CN104141922B - 光导装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光导装置，其包括：光源部，其用于照射光；有效部，其邻近所述光源部，用于传送所述光源部照射的光；以及导入部，其以大于所述有效部的厚度在所述光源部与所述有效部之间连接于所述有效部，用于向所述有效部传送所述光源部照射的光，因此通过增加光导导入部的入射光量，能够提高光导的光均匀度。根据本发明的光导装置，通过增加光导导入部的入射光量，能够提高光导的光的均匀度。

Description

光导装置
技术领域
本发明涉及一种光导装置，尤其涉及通过增加光导导入部的入射光量，从而能够提高光导内光的均匀度的光导装置。
背景技术
通常，车灯包括前照灯、雾灯、方向指示灯、刹车灯及倒车灯等。
前照灯用于向车辆的前方照射光，以在夜间行车时确保前方视野。雾灯用于在雾天帮助确保驾驶员的视野。另外，开启方向指示灯、刹车灯、倒车灯，可使其他车辆意识到该车的相应行为。
这种车灯一般通过电灯向前方照射光，以提供识别力，但现在为了改善外观效果而在车灯内部采用用于引导光的光导装置。
光导装置的使用目的在于通过实现均匀的灯光填充效果，使设计档次趋于高级，通过成品车的特色造型体现设计品位，以及通过控制光导厚度截面形状、后侧切口的尺寸形状，从而控制使得前面部的外形一致。
但是这种现有光导装置，由于从导入部入射的光逐渐减弱，因此邻近导入部的区域较亮，但是随着远离导入部，具有越来越暗的问题。
发明内容
技术问题
为解决上述的问题，本发明的目的为提供一种通过增加光导导入部的入射光量，从而能够提高光导内光的均匀度的光导装置。
技术方案
为了达成所述目的，本发明提供一种光导装置，其包括：光源部，其用于照射光；有效部，其邻近所述光源部，用于传送所述光源部照射的光；以及导入部，其以大于所述有效部的厚度在所述光源部与所述有效部之间连接于所述有效部，用于向所述有效部传送所述光源部照射的光。
所述导入部的直径从所述光源部沿着朝向所述有效部的方向逐渐减小。
所述导入部的长度是，通过比较所述导入部的厚度增加所对应的光量增加量与产生的脱离增加角所对应的光量减少量，根据比较结果利用光量增加的值算出确定所述导入部的长度的。
所述导入部的长度还根据反射次数增加所对应的光量减少量算出确定。
所述导入部的中心截面的外廓线与所述有效部的外廓线的延长线构成的角θ2的范围为0°<θ2≤2.86°。
所述导入部的长度通过如下数学式算出确定：
x＝(b-a)/(2*tan(θ2))
其中，x是导入部的长度，a是有效部的直径，b是导入部的直径。
技术效果
根据本发明的光导装置，通过增加光导导入部的入射光量，能够提高光导的光的均匀度。
附图说明
图1为用于说明在一般光导装置内光的移动路径的示意图；
图2为显示在图1所示光导装置中光导的厚度及长度所对应的光密度的图表；
图3为显示在图1所示光导装置中光导的厚度及长度所对应的光量的图表；
图4为本发明一个实施例的光导装置的简要剖视图；
图5为显示图4所示光导装置的导入部与有效部的长度所对应的光量的图表；
图6为显示图4所示光导装置的导入部的长度对应的脱离增加角的图表。
附图标记说明
1:光导装置 100:光源部
200:有效部 300:导入部
具体实施方式
下面参照附图详细说明本发明的优选实施例。首先，需要注意的是，在对各图的构成要素赋予参照符号方面，对于相同的构成要素，即使在不同的附图上显示，也尽可能赋予相同的符号。另外，以下将说明本发明的优选实施例，但本发明的技术思想并不限定或限制于此，所属技术领域的技术人员可多样地变形实施，这是不言而喻的。
在说明本发明之前，首先对光导装置的基本原理及设计目的进行说明。
图1为用于说明在一般光导装置内光的移动路径的示意图，图2为显示在图1所示光导装置中光导的厚度及长度所对应的光密度的图表，图3为显示在图1所示光导装置中光导的厚度及长度所对应的光量的图表。
