照明装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种具有多个半导体光源和多个光导体的照明装置，其中光导体分别具有至少一个光耦合输入面和光耦合输出面，其中至少一个半导体光源的发射光的表面分别与光导体的光耦合输入面相关联，以至于由至少一个半导体光源的发射光的表面发出的光射到与其相关联的光导体的光耦合输入面上，并且其中光导体的光耦合输出面矩阵状地设置，其中相应的光导体的光耦合输入面小于与所述光导体相关联的至少一个半导体光源的发射光的表面，并且设有具有网格单元的网格状遮光板，网格状遮光板设置在光导体的光耦合输入面的区域中，以至于属于不同的光导体的光耦合输入面设置在网格状遮光板的不同的网格单元中。
【专利说明】照明装置【技术领域】
[0001]本发明涉及一种照明装置。
【背景技术】
[0002]这类照明装置例如在EP1842723B1中公开。所述文献描述了一种用于车辆前照灯的照明装置，所述照明装置具有多个矩阵状设置的半导体光源和多个与所述半导体光源相关联的光导体。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于，提供一种适合于使用在车辆前照灯中的照明装置，所述照明装置能够实现使光分布适配于不同的功能，例如近光灯和远光灯等，并且确保形成在机动车前方的被照亮的和未被照亮的区域之间清晰显现的亮暗边界。
[0004]所述目的通过本文所述的照明装置来实现。在本文中描述了本发明的尤其有利的设计方案。
[0005]根据本发明的照明装置具有多个半导体光源和多个光导体，其中光导体分别具有至少一个光耦合输入面和光耦合输出面，并且至少一个半导体光源的发射光的表面分别与光导体的光耦合输入面相关联，以至于从至少一个半导体光源发出的光射到与所述至少一个半导体光源相关联的光导体的光耦合输入面上，并且其中光导体的光耦合输出面矩阵状地设置。根据本发明，相应的光导体的光稱合输入面小于与所述光导体相关联的至少一个半导体光源的发射光的表面。此外，根据本发明设有具有网格单元的网格状遮光板，所述网格状遮光板设置在光导体的光稱合输入面的区域中，以至于属于不同的光导体的光稱合输入面设置在网格状遮光板的不同的网格单元中。
[0006]由此确保了借助于根据本发明的照明装置在使用在机动车前照灯中时能够实现不同的照明功能，例如ADB (Advanced Driving Beam,向前的远光光束)、近光灯、雾灯和日间行车灯等。特别地，多个半导体光源和多个光导体的使用能够实现对由根据本发明的照明装置发射的光的光分布进行可控制的改变，其方式为:将各个半导体光源选择性地接通或切断或者改变其亮度或颜色，其中所述多个光导体的光耦合输入面分别与半导体光源中的至少一个半导体光源的发射光的表面相关联。借助于根据本发明的照明装置，光导体的光耦合输出面的矩阵状设置允许平面的、矩阵状的照明。此外，由于光导体的光耦合输入面分别小于与所述光导体相关联的至少一个半导体光源的发射光的表面，并且由于属于不同的光导体的光I禹合输入面设置在网格状遮光板的不同的网格单兀中，确保光仅I禹合输入到相应的光导体中，所述光由与所述光导体相关联的至少一个半导体光源发射。附加地，因此确保了根据本发明的照明装置关于光导体的光耦合输入面和半导体光源的发射光的表面的相对定位的公差灵敏度明显地降低。网格状遮光板改进了相邻的光导体之间的光学分离。特别地，通过网格状遮光板，每个光导体的光耦合输入面相对于由与相邻的光导体相关联的半导体光源发射的光被遮住。此外，网格状遮光板在安装时将光导体引导到关于半导体光源的光输出面的所期望的位置中。所述措施能够实现形成在机动车的前方的借助于根据本发明的照明装置照亮的和未照亮的区域之间的清晰的亮暗边界。特别地，由此能够实现用于具有清晰地限定的亮暗边界的近光灯的不对称的光分布。
[0007]根据本发明的照明装置的网格状遮光板优选具有涂黑的表面，以便避免在网格状遮光板上的散射光和光反射。
[0008]根据本发明的照明装置的网格状遮光板有利地构成为用于光导体的支架的组成部分，以便改进光导体的机械稳定性和牢固性，并且以便在光导体在根据本发明的照明装置运行期间热膨胀的情况下也确保光导体的光耦合输入面相对于半导体光源的发射光的表面的精确的定向。
[0009]根据本发明的照明装置的光导体有利地在其光耦合输出面的区域中彼此连接，以便进一步改进光导体的机械稳定性和牢固性，并且以便在光导体在根据本发明的照明装置运行期间热膨胀的情况下也将光导体的光耦合输出面固定在其相对位置和定向中。
[0010]优选的是，为了之前所提到的目的，光导体在其光耦合输出面的区域中通过共同的透明的覆盖件彼此连接。除了机械地稳定光导体之外，所述透明的覆盖件还具有其它的优点:其保护光导体的光耦合输出面免受污染和损坏，而不会妨碍光发射。此外，能够借助于透明的覆盖件在光导体中或者在例如由于半导体光源的不同高的发射光的表面而引起的突出的光耦合输出面中补偿长度差异。
