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用于大燈的具有光導棒的發光單元.pdf

摘要
申請專利號:

CN201380072333.9

申請日:

2013.12.10

公開號:

CN104956145A

公開日:

2015.09.30

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||著錄事項變更IPC(主分類):F21S 8/10變更事項:申請人變更前:齊扎拉光系統有限責任公司變更后:ZKW集團有限責任公司變更事項:地址變更前:奧地利維瑟爾堡變更后:奧地利維瑟爾堡|||實質審查的生效 IPC(主分類):F21S 8/10申請日:20131210|||公開
IPC分類號: F21S8/10; F21V8/00 主分類號: F21S8/10
申請人: 齊扎拉光系統有限責任公司
發明人: F.鮑爾; E.皮林格; U.邁爾
地址: 奧地利維瑟爾堡
優先權: A50088/2013 2013.02.05 AT
專利代理機構: 中國專利代理(香港)有限公司72001 代理人: 楊國治; 宣力偉
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201380072333.9

授權公告號:

|||||||||

法律狀態公告日:

2018.03.30|||2016.11.30|||2015.11.04|||2015.09.30

法律狀態類型:

授權|||著錄事項變更|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明涉及一種用于大燈尤其用于機動車大燈的發光單元(1),其中該發光單元(1)包括多個光源(2)、光線引導單元(3)以及連接在后面的投影透鏡(4),其中該光線引導單元(3)具有多個光線引導件(30),其中每個光線引導件(30)分別具有光線輸出面(30a)以及分別具有光線輸入面(30b),并且其中每個光源(2)將光線通過相應一個光線輸入面(30b)剛好輸入配屬于其的光線引導件(30)中。按本發明提出,在光源(2)和光線引導件(30)的光線輸入面(30b)之間布置了光導棒(10),該光導棒(10)組成至少一個光導棒組(100),并且其中每個光源(2)將光線基本上僅僅輸入配屬于相應的光源(2)的光導棒(10)的光導棒輸入位置(10a)中,并且其中所屬的光源(2)的從光導棒輸出位置(10b)中出來的光線基本上僅僅輸入配屬于相應的光源(2)的光線引導件(30)的光線輸入面(30b)中。

權利要求書

權利要求書
1.  用于大燈尤其用于機動車大燈的發光單元(1),其中,所述發光單元(1)包括多個光源(2)、光線引導單元(3)以及連接在后面的投影透鏡(4),其中,所述光線引導單元(3)具有多個光線引導件(30),其中,每個光線引導件(30)分別具有光線輸出面(30a)以及分別具有光線輸入面(30b),并且其中,每個光源(2)將光線通過相應一個光線輸入面(30b)剛好輸入配屬于該光源的光線引導件(30)中,
其特征在于,
在所述光源(2)和所述光線引導件(30)的光線輸入面(30b)之間布置了光導棒(10),所述光導棒(10)組成至少一個光導棒組(100),并且其中,每個光源(2)將光線基本上僅僅輸入配屬于相應的光源(2)的光導棒(10)的光導棒輸入位置(10a)中,并且其中,所配屬的光源(2)的從光導棒輸出位置(10b)中出來的光線基本上僅僅輸入配屬于所述相應的光源(2)的光線引導件(30)的所述光線輸入面(30b)中。

2.  按權利要求1所述的發光單元,其特征在于,將一定量的光導棒(10)組成纖維棒(11),并且所述至少一個光導棒組(100)由一定量的這種纖維棒組成,使得每個光源(2)將光線輸入一定量的這種纖維棒(11)中。

3.  按權利要求1或2所述的發光單元,其特征在于,光導棒(10)組成剛好一個光導棒組(100)。

4.  按權利要求1到3中任一項所述的發光單元,其特征在于,所述光導棒(10)具有方形的或者優選六邊形的橫截面。

5.  按權利要求2到4中任一項所述的發光單元,其特征在于,所述纖維棒(11)具有方形的或者優選六邊形的橫截面。

6.  按權利要求2到5中任一項所述的發光單元,其特征在于,纖維棒(11)的光導棒(10)由外殼(12)、優選由玻璃外殼包圍。

7.  按權利要求1到6中任一項所述的發光單元,其特征在于,所述光導棒(10)以由玻璃制成的棒-管-系統的形式構造,所述光導棒具有作為管的外罩玻璃(10’)并且具有作為棒的核心玻璃(10’’),其中,所述核心玻璃(10’’)由所述外罩玻璃(10’)包圍。

