具有光導側面發光的光纖束的照明裝置的制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種包括側面發光的光纖束的照明裝置。光纖束插入在套筒中，所述套筒具有用作為光混合器的延伸部。
【專利說明】
具有光導側面發光的光纖束的照明裝置
技術領域
[0001]本發明涉及一種包括側面發光的光導的照明裝置。更具體而言，本發明涉及一種包括LED并且其中來自LED的光注入到側面發光的光纖束中的照明裝置。這樣的照明裝置特別在汽車領域用作環境照明。
[0002]本發明還涉及一種用于界定側面發光的光纖束終端(terminieren)并將光從LED注入到光纖束的套筒。
【背景技術】
[0003]從實踐中已知具有側面發光的光導的照明裝置。其特別是其中將從半導體光源、特別是LED發出的光注入到側面發光的玻璃或塑料光纖束的照明裝置。基本上，光導光纖主要由較低折射率的包覆材料(包層)所包圍的光導芯構成。
[0004]在芯-包層界面處發生全反射，使得光沿光纖引導。為了沿著延伸的長度側向地發射光，對于照明應用，側面發光的光纖是已知的，其中光導芯包括例如散射顆粒，或者其中包層包括缺陷位點，在所述缺陷位點處側向發光。這樣的側面發光的光導特別是由插在塑料管中的玻璃光纖束組成。這樣的插在管中的玻璃光纖束是柔性的，并可以例如安裝在車輛中作為環境照明。在這種情況下，LED通常容納在殼體中，插在管中的玻璃光纖束從所述殼體延伸到車輛中。
[0005]為了將來自LED的光注入到光纖束中，已知將光纖束的端部嵌入固化的包覆材料中。然后，切斷包裹的光纖束的端部并拋光，使得產生光入射面。這個過程非常費成本和費時。
[0006]相比之下，德國專利DE 10 2008 044 938 B4(肖特股份有限公司)提供了一種將光導光纖插到填充有粘合劑的套筒中的方法。粘合劑固化并且光通過透明粘合劑注入到光纖芯中。
[0007]然而，對于側面發光的環境照明，已經發現產生光顏色分布中的不均勻。
[0008]這特別適用于所使用的光源是所謂的RGB光源的情況。這樣的光源例如實施為LED芯片。在這種情況下，不同顏色的三個LED彼此接近地布置在芯片上。
[0009]在常規的注入方法中，來自這些LED的光將以不同強度注入到各光纖。這些強度分布的不均勻性與側向發射的光通常存在的比例不均勻性相結合。
[0010]人眼感知甚至是很小的顏色變化。
【發明內容】
[0011]因此，本發明是基于如下目的:至少緩解了現有技術的上述缺點。
[0012]更具體而言，本發明的一個目的是提供一種可以降低如上所述的側面發光的光源的不均勻性的簡單的方法。同時，耦合效率不應當顯著降低。
[0013]本發明的目的通過根據獨立權利要求中任一項所述的照明裝置和用于照明裝置的套筒來實現。
[0014]本發明的優選實施方案和改進方案由從屬權利要求的主題指定。
[0015]本發明涉及一種特別是用于機動車的照明裝置。
[0016]照明裝置包括至少一個側面發光的光纖束。
[0017]優選地，光纖束是插入在由彈性材料、特別是透明塑料制成的管中的玻璃光纖束。光纖束至少部分地側面發光。
[0018]為了將來自光源、尤其是LED的光耦合入光纖束，將光纖束插入套筒中以及將來自光源的光通過套筒注入到側面發光的光纖束。
[0019]出于這個目的，優選至少部分地由透明材料制成的套筒至少在其部分中具有杯形形狀。
[0020]優選地，在管移除但不拋光的情況下的光纖束被引入預先填充有透明粘合劑的套筒以及粘合劑固化，由此光纖束同時機械固定、即界定終端(Terminierung)。為了提高親合效率，粘合劑的折射率可適應于光纖束的側面發光的光纖的芯的折射率。
[0021]此外，粘合劑優選具有比套筒更高的折射率，使得套筒和粘合劑的組合也形成光
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[0022]根據本發明，套管在與光纖束相對的一側具有延伸部，其作用為光混合器。
[0023]因此，光不直接通過套筒的基部耦合到光纖，而是通過之前的延伸部，在其中將會引起多個全反射，使得不同顏色的光混合，特別是當使用RGB LED時。
