CN110186008A - 车辆照明单元及车辆照明车灯 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车辆照明技术领域，公开了一种车辆照明单元，其特征在于，包括光源(1)、聚光元件(2)和反射元件(3)，且该三者沿所述聚光元件(2)的光轴依次布置；所述聚光元件(2)包括聚光元件入光面(21)和能够形成出光光型的聚光元件出光面(22)，所述聚光元件出光面(22)的设置在所述聚光元件入光面(21)的焦平面上，所述反射元件(3)的焦点位于所述聚光元件出光面(22)上；所述反射元件(3)的出射光线的光轴与所述聚光元件(2)的光轴相交且不重合。本发明的车辆照明单元不仅能够缩减体型，而且，具有较高光效，照明亮度高，降低生产成本和结构复杂性。本发明还公开了一种车辆照明车灯。

Description

车辆照明单元及车辆照明车灯

技术领域

本发明涉及车辆照明技术领域，具体地涉及一种车辆照明单元及车辆照明车灯。

背景技术

汽车前脸希望有更多的区域实现信息交互和显示，而希望照明单元占据外观的开口尺寸越来越小。在现有的汽车照明领域中，反射式系统由于造型多样、结构简单、成本低被广泛应用。

传统的反射式照明单元，光源直接照射到反射元件上，形成符合法规要求的光型。但由于光源的发光角度大，反射元件尺寸需要相对光源出光角度有较大的覆盖范围，才能保证一定的系统光效，但这和未来汽车造型越发紧凑的趋势存在突显的矛盾。因此需要一种紧凑、灵巧、高效的光学系统来满足市场强烈的需求。

申请号CN 201711172691.3的中国专利公开了一种反射式车灯单元，如图1所示，包括散热器，设光线最终射出方向为前，反射镜所在方向为后；所述散热器上自前向后依次设有光源、透光元件、遮光部件、反射镜；自光源至反射镜方向具有倾斜向上的角度；所述透光元件将光源射出的光线汇聚至遮光部件，部分光线被遮光部件遮住，部分光线射向反射镜。结合图1和图2，虽然反射镜的尺寸可以制作地较小，但是小尺寸的反射镜不能完全收集透光元件大角度的出射光，而且，透光元件大角度的出射光会被遮光部件遮挡一部分，造成效率上的浪费。

发明内容

本发明第一方面要解决的技术问题是提供一种车辆照明单元，该车辆照明单元不仅能够缩减体型，而且，具有较高光效，照明亮度高，降低生产成本和结构复杂性。

本发明第二方面要解决的技术问题是提供一种车辆照明车灯，该车辆照明车灯不仅提供适应小开口的车灯造型，而且，具有较高光效，降低系统成本和系统复杂性。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种车辆照明单元，包括光源、聚光元件和反射元件，且该三者沿所述聚光元件的光轴依次布置；所述聚光元件包括聚光元件入光面和能够形成出光光型的聚光元件出光面，所述聚光元件出光面的设置在所述聚光元件入光面的焦平面上，所述反射元件的焦点位于所述聚光元件出光面上；所述反射元件的出射光线的光轴与所述聚光元件的光轴相交且不重合。

