專利名稱：十字形光強分布的車燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車燈，尤其涉及如權(quán)利要求1前序部分所述的側(cè)面標(biāo)識燈。
背景技術(shù)：
對于機動車輛的側(cè)面標(biāo)識燈的光度要求根據(jù)國內(nèi)和國際規(guī)則和要求所制定。它們規(guī)定了其中的角度區(qū)域，由此具有這種光強度的燈信號一定能被其它道路使用者看到。
在側(cè)面標(biāo)識燈例如用于商用車輛(比如公共汽車和載重車輛)上時，對于可視范圍的最低要求規(guī)定為例如從燈的基準(zhǔn)軸線HV(在照射方向延伸的中心線)分別向上和向下10°以及分別向左和向右45°。在這一點上，要求在整個可視范圍內(nèi)為均勻的最小光強度。只是在燈光強分布的中心處光強度必須顯著地要高。
圖1示出了對于側(cè)面標(biāo)識燈的最低光度要求。所示窗口表示側(cè)面標(biāo)識燈的最小可視范圍，相對于中心點5的照射角為向上和向下10°(如10°U和10°D所指示)以及向左和向右45°(如45°L，45°R所指示)。在這一點上，在中心點5(中心峰值)規(guī)定了基本上比區(qū)域4中(例如0.6cd)高的光強度等級，例如5cd。
當(dāng)使用LED(發(fā)光二極管)作為光源時，達(dá)到這個要求帶來了問題，比如LED具有不規(guī)則的、大致圓錐形的照射特性，并且光強度在中心5處非常高并且向外離開圓柱構(gòu)造。然而在中心5和外面區(qū)域4之間的漸變區(qū)域，光強度通常基本上高于根據(jù)最低要求將具有的強度。因此，為了節(jié)省光能，使用了折射光學(xué)系統(tǒng)，其產(chǎn)生大致均勻的強光束。然而這種燈只能位于一個安裝位置，比如水平地。
能安裝在不同位置(例如還轉(zhuǎn)過90°)的已知燈包括一個例如產(chǎn)生圓形投影(如圖2中附圖標(biāo)記1所示)的光學(xué)系統(tǒng)。依靠這種布置，很顯然可以將燈安裝在不同的位置(轉(zhuǎn)動的關(guān)系)，但是需要高量級的光能以適當(dāng)?shù)卣彰飨鄳?yīng)的投影表面。
當(dāng)和白熾燈相比使用LED引起成本上的顯著增加時，將LED作為額外的光能相對昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是提供一種車燈，這種車燈能安裝在所有情況下都能彼此轉(zhuǎn)過90°的位置并且盡可能地偏移并且無論如何能滿足最低的光度要求。
本發(fā)明的基本構(gòu)思是提供一種車燈，尤其用于機動車輛的側(cè)面標(biāo)識燈，其具有一個能產(chǎn)生十字形光強分布的光學(xué)系統(tǒng)。因此，和圓形照射模式相比，只是一個大致較小的投影面積(即只是一個十字形投影面積)被照射，并且為此目的需要大致更少的光能。因而這樣可以使用更弱但因此更有利的光源，由此發(fā)出的光能比現(xiàn)有技術(shù)大致更有效地利用。
另外，這種燈可以安裝在多個位置，優(yōu)選地在四個位置，就是在每種情況下轉(zhuǎn)過90°。對于側(cè)面標(biāo)識燈，它相對于車輛的垂直側(cè)壁既能水平地也能垂直地(轉(zhuǎn)過90°)地安裝。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，這種燈包括2n個LED，其中n是≥1的整數(shù)。具有這種光源，通過節(jié)省光能可以給予明顯的成本優(yōu)勢。
一種實施十字形光強分布的可能方式涉及使用十字形構(gòu)造的光學(xué)系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)優(yōu)選地具有一個中心聚光透鏡。于是光強分布中心處的光強量級能被額外地增大。
光學(xué)系統(tǒng)優(yōu)選地布置在一個光出射表面之中或之上，例如一個由透明塑料形成的表面。
