用于机动车辆前大灯或机动车辆的照明设备

技术领域

本发明涉及一种用于机动车辆前大灯或机动车辆的照明设备，其中照明设备设立用于实现至少两个不同的光功能，并且具有发光机构以及与所述发光机构相关联的光学设备，

其中发光机构设立用于产生光并且用于将所产生的光放射到光学设备上，

其中光学设备具有光学有效区域，所述光学有效区域具有光轴，其中光学有效区域具有光入射面和与光入射面相对置的光出射面，其中由发光机构放射的光经由光入射面入射到光学设备的光学有效区域中，穿过光学设备的光学有效区域，并且经由光出射面从光学设备的光学有效区域出射，其中光学设备具有设定机构，所述设定机构设立用于设定光学设备的运行状态，其中设有光学设备的不同的至少两个运行状态，其中在作为是透射状态的第一运行状态中，光学设备的光学有效区域基本上透明地构成，使得发光机构的射到光学设备的光学有效区域上的光基本上不与光学有效区域相互作用而穿过光学有效区域并且构成第一光功能，而在作为散射状态的第二运行状态中，光学设备的光学有效区域散射地构成，使得发光机构的射到光学设备的光学有效区域上的光在穿过光学有效区域时与光学有效区域相互作用，用于构成第二光功能。

本发明还涉及一种具有照明设备的机动车辆前大灯。

背景技术

在现有技术中，这种照明设备是已知的。利用同一照明设备实现多个不同光功能的可行性通常是受限的，因为不同的光功能需要不同构造的光技术部件。因此，多个照明设备通常一起安装在一个前大灯中，其中每个照明设备产生一个特定的光功能。然而，使用多个照明设备会提高前大灯的生产成本和前大灯内的空间需求。

发明内容

因此，本发明的目的在于，减轻或消除现有技术的缺点。因此，本发明尤其以如下为目标：实现一种照明设备，在所述照明设备中，多个光功能的实现得到改进。

根据本发明，发光机构包括多个以最小间距彼此间隔开的光源，所述光源在光源面中优选均匀地分布在发光机构的光源承载件处地设置，其中每个光源放射一个光束，

其中光学有效区域在光入射面与光出射面之间具有多个散射元件，其中设定机构设立用于根据至少两个运行状态设定散射元件的散射横截面，

其中设定机构设立用于设定光学设备，使得在第一运行状态中，光学有效区域的散射元件的散射横截面设定成，使得光束的光射线的光传播方向在穿过光学有效区域时基本上保持不变，使得仅仅从光源出射的光束定义第一光功能，而在第二运行状态中，光学有效区域的散射元件的散射横截面设定成，使得至少第一组光束、尤其所有光束的光射线的光传播方向通过光射线在散射元件处的散射而改变，其中在第二运行状态中，由光源放射的且随后从光学有效区域的光出射面出射的散射光束定义第二光功能。

由此得出如下优点：在第二运行状态中可实现的一个光功能(或多个光功能)通过由光源放射的且与光学有效区域的散射元件相互作用的光束定义，其中在第二运行状态中，分别由发光机构的光源放射的光束在穿过光学有效区域时尤其基本上扩宽或扩展。尤其地，在第一运行状态中，各个光源对于(观察光学设备的光出射面的)观察者是可识别的，或者相邻的光源在光源承载件处的各个位置对于观察者是可区分的，因为光学设备在透明运行状态中运行。与此不同的是，在第二运行状态中，通过光束在光学有效区域(或处于其中的散射元件)处的相互作用或散射，各个光源对于观察者是不可区分的。在第二运行状态中，观察者在观察光出射面时，可以识别出整个光出射面的基本上均匀或均质的照明，然而他不能识别出光学设备后方的各个光源。由此，例如在第一运行状态中可以实现对于观察者清晰的光功能而在第二运行状态中可以实现对于观察者不清晰的光功能。在本公开中，术语“清晰”和“不清晰”表示照明设备的观察者可以光学感知的光功能的状态。尤其地，清晰意味着，在观察照明设备时，发光机构的各个光源的位置对于观察者是可区分的。相反，不清晰意味着，在观察照明设备时，发光机构的各个光源在光源承载件处的位置以及各个光源在光源承载件处的(平面)设置对于观察者是不可区分的。因此，在照明设备在第二运行状态中运行时，观察者仅能识别出唯一的(模糊的或不清晰的)发光面(光学设备的光出射面)，并且在照明设备在第一运行状态中运行时，观察者能够识别出各个发光的光源。两个相邻光源之间的最小间距可以大于0mm、优选地大于1mm、大于3mm、大于5mm或大于10mm。尤其地，在本公开的意义上，如果面或表面将在按照规定使用时穿过表面的光的方向关于光的方向和/或光的射线特性或束特性改变，则所述面或表面是光学有效的。尤其地，在本公开的意义上，按照规定不应有光穿过的表面不是光学有效的。在本公开的意义上的散射横截面可以理解为光射线在散射元件处的散射的强度。散射可以理解为入射光射线在穿过光学有效区域时相对于入射方向的偏转。尤其地，光射线在第一运行状态中不被散射，而在第二运行状态中被散射。在本公开的意义上的第一光功能和第二光功能尤其可以理解为由光学设备的观察者有意识地可识别/可感知的光功能。在此较少涉及在交通空间中投射的光功能，而是更多地涉及由观察者观察以便向观察者通知和/或报警的光功能。在机动车辆领域中，第一光功能尤其既不包括近光又不包括远光。

