CN113418172A - 一种近光光学元件、车灯模组、车辆照明装置及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及车灯，公开了一种近光光学元件，包括多个并列设置且依次设有入光部(1)、通光部(2)和出光部(3)的近光光学单元，各近光光学单元上的出光部连为一体，通光部的下部或与入光部衔接部位的下部设有凹槽结构(21)，凹槽结构包括两个侧面和一个顶面，靠近入光部的侧面为III区出光面(213)，远离入光部的侧面为III区入光面(214)，顶面与III区入光面的连接处为近光截止部(212)，两个侧面中的至少一面上设有调光结构(211)，光线能够经入光部汇聚至III区出光面射出，再经III区入光面射入通光部内并引导至出光部射出，以形成III区光形。此外，本发明还涉及一种车灯模组、车辆照明装置及车辆。本发明的近光光学元件能够形成超宽的III区光形。

Description

一种近光光学元件、车灯模组、车辆照明装置及车辆
技术领域
本发明涉及车灯，具体地，涉及一种近光光学元件。此外，本发明还涉及一种车灯模组、车辆照明装置及车辆。
背景技术
随着公路交通现代化和高密度化的高速发展，车辆的持有量也越来越大，机动车照明法规对前照灯的近光光形的设计也提出了更高的要求，其中III区是近光光形的重要组成部分，它位于近光截止线上方，主要对设置在道路上的标志牌等位于路面上方的物体进行照明，使得驾驶员可以清晰获取道路信息等。
AFS(Adaptive Frontlighting System自适应前照灯系统)，能够根据汽车方向盘角度、车辆偏转率和行驶速度，对大灯进行动态调节，保持灯光方向与当前汽车行驶方向一致，确保对前方道路提供最佳照明，为驾驶者提供最佳可见度，从而显著增强夜晚行车的安全性。而为了实现车辆AFS功能下的III区照明，需要设计足够宽的III区光形，以符合近光的III区光形的展宽需要做到30°以上的法规要求。
现有技术中的Ⅲ区光形照明模组，或是能够形成的Ⅲ区光形的展宽宽度太小，难以满足相关法规所规定的实现AFS所需的Ⅲ区光形展宽宽度的要求；又或是能够形成符合相关法规的要求Ⅲ区光形的展宽宽度，但是其结构极其复杂、体积大，既不利于安装维修，且制造成本高。
有鉴于此，需要设计一种近光光学元件。
发明内容
本发明第一方面所要解决的技术问题是提供一种近光光学元件，其结构简单、体积小，能够形成超宽的Ⅲ区光形。
此外，本发明还要解决的问题是提供一种车灯模组，其能够形成符合相关法规要求的超宽的Ⅲ区光形，且还能够形成拐点光形，提升对右侧道路以及右侧道路上方的照明效果。
进一步地，本发明要解决的问题是提供一种车辆照明装置，其结构简单，且能够对所形成的Ⅲ区光形内部分区域的光强进行精确控制，能够防止对相向行驶的车辆上的驾驶员或是行人造成炫目。
更进一步地，本发明要解决的问题是提供一种车辆，该车辆具有超宽的Ⅲ区光形，能够扩大驾驶者的视野，提升夜间行车的安全性。
为了解决上述技术问题，本发明一方面提供一种近光光学元件，包括多个并列设置的近光光学单元，所述近光光学单元沿光线出射方向依次设有入光部、通光部和出光部，各所述近光光学单元上的所述出光部连为一体；所述通光部的下部或者所述通光部与所述入光部衔接部位的下部设有沿所述通光部的宽度方向延伸的凹槽结构，所述凹槽结构包括两个侧面以及一个顶面，两个所述侧面中靠近所述入光部的一面上形成为III区出光面，两个所述侧面中远离所述入光部的一面形成为III区入光面，所述顶面与所述III区入光面的连接处形成为近光截止部，所述III区出光面和所述III区入光面中的至少一者上设有调光结构，由所述入光部射至所述III区出光面的光线经所述III区出光面出射至所述III区入光面，以能够经由所述III区入光面射入所述通光部内，并能够经由所述通光部引导至所述出光部射出，以用于形成III区光形。
具体地，连为一体的多个所述出光部的出光面设置为顺滑曲面。
优选地，所述入光部、所述通光部和所述出光部为一体成型。
进一步优选地，多个所述近光光学单元一体成型。
具体地，所述入光部与所述通光部为一体成型，并与所述出光部分体设置，所述出光部包括出光部入光面和出光部出光面。
