CN113339748A - 车灯装置 - Google Patents

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Abstract

一种车灯装置，包括出光透镜，以及多个光学系统。所述出光透镜包括往前突出且能供光线往前射出的出光面。所述出光面定义出前后延伸的光学中轴，以及位于所述光学中轴上的第一焦区。每一光学系统包括上下排列设置的透镜单元与发光单元。每一发光单元沿上下方向投射出的光线行经所述透镜单元后，于所述出光透镜中往前行进，且延长线交会于所述第一焦区。由于每一光学系统的所述透镜单元及所述发光单元是上下排列设置，并通过对应的所述透镜单元使沿上下方向投射出的光线转向往前射出，故本发明能具有前后方向长度较短的特点。

Description

车灯装置
技术领域
本发明涉及一种照明装置，特别是涉及一种安装在车辆以提供照明或警示的车灯装置。
背景技术
参阅图1，一种现有的车灯装置，适用于往前投射光线，并包括一前一后连接的一个出光透镜11与一个光学透镜12、一个位于所述光学透镜12后方的发光单元13，以及一个位于所述发光单元13后方以供所述发光单元13设置的基座单元14。所述发光单元13能提供往前投射至所述出光透镜11与所述光学透镜12的光线，所述出光透镜11与所述光学透镜12能将所述发光单元13所提供的光线往前投射。
此种车灯装置由于所述出光透镜11、所述光学透镜12、所述发光单元13及所述基座单元14都是前后排列设置，因此所述车灯装置的前后长度较长。是以，如何提供一种空间型态不同的车灯装置，也就是如何提供一种前后长度较短的车灯装置，以提供业界更多的选择，或利于优化所述车灯装置与其他元件的配置关系，是一个需要被解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种能够克服先前技术的至少一个缺点的车灯装置。
本发明车灯装置，包含出光透镜，所述出光透镜能将光线实质上地沿第一方向往前投射，并包括实质上地沿所述第一方向往前突出的出光面，所述出光面定义出沿所述第一方向前后延伸的光学中轴，以及位于所述光学中轴上的第一焦区，所述车灯装置还包含多个光学系统，定义横交所述第一方向的第二方向，每一光学系统包括沿所述第二方向排列设置的透镜单元与发光单元，每一发光单元沿所述第二方向投射出的光线行经所述透镜单元后，实质上地沿所述第一方向于所述出光透镜中行进，且延长线交会于所述第一焦区。
本发明所述的车灯装置，每一光学系统的所述透镜单元包括第一透镜，以及沿所述第二方向连接于所述第一透镜与所述出光透镜间的第二透镜，每一第一透镜定义出沿所述第二方向延伸的透镜中轴，并包括围绕所述透镜中轴的折射面、围绕所述折射面并沿相反于所述第二透镜的方向径缩的第一反射面，以及围绕所述透镜中轴并位于所述第一反射面与所述折射面间的连接面，每一光学系统的所述第二透镜包括沿相反于所述第一透镜的方向往所述出光面倾斜延伸的第二反射面，每一发光单元投射往对应的所述第一透镜的光线，经对应的所述折射面折射而投射往对应的所述第二反射面并经对应的所述第二反射面反射后，延长线交会于所述第一焦区，每一发光单元投射往对应的所述第一透镜的光线，经对应的所述连接面折射并经对应的所述第一反射面反射而投射往对应的所述第二反射面并经对应的所述的第二反射面反射后，延长线将交会于所述第一焦区。
本发明所述的车灯装置，每一发光单元投射往对应的所述第一透镜并经对应的所述折射面折射的光线，延长线交会于第二焦区，每一发光单元投射往对应的所述第一透镜并经对应的所述连接面折射且经对应的所述第一反射面反射的光线，延长线交会于对应的所述第二焦区，所述第一焦区包括位于所述光学中轴上的第一焦点，每一第二焦区包括位于所述透镜中轴上的第二焦点，每一第二焦点与所述第一焦点定义出假想的双叶双曲面，每一双叶双曲面包括凹侧背向所述出光透镜的第一叶面，以及凹侧朝向所述出光透镜的第二叶面，每一第一叶面的第一叶面焦点位于所述第一焦点，每一第二叶面的第二叶面焦点位于对应的所述第二焦点，每一第二反射面为对应的所述第二叶面的一部分。
