CN109469884A - 用于发光装置的配光元件以及发光装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于发光装置的配光元件(2)，所述配光元件(2)包括多个第一光偏折部和多个第二光偏折部，并且所述经由多个第一光偏折部形成的图案与经由所述多个第二光偏折部形成的图案叠加形成最终显示图案。本发明还提供了一种包括该配光元件(2)的发光装置。根据本发明的配光元件和发光装置，能够产生个性化的、立体的、动态的点亮效果。

Description

用于发光装置的配光元件以及发光装置
技术领域
本发明涉及机动车辆和发光装置技术领域，具体地，涉及一种用于发光装置的配光元件和一种包括该配光元件的发光装置。
背景技术
机动车辆的发光装置包括各种照明和/或信号指示装置，例如车辆的前照灯、雾灯、转向灯、刹车灯、位置灯、日间行车灯等等。随着汽车工业的发展，人们对车辆上的功能性装置的要求已经不满足于其本身的功能，而是越来越关注在功能性之外的美观性和独特性设计，各个汽车厂商越来越追求照明和/或信号指示装置的个性化设计，包括点亮效果的个性化、点亮图案的特殊样式，同时也更追求三维性和动态点亮效果的实现。
在现有的机动车辆的照明和/或信号指示装置中，还缺乏能够对照明和/或信号指示装置的光进行图案化并形成具有三维或动态光学效应的图案的装置，特别是以简单方式达到上述效果的装置。
发明内容
本发明的目的在于至少部分地克服现有技术的缺陷，提供一种能够产生个性化的点亮图案的用于发光装置的配光元件和发光装置。
本发明的目的还在于提供一种具有立体点亮效果的用于发光装置的配光元件和发光装置。
本发明的目的还在于提供一种能够产生动态点亮效果的用于发光装置的配光元件和发光装置。
本发明的目的还在于提供一种用于发光装置的配光元件和发光装置，其能够以简单的、成本有效控制的方式实现个性化的点亮图案、立体点亮效果或动态点亮效果。
为达到上述目的或目的之一，本发明的技术解决方案如下：
一种用于发光装置的配光元件，所述配光元件包括多个第一光偏折部和多个第二光偏折部，并且经由所述多个第一光偏折部形成的图案与经由所述多个第二光偏折部形成的图案叠加形成最终显示图案。
根据本发明的一个优选实施例，所述第一光偏折部被构造为瓣式凸面，所述瓣式凸面朝向配光元件的外部凸起，并且多个瓣式凸面从配光元件的中部呈放射状地向外延伸；并且
所述第二光偏折部被构造为环形凸面，所述环形凸面朝向配光元件的外部凸起，多个环形凸面具有不同的外周长，并且外周长较大的环形凸面套设在外周长较小的环形凸面之外。
根据本发明的一个优选实施例，所述多个第一光偏折部分布在环形区域上，多个瓣式凸面分别从环形区域区段的内侧向环形区域区段的外侧延伸。
根据本发明的一个优选实施例，所述配光元件具有入光侧和与入光侧平行的出光侧，其中
所述多个第一光偏折部形成在所述配光元件的入光侧上，所述多个第二光偏折部形成在所述配光元件的出光侧上；或者
所述多个第一光偏折部形成在所述配光元件的出光侧上，所述多个第二光偏折部形成在所述配光元件的入光侧上。
根据本发明的一个优选实施例，所述入光侧和所述出光侧的外轮廓呈圆形，所述多个瓣式凸面在入光侧或出光侧所在平面上的投影等角度地均匀分布。
根据本发明的一个优选实施例，所述瓣式凸面在入光侧或出光侧所在平面上的投影自身是对称的或非对称的。
根据本发明的一个优选实施例，在内环上所述瓣式凸面的沿朝向配光元件的外部突伸的方向的高度不同于在外环上所述瓣式凸面的沿朝向配光元件的外部突伸的方向的高度。
