(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 106066001 A(43)申请公布日 2016.11.02
(21)申请号 2016102482.6(22)申请日 2016.04.20
(30)优先权数据
102015106049.3 2015.04.21 DE(71)申请人 肖特股份有限公司
地址 德国美因茨
(72)发明人 B·韦尔芬 H·罗斯特 J·麦尔
J·郭 (74)专利代理机构 北京思益华伦专利代理事务
所(普通合伙) 11418
代理人 赵飞 常殿国(51)Int.Cl.
F21K 9/20(2016.01)F21V 8/00(2006.01)F21V 17/10(2006.01)
(54)发明名称
具有光导侧面发光的光纤束的照明装置(57)摘要
本发明涉及一种包括侧面发光的光纤束的照明装置。光纤束插入在套筒中，所述套筒具有用作为光混合器的延伸部。
F21Y 115/10(2016.01)
权利要求书1页 说明书6页 附图3页
CN 106066001 ACN 106066001 A
权 利 要 求 书
1/1页
1.一种照明装置(1)，其包括至少一个侧面发光的光纤束(3)；其中，所述光纤束(3)插入到套筒(2)中，并且其中来自光源(5)的光经由所述套筒(2)耦合入侧面发光的光纤束(3)中；
以及其中所述套筒(2)在与所述光纤束(3)相对的一侧具有延伸部，所述延伸部形成光混合器。
2.根据上述权利要求所述的照明装置(1)，其中，所述延伸部(7)和所述套筒(2)一体形成。
3.根据上述权利要求中任一项所述的照明装置(1)，其中，所述延伸部(7)至少在其部分中具有多边形的横截面，特别是至少四边形、优选五边形、以及优选六边形横截面。
4.根据上述权利要求中任一项所述的照明装置(1)，其中，所述延伸部(7)的长度为所述束的直径的1.5倍至7.5倍，优选为所述束直径的2.5倍至5倍。
5.根据上述权利要求中任一项所述的照明装置(1)，其中，所述延伸部(7)的直径为所述光源(5)的直径的0.75倍至1.5倍，优选1倍至1.5倍。
6.根据上述权利要求中任一项所述的照明装置(1)，其中，所述延伸部(7)和/或所述光源(5)具有至少一个形状配合元件(4)。
7.根据上述权利要求中任一项所述的照明装置(1)，其中，所述照明装置(1)包括壳体，所述套筒(2)插入到所述壳体中，并且其中所述光源(5)构造成布置在电路板(7)上的至少一个半导体光源，所述电路板(7)布置在所述壳体中。
8.根据上述一项权利要求所述的照明装置(1)，其中，所述延伸部相对于所述光源(5)的位置由电路板和所述延伸部(7)之间的至少一个形状配合元件(4)限定。
9.根据上述权利要求中任一项所述的照明装置(1)，其中，所述光源(5)的横截面形状朝向所述套筒(2)变化，特别是从三角形形状变化成具有三个以上的角的形状。
10.一种用于根据上述权利要求中任一项所述的照明装置(1)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纤束的部分；以及其中在所述用于插入所述光纤束的部分的前方，所述套筒(2)包括更小直径的延伸部(7)，其与所述套筒(2)一体形成，并且形成光混合器。
2
CN 106066001 A
说 明 书
具有光导侧面发光的光纤束的照明装置
1/6页
技术领域
[0001]本发明涉及一种包括侧面发光的光导的照明装置。更具体而言，本发明涉及一种包括LED并且其中来自LED的光注入到侧面发光的光纤束中的照明装置。这样的照明装置特别在汽车领域用作环境照明。
[0002]本发明还涉及一种用于界定侧面发光的光纤束终端(terminieren)并将光从LED注入到光纤束的套筒。
背景技术
[0003]从实践中已知具有侧面发光的光导的照明装置。其特别是其中将从半导体光源、特别是LED发出的光注入到侧面发光的玻璃或塑料光纤束的照明装置。基本上，光导光纤主要由较低折射率的包覆材料(包层)所包围的光导芯构成。[0004]在芯-包层界面处发生全反射，使得光沿光纤引导。为了沿着延伸的长度侧向地发射光，对于照明应用，侧面发光的光纤是已知的，其中光导芯包括例如散射颗粒，或者其中包层包括缺陷位点，在所述缺陷位点处侧向发光。这样的侧面发光的光导特别是由插在塑料管中的玻璃光纤束组成。这样的插在管中的玻璃光纤束是柔性的，并可以例如安装在车辆中作为环境照明。在这种情况下，LED通常容纳在壳体中，插在管中的玻璃光纤束从所述壳体延伸到车辆中。
