CN110073142B - 用于汽车前灯的具有导光板的发光模块 - Google Patents

用于汽车前灯的具有导光板的发光模块 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于汽车前灯的具有导光板(100)的发光模块，该导光板(100)包括：前表面(120)，其用于出射光；后表面(110)，其与前表面(120)相对定位，并用作引入第一光束(310)的第一光入射表面；以及，侧表面(130)，其定位在导光板(100)的一侧并用作引入第二光束(210)的第二光入射表面。导光板(100)在其后表面(110)处具有多个凹形结构(160)，用于将第一光束(310)向下朝向地面折射，并且用于将第二光束(210)向前朝向导光板(100)的前表面(120)反射。根据本发明的总输出光束图案将看起来是均匀的。

Description

用于汽车前灯的具有导光板的发光模块
技术领域
本公开涉及照明系统领域，具体地涉及一种用于汽车前灯的具有导光板的发光模块。
背景技术
汽车外灯的趋势是变得越来越均匀。以汽车尾灯为例，它从点型改变为光导型，光导型汽车尾灯允许即使从很近的距离观察，仍然看不到热区域或暗区域。例如，DE10207694A1提出了一种制动或转向信号灯，其在制动信号光源或转向信号光源前使用导光板。第二光源将其光侧向地耦合到导光板中，该导光板包含将这种光重定向到后方向的偏转元件，从而将导光板变为用于制动或转向信号光源的均匀照射的“光幕”。
但是对于汽车前照灯的近光部分，由于对近光强度的高标准要求，很难制造具有均匀光束形状的近光部分。因此，有必要提供一种简单方便的方法来使汽车前照灯的近光部分均匀。
发明内容
本公开的目的是在汽车前照灯的近光部分前方提供导光板，以使近光均匀。
为了实现上述目的，本公开提供了一种用于汽车前灯的导光板，其包括: 前表面，其用于出射光；后表面，其与前表面相对定位，并用作引入第一光束的第一光入射表面；和侧表面，其定位在导光板一侧并用作引入第二光束的第二光入射表面。导光板在其后表面处具有多个凹形结构，用于将第一光束向下朝向地面折射，并且用于将第二光束向前朝向导光板的前表面反射。
由于导光板在其后表面处具有多个凹形结构来用于将第一光束(通常是近光)向下朝向地面折射并且将第二光束(通常是来自日间行车灯或前位灯的光束)向前朝向导光板的前表面反射，因此当第一光束和第二光束在夜间都开启时，当从近光的截止线上方观察时，总的输出光束图案将呈现为均匀的。
根据本公开的实施例，导光板在其前表面处具有多个漫射结构，用于漫射由凹形结构反射的第二光束，并且多个凹形结构被配置为将第二光束向前朝向多个漫射结构反射。
根据本公开的实施例，凹形结构中每一个是棱柱形结构、棱锥形结构或楔形结构。
根据本公开的实施例，棱锥是四棱锥，并且棱柱是三棱柱。
根据本公开的实施例，三棱柱是具有垂直于两个底表面的三个侧表面的直三棱柱。
根据本公开的实施例，直三棱柱的第一侧表面与第二侧表面之间的角度为90°。
根据本公开的实施例，直三棱柱的第一侧表面沿着导光板的后表面延伸。
根据本公开的实施例，直三棱柱的两个底表面中的每一个都具有三角形形状，该三角形形状具有第一直角边和第二直角边，第一直角边的长度等于或大于第二直角边的长度。
根据本公开的另一个实施例，第一直角边的长度是第二直角边的长度的大约0.8-2.5倍。
根据本公开的又一实施例，多个凹形结构和多个漫射结构分别等距布置成行，并且凹形结构的每一行在竖直方向上的尺寸和高度基本上等于相应行漫射结构在竖直方向上的尺寸和高度。
因此，本公开提供了一种用于汽车前灯的发光模块，其包括:上述导光板；第一照明单元，其定位在导光板的后表面的后方并与导光板的后表面相距一定距离；和第二照明单元，其定位在导光板侧表面的侧方。
根据本公开的实施例，第一照明单元是汽车前灯的近光照明单元，并且第二照明单元是汽车前灯的日间行车灯照明单元或前位照明单元。
