CN112984419A - 照明装饰装置及导光元件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了照明装饰装置及导光元件。照明装饰装置包括光源和导光元件，光源包括至少一个发光单元，导光元件具有入光面、出光面以及与至少一个发光单元一一对应的至少一组光束扩散结构。每组光束扩散结构包括第一、第二扩束结构，第一扩束结构设置于入光面，用于将对应发光单元射入的光折射扩散成第一扩散光束至第二扩束结构；第二扩束结构设置于导光元件内部，用于将第一扩散光束折射扩散成第二扩散光束至出光面出光。本发明的照明装饰装置能保证出光面长度方向各处的亮度及颜色均匀性好，暗区清晰。

Description

照明装饰装置及导光元件

技术领域

本发明涉及照明装饰装置，尤其涉及用于车辆内部照明和装饰的装置。

背景技术

用于车辆内部照明和装饰的部件，例如氛围灯等，可用于机动车辆内部组合轮廓照明和环境照明。图1示例性地示出了现有的照明装饰装置的结构示意图，如图1所示，照明装饰装置包括用于发光的光源91以及带状的导光元件92。光源91包括一个或多个LED911，LED911设置在电路板912上。导光元件92具有入光面92a和出光面92b。利用上述结构可实现动画效果，例如选择性地控制部分光源的打开或关闭以形成明暗间隔及滚动的效果。

在现有技术中，为满足均匀出光及多色光充分混合的需求，通常会选用较大尺寸的导光元件以提供足够的导光路程，或者是通过多色注塑形成双组件及多组件光导，又或者是选用扩散导光材料制作导光元件的出光部分或者入光部分。以上方式所需结构空间大，生产工艺复杂，加工工序多，成本高。此外，由于光线的扩散不受控制（或难以准确控制），单个LED的出射光会在出光面处充分扩散，形成很大的光斑。在实现动画效果时（例如明暗间隔以及滚动效果），由于光斑较大，会造成光斑与光斑之间不可避免的重叠、以及暗区亮度过高（即暗区不够暗），导致明暗间隔不明显、滚动效果差，动画显示效果达不到要求。而如果改变导光部件尺寸或扩散元件的尺寸来减小光斑扩散尺寸，当满足暗区足够暗时，所有光源全部点亮时的亮度均匀性又会变差。

此外，现有技术在发光区域的端部仍然会呈现出较差的光学效果，如亮度远低于中间部分，或者多色光混合不完全，在混合色末尾出现其中某单一颜色，给用户带来较差的光学体验。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种照明装饰装置，其能保证出光面长度方向各处的亮度及颜色均匀性好，暗区清晰，且所需的结构空间小、部件加工简单。

本发明所要解决的又一技术问题在于提供一种导光元件。

本发明实施例提供了一种照明装饰装置，包括光源和导光元件，光源包括至少一个发光单元，导光元件具有入光面和出光面；其特点在于，导光元件设有与至少一个发光单元一一对应的至少一组光束扩散结构；每组光束扩散结构包括第一扩束结构和第二扩束结构，第一扩束结构设置于入光面，用于将对应发光单元射入的光折射扩散成第一扩散光束至所述第二扩束结构；第二扩束结构设置于导光元件内部，用于将第一扩散光束折射扩散成第二扩散光束至出光面出光。

本发明实施例还提供了一种导光元件，导光元件具有入光面和出光面；其特点在于，该导光元件设有至少一组光束扩散结构；各光束扩散结构包括第一扩束结构和第二扩束结构，第一扩束结构设置于入光面，用于将外部的发光单元射入的光折射扩散成第一扩散光束至第二扩束结构；第二扩束结构设置于导光元件内部，用于将第一扩散光束折射扩散成第二扩散光束至出光面出光。

上述的导光元件，其中，导光元件包括主体部、第一侧部和第二侧部；第一侧部和第二侧部分别位于主体部的左右两侧，并分别与主体部相连；主体部正对光源，且主体部的长度与光源的长度相等；第一侧部和所述第二侧部内分别设有第一侧凸透镜和第二侧凸透镜，第一侧凸透镜用于将光源射向导光元件左侧面的光折射至出光面，第二侧凸透镜用于将光源射向导光元件右侧面的光折射至出光面。

本发明至少具有以下技术效果：

1、本发明实施例在入光面和光传播路径上分别设置了扩束结构用以改变和控制光源所发的光在出光面处光斑的宽度，在保证光学均匀性及混光效果的同时，能确保形成清晰的暗区，同时实现动画显示时暗区可控的效果；

2、本发明实施例将发光单元发出的光线多次折射，用以改善出光宽度及光学交叉，缩短了传统导光元件设计所需的大光程，使照明装饰装置的总体尺寸能保持得较小，从而适合更多的车型；

3、根据本发明实施例的导光元件在两侧分别设有凸透镜，使得原本射在侧壁上的光线折射到出光面上，改善了出光面端部的光学效果，提高了光线利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了现有的照明装饰装置的结构示意图。

