CN116592303A - 车灯 - Google Patents

Abstract

车灯可以包括多个光学模块和用于混合从多个光学模块前面的每个光学模块发出的光的混光镜，从而可以根据灯的形状不受限制地自由设计光学系统，并实现面光源形式的均匀光投影。

Description

车灯

技术领域

本公开涉及一种车灯，更具体地，涉及一种可以自由地设计光学系统而不受车灯形状限制的车灯，并且同时以面光源的形式，实现均匀的光投影。

背景技术

通常，前照灯安装在车辆前部的两侧。前照灯包括近光光源单元和远光光源单元。前照灯实现了可以在车辆周围或路面上形成特定图案的照明功能。

前照灯包括反射器(其反射从发光二极管(light emitting diode,LED)发出的光)以及护罩装置(其将从反射器反射的光分成近光和远光)。近光和远光通过非球面透镜照射到车辆前方。

然而，传统上，由于配光图案是通过将短焦非球面透镜应用于前照灯而形成的，因此，前照灯的设计实现是有限制的。此外，为了实现细长的投影，非球面透镜被切分成上端和下端部分使用。在这种情况下，由于光学透镜的厚度随着非球面透镜的直径增加而增加，所以光学模块的尺寸和重量可能增加。

因此，需要开发用于简化结构和制造工艺并改善前照灯的设计特性。

[相关技术文献]

[专利文献]

(专利文献1)韩国专利号1713159(2017年2月28日授权登记)

发明内容

本公开的一个方面可以提供一种车灯，包括多个光学模块和混光镜(mixinglens)，混光镜用于混合多个光学模块前面发出的光，以自由地设计光学系统而不受车灯形状限制，并且同时，以面光源的形式，实现均匀的光投影。

根据本公开的一个方面，一种车灯可以包括：多个光学模块，每个光学模块发光，并且彼此间隔开；还包括混光镜，其设置在该多个光学模块的前方，对该多个光学模块各自发出的光进行混合，以形成面光源形式的光投影。

混光镜可以从车内侧沿车外侧向后弯曲。

混光镜的曲率可以从车内侧向车外侧递增。

混光镜可以被配置为使得在水平方向上的整个区域内，穿过该混光镜的光成为1°以内的平行光。

在混光镜中，从光学模块发出的光的入射面可以形成为凹状，穿过混光镜的光的出射面可以形成为凸状，混光镜的厚度可以从车内侧向车外侧递减，入射面的曲率和出射面的曲率可以从车内侧向车外侧递增。

混光镜可以被配置为使得在垂直方向的整个区域内，穿过混光镜的光成为1°以内的平行光。

在混光镜中，从光学模块发出的光的入射面可以形成为凹状，穿过混光镜的光的出射面可以形成为凸状，并且在混光镜中，入射面的曲率可以在所有位置都大于出射面的曲率。

多个光学模块可以包括至少一个第一光学模块和至少一个第二光学模块，第一光学模块的主镜和第二光学模块的主镜可以由不同类型的透镜形成。

第一光学模块可以设置在车内侧，第二光学模块可以设置在车外侧，第一光学模块的主镜可以是凹透镜，第二光学模块的主镜可以是凸透镜。

在第一光学模块的主镜中，入射面和出射面可以分别在水平方向上呈凹状，在垂直方向上呈凸状；在第二光学模块的主镜中，入射面和出射面可以分别在水平方向上呈凸状，在垂直方向呈凸状。

第一光学模块的遮光罩可以位于第一光学模块的主镜的垂直焦点位置。

第二光学模块的主镜的水平焦点和垂直焦点可以形成在相同的位置。

第二光学模块的遮光罩可以位于第二光学模块的主镜的水平焦点位置或垂直焦点位置。

混光镜可以是单个透镜。

车灯还可以包括设置在混光镜前方的外镜，其中该外镜的入射面的曲率可以形成为与该混光镜的出射面的曲率相同。

附图说明

从以下结合附图的详细描述中，将更清楚地理解本公开的上述和其他方面、特征和优点，其中：

图1是从后上方观察的根据本公开一示例的车灯的立体图；

图2是从前上方观察的图1的车灯的立体图；

图3是从顶部观察的图1的车灯的平面图；

图4是从后方观察的混光镜的立体图；

图5是示出了在水平方向上穿过混光镜的光的光路的示意图；

图6是示出了在垂直方向上穿过混光镜的光的光路的示意图；

图7是将混光镜与某一点处的横截面A和横截面B一起示出的示意图；

图8是再次示出图3的示意图；

图9A和图9B是用于描述第一光学模块和第二光学模块的示意图；

图10A和图10B是示出从光模块射出的光的实际光路的示意图；

图11A和图11B是用于描述第一光学模块的水平焦点和垂直焦点的示意图；

图12A和图12B是用于描述第二光学模块的水平焦点和垂直焦点的示意图；

图13是示出根据本公开的前照灯的VE模拟结果的光投影的示意图；和

图14是示出根据对比示例的前照灯的VE模拟结果的光投影的示意图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图来描述本公开的示例性实施例。