根据本发明的一个优选实施例，在内环和外环之间所述多个瓣式凸面的沿朝向配光元件的外部突伸的方向的高度逐渐改变。
根据本发明的一个优选实施例，外周长较大的环形凸面的沿朝向配光元件的外部突伸的方向的高度不同于外周长较小的环形凸面的沿朝向配光元件的外部突伸的方向的高度。
根据本发明的一个优选实施例，所述入光侧和所述出光侧的外轮廓呈圆形，并且所述多个环形凸面具有沿朝向配光元件的外部突伸的方向的高度，从入光侧或出光侧的圆心径向向外，所述多个环形凸面的高度逐渐改变。
根据本发明的一个优选实施例，所述多个第一光偏折部、所述多个第二光偏折部与配光元件的主体一体成型，并且所述多个第一光偏折部、所述多个第二光偏折部分别布置在所述配光元件(2)的主体的面向和背对光源的一侧上。
根据本发明的一个优选实施例，所述多个第一光偏折部和所述多个第二光偏折部为独立于配光元件的主体的构件。
根据本发明的一个优选实施例，所述多个第一光偏折部和所述多个第二光偏折部分别被构造为柱镜光栅膜。
根据本发明的一个优选实施例，所述多个第一光偏折部和所述多个第二光偏折部被配置为能够相对于彼此移动。
根据本发明的一个优选实施例，所述多个第一光偏折部和所述多个第二光偏折部被配置为能够相对于彼此平移，使得所述多个第一光偏折部和所述多个第二光偏折部之间的距离改变。
根据本发明的一个优选实施例，所述多个第一光偏折部和所述多个第二光偏折部被配置为能够相对于彼此旋转。
根据本发明的另一个方面，提供了一种发光装置，所述发光装置包括根据前述实施例中任一项所述的用于发光装置的配光元件。
根据本发明的用于发光装置的配光元件，包括多个第一光偏折部和多个第二光偏折部，并且所述多个第一光偏折部形成的图案与所述多个第二光偏折部形成的图案不同，第一光偏折部和第二光偏折部可以由柱镜光栅构成，其能够产生个性化的点亮图案。例如，通过将第一光偏折部构造为放射状排布的瓣式凸面，将第二光偏折部构造为环形凸面，能够产生花瓣状(放射状)的点亮图案。由于使用了柱镜光栅，所形成的图案能够产生三维的立体效果。进一步地，根据本发明的配光元件，第一光偏折部和第二光偏折部能够被配置为相对于彼此移动，在移动过程中，所形成的图案会相应地动态变化，因此使用本发明的配光元件，发光装置能够产生动态点亮效果。
本发明简单地利用不同构造的光偏折部实现了个性化的点亮图案、立体点亮效果或动态点亮效果，并且其技术手段是简单的、成本低廉的。
附图说明
图1为柱镜光栅的原理示意图一；
图2为柱镜光栅的原理示意图二；
图3为根据本发明的实施例的双面光栅的示意图；
图4为图3所示的双面光栅的点亮效果图；
图5为根据本发明的实施例的用于发光装置的配光元件的示意图；
图6为根据本发明的实施例的用于发光装置的配光元件的瓣式凸面的示意图；
图7为根据本发明的实施例的用于发光装置的配光元件的环形凸面的示意图；
图8为根据本发明的实施例的用于发光装置的配光元件的点亮效果图；
图9为从不同角度观察的根据本发明的实施例的用于发光装置的配光元件的点亮效果的对比图；
图10示例性地示出相对独立的第一光偏折部和第二光偏折部；
图11示例性地示出第一光偏折部和第二光偏折部相对于彼此平移的第一示例；
图12示例性地示出第一光偏折部和第二光偏折部相对于彼此平移的第二示例；以及
图13示例性地示出第一光偏折部和第二光偏折部相对于彼此旋转的示例。
具体实施方式