图2示出了根据本发明第一实施例的照明装饰装置的结构示意图。

图3示出了根据本发明第一实施例的导光元件的结构示意图。

图4示出了根据本发明第二实施例的照明装饰装置的结构示意图。

图5和图6分别示出了示出了现有照明装饰装置和本发明第一实施例的照明装饰装置进行明暗间隔显示时出光面沿长度方向的光强分布图。

图7示出了根据本发明第三实施例的照明装饰装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

请参阅图2和图3。根据本发明第一实施例的照明装饰装置，包括光源1和导光元件2。

光源1包括至少一个发光单元11。在本实施例中，光源1包括多个发光单元11，发光单元11为LED（发光二极管）。LED11设置在电路板12上，电路板12可以是刚性或者柔性的电路板。在光源1具有多个LED11的情况下，这些LED可发出单色光或多色光，光源1为颜色可变化发光模块。多个LED11可产生混合光，如混合白光。

导光元件2具有入光面2a、出光面2b、以及与至少一个发光单元11一一对应的至少一组光束扩散结构。导光元件可以为高分子聚合物所成型的部件，亦可以是光学玻璃所成型的部件。导光元件可以是透明或者具有扩散功能单组件光导。

每组光束扩散结构包括第一扩束结构31和第二扩束结构32，第一扩束结构31设置于入光面2a，用于将对应发光单元11射入的光折射扩散成第一扩散光束41至第二扩束结构32；第二扩束结构32设置于导光元件2的内部，用于将第一扩散光束41折射扩散成第二扩散光束42至出光面2b出光。

在本实施例中，第一扩束结构31、第二扩束结构32和相对应的发光单元11共轴设置，即第一扩束结构31、第二扩束结构32和相对应的发光单元11的中心轴线位于同一条直线上。

在本实施例中，第一扩束结构31为凹透镜，该凹透镜由入光面正对于对应发光单元的位置处向内凹陷而形成；第二扩束机构32为凸透镜，凸透镜32的折射率小于导光元件的折射率。可选地，凸透镜32为空气凸透镜，即凸透镜32呈孔状，孔内的透光介质为空气。在另一实施例中，如图4所示，也可选择折射率小于光导材料的折射率的材料作为凸透镜32的填充部分。

可选地，凸透镜32为平凸透镜，平凸透镜的平面侧面向凹透镜31。

如图2所示，发光单元11发出的光线在入光位置经过凹透镜31，凹透镜31的弧形入光面使得光线在进入导光元件2时经过第一次折射扩散，并能够避免光线在入光面2a处发生全反射。第一扩散光束41在传播路径中再经过平凸透镜32（图2的示例中），平凸透镜32的入光面为平面，目的是让光线更多地从介质中折射出来（进一步扩散），而非发生全反射，经过平凸透镜进一步扩散后，第二扩散光束42的发光宽度明显变大，优化了均匀性。同时，由于光学多次在空气和介质中折射，使得多色光线更多的相互穿插，混光效果更好。

本实施例的上述结构利用介质凹透镜加空气凸透镜的组合，利用透镜对光线的控制作用，既可以实现全亮显示时亮度的均匀性，又可以保证动画显示时暗区可控的效果，且所需的结构空间小、部件加工简单。即：在所有发光单元11全点亮时，通过介质凹透镜加空气凸透镜的组合，光线被三次扩散和混合，相比其它类型的透镜组合，单个发光单元的光可以更有效地扩散混合，且光线利用率高，因此出光面上沿着出光面长度方向各处的亮度/颜色均匀性好。当显示动画效果时（例如发光单元被选择性地点亮以形成明暗间隔和滚动效果），由于空气凸透镜对光线的控制（即扩散被透镜局限于一定的角度范围内），因此发光单元发出的光在出射面处不会因为过度的扩散而形成连成一片的光斑，从而可以确保形成清晰的暗区（即暗区足够暗）。此外，由于发光单元的光斑经过了凸透镜的扩散扩大，相比其它类型的透镜，当明暗间隔显示时，亮区之间的暗区尺寸可以控制到更小的范围，从而在随时间改变发光单元的状态（开关、亮度或色彩）时，更有利于形成连续滚动的效果，如果亮区与暗区尺寸接近，则在显示滚动效果时，使用者观察到的滚动的连续性差。本实施例在带有动画效果的车内照明/氛围装饰装置中，有较好的应用，如常见的充电模式：亮暗间隔滚动。

导光元件2的形状不限于直线形，亦可根据空间及效果设为其它形状，例如弧形。

图5和图6分别示出了示出了现有照明装饰装置和本发明第一实施例的照明装饰装置进行明暗间隔显示时出光面沿长度方向的光强分布图，图中的纵轴单位cd/m²。由图5和图6可见，图5的暗区相比图6更亮，明暗对比不明显，而图6的暗区相比图5更暗，明暗对比更明显。

本实施例中，入光面2a和出光面2b分别位于导光元件2彼此相对的两侧。进一步地，为配合更好的光学效果，可在入光面2a或者出光面2b增加皮纹或者细小光学花纹。

本实施例中，导光元件2面向光源1的一侧设有与至少一个发光单元11一一对应的至少一个弧状凸起21，入光面2a由所述至少一个弧状凸起21的顶部组成。

在其它的实施方式中，凸透镜32面向凹透镜31的那一面为向内凹陷（即向出光面2b一侧凹陷）的圆弧面，该圆弧面的曲率半径大于凸透镜32背对凹透镜31的那一面的曲率半径。