如图1所示，在一般的光导装置10中，通过利用在不同物质构成的两种介质的临界面发生全反射，沿光导管引导光，在引导光的过程中通过光提取镜片(optic)使特定光线朝向前面部。在此设计使得向前面部传播的光量相似，从而设计使得整个光导12的发光效果均匀。
在临界面发生的光的全反射遵守斯涅尔定律(Snell's Law)。
斯涅尔定律由如下数学式表示：
n1sinθ1＝n2sinθ2
其中，n1，n2分别为两个介质的折射率，θ1,θ2分别表示入射角和折射角。
临界角是指光在光纤维内不透过，而是发生反射并传播所需的最小角。若入射角小于临界角，则光以折射状态透过并继续传播，相反，若入射角大于临界角，则入射到第二个介质的光将再次入射到第一个介质。即，介质的临界面像镜子般反射光线，这被称为全反射。
一般来讲，用作光导12的聚碳酸酯(Poly Carbonate)材料的折射率约为1.586。使用该折射率并通过斯涅尔定律计算可知，光导12内部的全反射临界角约为40度。
因此在图1中，从光导12内部到外部的入射角90-θ2必须大于40度，光导12内部才能发生全反射。
再次根据斯涅耳定律，当光源部11的光从空气(光疏介质，n1＝1)入射到光导12(光密介质，n2＝1.586)时，在光源部11的发散角中只有0～65度之间的光会在入射到光导12内后发生全反射。该范围之外的光透过光导12，从而发生损耗。
根据厚度，光导12具有如下特性。
首先，光导12的厚度越厚，能够从光源部11确保更多光量；其次，光导12的厚度越厚，截面的光密度越小。
由图2及图3可知，光导12的厚度越厚，可确保的光量越多，截面的光密度越低。
从这种特性来讲，沿光导12的长度方向，越接近末端部分，光提取镜片(Optic)越大，并且光导12的整体长度也受限制。
因此，在光导12的导入部使用厚度厚的光导12，以从光源部11提取大量光量，而在实际光导12的有效部使用薄光导12，以提高光密度，这便是本发明的特征及设计目的。
图4为本发明一个实施例的光导装置的简要剖视图，图5为显示图4所示光导装置的导入部与有效部的长度所对应的光量的图表，图6为显示图4所示光导装置的导入部的长度对应的脱离增加角的图表。
如图4所示，根据本发明一个实施例的光导装置1，其包括：用于照射光的光源部100；邻近光源部100并且用于传送光源部100照射的光的有效部200；以及以大于有效部200的厚度在光源部100与有效部200之间连接于有效部200，用于将光源部100照射的光传送到有效部200的导入部300。
光源部100用于生成光，可以是诸如灯泡等，在本实施例中使用的是发光二极管(LED:Light Emitting Diode)。
有效部200与导入部300构成光导，导入部300引导光源部100发出的光入射到有效部200，有效部200对此进行引导，通过设置于有效部200内的凹槽(notch)等镜片(Optic)向前面部均匀地发射光。
本实施例中使用直径为10mm的导入部300和直径为8mm的有效部200连接而成的光导。
导入部300的直径从所述光源部100开始，沿着朝向所述有效部200的方向逐渐减小。因此，导入部300的中心截面的外廓线为倾斜状，与有效部200外廓线的延长线构成角θ2。
如图4所示，若光导的直径等于有效部200的直径8mm，那么从相隔2mm的大小为1*1的光源部100入射到光导的发散角的范围为-60°～60°。并且，当光导的直径等于导入部300的直径10mm时，发散角为-66°～66°。即，当导入部300的直径大于有效部200的直径时，通过导入部300入射的光的发散角增加量θ1为6°。
另外如图4所示，通过导入部300的长度x，导入部300的外廓线与有效部200外廓线的延长线构成角θ2，连接光源与导入部300和有效部200的交汇点形成一个线段，该线段与以光源为端点的平行于有效部200外廓线的线段构成角θ3。
如上所述，当光导的折射率为1.586时，光源部100发散的小于65度发散角的光在光导内发生全反射。图4所示的角为光源部100的发散角通过光导内部后的角度。因此，如果光导内的入射角小于50°，则在光导内发生全反射。