本发明所述的车灯装置，定义横交所述第一方向及所述第二方向的第三方向，所述光学系统沿所述第三方向排列。
本发明所述的车灯装置，所述车灯装置是包含两个所述光学系统，所述光学系统沿所述第二方向排列。
本发明所述的车灯装置，所述光学系统的第二反射面实质上相配合呈开口相反于所述出光面的V形。
本发明所述的车灯装置，所述光学系统两两一组，每一组的所述光学系统沿所述第二方向排列，定义横交所述第一方向及所述第二方向的第三方向，数组的所述光学系统沿所述第三方向排列。
本发明所述的车灯装置，每一组的所述光学系统的第二反射面实质上相配合呈开口相反于所述出光面的V形。
本发明所述的车灯装置，所述车灯装置还包含两个分别沿所述第二方向位于所述光学系统的两相反侧的基座单元，每一基座单元包括数片沿所述第三方向间隔排列的散热鳍片，每一散热鳍片沿所述第一方向长向延伸，并沿所述第二方向倾斜延伸。
所述车灯装置的功效在于：将每一光学系统的所述透镜单元及所述发光单元沿所述第二方向排列设置，并通过对应的所述透镜单元使对应的所述发光单元沿所述第二方向投射的光线能转向沿所述第一方向行进并射出，从而能缩减所述车灯装置沿所述第一方向的长度，解决以往的车灯装置沿单一方向长度较长的问题。
附图说明
本发明其他的特征及功效，将于参照图式的实施方式中清楚地呈现，其中：
图1是一个剖视图，说明一个现有的车灯装置；
图2是一个立体图，说明本发明车灯装置的第一实施例；
图3是一个立体图，从另外一个角度说明所述第一实施例的一个出光透镜、多个第一透镜与多个第二透镜；
图4是一个剖视图，说明所述第一实施例；
图5是一个不完整的剖视图，放大说明位于上排中央的其中一个光学系统；
图6是一个不完整的剖视图，放大说明位于下排中央的另外一个光学系统；
图7是一个立体图，说明本发明车灯装置的第二实施例；及
图8是一个立体图，说明本发明车灯装置的第三实施例。
具体实施方式
参阅图2至5，本发明车灯装置的第一实施例，包含一个出光透镜2、多个连接所述出光透镜2的光学系统3，以及两个设置在所述光学系统3上下两侧的基座单元4。在下面的说明中，将辅以彼此垂直地横交的第一方向D1、第二方向D2及第三方向D3说明。其中，所述第一方向D1与前后方向同向，所述第二方向D2与上下方向同向，所述第三方向D3与左右方向同向。所述的前方，是以光线投射出的方向为参考基准。
所述出光透镜2能将光线沿所述第一方向D1往前投射，并包括一个沿所述第一方向D1往前突出的出光面21。所述出光面21定义出一个沿所述第一方向D1前后延伸的光学中轴A1，以及一个位于所述光学中轴A1上的第一焦区22。所述第一焦区22包括一个位于所述光学中轴A1上的第一焦点23。所述第一焦点23与所述第一焦区22的物理意义在于：位于所述第一焦点23或位于所述第一焦区22中的点光源产生的光线，经所述出光面21射出后，将平行于或实质上平行于所述光学中轴A1。
所述光学系统3两两一组。每一组的所述光学系统3沿所述第二方向D2上下排列，而数组的所述光学系统3则沿所述第三方向D3左右排列成一大排。换句话说，于本第一实施例中，所述光学系统3是分成上下两小排，且每一小排的所述光学系统3的数量为三个，并沿所述第三方向D3左右排列设置。
每一光学系统3包括沿所述第二方向D2排列设置的一个发光单元31与一个透镜单元32。
每一发光单元31设置所述基座单元4的其中一者上，并能沿所述第二方向D2往上或往下将光线投射往对应的所述透镜单元32。于本第一实施例中，每一发光单元31为一块LED芯片。
