CN110469818A - 一种灯具组件及车灯 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种灯具组件及车灯。其中，灯具组件包括光源、准直元件、反射元件以及环形导光件，光源用于产生出射光线；准直元件位于出射光线的传播路径上，用于对出射光线进行准直后形成准直光线；反射元件位于准直光线的传播路径上，用于反射准直光线形成反射光线；环形导光件包括多级环形导光台阶，沿准直光线的传播方向，多级环形导光台阶的开口面积逐渐减小；每级环形导光台阶包括相互连接的台阶出光面以及台阶侧壁，其中，台阶出光面与台阶侧壁之间的夹角为钝角。本发明提供的灯具组件及车灯，提高了光源的光利用率，结构紧凑、并实现了匀光三维隧道效果。
Description
技术领域
本发明实施例涉及照明技术领域，尤其涉及一种灯具组件及车灯。
背景技术
随着汽车车灯技术的迅速发展，如今汽车市场消费大众对新技术以及对美的向往促使汽车车灯的研发速度进一步加快。这就对车灯技术提出了更高层次的挑战，设计者必须在设计产品能够满足相关法规的同时，要用美学的角度去创造具有极高审美价值的点亮效果，同时激发消费者对美的无限遐想。因此，设计一种具有均匀三维隧道效果的汽车车灯，很好的弥补了市场对炫酷的点亮效果不同的需求。
目前，市场上实现隧道效果的车灯通常采用多颗LED光源配合半反半透的光学透镜和反射镜，使光源发出的光线在半反半透的光学透镜和反射镜进行多次折射和反射，进而实现多层的三维隧道效果，但该方法存在光利用率低、亮度不均匀、应用造型受限以及结构空间浪费等问题。
发明内容
本发明提供一种灯具组件及车灯，提高了光利用率，结构紧凑，并实现的匀光三维隧道效果。
第一方面，本发明实施例提供了一种灯具组件，包括光源、准直元件、反射元件以及环形导光件；
所述光源用于产生出射光线；
所述准直元件位于所述出射光线的传播路径上，用于对所述出射光线进行准直后形成准直光线；
所述反射元件位于所述准直光线的传播路径上，用于反射所述准直光线形成反射光线；
所述环形导光件包括多级环形导光台阶，沿所述准直光线的传播方向，多级所述环形导光台阶的开口面积逐渐减小；每级所述环形导光台阶包括相互连接的台阶出光面以及台阶侧壁，其中，所述台阶出光面与所述台阶侧壁之间的夹角为钝角。
可选的，所述准直元件包括准直反射镜和准直透镜；
所述光源发出的出射光线包括第一出射光线和第二出射光线；所述第一出射光线经所述准直透镜准直后入射至所述反射元件，所述第二出射光线经所述准直反射镜准直反射后入射至所述准直透镜，再经所述准直透镜准直后入射至所述反射元件；
所述第一出射光线与第一方向之间的夹角为θ1，所述第二出射光线与所述第一方向之间的夹角为θ2，θ1<θ预设，θ预设≤θ2≤90°；其中，50°≤θ预设≤70°；第一方向与所述准直光线的传播方向平行。
可选的，所述准直透镜为菲涅尔透镜。
可选的，所述准直元件包括准直聚光器。
可选的，所述反射元件包括第一反射面和第二反射面；
所述第一反射面位于所述准直光线的传播路径上，用于反射所述准直光线形成第一反射光线；
所述第二反射面位于所述第一反射光线的传播路径上，用于反射所述第一反射光线形成第二反射光线；
其中，所述第一反射面在设定平面上的垂直投影覆盖所述准直元件在所述设定平面内的垂直投影；所述第二反射面在所述设定平面上的垂直投影位于所述环形导光件在所述设定平面上的垂直投影内；其中，所述设定平面与所述准直光线的传播方向垂直。
可选的，所述第一反射面和/或所述第二反射面上设置有散射花纹。
可选的，所述台阶侧壁上镀有阻光层，所述阻光层材料包括铝、油墨和漆料中的至少一种；
或者，所述台阶侧壁上设置有遮光板。
可选的，所述环形导光件的入光面上设置有匀光层；
所述匀光层包括光散射材料。
可选的，所述环形导光件的材料包括聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯和硅胶中的至少一种。
第二方面，本发明实施例还提供了一种车灯，该车灯包括第一方面中所述的任一灯具组件。
