CN109973921A - 车灯模组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种车灯模组，属于汽车照明技术领域。一种车灯模组，包括近光光源、近光一级光学元件、Matrix光源、Matrix一级光学元件和二级光学元件，所述Matrix一级光学元件设于第二光通道下方，包括横向设置的若干Matrix光通道，各Matrix光通道后端与各自的Matrix聚光结构对应连接，前端为Matrix出光面；所述Matrix一级光学元件与近光一级光学元件的近光截止线平齐或接***齐。本发明将Matrix一级光学元件与光路通道式的近光一级光学元件两者巧妙结合为一整体，实现近光一级光学元件与Matrix一级光学元件的复合功能。

Description

车灯模组
技术领域
本发明涉及一种车灯模组，属于汽车照明技术领域。
背景技术
在车灯技术领域，车灯模组一般是指具有塑料或玻璃材质透镜或相当结构的零件作为最终出光元件，且用于汽车前照灯照明的装置。随着汽车工业的发展，车灯模组在车灯中的应用越来越广泛，市场对光学效率高、模组小型化、模组功能多样化以及热学性能良好等的需求越来越多，以及要求也越来越高。
车灯模组光学效率高的要求也日益凸显，光学效率提高可以使得能量的利用率更高，成本降低，光学零件可以做得更小；模组小型化是指模组的总体体积较小，能够满足车灯造型日益变小的趋势；模组功能的多样化，其中一种需求就是模组具有近光、远光和Matrix照明功能；模组的热学性能良好就使得作为热源的光源发出的热量能够进行很好的散热。
目前，缺少一种能够在车灯模组光学效率高、模组小型化、模组功能多样化以及热学性能良好等要求方面均具有优良表现的车灯模组。
因此，在本技术领域，具有上述优良综合性能的车灯模组成为亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种车灯模组，该车灯模组在高光效、功能多样化、小型化以及优良热学性能等方面较之现有技术均得到优化和提升。
本发明采取以下技术方案：
一种车灯模组，包括近光光源1、近光一级光学元件2、Matrix光源3、Matrix一级光学元件4和二级光学元件5；所述Matrix一级光学元件4设于第二光通道2d下方，包括横向设置的若干Matrix光通道4b，各Matrix光通道4b后端与各自的Matrix聚光结构4a对应连接，前端为Matrix出光面4c；所述Matrix一级光学元件4与近光一级光学元件2的近光截止线平齐或接***齐。
进一步的，所述近光一级光学元件2呈弯折状，具有依次连通的第一光通道2b和第二光通道2d；第一、第二个光通道之间具有一倾斜的光学元件反射面2c；各近光光源1设于第一光通道2b下端各自的近光聚光结构内；第二个光通道末端为近光一级光学元件出光面2e。
进一步的，所述第一光通道2b自下向上，第二光通道2d自后向前。
进一步的，所述Matrix光源3与第二光通道2d具有设定间距，所述Matrix出光面4c与第一光通道2b前端接触；所述近光一级光学元件2和所述Matrix一级光学元件4之间具有由前到后间隙逐渐增大的楔形间隙。
进一步的，所述Matrix一级光学元件的各Matrix光通道4b之间设置有间隙。
进一步的，近光一级光学元件出光面2e和/或Matrix出光面4c的弧度半径≥30mm。
进一步的，所述近光一级光学元件的第一、第二个光通道的长度≥10mm。
进一步的，所述近光一级光学元件2和/或Matrix一级光学元件4的材料为透明材质的玻璃、塑料、树脂或硅胶；所述二级光学元件5为平凸透镜或双凸透镜，其材料为透明材质的玻璃、塑料、树脂或硅胶。
更进一步的，所述近光一级光学元件出光面2e和/或Matrix出光面4c距离所述二级光学元件5的透镜焦点≤2mm；所述近光光源1和/或Matrix光源3为LED或激光光源。