参阅图4至6，每一透镜单元32包括一个外形概呈圆台状的第一透镜33，以及一个与对应的所述发光单元31沿所述第二方向D2分别位于所述第一透镜33的上下两相反侧的一个第二透镜34。
每一第一透镜33定义出一个沿所述第二方向D2上下延伸的透镜中轴A2，并包括一个围绕所述透镜中轴A2且往对应的所述发光单元31凹伸的折射面331、一个围绕所述折射面331并往远离所述光学中轴A1的方向(或者说往对应的所述发光单元31的方向)径缩的第一反射面332，以及一个围绕所述透镜中轴A2并位于所述第一反射面332与所述折射面331间的连接面333。
每一折射面331能将对应的所述发光单元31所提供光线加以折射，以使光线的延长线交会于一个第二焦区334中的一个第二焦点335(参图5、6)。其中，每一第二焦点335位于对应的一个所述透镜中轴A2上，并沿所述第二方向D2与对应的所述透镜单元32位于对应的所述基座单元4的两相反侧。
每一连接面333能将对应的所述发光单元31所提供的光线加以折射，以使光线经对应的一个所述第一反射面332反射，并使经所述第一反射面332反射的光线的延长线交会于对应的所述第二焦点335(参图5、6)。
每一第二焦点335与所述第一焦点23定义出一个假想的双叶双曲面5。每一双叶双曲面5包括一个凹侧背向所述出光透镜2的第一叶面51，以及一个凹侧朝向所述出光透镜2的第二叶面52。每一第一叶面51的一个第一叶面焦点511位于所述第一焦点23。每一第二叶面52的一个第二叶面焦点521位于对应的所述第二焦点335。由于图式空间有限，且图5、6为剖视图，因此只能以线段示意叶面被剖切后的一部分。
每一第二透镜34沿所述第二方向D2一体连接于所述第一透镜33与所述出光透镜2间，并包括一个沿相反于所述第一透镜33的方向往所述出光面21倾斜延伸(或者说沿上下方向往所述出光面21倾斜延伸)的第二反射面341。每一第二反射面341镀有铝膜而能反射光线，且为对应的一个双叶双曲面5的所述第二叶面52的一部分。上下一组的所述光学系统3的第二反射面341实质上相配合呈现开口相反于所述出光面21的V形(见图4)。
所述基座单元4分别沿所述第二方向D2位于所述光学系统3的上下两相反侧，而分别供上下两小排的所述光学系统3设置，且每一基座单元4包括数片沿所述第三方向D3间隔排列的散热鳍片41。每一散热鳍片41沿所述第一方向D1前后长向延伸，并沿所述第二方向D2上下倾斜延伸。
本第一实施例运作时，每一发光单元31投射往对应的所述第一透镜33的光线，经对应的所述折射面331折射后，延长线将交会于所述第二焦区334中的所述第二焦点335，且每一发光单元31投射往对应的所述第一透镜33的光线，经对应的所述连接面333折射与对应的所述第一反射面332反射后，延长线也将交会于所述第二焦区334中的所述第二焦点335。也就是说，每一发光单元31投射往所述第一透镜33的光线，经所述第一透镜33作用后，延长线都将交会于对应的所述第二焦点335。
此时，由于每一第二焦点335位于对应的一个所述第二叶面52的一个第二叶面焦点521上，加上双叶双曲面5的光学原理是由其中一个第二叶面52的焦点投射出的光线经所述第二叶面52反射，延长线将交会于相配合构成一组双叶双曲面5的对应的所述第一叶面51的焦点(即对应的一个第一叶面焦点511)上，又由于每一第二反射面341为对应的一个第二叶面52的一部分，故延长线交会于所述第二焦点335的光线经所述第二反射面341反射后，延长线将交会于对应的一个第一叶面焦点511，并交会于所述第一焦区22中的所述第一焦点23。也就是说，每一发光单元31投射往所述第一透镜33的光线，经所述第一透镜33及所述第二透镜34作用后，延长线都将交会于所述第一焦点23。
