CN106482058A - 用于车辆的灯装置 - Google Patents

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Abstract

一种车灯装置可以包括：反射器，布置在具有两个焦点的双曲线的一个曲线上；光源，位于双曲线的布置有反射器的曲线的焦点处，以便利用与图像相对应的光照射反射器；以及聚光透镜部分，从光源发射的且由反射器反射的光入射在该聚光透镜部分上，聚光透镜部分包括至少两个透镜以用于聚集由反射器反射的光。

Description

用于车辆的灯装置
技术领域
本发明涉及一种车灯装置，并且更具体地涉及这样一种车灯装置，该车灯装置确保用于实际光源与透镜之间距离的充足量的光，具有尺寸减小的封装件并且提供三维图像。
背景技术
通常，车灯包括后灯、在压下制动踏板时打开的制动灯、转弯指示器等。
近年来，越来越多地将具有长使用寿命和高发光效率的使用LED(发光二极管)的灯用作光源。如在图1中示出的，传统灯的光源模块10A包括：LED光源11；PCB 12，用于对供应至LED光源11的电流进行控制；反射器13，用于将从LED光源11发射的光朝向外透镜21反射；以及光漫射透镜14，安装在反射器13的前面以使来自LED光源11的光漫射。
由于光源模块10A的配置(其中，反射器13安装在LED光源11前面)，所以包括LED光源11和外透镜21的光学系统的总尺寸增大。因此，传统灯的设计自由度很低，并且这样的灯很重而且制造成本高。
另外，由于从LED光源11发射的光被转变为用于照射的简单的发光图像(诸如点、线或表面)的方法，所以传统光源模块10A具有低可见度。为了改善可见度，必须增加LED光源的数量。然而，存在制造成本显著增加的问题。
特别是，最近需要灯展现出改善的可见度以及更多的美学设计。然而，由于上文提及的传统灯因其结构而具有较大的尺寸，所以存在灯的设计自由度低以及从灯发射的光的图案不吸引人的问题。
在本发明背景技术部分中所公开的信息仅用于加强对本发明的总体背景的理解，而不应被视为承认或者以任何形式暗示该信息构成了已经为本领域技术人员所知晓的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面旨在提供一种车灯装置，该车灯装置具有减少尺寸的封装件，这样使得提高了其设计自由度，确保了用于实际光源与透镜之间的距离的充足量的光，并且能够实现三维图像。
根据本发明，上述以及其他目的可以通过提供下文的车辆灯装置实现，该车辆灯装置包括：反射器，布置在具有两个焦点的双曲线的一个曲线上；光源，位于双曲线的布置有反射器的曲线的焦点处，以便利用光照射反射器；以及聚光透镜部分，从光源发射的且由反射器反射的光入射在该聚光透镜部分上，聚光透镜部分包括至少两个透镜以用于聚集由反射器反射的光。
反射器的形状可与通过双曲线的延伸形成的形状相同。
在双曲线的两个焦点中，第一焦点可以位于聚光透镜部分的中央轴线上，并且第二焦点可以位于聚光透镜部分的最低端部之下。
光源可以位于聚光透镜部分的最低端部之下的第二焦点处，并且聚光透镜部分的下部可形成有用于阻断光的遮光板，使得光不会从光源朝着聚光透镜部分直接照射。
聚光透镜部分可以包括布置为彼此相向的第一菲涅尔透镜和第二菲涅尔透镜。
虚拟光源可以位于双曲线的两个焦点中的第一焦点处，实际光源可以位于第二焦点处，并且实际光源可以布置为使得朝着反射器照射的光包括从虚拟光源入射在聚光透镜部分上的光。
本发明的方法和装置具有其他特征和优点，这将会在结合于本文中的附图和下面的具体实施方式部分中更加清晰可见或得到更详细地阐述，附图和具体实施方式一起用于解释本发明的某些原理。
