CN108916805B - 车灯透镜 - Google Patents

Abstract

一种车灯透镜，适用于传导一个发光件的光线，并包含一朝向该发光件的入光面、一出光面，以及一反射面。该出光面沿该光轴与该入光面间隔排列。该反射面自该入光面延伸至该出光面并围绕该光轴，该反射面具有数个能将入射而来的光线全反射的反射段，以及数个用于破坏光线产生全反射的光学结构，任两相邻的反射段间有断差。通过在该反射面设置所述光学结构，可破坏光线产生全反射，避免不需要的光线由该出光面射出，进而能减少余光、避免用路人受到眩光影响，因此能提升行车安全。

Description

车灯透镜

技术领域

本发明涉及一种透镜，特别是涉及一种车灯透镜。

背景技术

已知的一种车灯，主要是通过该车灯的一灯罩，将一光源的光源朝前反射射出。该灯罩具有一反射面，该反射面通常经由真空镀膜制程形成。但由于真空镀膜制程温度高，所以该灯罩的材质选用受到极大的限制，而且必须考量镀膜与灯罩本体的结合性。此外，真空镀膜易有镀膜膜厚不均匀的问题，如此会影响光学反射的精度，导致出光后的光形与原设计光形有误差，而且反射率也会受到影响，进而导致较高的光损耗。所以目前有一种车灯透镜设计，是通过全内反射(Total Internal Reflection,简称TIR)原理，使光线通过该车灯透镜后，受到该车灯透镜的一反射面的全内反射，再由该车灯透镜的一出光面射出。目前有理论计算，该车灯透镜的反射率理论值可达100％，所以相对于采用真空镀膜的灯罩来反射，采用TIR车灯透镜的设计，可减少光损耗率以及提升光学精度。

例如中国台湾专利证书号数I491833号专利案，提供一种车用照明车灯透镜，包含一照明光源与一准直透镜，该准直透镜即可通过TIR原理将该照明光源的光线导引射出。然而，实务上发现此种TIR透镜投射出的光线，于照光平面上有部分区域形成不需要的余光，造成眩光而影响用路人安全，以近灯为例，会于明暗截止线(cut-off line)上方区域产生余光，此余光问题有待改良。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能减少余光、提升行车安全的车灯透镜。

本发明的车灯透镜，适用于传导一个发光件的光线，并包含一个朝向该发光件的入光面、一个出光面，以及一个反射面。该入光面包括一个围绕一条前后向延伸的光轴的入光围面部，以及一个连接于该入光围面部前端并位于该光轴上的入光端面部，该出光面沿该光轴与该入光面间隔排列，该反射面自该入光面延伸至该出光面并围绕该光轴，该反射面具有数个能将入射而来的光线全反射的反射段，以及数个用于破坏光线产生全反射的光学结构，任两相邻的反射段之间有断差。

本发明的车灯透镜，该反射面包括两个左右间隔的第一反射部，以及一个连接于所述第一反射部底缘间的第二反射部，所述光学结构形成于该第二反射部。

本发明的车灯透镜，所述光学结构前后排列且左右向长向延伸，每一个光学结构界定出一个左右向延伸的凹沟。

本发明的车灯透镜，每一个光学结构具有一个朝后并能供该发光件的光线穿过的迎光面，以及一个朝前的背光面，任两个相邻的光学结构间，是以其中一个的该迎光面邻近另一个的该背光面。

本发明的车灯透镜，每一个光学结构的该迎光面的延伸方向与该光轴的延伸方向的一个锐角夹角大于18度。

本发明的车灯透镜，所述光学结构为用于使该发光件的光线产生漫射的咬花。

本发明的车灯透镜，该出光面包括一个连接该反射面并围绕该光轴的环面部，以及一个位于该光轴上并受到该环面部围绕的中央面部，该中央面部为一个曲面，该环面部能供由该入光面的该入光围面部进入且受到该反射面反射而来的光线通过，该中央面部能供由该入光面的该入光端面部进入的光线通过。

本发明的车灯透镜，该出光面的该环面部为一个平面。

本发明的有益效果在于：通过在该反射面设置所述光学结构，可破坏光线产生全反射，避免不需要的光线由该出光面射出，进而能减少余光、避免用路人受到眩光影响，因此能提升行车安全。

