CN114151764B - 稳定高亮的高位刹车灯 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种稳定高亮的高位刹车灯，包括灯壳、灯罩、光导、PCBA和驱动电路板。采用以上技术方案的稳定高亮的高位刹车灯，通过设置带状上反射面和带状下反射面，能够使光导齿带漫反射产生的更多光集中到带状出光面向外出射，不仅大幅提高了光的利用率，能够采用较小功率的LED灯珠，降低了制造成本，而且光导的用料相对于传统结构更少，进一步降低了制造成本；并且，PCBA直接安装在光导两端的光导定位板上，消除了中间环节，大幅减小了公差，能够LED灯珠与光导的进光端面的相对位置准确度高，从而提升了高位刹车灯的光学稳定性，降低了装配精度要求，提升了装配效率。
Description
技术领域
本发明涉及汽车灯具技术领域，具体涉及一种稳定高亮的高位刹车灯。
背景技术
高位刹车灯安装在车尾的上部，用于警示后面跟随行驶的车辆，从而避免发生追尾事故。目前，主流的高位刹车灯都是LED灯具。
请参见图1，现有高位刹车灯的光导的轴向横截面通常为圆形，但是不管是国标GB，还是欧标ECE或美标FMVSS，都规定高位刹车灯的发光角度为水平线以上10°到水平线以下5°之间的区域，而由于现有高位刹车灯的轴向横截面为圆形，导致光导齿漫反射产生的大量光线会射向法规要求的范围以外，造成了光的大量浪费，光的利用率较低，只能采用提高LED灯珠功率等方式进行弥补，增加了制造成本。
并且，现有高位刹车灯的光导和PCBA都是安装在壳体上的，因此，PCBA上的LED灯珠相对光导的位置公差就存在两个环节，即：光导与壳体的配合以及PCBA与壳体的配合均存在公差，两个环节的公差累计较大，会导致后续实际生产时，LED灯珠相对光导的位置容易控制不好，光学稳定性差。
解决以上问题成为当务之急。
发明内容
为解决以上的技术问题，本发明提供了一种稳定高亮的高位刹车灯。
其技术方案如下：
一种稳定高亮的高位刹车灯，包括灯壳以及盖合在灯壳上的灯罩，所述灯壳与灯罩合围形成元件安装腔，该元件安装腔中设置有呈线形结构的光导以及分别位于光导两端的PCBA，其要点在于：所述光导的外周面上包括相对设置的光导齿带和带状出光面，所述光导齿带和带状出光面均沿光导的长度方向延伸，所述带状出光面为向外凸出的圆弧面结构，并位于灯罩的透明出光带的内侧，所述光导的外周面上凹陷形成有分别位于光导齿带上下两侧的带状上反射面和带状下反射面；由光导齿带反射向带状上反射面的光线经带状上反射面反射后向下偏转，并由带状出光面射向透明出光带，所述带状上反射面和带状下反射面均为朝光导主体中心位置凹陷的弧面结构，所述带状上反射面的弧面半径大于或等于带状下反射面的弧面半径；
由光导齿带反射向带状下反射面的光线经带状下反射面反射后向上偏转，并由带状出光面射向透明出光带；
所述光导的两端均一体成型有光导定位板，所述光导两端的进光端面分别至少延伸至光导定位板远离光导的一侧表面，所述PCBA分别通过电路板安装结构安装在对应光导定位板远离光导的一侧，且各PCBA上的LED灯珠发光面分别朝向对应的进光端面。
作为优选：所述灯壳中设置有驱动电路板，该驱动电路板通过分支线束分别与PCBA连接，所述灯壳与灯罩之间的接缝通过焊接进行密封，所述驱动电路板的总线束从灯壳的线束过孔穿出，所述总线束与线束过孔之间设置有密封塞。
采用以上结构，能够完全地密封高位刹车灯，使高位刹车灯在安装时无需再使用大型的专用密封胶条，密封可靠性更高。
作为优选：所述分支线束的一端焊接在对应PCBA上，另一端通过插接件与驱动电路板连接。
