CN102853356A

CN102853356A - 利用透镜成像控制车灯热点的方法

Info

Publication number: CN102853356A
Application number: CN2011103756905A
Authority: CN
Inventors: 赵仁成
Original assignee: Phoenix Optronics Corp
Current assignee: Phoenix Optronics Corp
Priority date: 2011-06-30
Filing date: 2011-11-23
Publication date: 2013-01-02
Also published as: TW201300258A; TWI441745B; US20130003402A1; US8506145B2

Abstract

本发明是涉及一种利用透镜成像控制车灯热点的方法，包括：提供一具备特定形状及尺寸的面光源，又在面光源前方设一透镜，令面光源相对于透镜焦平面上的不同位置，而利用改变面光源的尺寸(如高度H)及透镜的焦距(f)可决定面光源经由透镜投射光线的张角α，进而可决定并控制车灯光学模块投射热点的范围，以便较容易地使车灯产生符合规范的光型。

Description

利用透镜成像控制车灯热点的方法

技术领域

本发明是涉及一种控制车灯热点的方法，尤指一种利用透镜成像控制车灯热点的方法。

背景技术

美国法规FMVSS108(Federal Motor Vehicle Safety Standard)中规范了机动车辆所使用“灯、反光装置以及相关设备”的相关基准，其图15-1及图15-2分别规范了远光(UPPER BEAM)车头灯和近光(LOW BEAM)车头灯的光度(PHOTOMETRIC)要求。由于FMVSS108为机动车辆的安全标准，为确保行车与行人安全，对于车灯投射光型也有具体的规范。由前述FMVSS108的图15-1、图15-2对于不同形式远光车头灯及近光车头灯在不同角度下的光度要求可知，车灯投射光线有一定的热点(HOTSPOT)范围及光度大小要求。为满足前述要求，车灯采用了各种不同的技术以满足前述基准的规定，例如采用构造复杂的光学灯罩，该灯罩上具有许多不同特性的光学构造，使光源通过该灯罩时，利用光学构造对于通过光线产生不同的处理(聚焦、折射等等)，以期使车灯射出的光线能够满足要求，然而前述光学灯罩涉及精密的光学元件制造技术，故开发成本高，且产生变异的机率也相对较高，因此如何满足安全规定，又可降低开发难度，实有待进一步谋求可行的技术方案。

发明内容

因此本发明主要目的在提供一种车灯光学模块利用光学原理控制车灯光型的方法，主要是利用特定形状的发光元件配合透镜成像的原理，以便较容易地使车灯产生符合规范的光型。

为达成前述目的采取的主要技术手段是令前述方法包括：

提供一具备第一形状及一第一尺寸的面光源；

在面光源前方设一透镜；

决定面光源与透镜间的焦距；

根据面光源的第一尺寸与焦距决定面光源通过透镜后的张角，进而产生一具备第一形状及特定范围的车灯光型。

利用前述方法，可根据面光源的形状决定车灯光型的形状，又通过面光源相对于透镜焦平面的不同位置以改变光线通过透镜后的张角，以决定车灯光型的范围，由此可轻易地提供符合安全基准的车灯光型。

附图说明

图1A～1C是一般透镜成像原理的示意图。

图2是前述透镜成像原理中光源相对透镜的张角变化的示意图。

图3是本发明利用透镜成像原理使面光源改变相对透镜的张角变化示意图。

图4是本发明面光源通过透镜投射光线的张角与车灯光型的关系示意图。

图5是本发明面光源通过透镜投射光线的张角与车灯光型的又一关系示意图。

图6是本发明的结构示意图。

图7是本发明面光源尺寸与车灯光型范围的相对关系示意图。

具体实施方式

以下配合附图及本发明的较佳实施例，进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段。

关于本发明控制车灯光型的方法，主要是利用透镜成像原理，如图1所示，一般的透镜成像观念是当一点光源L放在一透镜M的焦点上，该点光源L通过透镜M投射出去的光线是平行于透镜M光轴的光线(如图1A所示)。然而当点光源L不是位在透镜M的焦点上，而是在透镜M焦平面上的其他位置时(如图1B、1C所示)，则点光源L通过透镜M投射出去的光线将与光轴呈现一斜角，其中如图1B所示，当点光源L位于透镜M焦平面的上端时，经由透镜M投射的光线是相对于光轴向下倾斜；反之，如为图1C所示，当点光源L位于透镜M焦平面的下端时，经由透镜M投射的光线是相对于光轴向上倾斜。

