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CN108036277A - 一种车灯及其光路传导装置 - Google Patents

一种车灯及其光路传导装置 Download PDF

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CN108036277A CN201711423592.8A CN201711423592A CN108036277A CN 108036277 A CN108036277 A CN 108036277A CN 201711423592 A CN201711423592 A CN 201711423592A CN 108036277 A CN108036277 A CN 108036277A
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Abstract

本发明提供一种车灯的光路传导装置，包括光学元件、车灯透镜和至少一个光源，光学元件可以是具有多个聚光单元的聚光器或者反光镜，所述车灯透镜的一面设有自圆心向外直径依次增大的同心圆纹，车灯透镜的另一面为平面；所述光学元件的焦点与车灯透镜的焦点在聚焦点重合，所述光源发出的光线经光学元件汇聚至所述聚焦点并从通过车灯透镜射出，本发明的一种车灯的光路传导装置使得车灯透镜的厚度大幅度地减小，减小了车灯的尺寸，有利于汽车车灯及其他零件的安装和布置，结构简单，成本较低。

Description

一种车灯及其光路传导装置
技术领域
本发明涉及一种车灯及其光路传导装置，属于汽车制造技术领域。
背景技术
当今汽车前大灯造型日新月异，透镜形状的多样化和可自由排列组合的个性化多模组形式成为主流造型趋势。
现有的传统远光、近光或者远近光一体式LED PES单元，无论单模组还是多模组形式，如图1所示，现有技术的车灯中的车灯透镜5a一般为一面是凸面、另一面是平面的结构形式，形状单一，且开口尺寸大，壁厚厚，从而增大模组空间、整灯尺寸和重量，不利于复杂多样的造型变换。
因此如何在满足近光、远光等功能的同时，提供一种体积小、重量轻，尤其是透镜形状可多样化的PES单元，不仅能够实现近光、远光照明，同时有效减少模组空间及整灯尺寸，而且还能根据造型需求排布成任意的多模组形式，近而较好地适应未来汽车市场对前大灯的需求，成为了该领域目前的技术难题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种车灯及其光路传导装置，能够减小车灯的尺寸，结构简单、成本较低。
为实现上述目的，本发明提供一种车灯的光路传导装置，采用如下技术方案：包括用于汇聚光源所发出的光线的光学元件、车灯透镜和至少一个光源，所述车灯透镜的一面设有自圆心向外直径依次增大的同心圆纹，车灯透镜的另一面为平面；
所述光学元件的焦点与车灯透镜的焦点在聚焦点重合，所述光源发出的光线经光学元件汇聚至所述聚焦点并从通过车灯透镜射出。
如上所述，本发明的一种车灯的光路传导装置，采用了一面设有自圆心向外直径依次增大的同心圆纹、另一面为平面的透镜作为车灯透镜，从而使得车灯透镜的厚度大幅度地减小，减小了车灯的尺寸，有利于汽车车灯及其他零件的安装和布置，结构简单，成本较低。
优选地，所述车灯透镜为菲涅尔透镜。菲涅尔透镜又称Fresnel透镜，或者螺纹透镜。
优选地，所述车灯透镜的正面为平面，所述同心圆纹设于车灯透镜的正面或者背面。
优选地，所述光学元件具有多个聚光单元，所述聚光单元呈前端直径大、后端直径小的喇叭形，聚光单元的前端朝向光学元件的焦点，聚光单元的后端设有一聚光口，每个聚光单元的聚光口中都设有一个光源。这样，光学元件能够将每个聚光口中的光源所发出的光汇聚到聚焦点并传向车灯透镜，能够提高从车灯透镜射出的光线的亮度和强度。