可以提出，每个光束的光射线构成所定义的光锥，所述光锥从放射光束的光源开始展开第一空间角，其中通过光锥的光射线在散射元件处的散射，光射线的光传播方向被改变，使得在穿过光学有效区域之后，光锥的光射线展开第二空间角，所述第二空间角大于所述第一空间角。所定义的光锥可以自由定义，并且可以理解为一种假想结构，所述假想结构应该阐明光学有效区域的光学效果(由光源放射的光束的扩展或扩宽)。光锥的大小或张角(第一空间角)可以自由选择，其中例如相应光源的特定放射角可以被定义为第一空间角。在有指向的光源(例如发光二极管)的情况下，放射角可以描述由具有一半最大光强度的侧向点围成的角度。光束的各个所定义的光锥例如可以是旋转锥体形的，或者例如通过在发光机构与光学设备之间设置准直器也设计为光柱体，其中在光柱体的情况下，边缘光射线展开一个零度的空间角，并且相对于彼此基本上平行地取向。在本公开中，空间角理解为相对于针对平面定义的二维角度的三维对应物。空间角尤其定义为旋转锥体的张角，并且描述三维空间的处于旋转锥体的锥体表面内的部分。光锥的光射线可以处于椎体表面内，其中光源分别处于椎体表面的尖端。尤其地，空间角可以理解为典范的空间角(其中展开空间角的锥体的底面是圆形的)。

可以提出，光学设备的光学有效区域构成为液晶透镜，所述液晶透镜具有液晶层，散射元件以液晶的形式被容纳在所述液晶层中，其中光学有效区域的光轴与液晶透镜的光轴相对应，其中液晶相对于光轴的取向可以利用可由设定机构施加和改变的电压来设定，以便在运行状态之间切换时优选地无级地改变液晶的散射横截面。液晶是众所周知的，并且以多种方式被用于光学元件、例如LCD显示器。液晶透镜尤其是结构元件，在所述结构元件中，在两个透明构成的电极之间设置有液晶层。通过施加电压，无序分布的液晶可以在液晶层内有针对性地取向或定向。例如，无序的液晶层可以漫射地散射射到所述液晶层上的光射线。如果液晶被对应地定向，则如在本发明的情况下那样，可以实现光射线的有指向的散射(第二运行状态)，或者光射线可以不受阻碍地经过液晶(第一运行状态)。

可以提出，在第二运行状态中，在穿过光学有效区域时，第二空间角变大，使得由相邻的光源放射的光束的所定义的光锥至少部分地重叠，其中优选地所述重叠为至少10％、优选地多于25％、尤其多于50％或多于75％。通过大的重叠可以得出如下优点：第二光功能对于观察者具有在(光学有效区域的)每个光出射面特别均质的亮度。

可以提出，光学设备的光学有效区域的主平面与光源的光源面之间的法向间距在光学设备的第一运行状态和第二运行状态中基本上相同，其中优选地光学有效区域的主平面相对于发光机构设置成，使得光学有效区域的主平面和光源的光源面相对于彼此基本上平行地取向。由此得出如下优点：照明设备可以特别紧凑地设计。光学设备的光学有效区域的主平面尤其可以相对于光学设备的光学有效区域的光入射面和/或光出射面平行地取向。发光机构和光学设备可以在各种运行状态中且也在运行状态之间的过渡期间尤其以位置固定的方式相对于彼此设置。

