CN111322579A - 具有高光利用率的光线投射装置 - Google Patents

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CN111322579A CN201811542010.2A CN201811542010A CN111322579A CN 111322579 A CN111322579 A CN 111322579A CN 201811542010 A CN201811542010 A CN 201811542010A CN 111322579 A CN111322579 A CN 111322579A
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Abstract

本发明公开一种具有高光利用率的光线投射装置，其包括一承载单元、一第一光源、一第二光源、一遮光单元以及一透镜，第一光源与第二光源都设置于承载单元上，其中第一光源包括一第一发光单元且第一发光单元具有一第一出光面，第二光源包括一第二发光单元且第二发光单元具有一第二出光面，第一出光面的出光方向与第二出光面的出光方向相反，且第一出光面与第二出光面共平面，遮光单元设置于承载单元的前方，透镜设置于遮光单元的前方。借此，可以在满足小型化要求的前提下提高光利用率。

Description

具有高光利用率的光线投射装置
技术领域
本发明涉及一种光线投射装置，特别是涉及一种应用在车灯光源的具有高光利用率的光线投射装置。
背景技术
车灯相当于动力车辆(如机车或汽车)的眼睛，对行车安全来说十分重要。常见的车灯光源包括卤素灯、卤钨灯及HID灯(高强度气体放电灯，High Intensity DischargeLamp)等。此外，以发光二极管(LED)来取代卤素灯、卤钨灯或HID灯作为车灯光源的技术也越来越普遍。
举例来说，第TWM539600号专利案及第TWM536321号专利案都公开一种灯芯装置，其可以直接安装在动力车辆的车灯上。其中，第M539600号专利案所公开的灯芯装置主要是利用一LED发光单元直接朝向透镜出光，以产生近光灯光型，并利用另外一LED发光单元与车灯上的反射结构配合将光线向外投射，其中反射结构具有一类似抛物面的曲面，以产生远光灯光型。另外，第TWM536321号专利案所公开的灯芯装置包括两个LED发光单元(即第一LED发光单元与第二LED发光单元)以及一反射结构，第一LED发光单元与反射结构配合将光线投射到透镜上，以产生近光灯光型，第二LED发光单元则与车灯上的反射结构配合将光线向外投射，其中反射结构具有一类似抛物面的曲面，以产生远光灯光型。
然而，上述装置的光学设计无法充分利用LED发光单元所产生的光线，以致近光灯与远光灯的光照强度有不足的疑虑。虽然可以通过增加LED发光单元的数量来提高光照强度，但是此种方式无法满足小型化的设计要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种具有高光利用率的光线投射装置。
为了解决上述的技术问题，本发明所采用的其中一技术方案是：一种具有高光利用率的光线投射装置，其包括一承载单元、一第一光源、一第二光源、一遮光单元以及一透镜。所述第一光源设置于所述承载单元上，且包括至少一个第一发光单元以及一与所述第一发光单元对应设置的第一反射单元，其中所述第一发光单元具有一第一出光面。所述第二光源设置于所述承载单元上，且包括至少一个第二发光单元以及一与所述第二发光单元对应设置的第二反射单元，其中所述第二发光单元具有一第二出光面。所述遮光单元设置于所述承载单元的前方，用以选择性地遮挡从所述第一光源与所述第二光源出射的光线。所述透镜设置于所述遮光单元的前方，用以将通过所述遮光单元的光线向外投射，而产生一远光灯或近光灯光型。所述第一出光面的出光方向与所述第二出光面的出光方向相反，且所述第一出光面与所述第二出光面共平面。
本发明的其中一有益效果在于，本发明所提供的具有高光利用率的光线投射装置，其能通过“第一出光面的出光方向与第二出光面的出光方向相反，且第一出光面与第二出光面共平面”的技术方案，以在满足小型化要求的前提下提高光利用率。
为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与图式，然而所提供的图式仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1为本发明第一实施例的具有高光利用率的光线投射装置的其中一立体组合示意图。
图2为本发明第一实施例的具有高光利用率的光线投射装置的另外一立体组合示意图。
图3为本发明第一实施例的具有高光利用率的光线投射装置的其中一立体分解示意图。
图4为本发明第一实施例的具有高光利用率的光线投射装置的另外一立体分解示意图。
图5为本发明第一实施例的具有高光利用率的光线投射装置的其中一立体剖面示意图。
图6为本发明第一实施例的具有高光利用率的光线投射装置的另外一立体剖面示意图。
图7为本发明第一实施例的具有高光利用率的光线投射装置的侧视剖面示意图。
图8为本发明第一实施例的具有高光利用率的光线投射装置的光线投射示意图。
图9为图8中IX部分的局部放大示意图。
图10为本发明第二实施例的具有高光利用率的光线投射装置的一种实施方式的其中一立体组合示意图。
图11为本发明第二实施例的具有高光利用率的光线投射装置的一种实施方式的另外一立体组合示意图。
图12为本发明第二实施例的具有高光利用率的光线投射装置的一种实施方式的俯视示意图。
图13为本发明第二实施例的具有高光利用率的光线投射装置的一种实施方式的侧视剖面示意图。
图14为本发明第二实施例的具有高光利用率的光线投射装置的一种实施方式的其中一光线投射示意图。
图15为本发明第二实施例的具有高光利用率的光线投射装置的一种实施方式的另外一光线投射示意图。