采用以上结构，分支线束通过焊接的方式与PCBA连接，不仅节约了一套插接件的成本，又不影响装配，同时减少了PCBA附近的安装空间。
作为优选：所述灯罩从外到内包括采用双色注塑工艺一体成型的灯罩透光外层和灯罩遮光内层，所述灯罩遮光内层盖合在灯壳上，并开设有条形缺口，所述灯罩透光外层至少完全覆盖该条形缺口，所述条形缺口与外侧的灯罩透光外层配合，形成所述透明出光带。
采用以上结构，通过灯罩遮光内层能够遮挡内部元件，提升高位刹车灯整体的美感。
作为优选：所述光导齿的齿高自光导的中间位置向两端逐渐减小，相邻所述光导齿的间距自光导的中间位置向两端逐渐减小。
相对于传统只将光导齿的齿高设计为自光导的中间位置向两端逐渐减小的方式，采用以上结构，大幅提升带状出光面的亮度均匀性，缩小亮度和中间的亮度差异。
作为优选：所述光导的两端分别设置有呈弧线结构的过渡段，所述过渡段远离光导的一端均设置有为弧线结构或直线结构的进光段，所述光导为弧线结构或直线结构，当光导为弧线结构时，所述过渡段的曲率大于光导的曲率。
采用以上结构，能够使光导的两端尽可能地接近灯罩，从而光导各部分与灯罩之间的距离尽可能一致，既使LED灯具在不点亮时，从外观看，光导的各部分的视觉亮度尽可能一致，克服传统中间亮、两端逐渐变暗的问题，又使LED灯具在点亮时，光导的带状出光面的视觉粗细尽可能一致，克服传统中间粗、两端逐渐变细的问题。
作为优选：所述光导结合其两端过渡段在朝向透明出光带方向上的投影的两端均沿长度方向凸出于透明出光带。
由于LED灯珠会有部分光不会进入光导，而是直接向外射出，同时进光段的主要功能是混光，该段的光效较差，采用以上结构，不仅能够使灯壳遮挡LED灯珠直接射出的光，而且能够遮挡进光段，从而保证透明出光带的整体光效。
作为优选：所述电路板安装结构包括至少两个成型在对应光导定位板远离光导一侧的电路板定位销，所述PCBA上均开设有与对应电路板定位销相适应的电路板定位孔，各电路板定位销分别嵌入对应的电路板定位孔中，其中一个所述光导定位板的两个电路板定位销的间距大于或小于另外一个所述光导定位板的两个电路板定位销的间距。
采用以上结构，电路板定位销和电路板定位孔的配合方式简单可靠，易于装配；而两个光导定位板的电路板定位销的非对称、不等距设计，能够有效防发生错装的问题。
作为优选：所述光导定位板靠近光导的一侧表面一体成型有端部定位环，所述壳体中设置有分别与对应安装定位环相适应的端部定位凸起，各端部定位凸起分别嵌入对应的端部定位环中。
采用以上结构，能够更加可靠地安装定位光导定位板，精确定位光导定位板和光导的相对位置。
作为优选：所述光导的外周面上具有带状出光面和向外凸出形成的移位翻边，所述带状出光面和移位翻边均沿光导的长度方向延伸，所述壳体中设置有与移位翻边相适应的遮挡翻边，所述移位翻边远离光导一侧的外缘上一体成型有至少一个光导安装座，所述壳体中设置有分别与对应光导安装座相适应的安装定位结构，各光导安装座分别与对应的安装定位结构连接时，所述遮挡翻边遮挡移位翻边靠近带状出光面的一侧。
采用以上结构，将由于设置光导安装座带来的异常亮点从光导安装座与光导的连接处迁移到光导安装座与移位翻边的连接处，再配合遮挡翻边，能够轻易且完全地遮挡异常亮点，彻底消除异常点亮后，使灯具的发光效果更加美观，一致性好。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
采用以上技术方案的稳定高亮的高位刹车灯，通过设置带状上反射面和带状下反射面，能够使光导齿带漫反射产生的更多光集中到带状出光面向外出射，不仅大幅提高了光的利用率，能够采用较小功率的LED灯珠，降低了制造成本，而且光导的用料相对于传统结构更少，进一步降低了制造成本；并且，PCBA直接安装在光导两端的光导定位板上，消除了中间环节，大幅减小了公差，能够LED灯珠与光导的进光端面的相对位置准确度高，从而提升了高位刹车灯的光学稳定性，降低了装配精度要求，提升了装配效率。
