CN107346045A - 一种光导部件及具有该光导部件的车灯 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光导部件，包括至少一个光学单元，所述光学单元包括前光学面、后光学面、上表面和下表面，在所述上表面上与所述后光学面的连接边缘设置有耦合入射面，所述耦合入射面上方设置有光源部件，所述后光学面为全反射面，所述前光学面为阶梯型出射面，所述光导部件内有至少一个空洞光学区，所述空洞光学区包括靠近所述后光学面的第一光学面和靠近所述前光学面的第二光学面。本发明还公开了一种车灯，包括车灯壳体及设置在所述车灯壳体中的饰圈、支架部件、光源部件、外配光镜和如上文所述的光导部件，所述光导部件固定于所述饰圈和所述支架部件之间，所述外配光镜设置在所述光导部件的所述前光学面的前方。
Description
技术领域
本发明涉及车辆照明领域，尤其涉及一种光导部件。
本发明还涉及一种具有该光导部件的车灯。
背景技术
在车辆照明领域，将多颗LED光源与光导部件组合在一起实现线形结构造型是普遍的技术手段。由于LED是点光源，其能量密度从中心向外侧是递减的，即使经过二次配光的反射、折射后，相邻LED区域的光分布和LED正前方的光分布依然存在不同；但车辆造型苛求点亮效果的一致性，不仅从车辆的正视方向上看需要车灯的点亮效果的一致性高，而且从车辆内侧和外侧看，依然需要保持均匀整齐的线形造型。
现有的厚壁光导部件大多以柔性PCB配合铝基板作为光源，这种解决方案不仅单件PCB成本高，安装结构也复杂，安装误差也相对较大。并且，根据现有的厚壁光导部件所配出的光线，均匀度仍有不足。
发明内容
为了克服上述技术缺陷，本发明的目的在于提供一种能够实现多次配光从而出射均匀光线的光导部件。
本发明公开了一种光导部件，包括至少一个光学单元，所述光学单元包括前光学面、后光学面、上表面和下表面，在所述上表面上与所述后光学面的连接边缘设置有耦合入射面，所述耦合入射面上方设置有光源部件，所述后光学面为全反射面，所述前光学面为阶梯型出射面，所述光导部件内有至少一个空洞光学区，所述空洞光学区包括靠近所述后光学面的第一光学面和靠近所述前光学面的第二光学面。
优选地，所述空洞光学区的口径沿竖直方向从上至下呈渐变趋势。
优选地，所述前光学面为竖直方向和/或者水平方向具有落差的阶梯型出射面。
优选地，所述后光学面为自由曲面、双曲面和平面中的任意一种。
优选地，所述第一光学面是自由曲面，所述第二光学面是具有竖向凸条纹或者凹条纹的自由曲面。
优选地，所述耦合入射面为包含至少一条互相平行的沿垂直于光线出射方向延伸的凸条纹或者凹条纹，所述凹条纹或者凸条纹的面为自由曲面。
优选地，所述空洞光学区口径逐渐变大。
优选地，所述第二光学面为朝所述后光学面的方向凸出或凹进的弧形结构。
优选地，所述第二光学面的宽度设置为能够接收被所述第一光学面扩散的全部光线。
优选地，所述竖向凸条纹或者凹条纹的间距为1-3mm。
优选地，所述光源部件包括印刷电路板及安装于其上的至少一个LED发光元件，每一所述光学单元的所述后光学面对应至少一个所述LED发光元件。
优选地，包含多个所述光学单元，相邻两个所述光学单元的所述后光学面通过连接面连接在一起并形成阶梯结构。
优选地，两个相邻的所述LED发光元件之间的间距为2-25mm。
优选地，沿所述光导部件的相邻的所述光学单元的水平延伸方向上，每一所述光学单元的所述前光学面相连形成具有花纹结构的整体出射面。
一种车灯，包括车灯壳体及设置在所述车灯壳体中的饰圈、支架部件、光源部件、外配光镜和光导部件，所述光导部件的结构如上文所述。
优选地，所述光导部件固定于所述饰圈和所述支架部件之间，所述外配光镜设置在所述光导部件的所述前光学面的前方，所述光导部件的上界面设置有用于固定所述光源部件的连杆结构和用于定位所述饰圈的环扣结构，所述光导部件的下界面设置有与所述支架部件结合的凸台结构，用于所述光导部件和所述支架部件的连接。
优选地，所述光导部件采用PMMA或PC材料通过一次或者二次注塑而成。
采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果：