优选地，所述聚光元件还包括侧壁，所述聚光元件入光面通过所述侧壁与所述聚光元件出光面相连。

具体地，所述聚光元件入光面设置有凹槽，所述凹槽的开口朝向所述光源，所述凹槽内设有朝向所述光源凸出的凸面。

具体优选地，所述反射元件的出射光线的光轴与所述聚光元件的光轴相交夹角的角度范围为5°-80°。

进一步优选地，所述聚光元件出光面为能够形成近光明暗截止线的形状。

具体优选地，所述光源采用激光或LED芯片。

具体优选地，所述反射元件的反射面为类抛物面、自由曲面、柱状花纹中一种或至少两种的组合。

典型地，所述光源连接有散热装置。

本发明第二方面提供一种车辆照明车灯，包括至少一个上述第一方面的技术方案中任一项所述的车辆照明单元。

通过上述技术方案，本发明的有益效果如下：

在本发明的基本技术方案中，通过聚光元件能够将光源出射的光线汇聚形成小角度光束出射，使汇聚形成的小角度光束能够完全或绝大部分入射到反射元件上，并被反射元件反射出，实现较高的光效与光照亮度，而且可以减小反射元件的制作尺寸，可以使本发明的车辆照明单元小型化，同时，通过聚光元件出光面控制出光光型，不需安装遮光部件，降低生产成本和结构复杂性，进一步提高光效。

另外，反射元件的反射面采用柱状花纹一类的设计时，可以增加出射光型的水平展宽。

而且，当车辆照明单元应用到车辆照明车灯时，本发明的车辆照明单元小型化有利于减小车辆照明车灯占据外观的开口尺寸，而且，本发明的车辆照明单元能够使车辆照明车灯具有较高光效，降低生产成本和结构复杂性。

有关本发明的其他优点以及优选实施方式的技术效果，将在下文的具体实施方式中进一步说明。

附图说明

图1是现有技术的反射式车灯单元的结构示意图；

图2是本发明的一个实施例的光路原理示意图；

图3是本发明中聚光元件的一个实施例的结构示意图；

图4是本发明中聚光元件出光面的形状的一个实施例的结构示意图；

图5是本发明中出射光型的光型示意图；

图6是本发明中反射元件的反射面的一个实施例的结构示意图；

图7是本发明中聚光元件与反射元件布置关系的一个实施例的示意图。

附图标记说明

1 光源

2 聚光元件

21 聚光元件入光面 22 聚光元件出光面

23 侧壁 24 凹槽

25 凸面

3 反射元件

31 透光元件 41 遮光部件

51 散热器 61 反射镜

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“设有”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者是一体连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照图1，现有技术公开了一种反射式车灯单元，包括散热器51，设光线最终射出方向为前，反射镜61所在方向为后；所述散热器51上自前向后依次设有光源1、透光元件31、遮光部件41、反射镜61；自光源1至反射镜61方向具有倾斜向上的角度；所述透光元件31将光源1射出的光线汇聚至遮光部件41，部分光线被遮光部件41遮住，部分光线射向反射镜61。

参照图2、图3和图7所示，本发明的一个实施例中的车辆照明单元，包括光源1、聚光元件2和反射元件3，且该三者沿所述聚光元件2的光轴依次布置；所述聚光元件2包括聚光元件入光面21和能够形成出光光型的聚光元件出光面22，所述聚光元件出光面22的设置在所述聚光元件入光面21的焦平面上，所述反射元件3的焦点位于所述聚光元件出光面22上；所述反射元件3的出射光线的光轴与所述聚光元件2的光轴相交且不重合，使聚光元件2不会置于反射元件3的出光前方遮挡出射光线。

通过对比现有技术与上述本发明的一个实施例，可以看出，现有技术需要通过遮光部件41形成具有近光明暗截止线的出射光型，遮光部件41会将一部分光线遮挡，造成光效的浪费；并且透光部件31和遮光部件41之间需要进行装配和定位，工序上增加了一个环节，如果二者配合不当还会引起明暗截止线位置的变化；相对位置偏离引起光线遮挡过多会导致系统效率进一步降低；参照图1，反射镜61的尺寸设计较小时，不能完全收集透光元件大角度的出射光，降低了光效。本发明通过聚光元件2将光源1射出的光线汇聚成小角度光束，而且聚光元件出光面22能够形成所需出光光型，例如具有近光明暗截止线的出射光型，相对现有技术可以省略遮光部件41，使聚光元件2汇聚的小角度光束完全或绝大部分射入反射元件3，提升了出射光效，降低了结构复杂性，简化了工序流程，节约了生产成本，保障出射光型稳定；而且反射元件3的制作尺寸可以相应减小，使本发明的车辆照明单元小型化，便于汽车前脸的外观设计。