图16为本发明第二实施例的具有高光利用率的光线投射装置的另一种实施方式的其中一立体组合示意图。
图17为本发明第二实施例的具有高光利用率的光线投射装置的另一种实施方式的另外一立体组合示意图。
图18为本发明第二实施例的具有高光利用率的光线投射装置的另一种实施方式的侧视剖面示意图。
图19为本发明第二实施例的具有高光利用率的光线投射装置的另一种实施方式的光线投射示意图。
图20为图19中XVIII部分的局部放大示意图。
图21为本发明第三实施例的具有高光利用率的光线投射装置的一种实施方式的其中一平面示意图。
图22为本发明第三实施例的具有高光利用率的光线投射装置的一种实施方式的另外一平面示意图。
图23为本发明第三实施例的具有高光利用率的光线投射装置的一种实施方式的再一平面示意图。
图24为本发明第三实施例的具有高光利用率的光线投射装置的一种实施方式的又一平面示意图。
图25为本发明第三实施例的具有高光利用率的光线投射装置的另一种实施方式的其中一平面示意图。
图26为本发明第三实施例的具有高光利用率的光线投射装置的另一种实施方式的另外一平面示意图。
图27为本发明第三实施例的具有高光利用率的光线投射装置的另一种实施方式的再一平面示意图。
图28为本发明第三实施例的具有高光利用率的光线投射装置的另一种实施方式的又一平面示意图。
图29为本发明第四实施例的具有高光利用率的光线投射装置的其中一立体组合示意图。
图30为本发明第四实施例的具有高光利用率的光线投射装置的另外一立体组合示意图。
图31为本发明第四实施例的具有高光利用率的光线投射装置的仰视示意图。
图32为本发明第五实施例的具有高光利用率的光线投射装置的一种实施方式的其中一立体组合示意图。
图33为本发明第五实施例的具有高光利用率的光线投射装置的一种实施方式的另外一立体组合示意图。
图34为本发明第五实施例的具有高光利用率的光线投射装置的一种实施方式的其中一立体分解示意图。
图35为本发明第五实施例的具有高光利用率的光线投射装置的一种实施方式的另外一立体分解示意图。
图36为本发明第五实施例的具有高光利用率的光线投射装置的一种实施方式的其中一立体剖面示意图。
图37为本发明第五实施例的具有高光利用率的光线投射装置的一种实施方式的另外一立体剖面示意图。
图38为本发明第五实施例的具有高光利用率的光线投射装置的一种实施方式的仰视示意图。
图39为本发明第五实施例的具有高光利用率的光线投射装置的另一种实施方式的其中一立体组合示意图。
图40为本发明第五实施例的具有高光利用率的光线投射装置的另一种实施方式的另外一立体组合示意图。
图41为本发明第五实施例的具有高光利用率的光线投射装置的另一种实施方式的其中一立体分解示意图。
图42为本发明第五实施例的具有高光利用率的光线投射装置的另一种实施方式的另外一立体分解示意图。
图43为本发明第五实施例的具有高光利用率的光线投射装置的另一种实施方式的其中一立体剖面示意图。
图44为本发明第五实施例的具有高光利用率的光线投射装置的另一种实施方式的另外一立体剖面示意图。
图45为本发明第五实施例的具有高光利用率的光线投射装置的另一种实施方式的仰视示意图。
具体实施方式
由于以下是通过特定的具体实施例来说明本发明所公开有关“具有高光利用率的光线投射装置”的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的构思下进行各种修改与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。
应理解，虽然本文中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种组件或者信号，但这些组件或者信号不应受这些术语的限制。这些术语主要是用以区分一组件与另一组件，或者一信号与另一信号。另外，本文中所使用的术语“或”，应视实际情况可能包括相关联的列出项目中的任一个或者多个的组合。
第一实施例
请参阅图1至图7，本发明第一实施例提供一种光线投射装置P，其包括：一承载单元1、一第一光源2、一第二光源3、一遮光单元4及一透镜5。第一光源2与第二光源3都设置于承载单元1上，其中第一光源2包括至少一第一发光单元21及一与第一发光单元21对应设置的第一反射单元22，第二光源3包括至少一第二发光单元31及一与第二发光单元31对应设置的第二反射单元32。遮光单元4设置于承载单元1的前方，透镜5设置于遮光单元4的前方。值得注意的是，第一发光单元21具有一第一出光面211，第二发光单元31具有一第二出光面311，第一出光面211的出光方向与第二出光面311的出光方向相反，且第一出光面211与第二出光面311共平面或约略在同一平面附近，更精确的说，第一出光面211与第二出光面311之间的间距为0至5毫米，优选的是介于0至3.2毫米之间。如此，本实施例的光线投射装置P可以在满足小型化要求的前提下提高光利用率。
在本实施例中，由第一光源2、遮光单元4与透镜5配合所产生的光型，可为近光灯光型(或称下光型)，由第二光源3、遮光单元4与透镜5配合所产生的光型，可为远光灯光型(或称上光型)。
光线投射装置P可应用在车灯光源，例如由联合国欧洲经济委员会(The UnitedNations Economic Commission for Europe，简称ECE)的R37法规所规范的车灯光源，具体可举出：H4、HS1、S1、S2、S3、H1、H7及H11类型的车灯光源，但本发明并不限制于此。换句话说，光线投射装置P可取代现有的车灯内远光灯或近光灯光源，例如卤素灯、卤钨灯或氙气灯(HID灯)。
