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TWI761275B - 車用信號燈具結構以及車用日行燈 - Google Patents

車用信號燈具結構以及車用日行燈 Download PDF

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Abstract

一種車用信號燈具結構，包含導光件、二光源模組以及準直透鏡。導光件具有一出光面呈長條狀，一入光面位於出光面的二側、以及導光面結構位於該出光面的下方，導光面結構從入光面的一側朝向導光件的中間部分逐漸向上傾斜，導光面結構包含複數個V型微結構形成的導光結構。光源模組設置於該導光件的入光面。準直透鏡的入光面位於導光件的出光面。導光件的入光面接收的光源被該導光面結構反射之後，朝向該出光面射出，接著準直透鏡將光線準直之後射出。本發明的車用信號燈具即使是採用側光源，也能提供足夠的光強度的線性光型，滿足使用情境。

Description

車用信號燈具結構以及車用日行燈
本發明關於一種側光源的車用信號燈具結構，用來提供長條狀的光型。
長條狀的車用燈具，以專利文獻TW202024522為例，為了要維持一定的光強度，多半是將多個光源單元排列成線性，確保在長條狀燈具各區段的的位置都能夠滿足使用情境，這也表示必須依據燈具的長度增設多個光源。
另一種長條狀的車用燈具為採用側光源，以專利文獻CN102818203Ａ為例，是將光源放置在長條狀導光體的側邊，光線在導光體內部反射之後能朝向長條狀的出光面射出。採用側光源的好處是可以減少光源的數量，然而，由於光線是導光件內部進行全反射，使特定角度的光線被導光體後方的微結構反射至前方的出光面，不能確保長條狀的每一個位置的光源分布，除此之外，距離光源的位置越遠，光線的到達機率相對較小，亮度也會隨之下降。
本發明提供一種車用信號燈具結構，包含導光件、二光源模組以及準直透鏡。導光件具有一出光面呈長條狀，一入光面位於該出光面的遠離二側、以及一導光面結構，該導光面結構位於該出光面的下方，且從該入光面的一側朝向該導光件的中間部分逐漸向上傾斜。該導光面結構包含複數個V型微結構形成的導光結構，該入光面接收的光線被該導光面結構反射之後，朝向該出光面射出。光源模組分別設置於該導光件遠離二側的該入光面。準直透鏡的延伸方向與該導光件的該出光面的延伸方向相同，該準直透鏡的入光面對準該導光件的該出光面，將該導光件的該出光面射出的光線準直之後射出。
本發明的車用燈具即使是採用側光源，也能提供足夠的光強度，滿足使用情境。除此之外，也能夠減少燈具的體積。
進一步地，該等光源模組提供的光源直接進入該入光面，該準直透鏡在該延伸方向的輪廓大致相同。該導光件的縱剖面略呈二個對稱的楔型。
進一步地，該等光源模組射出的部分光線，在該導光件中反射至少二次以上。該導光件的該入光面的該光源模組的數量為複數個，該等光源模組與該導光件的該出光面的距離相異。以提供足夠的光強度。
進一步地，該導光面結構的不同位置具有不同分布密度的該等V型微結構，用以調整不同長度方向位置的光強度。
本發明還提供一種車用日行燈，包含上述車用信號燈具結構。
以下說明是以線型車燈的出光方向為前方進行的描述。請同時參考圖2，圖中，Z方向的正向為前方，Y方向為線型車燈的延伸方向，X方向為車燈的寬度。
本實施態樣為一種長條狀的車用日行燈內部結構，如圖2所示，其採用側光源(光源模組30)，並透過導光件20將光源轉換成長條狀的線型光源，接著再通過準直透鏡50，將光線聚焦與集中於法規需求的範圍。此種燈具結構也可以應用在其他種類的車用燈具，例如近光燈、方向燈、位置燈、尾燈、煞車燈、倒車燈或裝飾燈具，不以此為限。
請參閱圖1及圖2，繪示一種燈具結構，包含導光件20、至少二光源模組30、以及準直透鏡50。導光件20為長條狀，以對應線型光型，導光件20的上方側面為出光面22。導光件20的左、右二側(Y軸方向)的側面為入光面21，入光面21與出光面22大致垂直。
導光件20的下方的側面為導光面結構25，相對於出光面22為垂直於出光方向的平面，導光面結構25則為斜面，該斜面的一端連結入光面21下方的輪廓，另一端朝向導光件20的中間部分向上延伸，使得導光件20縱剖面大致上略呈二個對稱、且尖端互相接觸的楔型。此外，導光面結構25為複數個V型微結構251與斜面交錯形成的導光結構，V型微結構251的尖端朝向上方，導光件20的前、後(X軸方向)二側的側面貼附側板23，以防止側向漏光。
光源模組30分別設置於該導光件20遠離二側的入光面21，光源模組的出光面22直接貼附入光面21，使光源直接進入導光件20中。值得一提，導光件20的橫斷面為梯形，導光件20的每一個入光面21設有複數個LED晶片301,302,303。多個LED晶片301,302,303與導光件20的出光面22的距離相異，亦即在Z方向的距離不相同，以提供足夠的光源。
請一併參閱圖3，導光件20的入光面21接收的光線被導光面結構25反射之後，朝向出光面22射出，不管是接近入光面21的光線L1或者是接近導光件20中間部分的光線L2，都會被V型微結構251反射並設向出光面22。在能夠被V型微結構251反射的前提下，V型微結構251尖端可以選擇朝向上方或下方。
請一併參閱圖3至圖5，若是採用形狀均一的長條狀導光件40以及側光源(光源模組30)時，如圖4所示，由於LED光是點光源，光線L3從側邊的入光面進入導光件40之後，便會因為折射定律(史乃耳定律)在內部持續全反射到另一側面42出光，無法朝向Z方向出光。如果採用本實施態樣的導光件20，如圖5所示，導光件20(在ZY剖面)的楔型結構可使光線L4在多次接觸底部斜面後，逐漸改變反射角度，因此可以使光線L4於Z方向出光，或者，有更多的機會被V型微結構251反射並射向出光面22，越靠近圖5左側的導光件20部分，於Z方向出光的比率越高。在Z方向不同位置的LED晶片301,302,303，都能夠透過楔型結構將光線反射並射向出光面22。
在上述基礎下，V型微結構251的密度越高，其對應的區域反射出的光線越多，因此調整微結構的數量密度能夠調整燈具在不同位置的亮度。
請一併參閱圖1、圖2與圖6，準直透鏡50也是長條狀的導光元件，準直透鏡50延伸方向與導光件20的延伸方向相同，且該準直透鏡50在該延伸方向的輪廓大致相同，換言之，準直透鏡50在Y方向上不同位置的(橫)剖面的形狀大致相同。此外，準直透鏡50的出光面52可以是平面或弧面。準直透鏡50的入光面51對準導光件20的出光面22的線性光源，將導光件20的該出光面22射出的光線準直之後，從出光面52射出。
請參閱圖7，模擬人眼在燈具結構的出光面52的正前方且人眼垂直於發光面的示意圖，圖7上方的錐狀頂部為模擬人眼位置，錐狀涵蓋範圍為模擬人眼的輝度接收範圍，錐狀底部方框表示模擬人眼觀測的面積。其結果如圖8所示，其人眼的零度視效為均勻的長條狀光型。
請參閱圖9，為光強度模擬方向示意圖，其為面向Z軸，X方向開角±45度、Y方向開角±30度，圖10、圖11分別為圖9的光強度分布圖在水平方向(即Y方向)與垂直方向(即X方向)的模擬出的光強度(單位cd)，如圖所示，本實施態樣的車用日行燈在中心約有將近700cd的光強度，在水平與垂直方向的開角±10度以內都至少能有500cd的光強度，而水平方向在開角±15度以內至少有500cd的光強度，其光線涵蓋的範圍約在X方向開角±45度、Y方向開角±30度之間。如以上所示中心部分的光強度較強，是因為光透過導光板與其V結構，將光由Y方向轉為Z方向，而透過準直透鏡，可以收斂X方向的光，利用這兩個光學元件的設計，來達成不同燈具的法規要求。
20,40:導光件 21,41,51:入光面 22,42,52:出光面 23:側板 25:導光面結構 251:v型微結構 30:光源模組 301,302,303:LED晶片 50:準直透鏡 L1,L2,L3,L4:光線
圖1是車用信號燈具結構的結構示意圖。
圖2是車用信號燈具結構的側面放大圖。
圖3是車用信號燈具結構的導光件的內部光路示意圖。
圖4是傳統長條狀導光件的內部光路示意圖。
圖5是導光件的內部光路另一示意圖。
圖6是準直透鏡的內部光路示意圖。
圖7是車用信號燈具結構的視效觀測方向示意圖。
圖8是圖7的視覺模擬圖效果圖
圖9是車用信號燈具結構的光強度模擬方向示意圖。
圖10、圖11分別為圖9光強度模擬在在水平方向與垂直方向的光強度分布圖。
20:導光件
50:準直透鏡
251:v型微結構

