CN110715257B - 光导装置、照明和/或信号指示装置以及机动车辆 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种光导装置、照明和/或信号指示装置以及机动车辆。所述光导装置包括：入射区；第一光学区，其在光的传播路径上在入射区下游且具备第一反射壁；第二光学区，在光的传播路径上分配给所述第一光学区，且具备第一透光区和第二反射壁；和第三光学区，在第二光学区下游且具备第二透光区，所述第一反射壁接收并朝向第二光学区全反射来自入射区的光；所述第一透光区接收并且向环境出射来自第一反射壁的光的至少一部分；所述第二反射壁接收并且向第三光学区反射未经第一透光区离开光导装置的剩余部分的光；所述第二透光区接收且出射剩余部分的光。

Description

光导装置、照明和/或信号指示装置以及机动车辆

技术领域

本发明涉及光照明及信号指示领域，尤其涉及一种光导装置、一种照明和/或信号指示装置和一种机动车辆。

背景技术

照明和/或信号指示装置，特别是灯具，是机动车辆的不可缺少的部件，也是保证机动车辆正常和安全行驶的重要工具。目前，机动车辆上的灯具例如包括尾灯、充当示宽灯的侧面标志灯等。然而，在实际应用中，例如，这些灯具通常各自采用单独的照射光源，从而导致所需光源数量和类型繁多，无法实现各个相邻灯具在需同时发光时的出光协调，从而导致不均匀亮度和分布的出光，甚至由于彼此干扰而影响到邻近车辆的行驶。

为此，现有技术中亟需一种能够以简单的结构结合光源实现均匀出光的多个照射和/或信号指示功能的光导装置、包含其的照明和/或信号指示装置、以及包含其的机动车辆。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面，本发明的目的在于提供一种光导装置、一种照明和/或信号指示装置和一种机动车辆。

为了实现上述目的，本发明的技术方案通过以下方式来实现。

根据本发明的一方面，提供一种光导装置，包括：入射区，其优选地包括配置成分别接收且通过折射来准直入射光的准直部，准直部可有多个；第一光学区，其在光的传播路径上在入射区下游且具备第一反射壁；第二光学区，在光的传播路径上分配给所述第一光学区，且具备第一透光区和第二反射壁；和第三光学区，在所述第二光学区下游且具备第二透光区，其中，所述第一反射壁配置成接收并朝向所述第二光学区全反射来自所述准直部的光；所述第一透光区配置成接收并且向环境出射来自所述第一反射壁的光的至少一部分；所述第二反射壁配置成接收并且向所述第三光学区反射未经第一透光区离开所述光导装置的剩余部分的光；和所述第二透光区配置成接收且出射剩余部分的光。

所述第一光学区中的第一反射壁接收来自光源的光，优选地经所述准直部准直后而形成的平行入射光，并且在所述第一反射壁处发生全反射，以使入射光基本上全部朝向与第一光学区相对设置的第二光学区反射，从而充分利用了光，最大化了从入射区经第一反射壁反射朝向所述第二光学区中的第一透光区和第二反射壁的光的利用率。

在根据本发明的实施例中，所述光导装置由多个板状区段、例如平板状区段构成，其中，并非形成在同一个平面上的、分别用作入射区和第三光学区的两个板状区段由用作第一光学区、第二光学区的板状区段桥接。

优选地，所述光导装置由多个板状区段一体地实施，所述第一光学区的所述第一反射壁和所述第二光学区的所述第一透光区、所述第二反射壁在所述光导装置的厚度方向上设置在所述光导装置的两侧。

优选地，所述第一透光区与所述第二反射壁直接相邻，且定位成比所述第二反射壁更靠近所述入射区；且所述第一透光区与第二反射壁配置成协同工作以接收从所述第一反射壁反射的全部光。

通过这种设置，从第一反射壁朝向第二光学区反射的光可分成两部分，其中至少一部分投射到所述第二反射壁上并继续朝向下游光路中的第二透光区行进；而其余部分则至少会投射到与第二反射壁直接相邻设置的第一透光区中，并且从该处出射到所述光导装置外部，由此从同一入射光基本上无损失地分成两个不同方向的光路。