优选地，各聚光单元均呈回转体结构，各聚光单元的中心轴线相交于所述聚焦点。各聚光单元由透明材料制成，聚光单元喇叭形的外表面的内侧能够反光，各聚光口中的光源发出的光线经聚光单元喇叭形的外表面的内侧反射之后汇聚至所述聚焦点，并最终经过车灯透镜射出，能够提高车灯透镜射出的光线的亮度和强度。
优选地，所述光学元件为一具有椭球面反光面的反光镜，所述光源发出的光线经所述反光镜反射至所述聚焦点。具有椭球面反光面的反光镜易于制造，而且具有聚光的功能，能够满足本发明中的光学元件的功能要求，可以作为本发明中的光学元件使用。
优选地，还包括遮光板，遮光板遮挡从光学元件射向车灯透镜的部分光线。
优选地，所述车灯透镜呈非圆形。
优选地，所述车灯透镜呈圆形、矩形、三角形或扇形。
优选地，所述光源为LED灯。
相应地，本发明还提供一种车灯，包括一个或多个上述技术方案或其任一优选的技术方案所述的车灯的光路传导装置。
如上所述，本发明涉及的一种车灯当然也具有上述本发明的一种车灯的光路传导装置的有益效果，此处不再赘述。
附图说明
图1显示为现有技术中的车灯光路传导装置使用的车灯透镜。
图2显示为本发明的车灯光路传导装置使用的车灯透镜，显示为车灯透镜沿其直径的剖面视图。
图3显示为本发明的车灯光路传导装置的一种实施方式，车灯透镜显示为沿其直径的剖面视图。
图4显示为图3中的聚光装置的一种结构形式，聚光装置显示为沿各聚光单元的回转中心线剖切的剖面视图。
图5显示为本发明的车灯光路传导装置的另一种实施方式，车灯透镜显示为沿其直径的剖面视图。
图6和图7显示的分别为本发明的车灯光路传导装置的一种单模组的光型图。
图8、图9、图10显示的分别为本发明的车灯光路传导装置的一种单模组辅助扩展宽光型图。
图11为本发明的车灯光路传导装置的一种近光光型图；
图12为本发明的车灯光路传导装置的一种远光光型图；
图13至图20分别显示为本发明的车灯光路传导装置在汽车标牌中显示的光亮区域的示意图。
元件标号说明
1 光学元件 6 光源
2 聚光单元 7 同心圆纹
3 反光镜 8 聚焦点
4 聚光口 9 受光区域
5a 车灯透镜 10 遮光板
5b 车灯透镜
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图2至图5所示，本发明提供一种车灯的光路传导装置，包括用于汇聚光源所发出的光线的光学元件1、车灯透镜5b和至少一个光源6，所述车灯透镜5b的一面设有自圆心向外直径依次增大的同心圆纹7，车灯透镜5b的另一面为平面；所述光学元件1的焦点与车灯透镜5b的焦点在聚焦点8重合，所述光源6发出的光线经光学元件1汇聚至所述聚焦点8并从通过车灯透镜5b射出。本发明的一种车灯的光路传导装置，采用了一面设有自圆心向外直径依次增大的同心圆纹7、另一面为平面的透镜作为车灯透镜5b，从而使得车灯透镜5b的厚度大幅度地减小，减小了车灯的尺寸，有利于汽车车灯及其他零件的安装和布置，结构简单，成本较低。
在本发明的一种车灯的光路传导装置中，所述车灯透镜5b具有同心圆纹7，如图5所示，从车灯透镜5b的中心剖面看，车灯透镜5b具有同心圆纹7的一面由一系列锯齿形凹槽组成，所述同心圆纹7实际上是环形的锯齿形凹槽，每个锯齿形凹槽都与相邻的锯齿形凹槽之间角度不同，当光线从聚焦点8射入车灯透镜5b之后，经过车灯透镜5b之后成为平行光或者发散光线向车灯外射出，每个环形的锯齿形凹槽都可以看做一个独立的小透镜，把光线调整成平行光。优选地，所述车灯透镜5b的正面为平面，所述同心圆纹7设于车灯透镜5b的正面或者背面。
在本发明的一种车灯的光路传导装置中，所述车灯透镜5b能够将从聚焦点8射向车灯透镜5b的光线通过车灯透镜5b的折射转换成平行光线或者发散光线射出，在车灯透镜5b的一面设有同心圆纹7，另一面为平面，可以将具有同心圆纹7的一面朝向聚焦点8，也可以将作为平面的另一面朝向聚焦点8。作为一种优选的方式，所述车灯透镜5b为菲涅尔透镜。菲涅尔透镜又称Fresnel透镜，或者螺纹透镜，利用菲涅尔透镜可以实现本发明的车灯的光路传导装置中的车灯透镜5b的功能。Fresnel透镜可以采用透明塑料PMMA、PC或者玻璃薄片制成，一面为光面，该光面可以是平面或者小曲率弧度面；另一面具有同心圆花纹。Fresnel透镜相比于传统凸透镜轻而薄，节省材料和空间的同时达到相同的聚光效果。