下面结合附图详细描述本发明的示例性的实施例，其中相同或相似的标号表示相同或相似的元件。另外，在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其他情况下，公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。
本发明基于柱镜光栅的创新性使用，柱镜光栅常被用于产生立体图案，图1示出了柱镜光栅的原理，在图1中，柱镜光栅100包括多个平行排列的凸面101，凸面的宽度可以被定义为光栅节距d。如图1所示，图像I发出的光线L经光栅透镜折射，人的双眼从不同角度接收到被光栅透镜折射的不同的图像I，因此图像I前的不同位置，人眼所观察到的内容存在差别，可以利用这种效应产生图案的立体感。进一步地，图2也示出了柱镜光栅的原理，在图2中，柱镜光栅100包括多个平行排列的凸面101，位于柱镜光栅100后面的图像包括A、B、C三部分，光线L经过柱镜光栅100的折射，人眼可以同时接收到三部分图像，但是A、B、C三部分的相对位置发生了变化，因此利用柱镜光栅100可以产生3D立体的感觉。
对于点光源，使用一面具有光栅的柱镜光栅将会产生若干光条，如果柱镜光栅的两面都形成光栅，经过第一面折射的光线在第二面上进一步被打散，将会产生复杂的点亮效果。图3为根据本发明的实施例的双面光栅的示意图，图3示出了在两个侧面都有凸面结构的柱镜光栅100，在柱镜光栅100的入光侧上具有多个平行的竖直凸面103，在柱镜光栅100的出光侧上具有多个平行的水平凸面102，也就是说，在入光侧上和出光侧上的光栅图案是正交的，由于图3示出的为沿竖直凸面103的延伸方向的截面图，所以在截面图上未示出凸起结构。光源1发射的光线L经过双面光栅的折射会产生光面，即产生面发光的区域，如图4所示，图4示出了图3所示的双面光栅的点亮效果图，从图中可以看出呈面发光形式的由点亮边界E围成的点亮区域R。需要说明的是，在图3所示的实施例中，两侧光栅的图案是相同的。
图5示出了根据本发明的实施例的用于发光装置的配光元件，在图5中，配光元件2包括多个瓣式凸面21和多个环形凸面22，所述瓣式凸面21朝向配光元件2的外部凸起，所述环形凸面22朝向配光元件2的外部凸起，并且所述多个瓣式凸面21形成的图案明显不同于所述多个环形凸面22形成的图案。由于图5示出的为沿瓣式凸面21的延伸方向的截面图，所以在截面图上未示出凸起结构。瓣式凸面21作为用于偏折光束的第一光偏折部，环形凸面22作为用于偏折光束的第二光偏折部。
如图5所示，所述配光元件2具有位于靠近光源1一侧的入光侧和与入光侧平行的出光侧，所述入光侧和所述出光侧的外轮廓呈圆形，其中所述多个第一光偏折部形成在所述配光元件2的入光侧上，所述多个第二光偏折部形成在所述配光元件2的出光侧上，所述多个第一光偏折部分别用于接收来自配光元件2的外部的入射光束L1的不同部分并将其朝向第二光偏折部偏转，所述多个第二光偏折部分别将经过多个第一光偏折部偏转的光束的不同部分进行偏转以形成点亮图案P。然而，本发明并不限于此，替代地，所述多个第一光偏折部可以形成在所述配光元件2的出光侧上，所述多个第二光偏折部可以形成在所述配光元件2的入光侧上，所述多个第二光偏折部分别用于接收来自配光元件2的外部的入射光束L1的不同部分并将其朝向第一光偏折部偏转，所述多个第一光偏折部分别将经过多个第二光偏折部偏转的光束的不同部分进行偏转以形成点亮图案。
光源1可以采用现有技术已知的任何光源，优选地为发光二极管。所述光源1可以包括一个发光二极管，或是发光二极管的阵列。光源1可以由现有技术中已知的任何用于承载光源的部件来支撑，例如灯座、印刷电路板等等。