附图说明
图1为传统线形光导的光学原理图；
图2为本发明光导的光学原理图；
图3为高位刹车灯其中一个视角的结构示意图；
图4为高位刹车灯另外一个视角的结构示意图；
图5为灯罩的结构示意图；
图6为本发明去除灯罩后其中一个视角的结构示意图；
图7为本发明去除灯罩后另外一个视角的结构示意图；
图8为移位翻边与遮挡翻边的配合关系示意图；
图9为光导其中一个视角的结构示意图；
图10为光导另外一个视角的结构示意图；
图11为灯壳的结构示意图；
图12为PCBA的结构示意图。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
如图3、图4、图6和图7所示，一种稳定高亮的高位刹车灯，其主要包括灯壳2以及盖合在灯壳2上的灯罩4，灯壳2与灯罩4合围形成元件安装腔，元件安装腔中设置有呈线形结构的光导1、分别位于光导1两端的PCBA3以及用于控制两个PCBA3的驱动电路板5。
请参见图3和图5，灯罩4从外到内包括采用双色注塑工艺一体成型的灯罩透光外层41和灯罩遮光内层42，灯罩遮光内层42盖合在灯壳2上，并开设有条形缺口，灯罩透光外层41至少完全覆盖条形缺口，条形缺口与外侧的灯罩透光外层41配合，形成透明出光带411。具体地说，条形缺口开设在灯罩遮光内层42的一侧外缘向灯壳2折弯的部分。通过灯罩遮光内层42能够遮挡内部元件，灯罩透光外层41外观档次高，二者综合能够提升高位刹车灯整体的美感。
请参见图6、图7、图9和图10，光导1采用透光材质一体成型，本实施例中，光导1采用透明塑料材质一体成型。光导1的外周面上包括相对设置的光导齿带11和带状出光面12，光导齿带11和带状出光面12均沿光导1的长度方向延伸，即：光导齿带11和带状出光面12相对地成型在光导1的两侧。
请参见图10，本实施例中，光导齿带11由若干沿光导1长度方向分布的光导齿111组成。具体地说，光导齿111的齿高自光导1的中间位置向两端逐渐减小，提高中间位置光导齿111的亮度，使带状出光面12的亮度均匀性更好，减弱两端亮、中间暗的问题。进一步地，相邻光导齿111的间距自光导1的中间位置向两端逐渐减小，进一步提升中间位置光导齿111的亮度，从而进一步提升带状出光面12的亮度均匀性，进一步缩小亮度和中间的亮度差异。
请参见图2、图9和图10，带状出光面12为向外凸出的圆弧面结构，并位于灯罩4的透明出光带411的内侧，光导1的外周面上凹陷形成有分别位于光导齿带11上下两侧的带状上反射面13和带状下反射面14，带状上反射面13的两侧外缘分别与带状出光面12的上缘和光导齿带11的上缘相接，带状下反射面14的两侧外缘分别与带状出光面12的下缘和光导齿带11的下缘相接。因此，由光导齿带11反射向带状上反射面13的光线经带状上反射面13反射后向下偏转，并由带状出光面12向外出射，最终从透明出光带411出射；由光导齿带11反射向带状下反射面14的光线经带状下反射面14反射后向上偏转，并由带状出光面12向外出射，最终从透明出光带411出射。通过设置带状上反射面13和带状下反射面14，能够使光导齿带11漫反射产生的更多光集中到满足法规要求的带状出光面12向外出射，即：将过去的杂散光汇聚到水平线以上10°到水平线以下5°之间的区域。不仅大幅提高了光的利用率，能够采用较小功率的LED灯珠，降低了制造成本，而且光导的用料相对于传统结构更少，进一步降低了制造成本。