在本发明的一种车灯的光路传导装置中，所述光学元件1能够将光源6发出的光汇聚至聚焦点8，作为一种优选的实施方式，如图3和图4所示，所述光学元件1具有多个聚光单元2，所述聚光单元2呈前端直径大、后端直径小的喇叭形，聚光单元2的前端朝向光学元件1的焦点，聚光单元2的后端设有一聚光口4，每个聚光单元2的聚光口4中都设有一个光源6，各聚光单元的焦点与聚焦点8重合。这样，光学元件1能够将每个聚光口4中的光源6所发出的光汇聚到聚焦点8并传向车灯透镜5b，能够提高从车灯透镜5b射出的光线的亮度和强度。如图3和图4所示，各聚光单元2均呈回转体结构，各聚光单元2的中心轴线相交于所述聚焦点8。各聚光单元2由透明材料制成，聚光单元2喇叭形的外表面的内侧能够反光，各聚光口4中的光源6发出的光线经聚光单元2喇叭形的外表面的内侧反射之后汇聚至所述聚焦点8，并最终经过车灯透镜5b射出，能够提高车灯透镜5b射出的光线的亮度和强度。
在本发明的一种车灯的光路传导装置中，所述光学元件1能够将光源6发出的光汇聚至聚焦点8，作为另一种优选的实施方式，如图5所示，所述光学元件1为一具有椭球面反光面的反光镜3，所述光源6发出的光线经所述反光镜3反射至所述聚焦点8。具有椭球面反光面的反光镜3易于制造，而且具有聚光的功能，能够满足本发明中的光学元件1的功能要求，可以作为本发明中的光学元件1使用。
在车灯中，车灯所需要呈现的光型形状车灯显示出来的光亮区域的形状往往不是圆形，为了使得车灯显示出所需要的光型形状，如图3和图5所示，本发明的一种车灯的光路传导装置还包括遮光板10，遮光板10遮挡从所述光学元件1射向车灯透镜5b的部分光线，所述车灯透镜5b背面具有受光区域9，受光区域9接收从光学元件1传来的光线，通过调整光源6的数量和位置、聚光单元2的数量和位置、车灯透镜5b和遮光板10可构造出不同亮度、不同形状的光型。为了使得光源6所发出的光线能够被高效地利用，可以在遮光板10上涂覆反光材料，光线照射到遮光板10上之后会被反射并最终经过车灯透镜5b射出。遮光板10的具体形状和布置方式根据车灯所需要显示的光型形状而确定，在此无法穷尽列举。一般地，在车灯中采用LED等作为车灯的光源6，在本发明的车灯的光路传导装置中，所述光源6可以为LED灯。
在本发明的车灯的光路传导装置中，通过设计调整LED光源6的数量和位置、聚光单元2的数量和位置、车灯透镜5b和遮光板10可构造出不同亮度、不同形状的光型，车灯透镜5b的形状在保证有足够的能够显示光型区域的前提下可自由变化和布置，所述车灯透镜5b可以是非圆形的形状，也可以呈圆形、矩形、三角形或扇形，或者其他任意形状。
对本发明的车灯的光路传导装置的参数进行调整可以得出不同的单模组光型图，如图6利用本发明的车灯光导装置形成的一种单模组的HOT SPOT光型图，图7显示为利用本发明的车灯光路传导装置的形成的另一种单模组的HOT SPOT光型图。图8、图9、图10显示的分别为本发明的车灯光路传导装置的一种单模组辅助扩展宽光型图。利用多个本发明的车灯的光路传导装置还可以满足不同光型的光学性能要求或者组成不同光型形状，图11为利用多个本发明的车灯光路传导装置叠加所得出的一种近光光型图；图12为利用多个本发明的车灯光路传导装置叠加所得出的一种远光光型图。将上述HOT SPOT光型和辅助扩展宽光型叠加，即将多个车灯的光路传导装置组合可实现不同光学性能的近光或者远光光型。
在本发明的车灯的光路传导装置中，通过设计调整LED光源6的数量和位置、聚光单元2的数量和位置、车灯透镜5b和遮光板10可构造出不同亮度、不同形状的光型，利用多个本发明的车灯的光路传导装置通过叠加的方式可实现不同光学性能的近光光型或远光光型。为了充分地利用光源6所发出的光线，使得车灯透镜5b显示的光亮度较强，可以将车灯透镜5b的焦点设置在与车灯透镜5b几何中心对应的位置。