进一步的，所述Matrix光源3的单个光源单独可寻址、单独调节发光强度、点亮或关闭。
更进一步的，所述近光一级光学元件2的下端具有与各近光光源1对应的各近光聚光结构，所述近光聚光结构为中间设置有腔体、***轮廓沿光线方向逐渐增大的聚光杯式的结构；近光一级光学元件出光面2e为弧面；所述Matrix聚光结构4a也为中间设置有腔体、***轮廓沿光线方向逐渐增大的聚光杯式的结构。
再进一步的，所述Matrix一级光学元件出光面4c为弧面；近光光源和近光聚光结构一一对应进行设置，且二者距离≤5mm；Matrix光源和所述Matrix聚光结构4a一一对应进行设置，且二者距离≤5mm。
进一步的，近光出光面2e和Matrix出光面4c前端互相接触，且设置在二级光学元件的透镜焦点处。
本发明的有益效果在于：
1)将Matrix一级光学元件与光路通道式的近光一级光学元件两者巧妙结合为一整体(两者之间不要求固定连接)，实现近光一级光学元件与Matrix一级光学元件的复合功能。
2)光学效率高，因为近光的一级光学元件和Matrix的一级光学元件入光面都设置成中间为腔体、***轮廓逐渐增大的聚光结构，这种聚光结构的腔体罩在对应的光源上面，光源发出的光绝大部分都被收集起来，避免了光能量的浪费，另外，近光的一级光学元件和Matrix的一级光学元件都设置有一定长度的光通道，由光通道引导光线至前端的出光面以及二级光学元件，这样使得大多数光线可以在光通道内进行传播，又进一步提高了光能量的利用效率；
3)车灯模组更加小型化，因为近光的一级光学元件设置为具有一定长度的聚光器的形式，除了二级光学元件外，不设置有其他零部件(例如反射镜)用于形成近光，使得其相对现有技术中需要设置有反射镜、遮光板或者电磁阀的车灯模组的体积更小，能够适应更多的车灯造型；同时，将近光一级光学元件设置为弯折状，这样使得车灯模组在前后方向的尺寸进一步减小，能够具有更加小型化的特点；
4)车灯模组的功能更加多样化，因为在车灯近光功能的基础上，还集成有Matrix光源以及其光学元件，能够实现远光功能和Matrix功能，使得照明的功能更加强大；
5)车灯模组的热学性能更加优良，因为作为热源的近光光源和Matrix光源都为多颗且分散设置，这样就使得热源得以分散，提高了散热性能；
6)车灯模组的***组成更加简单，成本更低，重量更轻，因为本车灯模组除了透镜这样的二级光学元件，其他光学元件只有必要的光源和对应的一个聚光器形式的一级光学元件，光学元件组成上相对数量少，且各结构之间设置紧凑。
7)近光一级光学元件和Matrix一级光学元件之间具有由前到后间隙逐渐增大的楔形间隙，这里楔形间隙的设置原因是留出近光和Matrix光通道之间的空气层，使得光线在光通道内更好地进行全反射，另一方面，留出近光和Matrix各自一级光学元件的其他诸如用于安装的结构空间。设计巧妙。
8)Matrix一级光学元件的各个光通道之间设置有间隙，这样设置的目的是使得各个Matrix光源发出的光线尽量不进行混合，形成各自的独立光形，使得一颗光源关闭时，可以形成清晰的光形遮蔽区域。
9)近光一级光学元件出光面和Matrix一级光学元件出光面前端互相接触，且设置在二级光学元件的透镜焦点处，以获得清晰的成像。
附图说明
图1是本发明车灯模组的侧视图；
图2是本发明车灯模组的立体结构图之一；
图3是本发明车灯模组的立体结构图之二；
图4是本发明车灯模组的立体结构图之三；
图5是本发明车灯模组的仰视图；
图6是本发明车灯模组的俯视图；
图7是本发明车灯模组的剖视图；
图8是本发明车灯模组的光线走向示意图；
图9是本发明车灯模组的近光光形示意图；
图10是本发明车灯模组开启Matrix的光形示意图；
图11是本发明车灯模组在遇到目标时的光形示意图。