在此，可在光导装置中设置多个彼此对应的第一光学区和第二光学区，它们彼此间距开，由此可从不同的部位出射光。

在根据本发明的实施例中，第一反射壁可与耦入入射区中的光的光轴成135度的角度。当然，其他的角度也是可行的，只要满足全反射条件。

通过这种设置，确保了尤其来自多个准直部的经准直后的入射光必然在第一反射壁处发生全反射，由此最大化了朝向第二光学区反射并进而实现一分为二的两个同源光路的光的利用率，而不会由于在第一反射壁处向光导装置外部的折射而导致光的不期望的损失。

在根据本发明的额外或替代实施例中，所述第一反射壁和所述第二反射壁上设置额外的反射涂层，使得所述第一反射壁和所述第二反射壁充当全反射面。

通过这种设置，也可以实现仅第一反射壁朝向第二光学区反射的光的利用率最大化，亦即，使得从第一反射壁处向光导装置外部折射而导致的光损失最小化。由此，在投射到第一反射壁处的同样的经准直入射光条件下，分别实现了从位于下游光路中的第一和第二透光区出射的最大化光强。

在根据本发明的实施例中，所述第二反射壁平行于所述第一反射壁设置。

通过这种设置，确保在第二反射壁处类似地发生全反射，从而使得在该处由于向光导装置外部折射而导致的光损失最小化；由此，使得通过在该处全反射进入到下游的第三光学区中的第二透光区的光最大化，从而在投射到第二反射壁处的同样光条件下，实现了从第二透光区出射的最大化光强。

在根据本发明的实施例中，所述第一透光区和第二透光区中的至少一个包括位于其朝向所述光导装置外部的表面处的棱镜阵列结构，从而起到使得在所述透光区处出射的光扩散的作用。

在根据本发明的实施例中，所述第一透光区和第二透光区中的至少一个包括布置成朝向所述光导装置外部凸出的凸起，所述凸起充当配光凸起，由此使得经过该处出射的光由于在该处表面上所形成的图案，而被赋予相应图案。

在根据本发明的额外或替代实施例中，所述第一透光区和第二透光区不在一个平面上，由此可从不同的部位出射光。

在根据本发明的额外或替代实施例中，所述第一透光区和第二透光区中的至少一个还包括布置在所述光导装置内部的增透膜。通过这种设置，使得在第一透光区和/或第二透光区的与外界环境交界的表面处朝向所述光导装置内部的光的反射最小化，即，使得射向所述第一和/或第二透光区的出射光由于在界面处发生的向内反射而导致的损失最小化。由此，使得在透射到第一和/或第二透光区的同样光的情况下，从第一或第二透光区经透射而出射的光最大化。

在根据本发明的实施例中，所述入射区、所述第一光学区、所述第二光学区、所述第三光学区一体成型为所述光导装置，从而使得光导装置形成为整体的紧凑结构，便于通过成型工艺而制造，特别是例如由PC或PMMA注塑成型，由此降低成本。

在根据本发明的实施例中，所述第一反射壁和第二反射壁中的至少一个是反射曲面。只要能确保在该处发生尽可能少的光折射损失即可，且最优地由于在曲面上各处的曲率符合发生全反射的入射角条件而实现跨越整个曲面上的全反射。

根据本发明的另一方面，提供一种照明和/或信号指示设备，包括：根据前述的光导装置；和光源，所述光源被配置用于提供耦入射区的光。在入射区设有准直部的情况下，所述光源匹配于准直部相应地来设置。