8.  按權利要求7所述的發光單元,其特征在于,所述核心玻璃(10’’)具有大于所述外罩玻璃(10’)的折射率的折射率。

9.  按權利要求1到8中任一項所述的發光單元,其特征在于,光導棒組(100)的所述光導棒(10)相互連接,優選相互融合。

10.  按權利要求2到9中任一項所述的發光單元,其特征在于,纖維棒(11)的光導棒(10)相互連接,優選相互融合。

11.  按權利要求2到10中任一項所述的發光單元,其特征在于,纖維棒組(100)的所述纖維棒(11)相互連接,優選相互融合。

12.  按權利要求1到9中任一項所述的發光單元,其特征在于,光導棒組(100)的所述光導棒(10)和/或纖維棒組(100)的所述纖維棒(11)相互平行地延伸。

13.  按權利要求1到12中任一項所述的發光單元,其特征在于,所述至少一個光導棒組(100)與所述光源(2)以光源間距進行布置,其中,所述至少一個光導棒組(100)優選與所有配屬的光源(2)具有相同的間距。

14.  按權利要求13所述的發光單元,其特征在于,所述光源間距趨近于零或者優選為零。

15.  按權利要求1到14中任一項所述的發光單元,其特征在于,所述至少一個光導棒組(100)與所述光線引導單元(3)的光線輸入面(30b)以光線引導單元間距進行布置。

16.  按權利要求1到15中任一項所述的發光單元,其特征在于,所述至少一個光導棒組(100)的厚度(d)、也就是所述光導棒組(100)的面對所述光源(2)的表面與所述光導棒組(100)的面對所述光線引導單元(3)的表面之間的間距具有限定的最小值或者超過該最小值,如下選擇所述最小值,使得從配屬于光源的光導棒中側向出來的光線最多進入允許的光導棒中。

17.  按權利要求1到16中任一項所述的發光單元,其特征在于,所述至少一個光導棒組(100)構造成板狀元件的形式。

18.  按權利要求16所述的發光單元,其特征在于,沿著光出射方向前后相互直接抵靠地布置兩個或者多個光導棒組。

19.  按權利要求1到18中任一項所述的發光單元,其特征在于,所述光導棒構造成梯度光導棒。

20.  按權利要求1到19中任一項所述的發光單元,其特征在于,為每個光源(2)分配了大量光導棒(10)。

21.  按權利要求20所述的發光單元,其特征在于,所述至少一個光導棒組(100)由大量光導棒(10)組成。

22.  按權利要求20或21所述的發光單元,其特征在于,為每個光源分配了≥10個光導棒。

23.  按權利要求22所述的發光單元,其特征在于每個光源具有50-100個光導棒。

24.  按權利要求20或21所述的發光單元,其特征在于,為每個光源分配了≥100個、尤其≥1000個,例如5000-10000個光導棒。

25.  按權利要求1到24中任一項所述的發光單元,其特征在于,所述光源(2)是LED光源,其中,每個LED光源(2)包括至少一個發光二極管。

26.  按權利要求25所述的發光單元,其特征在于,能夠分開地觸發并且能夠接通或者說斷開每個LED光源(2)和/或能夠使每個LED光源(2)暗淡,其中,優選能夠分開地觸發并且能夠接通或者說斷開LED光源的每個發光二極管和/或能夠使LED光源的每個發光二極管暗淡。

