CN104696846A - 一种车灯用led光学结构 - Google Patents

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Abstract

一种车灯用LED光学结构,包括设置于LED灯体正面、用于扩散光型的花纹结构面及设置于LED灯体花纹结构面后方的LED光源。其特征在于，在所述LED灯体花纹结构面正后方设置光导内配光镜，在所述光导内配光镜一侧设置LED光源，即所述LED光源设置于LED灯体花纹结构面后方侧部，在所述光导内配光镜对应于所述LED光源一侧形成自由曲面的反射镜面，使得来自所述LED光源的光在自由曲面的反射镜面上发生全发射后，到达所述光导内配光镜的LED灯体花纹结构面。使不同颜色光源的复合点灯效果均达到连续、均匀，形成连续均匀发光的光带。

Description

一种车灯用LED光学结构
技术领域：
本发明涉及车灯制造领域，具体地，本发明涉及一种车灯用LED光学结构，所述车灯用LED光学结构带有厚壁内配光镜。
背景技术
目前，LED灯广泛用于车灯。LED车灯可分为信号灯和照明灯两大类。信号灯一般有转向灯、刹动灯、超车灯和应急灯等，其作用是向外界提供信号，照明灯主要有前大灯、雾灯、尾灯、牌照灯、室内阅读灯等，提供照明之用。
以往，LED汽车灯采用这样一种厚壁内配光学结构，所述厚壁内配光学结构前方照射面形成为花纹形式(鱼眼、柱状、菱形、六角)，以配合灯具造型，满足车灯的立体感要求。所述厚壁内配光学结构照射面后面为多颗向前直射、与所述光学结构前方照射面花纹形式配合的LED光源。
以往，为达到良好的点亮效果，LED车灯光学结构前方花纹照射面与其后方的LED光源需要一定的纵深，由此，导致LED光源常受灯体空间限制。为解决所述问题，以往常采用带台阶的软板连接，即柔性LED灯带，再通过铝支架散热。
但采用带台阶的软板连接，即柔性LED灯带的技术方案对成本的要求更高。
另外，随着汽车的发展，对LED车灯设计追求更柔和均匀的窄条光带效果，即具有流线的精致高端的视觉效果。
然而，以往，由于LED灯体正面设置具有扩散光型作用的花纹，使得LED灯体背面需设置光源入射面直接对LED灯体正面入光，此时，在LED灯体正面设置的灯体花纹造型对LED灯体背后设置的光源入射面有空间要求。另外，由于每颗LED光源的设置需要一定的散热面积，同样需要对于空间的较大要求，由此，导致每两颗LED间的设置间隙受较大限制，每两颗LED间的间隙一般不小于16mm，这样难以达到灯光完全连续的效果。
发明内容
为克服所述问题，本发明的目的在于：提供一种车灯用LED光学结构,所述车灯用LED光学结构带有厚壁内配光导内配光镜，所述车灯用LED光学结构特别适合于汽车行车灯、位置灯等LED信号灯。
根据本发明的光学结构，改变了LED的摆放方式，采用LED折射加全反射原理，使多数光线受控制地向前方折射出去，不再局限于LED直射加台阶软板的结构，由此节省了整个系统的摆放空间；同时，根据本发明的光学结构，改变了LED的摆放方式，采用LED折射加全反射原理，减小了两颗LED之间间隙的限制，使LED的点亮效果能够更连续；对于车灯设置的纵深要求更低。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种车灯用LED光学结构,包括设置于LED灯体正面、用于扩散光型的花纹结构面及设置于LED灯体花纹结构面后方的LED光源，其特征在于，
在所述LED灯体花纹结构面正后方设置光导内配光镜，在所述光导内配光镜一侧设置LED光源，即所述LED光源设置于LED灯体花纹结构面后方侧部，在所述光导内配光镜对应于所述LED光源一侧形成自由曲面的反射镜面，使得来自所述LED光源的光在自由曲面的反射镜面上发生全发射后，到达所述光导内配光镜的LED灯体花纹结构面。
根据本发明的一种车灯用LED光学结构,其特征在于，所述LED光源以多颗LED的阵列形式设置于LED线路板上。
所述LED光源以多颗LED的阵列形式设置于LED线路板上时，不受LED安装前后落差的限制，在正视图曲率(图4所示)变化不大的情况下，可尽量将LED布在一块线路板上，共用一块线路板散热，所需面积较小。同时LED可在许可的情况下尽量靠近以达到更佳的点灯效果。
根据本发明，光线通过LED下方的平面折射后多数在自由曲面的反射镜面上发生全发射，达到正面的花纹结构面。
根据本发明的一种车灯用LED光学结构,其特征在于，所述LED光源下方入光面为平面。
由此，使得经过第一层平面的折射后可以使所述LED光源光线更加汇聚，能有更多的光线打在背面的自由曲面的反射镜面上发生全发射，使整个系统的光学输出效率更高。
根据本发明的一种车灯用LED光学结构，LED线路板是用PCB硬板做组装线路板，LED可用贴片LED进行组装，也可用直插LED进行组装，视需要不同而采用不同的元件。
根据本发明的一种车灯用LED光学结构，自由曲面的反射镜面不是规则的几何图形，而是计算机通过复杂的运算、优化临界参数、应用仿真程序而产生的三维曲面。从自由曲面的反射镜面反射出的光线即为满足法规要求的光型，它起到了抛物面前照灯中反光镜和配光镜双重作用。
根据本发明的一种车灯用LED光学结构,其特征在于，所述LED光源的每颗LED对应一块自由曲面的反射镜面。
优选的是，所述LED光源的每颗LED对应的一块自由曲面的反射镜面，其形状为以该LED为焦点、正前方为光轴的类似抛物面。
根据本发明的一种车灯用LED光学结构,其特征在于，相邻两颗LED间的间隙为2-15mm。
根据本发明的一种车灯用LED光学结构,其特征在于，相邻两颗LED间的间隙为2-10mm。
根据本发明的一种车灯用LED光学结构,其特征在于，相邻两块自由曲面的反射镜面间形成落差，用台阶相连。
内配光镜背面每颗LED对应一块自由曲面的反射镜面，其形状较类似于以该LED为焦点的，正前方为光轴的抛物面，相邻两块自由曲面的反射镜面间根据需要可用台阶相连。光线通过LED下方的平面折射后多数在自由曲面的反射镜面上发生全发射，达到正面的花纹结构面上。
所述相邻两块自由曲面的反射镜面可形成台阶落差。
根据本发明的一种车灯用LED光学结构,其特征在于，所述LED灯体花纹结构面形成落差，用台阶相连。
