CN108873142A - 一种光导部件及具有该光导部件的汽车车灯 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光导部件及具有该光导部件的汽车车灯，涉及车辆照明领域。一种光导部件，耦合结构包括第一耦合区域和第二耦合区域，光源位于光学单元的入光面外,发出的光经入光面进入耦合结构，经过第一耦合区域的光经过反射后，直接沿水平出光方向从出光面离开，经过第二耦合区域的光经过反射后，由反射面经历一次全反射后沿水平出光方向从出光面离开；所述耦合结构与所述反射面关于水平出光方向成轴对称分布。一种汽车车灯包括如前所述的光导部件、对应于所述光导部件的光源和PCB板、固定所述光导部件的支架、车灯壳体。本发明结构新颖，设计简单，效率和均匀性均很高，能够降低设计成本，材料成本，模具成本。

Description

一种光导部件及具有该光导部件的汽车车灯
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汽车车灯。
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。
目前，为达到这一目的，产生了各种各样的结构。但普遍存在的问题是结构比较复杂（造成设计复杂，模具复杂），或者结构简单但均匀性不够好，或者为了实现均匀性采用很多LED，降低了LED光源的效率 。
发明内容
本发明的目的在于提供一种包含二次入光分配的耦合结构，以克服上述技术缺陷，从而实现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，所述光学单元为薄板形，包括入光面、耦合结构、反射面和出光面，所述耦合结构包括第一耦合区域和第二耦合区域；光源位于光学单元的入光面外, 发出的光经入光面进入耦合结构，经过第一耦合区域的光经过反射后，直接沿水平出光方向从出光面离开，经过第二耦合区域的光经过反射后，由反射面经历一次全反射后沿水平出光方向从出光面离开；所述耦合结构与所述反射面关于水平出光方向成轴对称分布。
优选地，所述耦合结构还包括第三耦合区域，光源位于光学单元的入光面外, 发出的光经入光面进入耦合结构，经过第三耦合区域的光经过反射后，由反射面经历两次全反射后沿水平准直方向从出光面离开。
优选地，所述光学单元的出光面为平面或者花纹结构面。
优选地，所述第一耦合区域、第二耦合区域的横截面均为抛物线。
优选地，所述第三耦合区域的横截面为抛物线。
优选地，所述第一耦合区域和第二耦合区域围成一个正方形或矩形结构。
优选地，所述第一耦合区域、第二耦合区域和第三耦合区域围成一个正方形或矩形结构。
优选地，所述反射面的横截面为W型，所述W的每条边均为直线。
优选地，所述光导部件包括至少两个所述光学单元，所述光学单元上下平行且相错地叠加或者在同一平面内依次相连排列。
本发明还公开了一种汽车车灯，包括如前所述的光导部件、对应于所述光导部件的光源和PCB板、固定所述光导部件的支架、车灯壳体。
本发明采用内部全反射原理（TIR），通过多个呈对称分布的抛物面和后部的Ｗ型结构，很简单巧妙地实现了出射光线的均匀性和光源的高效率用。
本发明结构新颖，设计简单，效率和均匀性均很高，能够降低设计成本，材料成本，模具成本。
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，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1a为符合本发明第一优选实施例的光导部件的俯视图；
图1b是图1a的A-A剖视图；
图2为符合本发明第二优选实施例的光导部件的俯视图；
图3a为符合本发明第三优选实施例的光导部件的示意图
图3b为符合本发明第三优选实施例的光导部件的俯视图；
图3c是图3b的B-B剖视图；
图4为符合本发明第四优选实施例的光导部件的示意图；
附图标记：
第一实施例中
100-第一光学单元，1-第一耦合区域，2-第二耦合区域的第一部分，3-第三耦合区域，4-第二耦合区域的第二部分，5-8 W型反射平面，
9-经第二耦合区域第一部分反射及反射面7一次全反射的出射光，
10-经第三耦合区域反射及反射面5、7二次全反射的出射光，
11-经第一耦合区域反射的出射光，
12-经第三耦合区域反射及反射面6、8二次全反射的出射光，
13-经第二耦合区域第二部分反射及反射面8一次全反射的出射光，
14-LED光源，15-入光面；
第二实施例中
20-第二光学单元，21-第一耦合区域，22-第二耦合区域的第一部分，23-第二耦合区域的第二部分，24-耦合结构边界，25、26-反射平面，
27-经第二耦合区域第一部分反射及反射面25一次全反射的出射光，
28-经第一耦合区域反射的出射光，
29-经第二耦合区域第二部分反射及反射面26一次全反射的出射光；
第三实施例中
30-第一光导部件，
31-第一层光学单元，
32-第二层光学单元，
33-第一耦合结构，34-第二耦合结构；
第四实施例中
40-第二光导部件，
41-43依次相连排列的第一光学单元、第二光学单元、第三光学单元，
45-花纹结构面的出射面。
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。
如各附图所示，符合本发明优选实施例的光导部件30或40，用于车辆的前灯、尾灯中的信号灯照明，包括至少一个光学单元100或20，每一光导部件可以由多个光学单元一体成型。
在本发明的第一优选实施例中，所述光学单元100包括入光面15，第一耦合区域1，第二耦合区域的第一部分2和第二部分4，第三耦合区域3，所述耦合区域1-4围成光学单元的方形耦合结构，类W型反射平面结构5-8，及出光面（图中未标出）；其中光的水平出光方向为H-H’，方形耦合结构及类W型反射面关于HH’成轴对称，第一耦合区域1、第二耦合区域2和4、第三耦合区域3的汇聚点落在HH’轴上。
形状上，第一耦合区域1，第二耦合区域2和4，第三耦合区域3的外表面均为抛物面，其中抛物面1’（图中未标出）的轴线平行于出光方向，焦距根据实际情况在0.5-15mm之间，其焦点位于LED发光面下方0-50mm之间，需要根据实际材料的折射率和LED发光方式以及LED与入光面15之间的距离来确定，以保证经过该抛物面全反射后的光线平行于其轴线方向。其它三个抛物面2’，3’，4’（图中未标出）由抛物面1’旋转而来。抛物面上方的正方形面为结构辅助面，假定其边长为a。a根据实际情况位于1-40mm之间。结构辅助面还可以是矩形、圆形或多边形等形状。LED发光面距离装置入光面15的距离b在0-20mm之间，LED光源14位于四个抛物面交会的顶点（即耦合结构汇聚点）的正下方，四个抛物面交会的顶点距离入光面15的距离c在0-15mm之间。
LED光源14发出的光经过底面的一次折射后，由四个抛物面1’，2’，3’，4’通过内部全反射将光沿各自的轴线方向均匀偏转，其中从抛物面1’出来的光线11直接实现出光方向传播；从抛物面2’，4’出来的光线9，13经过W结构的7，8面后再发生一次内部全反射，实现最终出光方向的要求；从抛物面3’出来的光线10，12通过类W结构的5，7和6，8面发生两次内部全反射，来实现最终光沿水平出光方向的传播。其中反射面5，7之间的夹角为α，反射面5，6之间的夹角为β，以及反射面6，8之间的夹角为γ。α，β，γ的范围为88-92度。
在本发明的第二优选实施例中，类似的，所述光学单元20包括第一耦合区域21，第二耦合区域的第一部分22和第二部分23，所述耦合区域21-23围成光学单元的方形耦合结构，反射结构由反射平面24-26围成，及出光面。其中光的水平出光方向为H-H’，方形耦合结构及反射面关于HH’成轴对称，第一耦合区域21、第二耦合区域22和23汇聚点落在HH’轴上。
同样的，耦合区域21-23的外表面分别为抛物面21’-23’（图中未标出），LED光源发出的光经过入光面的一次折射后，由三个抛物面21’，22’，23’，通过内部全反射将光沿各自的轴线方向均匀偏转，其中从抛物面21’出来的光线28直接实现光沿水平出光方向传播；从抛物面22’，23’出来的光线经过反射结构的25，26面后再发生一次内部全反射，最终实现光沿水平出光方向的传播。
在本发明的第三优选实施例中，光导部件30包括两个第一实施例中的光学单元31，32，其中第二光学单元32错落地平行叠加于第一光学单元31上，两个光学单元的耦合结构33，34关于对称轴A-A对齐。
在本发明的第四优选实施例中，光导部件40包括三个第一实施例中的光学单元41-43，其中第一光学单元41、第二光学单元42与第三光学单元43沿水平方向依次连续延伸，同时出光面45具有光学花纹。
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 (9)