其中，1.近光光源，2.近光一级光学元件，3.Matrix光源，4.Matrix一级光学元件，5.二级光学元件，101～106.近光的单颗光源，2a.近光一级光学元件聚光结构，2b.近光一级光学元件上下光通道，2c.近光一级光学元件反射面，2d.近光一级光学元件前后光通道，2e.近光一级光学元件出光面，2a-1～2a-6.近光一级光学元件的单个聚光结构，301～312.Matrix的单颗光源，4a.Matrix一级光学元件聚光结构，4b.Matrix一级光学元件光通道，4c.Matrix一级光学元件出光面，5a.二级光学元件入光面，5b.二级光学元件出光面，Light 1.近光光线，Light 2.Matrix光线，Light 101～104.近光的单根光线，Light 201～203.Matrix的单根光线，M1～M12.Matrix光形的单个区域。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。
一种车灯模组，如图1-5所示，包括近光光源1、近光一级光学元件2、Matrix光源3、Matrix一级光学元件4和二级光学元件5，其中近光光源1和Matrix光源3都为LED光源，近光光学元件的材料为PC，Matrix一级光学元件为硅胶，二级光学元件5为一个玻璃材质的平凸透镜，这些零件都是车灯模组的光学零件，当然还包括其他毫无异议要设置的散热器、安装螺钉和连接支架等零件在此不一一列出。
如图3所示，近光一级光学元件2上设置有6个聚光结构2a-1～2a-6、上下光通道2b、前后光通道2d以及出光面2e，上下光通道2b和前后光通道2d的长度均为30mm左右，具有一定长度的光通道，可以使光汇聚在较小角度范围内、更多的向前进行传播，使光能得到更好地利用。
近光一级光学元件上下光通道2b和近光一级光学元件前后光通道2d衔接处的后端外侧设置有一个反射面2c，反射面2c的作用是对上下光通道2b的光线进行全反射，以使光线被高效利用、继续在光前后通道2d中进行传播，近光一级光学元件上下光通道2b一端连接近光一级光学元件聚光结构2a，另一端连接近光一级光学元件反射面2c和近光一级光学元件前后光通道2d，近光一级光学元件前后光通道2d后端连接近光一级光学元件反射面2c和近光一级光学元件上下光通道2b、前端连接近光一级光学元件出光面2e。
上述在表述近光一级光学元件上下光通道2b时没有限定上、下关系，是因为具有弯折状的近光一级光学元件2可以向上进行弯折，也可以向下进行弯折，均能实现相应的技术效果。作为优选的方案，如图1和2所示，上下光通道2b自下而上，前后光通道2d自后向前。
其中，近光一级光学元件聚光结构2a-1～2a-6为中间设置有腔体、***轮廓沿光线方向逐渐增大的聚光杯式的结构。
这里需要说明的是，本技术领域的技术人员也可以将近光一级光学元件设置为只有一个前后光通道的形式，而不将其进行弯折设置上下光通道，这样做也能实现近光功能，这样做的缺点是模组的前后方向上的尺寸不能进一步减小。作为优选的方案，如图1和2所示，近光一级光学元件为弯折状，上下光通道2b自下而上，前后光通道2d自后向前。
如图2和3所示，近光一级光学元件出光面2e为弧面，且其半径为100mm，之所以设置为弧面，是因为具有弧面的出光面的光形成像更加清晰，再进一步，这是因为光线在透镜焦点处不是汇聚成一个点，如果是一个点，且和透镜焦点重合的话，其成像最清晰，由于要形成具有一定形状的光形，光线是汇聚在透镜焦点附件、具有一定扩散的光线束，这些从一级光学元件出射的光线束具有弧状时，其经透镜折射后的成像最清晰，所以将一级光学元件的出光面设置弧面，以使得光线设置出一级光学元件时也具有弧形的汇聚状，以获得更佳的成像。