如图13至图20分别显示为本发明的车灯光路传导装置在汽车标牌中显示的光亮区域的示意图，为了凸显汽车标志，图13至图20中的标牌中的黑色虚线框所表示的区域为光亮区域。比如，在图13中的汽车标牌中的正中位置有4个矩形的黑色虚线框，这四个黑色虚线框为车灯的光亮区域，可以采用四个本发明的车灯的光路传导装置来构造此光亮区域，每一个光路传导装置的车灯透镜5b的形状或车灯透镜5b上的受光区域9与图13中的一个黑色虚线框的区域相同，从车灯透镜5b射出的光线使得图13中黑色虚线框中的区域发出光亮。也可以像图14中一样，需要用四个本发明的车灯的光路传导装置来构造此光亮区域，每一个光路传导装置的车灯透镜5b的形状或车灯透镜5b上的受光区域9与图14中的一个黑色虚线框的区域相同即可，从车灯透镜5b射出的光线使得图13中黑色虚线框中的区域发出光亮。图15至图20显示了汽车标牌上的光亮区域的不同构造方式，对于这些构造方式，只需要与汽车标牌上的黑色虚线框相同数量的光路传导装置，根据图15至图20中的汽车标牌上的黑色线框区域而设置对应的光路传导装置的车灯透镜5b的形状或车灯透镜5b上的受光区域9，这样，各光路传导装置的车灯透镜5b射出的光线就能构造出图中的光亮区域。
相应地，本发明还提供一种车灯，包括一个或多个上述技术方案或其任一优选的技术方案所述的车灯的光路传导装置。本发明涉及的一种车灯当然也具有上述本发明的一种车灯的光路传导装置的有益效果，此处不再赘述。
在本发明的一种车灯中，如图13至图20所示，每个虚线框所示区域表示一个车灯的光路传导装置所显示的光型，通过一个或者多个车灯的光路传导装置组合可以构造出不同的光型形状以满足不同的需要。比如在图13和图14中、图15和图16中、图17和图18中，分别展示了采用一个或者多个车灯的光路传导装置组合出不同的光型以突出显示汽车标志的案例。
综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种车灯的光路传导装置，其特征是，包括用于汇聚光源所发出的光线的光学元件(1)、车灯透镜(5b)和至少一个光源(6)，所述车灯透镜(5b)的一面设有自圆心向外直径依次增大的同心圆纹(7)，车灯透镜(5b)的另一面为平面；
所述光学元件(1)的焦点与车灯透镜(5b)的焦点在聚焦点(8)重合，所述光源(6)发出的光线经光学元件(1)汇聚至所述聚焦点(8)并从通过车灯透镜(5b)射出。
2.根据权利要求1所述的车灯的光路传导装置，其特征在于：所述车灯透镜(5b)为菲涅尔透镜。
3.根据权利要求1所述的车灯的光路传导装置，其特征在于：所述车灯透镜(5b)的正面为平面，所述同心圆纹(7)设于车灯透镜(5b)的正面或者背面。
4.根据权利要求1所述的车灯的光路传导装置，其特征在于：所述光学元件(1)具有多个聚光单元(2)，所述聚光单元(2)呈前端直径大、后端直径小的喇叭形，聚光单元(2)的前端朝向光学元件(1)的焦点，聚光单元(2)的后端设有一聚光口(4)，每个聚光单元(2)的聚光口(4)中都设有一个光源(6)。
5.根据权利要求3所述的车灯的光路传导装置，其特征在于：各聚光单元(2)均呈回转体结构，各聚光单元(2)的中心轴线相交于所述聚焦点(8)。
6.根据权利要求1所述的车灯的光路传导装置，其特征在于：所述光学元件(1)为一具有椭球面反光面的反光镜(3)，所述光源(6)发出的光线经所述反光镜(3)反射至所述聚焦点(8)。
7.根据权利要求1所述的车灯的光路传导装置，其特征在于：还包括遮光板(10)，遮光板(10)遮挡从光学元件(1)射向车灯透镜(5b)的部分光线。
8.根据权利要求1所述的车灯的光路传导装置，其特征在于：所述车灯透镜(5b)呈非圆形。
9.根据权利要求1所述的车灯的光路传导装置，其特征在于：所述车灯透镜(5b)呈圆形、矩形、三角形或扇形。
10.一种车灯，包括一个或多个权利要求1至9任一项所述的车灯的光路传导装置。
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