CN111706827A - 一种用于车灯的光学系统及一种尾灯 - Google Patents

一种用于车灯的光学系统及一种尾灯 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于车灯的光学系统，包括：第一光源模块，用于发出光线；菲涅耳透镜，所述菲涅耳透镜朝向所述第一光源模块的一面为入光面，所述菲涅耳透镜远离所述光源的一面为出光面，所述入光面为菲涅耳面，所述出光面设置有配光花纹；信号功能配光透镜，设置在所述菲涅耳透镜的出光面侧，所述信号功能配光透镜的入光面或出光面上设置有配光花纹；第一光源模块发出的光线通过菲涅耳透镜和信号功能配光透镜向外出射，用于实现信号功能的配光。本发明还提供了一种具有该光学系统的尾灯。采用上述技术方案后，提高了纵向光程及光学效率，使得光学配光能够满足法规要求。

Description

一种用于车灯的光学系统及一种尾灯
技术领域
本发明涉及车灯技术领域，尤其涉及一种用于车灯的光学系统及一种尾灯。
背景技术
基于厚壁件(厚壁光导)概念的光学零件，在点亮时有特殊的晶莹剔透的效果，使得当今的机动车越多的使用厚壁件来实现车灯功能，用厚壁件概念来实现车灯中的信号灯功能更是当今行业的发展趋势。
由于信号灯功能要求能够有一个比较深邃的点亮效果，现有的车灯光学系统通常使单独使用一个厚壁件来实现信号灯功能。但是，在单独使用一个厚壁件来实现某一方向距离很大的信号灯的功能时，厚壁件易发生光学全反射，光学效率比较低，厚壁件纵向光程较小，不能够满足设计要求，而且点亮后的光学配光也难以满足法规要求，尤其是可视角部分。同时注塑一个比较厚的厚壁件，是对产能和材料的浪费，同时面形偏差很难控制。
因此，需要开发一种纵向光程大、光学效率高、能满足法规配光要求的用于车灯的光学系统及尾灯。
发明内容
为了克服上述技术缺陷，本发明的目的在于提供一种纵向光程大、光学效率高、能满足法规配光要求的用于车灯的光学系统及尾灯。
本发明公开了一种用于车灯的光学系统，包括：
第一光源模块，用于发出光线；菲涅耳透镜，所述菲涅耳透镜朝向所述第一光源模块的一面为入光面，所述菲涅耳透镜远离所述光源的一面为出光面，所述入光面为菲涅耳面，所述出光面设置有配光花纹；信号功能配光透镜，设置在所述菲涅耳透镜的出光面侧，所述信号功能配光透镜的入光面或出光面上设置有配光花纹；第一光源模块发出的光线通过菲涅耳透镜和信号功能配光透镜向外出射，用于实现信号功能的配光。
优选地，所述菲涅耳透镜包括第一区域，第二区域，第三区域；所述信号功能配光透镜包括第一配光透镜、第二配光透镜、第三配光透镜；所述第一区域的出光面设置有第一光学花纹，所述第一配光透镜与所述第一区域对应，所述第一配光透镜的出光面设置有第一光学花纹，第一光源模块发出的光线一部分通过所述第一区域和第一配光透镜向外出射，实现第一信号功能的配光；所述第二区域的出光面设置有第一光学花纹，所述第二配光透镜与所述第二区域对应，所述第二配光透镜的出光面设置有第二光学花纹，第一光源模块发出的光线一部分通过所述第二区域和第二配光透镜向外出射，实现第二信号功能的配光；所述第三区域的出光面设置有第三光学花纹，所述第三配光透镜与所述第三区域对应，所述第三配光透镜的入光面设置有第四光学花纹，第一光源模块发出的光线一部分通过所述第三区域和第三配光透镜向外出射，实现第三信号功能的配光。
优选地，所述第一信号功能为制动灯功能，所述现第二信号功能为转向灯功能，所述第三信号功能为倒车灯功能。
优选地，所述第一光学花纹为枕状的光学花纹，所述第二光学花纹为齿状的光学花纹；所述第三光学花纹为水平或竖直条状的光学花纹，所述第四光学花纹相应地为竖直或水平条状的光学花纹。
优选地，所述第二配光透镜的数量至少为两个，所述第三配光透镜位于两个第二配光透镜之间；所述第一配光透镜邻近所述第二配光透镜和所述第三配光透镜设置。
优选地，所述菲涅耳透镜一体成型；所述第一配光透镜、第二配光透镜、第三配光透镜中的一个或多个一体成型。
优选地，所述光学系统还包括第二光源模块和第四信号功能厚壁光导；所述第四信号功能厚壁光导的出光面设置有第五光学花纹；所述第二光源模块发出的光线通过所述第四信号功能厚壁光导向外出射，用于实现第四信号功能的配光。
优选地，所述第五光学花纹为枕状的光学花纹，所述第四信号功能为位置灯功能。
优选地，所述第四信号功能厚壁光导的截面呈C形，所述第四信号功能厚壁光导的中部具有容纳空间，所述菲涅耳透镜、信号功能配光透镜位于所述容纳空间中。