[0005]为了将来自LED的光注入到光纤束中，已知将光纤束的端部嵌入固化的包覆材料中。然后，切断包裹的光纤束的端部并抛光，使得产生光入射面。这个过程非常费成本和费时。
[0006]相比之下，德国专利DE 10 2008 044 938 B4(肖特股份有限公司)提供了一种将光导光纤插到填充有粘合剂的套筒中的方法。粘合剂固化并且光通过透明粘合剂注入到光纤芯中。
[0007]然而，对于侧面发光的环境照明，已经发现产生光颜色分布中的不均匀。[0008]这特别适用于所使用的光源是所谓的RGB光源的情况。这样的光源例 如实施为LED芯片。在这种情况下，不同颜色的三个LED彼此接近地布置在芯片上。[0009]在常规的注入方法中，来自这些LED的光将以不同强度注入到各光纤。这些强度分布的不均匀性与侧向发射的光通常存在的比例不均匀性相结合。[0010]人眼感知甚至是很小的颜色变化。
发明内容
[0011]因此，本发明是基于如下目的：至少缓解了现有技术的上述缺点。[0012]更具体而言，本发明的一个目的是提供一种可以降低如上所述的侧面发光的光源的不均匀性的简单的方法。同时，耦合效率不应当显著降低。
[0013]本发明的目的通过根据权利要求中任一项所述的照明装置和用于照明装置的套筒来实现。
3
CN 106066001 A[0014]
说 明 书
2/6页
本发明的优选实施方案和改进方案由从属权利要求的主题指定。
[0015]本发明涉及一种特别是用于机动车的照明装置。[0016]照明装置包括至少一个侧面发光的光纤束。[0017]优选地，光纤束是插入在由弹性材料、特别是透明塑料制成的管中的玻璃光纤束。光纤束至少部分地侧面发光。[0018]为了将来自光源、尤其是LED的光耦合入光纤束，将光纤束插入套筒中以及将来自光源的光通过套筒注入到侧面发光的光纤束。[0019]出于这个目的，优选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状。
[0020]优选地，在管移除但不抛光的情况下的光纤束被引入预先填充有透明粘合剂的套筒以及粘合剂固化，由此光纤束同时机械固定、即界定终端(Terminierung)。为了提高耦合效率，粘合剂的折射率可适应于光纤束的侧面发光的光纤的芯的折射率。[0021]此外，粘合剂优选具有比套筒更高的折射率，使得套筒和粘合剂的组合也形成光导。
[0022]根据本发明，套管在与光纤束相对的一侧具有延伸部，其作用为光混合器。[0023]因此，光不直接通过套筒的基部耦合到光纤，而是通过之前的延伸部，在其中将会引起多个全反射，使得不同颜色的光混合，特别是当使用RGB LED时。[0024]延伸部优选与套筒一体地形成、即一件式，并且特别是可以是塑料材料的注塑成型部件。
[0025]已经发现，通过这样的延伸部，不同颜色的光的强度分布的不均匀性能够以简单的方式在很大程度上避免。套筒设置有延伸部既在部件的制造方面也在组装期间不引起明显的额外成本。[0026]此外，已经发现，至少当适当地调整延伸部的直径以适应光源和光纤束时，耦合效率几乎不变差。特别是，当与不具有延伸部的现有套筒相比时，耦合效率的降低可以保持在小于10％。
[0027]延伸部由此优选地形成由折射率高于空气的塑料材料制成的光导。由于套筒通常安装在壳体中，没有必要为延伸部提供具有折射率低于延伸部的折射率的材料的涂层。然而，可以想到这样的涂层来提高延伸部作为光导的有效性。[0028]在本发明的优选实施例中，延伸部至少在其部分中具有多边形横截面。特别是，延伸部为至少四边形、优选五边形和最优选六边形。由于在壁上的不同方向上的反射，多边形结构提高了延伸部的混合效率。
[0029]延伸部优选成形为至少在其部分中具有恒定的横截面。然而，也可以想到的是，为延伸部在其部分中提供锥形形状，或为延伸部提供从光源朝向套筒变化的横截面形状。[0030]特别当使用RGB LED时可以想到的是，在LED的附近，延伸部具有三角形或近似三
例如六角形的形状以及然后朝向套筒形状改变成更好地适应套管圆形形状的横截面形状、
边形横截面。
[0031]在不同的横截面面积的情况下，延伸部可以同时进行调整，以适应光源和光纤束的直径。