27.  具有至少一個按權利要求1到26中任一項所述的發光單元的車輛大燈。

說明書

說明書用于大燈的具有光導棒的發光單元
技術領域
本發明涉及一種用于大燈的尤其用于機動車大燈的發光單元,其中,該發光單元包括多個光源、光線引導單元以及連接在后面的投影透鏡,其中,所述光引導單元具有多個光線引導件,其中,每個光線引導件分別具有光線輸出面和分別具有入光面,并且其中,每個光源通過相應一個入光面將光線剛好輸入配屬于其的光線引導件中。
此外,本發明涉及一種用于機動車的帶有至少一個這種發光單元的車輛大燈。
背景技術
用上面提到的發光單元能夠由大量部分光分布形成光功能例如近光分布或遠光分布。這種部分光分布能夠通過單獨觸發光源得到單獨觸發,從而例如能夠有針對性地使得部分光分布減弱或者暗淡,或者能夠僅僅輸入特定部分的光分布或者使得特定部分的光分布暗淡。由此能夠根據行駛情況幾乎任意地控制光分布。
能夠用該技術實現的功能是例如為了減弱迎面車流斷開遠光分布的成像中的區段的部分遠光、近光中的光線重點的移動(參照動態隨動轉向燈)、在潮濕道路上為了減弱迎面車流的車前區光線分布(惡劣天氣燈)等。
光分布中各個光段借助于光線引導件產生,所述光線引導件組合成光線引導單元,并且通過該光線引導件將由人造光源發出的光線沿著發出方向聚集。所述光線引導件具有相對較小的橫截面并且因此非常集中地沿著發出方向發射出分別配屬于其的各個光源的光線。在AT 510 437 A4中在這方面公開了一種光模塊,該光模塊具有在這里也稱作光道的光導體形式的光線引導件以及多個光源。
原則上所述光線引導件可以是光導體,在該光導體中通過光線輸入面輸入的光線完全反射并且隨后通過光線輸出面再發出。光線引導單元在這種情況下由一定量的相互并排布置的、相互連接的或者優選一體制成的這種光導體組成。
所述光線引導件也可以構造成反射體,也就是幾乎形成空心管,在該空心管的一個敞開的側面上輸入光線,光線在該管中反射并且再發射在其它敞開的側面上。由此,所述光線引導單元包括一定量的相互并排布置的上面所描述的光線引導件,其通過(優選盡可能薄的)隔墻相互分開。
這種光線引導單元通常由合成材料制成,此外規定所述光線引導單元至少在相鄰的光線引導件之間的區域內構造成盡可能薄壁的,從而能夠使得不希望的光副作用最小化。
然而在這種光線引導單元中由于熱和光負載,尤其在光線引導件的光線輸入位置的區域內輕易地導致損壞或者破壞光線引導單元。
為了消除這個問題,可以考慮使用耐熱的尤其適合高溫的合成材料。然而需要所述光線引導單元設有、優選噴涂光反射的、尤其高反射的涂層,在所述光線引導單元的光線引導件中的確應該傳播輸入的光線,由此能夠使光線傳播到光線引導件中并且不被吸收。
然而由此在可使用的合成材料中獲得了強烈受限制的選擇方案,因為許多適合高溫的合成材料不能或者不能特別好地噴涂反射層。
使用透明的合成材料也證實是不合適的,因為除了對材料的熱損壞之外還能夠出現褪色作用。
如果相對于光線引導件的光線輸入位置以足夠大的間距定位光源、也就是LED光源,那么會導致光源的強烈的不希望的效率損失。
為光線引導單元使用硅材料會引起顯著熱方面更穩定的光線引導單元,然而也必須以通常由合成材料制成的架子來制造,從而再次產生上面所描述的問題并且能夠導致架子的損壞或者說破壞。
簡單的透光的玻璃板在光源和光線引導單元之間的定位雖然會引起熱分離,但是會導致各個光線引導件之間的干擾,也就是說光源將由其發出的光線不僅輸入剛好一個配屬的光線引導件中,而且也輸入了其它光線引導件中,從而在激活特定的光源時不僅一個光段如所希望地照亮車輛前面的區域,而是多個光段形成在成像中,這是不希望的。
發明內容
本發明的任務是說明一種用于上面所描述的問題的解決方案。
該任務用開頭提到的發光單元通過以下方法得到解決,即按本發明在光源和光線引導件的光線輸入面之間布置光導棒,這些光導棒組成至少一個光導棒組,并且其中,每個光源將光線基本上僅僅輸入配屬于相應的光源的光導棒的光導棒輸入位置中,并且其中,配屬的光源的從光導棒輸出位置中出來的光線基本上僅僅輸入配屬于相應的光源的光線引導件的光線輸入面中。
