光纤面板系统和方法与流程

本公开总体上涉及一种照明模块和一种用于对准所传输的光的方法。

背景技术：

机动车辆包含许多用于内部和外部照明的照明装置。例如，外部车辆照明装置可以执行制动灯功能，尾灯功能，前照灯功能，信号指示，停车和雾灯功能。

对于车辆制造商来说，设计满足全世界(特别是在其相关的营销区域中的)各种标准的技术要求的车辆照明装置是明智的选择。近年来，车辆照明在其对消费者的美学吸引力方面也变得重要。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(除了要求的照明功能之外)以增强车辆的照明性能和造型。

提供美观的车辆照明装置同时还满足必要的成本，技术和法规要求可能在技术上具有挑战性。例如，可能难以使光分布的最强区域围绕预期的光分布中心居中。

本文提供的“背景”描述是为了总体上呈现本公开的背景。目前命名的发明人的工作，在本背景技术部分中描述的范围，以及在提交时本说明书的可能没有以其他方式被认为是传统技术的各方面既不明确也不暗示地被认为是针对本公开的传统技术。

技术实现要素：

本文描述的实施例包括如下的方面：

(1)一种照明模块，包括：多个光纤，其被构造为光纤面板，其中安装轴线定位成平行于所述光纤面板，法向轴线定位成垂直于所述光纤面板，照明轴线定位成与目标光传输方向一致，表示实际光传输方向的材料偏置轴线定位成与所述法向轴线相距预定径向量；和

第一光源，其联接到所述光纤面板的第一端，其中来自所述第一光源且传输通过所述光纤面板的所传输的光线的方向和功率是能够调节的，以使所述材料偏置轴线与所述照明轴线对准。

(2)根据(1)所述的照明模块，其中，所述材料偏置轴线包括主光传输轴线，所传输的光线围绕所述主光传输轴线居中。

(3)根据(1)或(2)中的任一项所述的照明模块，其中，当光线沿第一方向传输通过所述光纤面板时，所述材料偏置轴线定位成沿第一方向与所述法向轴线相距所述预定径向量，并且当光线沿第二方向传输通过所述光纤面板时，所述材料偏置轴线定位成沿第二方向与所述法向轴线相距所述预定径向量。

(4)根据(1)至(3)中的任一项所述的照明模块，还包括：第二光源，其联接到所述光纤面板的第二端。

(5)根据(1)至(4)中的任一项所述的照明模块，其中通过对所述第一光源的功率水平和所述第二光源的功率水平的一个或多个调节来调节所述材料偏置轴线的位置。

(6)根据(1)至(5)中的任一项所述的照明模块，其中当所述材料偏置轴线接近所述照明轴线时，所述照明模块的最大发光区域接近中心目标区域。

(7)根据(1)至(6)中的任一项所述的照明模块，其中，所述材料偏置轴线的位置由所述光纤面板内的畸变或所述光纤面板的几何形状确定。

(8)根据(1)至(7)中的任一项所述的照明模块，其中，所述材料偏置轴线的位置由光源的数量确定。

(9)根据(1)至(8)中的任一项所述的照明模块，其中，所述材料偏置轴线的位置由所述照明模块的安装角度确定。

(10)一种对准所传输的光的方法包括：使得来自第一光源的光线传输通过光纤面板，其中所述第一光源联接到所述光纤面板的第一端；使得来自所述光纤面板的光线沿材料偏置轴线发射，其中所述材料偏置轴线表示实际光传输方向，并且被定位成与垂直于所述光纤面板的安装轴线的轴线相距预定径向量；和调节所述材料偏置轴线的位置，使其与照明轴线对准，所述照明轴线被定位成与目标光传输方向一致。

(11)根据(10)所述的对准所传输的光的方法，还包括：使得光线沿第一方向传输通过所述光纤面板；和沿第一方向将所述材料偏置轴线的位置调节所述预定径向量。

(12)根据(10)或(11)中的任一项所述的对准所传输的光的方法，还包括：通过联接到光纤面板的第二端的第二光源，使得光线沿第二方向传输通过所述光纤面板；和沿第二方向将所述材料偏置轴线的位置调节所述预定径向量。