关于瓣式凸面21和环形凸面22的布局可以参见图6和图7，多个瓣式凸面21从配光元件2的中部呈放射状地向外延伸，并且多个环形凸面22具有不同的外周长，并且外周长较大的环形凸面22套设在外周长较小的环形凸面22之外。也就是说，多个瓣式凸面21呈放射状布置，而多个环形凸面22环状布置。
根据本发明的用于发光装置的配光元件，包括多个第一光偏折部和多个第二光偏折部，并且所述多个第一光偏折部形成的图案与所述多个第二光偏折部形成的图案不同，第一光偏折部和第二光偏折部可以由柱镜光栅构成，其能够产生个性化的点亮图案。例如，通过将第一光偏折部构造为放射状排布的瓣式凸面，将第二光偏折部构造为环形凸面，能够产生花瓣状(放射状)的点亮图案(后面会对这种点亮图案进行介绍)。由于使用了柱镜光栅，所形成的图案能够产生三维的立体效果。此外，本发明的配光元件具有较高的光效率，光通量比超过25％。
有利地，所述多个瓣式凸面21分布在环形区域上，多个瓣式凸面21分别从环形区域的内环向环形区域的外环延伸，并且所述多个瓣式凸面21在入光侧或出光侧所在平面上的投影等角度地均匀分布，但是所述瓣式凸面21在入光侧或出光侧所在平面上的投影自身是非对称的，即多个瓣式凸面21绕入光侧或出光侧的圆心扭转，其中在外环处的扭转角度大于在内环处的扭转角度。自身非对称的设计有利于产生后面将会述及的旋转样式的点亮图案。替代地，所述瓣式凸面21在入光侧或出光侧所在平面上的投影自身可以是对称的，这将产生中心旋转对称式的点亮图案。
需要说明的是，本发明中的瓣式凸面具有凸起的表面并且沿凸起方向的投影具有花瓣形轮廓，花瓣形轮廓是指该轮廓由四条直线或曲线围成，并且相对的两条直线或曲线具有不同的边长。本发明的花瓣形轮廓不限于严格的或对称的花瓣形，还包括近似花瓣形和非对称的花瓣形，只要呈现通常意义上的花瓣形形状即可。参见图6，瓣式凸面21在纸面上呈现近似花瓣形轮廓，同时瓣式凸面21朝向纸面外凸起。
可以参见图8描述根据本发明的实施例的用于发光装置的配光元件的点亮效果，由图可见，光源1经过配光元件2配光后，会产生放射状或者花瓣状的点亮图案P，并且点亮图案P的每一瓣相对于圆心略微扭转，因此点亮图案P看起来具有旋转效果。这种点亮图案的视觉效果很美观和特别，很适合于应用在机动车辆上的尾灯、刹车灯、转向灯、雾灯或倒车灯上。
此外，上述点亮图案P从不同角度观察视觉效果是不同的，图9为从不同角度观察的根据本发明的实施例的用于发光装置的配光元件的点亮效果的对比图，其中示出了从9个方位观察的点亮图案，这里-20H10V表示以相对于穿过配光元件的中心的竖直平面呈-20度并且以相对于穿过配光元件的中心的水平平面呈10度的角度观察，其它方位依此类推。由图可见，从不同角度观察的点亮图案P是不同的，因此，图案看起来具有三维的立体效果。
在一个优选实施例中，在内环上所述瓣式凸面21的沿朝向配光元件2的外部突伸的方向的高度大于或小于在外环上所述瓣式凸面21的沿朝向配光元件2的外部突伸的方向的高度。具体地，在内环和外环之间所述多个瓣式凸面21的沿朝向配光元件2的外部突伸的方向的高度逐渐改变，替代地，在内环和外环之间所述多个瓣式凸面21的沿朝向配光元件2的外部突伸的方向的高度也可以是阶跃式变化的。同样地，外周长较大的环形凸面22的沿朝向配光元件2的外部突伸的方向的高度大于或小于外周长较小的环形凸面22的沿朝向配光元件2的外部突伸的方向的高度。具体地，所述多个环形凸面22具有沿朝向配光元件2的外部突伸的方向的高度，从入光侧或出光侧的圆心径向向外，所述多个环形凸面22的高度逐渐改变，替代地，从入光侧或出光侧的圆心径向向外，所述多个环形凸面22的高度也可以是阶跃式变化的。