通過將至少一個光導棒組形式的光元件中間連接在光源和光線引導單元之間,可以將光線引導單元與光源熱分離,從而不會通過光源導致光線引導單元的熱損害。
所述光導棒組由大量光導棒組成,其中饋入的光線借助于全反射進行傳播,通過所述光導棒組形式的中間連接的(至少一個)元件的按本發明的構造,能夠使光源剛好成像到配屬于其的光線引導件的光線輸入位置上,從而避免了光源將光線輸入非配屬于其的光線引導件中。在此,各個光導棒的橫截面越小,也就是更多的光導棒負責將光源成像到光線引導件的配屬的光線輸入位置上,在此光源越精確地成像到光線輸入位置上。
因為所述光源或者說其光線輸出面通常不直接相互貼靠,而是相互間具有確定的間距,在所述光導棒直徑相應較小時也可靠地負責光源沒有、也沒有以很小的尺寸(或者說僅僅以非相關的尺寸)將光線輸入非配屬的光線引導件中。
在本發明的具體的實施方式中規定,將一定量的光導棒組成纖維棒,并且所述至少一個光導棒組由一定量的這種纖維棒構成,使得每個光源將光線輸入一定量的這種纖維棒中。
由此,一定量的纖維棒形成了所謂的纖維棒組,也就是說相應地又由一定量的光導棒構成的纖維棒組成纖維棒組。“纖維棒組”和“光導棒組”這些概念由此表示相同的光元件。
如從DE 10 2010 052 479 A1中獲知,優選將7、19、37、61、91等數量的光導棒布置在纖維棒中。
將光導棒組成光導棒組或者說將纖維棒組成纖維棒組具有以下優點,即在組裝按本發明的發光單元時不考慮公差或者僅僅很小程度地考慮公差,這不同于例如在每個光源和光線引導件的每個光線輸入位置之間布置僅僅一個唯一的全反射的光導體的情況。
在此特別有利的是,光導棒組成剛好一個光導棒組,這與纖維棒也組成剛好一個纖維棒組的意義是相同的(對于光導棒組成纖維棒的情況來說)。
這具有以下優點,即僅僅一個唯一的額外的光元件必須安裝到光源和光線引導單元之間,其中(在足夠量的光導棒中)光元件沿著法向于光源的光線輸出面的法向方向側面滑動是完全不重要的,因為在足夠大的分辨率中(也就是足夠量的光導棒中),所述光線輸出面幾乎1:1地成像到配屬的光線引導件的光線輸入位置上,并且僅僅少量光線進入相鄰的沒有將光線輸入配屬的光線輸入位置中的光導棒中。此外,該光線大部分或者說甚至沒有進入配屬的光線引導件中,從而也不能夠產生不利的光效應。
為了實現光導棒的盡可能密封的組裝,規定該光導棒具有方形的或者優選六邊形的橫截面。
出于這個緣故也規定,所述纖維棒具有方形的或者優選六邊形的橫截面。
按本發明所使用的光導棒以及必要時在上面形成的纖維棒的制造例如在DE 10 2010 052 479 A1中詳細地描述。
由此,所述光導棒或者說纖維棒的外輪廓構造成方形或者優選構造成六邊形。由此,如在DE 10 2010 052 479 A1中所述,獲得了光導棒或者說纖維棒的較高的組裝密度。
出于制造技術上的緣故,纖維棒的光導棒可以有利地由外殼、優選由玻璃外殼包圍。
這種玻璃外殼如在DE 10 2010 052 479 A1中所描述地能夠設置用于在纖維棒的制造過程中組合光導棒,并且然后變成纖維束的組成部分。
為了實現光導棒的最佳的全反射的性能,可以規定所述光導棒構造成由玻璃制成的棒-管-系統的形式,其具有作為管的罩面玻璃并且具有作為棒的核心玻璃,其中,核心玻璃由罩面玻璃包圍。
在此優選規定,所述核心玻璃具有大于罩面玻璃的折射率的折射率。
以這種方式能夠由于內玻璃和外玻璃的界面上的反射在光導棒中傳遞光線。
為了獲得機械穩定的組,將光導棒組的光導棒相互連接,優選相互融合是有利的。
同樣可以有利地將纖維棒的光導棒相互連接,優選相互融合。
此外有利的是,所述纖維棒組的纖維棒相互連接,優選相互融合。
以這種方式獲得機械方面均勻的纖維棒或者說機械方面均勻的纖維棒組。
在本發明的具體的節省空間的實施方式中規定,所述光導棒組的光導棒和/或纖維棒組的纖維棒相互平行地延伸。
由此,所述光導棒或者說纖維棒優選平行地延伸,然而原則上當然可以任意地彎曲。
此外規定,所述至少一個光導棒組與光源以光源間距進行布置,其中,所述至少一個光導棒組優選與所有配屬的光源之間具有相同的間距。