所述照明和/或信号指示设备由于包括前述光导装置，从而具备光导装置的前述技术特征和优点，在此不再赘述。

根据本发明的又一方面，还提供一种机动车辆，其具有上文所述的照明和/或信号指示装置，从而具备所述照明和/或信号指示装置的前述技术特征和优点，在此不再赘述。

本发明提供的技术方案具备以下优点：本发明的光导装置、照明和/或信号指示装置和机动车辆能够通过包括如上设置的入射区、第一光学区、第二光学区和第三光学区，从而实现来自同一光源的均匀且光利用率高的至少两个出射光路，减少了所需光源数量，并且克服了不同灯具之间光强分布不均和光路中过多的光损失。

附图说明

图1示出根据本发明实施例的光导装置的示意性的立体图；

图2(a)示出沿如图1中的线A-A剖切的光导装置的截面视图；

图2(b)示出图2(a)的光导装置中的光路示意图；

图3(a)、图3(b)、图3(c)分别示出根据本发明实施例的光导装置中的入射区的示意图，每个入射区包括准直部；

图4(a)、图4(b)分别示出根据本发明的实施例的照明和/或信号指示装置的示意性横截面视图。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同的附图标号表示功能相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。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，一个或更多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。

根据本发明的实施例的总体技术构思，提供了一种光导装置1，包括沿着从入射到出射的光路从上游至下游循序布置的入射区10、第一光学区20、第二光学区30和第三光学区40。入射区10可包括接收且(例如如图所示通过折射来)准直入射光的准直部110。在一种示例性实施例中，如图1所示，所述多个准直部110例如并排布置在所述光导装置的同一侧上。在一种替代的实施例中，所述多个准直部110例如布置成在所述光导装置的相同或不同侧上且各自的光轴大致朝向所述光导装置的单一侧壁处延伸，从而使得入射进入到所述多个准直部110上的光线分别被朝向所述单一侧壁引导。第一光学区20邻接于所述入射区10中特别是其中的所述多个准直部110下游布置，且具备第一反射壁210，所述第一反射壁210配置成接收并朝向所述第二光学区30反射来自所述多个准直部110的经准直的入射光，优选地对所述经准直的入射光进行朝向所述第二光学区30的全反射。第二光学区30在光的传播路径上分配给所述第一光学区20，此处的“分配给”在本领域中意指的是：就光线的光学路径而言，所述第二光学区30是与所述第一光学区20匹配的，来自上游的第一光学区20的光继续行进并且可到达下游的第二光学区30。所述第二光学区30具备第一透光区310和第二反射壁320，所述第一透光区310配置成接收并且向环境出射从所述第一反射壁210所反射的光的至少一部分，且所述第二反射壁320配置成接收、并且向下游的所述第三光学区40反射未经第一透光区310离开光导装置的其余部分的光。所述第三光学区40邻接于所述第二光学区30下游而布置，且具备第二透光区410，所述第二透光区410配置成接收且出射从所述第二反射壁320反射的光。

在此，通过第一透光区310和第二透光区410出射的光的方向不同。

光导装置1可在相应于光在其中的传播方向的延伸方向上具有任意的走向。更具体地说，光导装置1可基本上由多个板状区段构成，如在图1和图2中示出的那样。在此，并非形成在同一个平面上的、分别充当入射区10和第三光学区40的两个板状区段可由充当第一光学区20、第二光学区30的板状区段桥接。当然，光导装置1可为未示出的其他任意形状，例如由曲面形区段构成。

在具体的实施例中，如图1和2所示，光导装置1呈板状，第一光学区20的第一反射壁210和第二光学区30的第一透光区310、第二反射壁320在光导装置1的厚度方向上分别设置在光导装置1的两侧。在所述第二光学区30中，所述第一透光区310可与所述第二反射壁320直接相邻地设置，例如，所述第一透光区310定位成比所述第二反射壁320更靠近所述入射区，使得从第一反射壁210朝向第二光学区30反射的光中的一部分到达所述第一透光区310中，并且从该处向环境出射，而从反射壁210朝向第二光学区30反射的光中的另一部分到达所述第二反射壁320中，并且在该处被反射从而继续朝向下游的第三光学区40传播。优选地，所述第一透光区310与所述第二反射壁320协同接收从所述第一反射壁反射的全部光。在一个可选实施例中，所述第二反射壁320例如成型为具备平坦的反射镜面或波状起伏的反射曲面。