[0024]延伸部優選與套筒一體地形成、即一件式，并且特別是可以是塑料材料的注塑成型部件。
[0025]已經發現，通過這樣的延伸部，不同顏色的光的強度分布的不均勻性能夠以簡單的方式在很大程度上避免。套筒設置有延伸部既在部件的制造方面也在組裝期間不引起明顯的額外成本。
[0026]此外，已經發現，至少當適當地調整延伸部的直徑以適應光源和光纖束時，耦合效率幾乎不變差。特別是，當與不具有延伸部的現有套筒相比時，耦合效率的降低可以保持在小于10%。
[0027]延伸部由此優選地形成由折射率高于空氣的塑料材料制成的光導。由于套筒通常安裝在殼體中，沒有必要為延伸部提供具有折射率低于延伸部的折射率的材料的涂層。然而，可以想到這樣的涂層來提高延伸部作為光導的有效性。
[0028]在本發明的優選實施例中，延伸部至少在其部分中具有多邊形橫截面。特別是，延伸部為至少四邊形、優選五邊形和最優選六邊形。由于在壁上的不同方向上的反射，多邊形結構提高了延伸部的混合效率。
[0029]延伸部優選成形為至少在其部分中具有恒定的橫截面。然而，也可以想到的是，為延伸部在其部分中提供錐形形狀，或為延伸部提供從光源朝向套筒變化的橫截面形狀。
[0030]特別當使用RGB LED時可以想到的是，在LED的附近，延伸部具有三角形或近似三角形的形狀以及然后朝向套筒形狀改變成更好地適應套管圓形形狀的橫截面形狀、例如六邊形橫截面。
[0031]在不同的橫截面面積的情況下，延伸部可以同時進行調整，以適應光源和光纖束的直徑。
[0032]還可以想到提供延伸部，其幾何形狀在其部分中可以通過具有多邊形基部和多邊形頂部的主體描述，而頂部相對于基部以>0°的角旋轉。在側壁的角度相應地改變的情況下，入射光將有效扭轉并引起統計散射效果，其提高了耦合效率。
[0033]延伸部的長度優選為光纖束的束直徑的1.5倍以上、特別優選束直徑的2.5倍以上，并且為束直徑7.5倍以下、更優選束直徑的5倍以下。
[0034]已經發現，已經長度為束直徑的2.5倍的延伸部提供了相當良好的混合效果。在束直徑的5倍的長度的情況下，混合效果得以進一步改善，但是，長度應當保持在最小值，以保持殼體內的小的安裝空間。
[0035]延伸部的直徑小于相鄰的套管的其余部分的直徑。
[0036]特別是，延伸部的直徑在束直徑的0.75倍至1.5倍之間，優選在束直徑的I倍到
1.15倍之間。
[0037]而且特別是，延伸部的直徑為光源直徑的0.75倍至1.5倍，優選I倍到1.5倍。
[0038]應當理解的是，在非圓形橫截面形狀的情況下，直徑是指分別連接延伸部或光源或光纖束的橫截面的兩個點的最長的線的長度。
[0039]優選地，光源的發光表面與延伸部完全重疊。
[0040]在本發明的改進方案中，延伸部和/或光源包括至少一個形狀配合元件。
[0041]光源特別是實施為布置在電路板上的LED芯片的形式。在這種情況下，孔或突起的形式的形狀配合元件可設置在例如電路板上，其與形成套筒的一部分或者連接到套筒的互補形狀配合元件接合。
[0042 ]通常，照明裝置具有套筒插入到其中的殼體。
[0043]根據從實踐中已知的現有技術，這樣的插入式連接同樣構成了形狀配合元件，其限定套筒在殼體內并因此相對于布置在殼體中的光源的位置。
[0044]在套筒的前側上或在延伸部上的另一形狀配合元件可以改善延伸部的光入射面相對于光源定位的精確度。尤其是，套筒在殼體中的傾斜可以以這種方式在很大程度上避免。
[0045]延伸部的光入射面優選沒有直接放置在光源上。以這種方式，特別是避免了熱直接傳遞到延伸部中。
[0046]相反，優選地，間隙設置在套筒或延伸部的光入射面與光源之間。特別是該間隙的高度為0.05毫米至5毫米，更優選為0.1毫米至I毫米。
[0047]本發明還涉及一種用于如上所述的照明裝置的套筒。套筒由透明塑料材料制成。特別是，套筒由聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯制成。也可以使用其它透明樹脂、例如環烯烴共聚物等。
[0048]套管具有用于插入光纖束的杯狀部分。在用于插入光纖束的部分的前端，套筒包括更小直徑的延伸部，其與套筒一體形成，并且形成了光混合器。
[0049]套筒可以特別包括上述特征。應當理解的是，延伸部不是杯形或中空的，而是由實心材料形成。