进一步具体地，所述近光截止部设置为能够使得所述近光光学元件射出的光线形成近光拐点截止线，所述出光部入光面为外凸曲面。
进一步具体地，所述入光部为聚光杯结构。
优选地，所述III区出光面的上下方向的尺寸为0.8mm-1.2mm。
具体地，所述调光结构包括多个横向并列布置的调光单元，所述调光单元包括曲面调光单元、平面调光单元、凸点调光单元、条纹调光单元和花纹调光单元，且所述调光结构包括曲面调光单元、平面调光单元、凸点调光单元、条纹调光单元和花纹调光单元中的一种或多种。
本发明另一方面还提供一种车灯模组，包括光源和多个上述技术方案中任一项所述的近光光学元件，所述光源与各所述近光光学单元的所述入光部一一对应。
进一步地，本发明还提供一种车辆照明装置，其包括上述技术方案中任一项所述的车灯模组。
进一步地，本发明还提供一种车辆，该车辆包括上述技术方案中任一项所述的车辆照明装置。
通过上述技术方案，本发明第一方面所提供的近光光学元件，其中的各个近光光学单元通过在通光部或通光部与入光部的衔接处的下部开槽的方式，使得经入光部汇聚的一部分光线能够经过凹槽结构中III区光形出光面和III区光形入光面的折射进入通光部，并经通光部引导至出光部射出以形成III区光形，从而该近光光学单元结构简单、体积小；该近光光学元件将多个近光光学单元横向并列设置，使得经过各个近光光学单元射出的光形能够相互叠加以形成为符合相关法规要求的超宽的Ⅲ区光形；III区出光面和III区入光面中的至少一者上设有调光结构，且调光结构能够按照一定的需求由不同结构形式的调光单元组成，从而使得光线在经过调光结构时，调光结构能够进一步地对部分光线的折射方向进行调整，以使得最终形成的III区光形内的部分区域的亮度较暗，实现了对III区光形内不同区域的明暗程度进行精确控制，进而能够有效的避免对相向行驶的车辆上的驾驶员或者路上的行人造成炫目，提升了夜间行车的安全性。
本发明第二方面所提供的车灯模组，由于其具有上述的近光光学元件，所以也具有该近光光学元件的所有功能及优点。
本发明第三方面所提供的车辆照明装置，由于其具有上述的车灯模组，所以其结构简单，易于安装，且能够对超宽III区光形内不同区域的明暗程度能够进行精确控制，避免了对相向行驶的车辆上的驾驶员或者路上的行人造成炫目，能够极大地提高夜间行车的安全。
本发明第四方面所提供的车辆，其车辆的车辆照明装置能够提供超宽的III区光形，因此该车辆具有超宽的Ⅲ区光形，能够扩大驾驶者的视野，提升夜间行车的安全性。
有关本发明的其它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是本发明的近光光学元件中近光光学单元的一种实施例的侧视图以及光路示意图；
图2是本发明近光光学元件中近光光学单元的一种实施例的仰视图；
图3是本发明近光光学元件中近光光学单元的一种实施例的立体结构视图；
图4是图3中A区域的一种调光结构的局部放大图；
图5是本发明近光光学元件中的近光光学单元采用图4中的调光结构所形成的光形的等照度图；
图6是图3中A区域的另一种调光结构的局部放大图；
图7是本发明近光光学元件中的近光光学单元采用图6中的调光结构所形成的光形的等照度图；
图8是本发明的车灯模组的一种实施例的仰视图；
图9是本发明的车灯模组的一种实施例立体结构示意图；
图10是本发明的车灯模组的一种实施例所形成的光形的等照度图；
图11是本发明近光光学元件中近光光学单元的另一种实施例的立体结构示意图；
图12是本发明近光光学元件中近光光学单元的另一种实施例的侧视图以及光路示意图；
图13是本发明近光光学元件中近光光学单元的另一种实施例的仰视图；
图14是本发明近光光学元件中近光光学单元的凹槽结构的一种优选结构示意图。
附图标记说明
1-入光部 2-通光部
21-凹槽结构 211-调光结构
2111-调光单元 212-近光截止部
213-III区光形出光面 214-III区光形入光面
3-出光部 31-出光部入光面
32-出光部出光面 4-光源
具体实施方式
以下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。