在此,所述光源間距是光源的光線輸出面與光導棒組的光線輸入面之間的法向間距,所述光導棒組的光線輸入面由光導棒的光線輸入面或者說纖維棒的光線輸入面形成。
優選如開頭已經描述的,設置剛好一個光導棒/纖維棒組,所有光源將光線輸入該組中。在設置兩個或者多個相互并排的光導棒/纖維棒組的情況下,優選規定所有組與分別配屬于其的光源之間具有相同的間距。
特別優選所述光源間距趨近于零或者優選為零。
以這種方式能夠確保所述光線實際上僅僅輸入配屬的光導棒中,也就是輸入如下光導棒中,即其將光線直接輸入配屬的光線引導件中的或者雖然部分地或者甚至從旁邊經過配屬的光線引導件、但是沒有輸入其它非配屬的管線引導件中。用“允許的”光導棒表示這種光導棒,其雖然沒有或者僅僅部分地將來自光源的光線輸入配屬于光源的光線引導件中,但是其光線也不會輸入其它光線引導件中。這可以通過以下方法實現,即相鄰的發光二極管的光線輸出面相互間隔。
以這種方式能夠避免或者至少降低光線和光線損失的干擾。
此外規定,所述至少一個光導棒組與光線引導單元的光線輸入面以光線引導單元間距進行布置,其中,該光線引導間距優選又為零。
通過光線引導件直接貼靠在所述組上能夠再次避免或者至少降低光線損失和/或干擾。
光源與光線引導件之間的間距在現有技術中用于使光線引導件熱分離。然而在此通過間距產生散射損失以及干擾問題,也就是來自光源的光線輸入非配屬的光線引導件中。通過光導棒組的中間連接可以消除該問題,同時所述光源和光線引導件熱分離。為了現在在光源-光導棒組和光導棒組-光線引導件之間避免干擾和散射損失,優選規定在所述單元之間間距分別設置為零。
光線由于全反射在光導棒中傳播。不滿足全反射條件的光發射、也就是以小于用于全反射的極限角的角度碰到光導棒罩面上的光發射從其輸入的光導棒中出來。為了使該光發射不輸入非配屬的光線引導件中,優選再規定,至少一個光導棒組的厚度,也就是光導棒組的面對光源的表面與光導棒組的面對光線引導單元的表面之間的間距具有限定的最小值或者超過該最小值,如此選擇該最小值,使得從配屬于光源的光導棒中從側面出來的光線最多到達允許的光導棒中。
在該意義上,更多數量(更大密度)的光導棒也是有利的,光發射必須橫向穿過的光導棒越多,光發射由于不滿足全反射條件而進入該光導棒中,那么該光發射就越弱。如果光發射在其進入非配屬的管線引導件之前以這種方式削弱足夠強度,那么其已經很弱了,使得其強度可忽略得小。
也必須如此選擇所述厚度,從而實現光線引導件與光源之間足夠的熱分離。由此,該厚度也取決于光導棒組的所使用的材料或者說其導熱系數。該厚度典型地處于幾個毫米的范圍內。
在具體的實施方式中規定,所述至少一個光導棒組構造成板狀元件的形式。
典型地規定,設置剛好一個唯一的光導棒組。然而也可以規定,沿著光出射方向互相前后直接相互靠著地布置兩個或者多個光導棒組。
由此,幾乎形成了兩個或者多個沿著光出射方向前后放置的組的堆疊。
所述光導纖維從其半徑上看典型地具有恒定的折射率。所述光導棒的核心材料從光導棒的縱向中直線在法向于該縱向中直線的剖面中開始向外沿著光導棒罩面的方向具有恒定的折射率。
然而也可以有利地將光導棒構造成梯度光導棒。在這種梯度光導棒中核心材料的折射率沒有如上所述為恒定的,而是向外變小。由此,光發射在兩個反射之間的光導棒中非直線地運動,而是跟隨幾乎正弦狀的曲線,從而也將垂直射入的可能不滿足全反射條件的光發射偏轉,使得其在光導棒的邊緣區域上沒有從光導棒中出來。
此外有利地規定,所述光源是LED光源,其中,每個LED光源包括至少一個發光二極管。
優選能夠分開觸發并且能夠接通或者說斷開每個LED光源和/或使得每個LED光源暗淡,其中,LED光源的優選每個發光二極管能夠分開地觸發并且能夠接通或者說斷開和/或暗淡。
附圖說明
下面根據示例性實施方式的附圖對本發明進行更詳細的探討。附圖中示出:
圖1是按本發明的發光單元的示意性的分解圖的透視圖,
圖2是按本發明的發光單元在光導棒組區域內的示意性分解圖,
圖3是具有多個光導棒的纖維棒的細節圖,
圖4是光源并且示意性地示出其發射特征,以及
圖5是兩個光源連同連接在前面的光導棒組。
具體實施方式