[0011]相邻的光导体的光耦合输出面有利地以无隙的方式并排设置。这种设置具有如下优点:在将根据本发明的照明装置使用在机动车的前照灯中的情况下，避免在机动车之前的行驶道上的网格状的阴影。
[0012]优选的是，根据本发明的照明装置的光导体的光耦合输出面分别四边形或者六边形地构成。所提到的形状以简单的方式允许光导体的光耦合输出面的无隙的、形状配合的设置。根据本发明的优选的实施例，光导体的光耦合输出面平坦地构成，以便能够将其放置在光学透镜的聚焦平面中。但是可替选地，光导体的光耦合输出面也能够拱形地构成，以便例如能够将其放置在自由形态反射器的聚焦平面中。此外，光导体的长度能够是各个不同的，以便例如能补偿半导体光源的发射光的表面的高度差异。
[0013]根据本发明的照明装置的光导体有利地分别构成为锥形的，以至于光耦合输入面设置在相应的光导体的锥形渐细的端部上，并且光耦合输出面设置在相应的光导体的锥形渐宽的端部上。由此能够实现，光导体的光I禹合输出面大于其光I禹合输入面，并且根据本发明的照明装置具有相应较大的发光面。
[0014]根据本发明的照明装置的光导体有利地分别构成为TIR光学系统。在术语“TIR光学系统”中，缩写“TIR”代表“全内反射(total internal reflexion)”。因此，术语“TIR光学系统”表示一种光学系统，所述光学系统的功能基于内部全反射的原理，也就是说，在所述TIR光学系统中，光束在入射角大于全反射的临界角的情况下射到从光密介质到光疏介质的边界面上进而在该边界面上被全反射，以至于不会出现逾越到光疏介质中。光密介质是光导体的材料，例如玻璃材料或透光的塑料材料，并且光疏介质是空气或真空。在构成为TIR光学系统的光导体中，耦合输入到光导体中的光能够仅在所述光导体的端部上离开光导体，因为所述光借助于全反射在光导体的表面上被反射。然而，TIR光学系统也能够嵌入到冷却介质中，例如水或石墨或者适合的能导热的纳米管，例如碳纳米管的材料中，或者被这些材料绕流。因此有利地，光导体的除光耦合输入面和光耦合输出面之外的表面镜面化地构成。由此确保了耦合输入到相应的光导体中的光在镜面化的表面上被反射并且仅能够在所述光导体的光稱合输出面或者光稱合输入面上离开光导体。
[0015]有利的是，根据本发明的照明装置装配有至少一个光学透镜，所述光学透镜相对于由半导体光源发射的光的光路设置在光导体的光耦合输出面的下游。借助于所述至少一个光学透镜，能够投射由半导体光源和光导体产生的光分布。例如，所述至少一个光学透镜在将根据本发明的照明装置使用在机动车前照灯中的情况下允许将由半导体光源和光导体产生的光分布投射在机动车之前的区域中。为了这个目的，所述至少一个光学透镜优选构成和放置为，使得光导体的光耦合输出面设置在所述至少一个光学透镜的聚焦平面中。因此，所述至少一个光学透镜形成所谓的次级光学系统并且光导体形成所谓的初级光学系统。
[0016]根据本发明的照明装置优选构成为机动车前照灯的组成部分，以便借助于所述照明装置产生不同的光分布，例如用于ADB(Advanced Driving Beam，向前的远光光束)、近光灯、雾灯、日间行车灯、位置灯和动态转弯灯的光分布。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]下面借助优选的实施例详细阐述本发明。其示出:
[0018]图1示出根据本发明的一个优选的实施例的照明装置的结构的示意图；
[0019]图2示出在图1中绘出的照明装置的光导体的光耦合输出面的俯视图；
[0020]图3示出在图2中绘出的光导体的光耦合输入面的俯视图；
[0021]图4示出在图2和3中绘出的光导体的立体视图；
[0022]图5示出在图1中绘出的照明装置的设置在共同的载体上的半导体光源、光导体和透明的覆盖件的示意的侧视图；
[0023]图6示出在图1中绘出的照明装置的网格状遮光板的俯视图。
【具体实施方式】
[0024]根据本发明的优选的实施例的照明装置具有:二十个半导体光源101，102，103，104 ;用于由发光二极管发射的光的十五个光导体201，202，203，204，205，210，215 ;用于光导体 201，202，203，204，205，210，215 的光耦合输出面的透明的覆盖件3 ;网格状遮光板4以及光学透镜5。所述照明装置的结构在图1中示意性地示出。在图1至6中绘出总共二十个半导体光源中的仅四个和总共十五个光导体201，202，203，204，205，210，215 中的仅七个。
[0025]所有二十个半导体光源构成为发光二极管101，102，103，104，所述发光二极管矩阵状地以四行和五列的方式设置在共同的载体2上。发光二极管101，102，103，104在其运行期间发射白光。所述发光二极管可借助于在附图中未示出的运行电路单独地被控制或者成组地被控制，以至于发光二极管101，102, 103, 104能够彼此独立地被接通和切断，并且发光二极管101，102, 103, 104的亮度可彼此无关地调节。每个发光二极管101，102，103，104的发射光的表面具有0.5625mm2的面积。