首先需要说明的是，下述的方位词是按照近光光学元件安装在车辆上之后以车辆作为参考系，前后方向即为车辆长度方向，左右方向即为车辆宽度方向，上下方向即为车辆高度方向；图5、图7和图10中横坐标与纵坐标的单位都是度(角度)，横坐标指示左右方向，其中负方向为左，正方向为右；纵坐标指示上下方向，其中负方向为下，正方向为上；B50L测点对应左前方50米处迎面车辆上驾驶员的眼部位置；HV点是通过灯具基准中心的水平线至配光屏幕上的垂足；此外，下文所述近光模组为能够形成完整近光光形的的车灯模组，主近光模组为能够形成近光中心区域光形的车灯模组，近光中心区域光形具有近光拐点截止线，辅助近光模组为能够形成近光展宽区域光形的车灯模组，近光中心区域光形和近光展宽区域光形叠加形成完整的近光光形，近光中心区域光形具有近光拐点截止线，近光展宽区域光形具有近光水平截止线。
作为本发明第一方面所提供的近光光学元件的一种实施例，其包括多个并列设置的近光光学单元，近光光学单元沿光线出射方向依次设有入光部1、通光部2和出光部3，各所述近光光学单元上的所述出光部3连为一体；通光部2的下部或者通光部2与入光部1衔接部位的下部设有沿通光部2的宽度方向延伸的凹槽结构21，凹槽结构21包括两个侧面以及一个顶面，两个侧面中靠近入光部1的一面上形成为III区出光面213，两个侧面中远离入光部1的一面形成为III区入光面214；顶面与III区入光面214的连接处形成为近光截止部212，III区出光面213和III区入光面214中的至少一者上设有调光结构211，由入光部1射至III区出光面213的光线经III区出光面213出射至III区入光面214，以能够经由III区入光面214射入通光部2内，并能够经由通光部2引导至所述出光部3射出，以用于形成III区光形。
本发明的近光光学元件中的各个近光光学单元，通过在各自的通光部2的下部或通光部2与入光部1的衔接处的下部开槽的方式，使得经入光部1汇聚的一部分光线能够经过凹槽结构中III区光形出光面213和III区光形入光面214的折射进入通光部2，并经通光部2引导至出光部3射出以投射至近光III区区域，入光部1汇聚的另一部分光线直接由通光部射至出光部3，在近光截止部212的作用下，经出光部3投射至位于近光截止线下方的区域。各近光光学单元结构简单、体积小；该近光光学元件将多个近光光学单元横向并列设置，使得经过各个近光光学单元射出的光形能够相互叠加以形成为符合相关法规要求的带有超宽的Ⅲ区光形的近光光形；同时，各近光光学单元的出光部3连为一体，能够满足车灯窄长出光口的造型需求，而且每个近光光学单元均有光线投射至III区区域，使得人站在车灯前方观察车灯时，均有光线进入人眼，优化了车灯的整体点灯效果，提升视觉效果；III区出光面213和III区入光面214中的至少一者上设有调光结构211，且调光结构211能够按照一定的需求由不同结构形式的调光单元组成，从而使得光线在经过调光结构211时，调光结构211能够进一步地对部分光线的折射方向进行调整，以使得最终形成的III区光形内的部分区域的亮度较暗，实现了对III区光形内不同区域的明暗程度进行精确控制，进而能够有效地避免对相向行驶的车辆上的驾驶员或者路上的行人造成炫目，提升了夜间行车的安全性；此外，近光截止部212所处深度，即凹槽结构21的凹槽深度优选为近光光学单元上下厚度尺寸的二分之一处，这样的优选设计，能够保证开槽处的通光部2具有足够的厚度以能够维持足够的结构强度，使得通光部2的开槽处不易断裂。
具体地，如图8、图9所示，作为本发明近光光学元件的一种优选实施例，连为一体的多个所述出光部3的出光面设置为顺滑曲面，以满足车灯造型面的需求。
优选地，如图3所示，作为本发明近光光学元件的一种优选实施例，入光部1、通光部2和出光部3为一体成型。一体成型的设计一方面能够使得近光光学元件结构紧凑体积小，且相较于分体式设计来说一体成型的设计能够便于近光光学元件的安装固定；另一方面一体成型的设计使得近光光学元件具有更高的结构强度。