本发明还公开了一种尾灯，所述尾灯包括上述的光学系统。
采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果：
1.光学系统的纵向光程大；
2.光学系统的光学效率高；
3.光学系统能够满足信号灯功能的法规配光要求；
4.减小了厚壁件的尺寸，节省了产能和材料，节约了车灯内的空间，减小了车灯的尺寸。
附图说明
图1为本发明一实施例中光学系统的正面视图；
图2为图1中光学系统的背面视图；
图3为图1的光学系统中的菲涅耳透镜的第一区域和第一配光透镜的三维视图；
图4为图3中第一区域和第一配光透镜处的光路俯视图；
图5为图1的光学系统中的菲涅耳透镜的第二区域、第三区域和第二配光透镜、第三配光透镜的三维视图；
图6为图5中第二区域、第三区域和第二配光透镜、第三配光透镜的另一角度的三维视图；
图7为图5、图6中第二区域和第二配光透镜处的光路俯视图；
图8为图5、图6中第三区域和第三配光透镜处光路的俯视图；
图9为图5、图6中第三区域和第三配光透镜处光路的侧视图。
附图标记：
100-第一区域，200-第二区域，300-第三区域，400-第一配光透镜，410-连接部，500-第二配光透镜，600-第三配光透镜，700-第四信号功能厚壁光导。
具体实施方式
以下结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的优点。
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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的具体含义。
在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。因此，“模块”与“部件”可以混合地使用。
本发明公开了一种用于车灯的光学系统，所述光学系统包括：
-第一光源模块
所述第一光源模块用于发出光线，所述第一光源模块可以包括电路板，电路板上设置有多个LED光源。
-菲涅耳透镜
所述菲涅耳透镜朝向所述第一光源模块的一面为入光面，所述菲涅耳透镜远离所述光源的一面为出光面，所述入光面为菲涅耳面，所述出光面设置有配光花纹。所述菲涅耳面上设置有多个菲涅耳花纹，即多个同心圆纹路(菲涅耳带)。优选地，第一光源模块上的LED光源设置于菲涅耳花纹的焦点处。所述菲涅耳透镜用于对第一光源模块发出的光线进行准直，使光的能量得到集中，有助于提高纵向光程及光学效率。优选地，所述菲涅耳透镜为PC材质或PMMA材质。
-信号功能配光透镜
设置在所述菲涅耳透镜的出光面侧，所述信号功能配光透镜的入光面或出光面上设置有配光花纹。优选地，所述信号功能配光透镜为PC材质或PMMA材质。
第一光源模块发出的光线通过菲涅耳透镜和信号功能配光透镜向外出射，用于实现信号功能的配光。通过菲涅耳透镜和信号功能配光透镜上的光学花纹，改变光线的传播路径，使出射的光线满足法规规定的信号功能的配光要求。这里所说的信号功能可以包括但不限于制动灯功能、转向灯功能、倒车灯功能、位置灯功能、日行灯功能等等。
参见附图1、附图2，为本发明一实施例中光学系统的正面和背面示意图。这里所说的正面是指菲涅耳透镜的出光面侧，背面是指菲涅耳透镜的入光面侧。在本实施例中，所述菲涅耳透镜包括第一区域100，第二区域200，第三区域300；所述信号功能配光透镜包括第一配光透镜400、第二配光透镜500、第三配光透镜600。
进一步地，参见附图3，第一区域100的出光面设置有第一光学花纹，所述第一配光透镜400与所述第一区域100对应，所述第一配光透镜400的出光面设置有第一光学花纹，第一光源模块发出的光线一部分通过所述第一区域100和第一配光透镜400向外出射，实现第一信号功能的配光。优选地，所述第一信号功能为制动灯功能，所述第一光学花纹为枕状的光学花纹。所述第一配光透镜400的出光面为两个互成夹角的面，这两个面上均设置有第一光学花纹。进一步地，所述第一配光透镜400的数量可以为多个，相互之间间隔相等的距离设置，并在其侧面设置连接部410使其固定连接。通过对第一配光透镜400出光面的大小、夹角以及枕状光学花纹进行调整，可以调整光线出射的区域和可视角。通过改变第一配光透镜400的数量和间隔距离，可以调整其可视面积及视觉效果，从而在实现制动灯功能的同时具有更高的辨识度和更好的外观视觉效果。