1.根据本发明的光导部件，能够在光导部件内实现多次配光，从而调整每个LED发光元件本身的出光各向差异，使得灯具点亮区域在各个方向上的亮度均匀一致。
2.根据本发明的光导部件，其空洞光学区的第一光学面和第二光学面的设置，增加了平行光束的覆盖区域，使相邻的两个LED发光元件所发出的光线之间的暗区不明显，且能够保证每一横向区域的出射光束在横向和竖向的光分布都大致相同，使最终的点亮效果从各个方向上看都是相当均匀的。
3.根据本发明的光导部件，设置于其上的安装结构可以最大限度地减少非光学结构对光学***的影响。
附图说明
图1为符合本发明优选实施例的光导部件的立体图；
图2为符合本发明优选实施例的光导部件的俯视图；
图3为图2的A区域放大视图的光路图；
图4为图2的B-B截面图；
图5为图2的B-B截面光路图；
图6为符合本发明优选实施例的光导部件中空洞光学区的示意图。
附图标记：
1-光导部件，11-光学单元，111-前光学面，112-后光学面，113-上表面，114-下表面，115-耦合入射面，116-凸条纹或者凹条纹条纹，117-花纹表面，12-上界面，13-下界面，14-空洞光学区，141-第一光学面，142-第二光学面，143-竖向凸条纹或者凹条纹，15-连接面，16-连杆结构，17-环扣结构；
2-光源部件，21-印刷电路板，22-LED发光元件；
3-光线出射方向；
4-外配光镜；
5-饰圈；
6-支架部件。
具体实施方式
以下结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的优点。
如图1至图6所示，符合本发明优选实施例的光导部件1，用于车辆的前灯、尾灯照明，包括至少一个光学单元11，每一光学单元11沿光导部件1的水平延伸方向紧挨设置，也可以是一体成型的结构，包括前光学面111、后光学面112、上表面113和下表面114，每一光学单元11的上表面113和下表面114平齐且连续地相连从而形成平整的光导部件1的上界面12和下界面13，在一些实施例中，上界面12和下界面13是由多个上表面113和下表面114连续紧挨着排列而成的，在一些实施例中，上界面12和下界面13由多个上表面113以及相邻两个上表面113之间的非光学表面和多个下表面114相邻两个下表面114之间的非光学表面组成，该水平延伸方向是指从连接前光学面111和后光学面112的一端朝连接前光学面111和后光学面112的另一端延伸的方向；在光学单元11的上表面113上与后光学面112的连接边缘设置有耦合入射面115，在该耦合入射面115上方设置有光源部件2，耦合入射面115将光源部件2所发出的光线耦合后射入光导部件1中，实现初步调整原始光分布的作用；后光学面112为全反射面，将经过耦合入射面115耦合过的光线全反射从而形成向前方光线出射方向3出射的平行光束，该全反射面可以是一个整体的自由曲面，也可以是多个以竖条拼接形式呈现的自由曲面的组合，优选地，该后光学面112为凸面自由曲面；前光学面111为阶梯型出射面，是位于光导部件1最前端的花纹表面117，其可将从光导部件1内部投射至其上的光线按照配光和点亮效果的要求向上下左右的方向四处扩散，该前光学面111的阶梯型花纹表面117可以根据车灯的造型要求调整；为了能够进一步提高点亮效果的均匀度，在光导部件1内还设置有至少一个空洞光学区14，空洞光学区14包括靠近后光学面112的第一光学面141和靠近前光学面111的第二光学面142，第一光学面141可将从后光学面112经过全反射之后形成的沿光线出射方向3出射的平行光束整体轻微地向沿光导部件1的水平延伸方向上扩散，使进入的平行光束增加一点开角，经过扩散后的光线投射至第二光学面142上，该第二光学面142进一步将光线扩散从而提高光分布的均匀性。本发明的空洞光学区14可使整个光学***增加了两次配光优化的机会，增加了平行光束的覆盖区域，使两光源间的暗区不明显，且能保证每一横向区域的出射光束横向竖向光分布都大致相同，这样是最终的点亮效果从各个方向看都是相当均匀的。