请参阅图3至图7，具体来说，承载单元1包括一隔板11及一散热组件12，隔板11用以防止第一光源2的光线未依照近光灯配光所需的光线路径出射，而造成的近光灯光型的明暗截止线上方或其他区域有杂光产生，并能防止第一光源2的光线与第二光源3的光线相互干扰。散热组件12则用以将第一光源2与第二光源3所产生的热量向外排出。隔板11可为不透光塑料制成，但不以此为限。隔板11具有位于不同侧的一第一承载面11a及一第二承载面11b。值得注意的是，第一反射单元22设置于第一承载面11a上，而第一发光单元21设置于第二承载面11b附近，第二反射单元32设置于第二承载面11b上，而第二发光单元31设置于第一承载面11a附近，并且，第一发光单元21与第二发光单元31在一垂直方向上的投影不重合。在本实施例中，第二发光单元31可位在以第一发光单元21作为中心之一预定半径所涵盖的范围以外，第一发光单元21与第二发光单元31在隔板11的长度方向上相互错开。为使第一发光单元21所产生的光线能够朝向第一反射单元22投射，并使第二发光单元31所产生的光线能够朝向第二反射单元32投射，隔板11上形成有贯穿第一承载面11a与第二承载面11b的至少一第一开口111及至少一第二开口112。如此，第一发光单元21的第一出光面211可以通过第一开口111从第一承载面11a外露，且第二发光单元31的第二出光面311可以通过第二开口112从第二承载面11b外露。
虽然在图1至图7中，光线投射装置P所包括的第二光源3比第一光源2更接近遮光单元4，但是根据不同的需要，第一光源2也可以被设置在比第二光源3更接近遮光单元4的位置。另外，虽然第一发光单元21与第二发光单元31是分别从隔板11的第一开口111与第二开口112出光，但是根据实际需要，第一发光单元21或第二发光单元31也可以不受隔板11的覆盖(阻挡)。举例来说，隔板11可以只具有第二开口112，而第一发光单元21位于隔板11的覆盖区域以外，在此架构下，第一发光单元21的光线可以不经过隔板11而直接投射至第一反射单元22。
请参阅图3至图7，在本实施例中，第一反射单元22用以反射第一发光单元21所产生的光线，第一反射单元22为一反射灯杯且具有一反射面，反射面可具有单一曲率或多曲率，例如，反射面可为局部椭球面或复合椭球面，但不受限于此。第一反射单元22具有一第一焦点22a及一对应第一焦点22a的第二焦点22b，其中第一焦点22a位于第一反射单元22的覆盖区域以内，第二焦点22b则位于第一反射单元22的覆盖区域以外或位于第一反射单元22与透镜5之间的区域。进一步来说，透镜5具有一透镜光轴51及一位于透镜光轴51上的透镜焦点52，第二焦点22b可位于透镜光轴51上，且与透镜焦点52重合，或者，第二焦点22b可偏离透镜光轴51，且位于透镜焦点52的附近。
第一发光单元21设置于一第一电路板23上，其中第一电路板23具有
第一发光单元21的驱动控制电路。第一发光单元21可为一发光二极管芯片(LED)或一包括多个发光二极管芯片的封装结构(LED package structure)，
第一发光单元21可设置于第一焦点22a上或第一焦点22a附近。优选地，透镜光轴51通过第一发光单元21的第一出光面211的附近。当第一发光单元21点亮时，光线投射装置P产生近光灯光型。
类似地，第二反射单元32用以反射第二发光单元31所产生的光线，第二反射单元32为另一反射灯杯且具有一反射面，反射面可具有单一曲率或多曲率，例如，反射面可为局部椭球面或复合椭球面，但不受限于此。第二反射单元32的尺寸可小于第一反射单元22的尺寸，亦即，第二反射单元32的反射面的面积可小于第一反射单元22的反射面的面积，但不受限于此。第二反射单元32具有一第一焦点32a及一对应第一焦点32a的第二焦点32b，其中第一焦点32a位于第二反射单元32的覆盖区域以内，第二焦点32b则位于第二反射单元32的覆盖区域以外或位于第二反射单元32与透镜5之间的区域。进一步来说，第二焦点32b可位于透镜光轴51上，且与透镜焦点52重合，或者，第二焦点32b可偏离透镜光轴51，且位于透镜焦点52的附近。
第二发光单元31设置于一第二电路板33上，其中第二电路板33具有第二发光单元31的驱动控制电路，第一电路板23与第二电路板33之间可通过一电性连接结构E(如电连接器)相互电性连接。第二发光单元31可为一发光二极管芯片或一包括多个发光二极管芯片的封装结构，第二发光单元31可设置于第一焦点32a上或第一焦点32a附近。优选地，透镜光轴51通过第二发光单元31的第二出光面311或其附近。当第二发光单元31点亮时，光线投射装置P产生远光灯光型。
需要说明的是，虽然本实施例之光线投射装置P是在第一发光单元21被点亮时产生近光灯光型，并在第二发光单元31被点亮时产生远光灯光型，但是本发明并不限制于此。在其他实施例中，光线投射装置P也可以在第一发光单元21与第二发光单元31同时被点亮时产生近光灯光型或远光灯光型。
请参阅图3至图7，由于第一发光单元21与第二发光单元31被点亮时会产生大量的热量，为了更有效率地将热量逸散出去，以提升第一发光单元21与第二发光单元31的使用寿命和稳定性，第一发光单元21与第二发光单元31直接连接散热组件12。进一步来说，散热组件12包括一导热板121、一导热柱122及多个散热片123，其可由高导热系数材料制成，高导热系数材料可采用铝、铜等金属或其合金，亦可采用硅、石墨、氮化铝等非金属。导热板121包括一第一热传递表面121a及一相对于第一热传递表面121a的第二热传递表面121b，导热柱122设置于第一热传递表面121a上，且延伸穿过隔板11的第一开口111，多个散热片123间隔设置于第二热传递表面121b上，其中导热柱122与散热片123的延伸方向与大致垂直于导热板121的长度方向。第一电路板23设置于导热板121的第一热传递表面121a上，且第一电路板23前端可与导热柱122接触或不接触，第二电路板33设置于隔板11的第一承载面11a附近，且与导热柱122相互连接。如此，第一发光单元21与第二发光单元31所产生的热量均可以通过导热板121均匀地传递至多个散热片123，而快速向外部逸散。