如图3和5所示，Matrix一级光学元件5上设置有12个聚光结构4a、12个光通道4b以及出光面4c，Matrix一级光学元件光通道4b后端连接Matrix一级光学元件聚光结构4a、前端连接Matrix一级光学元件出光面4c，Matrix一级光学元件聚光结构4a也为中间设置有腔体、***轮廓沿光线方向逐渐增大的聚光杯式的结构，Matrix一级光学元件出光面4c为弧面，且其半径为50mm。
如图3-5所示，近光光源101～106有6个，且近光一级光学元件聚光结构2a-2～2a-6也为6个，且二者一一对应进行设置，二者距离≤5mm，之所以设置为多个、分散的光源，是因为将作为热源的光源这样设置，可以大大改善热学性能，改善模组的散热性能，另外，之所以将聚光结构和光源之间的距离限定在≤5mm，是因为距离太大的话，聚光结构就很难起到收集光线的作用。
如图5所示，Matrix光源301～312设置12个，Matrix一级光学元件聚光结构4a也为12个，二者一一对应进行设置，且二者距离≤5mm。这里的Matrix光源3的单个光源之间单独可寻址、单独调节发光强度、点亮或关闭，用以形成Matrix光形。
这里讲的车灯的Matrix大灯功能，即矩阵式大灯，是指直接通过对光源的控制来达到精准的光型变化，使车辆进行会车时使前车不会产生眩目的影响，或者其他场景使人眼所在区域进行遮蔽，防止造成人的炫目，极大程度提升照明的效果，提高驾驶安全。
如图7所示为图6中A-A示意的截面视图，由图可以看出，Matrix一级光学元件4设置在近光一级光学元件2的下端，近光一级光学元件2和Matrix一级光学元件4之间具有由前到后间隙逐渐增大的楔形间隙，这里楔形间隙的设置原因是留出近光和Matrix光通道之间的空气层，使得光线在光通道内更好地进行全反射，另一方面，留出近光和Matrix各自一级光学元件的其他诸如用于安装的结构空间。
如图5所示，Matrix一级光学元件的各个光通道4b之间设置有间隙，这样设置的目的是使得各个Matrix光源发出的光线尽量不进行混合，形成各自的独立光形，使得一颗光源关闭时，可以形成清晰的光形遮蔽区域。
如图8所示，近光一级光学元件出光面2e和Matrix一级光学元件出光面4c前端互相接触，且设置在二级光学元件5的透镜焦点处，以获得清晰的成像，本技术领域的技术人员也可以将出光面的前端设置为不和透镜焦点重合，以使光形稍微虚化，改善光形衔接性。
由近光光源1发出的光线经近光一级光学元件2的聚光结构、上下光通道、反射面、前后光通道和出光面的折射或反射后，射向二级光学元件透镜5，形成如图9所示的近光光形，近光光形上方具有截止线的形状，各个国家的法规对该截止线的形状要求不完全一致，可以通过结构设计时调整以及光学元件出光面的边界线的形状形成不同的截止线形状，Matrix光形的边界形成也是这个原理；由Matrix光源3发出的光线经Matrix一级光学元件4的聚光结构、光通道和出光面的折射或反射后，射向二级光学元件透镜5，形成如图10所示的Matrix光形。因为Matrix的光源具有12个，形成的Matrix光形具有12个区域，每个区域之间具有一定的重合区域，以获得不同区域之间良好的均匀性和过渡性。图8所示的光线仅为示意光源发出的光线走向，不代表所有的光源光线的情况。
Matrix光源的每个光源可以单独调整发光强度或者单独点亮、关闭，可以通过这些手段，调整光形以满足特定光形的法规，比如远光法规；车辆前方具有比如车辆或者行人等目标物时，对应该区域的Matrix的光源就进行关闭，如图11所示，以遮蔽该区域，防止道路的其他使用者炫目。
上述为本发明的详细实施例，应该说明的是，本技术领域的一般技术人员，在本发明的发明构思和说明书所述内容的基础上，可以进行一定的组合、变换或更改，以获得其他实施例，都落在本发明的保护范围内。