(13)根据(10)至(12)中任一项所述的对准所传输的光的方法，还包括：通过第一光源使得光线沿第一方向传输通过所述光纤面板，并通过第二光源使得光线沿第二方向传输通过所述光纤面板；和调节所述第一光源和所述第二光源中的一个或多个的功率水平，以使所述材料偏置轴线的位置与所述照明轴线对准。

(14)根据(10)至(13)中任一项所述的对准所传输的光的方法，还包括：通过调节所述第一光源的功率水平或通过调节所述第二光源的功率水平来调节所述材料偏置轴线的位置。

(15)根据(10)至(14)中任一项所述的对准所传输的光的方法，还包括：通过调节所述光纤面板内的畸变或通过调节所述光纤面板的几何形状来调节所述材料偏置轴线的位置。

(16)根据(10)至(15)中任一项所述的对准所传输的光的方法，还包括：通过调节光源的数量来调节所述材料偏置轴线的位置。

(17)根据(10)至(16)中任一项所述的对准所传输的光的方法，还包括通过调节所述照明模块的安装角度来调节所述材料偏置轴线的位置。

(18)根据(10)至(17)中任一项所述的对准所传输的光的方法，还包括：所述材料偏置轴线包括主光传输轴线，所传输的光线围绕所述主光传输轴线居中。

(19)一种由(10)至(18)中任一项所述的方法形成的产品。

必须注意的是，在说明书中关于光纤面板描述的所有特征可以类似地应用于光纤束，光导束或光导交织件。光导是光学部件，其能够通过多个全内反射来引导光，例如从光入射区域到光输出耦合区域。

已经通过一般性介绍提供了前述段落，并且不旨在限制所附权利要求的范围。通过参考以下结合附图的详细描述，将最好地理解所描述的实施例以及其他优点。

附图说明

通过参考以下结合附图的详细描述，如本公开及其许多伴随优点变得更容易理解那样，将更容易获得本公开及其许多伴随优点的更完整的理解，其中：

图1示出了根据一个实施例的示例性机动车辆的前端；

图2是根据一个实施例的示例性道路、机动车辆和光分布图案的示意图；

图3示出了根据一个实施例的示例性发光强度分布；

图4示出了根据一个实施例的示例性发光强度分布；

图5示出了根据一个实施例的左定向的最大强度发光分布；

图6示出了根据一个实施例的右定向的最大强度发光分布；

图7是示出根据一个实施例的右侧始发的光源的发光强度分布的笛卡尔坐标系；

图8是示出根据一个实施例的左侧始发的光源的发光强度分布的笛卡尔坐标系；

图9示出了根据一个实施例的居中的最大强度发光分布；

图10是根据一个实施例的具有代表性轴线的框图，其示出了居中的最大强度发光分布；

图11是根据一个实施例的具有代表性轴线的框图，其示出了具有在混合光纤面板中的两组第一组光源和第二组光源的照明模块；

图12示出了根据一个实施例的车灯组件的功能框图；和

图13是根据一个实施例的对准所传输的光的示例性方法的流程图。

具体实施方式

以下描述旨在通过给出本公开的具体示例和实施例来进一步阐明本公开。这些实施例旨在说明而不是穷举。本公开的全部范围不限于说明书中公开的任何特定实施例，而是由权利要求限定。

为了清楚起见，并未详细示出和描述本文描述的实施方式的所有特征。应当理解，在开发任何这样的实际实施方式时，将做出许多特定于实施方式的决策以实现开发者的特定目标，例如遵守与应用相关的约束和与业务相关的约束，并且这些特定目标将根据实施方式的不同和开发者的不同而发生变化。