[0026]十五个光导体201，202，203，204，205，210，215具有总共二十个光耦合输入面 201a, 202a, 203a, 204a, 205a, 206a, 207a, 208a, 209a, 209b210a, 211a, 211b, 212a, 212b, 213a, 213b, 214a, 214b, 215a, 215b，所述光耦合输入面分别与所述二十个发光二极管101，102, 103, 104中的一个相关联并且以距相应的发光二极管101，102, 103, 104的发射光的表面1010，1020, 1030, 1040小的间距设置。此外，十五个光导体201，202，203，204，205，210，215 分别具有平坦的光耦合输出面 201c, 202c, 203c, 204c, 205c, 206c, 207c, 208c, 209c, 210c, 211c, 212c, 213c, 214c, 215c,耦合输入到相应的光导体中的光再次从所述光I禹合输出面离开。光导体的光I禹合输出面201c, 202c, 203c, 204c, 205c，206c, 207c, 208c, 209c, 210c, 211c, 212c, 213c, 214c, 215c 以三行和五列的方式无隙地并排设置。这意味着，相邻的光耦合输出面没有间距地并排设置，并且光耦合输出面的侧棱边尽可能直线地且锐边地构成，也就是说，尽可能没有圆角半径地构成，以至于相邻的光耦合输出面之间的可能的间隙具有至多50微米的宽度。设置在第三行中的光耦合输出面211c, 212C, 213c, 214c, 215c分别具有矩形的形状以及相应于20mm2的2mm乘IOmm的面积。属于所述光耦合输出面211c，212c, 213c, 214c, 215c的光导体215分别具有两个光耦合输入面 211a, 211b, 212a, 212b, 213a, 213b, 214a, 214b, 215a, 215b,以至于两个发光二极管103,104的光分别稱合输入到所述光导体215中。设置在第一和第二行中的光稱合输出面201c, 202c, 203c, 204c, 205c, 206c, 207c, 208c, 209c, 210c 分别具有正方形的形状以及 4mm2的面积。所有光耦合输入面 201a, 202a, 203a, 204a, 205a, 206a, 207a, 208a, 209a, 209b210a，211a, 211b, 212a, 212b, 213a, 213b, 214a, 214b, 215a, 215b 分别具有带有 0.49mm2 的面积的正方形的形状。
[0027]光导体201，202, 203, 204, 205, 210, 215由透光的、无色的塑料材料构成，优选由聚碳酸酯构成。但是可替选地，也能够使用其它的透光的、无色的塑料材料，例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或者聚甲基丙烯酰甲亚胺(PMMI)。光导体201，202, 203, 204, 205, 210, 215分别构成为TIR光学系统，以至于耦合输入到相应的光导体201，202, 203, 204, 205, 210, 215中的光由于全反射在其侧表面上被反射。光导体201，202，203，204，205，210，215的侧表面，也就是说，光导体201，202，203，204，205，210，215的外表面的位于光耦合输入面和光耦合输出面之外的区域能够附加地借助于铝覆层而镜面化地构成。所有光导体201，202，203，204，205，210，215 锥形地构成，以至于其光耦合输入面 201a, 202a, 203a, 204a, 205a, 206a, 207a, 208a, 209a, 209b210a, 211a, 211b, 212a, 212b, 213a, 213b, 214a, 214b, 215a, 215b分别设置在相应的光导体201，202，203，204，205，210，215的渐细的端部上，并且其光耦合输出面 201c, 202c, 203c, 204c, 205c, 206c, 207c, 208c, 209c, 210c, 211c, 212c, 213c, 214c, 215c分别设置在相应的光导体201，202，203，204，205，210，215的渐宽的端部上。