本发明用于汽车的前大灯照明，置于汽车前照灯内。相比于现有的车灯模组，通过特定的光学元件设计，使得车灯模组的综合性能得到提高，尤其是高光效、功能多样化和小型化等发面。
本发明所称的前后、上下、左右与所述车灯模组所在的前照灯安装于车身上时的车身坐标系的前后、上下、左右一致。车灯模组出光方向为前端，光源所在一侧的方向为后端。

Claims (13)

1.一种车灯模组，包括近光光源(1)、近光一级光学元件(2)、Matrix光源(3)、Matrix一级光学元件(4)和二级光学元件(5)，其特征在于：
所述Matrix一级光学元件(4)设于第二光通道(2d)下方，包括横向设置的若干Matrix光通道(4b)，各Matrix光通道(4b)后端与各自的Matrix聚光结构(4a)对应连接，前端为Matrix出光面(4c)；
所述Matrix一级光学元件(4)与近光一级光学元件(2)的近光截止线平齐或接***齐。
2.如权利要求1所述的车灯模组，其特征在于：所述近光一级光学元件(2)呈弯折状，具有依次连通的第一光通道(2b)和第二光通道(2d)；第一、第二个光通道之间具有一倾斜的光学元件反射面(2c)；各近光光源(1)设于第一光通道(2b)下端各自的近光聚光结构内；第二个光通道末端为近光一级光学元件出光面(2e)。
3.如权利要求1所述的车灯模组，其特征在于：所述第一光通道(2b)自下向上，第二光通道(2d)自后向前。
4.如权利要求1所述的车灯模组，其特征在于：所述Matrix光源(3)与第二光通道(2d)具有设定间距，所述Matrix出光面(4c)与第一光通道(2b)前端接触；所述近光一级光学元件(2)和所述Matrix一级光学元件(4)之间具有由前到后间隙逐渐增大的楔形间隙。
5.如权利要求1所述的车灯模组，其特征在于：所述Matrix一级光学元件的各Matrix光通道(4b)之间设置有间隙。
6.如权利要求1所述的车灯模组，其特征在于：近光一级光学元件出光面(2e)和/或Matrix出光面(4c)的弧度半径≥30mm。
7.如权利要求1所述的车灯模组，其特征在于：所述近光一级光学元件的第一、第二个光通道的长度≥10mm。
8.如权利要求1所述的车灯模组，其特征在于：所述近光一级光学元件(2)和/或Matrix一级光学元件(4)的材料为透明材质的玻璃、塑料、树脂或硅胶；所述二级光学元件(5)为平凸透镜或双凸透镜，其材料为透明材质的玻璃、塑料、树脂或硅胶。
9.如权利要求6所述的车灯模组，其特征在于：所述近光一级光学元件出光面(2e)和/或Matrix出光面(4c)距离所述二级光学元件(5)的透镜焦点≤2mm；所述近光光源(1)和/或Matrix光源(3)为LED或激光光源。
10.如权利要求1所述的车灯模组，其特征在于：所述Matrix光源(3)的单个光源单独可寻址、单独调节发光强度、点亮或关闭。
11.如权利要求1或6所述的车灯模组，其特征在于：所述近光一级光学元件(2)的下端具有与各近光光源(1)对应的各近光聚光结构，所述近光聚光结构为中间设置有腔体、***轮廓沿光线方向逐渐增大的聚光杯式的结构；近光一级光学元件出光面(2e)为弧面；所述Matrix聚光结构(4a)也为中间设置有腔体、***轮廓沿光线方向逐渐增大的聚光杯式的结构。
12.如权利要求11所述的车灯模组，其特征在于：所述Matrix一级光学元件出光面(4c)为弧面；近光光源和近光聚光结构一一对应进行设置，且二者距离≤5mm；Matrix光源和所述Matrix聚光结构(4a)一一对应进行设置，且二者距离≤5mm。
13.如权利要求1所述的车灯模组，其特征在于：近光出光面(2e)和Matrix出光面(4c)前端互相接触，且设置在二级光学元件的透镜焦点处。
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