在图示的实施例中，所述第一光学区20的第一反射壁210和所述第二光学区的第一透光区310例如是成对设置的，例如如图1、图2(a)和图2(b)所示为一对。这例如是通过将分别充当第一光学区20、第二光学区30的平板状区段整体地成型而实现的。然而，在可选的实施例中，还例如按需设置多个第一反射壁和多个第一透光区，例如按需设置多对第一反射壁和第一透光区；并且在下游，例如相应地设置相同数目的第二反射壁、但仅设置单一的第二透光区。

图2(b)进一步示出如图2(a)中的光路示意图。如图2(a)和图2(b)所示，由此，通过设置成与包括第一反射壁210的第一光学区20相对的第二光学区30，尤其是在第二光学区30中设置了直接相邻布置的第一透光区310与第二反射壁320，则使得能够将从第一反射壁210反射的光分别在第一透光区310与第二反射壁320处分离为两个彼此独立的光路，例如分别产生从第一透光区310处向环境出射作为充当示宽灯的侧面标志灯的出射光，以及从第二反射壁320继续向下游的第三光学区40中的第二透光区410反射以作为尾灯的出射光，从而使得来自同一光源的光被划分为两个出射光，它们的光学性质类似，使得利用单一光源能够实现至少两种功能的灯具，且各自的发光均匀。同时，通过在第一反射壁210处实现全反射，改善了对于入射光的利用率。通过在第一光学区20对面设置连续的第一透光区310和第二反射壁320，来接收从第一光学区20的第一反射壁210全反射的几乎全部的光，也使得经全反射的光几乎全部被利用来实现与第一透光区310和第二透光区410分别对应的灯具的照射，从而也改善了对于入射光的利用率。

在本发明的具体实施例中，在第一反射壁210处实现全反射，根据全反射定律，由于从所述多个准直部110经准直的平行入射光能够在第一反射壁210处满足入射角大于全反射临界角这样的条件，从而确保在第一反射壁210处发生全反射。优选地，例如所述第一反射壁210与耦入入射区的光的光轴成135度的角度。

在本发明的具体实施例中，在第二反射壁320处实现全反射，根据全反射定律，由于从所述第一反射壁210继续行进的光能够在第二反射壁320处满足入射角大于全反射临界角这样的条件，从而确保在第二反射壁320处发生全反射。为了在第二反射壁320处实现全反射，例如，所述第二反射壁可平行于所述第一反射壁设置。

在本发明的替代实施例中，例如，由于结构空间限制，第一光学区20和/或第二光学区30的相关表面在未经过任何处理的情况下不能实现全反射面的功能。为此，在该相关表面上设置额外的反射涂层，以形成第一反射壁210和/或第二反射壁320。

在本发明的一个实施例中，为了确保充当示宽灯的侧面标志灯和/或尾灯处有充分的出射光，例如，在参见图2(a)，将第一透光区310的垂直于绘图平面的方向上的尺寸，即第一透光区310的出光窗口宽度设置为例如2至6mm，和/或将第二透光区410的垂直于绘图平面的方向上的尺寸，即第二透光区410的出光窗口宽度设置为例如5至10mm。

在本发明的一个实施例中，例如，所述第一透光区和第二透光区中的至少一个包括位于其朝向所述光导装置外部的表面处的棱镜阵列结构。该棱镜阵列结构可以起到光扩散的作用，以使从第一透光区310射出的光更为均匀。