请参见图2，带状上反射面13和带状下反射面14均为朝光导1中心位置凹陷的弧面结构，无需在带状上反射面13和带状下反射面14的表面涂覆反射涂层，利用自身的弧面结构就能够实现对光的充分反射，简单可靠，易于加工成型。
进一步地，带状上反射面13的弧面半径大于带状下反射面14的弧面半径，能够更好地满足法规要求，使水平线以上发光角度较大、水平线以下发光角度较小。
并且，当带状上反射面的弧面半径大于带状下反射面的弧面半径时，带状上反射面13的弧面半径大于带状下反射面14的弧面半径，能够更好地满足法规要求，使水平线以上发光角度较大、水平线以下发光角度较小。当带状上反射面的弧面半径等于带状下反射面的弧面半径时，静态外观一致性好，点亮时，上下同角度的点亮效果一致。
由于需要保证LED灯珠的散热性能，通常将LED灯珠设置在PCBA的中间位置，不能过于靠近PCBA的边上。因此，传统光导1的两端就必须设计为逐渐内收的形式(即：光导1的中间部分更靠近灯罩，两端距离灯罩较远)，以保证LED灯珠出射光线的导入。但是，灯罩通常是完全透明的，能够直接看到内部的光导1，故这样的设计就会造成LED灯具在不点亮时，从外观看，光导1存在中间亮、两端逐渐变暗的问题；LED灯具在点亮时，光导1的带状出光面12的视觉粗细不一致，存在中间粗、两端逐渐变细的问题。
因此，本实施中，请参见图7、图9和图10，光导1的两端分别设置有呈弧线结构的过渡段17，过渡段17远离光导1的一端均设置有进光段18，进光段18可以是弧线结构，也可以是直线结构，光导1则同样可以是弧线结构，也可以是直线结构。当光导1为弧线结构时，过渡段17的曲率大于光导1的曲率。通过这种三段式的设计，能够使光导1的两端尽可能地接近灯罩，从而光导1各部分与灯罩之间的距离尽可能一致，既使高位刹车灯在不点亮时，从外观看，光导1的各部分的视觉亮度尽可能一致，克服传统中间亮、两端逐渐变暗的问题，又使高位刹车灯在点亮时，光导1的带状出光面12的视觉粗细尽可能一致，克服传统中间粗、两端逐渐变细的问题。
由于LED灯珠会有部分光不会进入光导，而是直接向外射出，同时进光段18的主要功能是混光，因此，进光段18的光效较差，光导1结合其两端过渡段17在朝向透明出光带411方向上的投影的两端均沿长度方向凸出于透明出光带411，光导1结合其两端过渡段17在朝向透明出光带411方向上的投影不仅长度大于透明出光带411的长度，而且两端均超过透明出光带411的两端，即：进光段18完全被遮挡，过渡段17靠近进光段18的部分被遮挡。
请参见图6、图7、图9-图12，光导1的两端均一体成型有光导定位板19，光导1两端的进光端面1a分别至少延伸至光导定位板19远离光导1的一侧表面，PCBA3分别通过电路板安装结构安装在对应光导定位板19远离光导1的一侧，且各PCBA3上的LED灯珠31发光面分别朝向对应的进光端面1a，即：LED灯珠31发出的光分别从对应的进光端面1a导入光导1中，从而点亮光导1。
具体地说，电路板安装结构包括至少两个成型在对应光导定位板19远离光导1一侧的电路板定位销191，PCBA3上均开设有与对应电路板定位销191相适应的电路板定位孔32，各电路板定位销191分别嵌入对应的电路板定位孔32中。需要指出的是，电路板定位销191与电路板定位孔32可以采用过盈配合，从而能够更加可靠地固定PCBA3。
进一步地，其中一个光导定位板19的两个电路板定位销191的间距大于或小于另外一个光导定位板19的两个电路板定位销191的间距，相应的，两个PCBA3上的电路板定位孔32的孔距也不相等。采用这种非对称的不等距设计，能够有效防发生错装的问题。
