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CN106439679B - 具有发光元件的用于机动车的照明装置 - Google Patents

具有发光元件的用于机动车的照明装置 Download PDF

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CN106439679B CN201610830050.1A CN201610830050A CN106439679B CN 106439679 B CN106439679 B CN 106439679B CN 201610830050 A CN201610830050 A CN 201610830050A CN 106439679 B CN106439679 B CN 106439679B
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Abstract

本发明题为“具有发光元件的用于机动车的照明装置”。本发明涉及一种用于机动车的照明装置(1、2、3)，其含有至少一个照明成形单元，该照明成形单元包含光源(20、22a)和辅助光学单元(10、60)；以及具有在光学照射方向上连接在照明成形单元(20)之后的光学有效部件(30、40、65)，其中，该光源(20)或辅助光学单元(10、60)至少部分包含由至少一种发光材料制成的涂料(11、12)，并且，该光学有效部件(30、40、65)可使光射出均匀化。本发明还涉及一种机动车前照灯，该前照灯至少含有一个根据本发明所述的照明装置。

Description

具有发光元件的用于机动车的照明装置
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的照明装置，其具有至少一个照明成形单元，该照明成形单元包含光源和辅助光学单元；以及在光学照射方向上连接在照明成形单元之后的光学有效部件。
背景技术
机动车及机动车前照灯(荧光或磷光发光板、牌照灯、设计面板照明设备)往往利用发光材料达到特定的照明效果和设计效果。
专利DE 102012018292 A1所公开了一种机动车，该车具有一个或几个可见的外部荧光表面和/或磷光表面。其中，磷光及荧光材料或附于部件表面或嵌入部件内部。
专利DE 10338826 A1公开了一种应用于汽车前照灯且以相关组件作为照明涂料载体的发光方式，其中，所述组件并不起照明作用，而仅发挥装饰作用。
专利DE102004045221 A1公开了一种用于牌照照明的装置，该装置通过荧光灯的荧光材料对车牌进行照明。
专利EP1577609 B1公开了一种具有信号装置和发光材料涂层的汽车前照灯，其中，该灯外表面具有荧光涂层。
专利DE2361569 A1则公开了一种混合使用荧光、磷光、反光材料的方法，即将上述材料的混合物注入塑料材料并应用于车辆的信号和警报提醒装置。
发明内容
本发明的任务在于：提供一种具有特殊照明效果的照明装置；在该照明装置中，通过去激活实际的光功能来保持相应的视觉外观(造型效果、余辉)，并且用其实现光射出的额外的均匀化。
这一任务将通过开头所述的本发明的照明装置来实现，根据本发明其特征在于，光源或辅助光学单元至少部分包含至少一个发光材料制成的涂料，并且，有效光学组件使得光射出均匀化。
相比于所述现有技术，在本发明的情况下发光元件(也就是说，光源或辅助光学单元)是照明装置的内部的部分，其从外面被光学有效部件遮挡并因而无法从外部直接观测到。因此凭借本发明在去激活实际的光功能之后保持了相应的视觉外观。换而言之，余辉的视觉效果跟随照明装置的实际光功能，例如，信号灯(日间行车灯或轮廓灯)或近光灯。得出的(发光的)的光通过光学部件或辅助光学单元发生形变或色散，因此，此外还需要进行射出的(发光)的光的附加的均匀化。