[0028]在光导体的光耦合输出面201c, 202c, 203c, 204c, 205c, 206c, 207c, 208c, 209c, 210c, 211c, 212c, 213c, 214c, 215c 的区域中，光导体 201，202，203，204，205，210，215 通过透明的覆盖件3彼此连接。透明的覆盖件3由透光的、无色的聚碳酸酯构成并且借助于塑料注塑技术与光导体在其光耦合输出面的区域中熔合。覆盖件3用于机械地保持光导体201，202，203，204，205，210，215 并且用于稳定光导体 201，202，203，204，205，210，215 的光耦合输出面 201c, 202c, 203c, 204c, 205c, 206c, 207c, 208c, 209c, 210c, 211c, 212c, 213c, 214c, 215c的形状配合。在图4中，为了更好的概观，不是所有的光耦合输出面都设有附图标记。[0029]在光导体201，202，203，204，205，210，215 的光耦合输入面 201a, 202a, 203a, 204a, 205a, 206a, 207a, 208a, 209a, 209b210a, 211a, 211b, 212a, 212b, 213a, 213b, 214a, 214b, 215a, 215b的区域中存在网格状遮光板4。所述网格状遮光板构成和放置为，使得所有光耦合输入面 201a, 202a, 203a, 204a, 205a, 206a, 207a, 208a, 209a, 209b, 210a, 211a, 211b, 212a，212b, 213a, 213b, 214a, 214b, 215a, 215b分别设置在所述网格状遮光板4的单独的网格单元 401 中。遮光板 4 将光耦合输入面 201a, 202a, 203a, 204a, 205a, 206a, 207a, 208a, 209a，209b210a, 211a, 211b, 212a, 212b, 213a, 213b, 214a, 214b, 215a, 215b 相对于彼此遮住，以至于仅二十个发光二极管101，102，103，104中的一个的光耦合输入到每个光耦合输入面201a, 202a, 203a, 204a, 205a, 206a, 207a, 208a, 209a, 209b210a, 211a, 211b, 212a, 212b, 213a, 213b, 214a, 214b, 215a, 215b中。附加地，遮光板4也用作为用于光导体的支架并且用于在所述光导体的光耦合输入面 201a, 202a, 203a, 204a, 205a, 206a, 207a, 208a, 209a, 209b210a, 211a, 211b, 212a, 212b, 213a, 213b, 214a, 214b, 215a, 215b 的区域中机械地稳定光导体201，202，203，204，205，210，215。网格状遮光板4由不锈钢板或铝板或者由塑料构成并且具有两个穿通口 41，42，所述穿通口用于拧紧在载体2上，以用于固定。网格状遮光板4的表面被黑色阳极氧化处理。网格状遮光板4以与光导体101，102，103，104的发射光的表面1010，1020，1030，1040 间隔 0.1mm 的间距设置。
[0030]根据本发明的优选的实施例的照明装置的光学透镜5构成为具有IOOmm的焦距的平凸的光学透镜。特别地，光学透镜5实施为色彩校正的成对透镜(Doublett)，所述色彩校正的成对透镜由具有不同的折射率的玻璃或透明无色的塑料制成。光学透镜5相对于由发光二极管101，102，103，104发射的光的光路设置在光导体201，202，203，204，205，210，215的下游，也就是说，由发光二极管101，102，103，104发射的光在其到达光学透镜5之前首先射到光导体 201，202，203，204，205，210，215 上。光导体 201，202，203，204，205，210，215 的光耦合输出面 201c, 202c, 203c, 204c, 205c, 206c, 207c, 208c, 209c, 210c, 211c, 212c, 213c,214c, 215c设置在光学透镜5的聚焦平面中。
[0031]借助于光学透镜5将由发光二极管101，102, 103, 104和光导体201，202，203，204，205，210，215生成的光分布投射到机动车之前的街道上。为了改变光分布，选择性地接通或者切断二十个发光二极管101，102，103，104中的一个或者多个，或者
调节其亮度或颜色。
[0032]根据本发明的优选的实施例的照明装置设置为机动车前照灯的组成部分。为了产生用于功能ADB、近光灯、雾灯、日间行车灯、位置灯和停车灯的光分布，一个或多个这样的照明装置能够设置在机动车前照灯中。
[0033]本发明不局限于本发明的在上文中详细阐述的实施例。发光二级管和与之相应的光导体的数量以及设置例如能够改变。代替无机的发光二极管或者除了无机的发光二极管，例如基于InGaN或者AlInGaP的无机的发光二极管，通常也能够使用有机的发光二极管(0LED，例如聚合物0LED)。此外，代替发光二极管，也能够使用其它类型的半导体光源，例如具有或者不具有用于激光-激励光的波长转换的发光材料的激光二极管。此外，根据本发明的照明装置也能够附加地具有发射彩色的光，特别是橙色的光的半导体光源，以便能够例如在车辆的前部区域中附加地实现行驶方向指示器的功能。