本文描述的实施例提供具有一个或多个固态光源的照明模块。如本文所用，固态光源是指使用电致发光现象的一种光源，其中材料响应于电流的通过或响应于强电场而发光。光源的实例包括但不限于半导体发光二极管(led)，有机发光二极管(oled)，聚合物发光二极管(pled)和单片发光二极管(mled)。本文描述的照明模块还可以包括一个或多个灯泡源，例如卤素光源或高强度放电(hid)光源。

图1示出了示例性机动车辆100的前端。机动车辆100包括两个前照灯组件105a和105b。前照灯组件105a和105b包括近光前照灯110a和110b(也称为低光灯或近光灯)和远光前照灯115a和115b(也称为主光灯或远光灯)。通常，每当另一车辆在机动车辆100正前方的道路上行驶时和/或每当另一车辆从相反方向接近机动车辆100时，使用近光前照灯110a和110b。

图2是示例性道路200、机动车辆205和机动车辆205的近光前照灯的光分布图案210的示意图。机动车辆205的近光前照灯的光分布图案210可以被光学地设计，以最小化穿过道路200的中心线220的光量，以减少对迎面而来的机动车辆215的驾驶员造成的眩目(来自前灯的致盲效果)。此外，机动车辆205的近光前照灯的范围可以限制为减少机动车辆225的驾驶员的后视镜中的眩光，该机动车辆225在机动车辆205的相同的行驶方向的正前方行驶。

图3示出了在与前照灯的前(发射)面隔开并平行的屏幕处看到或测量的近光前照灯的示例性发光强度分布300。图3中的水平轴线h和竖直轴线v在图3中的发光强度分布300上叠加。水平轴线h和竖直轴线v识别与前照灯的中心和屏幕相交的水平平面和竖直平面。图3中所示的水平轴线h和竖直轴线v包括以5°间隔隔开的刻度标记。

利用机动车辆的大多数州，国家或地区具有车辆必须遵守的各种要求和标准，以便合法地使用道路。例如，联邦机动车辆安全标准(fmvss)第108条规定了在美国境内运行的车辆上的前照灯的各种最大和最小光度强度值(基于角度)。除了这些要求外，美国公路安全保险协会(iihs)还有自己的前照灯性能测试和评级(前照灯测试和评级协议)。iihs测试和评级旨在鼓励制造商提高实际道路使用的照明性能。iihs评估表明车辆前照灯提供的道路照明变化很大。此外，iihs已将大多数前照灯评为较差类别(例如照明不足，眩光过多等)。

图3中的点305是由fmvss第108条标准定义的关键测量位置，其用于确保近光前照灯不会使迎面而来的机动车辆的驾驶员目眩。点305位于竖直轴线v左侧3.5°处和水平轴线h下方0.86°处。为满足fmvss第108条的要求，前照灯近光在点305处必须具有低于指定阈值(例如12000cd)的发光(光度)强度。fmvss第108条还规定了发光强度分布300上的其他点处的最小发光强度。

图4示出了类似于图3中所示的近光前照灯的示例性发光强度分布400。具有凹口415的矩形区域410是目标区域，该目标区域可以被额外照明以在基于iihs前灯测试和评级协议进行的测试中实现更高评级。在一些实施例中，凹口415减少了位于竖直轴线v左侧3.5°和水平轴线h下方0.86°处的点305(图3)周围的光发射。凹口415可以允许前照灯组件105a和105b产生提高的iihs评级，同时仍满足fmvss第108条的要求。在一些实施例中，凹口415可基本上位于竖直轴线v的左侧。在其他实施例中，凹口415可以定位成对称地围绕竖直轴线v。凹口的放置通常取决于特定的安全要求和不违反安全要求的用户偏好。

图5示出了左定向的最大强度发光分布500和相关的光纤面板510。第一光源520在光纤面板510的右端联接到光纤面板510。当第一光源520被激活时，最大强度区域530不以发光输出中的期望质心为中心。对于汽车灯，通过在黑暗或危险条件下驾驶时的最佳且安全的照明的监管标准来管理该期望质心。

