用于车辆的照明装置的光导混合系统和相关的照明装置的制作方法

用于车辆的照明装置的光导混合系统和相关的照明装置
1.相关申请的交叉引用
2.本专利申请要求2021年3月31日提交的意大利专利申请第102021000008030号的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。
技术领域
3.本发明涉及一种光导光学系统，其可被限定为“混合式”的，因为其将适当的光导与叶片光学装置进行结合。本发明还涉及一种设置有所述光学系统的用于车辆的照明装置，其特别地但非排他地是灯，其中光源包括led或一组led。


背景技术：

4.已知的是，在现代车辆中，特别是在机动车辆中，出于技术和风格上的原因，常常使用前照灯，或更常见的是灯，其中照明主体包括多个发光元件或“宝石”，它们根据预设的图案(例如，沿着直线或曲线)直接穿过车辆主体和/或穿过由不透明材料制成的灯或前照灯彼此间隔开地设置。
5.每个发光元件都必须设置有一个或多个对应的光源，通常是led，其发出与发光元件的后表面垂直的光束。
6.这种构造除了较为昂贵之外还是较为复杂的并且难以实现，因为led必须通过必须跟随由发光元件所形成的图案的印刷电路板来支撑和供电，或者通过必须在某种程度上单独地固定至车身和/或灯或前照灯的主体的彼此电连接的多个支撑基部来支撑和供电。
7.因此，有利的是使用光导来朝向发光元件引导单独的led或一组led产生的光束。然而，这种方案的缺点是单独的发光元件的光强度会变得不同，并且在任何情况下即使在单独的发光元件上也会不均匀。