由上述可知，利用前述的透镜成像特性，可以改变光的投射角度。因此，当采用的光源是在一个面上全面发光(以下称为面光源LS)，则面光源LS各个发光部位是分别对应透镜M焦平面上的各个位置，因此可以定义出该面光源LS相对于该透镜M许多不同的张角θ(如图2所示)，进一步而言，若采用一个面光源LS，并提供一相对于透镜M的焦距(f)，即可决定该面光源LS通过透镜M投射光线的张角α(如图3所示)。

本发明利用前述原理与特性，可以将一车灯产生的光线投射在车灯安全基准(例如FMVSS 108)所规范的热点(HOTSPOT)上，并可进一步控制热点的范围。

请参阅图4所示，图中央靠右位置所示的矩形区块是一个高度为H’、宽度为W’的车灯光型(热点)，该车灯光型是由左斜下方所示的面光源10经过透镜成像处理后所产生的。该面光源10的平面示意构造是如图4左侧所示，其具有一高度H及一宽度W，如图所示，该车灯光型的形状和面光源10的形状相同，但在本实施例中，面光源10的高度H、宽度W并不分别等于车灯光型的高度H’及宽度W’，主要是经由改变面光源LS通过透镜投射光线的张角α来达成，换言之，通过调整张角α大小可以改变车灯光型的范围(如图5所示)；另一方面，若如图5所示，改变面光源LS高度H和宽度W的比例，则车灯光型的高度H’和宽度W’比例也会随之改变。

而本发明的车灯光学模块即利用前述原理使其光线投射在符合安全基准的热点上。

如图6所示，本发明主要是令一车灯光学模块具有一面光源10，在本实施例中，该面光源10是由发光二极管芯片构成，其为矩形状，并具有一高度H及一宽度W，其中高度H等于宽度W(1∶1)；该面光源10的形状决定了车灯光学模块产生车灯光型的形状。

又在面光源10前方设一透镜20，并令面光源10和透镜20间具有一焦距(f)，根据下列的透镜成像公式，焦距(f)将决定面光源10相对于透镜20的张角α大小：

α = 2 \tan^{- 1} \frac{H}{2 f}

其中H＝1mm，至于f(焦距)于本实施例中为22～45mm，也就是

\frac{H}{2 f} = \frac{1}{2 (22 ~ 45)} .

根据上述原理可以决定前述张角α大小，从而决定车灯光型的边界与范围。在前述实施例中说明了面光源10的形状和车灯光型的关系，也说明了面光源10的高度H对于张角α及车灯光型范围的影响。基于上述关系，本发明可进一步调整面光源10的高度H与宽度W的比例，以改变车灯光型的范围，如图7所示，图左侧所示面光源10’的高度H与宽度W比例为1∶4，而图中央靠右位置所示车灯光型的高度H”与宽度W”比例也为1∶4，也就是当调整了面光源10’的高度H与宽度W比例，车灯光型的高度H”与宽度W”比例也会跟着改变。必须说明的是：关于面光源10’高度H与宽度W的比例并不限于上述的1∶4，其可视实际需求予以调整，该高度H与宽度W可行的比例范围为1∶1～6。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种利用透镜成像控制车灯热点的方法，其特征在于包括：

提供一具备第一形状及一第一尺寸的面光源；

在面光源前方设一透镜；

决定面光源与透镜间的焦距；

根据面光源的第一尺寸与焦距决定面光源通过透镜后的张角α，进而产生一具备第一形状及特定范围的车灯光型。

2.根据权利要求1所述利用透镜成像控制车灯热点的方法，其特征在于所述的面光源呈矩形状，借以通过透镜产生一呈矩形状的车灯光型。

3.根据权利要求2所述利用透镜成像控制车灯热点的方法，其特征在于所述的面光源具有一高度及一宽度，其中高度与宽度的比例是1∶1～6。

4.根据权利要求1至3项中任一项所述利用透镜成像控制车灯热点的方法，其特征在于所述的张角α是由以下公式所决定，其中H为面光源高度，f为透镜相对于面光源的焦距：

α = 2 \tan^{- 1} \frac{H}{2 f} .

5.根据权利要求4所述利用透镜成像控制车灯热点的方法，其特征在于所述面光源的高度H为1mm，所述的透镜相对于面光源的焦距为22～45mm。

6.根据权利要求1至3中任一项所述利用透镜成像控制车灯热点的方法，其特征在于该面光源是由发光二极管芯片构成，其高度及宽度是指发光二极管芯片的高度与宽度。

7.根据权利要求4所述利用透镜成像控制车灯热点的方法，其特征在于该面光源是由发光二极管芯片构成，其高度及宽度是指发光二极管芯片的高度与宽度。

8.根据权利要求5所述利用透镜成像控制车灯热点的方法，其特征在于该面光源是由发光二极管芯片构成，其高度及宽度是指发光二极管芯片的高度与宽度。