根据本发明的一种车灯用LED光学结构,其特征在于，所述LED灯体花纹结构面形成的台阶落差为0-4mm，
所述LED灯体花纹结构面形成的台阶落差与两颗LED间的间隙对应。
本发明中的光学系统可以实现从正面及侧面看，均为连续的点灯效果。同时，由于LED之间的距离限制大大减小，可实现不同颜色光源复合的光学系统，使不同颜色复合光源的点灯效果均达到连续、均匀。
根据本发明的一种车灯用LED光学结构,其特征在于，整个厚壁光导内配光镜用热固性塑料(Bulk Moulding Compound，简称BMC)一次注塑成型。
根据本发明的一种车灯用LED光学结构,其特征在于，整个厚壁内配光镜使用PC或者PMMA一次注塑成型。
由此，能使光源发出的光线在其中发生全反射，使多数光线受控制地向前方折射出去。
根据本发明，内配光镜正面的花纹不局限于具体花纹形式(鱼眼、柱状、菱形、六角，可根据造型需要改变。
根据本发明的光学结构，可以实现正面及侧面均连续的点灯效果，同时，由于LED之间的距离限制大大减小，可实现不同颜色光源复合的光学系统，使不同颜色光源的点灯效果均达到连续、均匀。点灯效果为一条连续均匀发光的光带，光带上带有细小的花纹线，即是不点灯情况下看到的正面花纹外形。
根据本发明的光学结构，改变了LED的摆放方式，使LED车灯的方案不再局限于LED直射加台阶软板的结构，而是采用LED折射加全反射原理，使多数光线受控制地向前方折射出去。由此节省了整个系统的摆放空间，减小了两颗LED之间间隙的限制，使点亮效果能够更连续，对于车灯设置的纵深要求更低。
附图说明：
图1为本发明的车灯用LED光学结构的灯体花纹结构面正视图。
图2为本发明的车灯用LED光学结构的光导结构后视图。
图3为本发明的车灯用LED光学结构的光导结构俯视图。
图4为本发明的车灯用LED光学结构纵向剖视图。
图5为本发明的车灯用LED光学结构的光导结构示意图。
图6为以往车灯用LED光学结构的示意图。
附图中的厚壁内配光镜复合了白光和黄光两种光色。
图1中，LED排布在内配光导内配光镜正上方的一块FR4板上，两种光色LED间隔排布，两两间距相等。可以看见正面颗粒状的花纹分割。
图2中，可以看到一张自由曲面的反射镜面对应一颗LED，中间有台阶连接。
图3中，可见内配光镜具有一定的纵深，LED排布的趋势与灯具轮廓接近。正面和背面的花纹以台阶相连。
图4中，可以看出靠近LED的上表面为一条直线，下方为一条类似抛物线趋势的曲线(或者是折线)。
图中，1为LED灯体正面、用于扩散光型的花纹结构面，2为设置于LED灯体花纹结构面后方侧部的LED光源，3为光导内配光镜，4为LED对应的自由曲面的反射镜面，5为相邻两颗LED的两张自由曲面的反射镜面之间形成的台阶，6为相邻两颗LED的两张自由曲面的反射镜面对应的两个花纹单元之间形成台阶，7为饰圈，8为配光镜。
具体实施方式
实施例
一种车灯用LED光学结构,包括设置于LED灯体正面、用于扩散光型的花纹结构面及设置于LED灯体花纹结构面后方的LED光源。在所述LED灯体花纹结构面正后方设置光导内配光镜，整个厚壁光导内配光镜用PC或者PMMA一次注塑成型。
在所述光导内配光镜一侧设置LED光源，即所述LED光源设置于LED灯体花纹结构面后方侧部，在所述光导内配光镜对应于所述LED光源一侧形成自由曲面的反射镜面，使得来自所述LED光源的光在自由曲面的反射镜面上发生全发射后，到达所述光导内配光镜的LED灯体花纹结构面。
所述LED光源以多颗LED的阵列形式设置于LED线路板的FR4板上。两颗LED间的间隙为2-10mm。
所述LED光源以多颗LED的阵列形式设置于LED线路板上时，不受LED安装先后落差的限制，在正视图曲率变化不大的情况下，可尽量将LED布在一块线路板上，共用一块线路板散热，所需面积较小。同时LED可在许可的情况下尽量靠近以达到更佳的点灯效果。
根据本发明，光线通过LED下方的平面折射后多数在自由曲面的反射镜面上发生全发射，达到正面的花纹结构面。另外，所述LED光源下方入光面为平面，由此，使得经过该平面的折射可以使所述LED光源光线更加汇聚，能有更多的光线打在自由曲面的反射镜面上发生全发射，使整个系统的输出效率更高。
根据本发明的一种车灯用LED光学结构，LED线路板是用PCB硬板做组装线路板，LED可用贴片LED进行组装，也可用直插LED进行组装，视需要不同而采用不同的元件。所述LED线路板用LED有18颗LED、24颗LED、30颗LED、36颗LED、40颗LED等多种规格。
所述LED光源的每颗LED对应一块自由曲面的反射镜面，其形状为以该LED为焦点、正前方为光轴的类似抛物面。
内配光镜背面每颗LED对应一块自由曲面的反射镜面，其形状较类似于以该LED为焦点的，正前方为光轴的抛物面，相邻两块自由曲面的反射镜面间根据需要可用台阶相连。光线通过LED下方的平面折射后多数在自由曲面的反射镜面上发生全发射，达到正面的扩散花纹上。
本实施例中，灯体花纹结构面的花纹形式包括鱼眼、柱状、菱形、六角状，可根据造型需要改变。
如图2，5所示，可以看到一张自由曲面的反射镜面对应一颗LED，相邻两块自由曲面的反射镜面间形成落差，中间有台阶连接。
如图3-6所示，可见光导内配光镜在灯体花纹结构面与自由曲面的反射镜面之间具有一定的纵深，LED排布的趋势与灯具轮廓接近。所述灯体花纹结构面形成落差，并以台阶相连。
如图4,6所示，可以看出靠近LED的上表面为一条直线，下方为一条类似抛物线趋势的曲线。
根据本发明的光学结构，可以实现正面及侧面均连续的点灯效果，同时，由于LED之间的距离限制大大减小，可实现不同颜色光源复合的光学系统，使不同颜色光源复合的点灯效果均达到连续、均匀。点灯效果为一条连续均匀发光的光带，光带上带有细小的花纹线，即是不点灯情况下看到的正面花纹外形。
根据本发明的光学结构，改变了LED的摆放方式，使LED车灯的方案不再局限于LED直射加台阶软板的结构，而是采用LED折射加全反射原理，使多数光线受控制地向前方折射出去。由此节省了整个系统的摆放空间，减小了两颗LED之间间隙的限制，使点亮效果能够更连续，对于车灯设置的纵深要求更低。