在上述具体实施例中，光源1发出光线，聚光元件入光面21可以收集光源1发出的所有光线，并与聚光元件出光面22配合，使经由聚光元件出光面22出射的光束汇聚后角度变窄且能够形成预先设计的出射光型，再射入反射元件3上，反射元件3只需接受小角度的光束，所以反射元件3的尺寸可以相应制作地较小，利于本发明的车辆照明单元的光效提高，小角度的光束经反射元件3反射，形成具有出射光型的出射光线；其中，将聚光元件出光面22设置在聚光元件入光面21的焦平面的位置，并将反射元件3的焦点位置设置在聚光元件出光面22上，使聚光元件出光面22的形状的调整对出射光型的变化具有调整作用，例如，可以将聚光元件出光面22的形状设计成具有近光明暗截止线的形状，这样，就可以使出射光线也形成具有近光明暗截止线的光型。

参照图3所示，在本发明的一个实施例中，所述聚光元件2还包括侧壁23，所述聚光元件入光面21通过所述侧壁23与所述聚光元件出光面22相连。如此，可以对聚光元件出光面22的形状单独进行调整，设计成所需的形状，例如，可以将聚光元件出光面22的形状设计成为图4所示的形状，这样，出射光型就成为具有明暗截止线的光型。

另外，在本发明的一些实施例中，聚光元件2还可以采用常规的聚焦透镜。

在本发明的一个实施例中，所述侧壁23的外轮廓周长可以由所述聚光元件入光面21一侧向所述聚光元件出光面22一侧逐渐减小。

参照图3所示，在本发明的一个进一步实施例中，所述聚光元件入光面21设置有凹槽24，所述凹槽24的开口朝向所述光源1，所述凹槽24内设有朝向所述光源1凸出的凸面25。其中，凸面25对入射的光线进行汇聚，凹槽24与侧壁23之间的连接部分的聚光元件入光面21可以发生全反射，使入射的光线绝大部分通过聚光元件出光面22射出，提高出射光效。

参照图7示，在本发明的一个优选实施例中，所述反射元件3的出射光线的光轴与所述聚光元件2的光轴相交夹角的角度范围为5°-80°。其中，如果夹角角度小于5°，聚光元件2会在反光射元件3的出光方向上遮挡较多，造成效率损失；如果夹角角度大于80°，反射元件3收集到的聚光元件2出射光就会变少，也会导致效率低。

参照图2至图5所示，在本发明的一个优选实施例中，所述聚光元件出光面22为能够形成近光明暗截止线的形状。需要说明的是，图4仅是提供了一种聚光元件出光面22的形状，该形状能够使出射光型具有近光明暗截止线；聚光元件出光面22的形状是可以根据需要进行设计的，满足不同出射光型的需求。

参照图2所示，在本发明的一个实施例中，所述光源1可以采用激光、LED芯片或者其它发光元件。

参照图2和图6所示，在本发明的一个优选实施例中，所述反射元件3的反射面可以采用类抛物面、自由曲面、柱状花纹、其它类型的花纹中的一种或至少两种的组合，具有反射作用，对光分布进行调整获得更好的均匀性。抛物面以外的反射面形状可以对聚光元件2出射的光分布进行再调整，弥补了聚光元件2对光型能量分布调整的不足，例如，柱状花纹可以弥补聚光元件2出射光分布展宽不足的弱点。

如图1所示，现有技术的反射镜61为类抛物面，其主要作用是将遮光部件41位置的光分布反射，而对原有光分布没有调整的作用，即需要用透光元件31来完成光分布的设计调整，反射镜61仅用来对透光元件31形成的光型进行比例放大和光路方向的改变。其中，透光部件31需要将光尽量汇聚到遮光部件41附近后被反射镜61收集获得较高光效，所以透光元件31不能有较大的出光角度，反射镜61尺寸需要小巧紧凑，但会造成出射光分布展宽不足，不能使路面拥有较好的照明效果；如果为了使得路面拥有较好的照明效果，光型需要较宽的出光角度，透光部件31需要有较大的出光角度，反射镜61尺寸也需要较大；若反射镜61尺寸仍保持小巧紧凑，则尺寸小巧紧凑的反射镜61不能完全收集透光元件31大角度的出射光，一部分光源发出的光无法进入反射镜61成像，即不能同时满足高光效与较宽出光角度的光型。