一種特別優(yōu)選的車燈包括兩個十字形光學(xué)系統(tǒng)，每個十字形光學(xué)系統(tǒng)將從光源入射到其上的光偏轉(zhuǎn)進十字形光強分布的十字頭件的一個臂，因此產(chǎn)生了比偏轉(zhuǎn)進十字頭件構(gòu)造另一臂更強的光強分布。根據(jù)本發(fā)明，這兩個光學(xué)系統(tǒng)以如此的方式彼此并列地布置，以致于由此傳送的兩個都具有十字形橫截面的“光束”在經(jīng)過一個非常小的窄區(qū)域之后，以如此的方式合并在一起以致于它們在中等或遠(yuǎn)距離處于一個垂直于HV的投影平面上產(chǎn)生一個十字形光點。由于根據(jù)本發(fā)明兩個光學(xué)系統(tǒng)布置為彼此轉(zhuǎn)過90°，因此光強分布在各個“光束”的兩個十字頭件上的上述不對稱在合并的總光束中被完全地補償并且車燈能被轉(zhuǎn)過90°而在中間或遠(yuǎn)區(qū)域中產(chǎn)生的總光束的強度分布方面沒有任何變化。
根據(jù)本發(fā)明的車燈的這些和進一步有利的構(gòu)造以及發(fā)展在從屬權(quán)利要求中列出。


以下參考附圖借助于實施例以實例的方式對本發(fā)明進行描述，在附圖中圖1是根據(jù)最低光度要求一個側(cè)面標(biāo)識燈的光強分布的視圖，圖2是在使用根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)時光強分布的視圖，圖3是后側(cè)的平面圖，該后側(cè)朝著根據(jù)本發(fā)明用于產(chǎn)生不對稱的十字形光強分布的光學(xué)系統(tǒng)的光源，圖4是圖3的光學(xué)系統(tǒng)沿著線IV-IV所截取的剖視圖，圖5是圖3的光學(xué)系統(tǒng)沿著線V-V所截取的剖視圖，圖6是圖3的光學(xué)系統(tǒng)沿著線VI-VI所截取的剖視圖，圖7是圖3的光學(xué)系統(tǒng)沿著線VII-VII所截取的剖視圖，圖8是后側(cè)上的平面圖，類似于圖3，該后側(cè)朝著用于一起產(chǎn)生對稱的十字形光強分布的兩個并列光學(xué)系統(tǒng)的兩個光源，圖9是一個具有如圖8所示整體光學(xué)系統(tǒng)的車燈的光罩的透視圖，具體實施方式
對于圖1的描述，請注意本說明書的開頭部分。
圖2示出了由常規(guī)車燈發(fā)射出的光錐的圓形投影1，這種車燈既能水平地又能垂直地(也就是說轉(zhuǎn)過90°)安裝至車壁。由于相對較大的照明區(qū)域，對于所用光源來說，所需的光能也相對地較高。
因此根據(jù)本發(fā)明的燈包括一個光學(xué)系統(tǒng)，該光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生一個具有相互垂直的光束3a和3b的十字形光強分布3。由于光強分布在光束3a和3b中完全對稱，根據(jù)本發(fā)明的燈也能安裝在一個被轉(zhuǎn)過90°的位置，而投射到空間中的光錐的光強分布不會明顯改變。由于光束3a、3b的面積在距離光源的任何距離處都基本上小于相關(guān)圓錐橫截面1的面積，一個基本上較低量級的光能就足以獲得相同的規(guī)定亮度。
如同側(cè)面標(biāo)識燈的光度規(guī)則中所說明的，相對于中心光錐軸線HV的光束3a包括了分別向上和向下10°以及分別向左和向右45°的區(qū)域。
相比之下，垂直光束3b是一個向左和向右10°的垂直范圍和一個分別向上和向下45°的垂直范圍，以致于當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的燈轉(zhuǎn)過90°時，光束3b能很容易地執(zhí)行水平光束的作用。
圖3示出了用于根據(jù)本發(fā)明的燈的光學(xué)系統(tǒng)6a，其和一個處于附近且轉(zhuǎn)過90°的相同光學(xué)系統(tǒng)6b(參考圖8)一起處于一個能產(chǎn)生水平地和垂直地完全對稱的光強分布(如圖2所示)。
光學(xué)系統(tǒng)6a和6b中的每一個都形成于一個透明材料制成的板狀體8中，并且在如圖3和8各自所示的平面圖中呈大致方形。