可以提出，光源构成为LED。

可以提出，光源在光源面中以光源网格形式分布地设置在光源承载件处，其中光源尤其沿着二维的、优选均匀的网格的行和列设置，其中优选地，光束的所定义的光锥的光入射光斑或光出射光斑在光入射面或光出射面处以与光源网格相对应的光斑网格的形式设置。相对应的光斑网格尤其可以具有与光源网格相同的网格间距。网格也可以理解为矩阵状的布置。光源的部分或子组可以分别以两个或多个不同的网格的形式设置，所述网格至少部分地重叠，其中由此可以提高第一运行状态中的光功能的显示可行性。光源可以在照明强度和/或结构类型或结构尺寸方面相同类型地设计。光源可以在光源面上根据光源面密度分布，其中光源面密度被定义为每个光源面的光源的数量。光源面密度可以在整个光源面上是恒定的。光源面可以具有子区域，所述子区域具有不同的光源面密度，其中由此可以提高第一运行状态中的光功能的显示可行性。

可以提出，光源承载件平坦地设计，其中优选地，尤其平坦地设计的光源面基本上平行于光源承载件取向。有利地，照明设备由此特别紧凑。

可以提出，照明设备包括光源控制设备，所述光源控制设备设立用于单独操控发光机构的光源。由此，在照明设备的第一运行状态和/或第二运行状态中可以实现多个不同的光功能。

可以提出，发光机构的光源由至少两个光源组形成，其中第一光源组的光源在光源面中以相对于彼此具有第一网格间距的优选均匀的第一光源网格设置在光源承载件处，其中第二光源组的光源在光源面中以相对于彼此具有第二网格间距的优选均匀的第二光源网格设置在光源承载件处，其中第一网格间距大于第二网格间距。网格可以理解为n乘以m(n和m代表整数)个光源的二维矩阵状的布置，其中在两个相邻光源之间是特定的网格间距。通过第一网格间距和第二网格间距可以不同地设计的方式，可以实现在光源的布置中的特别高的变化，由此又可以提高光功能的变化。

可以提出，光源控制设备设立用于，操控第一光源组的光源，使得所述第一光源组的光源放射具有第一照明强度的光，并且操控第二光源组的光源，使得第二光源组的光源放射具有第二照明强度的光，其中第一照明强度大于第二照明强度。有利地，对于观察者，第一光源组和第二光源组的整体发光印象可以由此均质化，因为例如，与具有较小网格间距的光源组相比，具有较大网格间距的光源组具有更高的照明强度。

可以提出，光学设备的光学有效区域由至少两个光学有效子区域形成，其中设定机构设立用于，在第一运行状态中运行光学有效第一子区域而在第二运行状态中运行光学有效第二子区域，或者在第一散射状态中运行第一子区域而在第二散射状态中运行第二子区域，其中散射元件在第一散射状态中的散射横截面和散射元件在第二散射状态中的散射横截面不同。有利地，由此利用光学有效第一子区域和光学有效第二子区域可以分别实现不同的(清晰或不清晰的)光功能。

可以提出，光学设备相对于发光机构设置成，使得第一光源组的光穿过光学有效第一子区域，并且第二光源组的光穿过光学有效第二子区域。

可以提出，第一光功能是信息再现光功能，借助于所述信息再现光功能可以显示由各个发光光源组成的可定义的、可预设的符号，其中第二光功能优选地是刹车灯、行驶方向指示器-灯功能、日间行驶灯、位置灯、尾灯或停车灯。第一光功能尤其可以是对于观察者清晰的光功能，其中第一光功能例如可以是对于观察者可识别的符号和/或可读的文本。第二光功能可以是对于观察者不清晰的光功能，所述光功能不具有可识别或可读的信息内容。

可以提出一种机动车辆前大灯，所述机动车辆前大灯包括上述的照明设备。

可以提出，相应光束的所定义的光锥在光学有效区域的光入射面处构成光入射光斑，并且经由所述光入射光斑入射到光学设备的光学有效区域中，其中光锥的经由光入射光斑入射的光在光学有效区域的光出射面处构成光出射光斑，并且经由所述光出射光斑从光学设备的光学有效区域的光出射面出射，其中光源设计成，使得光入射面处的光入射光斑基本上相同大小，并且优选地基本上具有相同的、尤其圆形的形状，其中优选地，在散射元件处的散射之后，光束的光锥的光出射光斑比其光入射光斑更大。光源尤其可以在其光放射特性方面结构相同地设计。各个光锥的光入射光斑可以被看作光入射面的由相应光锥照明的子区域。优选地，光锥的光入射光斑和光出射光斑基本上是相对置的。