在图5中，当来自第一光源520的光指向左侧时，最大强度区域530向左移位。最大强度区域530的移位可以归因于光纤面板510的几何形状或构造，例如光纤面板510内的磨损。当光线沿第一方向被传输自第一光源520时，该最大强度区域530也在第一方向上从与光纤面板510的安装轴线垂直的轴线移位预定径向量。

图6示出了右定向的最大强度发光分布600和相关的光纤面板610。第二光源620在光纤面板610的左端联接到光纤面板610。当第二光源620被激活时，最大强度区域630不以发光输出中的期望质心为中心，以在黑暗中或在危险条件下行驶时产生最佳且安全的照明。

在图6中，当来自第二光源620的光指向右侧时，最大强度区域630向右移位。最大强度区域630的移位可归因于光纤面板610的几何形状或构造，例如光纤面板610内的磨损。当光线沿第二方向被传输自第二光源620时，该最大强度区域630也在第二方向上从与光纤面板610的安装轴线垂直的轴线移位预定径向量。

图7是笛卡尔坐标系，示出了右侧始发的光源的发光强度分布700。安装轴线710示出了安装光纤面板510或610的平面。安装光纤面板510或610的安装角度720可以通过制造或设计标准来确定，例如车辆的特定造型。

照明轴线730是相对于目标发光方向的竖直轴线。照明轴线730表示从汽车灯传输光的期望方向。法向轴线740垂直于安装轴线710。照明轴线730和法向轴线740之间的角度等于安装角度720。当安装轴线710完全水平时，法向轴线740与照明轴线730对准。

第一光源方向750被示为沿着安装轴线710的平面在图7中从光源向左侧传输。光源向左传输光线，导致最大强度区域向左移位。材料偏置轴线760示出了最大强度的这种移位。材料偏置轴线760定位成与法向轴线740相距预定径向量。法向轴线740和材料偏置轴线760之间的预定径向角770可以通过制造或设计标准来确定。由于来自第一光源方向750的光在图7中向左传输，所以材料偏置轴线760也位于法向轴线740的左侧预定径向角度770的位置处。

在图7中，照明轴线730表示光传输的期望方向。材料偏置轴线760表示光传输的实际方向。然而，材料偏置轴线760已使所传输的光移位远离照明轴线730。结果，最大光分布强度向照明轴线730的期望质心位置的左侧移位。在一个示例中，仅出于说明目的，26度的安装角度720和30度的预定径向角度770将使期望的照明从期望的照明轴线730移位56度。

在一个实施例中，可以调节光纤面板510或610内的磨损或其他畸变，以获得材料偏置轴线760相对于法向轴线740的径向角的变化。例如，较浅的磨损可以增加材料偏置轴线760相对于法向轴线740的径向角，而更深的磨损可以减小材料偏置轴线760相对于法向轴线740的径向角。

图8是笛卡尔坐标系，示出了左侧始发的光源的发光强度分布800。安装轴线810示出了安装光纤面板510或610的平面。安装光纤面板510或610的安装角820可以通过制造或设计标准来确定。

照明轴线830是相对于目标发光方向的竖直轴线。照明轴线830表示从汽车灯传输光的期望方向。法向轴线840垂直于安装轴线810。照明轴线830和法向轴线840之间的角度等于安装角度820。当安装轴线810完全水平时，法向轴线840与照明轴线830对准。

第二光源方向850被示为沿着安装轴线810的平面在图8中从光源向右传输。光源向右传输光线，导致最大强度区域向右移位。材料偏置轴线860示出了最大强度的这种移位。材料偏置轴线860定位成与法向轴线840相距预定径向量。法向轴线840和材料偏置轴线860之间的预定径向角度870可以通过制造或设计标准来确定。由于来自第二光源方向850的光在图8中向右传输，所以材料偏置轴线860也位于法向轴线840右侧的预定径向角度870的位置处。