由于所述第一焦点23即为所述出光面21的焦点，因此每一发光单元31所产生的光，经对应的所述透镜单元32作用后，将沿所述第一方向D1于所述出光透镜2中行进，且自所述出光面21离开时，都将实质上沿所述第一方向D1平行所述光学中轴A1。
本第一实施例的第一特点在于：每一光学系统3的所述发光单元31及所述透镜单元32是沿所述第二方向D2上下设置，连带使得所述基座单元4也能转移设置在所述光学系统3的上下两相反侧，使本第一实施例沿所述第一方向D1的长度大幅缩减，解决以往的车灯装置沿单一方向(于本第一实施例中为所述第一方向D1)长度较长的问题。基于前述结构上的特色，本第一实施例的所述基座单元4并不会被所述出光透镜2所遮挡住而能被看见，加上能分散成上下两个，故除了散热效果提高外，还能带来科技感与前卫感的视觉效果。
本第一实施例的第二特点在于：所述发光单元31虽然是分开设置，但由于所投射出的光线的延长线最终都会交会在所述第一焦区22中的所述第一焦点23，故能产生如同将多个所述发光单元31设置在所述第一焦区22中的相等效果，然而本第一实施例所述的发光单元31的分散式设计，除了利于通过两个所述基座单元4散热以提高散热效果外，也能通过使用发光功率较低的所述发光单元31来节省成本。例如本第一实施例的光学系统3有六个，相较于先前技术以一个高功率的发光单元31提供光线的设计，本第一实施例能采用六个发光功率分别为目标功率的1/6的发光单元31来提供光线。此外，所述发光单元31也能为彼此能投射出不同颜色的光的发光单元31，从而产生更多颜色变化的可能性，或者兼顾不同的照明或警示用途。
在本发明的其他实施态样中，依法规或其他需求而变化光形时，经所述第二反射面341反射后的光线，其延长线也能仅交会于所述第一焦区22中即可。具体而言是经所述第二反射面341反设后的光线的延长线，能仅交会于所述第一焦点23附近而不交会于所述第一焦点23上(但仍位于所述第一焦区22中)，以带来不同的光形变化。所述第一焦区22可以是呈以所述第一焦点23为球心，且半径为3mm、4mm或5mm的球状。
在本发明的其他实施态样中，所述光学系统3的排列方式也能有其他的变化。例如所述光学系统3也能仅沿所述第三方向D3左右排成一小排，而不是上下两小排，在某些空间有限的情况下，所述光学系统3的数量也能只有两个，且沿所述第二方向D2一上一下排列，或沿所述第三方向D3一左一右排列，并使所述光学系统3各自所包含的两个所述第二反射面341呈现开口相反于所述出光面21的直立V形或横置V形。
参阅图7，本发明车灯装置的第二实施例与所述第一实施例类似，不同的地方在于所述光学系统3仅沿所述第三方向D3左右排列成一小排。具体来说，本第二实施例的所述光学系统3仅沿所述第三方向D3排成上面一排。由于本第二实施例的所述出光透镜2及其出光面21的结构并未改变，因此能投射出与所述第一实施例外形类似的光形，只是由于本第二实施例的所述光学系统3的数量为所述第一实施例的二分之一
Figure BDA0002386257200000081
故本第二实施例所投射出亮度为所述第一实施例的二分之一。
参阅图8，本发明车灯装置的第三实施例与所述第一实施例类似，不同的地方在于本第三实施例是仅包含一组的所述光学系统3，也就是仅包含两个所述光学系统3，且所述光学系统3沿所述第二方向D2一上一下排列。由于本第三实施例的所述出光透镜2及其出光面21的结构并未改变，因此能投射出与所述第一实施例外形类似的光形，只是由于本第三实施例的所述光学系统3的数量为所述第一实施例的三分之一
Figure BDA0002386257200000082
故本第三实施例所投射出亮度为所述第一实施例的三分之一。
综上所述，本发明车灯装置的功效在于：将每一光学系统3的所述透镜单元32及所述发光单元31沿所述第二方向D2排列设置，并通过对应的所述透镜单元32使对应的所述发光单元31沿所述第二方向D2投射的光线能转向沿所述第一方向D1行进并射出，从而能缩减所述车灯装置沿所述第一方向D1的长度。