进一步地，如图9所示，多个近光光学单元一体成型，即各近光光学单元的通光部2和入光部也均连为一体，结构紧凑，安装方便快捷，具体地，各近光光学单元上的III区光形出光面213之间可平滑连接；各近光光学单元上的III区光形入光面214之间可平滑连接；该一体成型的近光光学元件可用于能够形成带有超宽III区光形的辅助近光光形的辅助近光模组，其近光截止部212不具有拐点，以用于形成辅助近光光形的近光水平截止线，因此，该辅助近光模组还需要搭配能够形成近光拐点截止线的主近光模组。
优选地，如图11至图13所示，作为本发明近光光学元件的一种优选实施例，入光部1与通光部2为一体成型，并与出光部3分体设置，出光部3包括出光部入光面31和出光部出光面32。近光光学单元的分体式设置可增加光学面，使得在配光过程中可调的配光参数增多，光学设计更加灵活。
进一步地，如图14所示，所述近光截止部212设置为能够使得所述近光光学元件射出的光线形成近光拐点截止线，出光部入光面31设置为外凸曲面，以使出光部具有普通透镜的汇聚功能，以通过近光截止部212形成具有拐点的近光拐点截止线，以使该近光光学元件可应用于近光模组或主近光模组。将近光截止部设置在近光光学元件上，对近光光学元件的空间进行了充分利用，能够进一步的减小车灯模组的体积，实现了车灯模组的小型化。
进一步具体地，如图1和图11所示，作为本发明近光光学元件的一种优选实施例，入光部1为聚光杯结构。聚光杯结构的外部轮廓面为由后向前口径逐渐增大的曲面，其用于对光线进行反射的聚光面可以为平面，也可以为曲面，入光部1可以为实心体的聚光杯结构，也可以为具有凹腔的聚光杯结构。
优选地，III区出光面213的上下方向的尺寸为0.8mm-1.2mm。以能够在保证形成的III区光形具有足够的上下方向的照射范围，III区出光面213上下方向的尺寸可进一步地优选为1mm，此时III区光形的上下发散角度约为10°，能够满足法规对于实现III区光形的要求。
具体地，调光结构211包括多个横向并列布置的调光单元2111，调光单元包括曲面调光单元、平面调光单元、凸点调光单元、条纹调光单元和花纹调光单元，且调光结构211包括曲面调光单元、平面调光单元、凸点调光单元、条纹调光单元和花纹调光单元中的一种或多种。调光结构211中调光单元2111的组合形式可根据所要实现的照明效果进行特殊化设计，以对III区光形进行精准控制，III区光形里的测点可以用不同调光单元2111将对应的光线处理到法规要求的范围内。作为一种结构形式，如图4所示，调光结构211上的调光单元2111都是曲面调光单元，以形成如图5所示的III区光形；若上述结构形式的B50L测点即图7中的B’区域的亮度不能满足法规要求，作为另一种结构形式，可找出该测点对应的出光区域，即图6中的B区域，并将此处的调光单元2111选配为平面调光单元，由于平面调光单元对光线不起汇聚作用，所以如图7所示，在最终形成的III区光形内，B50L测点处将会形成局部亮度较低的区域，以满足法规对于B50L测点的要求，从而能够防止对相向行驶的车辆上的驾驶员或者路上的行人造成炫目，提升了夜间行车的安全性，需要特殊说明的是，车灯模组整体所形成的III区光形中的B50L测点，在每个近光光学单元中所对应的B50L出光区域位置是不一样的，所以需对每一个近光光学单元都进行相应设计，使用类似的方法也可将其他需要降低亮度的测点，如HV点等做到法规要求的范围内；此外，凸点调光单元、条纹调光单元和花纹调光单元均是通过将光线向四周发散的方式，实现降低III区光形内局部区域的亮度。
进一步地，如图8和图9所示，作为本发明车灯模组的一种实施例，其包括光源4和上述近光光学元件技术方案中任一项的近光光学元件，光源4与各近光光学单元的入光部1一一对应。更优地，各光源4的光线射出方向应该与该光源4所对应的近光光学元件的通光部2的长度延伸方向一致，以能够形成如图10所示的宽度为-45°至35°的超宽III区光形，需要注意的是，III区光形的左右不对称是由多个连为一体的近光光学单元的出光部3的出光面整体向一侧弯曲造成的，结合图8和图9所示，连为一体的出光部3的出光面向左侧弯曲，则能够将光线向偏左的一侧折射，以形成如图10所示的偏向左侧的III区光形，该出光面向左侧弯曲的设计适合应用在左侧的车灯上，在此基础上右侧的车灯上可优选将出光面向右侧弯曲，以使得左右两侧车灯叠加形成的III区光形辐照宽度更宽；此外，光源4可优选为LED光源或激光光源等体积小、亮度高且使用寿命长的光源，以使得车灯模组体积小且使用寿命长。