本发明实施例提供的灯具组件，利用反射元件配合准直元件，使光线经环形导光件一次透射实现三维隧道效果，无需进行多次反射和折射，最大限度利用了光源本身发出的光线，提高了整体系统的效率，降低了成本。通过使用反射元件和准直元件，无需再为光线的多次反射和折射提供空间，使得灯具组件结构紧凑，不会占用很大空间，灯具组件的中心区域不发光，使得灯具的中心区域可以与近、远光模组等功能复用，实现造型酷炫的效果。同时，反射光线经过环形导光件一次透射形成多重影像，无需再进行多次反射和折射，可以实现大面积均匀发光，从而实现6环及6环以上的均匀立体的点亮效果，且结构简单易实现，每环的尺寸大小可控，形成的环数可控。通过非成像原理实现三维隧道点亮效果，点灯效果受车灯出光面造型影响较小，适配任意造型的车灯。
附图说明
图1为现有的一种灯具组件的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种灯具组件的爆炸结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种灯具组件的截面结构示意图；
图4为本发明实施例提供的环形导光件的正视结构示意图；
图5为本发明实施例提供的正视点亮效果示意图；
图6为本发明实施例提供的斜视点亮效果示意图；
图7为本发明实施例提供的另一种灯具组件的截面结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
图1为现有的一种灯具组件的结构示意图。参见图1，该灯具组件包括：多个光源S1、反射镜S2和半反半透的光学透镜S3，反射镜S2和半反半透的光学透镜S3之间具有空腔S4，光源S1发出的光线，在空腔S4中部分由半反半透的光学透镜S3透射，并部分由半反半透的光学透镜S3反射至反射镜S2，再被反射镜S2反射至半反半透的光学透镜S3，并再次部分地由半反半透的光学透镜S3透射，并部分地被反射，如此反复以产生多重影像，实现多层的三维隧道效果。但该灯具组件的结构存在以下不足：
1、现有的灯具组件使用多颗光源S1实现隧道效果，光线在反射镜S2和半反半透的光学透镜S3之间进行多次折射和反射，光线损耗较大，光线利用率低。
2、现有的灯具组件中心区域具有反射镜S2和半反半透的光学透镜S3，由于成像原理的限制，中心区域为成像区域，不能再与近、远光模组等其他功能复用，存在结构空间的浪费的问题，不符合目前车灯紧凑精致的发展趋势。
3、光源S1发出的光线经过半反半透的光学透镜S3多次反射成像亮度逐级降低，使得每级的正面点亮亮度由于多次反射成像的原因(多次反射光线能量逐渐减小)会逐级减小直至消失，一般只能实现4环清晰点亮，影响三维视觉冲击的效果。
4、现有的灯具组件成像效果受车灯出光面造型影响较大，如果车灯出光面相比出光方向的倾斜角度过大，会影响灯具组件正面的三维点灯效果，使得该灯具组件的实际应用造型受限。
基于上述技术问题，本发明实施例提供了一种灯具组件及车灯，包括光源、准直元件、反射元件以及环形导光件。光源产生的出射光线，经过准直元件准直后形成准直光线，反射元件反射准直光线形成反射光线。环形导光件包括多级环形导光台阶，沿准直光线的传播方向，多级环形导光台阶的开口面积逐渐减小，每级环形导光台阶包括相互连接的台阶出光面以及台阶侧壁，其中，台阶出光面与台阶侧壁之间的夹角为钝角。反射光线经过环形导光件透射能够实现均匀的三维隧道效果。本发明实施例提供的灯具组件及车灯，仅需1颗光源，利用反射元件配合准直元件，最大限度利用了光源本身发出的光线，提高光线利用效率；中心区域不成像，使得中心区域能够与近、远光模组等其他功能复用，节约空间；反射光线经过环形导光件一次透射形成多重影像，均匀度高，可以实现6环以上均匀点亮；且成像效果受车灯出光面造型影响较小，适配任意造型的车灯。
