长度，例如，长度缩小的多个模块彼此并排放置，以便输出光学***16位于不同的平面中，以便将由模块组执行的照明或指示功能调整到封装了包含这些模块的外壳的玻璃的非平面形状，此玻璃的形状是机动车设计师或制造商规定的。
如此，可以以这样的方式定位输出光学***16，以便它们都位于不同的平面中，并且基本上垂直于发出照明或指示光束的一般方向，一般平行于车辆的纵向轴，同时，光源都位于一个平面中，该平面相对于该轴可以是倾斜的或垂直于该轴。
图8显示了包括表面116的输出光学***的第二个实施例。此表面116例如可以具有中心部件118，光束14的平行光线可以透过该部件，并能够按图7A、7B和7C中所显示的透镜单元的方式分布水平和/或垂直出现的光束。
表面116还具有环形部分120，呈截头圆锥体形状，在其上面，光束14的平行光线经受全反射，以相对于根据本发明的设备的光轴呈放射状。这些放射状的光线114入射到反射镜30(这是一个具有末端116的整体)上，反射镜30又将它们在基本上平行于设备的光轴的方向反射，如图8所示。
优选情况下，反射镜30可以包括被描述为复杂的表面，使它反射的光线产生水平和垂直分布。图9和10显示了根据此第二个实施例制造的照明或指示设备的可能的外观。
作为一个方案(未显示)，可以假设，表面116完全包括诸如120的圆锥形部件，以便在辐射方向产生光束14中的所有光线的全反射，此光束中没有光线直接发射，也不存在诸如中心部件118的允许发射的部件。
优选情况下，刚刚描述的本发明的各种特点可以结合在一起或重复以便满足各种需求。
例如，假设设备配备有两个返回镜(returning mirror)20，无论这些是否包括镜子本身或完全反射面，如参考图2所描述的，以形成图11中所显示的设备。这样的设计在诸如电致发光二极管之类的光源10相对于诸如16之类的单输出表面或诸如116之类的装有反射镜的表面的位置方面提供了更多的灵活性。如此，这些输出表面可以是图7A、7B和7C中所显示的那种类型，这些表面本身确保了穿过它们的光线的分布，或者，它们可以与图8到10中所显示的反射镜关联。
还可以假设，一个光源10与诸如刚刚描述的那些设备之类的多个设备关联，如图12所示。为了将其付诸于实施，如此将返回镜20定位于输入光学设备12的下游，以将由输入设备12形成的平行光束14的一部分分布于诸如参考图11所描述的设备之类的多个设备之间。
图12只显示了由相同光源10馈送的两个设备和相同输入光学设备12，但如此多个设备可以与单一光源关联，如图13所示。
图12和13中所显示的设备的输出表面也可以是图7A、7B和7C中所显示的那种类型，这些表面本身确保了穿过它们的光束的分布，或者，它们可以与图8到10中所显示的反射镜关联。
最后，也可以在诸如图12中的设备中应用将光反射回的原理，以便获得图14中所显示的设备，其中，多个光源与单一输出设备关联，无论图7A、7B和7C中所显示的类型如何，它们本身确保了穿过它们的光线的分布，或者，它们可以与图8到10中所显示的反射镜关联。
如前所述，这样的设计为光源之间的位置提供了较大的灵活性，通过平行的、中间的光束的形成，光源的位置可以与输出光学***无关，还可以在类似于图13中的设备的一个设备中，对于单一输出，例如使用六个光源，获得大得多的输出光通量，或者，通过使用按顺序发光的不同颜色的光源，获得不同的效果。
如此，可以以特别简单的方式获得可以轻松地放置于外部封套的照明或指示设备，外部封套可以在三维空间弯曲，以便符合美学或空气动力学的要求，同时，保留用于安装光源的共同的二维平面的所有优点。
当然，本发明不仅局限于所描述的实施例，相反，那些精通本技术的人可以作出落入其范围内的许多修改。如此，例如，可以使用在其焦点处放置了光源的抛物面反射镜作为输入光学***中的校准元件，代替所描述的折射光学***。

Claims (11)

1、一种特别用于机动车的照明或指示设备，包括至少两个模块，每一个模块都与光源(10)关联，每一个模块都包括输入光学***(12)，该***包括校准元件(12)，该元件接收由光源(10)发出的光线，并将平行光线束(14)朝输出光学***(16，116)发射，以便形成与规则一致的照明或指示灯光束，输入光学***(12)和输出光学***(16，116)是一个整体，至少一个反射表面(20)位于平行光线束(14)的路径上，光源(10)位于相同平面的电源电路(26)中，输出光学***(16，116)位于不同的平面上，其特征在于，输出光学***(16，116)所在的平面与电源电路(26)的平面形成不为零的角度。
2、根据权利要求1所述的设备，其特征在于，输入光学***(12)和输出光学***(16，116)通过臂(24)连接。
3、根据权利要求2所述的设备，其特征在于，反射表面(20)是平面镜(20)。
4、根据权利要求1所述的设备，其特征在于，反射表面(20)是平行光线束(14)在其上经受全反射的平面表面。
5、根据前面的权利要求中的任何一个权利要求所述的设备，其特征在于，校准元件(12)是其焦点位于光源(10)的附近的会聚透镜。
6、根据权利要求5所述的设备，其特征在于，校准元件(12)是菲涅耳透镜。
7、根据前面的权利要求中的任何一个权利要求所述的设备，其特征在于，输出光学***(16)包括至少一个透镜单元。
8、根据权利要求7所述的设备，其特征在于，透镜单元具有复杂表面。
9、根据权利要求1到6中的任何一个权利要求所述的设备，其特征在于，输出光学***(116)包括表面(12)，光束(14)的平行光线在该表面(12)上经受全反射，以相对于光轴呈放射状，并被反射镜(30)在基本上平行于光轴的方向反射。
10、根据权利要求9所述的设备，其特征在于，反射镜(30)包括复杂表面，该表面确保它反射的光线的水平和垂直分布。
11、根据前面的权利要求中的任何一个权利要求所述的设备，其特征在于，光源(10)是电致发光二极管。
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