进一步地，本发明第三方面所提供的车辆照明装置，由于其具有上述技术方案中任一项所述的车灯模组，所以其结构简单、体积小，易于安装，且能够对III区光形内不同区域的明暗程度能够进行精确控制，避免了对相向行驶的车辆上的驾驶员或者路上的行人造成炫目，能够极大地提高夜间行车的安全。同理，本发明第四方面所提供的车辆，由于其具有上述技术方案中任一项所述的车辆照明装置，因此该车辆具有超宽的Ⅲ区光形，能够扩大驾驶者的视野，提升了夜间行车的安全性。
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 (12)

1.一种近光光学元件，其特征在于，包括多个并列设置的近光光学单元，所述近光光学单元沿光线出射方向依次设有入光部(1)、通光部(2)和出光部(3)，各所述近光光学单元上的所述出光部(3)连为一体；所述通光部(2)的下部或者所述通光部(2)与所述入光部(1)衔接部位的下部设有沿所述通光部(2)的宽度方向延伸的凹槽结构(21)，所述凹槽结构(21)包括两个侧面以及一个顶面，两个所述侧面中靠近所述入光部(1)的一面上形成为III区出光面(213)，两个所述侧面中远离所述入光部(1)的一面形成为III区入光面(214)，所述顶面与所述III区入光面(214)的连接处形成为近光截止部(212)，所述III区出光面(213)和所述III区入光面(214)中的至少一者上设有调光结构(211)，由所述入光部(1)射至所述III区出光面(213)的光线经所述III区出光面(213)出射至所述III区入光面(214)，以能够经由所述III区入光面(214)射入所述通光部(2)内，并能够经由所述通光部(2)引导至所述出光部(3)射出，以用于形成III区光形。
2.根据权利要求1所述的近光光学元件，其特征在于，连为一体的多个所述出光部(3)的出光面设置为顺滑曲面。
3.根据权利要求2所述的近光光学元件，其特征在于，所述入光部(1)、所述通光部(2)和所述出光部(3)为一体成型。
4.根据权利要求3所述的近光光学元件，其特征在于，多个所述近光光学单元一体成型。
5.根据权利要求2所述的近光光学元件，其特征在于，所述入光部(1)与所述通光部(2)为一体成型，并与所述出光部(3)分体设置，所述出光部(3)包括出光部入光面(31)和出光部出光面(32)。
6.根据权利要求5所述的近光光学元件，其特征在于，所述近光截止部(212)设置为能够使得所述近光光学元件射出的光线形成近光拐点截止线，所述出光部入光面(31)为外凸曲面。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的近光光学元件，其特征在于，所述入光部(1)为聚光杯结构。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的近光光学元件，其特征在于，所述III区出光面(213)的上下方向的尺寸为0.8mm-1.2mm。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的近光光学元件，其特征在于，所述调光结构(211)包括多个横向并列布置的调光单元(2111)，所述调光单元包括曲面调光单元、平面调光单元、凸点调光单元、条纹调光单元和花纹调光单元，且所述调光结构(211)包括曲面调光单元、平面调光单元、凸点调光单元、条纹调光单元和花纹调光单元中的一种或多种。
10.一种车灯模组，其特征在于，包括光源(4)和权利要求1至9中任一项所述的近光光学元件，所述光源(4)与各所述近光光学单元的所述入光部(1)一一对应。
11.一种车辆照明装置，其特征在于，包括权利要求10中所述的车灯模组。
12.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求11所述的车辆照明装置。
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