在上述现有的技术下，反之由于发光材料并非光学元件的组成部分(光源例如：光导体或LED，辅助光学单元例如：反射器)和/或对外部观察者直接可见，因此，在光功能的激活和去激活状态下的视觉效果互不相同，或者说不均匀。
根据本发明，预定的光标志应当均匀照射且设置有独特的造型效果。
“能使光射出均匀化的光学有效部件”意味着该部件能使光射出如此均匀化，使得在激活的光源的情况下或在光源去激活以后发光涂层发出光的情况下，位于该部件后方的照明装置区域不直接可见，也就是说，阻止在该部件后方的区域被直接观测。该“光学有效部件”——在文中将进一步说明——可以选用投影透镜、中间反光玻璃或厚壁光学器件；同样，也可以采用满足照明均匀化要求的多种组件组合而成(例如：由多透镜组成的透镜系统)。同时，该光学有效部件也能实现光的再成形，以便正确制成所需的光功能并保证光动能的空间可见性。
为了根据照明装置(例如信号灯功能)的光功能制成余辉效应，则根据本发明所述的光源或光学单元至少部分设置有由至少一种发光材料制成的涂料。该发光材料可以选自荧光材料或磷光材料。“冷光/发光”、“磷光/发磷光”和“荧光/发荧光”以及它们的工作原理，即光辐射由激发态返回到基态的光学原理，已基本为大众所知。荧光和磷光是主要的发光形式，其中，荧光会迅速衰减，而磷光的余辉效应持续时间较长。
Honeywell公司代表性的发光/磷光材料为涂料50101(绿色，用于高亮度)、50105(绿色，亮度低但非常小的涂料大小)和50034(蓝色)。
“至少由一种发光材料制成的涂料具有信号指示效果”的表述意味着，在照明装置的光功能去激活后，余辉的亮度或者外形遵循光功能(例如信号灯、近光灯)，也就是说，在激发或去激活照明装置的光功能的情况下照明装置的外形在位于外部的观测者看来基本一致。这取决于涂料的选择及其数量，其中，主要由专业人员很据自己在本领域的专业知识、自身能力以及一些简单常规实验能够选择合适的涂料或发光材料及其数量。照明装置(例如信号灯如轮廓灯或日间行车灯、近光灯)的光分布通常由相关规定订立，其为相关专业人士所知晓。
此外通过选择发光材料(这里也称为发光体或发光物质)可调整机动车不同情况下的发光颜色，且由此产生不同的颜色曝光。该色彩范围取决于光功能并须遵循相应的规定章程，例如欧洲经济委员会规定和国际自动机工程师学会规定。方向指示灯发挥着信号光的功能，不管它们是否在车辆前方、后方或作为侧向标志灯，例如布置在车外后视镜上，其现行标准都采用黄色区域带的光。尾灯、刹车灯、雾灯和倒车灯光采用红色区域带的光，而日间行车灯、前部示廓灯、轮廓灯、前部停止灯按规定都采用白色区域带的光。而蓝色区域带则是保留给急救车。合适的发光体的选择如所提及的为本领域专业人员所知。
在进一步的改进方案中，涂料可包含两种或多种不同的发光材料。其中，每种材料都具有不同的激发光谱。例如，所选用的材料可通过可见光波长范围内的光和非可见光波长范围内的光来激励用于发出冷光(荧光、磷光)。例如，可采用发出蓝光的LED或发出蓝光的激光发生器激励红色发光物质发光以及采用紫外线LED激励蓝色发光物质。
在确定的实施方式中，光源构造成光导体或LED，并且，辅助光学单元构造成具有光反射面的反射器，其中，该光导体或反射器应至少部分包含由至少一种发光材料制成的涂料。由至少一种发光材料制成的涂料有利地具有信号给送效果。
在这个实施方式中，若光学有效部件是中间反光玻璃或厚壁光学器件，则将在实际中证明为良好的。其中，中间反光玻璃或厚壁光学器件的结构、设计和布置须遵循专业人员已知的原理。
光功能(例如：日间行驶灯或轮廓灯)的完成在确定的变体中借助于光导体得以实现。光导体通常选用杆状结构，其中在正面上有光耦合面并且在横向于纵轴辐射的光射出面。光射出由多个反射棱镜实现，该反射棱镜与光射出面相对布置在光导体的侧面上并且跟随纵轴方向。在光导体后面布置反射器，由光导体发射的向后光将通过其光反射面捕捉并且有利地向前转向(即，在光学辐射方向上)。