技术实现要素：

8.本发明的目的是提供一种光导光学系统，其克服了上述的缺点，允许将具有任何形状并且彼此分离地沿着预设轨迹设置的多个发光元件使用单一的led或一组led以均匀的方式被点亮并且具有相同的强度。
9.本发明因此涉及一种根据所附权利要求实现的用于车辆的照明装置的光导光学系统。
10.本发明还涉及一种设置有一个或多个所述光导光学系统的关联的照明装置以及一种设置有所述照明装置的车辆。
11.特别地，该光导光学系统包括多个发光元件，它们沿着形成预设设计的轨迹彼此间隔开地设置并且被构造为接收与它们的后表面垂直的光束并通过它们的与后表面相对且面对的前表面发射所述光束。
12.根据本发明的光导光学系统包括由透光材料制成并且将所有的发光元件连接在一起的叶片光学装置以及操作性地与叶片光学装置关联的全反射光导。叶片光学装置沿着
上述轨迹纵向地延伸并且通过其前表面的一部分限定每个发光元件的后表面，发光元件整体地与叶片光学装置形成为一体并且以悬臂方式在叶片光学装置的与后表面相对的一侧上从其前表面突出。
13.光导被构造为操作性地与光源配合并且包括：第一部分，其第一端部被构造为直接面对光源；以及第二部分，其设置在与第一端部相对的一侧上并且在叶片光学装置的后表面的前部且与其平行地面对叶片光学装置并且通过具有预设且恒定的宽度的间隙与叶片光学装置间隔开。
14.相反地，光导的第二部分在与叶片光学装置的后表面相对的一侧上设置有多个第一光提取光学元件，它们被构造为使来自光导内部的光朝向叶片光学装置以及叶片光学装置的设置有多个第二光学元件的后表面偏转，第二光学元件被构造为与间隙一起限定空气透镜，其被构造为使从光导接收的光在发光元件内进行漫射。
15.光导具有优选为四边形、更优选为矩形的横截面，其具有设置在与叶片光学装置相对的一侧上的至少一对相应的圆形拐角，横截面在第一部分和第二部分中具有基本上相同的宽度并且通过面向叶片光学装置的前表面和仅沿着第二部分设置有第一光提取光学元件的相对的后表面界定。
16.根据本发明的一个优选实施方式，光导和叶片光学装置整体地彼此形成为一体、由相同的透光材料构成、优选包括合成塑料材料并且借助于单一的成型操作形成为一体。
17.根据本发明的一个可行的替代实施方式，光导和叶片光学装置被形成为两个分离且独立的元件，然而，它们以任何合适的方式被整体连接成一体，例如借助于胶粘、激光或超声焊接或者卡合。
18.光导的前表面正对叶片光学装置的设置有第二光学元件的后表面、仅通过优选但非必要地固定且恒定的上述间隙与其间隔开并且被构造为平坦且平滑的表面。
19.叶片光学装置包括：中心主体，其具有也优选为四边形的横截面并且以悬臂方式横向地设置在与光导相对的、具有发光元件的一侧上。
20.中心主体基本上具有与光导的横截面相同的宽度。
21.中心主体的末端具有彼此相对的一对端部，它们与中心主体整体形成为一体并且朝向光导成形为l形隔离支脚，这些支脚确定了光导与叶片光学装置之间的间隙。
22.光导的第一部分的第一端部与被构造为与在使用中面向光源的光混合光学元件整体形成为一体，光混合光学元件包括多个第一圆柱透镜和第二圆柱透镜，它们被定向为彼此成直角并且彼此交叉地设置。
23.最后，根据本发明的光学系统可包括通道形支架，其具有c形横截面并且其底壁不透光。
24.通道形支架在其内部容纳光导和叶片光学装置，光导(8)位于底壁那一侧上，并且叶片光学装置位于与底壁相对的那一侧上且基本上与通道形支架的一对侧壁的相应的纵向边缘平齐，发光元件以悬臂方式垂直于底壁从通道形支架突出。
25.最后，本发明还扩展到一种包括所述光学系统的照明装置以及一种包括所述照明装置的车辆。
附图说明
26.本发明的另外的特征和优点将通过参考附图做出的其非限制性实施方式的以下说明变得更清楚，其中：
27.图1是根据本发明的光导光学系统和关联的照明装置的示意性立体图；
28.图2是沿着图1中的光学系统的平面ii-ii截取的放大比例的示意性立体剖视图；
29.图3是根据图1中的光导光学系统的发明的一种可能的变型的示意性立体图；
30.图4是沿着图3中的光导光学系统的平面iv-iv截取的放大比例的示意性立体剖视图；并且
31.图5示意性示出了处于组装构造的图3中的光导光学系统。
具体实施方式
32.参考图1和2，附图标记1整体上表示用于车辆的照明装置(图1)，车辆是已知的并且为了方便起见没有示出。
33.照明装置1包括光源2，其仅被示意性地示出并且包括本身已知的led或一组led以及操作性地与光源2关联的用于光学系统4的主体或壳体3。壳体3可包括上述车辆的前照灯或灯的杯形主体，或者直接是车辆自身的主体部分。
34.光学系统4包括彼此间隔开地设置、因此沿着平直的和/或弯曲的轨迹t间隔开的多个发光元件5，它们被构造为在壳体3的外侧形成预设的图案。
35.每个发光元件5都被构造为如将看到的那样接收光源2发出的与其后表面6横切的光束f(图1)，并且通过其与后表面6相对且面对的前表面7发射所述光束f(或其一部分)。
36.根据本发明的一个方面，光学系统4是光导光学系统，因为其包括操作性地与叶片光学装置9关联的光导8。
37.叶片光学装置9由透光材料制成并且被构造为将所有的发光元件5机械地且光学地连接在一起。
38.光导8也由透光材料制成并且是全反射类型的，即，其被构造为聚集光源2发出的光束f并且沿着光导8的纵向延伸部传导该光束，使其以已知的方式在后表面10与前表面11之间“反弹”。
39.叶片光学装置9沿着轨迹t纵向地延伸并且通过其前表面12的一部分限定了每个发光元件5的后表面6。事实上，发光元件5与由相同材料制成的叶片光学装置9整体地形成为一体并以悬臂方式在叶片光学装置9的与表面12相对且面对的后表面13的相对侧上从后者的前表面12突出。