考虑以上内容，比较光导直径为8mm的单一结构的情况和导入部300为10mm时的情况，分析光量增加因素和减少因素。
首先，第一个光量减少因素如下：通过入射角增加量θ1(约6°)，可增加进入到光导内的光量。
光量减少因素大致可分为两种。首先如图4所示，在导入部300中，导入部300倾斜地与有效部200构成角θ2，因此部分光在导入部300的临界面透向导入部300外，从而产生光的损耗。由此产生的光损耗量可做常数处理。即如图4所示，在导入部300产生使用有效角从50°减小到50°-θ2的效果。
第二个光量减少因素如下：在图4中50°-θ3-θ2角度区域的光被导入部300的临界面反射，因此反射角度发生变化，使得在光导内发生反射的次数增加。在临界面发生反射的光在每反射一次时，能量减少4％左右，因此光在光导内走得越远，能量衰减效果越大。
如上所述，考虑光量增加因素和光量减少因素，探索能够使光量增加的光导条件。
图5的图表是对导入部300的各长度x对应的长度方向的光量与现有的厚度为直径8mm的光导进行比较的图表。如图5所示，当导入部300的长度为10mm时，反而不如单独使用直径为8mm的光导时的效率，当导入部300的长度大于20mm时，整体而言在约450mm的区间内性能优于现有光导。即，当导入部300的长度小于20mm时，光量减少因素产生的影响更大。
在光量减少因素中将θ2的值定义为脱离增加角，导入部300的长度变化所对应的脱离增加角的变化用图表表示如图6所示。
脱离增加角θ2表示当导入部300的外廓线为倾斜状时，能够在导入部300的临界面实现全反射的角度范围也减小θ2，即图6的图表所显示的脱离增加角。
例如，在图6中当导入部300的长度为6mm时，形成约10度的脱离增加角，并且损失与该值相当的发散角。
由图6的图表可知，当小于20mm时，脱离增加角以指数式增长，因此优选的是以导入部300长度为20mm时的脱离增加角2.86度为基准，使导入部300的长度大于20mm，以使脱离增加角小于2.86度。
即，当把光导有效部200的长度设为‘a’，光导导入部300的厚度设为‘b’时，导入部300的长度可用x＝(b-a)/(2*tan(θ2))表示，因此在该式中，在0°<θ2≤2.86°范围内选定导入部300的长度。对于使用如上所述导入部300的光导来讲，在450mm区间内能够达到增大光量的效果。
如上所述，通过比较导入部300的厚度增加所对应的光量增加结果和产生的脱离增加角及反射次数增加所对应的光量减少结果，根据光量增加所对应的值算出确定所述导入部的长度。
如上所述，根据本发明的光导装置1，通过增加光导导入部300的入射光量，能够提高光导的光均匀度。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求的范围。

Claims (3)

1.一种光导装置，其特征在于，包括：
光源部，其用于照射光；
有效部，其邻近所述光源部，用于传送所述光源部照射的光；以及
导入部，其以大于所述有效部的厚度在所述光源部与所述有效部之间连接于所述有效部，用于向所述有效部传送所述光源部照射的光，
所述导入部的直径从所述光源部沿着朝向所述有效部的方向逐渐减小，
所述导入部的中心截面的外廓线与所述有效部的外廓线的延长线构成的角θ2的范围为0°<θ2≤2.86°，
所述导入部的长度通过如下数学式算出确定：
x＝(b-a)/(2*tan(θ2))
其中，x是导入部的长度，a是有效部的直径，b是导入部的直径。
2.根据权利要求1所述的光导装置，其特征在于：
所述导入部的长度是，通过比较所述导入部的厚度增加所对应的光量增加量与产生的脱离增加角所对应的光量减少量，根据比较结果利用光量增加的值算出确定所述导入部的长度的。
3.根据权利要求2所述的光导装置，其特征在于：
所述导入部的长度还根据反射次数增加所对应的光量减少量算出确定。
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