根据本公开的实施例，第一照明单元包括第一光源和第一反射器，第一反射器用于在垂直于导光板后表面的方向上重定向第一光源的光束，并且第二照明单元包括第二光源和第二反射器，第二反射器用于在垂直于导光板侧表面的方向上重定向第二光源的光束。
根据本公开的另一个实施例，第二照明单元被配置成使得从第二照明单元发射的光束可以在面对第二照明单元的凹形结构的侧表面处被全内反射。
根据本公开的又一实施例，导光板由PMMA制成，第二照明单元被配置成使得从第二照明单元发射的光束能够以大于42°的入射角照射面对第二照明单元的凹形结构的侧表面。
附图说明
下面将参考附图示例性地说明本公开的导光板和发光模块的具体实施例。此外，应当注意，该说明不以任何方式限制本公开。在这些附图中:
图1-3是根据本公开实施例的导光板的透视图。
图4是图1的放大局部视图，示出了导光板的凹形结构的细节。
图5是图3的平面侧视图。
图6是示出根据本公开实施例的光传播路径的示意图。
图7是图1的放大局部视图，示出了第二光入射表面的细节。
图8示出了根据本公开实施例的总输出光束图案。
具体实施方式
如图1-7所示，根据本公开的实施例，用于汽车前灯的导光板100设置在汽车前照灯的近光照明单元(图未示)的前方。导光板100包括: 前表面120，其用于出射光；后表面110，其与前表面120相对定位，并用作引入第一光束310的第一光入射表面；和侧表面130，其定位在导光板100一侧并用作引入第二光束210的第二光入射表面。导光板100在其后表面110处具有多个凹形结构160，用于将第一光束310向下朝向地面折射 (见图6)，并且用于将第二光束210向前朝向导光板100的前表面120反射。
导光板100的前表面120处具有多个漫射结构170，用于漫射由凹形结构160的表面“bfgc”反射的第二光束210。多个凹形结构160被配置成也通过其表面“bfgc”将第二光束210向前朝向多个漫射结构170反射。多个漫射结构170可以是布置在导光板100的前表面120处的印刷点、突起、凹槽或凹部。
凹形结构160可以通过压力下的注射工艺来制造。每个凹形结构160可以是棱柱形结构、棱锥形结构(例如四棱锥)或楔形结构。参考图4，这里我们以三棱柱为例。三棱柱是一种直三棱柱，具有垂直于两个底表面“abc”和“efg”的三个侧表面“aefb”、“aegc”和“bfgc”。为了便于制造，直三棱柱的第一侧表面“aefb”与第二侧表面“aegc”之间的角度可以是90°。直三棱柱的第一侧表面“aefb”沿着导光板100的后表面110延伸。直三棱柱的两个底表面“abc”和“efg”各自可以具有三角形形状，具有第一直角边“ab”、“ef”和第二直角边“ac”、“eg”。第一直角边“ab”、“ef”的长度等于或大于第二直角边“ac”、“eg”的长度的0.8倍，以便于形成第二光束210的全内反射(TIR)条件。例如，第一直角边“ab”、“ef”的长度是第二直角边“ac”、“eg”的长度的0.8-2.5倍。
优选地，多个凹形结构160和多个漫射结构170分别等距布置成行，其中凹形结构160的每一行在竖直方向上的尺寸和高度基本上等于漫射结构170的相应行在竖直方向上的尺寸和高度。此外，导光板100的厚度，即从前表面120到后表面110的尺寸，优选地布置成足够大，以充分向下折射第一光束310，从而防止其照射多个漫射结构170。因此，可以抑制或避免眩光或眩目。
在操作中，当第一光束310和第二光束210都在夜间开启时，一方面，第一光束310的一些光（在此为近光）将在导光板100的后表面110处照射凹形结构160，并将通过凹形结构160的侧表面“bfgc”向下折射向地面，因此，它们不会到近光的截止线上方，并且不会照射导光板100的前表面120处的多个漫射结构170；另一方面，第二光束210将被凹形结构160反射到前方向，并被导光板100的前表面120处的漫射结构170漫射。这些双路径光有助于创建均匀的光束图案。因此，当在近距离处从截止线上方观察时，总输出光束图案可能看起来是许多点，而当从某一距离观察时，可能看起来是完全均匀的。另外，当白天仅开启第二光束210时，第二光束210将被凹形结构160反射到前方向，并被前表面120处的漫射结构170漫射成光束230。输出光束图案可能仍然是均匀的，并且当在近距离处从截止线的上方观察时看起来是许多点，而当从一定距离观察时可能看起来是完全均匀的。