附图说明

本发明的其他的特征及功效，将于参照图式的实施方式中清楚地呈现，其中：

图1是本发明车灯透镜的一实施例的一立体图；

图2是该实施例的仰视角度的立体图；

图3是该实施例的一侧视图；

图4是一侧视剖视图，说明光线路径；

图5是一沿图3中线5-5的俯视剖视图，说明光线路径。

具体实施方式

参阅图1～4，本发明车灯透镜的一实施例，适用于传导一车灯的一发光件9的光线，该发光件9例如一发光二极管(LED)。该车灯透镜由可透光的树脂材料制成，并包含一入光面1、一出光面2，以及一反射面3。

该入光面1朝向该发光件9，并包括一个围绕一前后向延伸的光轴L的入光围面部11，以及一个连接于该入光围面部11前端并位于该光轴L上的入光端面部12，该入光端面部12与该入光围面部11共同界定出一个光传导空间10。

该出光面2与该入光面1沿该光轴L前后间隔排列。该出光面2包括一个连接该反射面3前端并围绕该光轴L的环面部21，以及一位于该光轴L上并受到该环面部21围绕的中央面部22。该环面部21为表面无任何花纹的光滑面，且该环面部21为一平面。该中央面部22的顶部相对于该环面部21朝该入光面1内凹，该中央面部22的底部则相对于该环面部21朝前突出，该中央面部22为一具有弧度的曲面，且具有数个不同曲率的区块。

该反射面3自该入光面1延伸至该出光面2并围绕该光轴L，并包括两个左右间隔的第一反射部31、一连接于所述第一反射部31底缘间的第二反射部32，以及一连接于所述第一反射部31顶缘间的第三反射部33。每一第一反射部31具有数个能将入射而来的光线全反射的反射段311，每一第一反射部31上任两相邻的反射段311之间有断差。该第二反射部32具有两个左右间隔的第一底段321、一个位于所述第一底段321间且高度位置低于所述第一底段321的第二底段322、两个分别自该第二底段322的左右两侧朝同侧的该第一底段321延伸连接的第三底段323，以及数个用于破坏光线产生全反射的光学结构34。

所述光学结构34前后排列且左右向长向延伸，每一光学结构34界定出一个左右长向延伸的凹沟35。每一光学结构34延伸于所述第一底段321、第二底段322与第三底段323上，并具有一个朝后并能供该发光件9的光线穿过的迎光面341，以及一个朝前的背光面342。任两个相邻的光学结构34间，是以其中一个的该迎光面341邻近另一个的该背光面342。每一个光学结构34的该迎光面341是由后往前逐渐朝上斜伸，该迎光面341的延伸方向与该光轴L的延伸方向的一个锐角夹角θ，较佳地大于18度，以产生更好的破坏全反射功能，如果小于或等于18度，则破坏全反射的效果稍不佳，使得明暗截止线以上的暗区仍可能产生眩光。

参阅图1、4、5，本发明使用时，该发光件9的部分光线由该入光围面部11进入该车灯透镜内部(如图中箭头A、B的路径)，部分光线由该入光端面部12进入该车灯透镜内部(如图中箭头C的路径)。射向该入光端面部12的光线，可受到该入光端面部12向后弧突的设计而产生聚光效果，并以大致平行于该光轴L的方向朝该出光面2前进，并经由该出光面2的该中央面部22向前射出。此部分光线大致上是未受到反射作用而朝前射出的光线。

另一方面，该发光件9经由该入光围面部11折射进入该车灯透镜内部的光线中，可分为射向该反射面3的第一反射部31与第三反射部33光线(箭头A)，以及射向该第二反射部32的光线(箭头B)。其中，箭头A的光线可受到所述第一反射部31与第三反射部33反射(大部分为全内反射)再经由该出光面2射出，此部分的光线大致上是由该出光面2的该环面部21射出，可形成均匀的出光光线。本发明整体而言，经由该中央面部22射出的光线，以及经由反射作用再由该环面部21射出的光线，可以相互搭配，于该车灯透镜前的一投影面上形成一符合法规的光形，并于适当位置上形成有一明暗截止线(cut-off line)。

再者，由于本发明的反射面3设有所述光学结构34，所述光学结构34的构造、表面设计、排列等等，能用于破坏光的全反射，因此，该发光件9射向所述光学结构34的光线(如箭头B)，在射向所述光学结构34的迎光面341后，大部分光线会由该迎光面341折射而出，此设计的用意在于，若未设置所述光学结构34时，则射向该第二反射部32的光线，大部分会被全反射而朝该出光面2射出，且其光线射出角度是略微朝上方，因而造成明暗截止线上方区域产生余光，会成为眩光而影响用路人。而本发明通过所述光学结构34将光线折射射出，即使有部分光线仍可能受到光学结构34的反射而朝该出光面2射出，但由于已非全反射，所以确实能减少自该出光面2射出的余光强度。