Claims (8)

  1. 一種車用信號燈具結構，包含： 一導光件，具有一出光面呈長條狀，一入光面位於該出光面的遠離二側、以及一導光面結構，該導光面結構位於該出光面的下方，且從該入光面的一側朝向該導光件的中間部分逐漸向上傾斜， 該導光面結構包含複數個V型微結構形成的導光結構，該入光面接收的光線被該導光面結構反射之後，朝向該出光面射出； 至少二光源模組，分別設置於該導光件遠離二側的該入光面； 一準直透鏡，該準直透鏡的一延伸方向與該導光件的該出光面的延伸方向相同，該準直透鏡的入光面對準該導光件的該出光面，將該導光件的該出光面射出的光線準直之後射出。
  2. 如請求項1所述之車用信號燈具結構，其中該準直透鏡在該延伸方向的輪廓大致相同。
  3. 如請求項1所述之車用信號燈具結構，其中，該導光件的縱剖面略呈二個對稱的楔型。
  4. 如請求項1所述之車用信號燈具結構，其中，該等光源模組提供的光源直接進入該入光面。
  5. 如請求項1所述之車用信號燈具結構，其中，該等光源模組射出的部分光線，在該導光件中反射至少二次以上。
  6. 如請求項1所述之車用信號燈具結構，其中，該導光件的該入光面的該光源模組的數量為複數個，該等光源模組與該導光件的該出光面的距離相異。
  7. 如請求項1所述之車用信號燈具結構，其中，該導光面結構的不同位置具有不同分布密度的該等V型微結構。
  8. 一種車用日行燈，包含請求項1至7中任一項所述的車用信號燈具結構。
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