根据本公开的用于汽车前灯的发光模块包括:上述导光板100；第一照明单元(未示出),该第一照明单元被定位在导光板100的后表面110的后方并与导光板100的后表面110相距一定距离；和第二照明单元200（见图7），其定位在导光板100的侧表面130的侧方。
第一照明单元例如是汽车前灯的近光照明单元，第二照明单元200例如是汽车前灯的日间行车灯照明单元或前位照明单元。
第一照明单元包括第一光源和第一反射器，第一反射器用于在垂直于导光板100的后表面110的方向上重定向第一光源的光束，第二照明单元200包括第二光源(未示出)和第二反射器(未示出)，第二反射器用于在垂直于导光板100的侧表面130的方向上重定向第二光源的光束210。
第二照明单元200被配置成使得从第二照明单元200发射的光束210可以在面对第二照明单元200的凹形结构160的侧表面“bfgc”处被全内反射。
导光板100的材料可以是PMMA (丙烯酸树脂)、PC (聚碳酸酯)或ABS (丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)。以PMMA为例，如果第二照明单元200被配置成使得从第二照明单元200发射的光束210以大于42°的入射角照射凹形结构160的侧表面“bfgc”，则光束210将被朝向导光板100的前表面120全内反射。
与现有技术相比，由于导光板在其后表面处具有多个凹形结构，用于将第一光束(通常是近光)向下朝向地面折射，并且用于将第二光束(通常是来自日间行车灯或前位灯的光束)向前朝向导光板的前表面反射，当第一光束和第二光束在夜间都开启时，当从近光的截止线上方观察时，总输出光束图案将看起来是均匀的。
然而，应该理解，尽管在前面的描述中已经阐述了本发明的许多特征和优点，以及本发明的结构和功能的细节，但是本公开仅是说明性的，并且可以在细节上进行改变，尤其是在本发明的原理内的部件的形状、尺寸、数量和布置方面，直到由其中表达所附权利要求的术语的广义的一般含义所指示的全部程度。例如，除了如图所示的矩形形状之外，导光板100也可以采用任何其他形状；凹形结构160和漫射结构170的尺寸和深度可以根据需要改变，以确保光外观将是均匀的。
应当注意，上述实施例说明而不是限制本发明，并且本领域技术人员将能够在不脱离所附权利要求的范围的情况下设计替代实施例。
在权利要求中，词语“包括”不排除权利要求或说明书中未列出的元件或步骤的存在。元件前面的单词“一”或“一个”不排除多个这样的元件的存在。在列举几个单元的设备权利要求中，这些单元中的几个可以由同一个硬件或软件来体现。第一、第二和第三等词的使用并不表示任何排序。这些词只能解释为名字。
除非另有定义，否则本说明书中使用的所有技术和科学术语具有本发明所属领域的技术人员通常理解的含义。
附图标记列表:
100 导光板
110 导光板的后表面
120 导光板的前表面
130 导光板的侧表面
160 凹形结构
170 漫射结构
200 第二照明单元
210 第二光束
230 在漫射结构170处漫射后的光束
310 第一光束
a、b、c、e、f、g 棱柱的顶点

Claims (13)

1.一种用于汽车前灯的发光模块，包括:
导光板(100)；
第一照明单元，其定位在所述导光板(100)的后表面(110)的后方并与所述导光板(100)的后表面(110)相距一定距离；和
第二照明单元(200)，其定位在所述导光板(100)的侧表面(130)的侧方；
其中所述导光板(100)包括:
前表面(120)，其用于出射光;
所述后表面(110)，其与所述前表面(120)相对定位，并用作第一光入射表面，用于引入将由所述第一照明单元发射的第一光束(310);和
所述侧表面(130)，其定位在所述导光板(100)的一侧，并用作第二光入射表面，用于引入将由所述第二照明单元(200)发射的第二光束(210)，
其中所述导光板(100)在其后表面(110)处具有多个凹形结构(160)，以将所有所述第一光束(310)向下朝向地面折射，并且将所述第二光束(210)向前朝向所述导光板(100)的前表面(120)反射，并且所述导光板(100)在其前表面(120)处具有多个漫射结构(170)，以漫射由所述凹形结构(160)反射的所述第二光束(210)，并且所述多个凹形结构(160)被配置为将所述第二光束(210) 向前朝向所述多个漫射结构(170)反射。
2.根据权利要求1所述的发光模块，其中所述凹形结构(160)中每一个是棱柱形结构、棱锥形结构或楔形结构。
3.根据权利要求2所述的发光模块，其中所述棱锥是四棱锥，并且所述棱柱是三棱柱。
4.根据权利要求3所述的发光模块，其中所述三棱柱是具有垂直于两个底表面(“abc”、“efg”)的三个侧表面(“aefb”、“aegc”、“bfgc”)的直三棱柱。
5.根据权利要求4所述的发光模块，其中，所述直三棱柱的第一侧表面(“aefb”)与第二侧表面(“aegc”)之间的角度为90°。
6.根据权利要求5所述的发光模块，其中所述直三棱柱的第一侧表面(“aefb”)沿着所述导光板(100)的所述后表面(110)延伸。
7.根据权利要求5所述的发光模块，其中所述直三棱柱的所述两个底表面(“abc”、“efg”)中的每一个具有三角形形状，所述三角形形状具有第一直角边(“ab”、“ef”)和第二直角边(“ac”、“eg”)，所述第一直角边(“ab”、“ef”)的长度等于或大于所述第二直角边(“ac”、“eg”)的长度的0.8倍。
8.根据权利要求7所述的发光模块，其中所述第一直角边(“ab”、“ef”)的长度是所述第二直角边(“ac”、“eg”)的长度的0.8-2.5倍。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的发光模块，其中，所述多个凹形结构(160)和所述多个漫射结构(170)分别等距布置成行，并且其中，所述凹形结构(160)的每一行在竖直方向上的尺寸和高度等于所述漫射结构(170)的相应行在竖直方向上的尺寸和高度。
10.根据权利要求1-8中任一项所述的发光模块，其中，所述第一照明单元是所述汽车前灯的近光照明单元，并且所述第二照明单元(200)是所述汽车前灯的日间行车灯照明单元或前位照明单元。
11.根据权利要求1-8中任一项所述的发光模块，其中，所述第一照明单元包括第一光源和第一反射器，所述第一反射器用于在垂直于所述导光板(100)的所述后表面(110)的方向上重定向从所述第一光源发射的第一光束(310)，并且
所述第二照明单元(200)包括第二光源和第二反射器，所述第二反射器用于在垂直于所述导光板(100)的所述侧表面(130)的方向上重定向从所述第二光源发射的第二光束(210)。
12.根据权利要求1-8中任一项所述的发光模块，其中，所述第二照明单元(200)被配置成使得从所述第二照明单元(200)发射的所述第二光束(210)在面对所述第二照明单元(200)的所述凹形结构(160)的侧表面(“bfgc”)处被全内反射。
13.根据权利要求1-8中任一项所述的发光模块，其中所述导光板(100)由PMMA制成，所述第二照明单元(200)被配置成使得从所述第二照明单元(200)发射的所述第二光束(210)以大于42°的入射角照射面对所述第二照明单元(200)的所述凹形结构(160)的侧表面(“bfgc”)。
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