以上是本发明的核心思想，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图2为本发明实施例提供的一种灯具组件的爆炸结构示意图，图3为本发明实施例提供的一种灯具组件的截面结构示意图，如图2和图3所示，本发明实施例提供的灯具组件包括光源11、准直元件12、反射元件13以及环形导光件14。光源11用于产生出射光线，准直元件12位于出射光线的传播路径上，用于对出射光线进行准直后形成准直光线，反射元件13位于准直光线的传播路径上，用于反射准直光线形成反射光线。图4为本发明实施例提供的环形导光件的正视结构示意图，如图2-4所示，环形导光件14包括多级环形导光台阶141，沿准直光线的传播方向，多级环形导光台阶141的开口面积逐渐减小，每级环形导光台阶141包括相互连接的台阶出光面21以及台阶侧壁22，其中，台阶出光面21与台阶侧壁22之间的夹角为钝角。
具体的，光源11产生的出射光线，经过准直元件12准直后形成准直光线，反射元件13反射准直光线形成反射光线，反射光线进入环形导光件14。图5为本发明实施例提供的正视点亮效果示意图，图6为本发明实施例提供的斜视点亮效果示意图，如图5和图6所示，反射光线经过环形导光件14透射，台阶出光面21处的光线明亮，台阶侧壁22处的光线暗淡，正视灯具组件可看到多个明亮的同心圆环状图案，沿与出光方向呈20°的角度斜视灯具组件，能够看到立体的环状图案，从而实现三维立体隧道效果。
其中，环形导光件14的环形导光台阶141的数量、每级环形导光台阶141的宽度以及点亮的强弱均可根据实际需求调整，同时，灯光外观形状包括圆形、椭圆、长方形等标准形状，还可包括自由曲面造型和不规则的形状。光源11包括但不限于LED、OLED、灯丝、激光光源或其他能够发出光线的光源，光源11的数量可以为1颗，也可以是2颗以及多颗光源。本发明实施例提供的灯具组件的外观形状包括圆形、椭圆、长方形、正方形等标准形状，还可包括自由曲面造型和不规则的形状等。
本发明实施例提供的灯具组件，仅需1颗光源11，利用反射元件13配合准直元件12，使光线经环形导光件14一次透射实现三维隧道效果，无需进行多次反射和折射，最大限度利用了光源11本身发出的光线，提高了整体系统的效率，降低了成本。通过使用反射元件13和准直元件12，无需再为光线的多次反射和折射提供空间，使得灯具组件结构紧凑，不会占用很大空间，灯具组件的中心区域不发光，使得灯具的中心区域可以与近、远光模组等功能复用，实现造型酷炫的效果。同时，反射光线经过环形导光件14一次透射形成多重影像，无需再进行多次反射和折射，可以实现大面积均匀发光，从而实现6环及6环以上的均匀立体的点亮效果，且结构简单易实现，每环的尺寸大小可控，形成的环数可控。通过非成像原理实现三维隧道点亮效果，点灯效果受车灯出光面造型影响较小，适配任意造型的车灯。
继续参考图2和图3，可选的，准直元件12包括准直反射镜121和准直透镜122。光源11发出的出射光线包括第一出射光线31和第二出射光线32，第一出射光线31经准直透镜122准直后入射至反射元件13，第二出射光线32经准直反射镜121准直反射后入射至准直透镜122，再经准直透镜122准直后入射至反射元件13。第一出射光线31与第一方向之间的夹角为θ1，第二出射光线32与第一方向之间的夹角为θ2，θ1<θ预设，θ预设≤θ2≤90°，其中，50°≤θ预设≤70°，第一方向与准直光线的传播方向平行。
其中，θ预设为光源11的发光中心与准直透镜122端部连线与第一方向之间的夹角。
示例性的，如图3所示，光源11可设置在准直反射镜121和准直透镜122之间，令θ预设为60°，则光源11的发光中心与准直透镜122边缘的连线与第一方向之间的夹角为60°，光源11发出的出射光线中，与第一方向的夹角小于60°的光线为第一出射光线31，与第一方向的夹角大于等于60°且小于等于90°的光线为第二出射光线32，第一方向为准直光线的传播方向。第一出射光线31直接射至准直透镜122，并经准直透镜122准直后入射至反射元件13，第二出射光线32经准直反射镜121准直反射后再经准直透镜122射出至反射元件13，从而将光源11发出的所有光线充分利用起来，提高灯具组件的光利用率。经过反射元件13反射的光线进入环形导光件14，光线经过纵深的环形导光台阶141均匀出射，形成三维灯光效果。