圖1示出了用于機動車大燈的按本發明的發光單元1,其包括多個光源2、帶有多個光線引導件30的光線引導單元3以及連接在后面的投影透鏡4。每個光線引導件30具有光線輸出面30a,并且每個光源2通過光線輸入面30b將光線剛好輸入配屬于其的光線引導件30中(對此尤其參見圖2)。所述光源2布置在共同的載體5上,例如冷卻體上。
所述光源2為LED光源,其中,每個LED光源2包括至少一個或者(如在該例子中一樣)剛好包括一個發光二極管。在此,這種發光二極管2具有光線輸出面2a。在此,優選能夠分開地觸發并且能夠接通或者說斷開每個LED光源2和/或使得每個LED光源2暗淡。
所述光線引導件30相互并排地布置在光線引導單元3中,并且在由圖1所示的例子中以三個相互重疊的列進行布置。在此,所述光線引導件30基本上沿著配屬于投影透鏡4的光軸x的方向定向。
在按圖1所示的實施方式中,所述光線引導件30構造成反射體,也就是幾乎形成了空心管,并且具有光線輸出面,該光線輸出面定向用于沿著連接在后面的投影透鏡4的方向發出光線。由此,所述光線輸出面如同光線輸入面一樣是光線引導單元3中的孔。
相反,在圖2中所述光線引導件構造成全反射的光元件,例如合成材料體或者玻璃體,到其中從相應配屬的發光二極管2的光線輸出面2a中出來的光線輸入光線輸入面30b中,在光元件(光線引導件)30中全反射地傳播并且通過光線輸出面30a出來并且借助于透鏡4發出到發光單元前面的區域內。
圖1和圖2中光線引導件的設計方案的不同的選擇一方面會帶來對于本發明來說以哪種形式構造光線引導件是不重要的這種印象,并且另一方面按圖2的實施方式提供了探討本發明的一目了然的可能方案。
為了在圖1和2示例性所示的光線引導單元30中避免由于熱和光負載尤其在光線引導件的光線輸入位置范圍內通過由光源產生的輻射和熱簡單地導致光線引導單元的損壞或破壞,規定在所述光源2和光線引導件30的光線輸入面30b之間設置光元件100。如在圖2中結合圖3一起可以很好地看出,所述光元件100是所謂的光導棒組100,該光導棒組由一定量或者說大量的光導棒10(圖3)組成,這些光導棒10組合成光導棒組100。所述光導棒組100在此例如如所示出地為板狀的元件。
所述組100在圖2中所示的實施方式中由一定量的纖維棒11構成,其中,每個纖維棒11又由一定量的光導棒10構成,如在圖3中所示。由此,一定量的光導棒10相應組合成一個纖維棒11,并且多個或者說大量的纖維棒11形成了光導棒組100(也稱作纖維棒組,或者說在下面也僅僅稱作“組”)。
典型地在纖維棒中布置7、19、37、61、91等數量的光導棒。
為了實現光導棒10的盡可能密封的組裝,規定所述光導棒10具有六邊形的橫截面。所述纖維棒11同樣優選具有六邊形的橫截面。
然而原則上也可以規定,在制造所述組100時所述光導棒沒有首先組合成纖維棒,而是由光導棒直接形成所述組100。然而在制造技術方面以及在機械穩定性方面能夠有利的是,將光導棒10如圖3所示首先組合成纖維棒11。
在圖3所示的實施方式中進一步規定,所述纖維棒11的光導棒10由外殼12優選由玻璃外殼包圍。這種玻璃外殼能夠如DE 10 2010 052 479 A1中所描述地在纖維棒的制造過程中設置用于將光導棒10保持在一起并且隨后變為纖維束11的組成部分。
為了實現光導棒10的最佳的全反射的特性,所述光導棒10例如構造成由玻璃構成的棒-管-系統的形式,其具有作為管的外罩玻璃10’以及作為棒的核心玻璃10’’,其中,核心玻璃10’’由外罩玻璃10’包圍。在此,該核心玻璃10’’具有大于外罩玻璃10’的折射率的折射率。以這種方式能夠由于內玻璃和外玻璃的界面上的反射在光導棒10中傳遞光線。
為了實現機械穩定的組,有利地相互連接纖維棒11的光導棒10,優選相互融合。此外有利的是,所述纖維棒組100的纖維棒11相互連接,優選相互融合。以這種方式獲得機械方面均勻的纖維棒11或者說機械方面均勻的纖維棒組100。所述光導棒組100的光導棒10或者說纖維棒11相互平行地延伸,如在圖2中可以很好地看出。由此獲得了具有厚度d的組100。