在一实施中，由至少一种发光材料制成的涂料以发光层的形式施加到反射器的光反射面上。在优选方案中，可将反射器的整个光反射面都涂上发光涂料。
在另一实施中，可在反射器中局部地嵌入由至少一种发光材料制成的涂料。这里，反射器可在制造过程中掺入涂料，例如，可用掺入发光涂料的塑料材料制造反射器。
在另一实施中，可在反射器中局部地嵌入由至少一种发光材料制成的涂料。这里，反射器可在制造过程中掺入涂料，例如，光导体可以由掺杂涂料的光导通的塑料材料，如聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯进行制造。
在改进方案中可利用通过第一光源在光导体中耦合并由光导体发射的光激励/激活发光涂料以用于发射冷光，也就是说，激励在照明装置的激活光功能的情况下通过光来实现。
在另一变体中可通过附加的光源主动实现涂料的激励/激活。在此照明装置可以包括至少一个另外的光学组件，该光学组件激励涂料以发射冷光。光学组件在此包含至少一个用于可见光的光源和/或至少一个用于非可见光的光源，尤其是紫外线。该光源可例如是LED，还可以是激光。在子变体中，光学组件应包含至少一个用于可见光的光源和至少一个用于非可见光的光源，尤其是紫外线。有利地至少一个光学组件布置在光导体上。由于发光位置的情况下余辉效应随着时间衰减，因此，在具体示例中可适合的是：通过辅助光源的用比自然更长的非可见光主动照耀的余辉效应给出并且保持时间上受控地笔直。在接通的情况下，本发明还可以用于特殊的照明效果。例如：在机动车的打开的情况下，通过远程控制先激活非可见光的光源，该非可见光激励照明装置的发光层以发出冷光，且通过这样的方式产生辉光；稍后，具有实际的光功能(例如：发光棒、反射器)的照明装置(例如：日间行驶灯，轮廓灯)进行高调光。
优选地，反射器在其光反射面上具有光均匀化结构，优选沟槽状结构，以便掩盖光导体或LED的非均匀性。为进一步均匀化亮度或者进一步放大发光面，在光辐射方向上在光导体/LED之后连接光学有效部件，如上文所述。
在照明装置的另一实施方式中，照明成形单元构造成准直器光学器件，其中，辅助光学单元具有准直器，其中，该准直器(初级光学器件)至少部分包含由至少一种发光材料制成的涂料。以准直器光学器件为基础的该照明装置及其结构构造对于有关专业人员足够已知。在本实施方式中，光学有效部件适宜地为投影透镜(第二光学器件)。在改进方案中，投影透镜可根据已知方法设置其加强光射出的均匀化的附加部件，例如设置微结构。
优选地，可将涂料施加到在准直器的转向侧翼区域上或者或嵌入其中。该转向侧翼区域位于准直器的背面。在此，在变体中涂料施加在准直器背面上作为表面层，转向侧翼区域位于该准直器的背面。在该其他变体中，涂料可局部嵌入到转向侧翼区域中。
有利地，由至少一种发光材料制成的施加的或嵌入的涂料都具有信号给送效果。
适宜地，依据本发明的照明装置所发出的光形成信号灯的光分布，尤其是日间行驶灯、轮廓标志灯、方向指示灯、近光灯和/或远光灯，其中，相应灯的光分布如上所述满足专业人员熟知的法律要求。
本发明的另一个对象是机动车的前照灯，该前照灯包含至少一个本发明所公开的照明装置。现今的机动车前照灯往往有多个光学模块，该多个光学模块可以自己或者协作进行单独光功能。而这些光学模块通常也彼此邻近地排布在前照灯壳体内。
机动车前照灯示意地根据已知的前照灯构造原理进行构建，并且含有由透镜覆盖的光射出口的壳体，其中在壳体内布置至少一个照明装置(如有必要的话，还有其他的设置的光学模块)。
如果根据本发明所述照明装置是信号灯，则可例如将该信号灯如此涉及或者布置，使得其跟随该光学模块的透镜孔径或确定的设计线。