在本说明书的范围内，术语“上”、“下”、“水平”、“竖直”应理解为当在照明设备被安装在机动车辆前大灯中之后照明设备被设置在正常使用位置中时的定向。

附图说明

在下文中根据优选的实施例进一步地阐述本发明，然而，本发明不应限制于所述实施例。在附图中示出：

图1示出根据本发明的照明设备在第一运行状态中的示意图；

图1a示出根据图1的照明设备的前视图，

图2示出根据本发明的照明设备在第二运行状态中的示意图；

图2a示出根据图2的照明设备的前视图，

图3示出光学设备的光学有效区域的示意图；以及

图4示出发光机构的示意图。

具体实施方式

图1和图2分别示出根据本发明的用于机动车辆前大灯或机动车辆的照明设备1的为了更好的概览简化的示意性侧视图，其中在图1中示出第一运行状态B1中的照明设备1，在图2中示出第二运行状态B2中的照明设备1。

如图1和图2所示，照明设备1包括发光机构2和与发光机构2相关联的光学设备3。照明设备1设立用于实现或构成至少两个不同的光功能B1、B2。发光机构2设立用于产生光并且用于将所产生的光放射到光学设备3上，并且光学设备3具有光学有效区域4，所述光学有效区域具有光轴x，其中由发光机构2放射的光穿过光学设备3的光学有效区域4，用于构成不同的光功能。发光机构2包括多个以最小间距彼此间隔开的光源2a，所述光源在光源面2b中优选均匀地分布在发光机构2的光源承载件2c处地设置，其中每个光源2a放射一个光束。

光学有效区域4具有光入射面4a和与所述光入射面4a相对置的光出射面4b，其中由发光机构2放射的光经由光入射面4a入射到光学设备3的光学有效区域4中，穿过光学设备3的光学有效区域4，并且经由光出射面4b从光学设备3的光学有效区域4出射。光学装置3包括设立用于设定其不同的运行状态的设定机构5，其中可以设定光学设备3的至少两个、优选地三个或更多个不同的运行状态。在作为透射状态的第一运行状态B1中，光学设备3的光学有效区域4基本上透明地构成。在第一运行状态B1中，发光机构2的射到光学有效区域4上的光基本上不与光学有效区域4相互作用而穿过光学有效区域4，并且借此构成第一光功能。在作为散射状态的第二运行状态B2中，光学设备3的光学有效区域4基本上散射地构成。在第二运行状态B2中，发光机构2的射到光学有效区域4上的光在穿过光学有效区域4时与光学有效区域4相互作用，用于构成第二光功能。

图1a示出照明设备1的前视图，其中光学设备3被设定在第一(透明)运行状态B1中。因此，各个光源2a穿过光学设备3(或其光学有效区域4)是可识别的。圆形地围绕各个光源2a设置的虚线应该是用符号表示的光锥。在所示的示例中，发光机构2具有总共16个光源2a，所述光源以4x4的网格设置。

图2a示出照明设备1的前视图，其中光学设备3被设定在第二(散射)运行状态B2中。因此，各个光源2a穿过光学设备3(或其光学有效区域4)不再是可识别的。各个光源2a的散射或扩宽的光束从光学有效区域4耦合输出，其中由此对于观察者产生基本上均质的发光面(光学有效区域4的光出射面4b)。重叠的光锥被示意性地示出为虚线圆圈。

如在图3中可看出的那样，光学有效区域4在光入射面4a与光出射面4b之间具有多个散射元件4c，其中设定机构5设立用于根据至少两个运行状态B1、B2设定散射元件4c的散射横截面。在所示的实施例中，光学设备3的光学有效区域4构成为液晶透镜，所述液晶透镜具有液晶层4d，散射元件4c以液晶的形式被容纳在所述液晶层中。在此使用的液晶透镜在两个透明构成的电极(光入射面和光出射面)之间具有液晶层，其中液晶层内的液晶可以通过施加电压而被有针对性地取向或定向。电压可以通过设定机构5调节。光学有效区域4的光轴x与液晶透镜的光轴相对应。液晶相对于光轴x的取向可以利用可由设定机构5施加和改变的电压来设定，以便在运行状态B1、B2之间切换时优选地无级地改变液晶的散射横截面(或有效横截面)。