通過將光導棒組100形式的光元件中間連接到光源2和光線引導單元30之間,能夠使光線引導單元30與光源2熱分離,從而通過光源2不會對光線引導單元30產生熱損害。
通過光導棒組100形式的中間連接的元件的按本發明的構造能夠使得光源2盡可能精確地成像到配屬于其的光線引導件30的光線輸入位置30b上,從而避免光源2將光線輸入不同于配屬于其的光線引導件中,其中所述光導棒組100由大量光導棒10構成,其中饋入的光線借助于全反射進行傳播。
在此,各個光導棒10的橫截面越小,也就是那么更多的光導棒10負責光源2(也就是其光線輸出面2a)成像到光線引導件30的配屬的光線輸入位置30b上,在此更精確地將光線輸出面2a成像到光線輸入位置30b上。
因為所述光源2或者其光線輸出面2a通常不是直接相互相鄰,而是相互間具有確定的間距,如在圖2中可以看出,在所述光導棒10直徑相應較小時也可靠地負責光源2不將光線、也不以很小的程度(或者說僅僅以非相關的尺寸)將光線輸入非配屬的光線引導件30中。
在此也可以考慮,所述光線引導件30如圖2中可以看出,通常朝光源2越來越細,也就是說光線引導件的光線輸入面30b小于其光線輸出面30a。因此,相鄰的光線引導件的光線輸入面30b或者說光線輸入位置30b相互間隔。
當然也可以設置非越來越細的光線引導件,然而其中,相鄰的光線輸入位置具有特定的間距。
每個光源2現在基本上僅僅或者說實際上僅僅將光線輸入配屬于各個光源2的光導棒10的光導棒輸入位置10a中,并且配屬的光源2的從光導棒輸出位置10b中出來的光線基本上僅僅或者說實際上僅僅輸入配屬于相應的光源2的光線引導件30的光線輸入面30b中。
如在圖2中粗略示意性地示出,每個光線輸出面將光線輸入光導棒10中,該光導棒位于(假想的)矩形200內部。該光線輸入面30b通常大于光線輸出面2a,示例性地對于光線輸出面2a來說典型的值大約為0.7mm×0.7mm,對于光線輸入面30b來說典型的值大約為1mm×1mm,從而通常也在光線從光線輸出面2a輸入光導棒中的情況中(光導棒不再或者僅僅還部分地對置于光線輸出面2a),將光線輸入配屬的光線輸入面30b中。
此外,在光線輸入面30b相互間具有間距之后,在足夠多數量的光導棒中,也就是在較高分辨率下能夠確保,即使有些光導棒沒有將光或者僅僅部分地將光輸入配屬的光線引導件中,光源的光也不會進入非配屬的光線引導件中。
“配屬于光源的光導棒”在這里理解為將光線完全輸入配屬的光線引導件中的光導棒。此外,也還可以理解為如下導光棒,其沒有將光線或者僅僅部分地將光線輸入配屬的光線引導件中,然而該導光棒沒有將光線輸入非配屬的光線引導件中(“允許”光導棒)。每單位面積的光導棒的數量越多,那么出現的“允許”光導棒就越少,并且光源的更多的光線進入配屬的光線引導件中。
此外規定,所述光導棒組100與光源2以光源間距進行布置,其中,光導棒組100優選與所有配屬的光源2之間都具有相同的間距,也就是平行于光線輸出面2a的平面。
在此,所述光源間距是光源2的光線輸出面2a相對于光導棒組100的光線輸入面的法向間距,所述光導棒組100的光線輸入面由光導棒的光線輸入面10a形成。
在此,特別有利的是,所述光源間距趨近于零或者優選為零,如在圖5中所示。也就是發光二極管2具有空間上的發射特性,如在圖4中粗略地示意性示出并且充分公開的那樣。通過將光線輸出面2a布置得盡可能靠近光導棒,如圖5中所示,能夠實現將光線實際上僅僅輸入配屬的或者說還額外最大“允許”的光導棒10中。
此外規定,所述光導棒組100與光線引導單元3的光線輸入面30b以優選為零的光線引導單元間距進行布置。
光線由于全反射在光導棒10中傳播,如在圖5中所示。在此,要指出,為了圖5中示意性的照射過程的更好的識別性,所述光導棒10沒有按比例畫出,其以比實際上(顯著)更大的直徑畫出(圖5中的光導棒10大致具有如圖2中纖維棒11一樣的直徑)。在圖3中所示的由外罩和核心構成的光導棒的結構在圖5中由于清晰示出的緣故沒有畫出。