制动灯功能在其光学基准中心水平内侧、外侧20°，竖直上侧、下侧10°区域内有较高的法规要求。参见附图4，为第一区域100和第一配光透镜400处的光路俯视图，第一光源模块发出的一部分光线依次通过菲涅耳透镜的第一区域100和第一配光透镜400向外出射，第一区域100入光面上的菲涅耳花纹对光线进行准直，减小光学扩散角，第一区域100出光面上设置的枕状光学花纹使光线均匀出射到第一配光透镜400中，进入第一配光透镜400中的光线在互成夹角的两个出光面处发生折射并向外出射，通过出光面的夹角和出光面上的枕状光学花纹使光线集中在法规要求的区域，并使其可视角满足法规要求。优选地，所述第二配光的数量可以有多个，在本实施例中，设置有四个第二配光透镜500。
进一步地，参见附图5、附图6，所述第二区域200的出光面设置有第一光学花纹，所述第二配光透镜500与所述第二区域200对应，所述第二配光透镜500的出光面设置有第二光学花纹，第一光源模块发出的光线一部分通过所述第二区域200和第二配光透镜500向外出射，实现第二信号功能的配光。优选地，所述第二信号功能为转向灯功能，所述第一光学花纹为枕状的光学花纹，所述第二光学花纹为齿状的光学花纹，每个齿状的光学花纹都具有两个互成锐角的出光面。优选地，所述第二配光透镜500由连续的多段组成，每段与菲涅耳透镜的第二区域200的夹角均不相同，每段的出光面上均设置有第二光学花纹，本实施例中第二配光透镜500由连续的三段组成。通过将第二配光透镜500设置成多段，便于使其达到更大的出射角度。相较于制动灯功能配光的法规下限光强要求，转向灯功能的下限要求要低，但是在光学配光角度要求上却更高，后转向灯的角度要求达到车身外侧80°。参见附图7，为第二区域200和第二配光透镜500处的光路俯视图，第一光源模块发出的一部分光线依次通过菲涅耳透镜的第二区域200和第二配光透镜500向外出射，第二区域200入光面上的菲涅耳花纹对光线进行准直，减小光学扩散角，第二区域200出光面上设置的枕状光学花纹使光线均匀出射到第二配光透镜500中，进入第二配光透镜500中光线通过齿状光学花纹的两个出光面向外出射，具体地，光线在齿状光学花纹的一个出光面上发生全反射，全反射的光线在另一个出光面上发生折射并向外出射。光线在菲涅耳透镜的第二区域200的出光面发生第一次折射，再经过第二配光透镜500齿状光学花纹的出光面发生第二次折射，通过两个出光面调整折射角，使光线在空气中的出射角较大，从而使其达到法规规定的转向灯的配光角度要求。
进一步地，参见附图5，附图6，所述第三区域300的出光面设置有第三光学花纹，所述第三配光透镜600与所述第三区域300对应，所述第三配光透镜600的入光面设置有第四学花纹，第一光源模块发出的光线一部分通过所述第三区域300和第三配光透镜600向外出射，实现第三信号功能的配光。优选地，所述第三信号功能为倒车灯功能，所述第三光学花纹为水平或竖直条状的光学花纹，所述第四光学花纹相应地为竖直或水平条状的光学花纹。由于倒车灯的光学配光要求较高，且集中在中心区域，因此在光学设计时，将水平方向及竖直方向的配光分开进行设计。在本实施例中，菲涅耳透镜第三区域300的出光面设置有水平条状的光学花纹，第三配光透镜600的入光面设置有竖直条状的光学花纹，参见附图8、附图9，光线经过菲涅耳透镜后水平方向扩散角变化量较小、竖直方向扩散角变化量较大；光线通过第三配光透镜600后，水平方向扩散角变化量较大、竖直方向扩散角变化量较小。本实施例在菲涅耳透镜的第三区域300的出光面进行水平方向配光设计，在第三配光透镜600的入光面进行竖直方向的配光设计，通过两者的叠加在一起，满足倒车灯的光学配光要求。
优选地，所述菲涅耳透镜一体成型。优选地，所述第一配光透镜400、第二配光透镜500、第三配光透镜600的数量可以为一个或多个，所述第一配光透镜400、第二配光透镜500、第三配光透镜600中的一个或多个一体成型。在本实施例中，所述第二配光透镜500的数量有四个，所述第三配光透镜600的数量有一个，四个第二配光透镜500和一个第三配光透镜600一体成型，且述第三配光透镜600位于两个第二配光透镜500之间，所述第一配光透镜400邻近所述第二配光透镜500和所述第三配光透镜600设置。第一配光透镜400、第二配光透镜500、第三配光透镜600的数量和位置可以在满足法规规定的情况下根据需求自由设置，从而使具有该光学系统的车灯具有更高的辨识度和更美观的外观效果。同时，第一配光透镜400、第二配光透镜500、第三配光透镜600也可以选择性地一体成型，从而满足车灯造型及装配的需求。