光导定位板19靠近光导1的一侧表面一体成型有端部定位环192，壳体2中设置有分别与对应安装定位环192相适应的端部定位凸起21，各端部定位凸起21分别嵌入对应的端部定位环192中。同样的，端部定位凸起21与端部定位环192可以采用过盈配合，从而能够更加可靠地固定光导定位板19。
请参见图6和图9，进光端面1a分别凸出于对应光导定位板19远离光导1的一侧表面，使进光端面1a能够更好地对LED灯珠31进行收光，进一步提升光导1的整体亮度。并且，光导1与光导定位板19也可以采用双色注塑工艺一体成型，其中，光导1采用透光塑料材质制成，光导定位板19采用不透光的塑料材质制成，以避免将光导1中的光引入光导定位板19，提高光导1的亮度。
请参见图7-图11，光导1的外周面上具有带状出光面12和向外凸出形成的移位翻边15，带状出光面12和移位翻边15均沿光导1的长度方向延伸，壳体2中设置有与移位翻边15相适应的遮挡翻边22，移位翻边15远离光导1一侧的外缘上一体成型有至少一个光导安装座16，壳体2中设置有分别与对应光导安装座16相适应的安装定位结构，各光导安装座16分别与对应的安装定位结构连接时，遮挡翻边22遮挡移位翻边15靠近带状出光面12的一侧，将由于设置光导安装座16带来的异常亮点从光导安装座16与光导1的连接处迁移到光导安装座16与移位翻边15的连接处，再配合遮挡翻边，能够轻易且完全地遮挡异常亮点，彻底消除异常点亮后，使灯具的发光效果更加美观，一致性好。进一步地，移位翻边15支承在遮挡翻边22上，能够起到防转的作用，从而更加精确地限定光导1在壳体2上的安装位置。
本实施例中，光导安装座16共有三个，位于两侧的光导安装座16上开设有中心定位孔161，位于中间的光导安装座16的两侧外缘上分别开设有定位卡口162，安装定位结构为分别与对应中心定位孔161相适应的中心定位凸起23以及分别与对应定位卡口162相适应的侧缘定位凸起24，各中心定位凸起23分别嵌入对应的中心定位孔161中，各侧缘定位凸起24分别嵌入对应的定位卡口162中，能够更加精确地限定光导1在壳体2上的安装位置。
进一步地，光导安装座16均与移位翻边15垂直，能够与壳体2配合使整个LED灯具的整体结构更加紧凑，安装空间占用更少，增加高位刹车灯的通用性。并且，光导安装座16与移位翻边15的连接处均采用圆弧过渡，不仅使光导安装座16的连接强度更高，而且更加美观。
请参见图3和图6，驱动电路板5通过分支线束52分别与PCBA3连接，灯壳2与灯罩4之间的接缝通过焊接进行密封，具体地说，焊接方式可以是超声波焊接、热板焊、振动摩擦焊等。驱动电路板5的总线束51从灯壳2的线束过孔26穿出，总线束51与线束过孔26之间设置有密封塞6，能够完全地密封高位刹车灯，使高位刹车灯在安装时无需再使用大型的专用密封胶条，密封可靠性更高。
进一步地，分支线束52的一端焊接在对应PCBA3上，另一端通过插接件7与驱动电路板5连接。分支线束52通过焊接的方式与PCBA3连接，不仅节约了一套插接件的成本，又不影响装配，同时减少了PCBA3附近的安装空间。
请参见图1、图7和图11，壳体2上成型有与光导1相适应的光导安装槽25，光导1安装在光导安装槽25中，简单可靠。同样的，壳体2上成型有与驱动电路板5相适应的电路板安装槽27，驱动电路板5安装在电路板安装槽27中
最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种稳定高亮的高位刹车灯，包括灯壳以及盖合在灯壳上的灯罩，所述灯壳与灯罩合围形成元件安装腔，该元件安装腔中设置有呈线形结构的光导以及分别位于光导两端的PCBA，其特征在于：所述光导的外周面上包括相对设置的光导齿带和带状出光面，所述光导齿带和带状出光面均沿光导的长度方向延伸，所述带状出光面为向外凸出的圆弧面结构，并位于灯罩的透明出光带的内侧，所述光导的外周面上凹陷形成有分别位于光导齿带上下两侧的带状上反射面和带状下反射面，所述带状上反射面和带状下反射面均为朝光导主体中心位置凹陷的弧面结构，所述带状上反射面的弧面半径大于或等于带状下反射面的弧面半径；