请参阅图3至图8，遮光单元4用以选择性地遮蔽从第一光源2或第二光源3出射的光线，而通过遮光单元4的光线在经由透镜5重新分布后，即产生近光灯光型或远光灯光型。遮光单元4可与隔板11一体成型，且从隔板11的前端朝接近透镜5的方向延伸，透镜5可通过一透镜架(图中未显示)连接承载单元1，但本发明并不限制于此。在其他实施例中，遮光单元4可与隔板11分离设置，且可固定在透镜架上。
进一步来说，遮光单元4为一不透光材质的遮光板，且沿着隔板11的长度方向延伸。其中遮光单元4具有一与隔板11的第一承载面11a位于同侧的顶部表面41，用以形成符合近光灯所要求的水平明暗截止线，也就是说，由光线投射装置P所产生的近光灯光型具有清晰的明暗截止线。顶部表面41包括一第一平面411、一斜面412及一第二平面413，第一平面411高于第二平面413，且斜面412连接于第一平面411与第二平面413之间。需要说明的是，根据不同的需要，遮光单元4的顶部表面41可为一平面，也就是说，由光线投射装置P所产生的近光灯光型为对称光型。
请参阅图7及图8，在本实施例中，第一反射单元22的第二焦点22b、第二反射单元32的第二焦点32b与透镜焦点52大致相互重合且均位于遮光单元4的顶部表面41上，但本发明并不限制于此。在其他实施例中，第一反射单元22的第二焦点22b与第二反射单元32的第二焦点32b也可位于透镜焦点52的附近。当第一发光单元21的光线L1a投射至第一反射单元22时，可以产生一次反射光线L11a投射至遮光单元4，而一次反射光线L11a可再通过遮光单元4的反射，以产生二次反射光线L12a从透镜光轴51的上方投射至透镜5，并通过透镜5向外投射，从而形成近光灯光型的一部分。另外，当第一发光单元21的光线L1b投射至第一反射单元22时，可以产生一次反射光线L11b直接穿过遮光单元4与透镜5的间隙，而从透镜光轴51的下方投射至透镜5，并通过透镜5向外投射，从而形成近光灯光型的另一部分。完整的近光灯光型即是由这两部分所构成。
当第二发光单元31的光线L2a投射至第二反射单元32时，可以产生一次反射光线L21a投射至遮光单元4，而一次反射光线L21a可再通过遮光单元4的反射，以产生二次反射光线L22a从透镜光轴51的下方投射至透镜5，并通过透镜5向外投射，从而形成远光灯光型的一部分。另外，当第二发光单元31的光线L2b投射至第二反射单元32时，可以产生一次反射光线L21b直接穿过遮光单元4与透镜5的间隙，而从透镜光轴51的上方投射至透镜5，并通过透镜5向外投射，从而形成远光灯光型的另一部分。完整的远光灯光型即是由这两部分所构成。
请参阅图9，优选地，第二电路板33远离第一承载面11a的一表面331与第一出光面211之间具有一第一垂直距离D1，且第一垂直距离D1小于15毫米。第二电路板33具有一背向透镜5的一侧面332，第一发光单元21具有一面向透镜的一侧面212，第二电路板33的侧面332与第一发光单元21的侧面212之间具有一第二垂直距离D2，且第二垂直距离D2小于15毫米。
第二实施例
请参阅图10至图15，本发明第二实施例提供一种光线投射装置P，其包括：一承载单元1、一第一光源2、一第二光源3、一遮光单元4及一透镜5。第一光源2与第二光源3都设置于承载单元1上，其中第一光源2包括至少一第一发光单元21及一与第一发光单元21对应设置的第一反射单元22，第二光源3包括至少一第二发光单元31及一与第二发光单元31对应设置的第二反射单元32。遮光单元4设置于承载单元1的前方，透镜5设置于遮光单元4的前方。值得注意的是，第一发光单元21具有一第一出光面211，第二发光单元31具有一第二出光面311，第一出光面211的出光方向与第二出光面311的出光方向相反，且第一出光面211与第二出光面311共平面或约略在同一平面附近，更精确的说，第一出光面211与第二出光面311之间的间距为0至5毫米，优选的是介于0至3.2毫米之间。如此，本实施例之光线投射装置P可以在满足小型化要求的前提下提高光利用率。
本实施例与第一实施例的主要差异在于：遮光单元4为一透明遮光体，且沿着隔板11的厚度方向延伸。关于承载单元1、第一光源2、第二光源3与透镜5的技术细节，可参考第一实施例所述，故于此不再详细赘述。需要说明的是，遮光单元4的形状与隔板11的缺口形状相匹配，且遮光单元4的宽度约略等于隔板11的缺口宽度，而遮光单元4的延伸距离没有特别的限制。其中遮光单元4具有一与隔板11的第二承载面11b位于同侧的底部表面42，用以形成符合近光灯所要求的水平明暗截止线，也就是说，由光线投射装置P所产生的近光灯光型具有清晰的明暗截止线。底部表面42包括一第一平面421、一斜面422及一第二平面423，第一平面421高于第二平面423，且斜面422连接于第一平面421与第二平面423之间。需要说明的是，根据不同的需要，遮光单元4的底部表面42可为一平面，也就是说，由光线投射装置P所产生的近光灯光型为对称光型。
在本实施例中，遮光单元4的材质可为玻璃、硅氧聚合物(silicone)或聚碳酸酯(PC)，但不受限于此。如图12所示，遮光单元4与隔板11之间具有一预定距离D3，且预定距离D3介于0.01毫米至1毫米之间，如此，可以避免第一光源2的光线从遮光单元4与隔板11之间直接向外射出。需要说明的是，一旦第一光源2的光线从遮光单元4与隔板11之间直接向外射出，将会造成近光灯光型的明暗截止线上方有杂光产生。