【附圖說明】
[0050]現在參照圖1-7的附圖中所示的示例性實施例更詳細地說明本發明。
[0051]圖1和圖2分別示出了根據本發明的照明裝置的不同實施例的透視圖。
[0052]圖3示出了穿過側面發光的光纖束的橫截面圖。
[0053]圖4示出的了RGB芯片形式的光源。
[0054]圖5和圖6是根據本發明的套筒的兩個示例性實施例的透視圖。
[0055]圖7是圖5中所示的套筒的軸向剖面圖。
【具體實施方式】
[0056]圖1示出根據本發明的第一實施例的照明裝置I。
[0057]照明裝置I包括插入到套筒2中并且由透明導光粘合劑(未示出)固定在此的側面發光的光纖束3。
[0058]套筒2在與光纖束3相對的端部處具有延伸部7，在該示例性實施例中其具有圓柱形形狀并且其作用為光混合器。
[0059]在該示例性實施例中，光源包括LED5，其特別是實施為RGB芯片并布置在電路板6上。
[0060]電路板6通常安裝在其中插入套筒2的殼體(未示出)中。
[0061]套管2的延伸部7以此方式定位在LED5的上方，使得LED 5的光首先耦合到延伸部7中，然后經由套筒2耦合到光纖束3中。
[0062]在延伸部7的光入射面和LED5之間，設置間隙22，其防止熱的直接傳輸。在本示例性實施例中，套筒2包括一體成型的形狀配合元件4。形狀配合元件4可以構成套筒2的整體部分，其優選通過注塑成型制成。
[0063]在該示例性實施例中，設置3個形狀配合元件4，并且形狀配合元件4設計為接合到電路板6的相應孔中的柱。
[0064]形狀配合元件4不僅當套筒插入殼體時限定套筒的位置，而且還確保套筒2的前端、即延伸部7在水平準線上精確地支撐在LED 5的正上方。以這種方式防止套筒2的傾斜。
[0065]圖2示出照明裝置I的另一個實施例。
[0066]與在圖1中所示的實施例不同的是，將保持環8設置為形狀配合元件4，其本身包括柱形式的形狀配合元件9，通過其保持環8置于電路板6上。
[0067]在這種情況下，套筒2的延伸部插入到保持環8中，并在形狀配合連接的情況下再次支撐在電路板6的平面中。
[0068]然而，也可以想到，保持環8還限定套筒的止動部，并且因此也提供了軸向形狀配合的連接。
[0069]圖3示出了側面發光的光纖束3的示意性橫截面圖。
[0070]光纖束3包括大量由玻璃制成的光纖10。
[0071]光纖10優選是玻璃光纖，并且通常包括由具有較低折射率的材料構成的包層包圍的光導芯。
[0072]光可以例如通過在光纖10的芯中的散射顆粒或通過在光纖包層中的缺陷位點發射。
[0073]光纖束3的光纖10插入到通常由彈性合成材料制成的管11中。因此，光纖束3是柔性的。
[0074]圖4示出的可用于本發明的LED5的平面圖。
[0075]LED 5實施為RGB芯片，其包括以顏色G(綠色)、R(紅色)和B(藍色)形式的各LED。
[0076]圖5示出了套筒2的另一實施例的透視圖。
[0077]在該實施例中，套筒2包括用于插入光纖束的部分12，因此在一端具有開口 15。
[0078]光纖束插入到預先已填充有粘合劑的套筒中的開口15中，優選管從所述光纖束在其頂端處被預先移除。為此光纖端部不需要進行拋光，甚至可以在插入后具有到套筒的基部的不同距離，并且可在沒有特定的順序的情況下引入。
[0079]從外部看，插入部分12之后是錐形部分13和中央部分14。套筒2的頂端由在本實施例中具有六邊形形狀的延伸部7形成。延伸部7的直徑小于套筒的其余部分并用作光混合器。
[0080]圖6示出套筒2的另一實施例。可以看出，與圖5所示的實施例不同的是，該套筒外部具有多個形狀配合/鎖扣元件16，其用于通過例如鎖扣或旋轉由形狀配合連接插入到殼體中和固定在其中。
[0081]該套管2也具有六角形橫截面形狀的延伸部7。
[0082]圖7示出在圖5中所示的套筒2的剖面圖。
[0083]可以看出，用于插入光纖束的部分12具有錐形化的內壁17。在該區域中的錐形是為了便于插入。但是，也可以想到非錐形的形狀。
[0084]與其緊鄰的是錐形化部分13，在其中內壁18與插入部分12相比更強烈地呈錐形化。
[0085]該部分的目的是使管中松散的各光纖匯集。
