CN106989315A - 图案投射灯及其导光体 - Google Patents

Abstract

一种图案投射灯及其导光体，其主要利用一导光体的设计，使光线由导光体底部的凹槽进入导光体后，利用导光体内部全反射的特性，使光线产生聚光或准直的效果，配合在导光体上表面形成一图案光导层，使投射在一目标图案以外的光线产生全反射，而通过图案光导层的光线则可直接投射出去。利用全反射的效果而可使投射图案的轮廓清晰锐利，以单一导光体进行聚光或准直则可令图案投射灯的体积缩减至最小，可利于狭小空间的整合使用。

Description

图案投射灯及其导光体

技术领域

本发明关于一种投射灯，特别的是一种图案投射灯及其导光体。

背景技术

请参阅图１，为现有技术的图案投射灯10的剖面示意图。如图所示，现有技术的图案投射灯10包含有一光源模组12、一投影片14及一透镜模组16。其中，光源模组12具有一发光二极体123，设置在一电路板121上，用以产生光线。透镜模组16则设有一平凸透镜161及至少一双凸透镜163。投影片14上则具有一图案。

现有技术的图案投射灯10主要是利用投影片14滤除非图案部分的光线，再以透镜模组16将通过投影片14的光线进行准直后投射出去。由于一般投影片14是以色块进行滤光，当发光二极体123所产生的光线强度较大时，仍可能有部分非图案区域的光线通过投影片14，导致图案区域与非图案区域的明暗对比不足，或是图案边缘产生模糊的现象，无法呈现细致而精确的图案投射。

此外，现有技术的图案投射灯10为了达到较佳的光线准直效果，其透镜模组16通常在邻近光源的一侧使用平凸透镜161进行第一次光线准直或聚焦，再于一定的距离之外设置双凸透镜163或双凸透镜组进行光线再准直的动作，才能产生较好的图案投射效果。然而，此一透镜模组16的构造，除了使用多个透镜而具有较高的制作成本之外，其所需的空间较大，亦使图案投射灯10具有较大的体积，而使其应用的范围与可装设的位置受到较大的限制。

例如，目前图案投射灯10的一大应用领域，在于汽车的迎宾灯。目前多将图案投射灯10设置在汽车左右后视镜的下方、车门或是侧裙处，当驾驶或宾客接近时，或是车门打开时，利用图案投射灯10将汽车品牌标志或其他图形或字样，投射在车门附近的地面，同时具有照明与迎宾的功效。然而，一般汽车的左右后视镜、车门及侧裙可容纳装置的空间狭小，而习用图案投射灯10的构造具有较大的体积，因此经常遭遇安装困难或无法安装的困境。

因此，如何设计出一种图案投射灯，可强化非图案部分的滤光效果，且可缩小图案投射灯的体积，扩大图案投射灯的应用范围，实为业界亟待解决的课题。

发明内容

有鉴于上述问题，本发明提出一种投射灯，特别的是一种图案投射灯及其导光体，可使投射图案的轮廓清晰锐利，并可利于狭小空间的整合使用。

本发明提供一种图案投射灯，包含：一发光二极体，用以形成一光源而产生光线；及一导光体，呈一上宽下窄的锥形，其底部设有一凹槽，用以容置发光二极体，由凹槽进入导光体的光线，由内部接触导光体的侧面时，将会产生全反射现象；导光体的上表面形成一图案光导层，图案光导层具有一图案部及一反射部，图案部形成一目标图案，可令光线通过，反射部则可令光线产生全反射。

在一实施例中，其中导光体的横截面可选择为一圆形、一楕圆形、一方形、一长方形及一多边形的其中之一。

在一实施例中，其中导光体的侧面为一外凸的弧形表面。

在一实施例中，其中反射部包含有由空气形成的多个微棱镜结构。

在一实施例中，其中各微棱镜结构分别具有一底面，底面选择为一三角形、一正方形、一长方形、一矩形、一平行四边形或一多边形。

本发明还提供一种导光体，适用于一图案投射灯，导光体包含有：一本体，呈一上宽下窄的锥形，其底部设有一凹槽，用以容置一发光二极体，由凹槽进入导光体的光线，由内部接触导光体的侧面时，将会产生全反射现象；及一图案光导层，形成在本体的上表面，图案光导层具有一图案部及一反射部，图案部形成一目标图案，可令光线通过，反射部则可令光线产生全反射。