设定机构5设立用于设定光学设备3，使得在第一运行状态中，光学有效区域4的散射元件4c的散射横截面设定成，使得光束的光射线的光传播方向在穿过光学有效区域4时基本上保持不变。因此，仅仅从光源2a出射的光束定义第一光功能。在第二运行状态B2中，光学有效区域4的散射元件4c的散射横截面设定成，使得至少第一组光束、尤其所有光束的光射线的光传播方向通过光射线在散射元件4c处的散射而改变。因此，在第二运行状态B2中，由光源2a放射的且随后从光学有效区域4的光出射面4a出射的散射光束定义第二光功能。

每个光束在光学有效区域4的光入射面4a处构成光入射光斑6a，并且经由所述光入射光斑入射到光学设备3的光学有效区域4中。光束的经由光入射光斑6a入射的光在光学有效区域4的光出射面4b处构成光出射光斑6b，并且经由所述光出射光斑从光学设备3的光学有效区域4的光出射面4b出射。光源设计成，使得光入射面4a处的光入射光斑基本上相同大小，并且优选地基本上具有相同的、尤其圆形的形状。优选地，在散射元件4c处的散射之后，光束的光出射光斑6b比其光入射光斑6a更大。在所示的实施例中，发光机构2的光源2a相对于光学设备3设置成，使得光学设备3的光学区域4的光入射面4a处的由各个光束构成的光入射光斑6a重叠少于15％、优选地少于10％(光入射光斑6a也可以不重叠)。在第二运行状态B2中，出射的散射光束在光出射面4b处的光出射光斑6b至少部分地重叠或者所述重叠大于在第一运行状态B1中的重叠。在第二运行状态中，相邻的散射光束的在光出射面4a处的光出射光斑6b的重叠例如可以为至少10％、优选地多于25％、尤其多于50％或多于75％。

散射光束在穿过光学有效区域4之后尤其比初始由光源放射或未散射的光束更宽。换言之，限界散射光束的最外部的边缘光射线在散射元件4c处的散射之后展开第二空间角r2，所述第二空间角大于未散射光束的第一空间角r1。

从图4中可以看出，发光机构2包括多个以最小间距彼此间隔开的光源2a，所述光源在光源面2b中优选均匀地分布在发光机构2的光源承载件2c处地设置。在所示的实施例中，光源2a在光源面2b中以光源网格形式分布地设置在光源承载件2c处。光源2a尤其沿着二维的、优选均匀的光源网格的行和列设置。对此替选地，光源2a例如也可以以不规则的光源网格或根据泊松分布(即基本上不规则或随机分布地)在光源承载件2c处设置。在所示的实施例中，光源面2b和光源承载件2c平坦地设计。此外，光源面2b相对于光源承载件2c基本上平行地取向。光源2a可以构成为LED。照明设备1可以此外包括(未示出的)光源控制设备，所述光源控制设备设立用于单独操控发光机构2的光源2a。

在所示出的实施例中，光学设备3的光学有效区域4的主平面4e与光源2a的光源面2b之间的法向间距N在光学设备3的第一运行状态B1和第二运行状态B2中基本上相同。此外，光学有效区域4的主平面4e相对于发光机构2设置成，使得主平面4e和光源面2b相对于彼此基本上平行地取向。

发光机构2的光源2a可以由至少两个光源组形成，其中第一光源组的光源在光源面2b中以相对于彼此具有第一网格间距的优选均匀的第一网格设置在光源承载件2c处。第二光源组的光源可以在光源面2b中以相对于彼此具有第二网格间距的优选均匀的第二网格设置在光源承载件2c处，其中第一网格间距大于第二网格间距。光源控制设备可以设立用于，操控第一光源组的光源，使得第一光源组的光源放射具有第一照明强度的光，并且操控第二光源组的光源，使得第二光源组的光源放射具有第二照明强度的光，其中第一照明强度大于第二照明强度。

光学设备3的光学有效区域4可以由至少两个光学有效子区域形成，其中设定机构5可以设立用于，在第一运行状态B1中运行光学有效第一子区域而在第二运行状态B2中运行光学有效第二子区域，或者在第一散射状态B2a中运行第一子区域而在第二散射状态B2b中运行第二子区域。散射元件4c在第一散射状态B2a中的散射横截面和散射元件4c在第二散射状态B2b中的散射横截面不同。光学设备3可以相对于发光机构2设置成，使得第一光源组的光优选地仅仅穿过光学有效第一子区域，并且第二光源组的光优选地仅仅穿过光学有效第二子区域。

在所示出的实施例中，第一光功能是信息再现光功能，借助于所述信息再现光功能可以显示由各个发光光源2a组成的可定义、可预设的符号。第二光功能例如是刹车灯、行驶方向指示器-灯功能、日间行驶灯、位置灯、尾灯或停车灯。