例如机动车前照灯可以具有例如前灯的形式。前灯结构已为有关专业人员所熟知。前灯通常包含多个光学元件模块，如日间行车灯单元、近光灯单元、远光灯单元、方向指示灯单元等等。与此对应地，前灯的相应光学模型可以形成，日间行车灯、近光灯、远光灯、方向指示灯等等的光分布。因此，除了已知的光学模块外，本发明所述的前照灯还包含至少一个依据本发明所述的照明设备。这里的机动性前照灯在其他示例中也可以是后灯。后灯的构造对于本领域技术人员来说是已知的。后灯结构经常还包含多个光学模块，例如：尾灯单元、刹车灯单元、方向指示灯单元等等。与此对应地，后灯的相应光学模型可以形成，尾灯、刹车灯、方向指示灯等等的光分布。因此，除已知的光学模块外，本发明所述的后灯还包含至少一个依据本发明所述的照明装置。
附图说明
本发明将基于以下非限制性实施方式及附图作进一步详述，其中，附图如下：
图1：根据本发明所述的照明装置实施方式的剖视图，
图2：根据本发明所述的照明装置的另一实施方式的剖视图，
图3：从前看的图1所示照明装置的照明凹槽(没有中间反光玻璃的视图)，
图4：具有其中嵌入发光微粒的光导体的布置，
图5a：图3沿A-A线的用于通过光导体光激励发光的详细剖视图，
图5b：图3沿A-A线的用于发光的详细剖视图，
图6a：本发明所示含有准直器光学器件的衍生实施方式的激发发光原理详细剖视图，以及
图6b：具有用于发光的详细视图的图6a的截面。
具体实施方式
图1展示了本发明所述照明装置的剖视图，这里是机动车的信号灯1。该信号灯1包括基本保持杆状的光导体20和位于该光导体20后面的反射器10。该反射器10的光反射面覆盖有发光层12。上述发光层12由一种发光材料(或多种发光材料)的涂料制成。在所示示例中涂料是磷光材料。但是，层12也可以由荧光涂料或者不同发光(荧光和/或磷光)材料/涂料的混合构成。信号灯1还具有在光学辐射方向上连接在光导体(20)之后的中间反光玻璃30。该中间反光玻璃30根据已知光学原理所述并且进行光成形、保证信号灯功能的空间能见度、均匀化照明亮度、以及阻止其后方元件(光导体20、反射器10)从外面直接看到。该中间反光玻璃30可以是透明的或者是乳白色。
通过多个反射棱镜21实现从光导体20的光射出，该反射棱镜21与光射出面相对地布置在光导体20的侧面上并且跟随纵轴方向(可参见图3)。反射器10借助于其光反射面使从光导体20向后射出的光有利地转向向前。从光导体20的在辐射方向上向前取向的光辐射锥25和从光导体20在反射器10的方向上向后的光辐射锥24如图1示意性所示。从光导体20的通过光辐射锥24所示的光24可激励发光涂料层12用于发射冷光15(由尖头15示意示出)。
信号灯1布置在机动车的前照灯中，该前照灯依据已知的前照灯构造原理进行构造，并且包含带光射出口的壳体，该光射出口被封闭透镜遮盖。在图1中只示意展示了封闭透镜50。根据已知类型，除信号灯外，机动车前照灯还包含一个或多个光学模块。
图2展示了另一根据本发明的照明装置的剖视图，这里为信号灯2。信号灯2的构造与图1中的信号灯结构对应，其不同之处在于，在其具有连接在光学方向上后面的厚壁光学器件40以取代中间反光玻璃30。由光导体20发射的光25通过该厚壁光学器件40进行成形和均匀化。厚壁光学器件40同样遵循已知光学原理消息并且进行光成形、保证信号灯功能的空间能见度、均匀照明亮度、以及阻止其后方组件(光导体20、反射器10)直接看到。至于信号灯2的所有其他组件(即光导体20、反射器10、发光层12等)可参见信号灯1(图1)的相关描述。
在图3中示出图1所示的不含中间反光玻璃30的信号灯1的照明凹槽的前视图。由光源22(例如：450nm的激光二极管或InGaN(氮化铟镓)-LED)所产生的光进入基本上杆状和跟随设计线的光导体20的正面26。光源22的色彩放出与相应的信号灯功能相协调。如果光源22构造为激光二极管，为激光在机动车照明装置中可用，在此用该激光对照明元件——即所谓的磷光体转换器——进行照射，以此激励其辐射可见光；磷光体转换器与信号灯功能的所需的颜色相协调。对此已知或正在使用不同材料。InGaN-LED可例如获得蓝色光、黄色光，红色光或紫外线。利用多个反射棱镜21’完成从光导体20的光射出，该反射棱镜与光射出面相对布置在光导体20的侧面上并且跟随纵轴方向(条带21’表现半透明性态，即向前可见的反射棱镜21的边缘)。由光导体20射出并且向后碰到反射器10上的光24如前文所述照射在由磷光涂料制成的发光层12上，通过这样的方式激励涂料以发出冷光15(磷光)。反射器10在其光反射面上还有用于均匀光的沟槽状结构13，该结构遮盖光导体20的非均匀性。