40.特别地，光导8被构造为操作性地与光源2配合并且包括纵向的第一部分14以及相对于轨迹t和光束f的发射方向紧靠部分14的下游设置的纵向的第二部分15。
41.第一部分14包括第一端部16，其被构造为在使用中设置为正对光源2。第二部分15设置在与第一端部16相对的一侧上并且整体上设置为面对且平行于叶片光学装置9、设置在其后表面13前部且与其平行。
42.根据本发明的一个方面，光导8的第二部分15与后表面13分离开，因此通过具有预设的恒定宽度的间隙或空置空间18与其面对，所述间隙18因此充满环境空气。
43.根据本发明的另一个方面，光导8的第二部分15在与叶片光学装置9的后表面13相
对的一侧上、因此在其后表面10处还设置有被构造为使来自光导8内部的光朝向叶片光学装置9及其后表面13偏转的多个第一光学元件19，它们在这个例子中为光提取的类型，例如为棱镜、微棱镜、全息图等等。
44.结合上述内容，叶片光学装置9的后表面13设置有被构造为与间隙18一起限定空气透镜21的、优选包括圆柱光学装置的多个第二光学元件20，该空气透镜被设计为使从光导8接收的光在发光元件5内均匀地漫射。
45.基本上，借助于上述的构造，光源2发出的光束f通过光导8聚集在其端部16处并且根据图1中以纯粹图示的方式用虚线示意性示出的轨迹沿着光导8的部分14和15均匀地漫射。当光束f到达部分15时，其在其“反弹”过程中部分地被光学元件19拦截，从而与光导8的表面11垂直地将光束f的部分f1从其中送出并且送至叶片光学装置9的表面13。
46.此时，光束f1被第二光学元件20拦截，其“将它们打开”，使它们在每个发光元件5内均匀地散开，发光元件又使它们通过表面7漫射到外部。
47.根据本发明的另一个方面，通过试验发现，为了进一步提高发光元件5的光的均匀度，光导8优选具有四边形、更有选矩形的横截面，其具有至少一对相应的圆形拐角22(图2)。特别地，圆形拐角22与叶片光学装置9相对。
48.此外，光导8的横截面在其第一部分14和第二部分15中具有基本上相同的宽度(面积)并且通过面向叶片光学装置9的前表面11和与前表面11相对且承载光学元件19的后表面10界定。
49.特别地，光导8的后表面10沿着第二部分15仅设置有光提取光学元件19，使得来自于光束f的所有的光能量都在不会首先被散开的情况下撞击叶片光学装置9。
50.光导8和叶片光学装置9优选彼此整体形成为一体并且包括相同的透光材料，优选包括合成塑料材料，并且借助于单一的成型操作(例如，注射成型)形成为一体。
51.然而，根据一种可行的变型，光导8和叶片光学装置9可形成为两个分离且独立的元件，它们随后以任何合适的方式一起整体连接成一体，例如借助于焊接(激光或超声焊接)、胶粘、卡合等等。
52.光导8的前表面11正对叶片光学装置9的设置有第二光学元件20的后表面13、仅通过优选但非必要地固定且恒定的间隙18与其间隔开并且根据本发明的一个方面被构造为平坦且平滑的表面。事实上，已发现通过将表面11形成为平坦且平滑的、且与包括圆柱光学装置的光学元件20相结合实现了所有发光元件5的均匀且相同的照明方面的最优结果。
53.叶片光学装置9(图2)包括中心主体2，其具有优选但非必要的与光导8相同的四边形的横截面，优选但非必要地还具有基本上相同的宽度(面积)。
54.中心主体23以悬臂方式横向地设置在与光导8相对的、具有与表面12垂直地延伸的发光元件5的一侧上。
55.叶片光学装置9还包括一对相对的端部24，它们为中心主体23的末端并且整体地与中心主体23形成为一体。
56.端部24朝向光导8成形为l形隔离支脚，并且它们的形状、因此它们作为隔离支脚的功能在光导8与叶片光学装置9之间、特别是在表面11与光学装置20之间限定了间隙18。
57.此外，现在参考图3和4，其中示出了目前为止描述的光学系统4的一种变型4b。与所述内容相似或相同的细节为了方便起见标有相同的附图标记。
58.图3和4的光学系统4b与前述系统的不同之处仅在于其光导8的第一部分14b的形状和长度。该部分14b比部分14更长并且在端部16处弯曲，使得发光元件5还可被安装为与光源2具有相当大的距离。
59.最后，在实施例4和4b二者中，光导8的第一部分14的第一端部16与被构造为在使用中面对光源2的光混合光学元件25整体形成为一体。
60.在所示的非限制性例子中，光混合光学元件25优选但非排他地被成形为平板26，在任何情况下都被构造为在使用中面对光源，并且设置有多个第一圆柱透镜27和第二圆柱透镜28。
61.圆柱透镜27和28被定向为彼此成直角(90
°
)并且彼此交叉地设置，从而使进入到光导8中的光束f尽可能均匀，特别是用于补偿端部16通常并非完全位于光源2的焦点中(特别是在后者包括一组led时)的情况。
62.为了简单地组装根据本发明的光学系统4(或4b)，其包括(图5)具有c形横截面的通道形支架29，其底壁30不透光。
63.例如通过对不透光的合成塑料材料进行成型而制成的不透明的或有光泽的通道形支架29在其内部容纳光导8和叶片光学装置9二者。
64.光导8设置在底壁30那一侧上(例如与后者抵接)，而叶片光学装置9设置在与底壁30相对的一侧上并且基本上与通道形支架29的一对侧壁32的相应的纵向边缘31平齐。
65.发光元件5以悬臂方式从通道形支架29突出、与底壁30垂直。
66.以这种方式，能够将光导8和与其成为一体的叶片光学装置9预组装在支架29中，并且随后通过后者将光学系统4/4b固定在车辆上、直接固定至车身或固定在前照灯或灯的壳体3内。
67.因此，实现了本发明的所有目的。