1.一种光导部件，用于汽车照明，包括至少一个光学单元，所述光学单元为薄板形，包括入光面、耦合结构、反射面和出光面，其特征在于：所述耦合结构包括第一耦合区域和第二耦合区域；光源位于光学单元的入光面外, 发出的光经入光面进入耦合结构，经过第一耦合区域的光经过反射后，直接沿水平出光方向从出光面离开，经过第二耦合区域的光经过反射后，由反射面经历一次全反射后沿水平出光方向从出光面离开；所述耦合结构与所述反射面关于水平出光方向成轴对称分布。
2.如权利要求1所述的光导部件，其特征在于，所述耦合结构还包括第三耦合区域，光源位于光学单元的入光面外, 发出的光经入光面进入耦合结构，经过第三耦合区域的光经过反射后，由反射面经历两次全反射后沿水平准直方向从出光面离开。
3.如权利要求1所述的光导部件，其特征在于，所述第一耦合区域、第二耦合区域的外表面为抛物面，其焦距在0.5-15mm之间，其焦点位于所述LED发光面正下方0-50mm之间， 光源的发光面距离装置入光面的距离在0-20mm之间。
4.如权利要求2所述的光导部件，其特征在于，所述第三耦合区域的的外表面为抛物面，其焦距在0.5-15mm之间，其焦点位于所述LED发光面正下方0-50mm之间，光源的发光面距离装置入光面的距离在0-20mm之间。
5.如权利要求3所述的光导部件，其特征在于，所述第一耦合区域和第二耦合区域围成一个辅助结构面，所述辅助结构面的形状为正方形、矩形、圆形或多边形。
6.如权利要求4所述的光导部件，其特征在于，所述第一耦合区域、第二耦合区域和第三耦合区域围成一个辅助结构面，所述辅助结构面的形状为正方形、矩形、圆形或多边形。
7.如权利要求2所述的光导部件，其特征在于，所述反射面的横截面为类W型，所述类W型的每条边均为直线。
8.如权利要求1-7所述的任意一个光导部件，其特征在于，所述光导部件包括至少两个所述光学单元，所述光学单元上下平行且相错地叠加或者在同一平面内依次相连排列。
9.一种汽车车灯，包括光光导部件、对应于所述光导部件的光源和PCB板、固定所述光导部件的支架、车灯壳体，其特征在于所述光导部件为如权利要求1-8所述的任意一种。
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