请参阅图14及图15，当第一发光单元21的光线L1a投射至第一反射单元22时，可以产生一次反射光线L11a投射至底部表面42，而一次反射光线L11a可再通过底部表面42的反射，以产生二次反射光线L12a从透镜光轴51的上方投射至透镜5，并通过透镜5向外投射，从而形成近光灯光型的一部分。另外，当第一发光单元21的光线L1b投射至第一反射单元22时，可以产生一次反射光线L11b直接穿过遮光单元4与透镜5的间隙，而从透镜光轴51的下方投射至透镜5，并通过透镜5向外投射，从而形成近光灯光型的另一部分。完整的近光灯光型即是由这两部分所构成。值得注意的是，由于遮光单元4与隔板11之间的距离有限(很近)，一次反射光线L11并无法从遮光单元4与隔板11之间直接向外射出。
当第二发光单元31的光线L2a投射至第二反射单元32时，也可以产生一次反射光线L21a投射至底部表面42，而一次反射光线L21a只有其中一部分可再通过底部表面42的反射，以产生二次反射光线L22a从透镜光轴51的下方投射至透镜5，并通过透镜5的下半部向外投射，从而形成远光灯光型的一部分，一次反射光线L21a的另外一部分则会进入到遮光单元4(即透明遮光体)而产生菲涅耳损失(Fresnel loss)。另外，当第二发光单元31的光线L2b投射至第一反射单元22时，可以产生一次反射光线L21b直接穿过遮光单元4与透镜5的间隙，而从透镜光轴51的上方投射至透镜5，并通过透镜5向外投射，从而形成远光灯光型的另一部分。完整的远光灯光型即是由这两部分所构成。值得注意的是，在遮光单元4的底部表面42没有镀上任何高反射率材料的架构下，若底部表面42与第二发光单元31的第二出光面311共平面或约略在同一平面上，则第二光源3的一次反射光线L21a投射至底部表面42时所产生的菲涅耳损失可以达到最小。
优选地，如图16至图20所示，可以在遮光单元4的底部表面42上形成一光反射层43，光反射层43可由高反射率材料(如铝、银等)形成。如此，当第二发光单元31的光线L2a投射至第二反射单元32时，可以产生一次反射光线L21a投射至光反射层43，且一次反射光线L21a全部可通过光反射层43的反射，而产生二次反射光线L22a投射至透镜5的下半部。另外，当第一发光单元21的光线L1a投射至第一反射单元22时，可以产生一次反射光线L11a投射至光反射层43，且一次反射光线L11a全部可通过光反射层43的反射，而产生二次反射光线L12a投射至透镜5的上半部。需要说明的是，在遮光单元4不具有光反射层43的架构下，对于第二光源3的光线会有全反射的现象发生。而在遮光单元4具有光反射层43的架构下，对于第二光源3的光线依光反射层43的反射率的不同，会有不同程度的减损。
值得说明的是，当遮光单元4采用不透光材质的遮光板时，远光灯光型与近光灯光型之间会存在明显的暗区。当遮光单元4采用透明遮光体时，远光灯光型与近光灯光型之间的暗区较不明显。当遮光单元4采用透明遮光体且其底部表面42具有光反射层43时，可以将远光灯光型与近光灯光型之间的暗区消除。
第三实施例
请参阅图21至图28，本发明第三实施例提供一种光线投射装置P，其包括：一承载单元1、一第一光源2、一第二光源3、一遮光单元4及一透镜5。第一光源2与第二光源3都设置于承载单元1上，其中第一光源2包括至少一第一发光单元21及一与第一发光单元21对应设置的第一反射单元22，第二光源3包括至少一第二发光单元31及一与第二发光单元31对应设置的第二反射单元32。遮光单元4设置于承载单元1的前方，透镜5设置于遮光单元4的前方。值得注意的是，第一发光单元21具有一第一出光面211，第二发光单元31具有一第二出光面311，第一出光面211的出光方向与第二出光面311的出光方向相反，且第一出光面211与第二出光面311共平面或约略在同一平面附近，更精确的说，第一出光面211与第二出光面311之间的间距为0至5毫米，优选的是介于0至3.2毫米之间。如此，本实施例之光线投射装置P可以在满足小型化要求的前提下提高光利用率。
本实施例与前述实施例的主要差异在于：隔板11具有至少一第一阻隔部113用以设置第一光源2及至少一第二阻隔部114用以设置第二光源3。关于第一光源2、第二光源3、遮光单元4与透镜5的技术细节，可参考前述实施例所述，故于此不再详细赘述。第一阻隔部113的位置可高于或低于第二阻隔部114，其中第一阻隔部113具有一第一承载面11a，且第一光源2设置于第一承载面11a上，第二阻隔部114具有一与第一承载面11a位于不同侧的第二承载面11b，且第二光源3设置于第二承载面11b上。
进一步来说，在第一阻隔部113的位置高于或低于第二阻隔部114的条件下，本实施例提供多个不同的光学设计如下。首先，如图21所示，遮光单元4采用不透光材质的遮光板，且第一光源2被设置在比第二光源3更接近遮光单元4的位置，其中透镜光轴51可通过遮光单元4的顶部表面41、第一出光面211与第二出光面311。另外，如图22所示，遮光单元4采用不透光材质的遮光板，且第二光源3被设置在比第一光源2更接近遮光单元4的位置，其中透镜光轴51可通过遮光单元4的顶部表面41、第一出光面211与第二出光面311。
另外，如图23所示，遮光单元4采用不透光材质的遮光板，隔板11具有多个第一阻隔部113，其分别用以设置第一光源2的多个第一发光单元21，且其中一个第一阻隔部113相对于第二阻隔部114呈倾斜设置。如此，可利用位于倾斜设置的第一阻隔部113上的第一发光单元21与第一反射单元22的其中一部分来负责聚光，并利用其他第一发光单元21与第一反射单元22的另外一部分来负责扩光。另外，如图24所示，遮光单元4采用不透光材质的遮光板，且第一阻隔部113与第二阻隔部114相对于透镜光轴呈倾斜设置，以使得第一出光面211、第二出光面311与遮光单元4的顶部表面41相对于透镜光轴51具有一预定倾斜角度θ，且预定倾斜角度θ介于0至30度之间。
另外，如图25所示，遮光单元4采用透明遮光体，且第一光源2被设置在比第二光源3更接近遮光单元4的位置，其中透镜光轴51可通过遮光单元4的底部表面42、第一出光面211与第二出光面311。另外，如图26所示，遮光单元4采用透明遮光体，且第二光源3被设置在比第一光源2更接近遮光单元4的位置，其中透镜光轴51可通过遮光单元4的底部表面42、第一出光面211与第二出光面311。