在這兩個圖形中的觀察方向上，為兩個光學(xué)系統(tǒng)6a、6b中的每個在板狀體8的前面設(shè)置一個光源(未示出)，優(yōu)選地一個發(fā)光二極管，其將圓錐形光線發(fā)射到體8的后側(cè)10上，這個后側(cè)朝著觀察者，如此使得光束的中心對稱軸線HV以基本垂直的方式照射到后側(cè)10上并且在由各個光學(xué)系統(tǒng)6a和6b分別形成的方形的中心處方向不變地穿透主體8。
尤其從圖4至7的剖面圖中能看出，主體8基本上為一個具有面平行的前側(cè)9和后側(cè)10的平板的形式，然而其中結(jié)合入后側(cè)10的是一列下面將詳細(xì)說明的旋光結(jié)構(gòu)(optically active structure)。
在本文中，術(shù)語“旋光結(jié)構(gòu)”用于表示任何能將穿過其中的光束的方向改變預(yù)定角度的透鏡狀或棱鏡狀結(jié)構(gòu)。
除了那些旋光結(jié)構(gòu)之外，每個光學(xué)系統(tǒng)6a、6b具有多個入射光通過時方向不會改變的不旋光區(qū)域12。
尤其從圖6和7中能看出，在這種情況下各個區(qū)域12不是必須具有相同的厚度。它們唯一的共同之處是在以上限定意義上的不旋光性。
如圖3和8所示，每個光學(xué)系統(tǒng)6a和6b的旋光結(jié)構(gòu)分別沿著兩個十字頭件14、16布置，這兩個十字頭件在相應(yīng)方形的中心處交叉，也就是說在入射光錐的中心軸線HV的交叉點處。
很顯然，每個十字頭件14和16各自的兩個臂14a、14b和1 6a、16b相對于上述的中心呈對稱構(gòu)造，但是兩個十字頭件14、16在形成它們的單獨旋光結(jié)構(gòu)上具有不同之處。
與兩個中心軸線18、20的交叉點以同軸關(guān)系設(shè)置的是一個聚光透鏡22，其將照射在其上的光線以如此的方式聚焦以使得在HV方向上產(chǎn)生所需的亮度峰值。
由于從光源入射的光具有一個在大致圓錐形構(gòu)造中從內(nèi)向外降低的亮度等級，各個在十字頭件14、16中鄰近中心聚光透鏡22的旋光性元件用于將入射光從在布置的中心及其緊鄰周圍面積處具有光余量的區(qū)域再分布入位于更外面缺乏光的角度區(qū)域。
應(yīng)當(dāng)注意到這在兩個十字頭件14、16中以不同的方式進行。
從圖4中的剖面圖能看出，中心透鏡22在十字頭件14的方向上只是相對較小的范圍以致于在圖3的平面圖中其表現(xiàn)為一個在兩側(cè)被切下的圓，其中兩個割線23、24與水平十字頭件16的中心軸線20平行地延伸。在垂直十字頭件14的方向上，在每側(cè)上鄰近中心聚光透鏡22以及相對于中心軸線HV的交點對稱的是一個旋光結(jié)構(gòu)26，其在圖4中的剖面圖中示出為一個急劇升高的棱鏡邊緣，這個棱鏡邊緣將入射在其上的光向外地分布，而緊鄰其附近的圓頂形或棱鏡形旋光區(qū)域27擴展入射的光并將其在相應(yīng)的各自十字頭臂14a和14b的整個區(qū)域上分布。
然后，一個相應(yīng)的不旋光區(qū)域12向外地鄰接旋光區(qū)域27。
如圖5的剖面圖所示，中心棱鏡22在十字頭件16的中心軸線20的方向上延伸大致更大的范圍因此達(dá)到了整圓形狀。然后，在兩側(cè)鄰近棱鏡22并相對于中心軸線HV的交點呈對稱關(guān)系的是兩個旋光元件28、29，它們在圖5的剖面圖中都示出為上升的棱鏡邊緣表面的形式，其中旋光元件28的邊緣表面比旋光元件29的邊緣表面更陡峭。這兩者只是將入射在其上的光向外地分布，類似于旋光元件26。在兩側(cè)上鄰近旋光元件29的是旋光元件30，其重要性將在以下進行解釋。
另外，水平十字頭件16包括旋光元件31，從圖6中能看出該旋光元件表現(xiàn)為柱體段的形式，其中這些柱體的縱軸與水平十字頭件16的中心軸線20平行地延伸。借助于這些旋光元件31，來自所需區(qū)域外側(cè)區(qū)域的光以如此的方式被折射以致于其被入射進需要光強度增加的區(qū)域。
垂直十字頭件14也包括旋光區(qū)域32(參看圖7)，該旋光區(qū)域表現(xiàn)為柱體段的形式并且執(zhí)行與旋光元件31相同的功能。