可选的，准直透镜122为菲涅尔透镜。
其中，若使用普通的准直透镜，可能会出现边角变暗、模糊的现象，菲涅尔透镜能够保持图像各处亮度的一致，且更加轻薄。菲涅尔透镜的尺寸大小可根据实际需求设置，菲涅尔透镜也可替换为准直聚光器或其他形式的准直扩光系统，只需能够配合反射元件13实现大面积均匀发光即可。
图7为本发明实施例提供的另一种灯具组件的截面结构示意图，如图7所示，可选的，准直元件12包括准直聚光器123。
其中，准直聚光器123可采用一体式准直聚光器，从而进一步减小灯具组件的体积。示例性的，如图7所示，准直聚光器123具有一个凹槽，将光源11放置在凹槽中，从而使得光源11发出的所有光线均能通过准直聚光器123准直并出射至反射元件13。
继续参考图3，可选的，反射元件13包括第一反射面131和第二反射面132。第一反射面131位于准直光线的传播路径上，用于反射准直光线形成第一反射光线33，第二反射面132位于第一反射光线的传播路径上，用于反射第一反射光线33形成第二反射光线34。其中，第一反射面131在设定平面上的垂直投影覆盖准直元件12在设定平面内的垂直投影，第二反射面132在设定平面上的垂直投影位于环形导光件14在设定平面上的垂直投影内，其中，设定平面与准直光线的传播方向垂直。
其中，第一反射面131和第二反射面132可以为平面或曲面，优选的，如图2和图3所示，第一反射面131为圆锥面，第二反射面132为与第一反射面131连接的倒置圆台面，准直光线经第一反射面131反射至第二反射面132，再经第二反射面132反射至环形导光件14。
具体的，光源11发出的光线经准直元件12准直，在经反射元件13的第一反射面131和第二反射面132反射后，射入环形导光件14。令第一反射面131在设定平面上的垂直投影覆盖准直元件12在设定平面内的垂直投影，从而使得准直光线均入射至第一反射面131，并经第一反射面131反射形成第一反射光线33；令第二反射面132在设定平面上的垂直投影位于环形导光件14在设定平面上的垂直投影内，使第一反射光线33经第二反射面132反射后形成的第二反射光线34均能进入环形导光件14，从而保证灯具组件的光利用率。
可选的，第一反射面131和/或第二反射面132上设置有散射花纹。
其中，在第一反射面131和/或第二反射面132上设置散射花纹，可将准直元件12射入的准直光线打散，使得反射元件13反射的第二反射光线34更加均匀，从而起到匀光效果。散射花纹可采用皮纹、光学条状扩散花纹或者其他花纹，也可直接采用匀光反射碗作为反射元件13，只要起到匀光的效果即可。
可选的，台阶侧壁22上镀有阻光层，阻光层材料包括铝、油墨和漆料中的至少一种，或者，台阶侧壁22上设置有遮光板。
具体地，灯具组件可能会有部分光线从台阶侧壁22射出，形成的灯光效果为明暗相间的环形效果，通过在台阶侧壁22上镀一层铝，或者印刷油墨、喷涂漆料等，遮挡从台阶侧壁22射出的杂散光，能够使环形成像更加清晰，提升对比度。在镀铝时，可在各个台阶侧壁22分别镀铝，或者，在整个环形导光件14的内表面镀铝后，再对环形导光台阶141的台阶出光面21进行激光镭雕处理，去除台阶出光面21上的铝，从而减小加工难度。其中，也可在台阶侧壁22上镀一层其他金属材料，只要起到遮挡光线的效果即可。可选的，遮光板可采用饰圈，从而使得灯具组件更加美观。
继续参考图3，可选的，环形导光件14的入光面142上设置有匀光层，匀光层包括光散射材料。
具体的，可在环形导光件14的入光面142上添加含有光散射材料的塑料层或硅胶层，使得点灯效果均匀，从而实现多环清晰、均匀点亮的效果。
可选的，环形导光件14的材料包括聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(poly(methyl methacrylate)，PMMA)和硅胶中的至少一种。
其中，PC是几乎无色的玻璃态无定形聚合物，有很好的光学性、韧性、阻燃性和抗氧化性；PMMA具有高透明度、低价格、易于机械加工等优点；硅胶化学性质稳定。环形导光件14的材料也可根据实际需求选用其他透明材料。