另外，如图27所示，遮光单元4采用透明遮光体，隔板11具有多个第一阻隔部113，其分别用以设置第一光源2的多个第一发光单元21，且其中一个第一阻隔部113相对于第二阻隔部114呈倾斜设置。如此，可利用位于倾斜设置的第一阻隔部113上的第一发光单元21与第一反射单元22的其中一部分来负责聚光，并利用其他第一发光单元21与第一反射单元22的另外一部分来负责扩光。另外，如图28所示，遮光单元4采用透明遮光体，且第一阻隔部113与第二阻隔部114相对于透镜光轴呈倾斜设置，以使得第一出光面211、第二出光面311与遮光单元4的底部表面42相对于透镜光轴51具有一预定倾斜角度θ，且预定倾斜角度θ介于0至30度之间。
第四实施例
请参阅图29至图31，本发明第四实施例提供一种光线投射装置P，其包括：一承载单元1、一第一光源2、一第二光源3、一遮光单元4及一透镜5。第一光源2与第二光源3都设置于承载单元1上，其中第一光源2包括至少一第一发光单元21及一与第一发光单元21对应设置的第一反射单元22，第二光源3包括至少一第二发光单元31及一与第二发光单元31对应设置的第二反射单元32。遮光单元4设置于承载单元1的前方，透镜5设置于遮光单元4的前方。值得注意的是，第一发光单元21具有一第一出光面211，第二发光单元31具有一第二出光面311，第一出光面211的出光方向与第二出光面311的出光方向相反，且第一出光面211与第二出光面311共平面或约略在同一平面附近，更精确的说，第一出光面211与第二出光面311之间的间距为0至5毫米，优选的是介于0至3.2毫米之间。如此，本实施例之光线投射装置P可以在满足小型化要求的前提下提高光利用率。
本实施例与第一实施例的主要差异在于：第一光源2包括两个第一发光单元21，且第一反射单元22包括两个第一反射部221，其分别与两个第一发光单元21对应设置，如此，可以增加近光灯的光照强度。在本实施例中，两个第一反射部221各为一局部反射灯杯，且各具有一反射面(图中未标号)，反射面可具有单一曲率或多曲率，例如，反射面可为局部椭球面或复合椭球面，但不受限于此。两个第一反射部221各具有一第一焦点221a及一对应第一焦点221a的第二焦点221b，其中每一个第一焦点221a位于相对应的第一反射部221的覆盖区域以内，每一个第二焦点221b则位于相对应的第一反射部221的覆盖区域以外。进一步来说，两个第二焦点221b均位于透镜光轴51上，且与透镜焦点52重合或大致重合，或者，两个第二焦点221b均偏离透镜光轴51，且位于透镜焦点52的附近。
两个第一发光单元21各设置于一第一电路板23上，且设置于隔板11的第二承载面11b附近，且两个第一电路板23设置于导热板121的第一热传递表面121a上。如此，两个第一发光单元21所产生的热量均可以通过导热板121均匀地传递至多个散热片123，而快速向外部逸散。两个第一发光单元21各可为一发光二极管芯片或一包括多个发光二极管芯片的封装结构，两个第一发光单元21可分别设置于两个第一焦点221a上或两个第一焦点221a附近。为使两个第一发光单元21所产生的光线能够分别朝向两个第一反射部221投射，承载单元1的隔板11具有两个第一开口111，以使得两个第一发光单元21的第一出光面211可以分别通过两个第一开口111从第一承载面11a外露。
第五实施例
请参阅图32至35及图39至图42，本发明第五实施例提供一种光线投射装置P，其包括：一承载单元1、一第一光源2、一第二光源3、一遮光单元4及一透镜5。第一光源2与第二光源3都设置于承载单元1上，其中第一光源2包括至少一第一发光单元21及一与第一发光单元21对应设置的第一反射单元22，第二光源3包括至少一第二发光单元31及一与第二发光单元31对应设置的第二反射单元32。遮光单元4设置于承载单元1的前方，透镜5设置于遮光单元4的前方。值得注意的是，第一发光单元21具有一第一出光面211，第二发光单元31具有一第二出光面311，第一出光面211的出光方向与第二出光面311的出光方向相反，且第一出光面211与第二出光面311共平面或约略在同一平面附近，更精确的说，第一出光面211与第二出光面311之间的间距为0至5毫米，优选的是介于0至3.2毫米之间。如此，本实施例之光线投射装置P可以在满足小型化要求的前提下提高光利用率。
本实施例与前述实施例的主要差异在于：承载单元1具有不同的构造；另外，第二光源3包括两个第二发光单元31，且第二反射单元32包括两个第二反射部321，其分别与两个第二发光单元31对应设置，如此，可以增加远光灯的光照强度。在本实施例中，承载单元1包括一隔板11及一基座13，基座13包括一第一安装部131及一第二安装部132，其中第一安装部131的位置比第二安装部132更接近遮光单元4，且基座13具有一第一表面13a及一相对于第一表面13a的第二表面13b。第一安装部131具有一贯穿第一表面13a与第二表面13b的缺口1311，隔板11与第一安装部131相互连接，且将缺口1311封闭。为使第一发光单元21所产生的光线能够朝向第一反射单元22投射，并使第二发光单元31所产生的光线能够朝向第二反射单元32投射，隔板具有一第一开口111，且第一发光单元21的第一出光面211通过第一开口111从第一表面13a外露，第二安装部132具有一第二开口1321，且第二发光单元31的第二出光面311通过第二开口1321从第二表面13b外露。