在一实施例中，其中本体的横截面可选择为一圆形、一楕圆形、一方形、一长方形及一多边形的其中之一。

在一实施例中，其中本体的侧面为一外凸的弧形表面。

在一实施例中，其中反射部包含有由空气形成的多个微棱镜结构。

在一实施例中，其中各微棱镜结构分别具有一底面，底面选择为一三角形、一正方形、一长方形、一矩形、一平行四边形或一多边形。

基于上述，本发明的图案投射灯及其导光体，能使投射图案的轮廓清晰锐利，提高系统的安全性，幷利于狭小空间的整合使用。

附图说明

图1为现有技术的图案投射灯的剖面示意图。

图2为本发明一实施例的剖面示意图。

图3为本发明如第２图所示实施例的光线路径示意图。

图４为本发明一实施例的图案光导层的剖面示意图。

图５a至5c为本发明多个实施例的微结构棱镜的局部放大示意图。

图６a至6d为本发明多个实施例的导光体的立体示意图。

主要组件符号说明：

10 图案投射灯 12 光源模组

121 电路板 123 发光二极体

14 投影片 16 透镜模组

161 平凸透镜 163 双凸透镜

20 图案投射灯 22 发光二极体

221 电路板 26 导光体

261 凹槽 263 进光面

265 上表面 267 侧面

28 图案光导层 281 图案部

283 反射部

301 光线

43 微棱镜结构 431 界面

433 底面

52 第一微棱镜结构 54 第一微棱镜结构

56 第二微棱镜结构 58 第三微棱镜结构

62 导光体 621 横截面

64 导光体 641 横截面

66 导光体 661 横截面

68 导光体 681 横截面。

具体实施方式

以下结合附图来详细说明本发明的具体实施方式。相同的符号代表具有相同或类似功能的构件或装置。连结、连接或电性连结表示直接或间接电性连接。

请参阅图1及2，分别为本发明一实施例的剖面示意图及光线路径示意图。如图所示，本发明的图案投射灯20包含有一发光二极体22及一导光体26。其中，发光二极体22设置在一电路板221上，用以形成一光源而产生光线301。导光体26的本体呈一上宽下窄的锥形，其底部设有一凹槽261，用以容置发光二极体22，凹槽261的表面则形成一进光面263。由凹槽261的进光面263进入导光体26的光线301，由内部接触导光体26的侧面267时，将会产生全反射现象。导光体26的上表面265形成一图案光导层28，图案光导层28可令投射在一目标图案(未显示)以外的光线301产生全反射。

由于导光体26的形状设计与图案光导层28的作用，使导光体26的表面除了目标图案以外的部分，都会使内部光线301产生全反射，因此具有类似光波导的效果。光线301在导光体26内部被反复反射，只有在目标图案的部分才能透出，因此透出目标图案的光线301将会具有高度的同向性，可达成良好的图案投射效果。

由于投射在图案光导层28上，位在目标图案以外的光线，将会因图案光导层28的作用而产生全反射，因此不会有光线通过，形成完整的遮蔽效果。因此可提高图案区域与非图案区域的亮度对比与反差，同时可提高投射图案的清晰度与图案轮廓的锐利度。

在本发明的一实施例中，图案光导层28具有一图案部281及一反射部283，图案部281形成目标图案，可令光线301通过，反射部283则可令内部的光线301产生全反射。

在本发明的一实施例中，导光体26的本体的横截面可选择为一圆形、一楕圆形(请参阅图6a的导光体62及其横截面621、图6b的导光体64及其横截面641)、一方形、一长方形(请参阅图6c的导光体66及其横截面661、图6d的导光体68及其横截面681)及一多边形的其中之一。

在本发明的一实施例中，导光体26的本体的侧面为一外凸的弧形表面(请参阅图6c及图6d的导光体64、68)。

请参阅图4，为本发明一实施例的图案光导层的剖面示意图。如图所示，本发明的图案光导层28形成在导光体26的上表面，并具有一图案部281及一反射部283。其中，图案部281形成图案投射灯20的目标图案，可让光线301通过。反射部283则可令光线301产生全反射，藉以提供完整的遮蔽效果。