不滿足全反射條件的光照射在這里以比用于全反射的極限角更小的角度碰到光導棒10的罩面上,該光照射從其輸入的光導棒10中出來。為了所述光照射不輸入非配屬的光線引導件中,優選還規定,所述光導棒組100的厚度d、也就是光導棒組100的面對光源2的表面與光導棒組100的面對光線引導單元3的表面之間的間距具有限定的最小值或者超過該最小值,如此選擇該最小值,使得在側面從配屬于光源的光導棒中出來的光線最多到達允許的光導棒中。這相應于具有大約100μm直徑的光導棒。
在該意義上更多數量(更大密度)的光導棒也是有利的,光照射必須橫向穿過越多的光導棒(光照射由于不滿足全反射條件而進入該光導棒中),那么光照射就越弱。如果光照射在其進入非配屬的光線引導件中之前以這種方式足夠劇烈地減弱,那么其已經很弱了,使得強度是可忽略得小。
也必須如此選擇所述厚度d,從而實現光線引導件與光源的足夠的熱分離。由此,該厚度d也取決于光導棒組的所使用的材料或者說其導熱系數。所述厚度d典型地位于小的幾毫米的范圍內。
原則上,發光二極管的光線輸出面2a能夠假定為任意形狀的。然而典型的形狀是矩形或方形。例如在典型使用的歐司朗緊湊LED集成電路片形式的LED集成電路片中,所述光線輸出面(照明面)2a具有帶有大約0.7mm側面長度的方形(其中,棱角構造為向內倒圓)。在這種LED集成電路片的具體布置中,其以三列以及多個縫隙進行布置,一列中相鄰的LED集成電路片相互間隔大約2mm。所述列本身相互間同樣相互間隔2mm(最上面和中間列)或者說2.5mm(中間列和下面列)。在此,總是從兩個相鄰LED集成電路片的中間相互間測量間距,其中,該中間是限制光線輸出面的方形的中點。上面所述的量在此是具體應用的典型值并且在此用于示例性地說明尺寸。在上面所述的例子中,獲得了大約0.49mm2的光線輸出面。
在良好作用的實施方式中,為光線輸出面設置大約50-100個光導棒。這相應于具有大約100μm的直徑的光導棒。(如果為了具有圓形橫截面的光導棒的簡化的計算出發,其面積理想化地完全覆蓋光線輸出面,那么在0.49mm2的光線輸出面中在100μm的光導棒的直徑中得到大約62個光導棒用于該光線輸出面)
理論上也可以考慮更少的光導棒,并且尤其也可以每個光線輸出面實現剛好一個光導棒。然而這必須關于光線輸出面的形狀盡可能精確地設計并且還非常精確地定位,由此以不利的方式使制造公差和裝配公差再產生意義,并且組裝變得更復雜。
由此原則上有利的是,為每個光源使用大量光導棒。也就是有利地為每個光源2分配大量光導棒10。如果所述光導棒組合在一個(或者多個光導棒組中),所述組(或者每個所述組)也包括大量光導棒。
尤其有利的是,每個光線輸出面/光源的光導棒數量≥10。每個光線輸出面有50-100個光導棒有利地證實為適宜的。
當光導棒的數量≥100、優選≥1000時,還可以更好地使光線輸出面成像到配屬的光線引導件上,其中每個光線輸出面證明為大約5000-10000個光導棒的數量。(在上面的例子中對于具有10μm的光導棒產生大約6242個光導棒用于光線輸出面。)
將光導棒10組合在一個光導棒組100中或者說將纖維棒11組合在唯一的纖維棒組100中具有以下優點,即在組裝按本發明的發光單元時不必考慮或者僅僅略微考慮組裝時的公差以及不精確性,這不同于例如在每個光源和光線引導件的每個光線輸入位置之間布置僅僅一個唯一的全反射的光導體的情況。
這具有以下優點,即必須在光源和光線引導單元之間安裝僅僅一個唯一的額外的光元件,其中(在足夠多數量的光導棒中)光元件沿著法向于光源的光線輸出面的法線的方向側面的滑動是完全不重要的,因為在足夠高的分辨率中(也就是足夠多數量的光導棒中)所述光線輸出面近似1:1地成像到配屬的光線引導件的光線輸入位置上,并且僅僅少量光線進入相鄰的光導棒中,其沒有將光線輸入配屬的光線輸入位置中。此外,該光線大部分或者說完全沒有進入非配屬的光線引導件中,從而也不會產生不利的光學作用。
也就是說,用本發明能夠如上所述以最佳的方式將光線引導件或者說光線引導單元與光源熱分離。因此有利地為光導棒并且由此為光導棒組或者說纖維棒組使用很難導熱的材料,其中光線能夠借助于全反射進行傳播。如上面已經提到的,例如玻璃很好地適合于此。

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