在本发明的上述具体实施例中，当反射元件3的反射面采用柱状花纹结构时，针对聚光元件2出射的小角度光束，反射元件3尺寸可以设计成紧凑形状，且能够完全或绝大部分地收集聚光元件2出射的小角度光束，图6所示的柱状花纹结构的反射面可以增大出射光分布的展宽，既能够有较高的光效，又可以实现较大的出射光分布展宽。

参照图1和图2所示，在本发明的一些实施例中，所述光源1连接有散热装置。其中，散热装置可以采用风冷散热器、水冷散热器、热管散热器等多种形式的散热器。

参照图2至图7所示，本发明的一个优选实施例的车辆照明单元，包括光源1、聚光元件2和反射元件3，为了便于理解，可以设光源1所在方向为前，反射元件3所在方向为后，这样，光源1、聚光元件2和反射元件3沿聚光元件2的光轴自前向后依次布置；聚光元件2包括聚光元件入光面21、能够形成出光光型的聚光元件出光面22和侧壁23，侧壁23一端与聚光元件入光面21连接，另一端与聚光元件出光面22相连，这样，可以对聚光元件出光面22的形状单独进行调整，设计成所需的形状，例如，能够形成明暗截止线的形状；聚光元件入光面21设置有凹槽24，凹槽24的开口朝向所述光源1，凹槽24内设有朝向所述光源1凸出的凸面25，凸面25可以对入射的光线进行汇聚，凹槽24与侧壁23之间的连接部分的聚光元件入光面21可以发生全反射，可以使入射光线尽可能多地通过聚光元件出光面22出射；其中，聚光元件出光面22设置在聚光元件入光面21的焦平面上，反射元件3的焦点位于聚光元件出光面22上，使得能够通过聚光元件出光面22的形状调整来同步对出射光型进行调整；所述反射元件3的出射光线的光轴与所述聚光元件2的光轴相交且不重合，使聚光元件2不会置于反射元件3的出光前方遮挡出射光线。

其中，反射元件3的反射面可以采用类抛物面、自由曲面、柱状花纹、其它类型的花纹中的一种或至少两种的组合，具有反射作用，当反射元件3的反射面采用除类抛物面外的其它形状时，能够对聚光元件2出射的光分布进行调整，特别是柱状花纹的形状，能够增大出射光型的水平展宽；光源1可以采用激光、LED芯片或者其它发光元件；光源1连接有散热装置，散热装置可以采用风冷散热器、水冷散热器、热管散热器等多种形式的散热器，散热装置可以对光源1进行散热，使整个车辆照明单元处于较好的运行状态。

下面，参照图2至图7所示，描述本发明的车辆照明单元的工作过程。

光源1发出光线，聚光元件入光面21可以收集光源1发出的所有光线，并与聚光元件出光面22配合，使经由聚光元件出光面22出射的光束汇聚后角度变窄且能够形成预先设计的出射光型，再射入反射元件3上，反射元件3只需接受小角度的光束，使反射元件3的尺寸可以设计地较小，经反射元件3反射，形成具有出射光型的出射光线，提高了整个车辆照明单元的光效；其中，将聚光元件出光面22设置在聚光元件入光面21的焦平面的位置，并将反射元件3的焦点位置设置在聚光元件出光面22上，通过调整聚光元件入光面21的形状能够使光线尽可能地落在聚光元件出光面22上，提升了光效，通过聚光元件出光面22的形状的调整能够对出射光型的变化进行调整，例如，可以将聚光元件出光面22的形状设计成具有近光明暗截止线的形状，这样，就可以使出射光线也形成具有近光明暗截止线的光型；如此，在车辆照明单元中，可以不用设计遮挡部件，节约生产成本，而且，没有遮挡部件对聚光元件2出射的光线的遮挡，使聚光元件2出射的光线完全或者绝大部分得到出射，提高了整个车辆照明单元的光效。