请参阅图34至图38及图41至图45，第一反射单元22设置于第一安装部131上，且设置于第一表面13a上，第一反射单元22具有一反射面(图中未标号)，反射面可具有单一曲率或多曲率，例如，反射面可为局部椭球面或复合椭球面，但不受限于此。第一反射单元22具有一第一焦点22a及一对应第一焦点22a的第二焦点22b，其中第一焦点22a位于第一反射单元22的覆盖区域以内，第二焦点22b则位于第一反射单元22的覆盖区域以外(第一反射单元22与透镜5之间的区域)。第二焦点22b可位于透镜光轴51上，且与透镜焦点52重合，或者，第二焦点22b可偏离透镜光轴51，且位于透镜焦点52的附近。第一发光单元21设置于一第一电路板23上，第一发光单元21可为一发光二极管芯片或一包括多个发光二极管芯片的封装结构，第一发光单元21可设置于第一焦点22a上或第一焦点22a附近。
第二反射单元32设置于第一安装部131上，且设置于第二表面13b上，两个第二反射部321各为一局部反射灯杯，且各具有一反射面(图中未标号)，反射面可具有单一曲率或多曲率，例如，反射面可为局部椭球面或复合椭球面，但不受限于此。两个第二反射部321各具有一第一焦点321a及一对应第一焦点321a的第二焦点322a，其中每一个第一焦点321a位于相对应的第二反射部321的覆盖区域以内，每一个第二焦点321b则位于邻近于透镜5的区域(第二反射单元32与透镜5之间的区域)。进一步来说，两个第二焦点321b均位于透镜光轴51上，且与透镜焦点52重合，或者，两个第二焦点321b均偏离透镜光轴51，且位于透镜焦点52的附近。两个第二发光单元31设置于同一块第二电路板33上，两个第二发光单元31各可为一发光二极管芯片或一包括多个发光二极管芯片的封装结构，两个第二发光单元31可分别设置于两个第一焦点321a上或两个第一焦点321a附近。
请参阅图34至38及图41至图45，在散热设计上，散热组件12包括多个散热片123、一导热筒124、一热管125及一导热条126。基座13的第二安装部132具有一连接结构1322，其可为一环状连接件，但不受限于此。导热筒124的前端连接于连接结构1322，且导热筒124具有一外周面1241及一热逸散空间1242。多个散热片123以预定间隔围绕设置于外周面1241上，热管125设置于基座13的下方，且沿着基座13的长度方向延伸进入热逸散空间1242中，导热条126设置于热管125上，且从第二开口1321开始延伸进入热逸散空间1242中。其中散热片123的延伸方向与大致垂直于导热筒124、热管125与导热条126的长度方向。第一电路板23设置于热管125的前端，第二电路板33设置于第二开口1321附近，且与导热条126的前端相互连接。如此，第一发光单元21所产生的热量可直接传递至热管125，再通过导热条126与导热筒124均匀地传递至多个散热片123，而快速向外部逸散。类似地，第二发光单元31所产生的热量可直接传递至导热条126，再通过热管125与导热筒124均匀地传递至多个散热片123，而快速向外部逸散。
在本实施例中，透镜5通过一透镜架6连接基座13的第一安装部131。具体来说，基座13的第一安装部131的前端具有两个连接臂1312，透镜架6包括一框体61及两个支撑臂62，框体61用以承载透镜5，两个支撑臂62由框体61延伸而形成，以分别连接两个连接臂1312。另外，遮光单元4可为一不透光材质的遮光板或一透明遮光体，且遮光单元4固定在两个支撑臂62之间，且固定在两个连接臂1312上。另外，光线投射装置P可通过一安装单元7安装至一车灯光源上(图中未显示)。
附带说明一点，在本发明实施例所提供的光学设计下，第一光源所包括的第一发光单元的数量或第二光源所包括的第二发光单元的数量，可以增加到两个或两个以上，以增加近光灯或远光灯的光照强度。
实施例的有益效果
本发明的其中一有益效果在于，本发明所提供的具有高光利用率的光线投射装置，其能通过“第一出光面的出光方向与第二出光面的出光方向相反，且第一出光面与第二出光面共平面”的技术方案，以在满足小型化要求的前提下提高光利用率。
更进一步来说，遮光单元可采用透明遮光体，且透明遮光体的底部表面与第二出光面共平面，如此，可以减少远光灯光型与近光灯光型之间的暗区(远光灯光型与近光灯光型之间的暗区较不明显)。
更进一步来说，遮光单元可采用透明遮光体，且透明遮光体的底部表面具有一光反射层，如此，可以消除远光灯光型与近光灯光型之间的暗区。
以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的申请专利范围，所以凡是运用本发明说明书及图式内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的申请专利范围内。

Claims (21)

1.一种具有高光利用率的光线投射装置，其特征在于，所述具有高光利用率的光线投射装置包括：
一承载单元；
一第一光源，所述第一光源设置于所述承载单元上，且包括至少一个第一发光单元以及一与所述第一发光单元对应设置的第一反射单元，其中所述第一发光单元具有一第一出光面；
一第二光源，所述第二光源设置于所述承载单元上，且包括至少一个第二发光单元以及一与所述第二发光单元对应设置的第二反射单元，其中所述第二发光单元具有一第二出光面；
一遮光单元，所述遮光单元设置于所述承载单元的前方，用以选择性地遮挡从所述第一光源与所述第二光源出射的光线；以及
一透镜，所述透镜设置于所述遮光单元的前方，用以将通过所述遮光单元的光线向外投射，而产生一远光灯或近光灯光型；
其中，所述第一出光面的出光方向与所述第二出光面的出光方向相反，且所述第一出光面与所述第二出光面共平面。
2.根据权利要求1所述的具有高光利用率的光线投射装置，其特征在于，所述第一出光面与所述第二出光面之间具有一垂直距离，且所述垂直距离介于0毫米至5毫米之间。
3.根据权利要求1所述的具有高光利用率的光线投射装置，其特征在于，所述透镜具有一透镜光轴，且所述透镜光轴通过所述第一出光面的附近与第二出光面的附近。
4.根据权利要求1所述的具有高光利用率的光线投射装置，其特征在于，所述透镜具有一透镜光轴，且所述透镜光轴通过所述第一出光面与所述第二出光面。