附图说明
图1是示出了传统灯模块的视图。
图2是根据本发明的实施方式的车灯装置的视图。
图3和图4是用于说明图2中的车灯装置的视图。
应当理解，附图不一定是成比例的，以便提供对表示本发明的基本原理的各个特征的略微简化的说明。如本文所公开的，例如，包括特定的尺寸、定向、位置和形状的本发明的特定设计特征将部分地由特定的预期应用和使用环境来确定。
在附图中，参考标号在整个附图的几幅图中指的是本发明的相同或等效的部件。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的各个实施方式，在附图中示出并且在下文中描述了本发明的实例。尽管将结合示例性实施方式来描述本发明，但应理解的是，本说明书并非旨在将本发明限制为这些示例性实施方式。相反，本发明旨在不仅涵盖示例性实施方式，而且涵盖可包括在如由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的各种替换、修改、等同物以及其他实施方式。
现在将详细参考在附图中示出的本发明的示例性实施方式。只要有可能，在整个附图中，相同参考标号将用来指代相同或类似的部件。
图2是示出了根据本发明的示例性实施方式的车灯装置的视图。图3和图4是用于说明图2中的车灯装置的视图。
如在图2和图3中示出的，车灯装置包括：反射器100，布置在具有两个焦点10的双曲线20的一个曲线上；光源200，位于布置有反射器100的双曲线20的曲线的焦点10处以用于用光照射反射器100；以及聚光透镜部分300，从光源200发射的且由反射器100反射的光入射在该聚光透镜部分上，聚光透镜部分300包括至少两个透镜以用于聚集由反射器反射的光。
光源200具有旨在形成三维图像的形状，并且因此可以通过应用与预期图像相对应的单个光源或面光源形成特定照明图像。
铝放置在反射器100的内表面(从光源200发射的光入射在该内表面上)上，这样使得充足量的光可以由反射器100反射。特别地，反射器100布置在双曲线20的关于两个焦点10中的一个焦点形成的一条曲线上，并且其形状可与通过双曲线20的该条曲线的延伸形成的形状相同。因此，当从光源200发射的光由反射器100反射并且照射至聚光透镜部分300时，光的路径可以被限定为仿佛光是从另一个焦点10照射的，这是因为反射器100布置在双曲线20上并且具有与双曲线20相同的形状。
另外，由反射器100反射的来自光源200的光入射在聚光透镜部分300上。在此，聚光透镜部分300包括两个菲涅尔(Fresnel)透镜，并且因此形成三维图像,这使得由穿过聚光透镜部分300形成的图像似乎是突出的。
因此，因为使用双曲线特性确定光源200和反射器100的位置，所以可以确保用于光源200与聚光透镜部分300之间的距离的充足量的光。另外，因为聚光透镜部分300包括两个菲涅尔透镜，所以可以改善立体角效率(solid-angle efficiency)并且在特定位置形成三维图像。
详细地，在双曲线20的两个焦点10之中，第一焦点12可以位于聚光透镜部分300的中央轴线30上，并且第二焦点14可以位于聚光透镜部分300的最低端部之下，如在图3中示出的。
因此，设置了双曲线20的第一焦点12和第二焦点14，虚拟光源200a位于第一焦点12处，并且实际光源200位于第二焦点14处。在此，因为第二焦点14位于聚光透镜部分300的最低端部之下，所以从位于第二焦点14处的光源200发射的全部光入射在反射器100的内表面上，并且随后从其中反射，因此使得能够确保充足量的光。