进一步地，参见附图1、附图2，所述光学系统还包括第二光源模块和第四信号功能厚壁光导700；所述第四信号功能厚壁光导700的出光面设置有第五光学花纹；所述第二光源模块发出的光线通过所述第四信号功能厚壁光导700向外出射，用于实现第四信号功能的配光。所述第二光源模块可以包括电路板，电路板上设置有多个LED光源。所述第一光源模块和所述第二光源模块可以为一块具有LED光源的电路板，也可以为两块独立的具有LED光源的电路板。
优选地，所述第五光学花纹为枕状的光学花纹，所述第四信号功能为位置灯功能。所述第四信号功能厚壁光导700的截面呈C形，所述第四信号功能厚壁光导700的中部具有容纳空间，所述菲涅耳透镜、信号功能配光透镜位于所述容纳空间中。第四信号功能厚壁光导700呈C形环绕菲涅耳透镜和信号功能配光透镜设置，使其在实现位置灯功能的同时，充分利用车灯内空间，使得光学系统的结构更为紧凑，有助于减小车灯体积。
本发明还公开了一种尾灯，所述尾灯包括上述的光学系统。
应当注意的是，本发明的实施例有较佳的实施性，且并非对本发明作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种用于车灯的光学系统，其特征在于，包括：
第一光源模块，用于发出光线；
菲涅耳透镜，所述菲涅耳透镜朝向所述第一光源模块的一面为入光面，所述菲涅耳透镜远离所述光源的一面为出光面，所述入光面为菲涅耳面，所述出光面设置有配光花纹；
信号功能配光透镜，设置在所述菲涅耳透镜的出光面侧，所述信号功能配光透镜的入光面或出光面上设置有配光花纹；
第一光源模块发出的光线通过菲涅耳透镜和信号功能配光透镜向外出射，用于实现信号功能的配光。
2.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，
所述菲涅耳透镜包括第一区域，第二区域，第三区域；
所述信号功能配光透镜包括第一配光透镜、第二配光透镜、第三配光透镜；
所述第一区域的出光面设置有第一光学花纹，所述第一配光透镜与所述第一区域对应，所述第一配光透镜的出光面设置有第一光学花纹，第一光源模块发出的光线一部分通过所述第一区域和第一配光透镜向外出射，实现第一信号功能的配光；
所述第二区域的出光面设置有第一光学花纹，所述第二配光透镜与所述第二区域对应，所述第二配光透镜的出光面设置有第二光学花纹，第一光源模块发出的光线一部分通过所述第二区域和第二配光透镜向外出射，实现第二信号功能的配光；
所述第三区域的出光面设置有第三光学花纹，所述第三配光透镜与所述第三区域对应，所述第三配光透镜的入光面设置有第四光学花纹，第一光源模块发出的光线一部分通过所述第三区域和第三配光透镜向外出射，实现第三信号功能的配光。
3.如权利要求2所述的光学系统，其特征在于，
所述第一信号功能为制动灯功能，所述现第二信号功能为转向灯功能，所述第三信号功能为倒车灯功能。
4.如权利要求2所述的光学系统，其特征在于，
所述第一光学花纹为枕状的光学花纹，所述第二光学花纹为齿状的光学花纹；
所述第三光学花纹为水平或竖直条状的光学花纹，所述第四光学花纹相应地为竖直或水平条状的光学花纹。
5.如权利要求2所述的光学系统，其特征在于，
所述第二配光透镜的数量至少为两个，所述第三配光透镜位于两个第二配光透镜之间；所述第一配光透镜邻近所述第二配光透镜和所述第三配光透镜设置。
6.如权利要求2所述的光学系统，其特征在于，
所述菲涅耳透镜一体成型；
所述第一配光透镜、第二配光透镜、第三配光透镜中的一个或多个一体成型。
7.如权利要求1-6中任一项所述的光学系统，其特征在于，
所述光学系统还包括第二光源模块和第四信号功能厚壁光导；
所述第四信号功能厚壁光导的出光面设置有第五光学花纹；
所述第二光源模块发出的光线通过所述第四信号功能厚壁光导向外出射，用于实现第四信号功能的配光。
8.如权利要求7所述的光学系统，其特征在于，
所述第五光学花纹为枕状的光学花纹，所述第四信号功能为位置灯功能。
9.如权利要求7所述的光学系统，其特征在于，
所述第四信号功能厚壁光导的截面呈C形，所述第四信号功能厚壁光导的中部具有容纳空间，所述菲涅耳透镜、信号功能配光透镜位于所述容纳空间中。
10.一种尾灯，其特征在于，
包括如权利要求1-9中任一项所述的光学系统。
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