在本发明的一个优选实施例中，在光导部件1内的空洞光学区14的形状被配置为如图4所示的截面形状，该空洞光学区14的口径沿竖直方向从上至下呈渐变趋势，可以逐渐变大也可以逐渐变小。优选地，该空洞光学区14口径逐渐变大。如上配置的空洞光学区14，其开口在底部比顶部大，如此配置是因为在进行光导部件1的脱模过程中，脱模方向是朝下的。当然，也可以将光导部件1的侧立面设计成台阶型分段脱模，从而减小倾斜角度。
在本发明的一个优选实施例中，第一光学面141是自由曲面，使射出的光束均匀覆盖在第二光学面142上，第二光学面142是具有竖向凸条纹或者凹条纹143的自由曲面，该竖向凸条纹或者凹条纹143均匀分布，用作局部的横向发散。
在本发明的一个优选实施例中，空洞光学区14的第二光学面142为朝后光学面112的方向凸出或凹进的弧形结构。
在本发明的一个优选实施例中，第二光学面142的宽度设置为能够接收被第一光学面141在光导部件1扩散的全部光线，尤其是在沿光导部件1的水平延伸方向上，增加了光线利用率。
在本发明的一个优选实施例中，第二光学面142上的竖向凸条纹或者凹条纹143的间距为1-3mm。根据实际情况可以调整竖向凸条纹或者凹条纹143的间距。
在本发明的一个优选实施例中，光源部件2包括印刷电路板21及安装于其上的至少一个LED发光元件22，每一光学单元11的后光学面112对应至少一个LED发光元件22，即每一光学单元11的后光学面112可以接收至少一个LED发光元件22出射的光束。在该优选实施例的后光学面112与LED发光元件22的配对设置中，每一个LED发光元件22所射出的光线均能够射向对应的光学单元11中具有特定结构和方位的后光学面112，从而经过全反射，再经过光导部件1内空洞光学区14和前光学面111的多次配光后，形成特定线路的光线，多对LED发光元件22和光学单元11的后光学面112的配对设置可以形成多束具有特定线路的光线，通过对这些光线对应的LED发光元件22进行选取和配置，能够适应不同环境条件的出光需求，实现连续点灯的效果。
在本发明的上述优选实施例中，后光学面112优选地被配置为凸面自由曲面，双曲面和平面中的任意一种。
在本发明的一个优选实施例中，光导部件1包含多个光学单元11，相邻两个光学单元11的后光学面112通过连接面15连接在一起并形成阶梯结构。阶梯结构能够使得连续点灯效果更多样化。
在本发明的一个优选实施例中，全部的后光学面112形成沿光导部件1水平延伸方向延伸的均匀的连续阶梯结构。连续阶梯结构能够使得点灯效果的连续性更佳。
在本发明的一个优选实施例中，LED发光元件22阵列式镶嵌在印刷电路板21上。
在本发明的一个优选实施例中，两个相邻的LED发光元件22之间的间距为2-25mm。根据不同的环境条件和使用需求，将LED发光元件22两两之间的间距进行调整以达到均匀光分布的目的。
在本发明的一个优选实施例中，沿光导部件1的相邻的光学单元11的水平延伸方向上，每一光学单元11的前光学面111相连形成具有花纹表面117的整体出射面。即，光导部件1用于向前出射光线的前光学面111是一个整体连续的出射面。
在本发明的上述优选实施例中，每一光学单元11的前光学面111或者形成光导部件1前方整体出射面的前光学面111优选地被配置为在竖直方向和/或者水平方向上具有落差的阶梯型出射面。该具有落差的阶梯型花纹出射面可根据造型需求变换成其他形状，例如整齐的花纹面，花纹的形式也可以根据造型要求调整。
在本发明的一个优选实施例中，耦合入射面115为包含至少一条互相平行的沿垂直于光线出射方向延伸的凸条纹或者凹条纹116，该凸条纹或者凹条纹116的自由曲面。光导部件1的耦合入射面115可以实现初步调整LED原始光分布的作用，该凸条纹或者凹条纹116的自由曲面可将LED发光元件22出射的光束沿车辆纵深方向放大一些角度，从而使得光束在后光学面112进行全反射时覆盖更加均匀。
在本发明的一个优选实施例中，光导部件1采用PMMA或PC材料通过一次或者二次注塑而成。
本发明公开了一种车灯，包括车灯壳体及设置在车灯壳体中的饰圈5、支架部件6、光源部件2、外配光镜4和如上文所述的光导部件1，该光导部件1固定在饰圈5和支架部件6之间，外配光镜4设置在光导部件1的前光学面111的前方。通过外配光镜4的设置可以将接收到的均匀光线再次配光，例如通过设置有色光学薄膜的方式实现不同颜色的配光。