5.根据权利要求1所述的具有高光利用率的光线投射装置，其特征在于，所述承载单元包括一隔板，所述隔板具有位于不同侧的一第一承载面以及一第二承载面。
6.根据权利要求5所述的具有高光利用率的光线投射装置，其特征在于，所述隔板具有贯穿所述第一承载面与所述第二承载面的至少一个第一开口以及至少一个第二开口，其中，所述第一反射单元设置于所述第一承载面上，所述第一发光单元设置于所述第二承载面附近，且所述第一出光面通过所述第一开口从所述第一承载面外露，所述第二反射单元设置于所述第二承载面上，所述第二发光单元设置于所述第一承载面附近，且所述第二出光面通过所述第二开口从所述第二承载面外露。
7.根据权利要求6所述的具有高光利用率的光线投射装置，其特征在于，所述遮光单元为一遮光板，所述遮光板为不透光材质，且沿着所述隔板的长度方向延伸，其中，所述遮光板具有一与所述隔板的所述第一承载面位于同侧的顶部表面。
8.根据权利要求7所述的具有高光利用率的光线投射装置，其特征在于，所述顶部表面包括一第一平面、一第二平面以及一斜面，所述顶部表面的所述第一平面高于所述顶部表面的所述第二平面，且所述顶部表面的所述斜面连接于所述顶部表面的所述第一平面与所述第二平面之间。
9.根据权利要求7所述的具有高光利用率的光线投射装置，其特征在于，所述遮光板与所述隔板一体成型。
10.根据权利要求5所述的具有高光利用率的光线投射装置，其特征在于，所述遮光单元为一遮光体，所述遮光体为透光材质，且沿着所述隔板的厚度方向延伸，其中，所述遮光体具有一与所述隔板的所述第二承载面位于同侧的底部表面。
11.根据权利要求10所述的具有高光利用率的光线投射装置，其特征在于，所述遮光体的所述底部表面包括一第一平面、一第二平面以及一斜面，所述底部表面的所述第一平面高于所述底部表面的所述第二平面，且所述底部表面的所述斜面连接于所述底部表面的所述第一平面与所述第二平面之间。
12.根据权利要求10所述的具有高光利用率的光线投射装置，其特征在于，所述遮光体与所述隔板之间具有一预定距离，且所述预定距离介于0.01毫米至1毫米之间。
13.根据权利要求10所述的具有高光利用率的光线投射装置，其特征在于，所述遮光体的所述底部表面与所述第一出光面和所述第二出光面共平面。
14.根据权利要求10所述的具有高光利用率的光线投射装置，其特征在于，所述遮光体的所述底部表面上形成有一光反射层。
15.根据权利要求5所述的具有高光利用率的光线投射装置，其特征在于，所述承载单元还包括一散热组件，所述散热组件包括一导热板、一导热柱以及多个散热片，所述导热板包括一第一热传递表面以及一相对于所述第一热传递表面的第二热传递表面，所述导热柱设置于所述第一热传递表面上，多个散热片间隔设置于所述第二热传递表面上，其中，所述第一光源还包括至少一个供所述第一发光单元设置的第一电路板，所述第一电路板设置于所述第一承载面的上方，且邻近于所述导热柱，其中，所述第二光源还包括至少一个供所述第二发光单元设置的第二电路板，所述第二电路板设置于所述第一热传递表面上，其中，所述第一电路板与所述第二电路板之间通过一电性连接结构相互电性连接。
16.根据权利要求15所述的具有高光利用率的光线投射装置，其特征在于，所述第二电路板远离所述第一承载面的一表面与所述第一出光面之间具有一第一垂直距离，且所述第一垂直距离小于15毫米。
17.根据权利要求15所述的具有高光利用率的光线投射装置，其特征在于，所述第二电路板具有一背向所述透镜的一侧面，所述第一发光单元具有一面向所述透镜的一侧面，所述第二电路板的所述侧面与所述第一发光单元的所述侧面之间具有一第二垂直距离，且所述第二垂直距离小于15毫米。
18.根据权利要求5所述的具有高光利用率的光线投射装置，其特征在于，所述隔板具有一第一阻隔部以及一高于或低于所述第一阻隔部的第二阻隔部，所述第一阻隔部具有所述第一承载面，且所述第一光源设置于所述第一承载面上，所述第二阻隔部具有所述第二承载面，且所述第二光源设置于所述第二承载面上。
19.根据权利要求5所述的具有高光利用率的光线投射装置，其特征在于，所述隔板具有一第一阻隔部以及一第二阻隔部，且所述第一阻隔部相对于所述第二阻隔部呈倾斜设置。
20.根据权利要求1所述的具有高光利用率的光线投射装置，其特征在于，所述承载单元包括一基座以及一隔板，所述基座具有一第一表面以及一相对于所述第一表面的第二表面，所述基座包括一第一安装部以及一第二安装部，所述第一安装部的位置比所述第二安装部更接近所述遮光单元，所述第一安装部具有一贯穿所述第一表面与所述第二表面的缺口，所述隔板与所述第一安装部相互连接，且将所述缺口封闭，其中，所述隔板具有至少一个第一开口，且所述第一发光单元的所述第一出光面通过所述第一开口从所述第一表面外露，所述第二安装部具有至少一个第二开口，且所述第二发光单元的所述第二出光面通过所述第二开口从所述第二表面外露。
21.根据权利要求20所述的具有高光利用率的光线投射装置，其特征在于，所述承载单元还包括一散热组件，所述散热组件包括一导热筒、多个散热片、一热管以及一导热柱，所述第二安装部具有一连接结构，所述导热筒的一端连接于所述连接结构，且所述导热筒具有一外周面以及一热逸散空间，多个所述散热片间隔设置于所述外周面上，所述热管设置于所述基座的下方，且沿着所述基座的长度方向延伸进入所述热逸散空间中，所述导热柱设置于所述热管上，且从所述第二开口开始延伸进入所述热逸散空间中，其中，所述第一光源还包括至少一个供所述第一发光单元设置的第一电路板，且所述第一电路板设置于所述热管的前端，其中，所述第二光源还包括至少一个供所述第二发光单元设置的第二电路板，所述第二电路板设置于所述第二开口附近，且与所述导热柱的前端相互连接。
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