[0032]还可以想到提供延伸部，其几何形状在其部分中可以通过具有多边形基部和多边
4
CN 106066001 A
说 明 书
3/6页
形顶部的主体描述，而顶部相对于基部以>0°的角旋转。在侧壁的角度相应地改变的情况下，入射光将有效扭转并引起统计散射效果，其提高了耦合效率。[0033]延伸部的长度优选为光纤束的束直径的1.5倍以上、特别优选束直径的2.5倍以上，并且为束直径7.5倍以下、更优选束直径的5倍以下。[0034]已经发现，已经长度为束直径的2.5倍的延伸部提供了相当良好的混合效果。在束直径的5倍的长度的情况下，混合效果得以进一步改善，但是，长度应当 保持在最小值，以保持壳体内的小的安装空间。
[0035]延伸部的直径小于相邻的套管的其余部分的直径。[0036]特别是，延伸部的直径在束直径的0.75倍至1.5倍之间，优选在束直径的1倍到1.15倍之间。
[0037]而且特别是，延伸部的直径为光源直径的0.75倍至1.5倍，优选1倍到1.5倍。[0038]应当理解的是，在非圆形横截面形状的情况下，直径是指分别连接延伸部或光源或光纤束的横截面的两个点的最长的线的长度。[0039]优选地，光源的发光表面与延伸部完全重叠。[0040]在本发明的改进方案中，延伸部和/或光源包括至少一个形状配合元件。[0041]光源特别是实施为布置在电路板上的LED芯片的形式。在这种情况下，孔或突起的形式的形状配合元件可设置在例如电路板上，其与形成套筒的一部分或者连接到套筒的互补形状配合元件接合。[0042]通常，照明装置具有套筒插入到其中的壳体。[0043]根据从实践中已知的现有技术，这样的插入式连接同样构成了形状配合元件，其限定套筒在壳体内并因此相对于布置在壳体中的光源的位置。
[0044]在套筒的前侧上或在延伸部上的另一形状配合元件可以改善延伸部的光入射面相对于光源定位的精确度。尤其是，套筒在壳体中的倾斜可以以这种方式在很大程度上避免。
[0045]延伸部的光入射面优选没有直接放置在光源上。以这种方式，特别是避免了热直接传递到延伸部中。[0046]相反，特别是该间隙的优选地，间隙设置在套筒或延伸部的光入射面与光源之间。高度为0.05毫米至5毫米，更优选为0.1毫米至1毫米。
[0047]本发明还涉及一种用于如上所述的照明装置的套筒。套筒由透明塑料材料制成。特别是，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树脂、例如环烯烃共聚物等。
[0048]套管具有用于插入光纤束的杯状部分。在用于插入光纤束的部分的前端，套筒包括更小直径的延伸部，其与套筒一体形成，并且形成了光混合器。[0049]套筒可以特别包括上述特征。应当理解的是，延伸部不是杯形或中空的，而是由实心材料形成。
附图说明
[0050]现在参照图1-7的附图中所示的示例性实施例更详细地说明本发明。[0051]图1和图2分别示出了根据本发明的照明装置的不同实施例的透视图。
5
CN 106066001 A[0052][0053][0054][0055]
说 明 书
4/6页
图3示出了穿过侧面发光的光纤束的横截面图。图4示出的了RGB芯片形式的光源。
图5和图6是根据本发明的套筒的两个示例性实施例的透视图。图7是图5中所示的套筒的轴向剖面图。
具体实施方式
[0056]图1示出根据本发明的第一实施例的照明装置1。
[0057]照明装置1包括插入到套筒2中并且由透明导光粘合剂(未示出)固定在此的侧面发光的光纤束3。
[0058]套筒2在与光纤束3相对的端部处具有延伸部7，在该示例性实施例中其具有圆柱形形状并且其作用为光混合器。[0059]在该示例性实施例中，光源包括LED 5，其特别是实施为RGB芯片并布置在电路板6上。
[0060]电路板6通常安装在其中插入套筒2的壳体(未示出)中。[0061]套管2的延伸部7以此方式定位在LED 5的上方，使得LED 5的光首先耦合到延伸部7中，然后经由套筒2耦合到光纤束3中。
[0062]在延伸部7的光入射面和LED5之间，设置间隙22，其防止热的直接传输。在本示例性实施例中，套筒2包括一体成型的形状配合元件4。形状配合元件4可以构成套筒2的整体部分，其优选通过注塑成型制成。[0063]在该示例性实施例中，设置3个形状配合元件4，并且形状配合元件4设计为接合到电路板6的相应孔中的柱。