在本发明的一个优选实施例中，该光导部件1的上界面13设置有用于固定光源部件2的连杆结构16和用于定位饰圈5的环扣结构17，光导部件1的下界面114设置有与支架部件6结合的凸台结构(未示出)，用于光导部件1和支架部件6的激光焊连接。这些安装结构可最大限度地减少非光学结构对光学***的影响。
根据本发明的光导部件1，能够在光导部件1内实现多次配光，从而调整每个LED发光元件22本身的出光各向差异，使得灯具点亮区域在各个方向上的亮度均匀一致。该光导部件1，其空洞光学区14的第一光学面141和第二光学面142的设置，增加了沿光线出射方向3出射的平行光束的覆盖区域，使相邻的两个LED发光元件22所发出的光线之间的暗区不明显，且能够保证每一横向区域的出射光束在横向和竖向的光分布都大致相同，使最终的点亮效果从各个方向上看都是相当均匀的。设置于该光导部件1上的安装结构可以最大限度地减少非光学结构对光学***的影响。
应当注意的是，本发明的实施例有较佳的实施性，且并非对本发明作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (16)
1.一种光导部件，包括至少一个光学单元，所述光学单元包括前光学面、后光学面、上表面和下表面，在所述上表面上与所述后光学面的连接边缘设置有耦合入射面，所述耦合入射面上方设置有光源部件，所述后光学面为全反射面，所述前光学面为阶梯型出射面，其特征在于，所述光学单元包含至少一个空洞光学区，所述空洞光学区包括靠近所述后光学面的第一光学面和靠近所述前光学面的第二光学面。
2.如权利要求1所述的光导部件，其特征在于，所述空洞光学区的口径沿竖直方向从上至下呈渐变趋势。
3.如权利要求1所述的光导部件，其特征在于，所述前光学面为竖直方向和/或者水平方向具有落差的阶梯型出射面。
4.如权利要求1所述的光导部件，其特征在于，所述后光学面为自由曲面、双曲面和平面中的任意一种。
5.如权利要求1所述的光导部件，其特征在于，所述第一光学面是自由曲面，所述第二光学面是具有竖向凸条纹或者凹条纹的自由曲面。
6.如权利要求1所述的光导部件，其特征在于，所述耦合入射面为包含至少一条互相平行的沿垂直于光线出射方向延伸的凸条纹或者凹条纹，所述凹条纹或者凸条纹的面为自由曲面。
7.如权利要求2所述的光导部件，其特征在于，所述空洞光学区口径逐渐变大。
8.如权利要求1-7任一项所述的光导部件，其特征在于，所述第二光学面为朝所述后光学面的方向凸出或凹进的弧形结构。
9.如权利要求8所述的光导部件，其特征在于，所述第二光学面的宽度设置为能够接收被所述第一光学面扩散的全部光线。
10.如权利要求5所述的光导部件，其特征在于，所述竖向凸条纹或者凹条纹的间距为1-3mm。
11.如权利要求1-7任一项所述的光导部件，其特征在于，所述光源部件包括印刷电路板及安装于其上的至少一个LED发光元件，每一所述光学单元的所述后光学面对应至少一个所述LED发光元件。
12.如权利要求1-7任一项所述的光导部件，其特征在于，包含多个所述光学单元，相邻两个所述光学单元的所述后光学面通过连接面连接在一起并形成阶梯结构。
13.如权利要求11所述的光导部件，其特征在于，两个相邻的所述LED发光元件之间的间距为2-25mm。
14.如权利要求12所述的光导部件，其特征在于，沿所述光导部件的相邻的所述光学单元的水平延伸方向上，每一所述光学单元的所述前光学面相连形成具有花纹结构的整体出射面。
15.一种车灯，包括车灯壳体及设置在所述车灯壳体中的饰圈、支架部件、光源部件、外配光镜和光导部件，其特征在于，所述光导部件的结构如权利要求1-14任意一项所述。
16.如权利要求15所述的车灯，其特征在于，所述光导部件固定于所述饰圈和所述支架部件之间，所述外配光镜设置在所述光导部件的所述前光学面的前方，所述光导部件的上界面设置有用于固定所述光源部件的连杆结构和用于定位所述饰圈的环扣结构，所述光导部件的下界面设置有与所述支架部件结合的凸台结构，用于所述光导部件和所述支架部件的连接。
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