在图8中，照明轴线830表示光传输的期望方向。材料偏置轴线860表示光传输的实际方向。材料偏置轴线860已经将所传输的光朝向照明轴线830的期望质心位置向右移位。在一个示例中，仅出于说明性目的，26度的安装角度820和30度的预定径向角度870将实际的光传输移位到期望的照明轴线830的右侧4度的位置处。结果，由材料偏置轴线860表示的实际光传输非常接近于与照明轴线830所代表的期望光传输对准。

图8示出了来自光源的光传输方向和安装轴线810的调节的组合可以相对于照明轴线830优化材料偏置轴线860，导致最大强度光分布与期望的光传输对准。对于26度的安装角度820和30度的预定径向角度870的先前示例，可以将安装角度820调节到30度，以使由材料偏置轴线860表示的实际光传输与由照明轴线830表示的期望光传输完全对准。

还可以调节光源的功率水平以使材料偏置轴线860更靠近照明轴线830或与照明轴线830对准。在图8中，使用前面的例子，响应于将预定径向角870减小4度，材料偏置轴线860将完全对准照明轴线830。这可以通过降低光源在第二光源方向850上传输光的功率水平来实现。

图9示出了居中的最大强度发光分布900和相关的光纤面板910。光纤面板910包括位于光纤面板910右侧的第一光源920和位于光纤面板910左侧的第二光源930。得到的最大强度区域940以发光输出中的期望质心为中心，以在黑暗中或在危险条件下驾驶时产生最佳且安全的照明。

在图9中，由第一光源920产生的朝向左侧的最大强度的移位通过由第二光源930产生的朝向右侧的最大强度的移位来抵消，以创建以期望质心为中心的最大强度区域940。在一个实施例中，第一光源920的功率水平等于第二光源930的功率水平。然而，通过本文所描述的实施例可以预期到第一光源920和第二光源930的功率水平的其他组合，以朝向期望的质心优化最大强度区域940。

图10是具有代表性轴线的框图，其示出了居中的最大强度发光分布。光纤面板1010包括位于光纤面板1010右侧的第一光源1020和位于光纤面板1010左侧的第二光源1030。照明轴线1040是相对于目标光传输方向的竖直轴线。照明轴线1040表示从汽车灯传输光的期望方向。在图10中，照明轴线1040也是法向轴线，因为光纤面板1010的安装角度为零。

第一材料偏置轴线1050定位成通过第一径向角1060与照明轴线1040相距预定径向量。来自第一光源1020的光线被传输到图10中的左侧，从而导致第一材料偏置轴线1050以第一径向角1060定位在照明轴线1040的左侧。

第二材料偏置轴线1070定位成通过第二径向角度1080与照明轴线1040相距预定径向量。来自第二光源1030的光线被传输到图10中的右侧，从而导致第二材料偏置轴线1070以第二径向角1080定位在照明轴线1040的右侧。

调节第一材料偏置轴线1050和第二材料偏置轴线1070的位置，使得第一径向角1060等于第二径向角1080，以产生以照明轴线1040为中心的最大强度区域。换句话说，第一材料偏置轴线1050和第二材料偏置轴线1070定位成与照明轴线1040相距相同的预定径向量并且定位在相反的径向方向上。在另一个实施例中，当第一径向角1060不等于第二径向角1080时，即第一材料偏置轴线1050的位置不等于第二材料偏置轴线1070的位置并且不与第二材料偏置轴线1070的位置对称，第一光源1020和第二光源1030中的任一个或两个的功率水平可以被调节，使得第一径向角1060等于第二径向角1080。结果，来自两个光源的净光分布与照明轴线1040对准。

图11是具有代表性轴线的框图，其示出了照明模块1100，该照明模块具有在混合光纤面板1105中的两组第一组光源和第二组光源。第一组光源包括顶部第一光源1110和顶部第一光源1120。顶部第一光源1110产生材料偏置轴线1115，其定位在照明轴线1]18下方的预定径向量的位置处。照明轴线1118是相对于目标发光方向的水平轴线。底部第二光源1120产生材料偏置轴线1125，其定位在照明轴线11惴上方的预定径向量的位置处。