以上所述者，仅为本发明的具体实施方式而已，不能以此限定本发明的权利要求范围，且依本发明权利要求书及说明书的记载内容所作的等效变化态样，也应被本发明权利要求范围所涵盖。

Claims (9)

1.一种车灯装置，包含出光透镜，所述出光透镜能将光线实质上沿第一方向往前投射，并包括实质上沿所述第一方向往前突出的出光面，所述出光面定义出沿所述第一方向前后延伸的光学中轴，以及位于所述光学中轴上的第一焦区，其特征在于：所述车灯装置还包含多个光学系统，定义横交所述第一方向的第二方向，每一光学系统包括沿所述第二方向排列设置的透镜单元与发光单元，每一发光单元沿所述第二方向投射出的光线行经所述透镜单元后，实质上沿所述第一方向于所述出光透镜中行进，且延长线交会于所述第一焦区。
2.根据权利要求1所述的车灯装置，其特征在于：每一光学系统的所述透镜单元包括第一透镜，以及沿所述第二方向连接于所述第一透镜与所述出光透镜间的第二透镜，每一第一透镜定义出沿所述第二方向延伸的透镜中轴，并包括围绕所述透镜中轴的折射面、围绕所述折射面并沿相反于所述第二透镜的方向径缩的第一反射面，以及围绕所述透镜中轴并位于所述第一反射面与所述折射面间的连接面，每一光学系统的所述第二透镜包括沿相反于所述第一透镜的方向往所述出光面倾斜延伸的第二反射面，每一发光单元投射往对应的所述第一透镜的光线，经对应的所述折射面折射而投射往对应的所述第二反射面并经对应的所述第二反射面反射后，延长线交会于所述第一焦区，每一发光单元投射往对应的所述第一透镜的光线，经对应的所述连接面折射并经对应的所述第一反射面反射而投射往对应的所述第二反射面并经对应的所述的第二反射面反射后，延长线将交会于所述第一焦区。
3.根据权利要求2所述的车灯装置，其特征在于：每一发光单元投射往对应的所述第一透镜并经对应的所述折射面折射的光线，延长线交会于第二焦区，每一发光单元投射往对应的所述第一透镜并经对应的所述连接面折射且经对应的所述第一反射面反射的光线，延长线交会于对应的所述第二焦区，所述第一焦区包括位于所述光学中轴上的第一焦点，每一第二焦区包括位于所述透镜中轴上的第二焦点，每一第二焦点与所述第一焦点定义出假想的双叶双曲面，每一双叶双曲面包括凹侧背向所述出光透镜的第一叶面，以及凹侧朝向所述出光透镜的第二叶面，每一第一叶面的第一叶面焦点位于所述第一焦点，每一第二叶面的第二叶面焦点位于对应的所述第二焦点，每一第二反射面为对应的所述第二叶面的一部分。
4.根据权利要求2所述的车灯装置，其特征在于：定义横交所述第一方向及所述第二方向的第三方向，所述光学系统沿所述第三方向排列。
5.根据权利要求2所述的车灯装置，其特征在于：所述车灯装置是包含两个所述光学系统，所述光学系统沿所述第二方向排列。
6.根据权利要求5所述的车灯装置，其特征在于：所述光学系统的第二反射面实质上相配合呈开口相反于所述出光面的V形。
7.根据权利要求2所述的车灯装置，其特征在于：所述光学系统两两一组，每一组的所述光学系统沿所述第二方向排列，定义横交所述第一方向及所述第二方向的第三方向，数组的所述光学系统沿所述第三方向排列。
8.根据权利要求7所述的车灯装置，其特征在于：每一组的所述光学系统的第二反射面实质上相配合呈开口相反于所述出光面的V形。
9.根据权利要求7所述的车灯装置，其特征在于：所述车灯装置还包含两个分别沿所述第二方向位于所述光学系统的两相反侧的基座单元，每一基座单元包括数片沿所述第三方向间隔排列的散热鳍片，每一散热鳍片沿所述第一方向长向延伸，并沿所述第二方向倾斜延伸。
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