因此，实际光源200位于第二焦点14处，第一焦点12位于聚光透镜部分300的中央轴线30上，并且第二焦点14和第一焦点12被选择为双曲线20的两个焦点10。因此，双曲线20的连接第一焦点12和第二焦点14的主轴线40位于从位于第一焦点12处的光源200a入射到聚光透镜部分300的光的路径L的外部。
同时，光源200位于第二焦点14处，并且因此位于聚光透镜部分300的最低端部之下。聚光透镜部分300的下部可以设置有阻挡光的遮光板400，这样使得光不会从光源200朝向聚光透镜部分300直接照射。
因此，因为遮光板400设置在聚光透镜部分300的下部中使得从光源200发射的光不会朝向聚光透镜部分300直接照射，所以防止在光源200的光直接照射至聚光透镜部分300时光是可见的。遮光板400可以根据从光源200发射的光入射在其反射表面中的区域而设定为具有合适长度。
同时，聚光透镜部分300可以包括布置为彼此相向的第一菲涅尔透镜320和第二菲涅尔透镜340。
因为聚光透镜部分300包括第一菲涅尔透镜320和第二菲涅尔透镜340，所以穿过第一菲涅尔透镜320的光通过第二菲涅尔透镜340再次聚集，从而能够实现三维图像。另外，优选的是，第一菲涅尔透镜320和第二菲涅尔透镜340具有相同的规格以便最小化失真。
同时，虚拟光源200a位于双曲线20的两个焦点10的第一焦点12处，并且实际光源200位于第二焦点14处。在这种情况下，实际光源200可以布置为使得朝向反射器100照射的光包括从虚拟光源200a入射在聚光透镜部分300上的光。
因此，从位于第二焦点14处的实际光源200发射的光由反射器100反射并且随后照射至聚光透镜部分300。在这种情况下，因为反射器100具有与双曲线20相同的形状，所以由反射器100反射的光被实现为仿佛是从位于第一焦点12处的虚拟光源200a发射的。另外，因为从位于第二焦点14处的实际光源200朝向反射器100照射的光包括从位于第一焦点12处的虚拟光源200a入射在聚光透镜部分300上的光，所以从实际光源200发射的光可以与从虚拟光源200a发射的光的量相似的量照射。
在本发明的车灯装置中，双曲线20中的第一焦点12(位于虚拟光源200a处)和第二焦点14(位于实际光源200处)设定如下。这将参照图4描述。
在双曲线20的这两个第一焦点12和第二焦点14中，第一焦点(位于虚拟光源200a处)的位置可以使用以下等式计算：
其中F＝第一菲涅尔透镜和第二菲涅尔透镜的合成焦距(complex focallength)，d1＝虚拟光源与第一菲涅尔透镜之间的距离，而d2＝第二菲涅尔透镜与突出的三维图像之间的距离。
在此，第一菲涅尔透镜和第二菲涅尔透镜的合成焦距可以使用以下等式计算：
其中F＝第一菲涅尔透镜和第二菲涅尔透镜的合成焦距，f1＝第一菲涅尔透镜的焦距，f2＝第二菲涅尔透镜的焦距，并且l＝第一菲涅尔透镜与第二菲涅尔透镜之间的距离。
如上文描述的，第一菲涅尔透镜320和第二菲涅尔透镜340的合成焦距首先是使用以上第二等式计算的。在此，第一菲涅尔透镜320的焦距和第二菲涅尔透镜340的焦距预先根据透镜的规格确定，并且两个透镜被配置为具有相同的规格，使得它们的焦距彼此相同。
通过这种配置，在确定了第一菲涅尔透镜320和第二菲涅尔透镜340的合成焦距时，计算位于虚拟光源200a处的第一焦点12的位置。在此，因为第二菲涅尔透镜340与突出的三维图像之间的距离d2是根据某些设计预先确定的，所以虚拟光源200a与第一菲涅尔透镜320之间的距离d1可以通过利用各个值填充上述等式来计算。
这样，当确定了第一焦点12的位置时，第二焦点14被设定为位于聚光部分300的下部之下，并且基于第一焦点12和第二焦点14形成双曲线20，这样使得从位于第二焦点14处的实际光源发射的光被实现为似乎是从位于第一焦点12处的虚拟光源200a发射的。因此，三维图像可以形成为突出一在聚光透镜部分300中设定的量。