[0086]緊鄰錐形化部分13的是中央部分14。在該部分中，內壁19是平行化的或錐形化的，但是小于在部分13中。因此，在光纖束的頂部處實現了各光纖的平行排列。
[0087]進一步有助于該端的是如下事實:在過渡區域中，部分14的內徑比部分13的內徑小，從而形成光纖在其中匯集的縮頸20。
[0088]套筒2的基部21并入延伸部7。延伸部7的直徑小于套筒，特別是在基部21的區域中。出于機械穩定性的原因，基部21的厚度應當類似于套管的其余部分的壁厚。但是，為了效率，基部21不應當比套筒的壁更厚。
[0089]應當理解，照明設備也可以具有例如多支路(mehrarmig)的設計，或例如在其兩端上光可以被注入到光纖束。
[0090]本發明使得可以提供一種可以以簡單的方式避免非均勻的顏色外觀的側面發光的照明裝置。
[0091]附圖標記列表
[0092]I 照明裝置
[0093]2 套筒
[0094]3 光纖束
[0095]4 形狀配合元件
[0096]5 LED
[0097]6 電路板
[0098]7 延伸部
[0099]8 保持環
[0100]9形狀配合元件
[0101]10光纖
[0102]11管
[0103]12插入部分
[0104]13錐形化部分
[0105]14中央部分
[0106]15開口
[0107]16形狀配合/鎖扣元件
[0108]17內壁
[0109]18內壁
[0110]19內壁
[0111]20縮頸
[0112]21基部
[0113]22間隙。
【主權項】
1.一種照明裝置(I)，其包括至少一個側面發光的光纖束(3); 其中，所述光纖束(3)插入到套筒(2)中，并且其中來自光源(5)的光經由所述套筒(2)親合入側面發光的光纖束(3)中； 以及其中所述套筒(2)在與所述光纖束(3)相對的一側具有延伸部，所述延伸部形成光混合器。2.根據上述權利要求所述的照明裝置(I)，其中，所述延伸部(7)和所述套筒(2)—體形成。3.根據上述權利要求中任一項所述的照明裝置(I)，其中，所述延伸部(7)至少在其部分中具有多邊形的橫截面，特別是至少四邊形、優選五邊形、以及優選六邊形橫截面。4.根據上述權利要求中任一項所述的照明裝置(I)，其中，所述延伸部(7)的長度為所述束的直徑的1.5倍至7.5倍，優選為所述束直徑的2.5倍至5倍。5.根據上述權利要求中任一項所述的照明裝置(I)，其中，所述延伸部(7)的直徑為所述光源(5)的直徑的0.75倍至1.5倍，優選I倍至1.5倍。6.根據上述權利要求中任一項所述的照明裝置(I)，其中，所述延伸部(7)和/或所述光源(5)具有至少一個形狀配合元件(4)。7.根據上述權利要求中任一項所述的照明裝置(I)，其中，所述照明裝置(I)包括殼體，所述套筒(2)插入到所述殼體中，并且其中所述光源(5)構造成布置在電路板(7)上的至少一個半導體光源，所述電路板(7)布置在所述殼體中。8.根據上述一項權利要求所述的照明裝置(I)，其中，所述延伸部相對于所述光源(5)的位置由電路板和所述延伸部(7)之間的至少一個形狀配合元件(4)限定。9.根據上述權利要求中任一項所述的照明裝置(I)，其中，所述光源(5)的橫截面形狀朝向所述套筒(2)變化，特別是從三角形形狀變化成具有三個以上的角的形狀。10.—種用于根據上述權利要求中任一項所述的照明裝置(I)的套筒(2)，其中，所述套筒(2)由透明塑料材料制成，并具有用于插入所述光纖束的部分；以及其中在所述用于插入所述光纖束的部分的前方，所述套筒(2)包括更小直徑的延伸部(7)，其與所述套筒(2)—體形成，并且形成光混合器。
【文檔編號】F21Y115/10GK106066001SQ201610248892
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年4月20日 公開號201610248892.6, CN 106066001 A, CN 106066001A, CN 201610248892, CN-A-106066001, CN106066001 A, CN106066001A, CN201610248892, CN201610248892.6
【發明人】B·韋爾芬, H·羅斯特, J·麥爾, J·郭
【申請人】肖特股份有限公司