图4展示了本发明的替代实施方式，在其中发光涂料11并非如在其余附图中所示作为发光层施加到反射器上，而是嵌入在——如上文所述含有多个反射棱镜21的——光导体20内部。对此，光导体在制造中已掺入发光涂料11；例如，光导体20可由掺杂发光涂料的光导塑料制成，如聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯。如图2所示的在由信号灯射出的光的光学辐射方向中在光导体20后面接入厚壁光学器件40。在光导体20的正面上或者紧邻附近布置光源22、23。光源22作为主光源例如是450nm的激光二极管或氮化铟镓(InGaN)LED，其颜色放出与相应的信号灯功能相协调。光源23可例如是紫外线LED或405nm的激光二极管(波长在蓝光波长范围内的可见光)。如果光源22或者光源23构造作为激光二极管，则为使得激光对机动车照明装置可用，在此用该激光对发光元件——即所谓的磷光体转换器——进行照射，以此激励涂料辐射出可见光；在此磷光体转换器应与信号功能的所需的颜色相协调。对此已知或正在使用不同材料。InGaN-LED例如可获得蓝色光、黄色光，红色光或紫外线。在本实施例中，备选于或附加于光源22可通过光源23实现发光涂料11的激励/激活。通过附加光源以非可见紫外线光的主动照耀，比自然更长并且时间受控地保持余辉效应。当切换信号灯后，此外该变体用于特殊的照明效果。例如，在机动车开动时，可通过远程控制首先激活用于非可见紫外线或用于蓝色405nm光的光源23，所述光激励嵌入的涂料11以发冷光，并以此导致辉光；稍后，通过接通用于可见光的光源22使具有实际的光功能的信号灯(日间行驶灯，轮廓灯)进行高调光。在有利的改进方案的情况下，嵌入的涂料11可包含两种或更多的不同发光材料。如此，各材料具有不同的激励光谱。例如，第一材料可通过可发出波长在可见光范围内的光的光源22，而第二种材料可通过可发出波长在非可见光范围内的光(例如：紫外线)的光源23，激励以发出冷光(荧光、磷光)。
图5a展示了图3沿A-A线的截面，其具有关于布置在反射器10上的发光层12的激励的细节图，通过该反射器由光导体20在反射器10的方向上向后射出的光24(也可参见图1、图3描述)。发出的冷光15通过反射器10转向到由信号灯1射出的光25的辐射方向上。
图5b展示了具有关于冷光15的细节图的图3沿A-A线的截图，冷光15在去激活通过光导体20起作用的原本的信号灯功能后由发光层12发出。在具体的示例中，发光层12可由上文所述磷光材料制成的涂料组成。图5b描述了由于通过发光层12所发出的磷光而对外部观测者可见的“余辉”。
图6a是具有用于通过准直器光学器件激励冷光的细节图的根据本发明所述的含有准直器光学器件的照明装置3的另一实施方式的截面。照明装置3包含作为初级光学器件的准直器光学器件，其具有用于可见光的LED形式的光源22a和准直器60。该准直器60按已知构造原理进行构建，并且还有含有用于从光源22a射出的光的馈入区域61、光射出面63和转向侧翼区域62，在该转向侧翼区域上将光向前转向到光辐射面63的方向上。从初级光学器件(准直器光学器件)射出光之后的初级辐射被示意为参考标记66。在准直器60的转向侧翼区域62上施加由一种发光材料(或多种发光材料)制成的涂料的发光层12。对此备选地，可仅在转向侧翼区域62中局部地嵌入涂料(未显示)。在所示示例中，涂层采用磷光材料制成。