另外，当反射元件3的反射面采用除类抛物面外的其它形状时，能够对聚光元件2出射的光分布进行调整，特别是柱状花纹的形状，能够增大出射光型的水平展宽；使本发明的车辆照明单元既能够提供较强的光效，又能够提供较大的出射光型的水平展宽；散热装置可以对光源1进行散热，使整个车辆照明单元处于较好的运行状态。

本发明的车辆照明车灯的实施例可以具有上述任一实施例所述的车辆照明单元，即采用了上述所有车辆照明单元实施例的全部技术方案，因此至少具有上述车辆照明单元实施例的技术方案所带来的所有有益效果。

其中，本发明的车辆照明车灯内可以安装至少一个所述车辆照明单元，当安装多个所述车辆照明单元时，可以将多个聚光元件2或反射元件3设计成一个零件，节约成本，便于组装和定位；或者，单个聚光元件2和反射元件3配合为一组，使用时可用单组、两组或者多组的配合实现前照灯照明的单一功能或多个功能，包括近光、远光、前雾灯和角灯，其中多组配合的情况可以用一组实现一个像素的光型，并通过多组之间相互配合形成整个范围的完整光型，从而实现像素化控制及变换的防眩目自适应远光光型。

另外，由于通过反射元件形成光型，本发明的车辆照明车灯内的其它部件可设置于灯体饰圈后方，这样，从车灯外部观看，反射镜可见，其它部件被饰圈遮挡不可见，使外观设计更美观，同时能够减小本发明的车辆照明车灯占据汽车前脸外观的开口尺寸。

在本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一个进一步实施例”、“一些实施例”、“一个优选实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本发明中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种车辆照明单元，其特征在于，包括光源(1)、聚光元件(2)和反射元件(3)，且该三者沿所述聚光元件(2)的光轴依次布置；所述聚光元件(2)包括聚光元件入光面(21)和能够形成出光光型的聚光元件出光面(22)，所述聚光元件出光面(22)的设置在所述聚光元件入光面(21)的焦平面上，所述反射元件(3)的焦点位于所述聚光元件出光面(22)上；所述反射元件(3)的出射光线的光轴与所述聚光元件(2)的光轴相交且不重合。

2.根据权利要求1所述的车辆照明单元，其特征在于，所述聚光元件(2)还包括侧壁(23)，所述聚光元件入光面(21)通过所述侧壁(23)与所述聚光元件出光面(22)相连。

3.根据权利要求2所述的车辆照明单元，其特征在于，所述聚光元件入光面(21)设置有凹槽(24)，所述凹槽(24)的开口朝向所述光源(1)，所述凹槽(24)内设有朝向所述光源(1)凸出的凸面(25)。

4.根据权利要求1所述的车辆照明单元，其特征在于，所述反射元件(3)的出射光线的光轴与所述聚光元件(2)的光轴相交夹角的角度范围为5°-80°。

5.根据权利要求1所述的车辆照明单元，其特征在于，所述聚光元件出光面(22)为能够形成近光明暗截止线的形状。

6.根据权利要求1所述的车辆照明单元，其特征在于，所述光源(1)采用激光或LED芯片。

7.根据权利要求1所述的车辆照明单元，其特征在于，所述反射元件(3)的反射面为类抛物面、自由曲面、柱状花纹中一种或至少两种的组合。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的车辆照明单元，其特征在于，所述光源(1)连接有散热装置。

9.一种车辆照明车灯，其特征在于，包括至少一个权利要求1至8中任一项所述的车辆照明单元。