本发明实施例提供的灯具组件，通过设置准直反射镜121和准直透镜122，或者设置准直聚光器123，将光源11发出的所有光线都准直利用起来，提升了光源11的使用效率。通过在反射元件13的第一反射面131和第二反射面132上增加皮纹或者光学条状扩散花纹等纹路来使光线打散，从而使得来自准直元件12的光线经第一反射面131和第二反射面132反射后充分混合匀光；通过在环形导光件14的入光面142处添加含有光散射材料的匀光层，使得点灯效果更加均匀，从而实现多环清晰、均匀点亮的效果。通过在台阶侧壁22上镀铝或设置遮光板，保证光线不会从台阶侧壁22射出，使得点亮效果更加清晰，实现多环均匀立体的点亮效果。本发明实施例提供的灯具组件能够实现6环及6环以上的均匀点亮，均匀度(即点亮环带上最小亮度/最大亮度)可以达到0.92以上，点亮效果均匀立体美观，灵活多变具有创意，点灯区域环带宽度及点灯环数可调，实用性强，很好的弥补了市场对炫酷多样的点亮效果的需求。
基于同样的发明构思，本发明实施例还提供了一种车灯，该车灯包括上述实施例提供的任一灯具组件，与上述实施例相同或相应的结构以及术语的解释在此不再赘述。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种灯具组件，其特征在于，包括光源、准直元件、反射元件以及环形导光件；
所述光源用于产生出射光线；
所述准直元件位于所述出射光线的传播路径上，用于对所述出射光线进行准直后形成准直光线；
所述反射元件位于所述准直光线的传播路径上，用于反射所述准直光线形成反射光线；
所述环形导光件包括多级环形导光台阶，沿所述准直光线的传播方向，多级所述环形导光台阶的开口面积逐渐减小；每级所述环形导光台阶包括相互连接的台阶出光面以及台阶侧壁，其中，所述台阶出光面与所述台阶侧壁之间的夹角为钝角。
2.根据权利要求1所述的灯具组件，其特征在于，所述准直元件包括准直反射镜和准直透镜；
所述光源发出的出射光线包括第一出射光线和第二出射光线；所述第一出射光线经所述准直透镜准直后入射至所述反射元件，所述第二出射光线经所述准直反射镜准直反射后入射至所述准直透镜，再经所述准直透镜准直后入射至所述反射元件；
所述第一出射光线与第一方向之间的夹角为θ1，所述第二出射光线与所述第一方向之间的夹角为θ2，θ1<θ预设，θ预设≤θ2≤90°；其中，50°≤θ预设≤70°；第一方向与所述准直光线的传播方向平行。
3.根据权利要求2所述的灯具组件，其特征在于，所述准直透镜为菲涅尔透镜。
4.根据权利要求1所述的灯具组件，其特征在于，所述准直元件包括准直聚光器。
5.根据权利要求1所述的灯具组件，其特征在于，所述反射元件包括第一反射面和第二反射面；
所述第一反射面位于所述准直光线的传播路径上，用于反射所述准直光线形成第一反射光线；
所述第二反射面位于所述第一反射光线的传播路径上，用于反射所述第一反射光线形成第二反射光线；
其中，所述第一反射面在设定平面上的垂直投影覆盖所述准直元件在所述设定平面内的垂直投影；所述第二反射面在所述设定平面上的垂直投影位于所述环形导光件在所述设定平面上的垂直投影内；其中，所述设定平面与所述准直光线的传播方向垂直。
6.根据权利要求5所述的灯具组件，其特征在于，所述第一反射面和/或所述第二反射面上设置有散射花纹。
7.根据权利要求1所述的灯具组件，其特征在于，所述台阶侧壁上镀有阻光层，所述阻光层材料包括铝、油墨和漆料中的至少一种；
或者，所述台阶侧壁上设置有遮光板。
8.根据权利要求1所述的灯具组件，其特征在于，所述环形导光件的入光面上设置有匀光层；
所述匀光层包括光散射材料。
9.根据权利要求1所述的灯具组件，其特征在于，所述环形导光件的材料包括聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯和硅胶中的至少一种。
10.一种车灯，其特征在于，所述车灯包括权利要求1-9中任一项所述的灯具组件。
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