【权利要求】
1.一种照明装置，其具有多个半导体光源(101至104)和多个光导体(201至205，210，215)，其中所述光导体(201至205，210，215)分别具有至少一个光耦合输入面(201a至215a, 211b至215b)和光耦合输出面(201c至215c)，其中，至少一个半导体光源(101至104)的发射光的表面(1010，1020，1030，1040)分别与所述光导体(201至205，210, 215)的所述光耦合输入面(201a至215a，211b至215b)相关联，以至于由至少一个所述半导体光源(101至104)的所述发射光的表面(1010，1020，1030，1040)发出的光射到与其相关联的所述光导体(201至205，210, 215)的所述光耦合输入面(201a至215a，211b至215b)上，并且其中所述光导体(201至205，210，215)的所述光耦合输出面(201c至215c)矩阵状地设置， 其特征在于，相应的所述光导体(201至205，210，215)的所述光耦合输入面(201a至215a, 211b至215b)小于与所述光导体(201至207)相关联的至少一个所述半导体光源(101至104)的所述发射光的表面(1010，1020，1030，1040)，并且设有具有网格单元(401)的网格状遮光板(4)，所述网格状遮光板设置在所述光导体(201至207)的所述光耦合输入面(201a至215a, 211b至215b)的区域中，以至于属于不同的光导体(201至205，210，215)的光耦合输入面(201a至215a，211b至215b)设置在所述网格状遮光板(4)的不同的网格单元(401)中。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述网格状遮光板(4)具有涂黑的表面(40)。
3.根据权利要求1或2所述的照明装置，其中所述网格状遮光板(4)构成为用于所述光导体(201至205，210，215)的支架的组成部分。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的照明装置，其中所述光导体(201至205，210, 215)在其光耦合输出面(201c至215c)的区域中彼此连接。
5.根据权利要求4所述的照明装置，其中所述光导体(201至205，210，215)在其光耦合输出面(201c至215c)的区域中通过共同的透明的覆盖件(3)彼此连接。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的照明装置，其中相邻的光导体(201至205，210, 215)的所述光耦合输出面(201c至215c)无隙地并排设置。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的照明装置，其中所述光导体(201至205，210, 215)的所述光耦合输出面(201c至215c)四边形地或者六边形地构成。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的照明装置，其中所述光导体(201至205，210，215)锥形地构成，以至于所述光耦合输入面(201a至215a，211b至215b)设置在所述光导体(201至205，210，215)的锥形渐细的端部上，并且所述光耦合输出面(201c至215c)设置在所述光导体(201至207)的锥形渐宽的端部上。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的照明装置，其中所述光导体(201至205，210，215)构成为TIR光学系统。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的照明装置，其中所述光导体(201至205，210, 215)的除所述光耦合输入面(201a至215a，211b至215b)和所述光耦合输出面(201c至215c)之外的表面镜面化地构成。
11.根据权利要求1至10中的任一项所述的照明装置，其中所述照明装置具有至少一个光学透镜(5)，所述光学透镜相对于由所述半导体光源(101至104)发射的光的光路设置在所述光导体(201至205，210, 215)的所述光耦合输出面(201c至215c)的下游。
12.根据权利要求1至11中的任一项所述的照明装置，其中所述照明装置构成为车辆前照灯的组成部分。
【文档编号】F21V17/00GK103807714SQ201310552722
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年11月8日 优先权日:2012年11月9日
【发明者】罗兰德·菲德林, 菲利普·黑尔比希, 托马斯·法伊尔 申请人:欧司朗股份有限公司