Claims (8)

1.一种车灯用LED光学结构,包括设置于LED灯体正面、用于扩散光型的花纹结构面及设置于LED灯体花纹结构面后方的LED光源，其特征在于，
在所述LED灯体花纹结构面正后方设置光导内配光镜，在所述光导内配光镜一侧设置LED光源，即所述LED光源设置于LED灯体花纹结构面后方侧部，在所述光导内配光镜对应于所述LED光源一侧形成自由曲面的反射镜面，使得来自所述LED光源的光在自由曲面的反射镜面上发生全发射后，到达所述光导内配光镜的LED灯体花纹结构面。
2.如权利要求1所述的一种车灯用LED光学结构,其特征在于，所述LED光源以多颗LED的阵列形式设置于LED线路板上。
3.如权利要求1所述的一种车灯用LED光学结构,其特征在于，所述LED光源下方入光面为平面。
4.如权利要求2所述的一种车灯用LED光学结构,其特征在于，所述LED光源的每颗LED对应一块自由曲面的反射镜面。
5.如权利要求4所述的一种车灯用LED光学结构,其特征在于，相邻两颗LED间的间隙为2-15mm。
6.如权利要求5所述的一种车灯用LED光学结构,其特征在于，相邻两颗LED间的间隙为2-10mm。
7.如权利要求1所述的一种车灯用LED光学结构,其特征在于，相邻两块自由曲面的反射镜面间形成落差，用台阶相连。
8.如权利要求1所述的一种车灯用LED光学结构,其特征在于，整个厚壁光导内配光镜用热固性塑料一次注塑成型。
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