但是，发光层12也可采用荧光涂料或者多种不同冷光(荧光和/或磷光)材料或涂料的混合组成。照明装置3在光学辐射方向上连接在准直器光学器件(初级光学器件)之后的的投影透镜65(第二光学器件)。该投影透镜65能阻止直接观看到位于其后方的区域并且使亮度或光射出均匀化。在另一改进方案中，投影透镜根据已知方式设置有进一步加强光射出的均匀化的附加部件，例如具有微结构。该照明装置3的光分布在图中被示意为参考标记66’。还可采用透镜系统作为第二光学器件以替代单独的投影透镜65成为(未显示)，其可以满足使光射出均匀化的功能。通过由光源22a发射并在转向侧翼区域62上转向的光实现发光层12的激励以发出冷光15。该发出的冷光15通过准直器60和投影透镜65向外走。
图6b展示了图6a的截面，其具有关于冷光15的细节图，其该光在去激活通过准直器光学器件(光源22a、准直器60)产生的光功能后由发光层12发出。在具体的示例中，发光层12可由上文所述由磷光材料制成的涂料组成。图6b在此描述了由于由层12所发出的磷光15对外部观测者可见的“余辉”。

Claims (11)

1.用于机动车的照明装置，其具有至少一个照明成形单元，所述照明成形单元包含被构造成光导体（20）的光源和辅助光学单元；以及具有在光学照射方向上连接在照明成形单元之后的使光射出均匀化的光学有效部件，其中辅助光学单元被构造成具有光反射面（14）的反射器（10），所述光导体（20）至少部分包含由至少一种发光材料制成的涂料（11），所述涂料被至少局部地嵌入到光导体（20）中，而且所述涂料（11）借助于由第一光源（22）耦合到光导体（20）中并由所述光导体（20）发射出的光（24）进行激励以用于发出冷光（15），
其特征在于，
设置至少一个另外的光学组件（23），其激励涂料以用于发出冷光，其中所述至少一个另外的光学组件（23）被定位在所述光导体（20）的至少一个正面（26）上，并包含至少一个用于可见光的光源和至少一个用于非可见光的光源。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述发光材料选取荧光材料或磷光材料。
3.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述涂料（11）包含两种或更多种不同发光材料。
4.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述光学有效部件是中间反光玻璃（30）或厚壁光学器件（40）。
5.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述至少一个用于非可见光的光源是紫外线光源。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的照明装置，其特征在于，所述反射器（10）在其光反射面（14）上具有沟槽状结构（13）。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的照明装置，其特征在于，由至少一种发光材料制成的涂料（11）具有信号给送效果。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的照明装置，其特征在于，由所述照明装置发出的光形成信号灯的光分布。
9.根据权利要求8所述的照明装置，其特征在于，所述信号灯是日间行驶灯、轮廓灯、方向指示灯、近光灯或远光灯。
10.机动车前照灯，包含至少一个根据权利要求1至9中任一项所述的照明装置（1、2、3）。
11.根据权利要求10所述的机动车前照灯，其特征在于，该机动车前照灯包括壳体，所述壳体具有由封闭透镜（50）覆盖的光射出口，其中，在所述壳体内布置至少一个照明装置。
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