多个瓣式凸面21高度不同和/或多个环形凸面22的高度不同将产生立体效果更加明显的点亮图案。
配光元件2可以由透明的玻璃、树脂或塑料材料制成，例如PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)，所述多个第一光偏折部、所述多个第二光偏折部可以与配光元件2的主体一体成型。所述多个第一光偏折部和所述多个第二光偏折部可以分别被构造为柱镜光栅膜，使得所述多个第一光偏折部和所述多个第二光偏折部为独立于配光元件2的主体的构件。
在第一光偏折部与第二光偏折部相对独立的情况下，所述多个第一光偏折部和所述多个第二光偏折部可以被配置为能够相对于彼此移动，例如第一光偏折部可以在电机的驱动下相对于第二光偏折部移动。具体地，所述多个第一光偏折部和所述多个第二光偏折部被配置为能够相对于彼此平移，使得所述多个第一光偏折部和所述多个第二光偏折部之间的距离改变；或者，所述多个第一光偏折部和所述多个第二光偏折部被配置为能够相对于彼此旋转。图10-13以柱镜光栅为例示例性地示出了第一光偏折部和第二光偏折部的相对平移和旋转，在图10中，第一光偏折部11和第二光偏折部12相对独立于彼此，第一光偏折部11和第二光偏折部12可以沿远离彼此的方向相对于彼此平移，如图11所示，或者替代地，第一光偏折部11和第二光偏折部12可以彼此平行地相对于彼此平移，如图12所示。进一步地，在图13中，第二光偏折部12被配置为可以相对于第一光偏折部11旋转。
通过使第一光偏折部和第二光偏折部被配置为相对于彼此移动，在移动过程中，所形成的图案会相应地动态变化，因此使用本发明的配光元件，发光装置能够产生动态点亮效果。
根据本发明的另一个方面，提供了一种发光装置，所述发光装置包括根据前述实施例中任一项所述的用于发光装置的配光元件2。
本发明简单地利用不同构造的光偏折部实现了个性化的点亮图案、立体点亮效果或动态点亮效果，并且其技术手段是简单的、成本低廉的。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行变化。本发明的适用范围由所附权利要求及其等同物限定。
附图标记列表：
1 光源
2 配光元件
21 瓣式凸面
22 环形凸面
100 柱镜光栅
101 凸面
102 水平凸面
103 竖直凸面
d 光栅节距
I 图像
L 光线
L1 入射光束
L2 出射光束
R 点亮区域
E 点亮边界
P 点亮图案
11 第一光偏折部
12 第二光偏折部

Claims (17)

1.一种用于发光装置的配光元件(2)，其特征在于：所述配光元件(2)包括多个第一光偏折部和多个第二光偏折部，并且经由所述多个第一光偏折部形成的图案与经由所述多个第二光偏折部形成的图案叠加形成最终显示图案。
2.根据权利要求1所述的用于发光装置的配光元件(2)，其特征在于：
所述第一光偏折部被构造为瓣式凸面(21)，所述瓣式凸面(21)朝向配光元件(2)的外部凸起，并且多个瓣式凸面(21)从配光元件(2)的中部呈放射状地向外延伸；并且
所述第二光偏折部被构造为环形凸面(22)，所述环形凸面(22)朝向配光元件(2)的外部凸起，多个环形凸面(22)具有不同的外周长，并且外周长较大的环形凸面(22)套设在外周长较小的环形凸面(22)之外。
3.根据权利要求2所述的用于发光装置的配光元件(2)，其特征在于：