第二组光源包括左第一光源1130和右第二光源1140。左第一光源1130创建材料偏置轴线1135，其定位在照明轴线1138右侧的预定径向量的位置处。照明轴线1138是相对于目标发光方向的竖直轴线。右第二光源1140产生材料偏置轴线1145，其定位在照明轴线1138左侧的预定径向量的位置处。

混合光纤面板1105包括用于第一组光源的第一光纤面板和用于第二组光源的第二光纤面板。在一个实施例中，混合光纤面板1105包括用于每组光源的单独层。例如，具有顶部第一光源1110和底部第二光源1120的第一光纤面板位于第一层，而具有左第一光源1130和右第二光源1140的第二光纤面板位于第二层。第一层可以位于第二层的上方或下方，第二层可以位于第一层的上方或下方。

照明模块1100提供相互垂直的两组光源的组合。这提供了所有方向的完全移动性。在一个实施例中，照明模块1100可用于汽车的内部照明，其中可能需要在多个方向上进行光传输。例如，汽车内部灯可以在朝向各种控制台控制部件的方向上提供光，并且还在朝向乘客座椅的另一方向上提供光。顶灯还可以用照明模块1100实现，其中光在多个方向上被引导。

图12示出了车灯组件1200的功能框图。车灯组件1200包括控制电路1205和固态光源模块1210。一个或多个可选的光源模块1220包括附加的固态光源模块和/或激光光源模块。输入信号1225连接到控制电路1205。输入信号1225可以是如下的开关，该开关用于启动或关闭固态光源模块1210和可选光源模块1220中的一个或多个的电源。本文描述的实施例考虑了其他类型的输入信号1225。

应当注意，虽然图12示出了包括在车灯组件1200内的控制电路1205，但是控制电路1205也可以与车灯组件1200分开设置。此外，单个控制电路1205可以用于左车灯组件和右车灯组件两者，使得固态光源模块1210和可选的光源模块1220以同步方式被驱动。

图13是对准所传输的光的示例性方法1300的流程图。在步骤1310中，使得来自第一光源的光线传输通过光纤面板。第一光源联接到光纤面板的第一端。

在步骤1320中，来自光纤面板的光线沿材料偏置轴线发出。材料偏置轴线定位成与垂直于光纤面板的安装轴线的轴线相距预定径向量。

在步骤1330中，调节材料偏置轴线的位置以使其与照明轴线对准，该照明轴线被定位成与目标光传输方向一致。材料偏置轴线能够以多种方式调节，如调节光源数量，调节一个或多个光源的光传输方向，调节一个或多个光源的功率水平，调节光纤面板的安装角度。

本文描述的实施例提供若干优点。从光纤面板传输的光可以被重定向，以在预期方向的质心处获得最大光强度。可变特征包括传输通过光纤面板的光源传输方向，使用具有可变功率水平的多个光源，以及调节光纤面板的安装角度。这些优点提供了几种调节光传输方向的途径，而不改变灯的几何形状。

本文描述的实施例可以在汽车灯中实施，例如前后信号灯或前灯和后灯。此外，如本文所述，实施例还可以在室内汽车照明中实施。

虽然本文已经描述了某些实施例，但是这些实施例仅作为示例呈现，并且不旨在限制本公开的范围。使用本公开中的教导，本领域普通技术人员在不脱离本公开的精神的情况下可以以各种方式修改和调节本公开，对本文描述的实施例的形式进行省略、替换和/或改变。此外，在解释本公开时，所有术语应以与上下文一致的尽可能宽泛的方式解释。所附权利要求及其等同物旨在覆盖这些形式或修改，这些都将落入本公开的范围和精神内。特别地，在说明书中描述的关于光纤面板的所有特征可以类似地应用于光纤束，光导束或光导交织体。