由于光源必須距離相關(guān)的各個光學(xué)系統(tǒng)6a(也就是說在圖3的附圖平面的前面)和6b一定的最小間距，因為否則在不精確定位之下所導(dǎo)致的角度誤差會非常大，因此十字頭件14、16不是相同的構(gòu)造，如前所述。在幾何學(xué)上，位于垂直十字頭件14的旋光元件32之間并與其不旋光區(qū)域12相似的在十字頭件的縱向上延伸的旋光元件26和27具有正確的寬度以便允許光線在所需角度區(qū)域穿過并且相應(yīng)地在垂直十字頭件14中進行分布。
由于幾何上的原因，水平十字頭件16的剩余空間不足以提供相同的寬度因此其垂直于中心軸線20的旋光區(qū)域28、29、30必須較窄。為了能至少部分地對此進行補償，如圖6所示，在旋光區(qū)域31、32之間的不旋光區(qū)域12中提供了凹的旋光區(qū)域30，這個旋光區(qū)域在前面已經(jīng)參考圖5進行了描述并且如圖7所示其在垂直十字頭件14中并未出現(xiàn)。
由凹區(qū)域30所產(chǎn)生的透鏡效應(yīng)使得十字形光強分布的邊緣區(qū)域的光供應(yīng)情況更好。
由于在每個光學(xué)系統(tǒng)6a和6b之后的不對稱光強分布，不能被根據(jù)本發(fā)明的旋光區(qū)域30完全地補償，對于如圖8所示能安裝為轉(zhuǎn)過90°的車燈而言，兩個光學(xué)系統(tǒng)6a、6b布置為彼此直接相鄰并且相對彼此轉(zhuǎn)過90°，如此使得圖8左側(cè)的光學(xué)系統(tǒng)6a的十字頭件16的中心軸線20與右側(cè)光學(xué)系統(tǒng)6b的十字頭件14的中心軸線18成一直線，而左側(cè)光學(xué)系統(tǒng)6a的十字頭件14的中心軸線18與右側(cè)光學(xué)系統(tǒng)6b的十字頭件16的中心軸線20平行地延伸。
否則，兩個光學(xué)系統(tǒng)6a和6b具有相同的構(gòu)造，如參考圖3至7所述。
包括透明材料并且相應(yīng)的光學(xué)系統(tǒng)6a和6b分別結(jié)合入其后側(cè)的主體8a、8b優(yōu)選地彼此連接成一體并且形成例如如圖9所示車燈的光透射罩10的一部分。
兩個光學(xué)系統(tǒng)6a和6b處于同一平面的布置以及其旋光元件的上述構(gòu)造能使得穿過其中的光在通過一個只有幾厘米的近距離之后聯(lián)合在一起形成一個總光束，這個總光束在中間或更遠(yuǎn)距離處為十字形橫截面，這兩個十字頭件具有相同的光分布效應(yīng)。使用兩個以如此方式彼此并列布置并且每個都具有一個各自相關(guān)的發(fā)光二極管的光學(xué)系統(tǒng)相對于只具有一個發(fā)光二極管的完全對稱結(jié)構(gòu)的單個光學(xué)系統(tǒng)而言具有優(yōu)點和一個發(fā)光二極管相比，兩個發(fā)光二極管可以具有大致較低量級的亮度并且因而更便宜，一個發(fā)光二極管將需要足以照亮一個完全對稱結(jié)構(gòu)的十字形光學(xué)系統(tǒng)的亮度量級。
圖9是根據(jù)本發(fā)明的車燈的另一透視圖，其中除了上述元件之后還示出了兩個固定開口40。
權(quán)利要求
1.一種車燈，尤其用于機動車輛的側(cè)面標(biāo)識燈，包括至少一個光源和至少一個布置在光源的光束路徑中的光學(xué)系統(tǒng)(6a，6b)，其特征在于，從光源產(chǎn)生的大致圓錐形光束直接照射在光學(xué)系統(tǒng)(6a，6b)上并且穿過其中，其中光學(xué)系統(tǒng)(6a，6b)使得由此產(chǎn)生十字形光強分布(3)。
2.如權(quán)利要求1所述的車燈，其特征在于，該至少一個光源是發(fā)光二極管。
3.如權(quán)利要求1或2所述的車燈，其特征在于，光學(xué)系統(tǒng)(6a，6b)具有兩個細(xì)長形相互交叉的十字頭件(14，16)以及光源被布置為使得從其中發(fā)出的光錐的中心束(HV)基本上垂直于由兩個十字頭件(14，16)的中心縱軸(18，20)所限定的平面并且在兩個縱軸(18，20)的交點處穿過其中。
4.如權(quán)利要求3所述的車燈，其特征在于，每個十字頭件(14，16)包括多個旋光性不同的結(jié)構(gòu)(26，27，28，29，30，31，32)。