补充说明的是，本实施例的光学结构34可利用NC加工机加工形成，此种加工方式形成的所述光学结构34，是通过迎光面341将入射而来的光线折射射出透镜外，达到减少余光的效果。另一方面，本发明的所述光学结构34也可以使用其他方法制作，例如可以采用能用于使该发光件9的光线产生漫射的咬花，如此也能达到破坏光线全反射、减少余光的目的。所述咬花的制作，主要是对该反射面3的该第二反射部32进行湿蚀刻，使该第二反射部32形成粗糙面，湿蚀刻后的表面大致呈白雾颜色。而前述使用NC加工机加工形成的光学结构34，会显现出明显的所述凹沟35，而且该第二反射部32仍呈现透镜原先较透亮的颜色。此外，本发明不须限定所述光学结构34必需位于该第二反射部32，可依据需要减少余光的区域，在该反射面3上的其他部位也设置所述光学结构34。

值得一提的是，该反射面3的各个反射段311曲率不同，可配合各个不同入射角度的光线而提供适当的反射作用，可增加多种不同的光反射角度与路径，以获得扩散均匀的光形，并使反射后且经由该环面部21射出的光线可投射于明暗截止线下方，避免明暗截止线上方过亮而不符合法规。另外，通过适当的反射段311的曲率设计，也可以用于调整光域的左右方向延伸范围，可将光域往左右两侧拉伸加大。

此外，通过改变该出光面2的中央面部22的曲率，也可以将光域的左右两侧拉伸加大，也有助于调整该明暗截止线的位置。经由实验发现，若该中央面部22设计为平面而非曲面，则于明暗截止线的位置会有余光产生，导致投射出的光形不符合法规需求，所以该中央面部22必须为曲面设计。本发明通过所述反射段311多种曲率与该中央面部22的曲率配合，可有效调整反射光与直射光路径，并控制出光光线的光饱和度、均匀度、光形与明暗截止线位置，从而提升光学精度。补充说明的是，本发明的出光面2的设计精神，该中央面部22只要与该环面部21的曲率不同，或者两者为一前一后，使该出光面2可形成不同的两个区块(即该环面部21与该中央面部22)即可。

综上所述，通过在该反射面3设置所述光学结构34，可破坏光线产生全反射，避免不需要的光线由该出光面2射出，进而能减少余光、避免用路人受到眩光影响，因此能提升行车安全。

以上所述者，仅为本发明的实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明的范围。

Claims (6)

1.一种车灯透镜，适用于传导一个发光件的光线，并包含一个朝向该发光件的入光面、一个出光面，以及一个反射面，其特征在于，该入光面包括一个围绕一条前后向延伸的光轴的入光围面部，以及一个连接于该入光围面部前端并位于该光轴上的入光端面部，该出光面沿该光轴与该入光面间隔排列，该反射面自该入光面延伸至该出光面并围绕该光轴，该反射面具有数个能将入射而来的光线全反射的反射段，以及数个用于破坏光线产生全反射的光学结构，任两相邻的所述反射段之间有断差，其中，该反射面包括两个左右间隔的第一反射部，以及一个连接于所述第一反射部底缘间的第二反射部，所述光学结构形成于该第二反射部，每一第一反射部具有数个能将入射而来的光线全反射的反射段，每一个光学结构具有一个朝后并能供该发光件的光线穿过的迎光面，以及一个朝前的背光面，任两个相邻的光学结构间，是以其中一个所述光学结构的该迎光面连接另外一个所述光学结构的该背光面。

2.如权利要求1所述的车灯透镜，其特征在于：所述光学结构前后排列且左右向长向延伸，每一个光学结构界定出一个左右向延伸的凹沟。

3.如权利要求1所述的车灯透镜，其特征在于：每一个光学结构的该迎光面的延伸方向与该光轴的延伸方向的一个锐角夹角大于18度。

4.如权利要求1所述的车灯透镜，其特征在于：所述光学结构为用于使该发光件的光线产生漫射的咬花。

5.如权利要求1所述的车灯透镜，其特征在于：该出光面包括一个连接该反射面并围绕该光轴的环面部，以及一个位于该光轴上并受到该环面部围绕的中央面部，该中央面部为一个曲面，该环面部能供由该入光面的该入光围面部进入且受到该反射面反射而来的光线通过，该中央面部能供由该入光面的该入光端面部进入的光线通过。

6.如权利要求5所述的车灯透镜，其特征在于：该出光面的该环面部为一个平面。

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