在本发明的又一个实施例中，通常充当示宽灯的侧面标志灯和/或尾灯例如需要显示特定图案，由此，例如，用于产生充当示宽灯的侧面标志灯的出射光的第一透光区310和/或用于产生尾灯的出射光的第二透光区410例如设置有配光面。具体地，该配光面也可以用于改变光强的分布，例如，如果期望使得从第一透光区310和/或第二透光区410射出的光具有一定的图案分布，可以在其配光面上形成相应的图案，以将图案赋予经过该配光面的光。具体地，第一透光区310和/或第二透光区410例如具备朝向光导装置1外部凸出的凸起，和/或位于该处的透光环。凸起可以构成各种简单或复杂的图案，而透光环可以提供图案与周围背景之间的清晰的界限。然而，这不是必须的，第一透光区310和/或第二透光区410的具体形式可以根据实际的需要来设计。

在本发明的一个实施例中，所述第一透光区310和第二透光区410例如并非布置于同一个平面上，从而实现从不同的部位出射光。

在本发明的再一个实施例中，所述第一透光区310和/或第二透光区410例如还包括布置在所述光导装置内部的增透膜，从而使得经第一反射壁210反射到该第一透光区310上的光尽可能多地从该处出射而减少向所述光导装置内部折回的反射，和/或使得经第二反射壁320反射到该第二透光区410上的光尽可能多地从该处出射而减少向所述光导装置内部折回的反射，从而减少了待出射光的不期望的向内反射折回，提高了出光率，减少了向内反射折回的光对内部光路的干扰。

作为示例，所述光导装置1可以是一体成型的实心部件，更具体地，即所述入射区10、所述第一光学区20、所述第二光学区30、所述第三光学区40一体成型为所述光导装置1。例如，其可以由由至少部分透明的玻璃、树脂或塑料材料制成，例如PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PC(聚碳酸酯)等等。这样，所述光导装置1可以获得更为紧凑的结构，且便于制造。

在替代的实施例中，所述光导装置1还例如是由至少一个单独成型的实体部件组成的组件，更具体地，例如所述入射区10、所述第一光学区20、所述第二光学区30、所述第三光学区40中的至少一个是单独成型的实体部段，并且与其他部分通过紧密拼合(例如，以形状配合的方式)或其他合适的方式结合成一体，只要能够满足在第二光学区30上对从第一光学区20的第一反射壁210所反射(优选地全反射)的光进行分割为两个分立的光路，并且分别传播至第一透光区310和第二透光区410来独立地出射。

在另外的实施例中，所述第一反射壁310和/或第二反射壁320例如并非是平直的反射镜面，替代地，例如，所述第一反射壁310和/或第二反射壁320是内凹的或外凸的或起伏的反射曲面，只要满足在它们各自的整个表面上优选地满足前述的全反射条件即可。

基于本发明的上述实施例，额外地或替代地，例如，如图3(a)、图3(b)、图3(c)所示，还存在其他实施例，例如，图3(a)、图3(b)、图3(c)分别示出根据本发明实施例的光导装置中的不同形式的入射区的示意图。

在本发明的另一方面的实施例中，还披露了一种照明和/或信号指示设备，包括：根据前述的光导装置；和光源，所述光源被配置用于提供从所述入射区入射的光。优选地，光源发出的光经由光导装置的入射区的作用产生平行的经准直光。因而所述照明和/或信号指示装置具有与其包括的所述光导装置类似的技术效果，在此不再赘述。

图4(a)、图4(b)分别示出根据本发明的实施例的照明和/或信号指示装置的示意性横截面视图，其中，光源0为位于前述光导装置外部的光导，或者为光源配备的朝向所述光导装置引导光线的光引导件，例如图4(b)所示的反射件0’，例如涂覆有金属(例如铝)层的反射凹面。替代地，所述光源还例如配备有通过内部折射朝向所述光导装置引导光线的棱镜作为光引导件。

在本发明的再一方面的实施例中，还披露了一种机动车辆，其具有根据前述的照明和/或信号指示装置2。因而具有所述的照明和/或信号指示装置类似的技术效果，在此不再赘述。

根据本发明的光导装置、照明和/或信号指示装置、机动车辆至少具备如下优点：

本发明的光导装置、照明和/或信号指示装置和机动车辆能够通过包括如上设置的入射区、第一光学区、第二光学区和第三光学区，从而实现来自同一光源的均匀且光利用率高的两个出射光路，减少了所需光源数量，并且克服了不同灯具之间光强分布不均和光路中过多的光损失。