所述多个第一光偏折部分布在环形区域上，多个瓣式凸面(21)分别从环形区域部段的内侧向环形区域部段的外侧延伸。
4.根据权利要求2所述的用于发光装置的配光元件(2)，其特征在于：所述配光元件(2)具有入光侧和与入光侧平行的出光侧，其中
所述多个第一光偏折部形成在所述配光元件(2)的入光侧上，所述多个第二光偏折部形成在所述配光元件(2)的出光侧上；或者
所述多个第一光偏折部形成在所述配光元件(2)的出光侧上，所述多个第二光偏折部形成在所述配光元件(2)的入光侧上。
5.根据权利要求4所述的用于发光装置的配光元件(2)，其特征在于：所述入光侧和所述出光侧的外轮廓呈圆形，所述多个瓣式凸面(21)在入光侧或出光侧所在平面上的投影等角度地均匀分布。
6.根据权利要求5所述的用于发光装置的配光元件(2)，其特征在于：所述瓣式凸面(21)在入光侧或出光侧所在平面上的投影自身是对称的或非对称的。
7.根据权利要求3所述的用于发光装置的配光元件(2)，其特征在于：在内环上所述瓣式凸面(21)的沿朝向配光元件(2)的外部突伸的方向的高度不同于在外环上所述瓣式凸面(21)的沿朝向配光元件(2)的外部突伸的方向的高度。
8.根据权利要求7所述的用于发光装置的配光元件(2)，其特征在于：在内环和外环之间所述多个瓣式凸面(21)的沿朝向配光元件(2)的外部突伸的方向的高度逐渐改变。
9.根据权利要求4所述的用于发光装置的配光元件(2)，其特征在于：外周长较大的环形凸面(22)的沿朝向配光元件(2)的外部突伸的方向的高度不同于外周长较小的环形凸面(22)的沿朝向配光元件(2)的外部突伸的方向的高度。
10.根据权利要求9所述的用于发光装置的配光元件(2)，其特征在于：所述入光侧和所述出光侧的外轮廓呈圆形，并且所述多个环形凸面(22)具有沿朝向配光元件(2)的外部突伸的方向的高度，从入光侧或出光侧的圆心径向向外，所述多个环形凸面(22)的高度逐渐改变。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的用于发光装置的配光元件(2)，其特征在于：所述多个第一光偏折部、所述多个第二光偏折部与配光元件(2)的主体一体成型，并且所述多个第一光偏折部、所述多个第二光偏折部分别布置在所述配光元件(2)的主体的面向和背对光源的一侧上。
12.根据权利要求1-10中任一项所述的用于发光装置的配光元件(2)，其特征在于：所述多个第一光偏折部和所述多个第二光偏折部为独立于配光元件(2)的主体的构件。
13.根据权利要求12所述的用于发光装置的配光元件(2)，其特征在于：所述多个第一光偏折部和所述多个第二光偏折部分别被构造为柱镜光栅膜。
14.根据权利要求12所述的用于发光装置的配光元件(2)，其特征在于：所述多个第一光偏折部和所述多个第二光偏折部被配置为能够相对于彼此移动。
15.根据权利要求14所述的用于发光装置的配光元件(2)，其特征在于：所述多个第一光偏折部和所述多个第二光偏折部被配置为能够相对于彼此平移，使得所述多个第一光偏折部和所述多个第二光偏折部之间的距离改变。
16.根据权利要求14所述的用于发光装置的配光元件(2)，其特征在于：所述多个第一光偏折部和所述多个第二光偏折部被配置为能够相对于彼此旋转。
17.一种发光装置，其特征在于：所述发光装置包括根据权利要求1至16中任一项所述的用于发光装置的配光元件(2)。
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