根据本发明，具有上文提及的结构的车灯装置可以具有减少的封装件尺寸，这样提高了其设计自由度并且可以确保用于实际光源200与透镜之间的距离的充足量的光。
另外，可以使用从灯发射的光实现三维图像，从而改善车灯装置的设计。
如从上文的描述清晰可见的，具有上文提及的结构的车灯装置可以具有减少的封装件尺寸，这样提高了其设计自由度并且可以确保用于实际光源与透镜之间的距离的充足量的光。
另外，可以使用从灯发射的光来获得三维图像，从而改善车灯装置的设计。
为了便于对所附权利要求的说明和准确限定，参考图中所示的各种特征的位置，使用术语“上部”、“下部”、“内部”和“外部”来描述示例性实施方式的特征。
出于说明和描述的目的，已经呈现了本发明的具体示例性实施方式的上述描述。它们并不旨在是彻底的或者将本发明限制为所公开的精确形式，并且显然地，根据上述教导，许多变形和修改也是可能的。选择并描述了示例性实施方式以说明本发明的某些原理及其实际应用，从而使得本领域的其他技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方式及其各种替代和变形。本发明的范围旨在通过本文所附的权利要求及其等同物来限定。

Claims (8)

1.一种车灯装置，包括：
反射器，布置在具有两个焦点的双曲线的一条曲线上；
光源，位于所述双曲线的布置有所述反射器的该条曲线的焦点处，以便利用与一图像相对应的光照射所述反射器；以及
聚光透镜部分，从所述光源发射的且由所述反射器反射的光入射在所述聚光透镜部分上，所述聚光透镜部分包括至少两个透镜以用于聚集由所述反射器反射的光。
2.根据权利要求1所述的车灯装置，其中，所述反射器的形状与通过所述双曲线的延伸而形成的形状相同。
3.根据权利要求1所述的车灯装置，其中，在所述双曲线的所述两个焦点中，第一焦点位于所述聚光透镜部分的中央轴线上，并且第二焦点位于所述聚光透镜部分的最低端部之下。
4.根据权利要求3所述的车灯装置，其中，所述光源位于所述聚光透镜部分的所述最低端部之下的所述第二焦点处，并且所述聚光透镜部分的下部形成有用于阻断光的遮光板，使得光不会从所述光源朝着所述聚光透镜部分直接照射。
5.根据权利要求1所述的车灯装置，其中，所述聚光透镜部分包括布置为彼此相向的第一菲涅尔透镜和第二菲涅尔透镜。
6.根据权利要求1所述的车灯装置，其中，虚拟光源位于所述双曲线的所述两个焦点中的第一焦点处，实际光源位于所述双曲线的所述两个焦点中的第二焦点处，并且所述实际光源布置为使得朝着所述反射器照射的光包括从所述虚拟光源入射在所述聚光透镜部分上的光。
7.根据权利要求6所述的车灯装置，其中，在所述双曲线的所述两个焦点中的第一焦点和第二焦点中，所述虚拟光源所在的所述第一焦点的位置使用以下等式确定：
1 d 1 + 1 d 2 = 1 F
其中F＝所述第一菲涅尔透镜和所述第二菲涅尔透镜的合成焦距，d1＝所述虚拟光源与所述第一菲涅尔透镜之间的距离，并且d2＝所述第二菲涅尔透镜与突出的三维图像之间的距离。
8.根据权利要求7所述的车灯装置，其中，所述第一菲涅尔透镜和所述第二菲涅尔透镜的所述合成焦距使用以下等式确定：
1 F = 1 f 1 + 1 f 2 - 1 f 1 f 2
其中F＝所述第一菲涅尔透镜和所述第二菲涅尔透镜的合成焦距，f1＝所述第一菲涅尔透镜的焦距，f2＝所述第二菲涅尔透镜的焦距，并且l＝所述第一菲涅尔透镜与所述第二菲涅尔透镜之间的距离。
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