由光导齿带反射向带状上反射面的光线经带状上反射面反射后向下偏转，并由带状出光面射向透明出光带；由光导齿带反射向带状下反射面的光线经带状下反射面反射后向上偏转，并由带状出光面射向透明出光带；
所述光导的两端均一体成型有光导定位板，所述光导两端的进光端面分别至少延伸至光导定位板远离光导的一侧表面，所述PCBA分别通过电路板安装结构安装在对应光导定位板远离光导的一侧，且各PCBA上的LED灯珠发光面分别朝向对应的进光端面。
2.根据权利要求1所述的稳定高亮的高位刹车灯，其特征在于：所述灯壳中设置有驱动电路板，该驱动电路板通过分支线束分别与PCBA连接，所述灯壳与灯罩之间的接缝通过焊接进行密封，所述驱动电路板的总线束从灯壳的线束过孔穿出，所述总线束与线束过孔之间设置有密封塞。
3.根据权利要求2所述的稳定高亮的高位刹车灯，其特征在于：所述分支线束的一端焊接在对应PCBA上，另一端通过插接件与驱动电路板连接。
4.根据权利要求1所述的稳定高亮的高位刹车灯，其特征在于：所述灯罩从外到内包括采用双色注塑工艺一体成型的灯罩透光外层和灯罩遮光内层，所述灯罩遮光内层盖合在灯壳上，并开设有条形缺口，所述灯罩透光外层至少完全覆盖该条形缺口，所述条形缺口与外侧的灯罩透光外层配合，形成所述透明出光带。
5.根据权利要求1所述的稳定高亮的高位刹车灯，其特征在于：光导齿带由若干沿光导长度方向分布的光导齿组成，所述光导齿的齿高自光导的中间位置向两端逐渐减小，相邻所述光导齿的间距自光导的中间位置向两端逐渐减小。
6.根据权利要求1所述的稳定高亮的高位刹车灯，其特征在于：所述光导的两端分别设置有呈弧线结构的过渡段，所述过渡段远离光导的一端均设置有为弧线结构或直线结构的进光段，所述光导为弧线结构或直线结构，当光导为弧线结构时，所述过渡段的曲率大于光导的曲率。
7.根据权利要求6所述的稳定高亮的高位刹车灯，其特征在于：所述光导结合其两端过渡段在朝向透明出光带方向上的投影的两端均沿长度方向凸出于透明出光带。
8.根据权利要求1所述的稳定高亮的高位刹车灯，其特征在于：所述电路板安装结构包括至少两个成型在对应光导定位板远离光导一侧的电路板定位销，所述PCBA上均开设有与对应电路板定位销相适应的电路板定位孔，各电路板定位销分别嵌入对应的电路板定位孔中，其中一个所述光导定位板的两个电路板定位销的间距大于或小于另外一个所述光导定位板的两个电路板定位销的间距。
9.根据权利要求1所述的稳定高亮的高位刹车灯，其特征在于：所述光导定位板靠近光导的一侧表面一体成型有端部定位环，所述灯壳中设置有分别与对应安装定位环相适应的端部定位凸起，各端部定位凸起分别嵌入对应的端部定位环中。
10.根据权利要求1所述的稳定高亮的高位刹车灯，其特征在于：所述光导的外周面上具有带状出光面和向外凸出形成的移位翻边，所述带状出光面和移位翻边均沿光导的长度方向延伸，所述灯壳中设置有与移位翻边相适应的遮挡翻边，所述移位翻边远离光导一侧的外缘上一体成型有至少一个光导安装座，所述灯壳中设置有分别与对应光导安装座相适应的安装定位结构，各光导安装座分别与对应的安装定位结构连接时，所述遮挡翻边遮挡移位翻边靠近带状出光面的一侧。
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