5.如權(quán)利要求4所述的車燈，其特征在于，至少某些旋光性不同的結(jié)構(gòu)(26，27，28，29，30，31，32)在十字頭件(14，16)的縱向上以一個位于另一個后面的形式布置。
6.如權(quán)利要求4或5所述的車燈，其特征在于，至少某些旋光性不同的結(jié)構(gòu)(26，27，28，29，30，31，32)在十字頭件(14，16)的橫向上以一個位于另一個后面的形式布置。
7.如權(quán)利要求4至6之一所述的車燈，其特征在于，每個十字頭件(14，16)具有兩個臂(14a，14b，16a，16b)，這兩個臂的旋光性不同的結(jié)構(gòu)(26，27，28，29，30，31，32)相對于十字頭件(14，16)的縱軸(18，20)的交點呈對稱的構(gòu)造和布置。
8.如權(quán)利要求3至7之一所述的車燈，其特征在于，兩個十字頭件(14，16)具有不同的寬度。
9.如權(quán)利要求4至8之一所述的車燈，其特征在于，一個十字頭件(14)的旋光性不同的結(jié)構(gòu)(26，27，28，29，30，31，32)與另一個十字頭件(16)的結(jié)構(gòu)至少部分地不同。
10.如權(quán)利要求4至9之一所述的車燈，其特征在于，至少一個十字頭件(14，16)除了旋光性不同的結(jié)構(gòu)(26，27，28，29，30，31，32)之外還包括透明但不旋光的區(qū)域(12)。
11.如權(quán)利要求3至10之一所述的車燈，其特征在于，兩個十字頭件(14，16)至少部分地被透明的不旋光區(qū)域(12)所包圍。
12.如權(quán)利要求3至11之一所述的車燈，其特征在于，兩個十字頭件(14，16)相互垂直。
13.如權(quán)利要求3至12之一所述的車燈，其特征在于，還提供了一個與十字頭件(14，16)的兩個縱軸(18，20)的交點同心的聚光透鏡(22)。
14.如權(quán)利要求13所述的車燈，其特征在于，聚光透鏡(22)不同于環(huán)形形狀，在于其在兩側(cè)被與十字頭件(16)的縱軸(20)平行的割線(23，24)切下。
15.如權(quán)利要求12至14之一所述的車燈，其特征在于，其包括兩個光源，每個光源都具有相關(guān)的光學(xué)系統(tǒng)(6a，6b)，其中兩個光學(xué)系統(tǒng)(6a，6b)以如此的方式彼此并列地布置在一個平面中以使得兩個十字頭件(14，16)的縱軸(18，20)彼此成一直線并且其它兩個十字頭件(14，16)的縱軸(18，20)彼此平行地延伸。
16.如權(quán)利要求15所述的車燈，其特征在于，一個光學(xué)系統(tǒng)(6a)的至少一個十字頭件(14，16)中的旋光性不同的結(jié)構(gòu)(26，27，28，29，30，31，32)與另一光學(xué)系統(tǒng)(6a)的相應(yīng)的同樣延伸的十字頭件(14，16)的結(jié)構(gòu)不同。
17.如權(quán)利要求16所述的車燈，其特征在于，每個光學(xué)系統(tǒng)(6a，6b)中的兩個十字頭件(14，16)具有不同的旋光性不同的結(jié)構(gòu)(26，27，28，29，30，31，32)并且兩個光學(xué)系統(tǒng)(6a，6b)盡管具有相同的構(gòu)造但布置為相對彼此轉(zhuǎn)過90°。
全文摘要
在一種車燈中，尤其用于機動車輛的側(cè)面標(biāo)識燈，包括至少一個光源和至少一個布置在光源的光束路徑中的光學(xué)系統(tǒng)(6a，6b)，從光源產(chǎn)生的大致圓錐形光束直接照射在光學(xué)系統(tǒng)(6a，6b)上并且穿過其中，其中光學(xué)系統(tǒng)(6a，6b)使得由此產(chǎn)生十字形光強分布(3)。
文檔編號B60Q1/32GK1681686SQ03821672
公開日2005年10月12日 申請日期2003年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月11日
發(fā)明者弗蘭克·溫貝特, 赫爾曼·維爾納, 賴因加德·沃爾夫 申請人:Fer運輸工具電子裝置股份有限公司