在本发明的一实施例中，图案光导层28的反射部283包含有由空气形成的多个微棱镜结构43，并利用导光体26本身的折射率与空气的折射率的差异，使光线301在微棱镜结构43的界面431处产生全反射现象。由于微棱镜结构43的尺寸微小且紧密排列，因此所有由导光体26内部照射至微棱镜结构43界面431的光线301，都会符合全反射的条件而产生全反射。

在本发明的一实施例中，导光体26可选择以高折射率的介质制作，利用与空气具有较大的折射率差异，可增加产生全反射的入射角范围，提高其界面431的全反射效果。

在本发明的一实施例中，各微棱镜结构43分别具有一底面433，其底面433的形状可选择为三角形(请参阅图5a的第一微棱镜结构52、54)、正方形(请参阅图5b的第二微棱镜结构56)、长方形(请参阅图5c的第三微棱镜结构58)、矩形、平行四边形或多边形的其中之一，可依反射部283的形状、大小，以及需求的效果而选设置。

在本发明的一实施例中，图案部281可选择填入一彩色滤光介质或一萤光剂，藉以提供彩色图案的投射效果。

利用本发明的图案投射灯20及导光体26，由于发光二极体22所产生的光线301，除了直接通过图案光导层28的图案部281的部分之外，其余光线301仍然会被图案光导层28的反射部283与导光体26的侧面267反复反射，而最终通过图案部281投射出去，可有效利用能源，提高投射图案的亮度。

由于本发明将图案光导层28与导光体26整合为一体，且只需利用一导光体26即可完成图案的滤光与光线301的准直投射，因此可大幅降低整体的制作成本，并可大幅缩小图案投射灯20的体积，扩大图案投射灯20的应用范围。除此之外，尚可利用导光体26的构造与图案光导层28反射部283的全反射功能，提高非图案部分的遮蔽效果，同时提高能源的使用效率，增加投射图案的亮度与对比，使投射的图案具有清晰而锐利的轮廓，大幅提高投射图案的细致度与清晰度。

所述仅是本发明的优选实施方式。本发明的范围并不以上述实施方式为限。举凡熟习本案技艺的人士援依本发明的精神所作的等效修饰或变化，皆应包含在权利要求内。

Claims (10)

1.一种图案投射灯，其特征在于，所述图案投射灯包括：

一发光二极体，用以形成一光源而产生光线；及

一导光体，呈一上宽下窄的锥形，其底部设有一凹槽，用以容置所述发光二极体，由所述凹槽进入所述导光体的光线，由内部接触所述导光体的侧面时，将会产生全反射现象；所述导光体的上表面形成一图案光导层，所述图案光导层具有一图案部及一反射部，所述图案部形成一目标图案，可令光线通过，所述反射部则可令光线产生全反射。

2.根据权利要求1所述的图案投射灯，其特征在于，所述导光体的横截面为一圆形、一楕圆形、一方形、一长方形或一多边形。

3.根据权利要求1所述的图案投射灯，其特征在于，所述导光体的侧面为一外凸的弧形表面。

4.根据权利要求1所述的图案投射灯，其特征在于，所述反射部包含有由空气形成的多个微棱镜结构。

5.根据权利要求4所述的图案投射灯，其特征在于，所述微棱镜结构分别具有一底面，所述底面选择为一三角形、一正方形、一长方形、一矩形、一平行四边形或一多边形。

6.一种导光体，适用于一图案投射灯，其特征在于，所述导光体包括：

一本体，呈一上宽下窄的锥形，其底部设有一凹槽，用以容置一发光二极体，由所述凹槽进入所述导光体的光线，由内部接触所述导光体的侧面时，将会产生全反射现象；及

一图案光导层，形成在所述本体的上表面，所述图案光导层具有一图案部及一反射部，所述图案部形成一目标图案，可令光线通过，所述反射部则可令光线产生全反射。

7.根据权利要求6所述的导光体，其特征在于，所述本体的横截面可选择为一圆形、一楕圆形、一方形、一长方形及一多边形的其中之一。

8.根据权利要求6所述的导光体，其特征在于，所述本体的侧面为一外凸的弧形表面。

9.根据权利要求6所述的导光体，其特征在于，所述反射部包含有由空气形成的多个微棱镜结构。

10.根据权利要求9所述的导光体，其特征在于，所述微棱镜结构分别具有一底面，所述底面选择为一三角形、一正方形、一长方形、一矩形、一平行四边形或一多边形。