[00]形状配合元件4不仅当套筒插入壳体时限定套筒的位置，而且还确保套筒2的前端、即延伸部7在水平准线上精确地支撑在LED 5的正上方。以这种方式防止套筒2的倾斜。[0065]图2示出照明装置1的另一个实施例。[0066]与在图1中所示的实施例不同的是，将保持环8设置为形状配合元件4，其 本身包括柱形式的形状配合元件9，通过其保持环8置于电路板6上。[0067]在这种情况下，套筒2的延伸部插入到保持环8中，并在形状配合连接的情况下再次支撑在电路板6的平面中。[0068]然而，也可以想到，保持环8还限定套筒的止动部，并且因此也提供了轴向形状配合的连接。
[0069]图3示出了侧面发光的光纤束3的示意性横截面图。[0070]光纤束3包括大量由玻璃制成的光纤10。[0071]光纤10优选是玻璃光纤，并且通常包括由具有较低折射率的材料构成的包层包围的光导芯。
[0072]光可以例如通过在光纤10的芯中的散射颗粒或通过在光纤包层中的缺陷位点发射。
[0073]光纤束3的光纤10插入到通常由弹性合成材料制成的管11中。因此，光纤束3是柔性的。
[0074]图4示出的可用于本发明的LED5的平面图。
6
CN 106066001 A[0075]
说 明 书
5/6页
LED 5实施为RGB芯片，其包括以颜色G(绿色)、R(红色)和B(蓝色)形式的各LED。
[0076]图5示出了套筒2的另一实施例的透视图。[0077]在该实施例中，套筒2包括用于插入光纤束的部分12，因此在一端具有开口15。[0078]光纤束插入到预先已填充有粘合剂的套筒中的开口15中，优选管从所述光纤束在其顶端处被预先移除。为此光纤端部不需要进行抛光，甚至可以在插入后具有到套筒的基部的不同距离，并且可在没有特定的顺序的情况下引入。[0079]从外部看，插入部分12之后是锥形部分13和部分14。套筒2的顶端由在本实施例中具有六边形形状的延伸部7形成。延伸部7的直径小于套筒的其余部分并用作光混合器。
[0080]图6示出套筒2的另一实施例。可以看出，与图5所示的实施例不同的是，该套筒外部具有多个形状配合/锁扣元件16，其用于通过例如锁扣或旋转由形状配合连接插入到壳体中和固定在其中。
[0081]该套管2也具有六角形横截面形状的延伸部7。[0082]图7示出在图5中所示的套筒2的剖面图。[0083]可以看出，用于插入光纤束的部分12具有锥形化的内壁17。在该区域中的锥形是为了便于插入。但是，也可以想到非锥形的形状。[0084]与其紧邻的是锥形化部分13，在其中内壁18与插入部分12相比更强烈地呈锥形化。
[0085]该部分的目的是使管中松散的各光纤汇集。[0086]紧邻锥形化部分13的是部分14。在该部分中，内壁19是平行化的或锥形化的，但是小于在部分13中。因此，在光纤束的顶部处实现了各光纤的平行排列。[0087]进一步有助于该端的是如下事实：在过渡区域中，部分14的内径比部分13的内径小，从而形成光纤在其中汇集的缩颈20。[0088]套筒2的基部21并入延伸部7。延伸部7的直径小于套筒，特别是在基部21的区域中。出于机械稳定性的原因，基部21的厚度应当类似于套管的其余部分的壁厚。但是，为了效率，基部21不应当比套筒的壁更厚。[00]应当理解，照明设备也可以具有例如多支路(mehrarmig)的设计，或例如在其两端上光可以被注入到光纤束。
[0090]本发明使得可以提供一种可以以简单的方式避免非均匀的颜色外观的侧面发光的照明装置。
[0091]附图标记列表[0092]1 照明装置[0093]2 套筒[0094]3 光纤束
[0095]4 形状配合元件[0096]5 LED[0097]6 电路板[0098]7 延伸部[0099]8 保持环
7
CN 106066001 A[0100][0101][0102][0103][0104][0105][0106][0107][0108]说 明 书
6/6页
9 形状配合元件10 光纤11 管
12 插入部分13 锥形化部分14 部分15 开口
16 形状配合/锁扣元件17 内壁[0109]18 [0110]19 [0111]20 [0112]21 [0113]
22 内壁内壁缩颈基部间隙。
8
CN 106066001 A
说 明 书 附 图
1/3页
图1
图3
图2
9
说 明 书 附 图
图5
图6
10
2/3页
CN 106066001 A
图4
CN 106066001 A
说 明 书 附 图
3/3页
图7
11