在第一实施例中，导光元件2的长度与光源1的长度相等。请参考图4和图7，在第二和第三实施例中，导光元件2的长度大于光源1的长度，此时导光元件2包括主体部200、第一侧部201和第二侧部202；第一侧部201和第二侧部202分别位于主体部200的左右两侧，并分别与主体部200相连。主体部200正对光源1，且主体部200的长度与光源1的长度L相等。第一侧部201和第二侧部202均不足以多放一颗LED11。第一侧部201和第二侧部202内分别设有第一侧凸透镜51和第二侧凸透镜52，第一侧凸透镜51用于将光源1射向导光元件2左侧面的光折射至出光面2b，第二侧凸透镜52用于将光源1射向导光元件2右侧面的光折射至出光面2b。

第二和第三实施例运用了凸透镜原理，使得原本射向侧壁的光线经过较大角度折射后射到了出光面上，从而使得导光元件两端不会出现暗区，保证了端部的亮度和颜色均匀性。

本实施例的照明装饰装置可以是汽车内挡风玻璃下仪表盘上的照明装饰装置，也可以是车内门板上及地板上的照明装饰装置。

本发明实施例的照明装饰装置通过调节凹透镜31和凸透镜32的尺寸（如长宽、焦距），实现光线的扩散并对光线扩散的方向进行控制，在保证光学均匀性及混光效果的同时，控制了单颗LED发出的光呈现在出光面上的光斑大小，使得光线可控，暗区清晰，可以满足较复杂动画的出光需求。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种照明装饰装置，包括光源和导光元件，所述光源包括至少一个发光单元，所述导光元件具有入光面和出光面；其特征在于，所述导光元件设有与所述至少一个发光单元一一对应的至少一组光束扩散结构；

每组所述光束扩散结构包括第一扩束结构和第二扩束结构，所述第一扩束结构设置于所述入光面，用于将对应发光单元射入的光折射扩散成第一扩散光束至所述第二扩束结构；所述第二扩束结构设置于所述导光元件内部，用于将所述第一扩散光束折射扩散成第二扩散光束至所述出光面出光。

2.根据权利要求1所述的照明装饰装置，其特征在于，所述第一扩束结构、所述第二扩束结构和相对应的发光单元共轴设置。

3.根据权利要求1或2所述的照明装饰装置，其特征在于，所述第一扩束结构为凹透镜，所述凹透镜由所述入光面向内凹陷而形成；

所述第二扩束机构为凸透镜，所述凸透镜的折射率小于所述导光元件的折射率。

4.根据权利要求3所述的照明装饰装置，其特征在于，所述的凸透镜为空气凸透镜。

5.根据权利要求3所述的照明装饰装置，其特征在于，所述的凸透镜为平凸透镜，所述平凸透镜的平面侧面向所述凹透镜；

或者是，所述凸透镜面向所述凹透镜的那一面为向内凹陷的圆弧面，所述圆弧面的曲率半径大于所述凸透镜背对凹透镜的那一面的曲率半径。

6.根据权利要求1或2所述的照明装饰装置，其特征在于，所述入光面和所述出光面分别位于所述导光元件彼此相对的两侧。

7.根据权利要求1所述的照明装饰装置，其特征在于，所述导光元件面向所述光源的一侧设有与所述至少一个发光单元一一对应的至少一个弧状凸起，所述入光面由所述至少一个弧状凸起的顶部组成。

8.根据权利要求1或7所述的照明装饰装置，其特征在于，所述导光元件包括主体部、第一侧部和第二侧部；所述第一侧部和所述第二侧部分别位于所述主体部的左右两侧，并分别与所述主体部相连；

所述主体部正对所述光源，且主体部的长度与光源的长度相等；所述第一侧部和所述第二侧部内分别设有第一侧凸透镜和第二侧凸透镜，所述第一侧凸透镜用于将所述光源射向导光元件左侧面的光折射至所述出光面，所述第二侧凸透镜用于将所述光源射向导光元件右侧面的光折射至所述出光面。

9.根据权利要求1所述的照明装饰装置，其特征在于，所述发光单元为LED。

10.一种导光元件，所述导光元件具有入光面和出光面；其特征在于，所述导光元件设有至少一组光束扩散结构；

各所述光束扩散结构包括第一扩束结构和第二扩束结构，所述第一扩束结构设置于所述入光面，用于将外部的发光单元射入的光折射扩散成第一扩散光束至所述第二扩束结构；所述第二扩束结构设置于所述导光元件内部，用于将所述第一扩散光束折射扩散成第二扩散光束至所述出光面出光。

11.利用如权利要求10所述的导光元件，其特征在于，所述第一扩束结构、所述第二扩束结构和所述发光单元共轴设置。

12.根据权利要求10或11所述的导光元件，其特征在于，所述第一扩束结构为凹透镜；

所述第二扩束结构为凸透镜，所述凸透镜的折射率小于所述导光元件的折射率。

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