虽然结合附图对本发明进行了说明，但是附图中公开的实施例旨在对本发明优选实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本发明的一种限制。

虽然本发明总体构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体发明构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。

Claims (16)

1.一种光导装置(1)，包括：

入射区(10)；

第一光学区(20)，其在光的传播路径上在所述入射区(10)下游且具备第一反射壁(210)；

第二光学区(30)，在光的传播路径上分配给所述第一光学区(20)，且具备第一透光区(310)和第二反射壁(320)；和

第三光学区(40)，其在所述第二光学区(30)下游且具备第二透光区(410)，

其中，所述第一反射壁(210)配置成接收并朝向所述第二光学区(30)全反射来自所述入射区(10)的光；

所述第一透光区(310)配置成接收并且向环境出射来自所述第一反射壁(210)的光的至少一部分；

所述第二反射壁(320)配置成接收并且向所述第三光学区(40)反射未经所述第一透光区(310)离开所述光导装置(1)的剩余部分的光；和

所述第二透光区(410)配置成接收且出射剩余部分的光。

2.根据权利要求1所述的光导装置(1)，其中，所述光导装置由多个板状区段构成，其中，并非形成在同一个平面上的、分别用作所述入射区(10)和所述第三光学区(40)的两个板状区段由用作所述第一光学区(20)、所述第二光学区(30)的板状区段桥接。

3.根据权利要求2所述的光导装置(1)，其中，所述光导装置由多个板状区段一体地实施，所述第一光学区(20)的第一反射壁(210)和所述第二光学区(30)的第一透光区(310)、第二反射壁(320)在所述光导装置的厚度方向上设置在所述光导装置的两侧。

4.根据权利要求1所述的光导装置(1)，其中，所述入射区(10)包括接收且准直入射光的准直部(110)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的光导装置(1)，其中，所述第一透光区(310)与所述第二反射壁(320)直接相邻，且定位成比所述第二反射壁(320)更靠近所述入射区(10)；且所述第一透光区(310)与所述第二反射壁(320)配置成协同工作以接收从所述第一反射壁(210)反射的全部光。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的光导装置(1)，其中，所述光导装置(1)设有多个彼此对应的所述第一光学区(20)和所述第二光学区(30)。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的光导装置(1)，其中，所述第一反射壁(210)与耦入所述入射区(10)中的光的光轴成135度的角度。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的光导装置(1)，其中，所述第一反射壁(210)和所述第二反射壁上设置有额外的反射涂层，使得所述第一反射壁(210)和所述第二反射壁充当全反射面。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的光导装置(1)，其中，所述第二反射壁(320)平行于所述第一反射壁(210)。

10.根据权利要求1至4中任一项所述的光导装置(1)，其中，所述第一透光区(310)和第二透光区(410)中的至少一个包括位于其朝向所述光导装置外部的表面处的棱镜阵列结构。

11.根据权利要求1至4中任一项所述的光导装置(1)，其中，所述第一透光区(310)和第二透光区(410)中的至少一个包括布置成朝向所述光导装置外部凸出的凸起。

12.根据权利要求1至4中任一项的光导装置(1)，其中，所述第一透光区(310)和第二透光区(410)不在一个平面上。

13.根据权利要求1至4中任一项所述的光导装置(1)，其中，所述第一透光区(310)和所述第二透光区(410)中的至少一个还包括布置在所述光导装置内部的增透膜。

14.根据权利要求1至4中任一项所述的光导装置(1)，其中，所述第一反射壁(210)和第二反射壁(320)中的至少一个是反射曲面。

15.一种照明和/或信号指示设备，包括：

根据权利要求1-14中任一项所述的光导装置(1)；和

光源，所述光源用于提供耦入所述入射区(10)的光。

16.一种机动车辆，其具有根据权利要求15所述的照明和/或信号指示装置。

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