图1是从后上方观察的根据本公开一示例的车灯的立体图，图2是从前上方观察的图1的车灯的立体图，图3是从上方观察的图1的车灯的平面图。如图所示，本公开的车灯10包括多个光学模块100和混光镜200，并且还可以包括外镜300。本公开的灯10可以是安装在车辆的左前侧和右前侧的车辆前照灯。

光学模块100是会发光的光学结构。本公开的灯10包括多个光学模块100，并且多个光学模块100中的每一个可以被设置成彼此间隔开预定距离。车辆的前照灯可以形成为从车内侧到车外侧向后急剧弯曲。通过配置多个光学模块100，每个光学模块100均以前照灯的形状发光，使得每个光学模块100可以被自由地设置在适当的位置，从而让光学系统可以不受前照灯形状的限制而自由配置。

每个光学模块100可以包括反射器110、护罩120和主镜130。

反射器110对应于反射结构，用于对容纳在其中的光源发出的光进行反射，并将光聚集到反射器110前面的点。反射器110的反射面可以由一个或多个多反射面形成。容纳在反射器110中的光源可以由各种发光元件或器件(例如，LED)形成，并且可以根据设计规范产生单一或多种颜色的光。

护罩120设置在反射器110的前面并且对应于阻挡从反射器110反射的一些光的光学结构，护罩120的端部可以被配置为通过限制从光源发出的光而在光分布图案中形成明暗截止线，并且可以在护罩120的中心部分中形成台阶结构以分离近光和远光。

主镜130是配置在护罩120前面的透镜，使光穿过护罩120而形成光分布图案。在本公开中，主镜130可以由凹透镜或凸透镜形成，其细节将在下文中描述。

混光镜200是单块透镜，设置在多个光学模块100前面，并且可以通过混合这多个光学模块100各自发出的光，形成面光源形式的光投影。光投影是从外面观察处于点亮状态的灯时，在灯的表面(更具体地，外镜的表面)上形成的灯的照明投影。本公开的灯10可以通过混光镜200混合从每个光学模块发出的光，以将光均匀地发射到外镜表面的整个区域，从而形成无间断感的连续光投影。

也就是说，如上所述，本公开具有多个光学模块100彼此分离的结构，因此，由于光学模块100之间的间隔距离，光投影的形成可能不均匀。通过在光学模块100的前面提供用于混合从每个光学模块100发出的光的混光镜200，本公开可以获得面光源形式的光投影。更具体地，混光镜200可以用于使从每个光学模块100的主镜130发出的光均匀地分布，这样，当从外面观察灯时，可以看到均匀面光源形式的光投影。为此，可以在混光镜200的出射面上形成微图案。

外镜300是一种设置在混光镜200前面的保护透镜，并且可以由具有预定厚度和曲率的透明材料制成，例如聚碳酸酯(polycarbonate,PC)。外镜300的整体形状可以对应于混光镜200的整体形状。更具体地，混光镜200可以设计成在水平方向上对应于外镜300的形状或曲率，因此，外镜300的入射面(即后表面)的曲率和混光镜200的出射面(即前表面)的曲率可以形成为基本相同。

尽管外镜300被图示为与混光镜200间隔开预定距离，但是外镜300可以设置成与混光镜200紧密接触。此外，外镜300和混光镜200可以一体配置。由于设置了外镜300，设置在其中的光学结构，即，混光镜200和多个光学模块100，可以与外部分离，并被保护免受外部影响。

本公开的灯10可以具有在水平方向上呈直线形式的细长形状，响应于此，外镜300和混光镜200也可以具有细长的形状。此外，多个光学模块100中的每一个可以具有与外镜300和混光镜200相同的高度，并且可以从车内到车外方向平行地布置。

下文中将详细描述混光镜200。

图4是从后方观察的混光镜的立体图。如图所示，从顶部看，混光镜200可以从车内侧沿着车外侧向后弯曲。这对应于车身的曲率，可以是曲率从车内侧到车外侧递增的形式，也可以是在车外侧的端部急剧弯曲的形式。

如上所述，本公开的混光镜可以从车内侧沿车外侧向后弯曲。为了满足所需的光学性能和光投影，需要对透镜弯曲进行光学校正。因此，本公开的混光镜200可以被配置为使得穿过混光镜200的光在混光镜200的水平方向和垂直方向上作为平行光入射到光学模块的主镜130上。即，混光镜200可以被配置为使得穿过混光镜200的光的光路在水平方向上的整个区域中是平行的，同时，穿过混光镜200的光的光路在垂直方向上的整个区域中是平行的。

图5是示出了在水平方向上穿过混光镜的光的光路的示意图，如图所示，穿过混光镜200的光的光路可以在水平方向上在混光镜200的整个区域中基本平行。更具体地，穿过混光镜200的光的出射角可以形成在入射到混光镜200上的光的入射角的3°以内，优选地在2°以内，更优选地在1°以内。因此，穿过混光镜200的光在水平方向上的整个区域中可以是1°以内的平行光。

图6是示出了在垂直方向上穿过混光镜的光的光路的示意图，并示出了混光镜在一点处的横截面。如图所示，穿过混光镜200的光的光路可以在垂直方向上在混光镜200的整个区域中基本平行。更具体地，穿过混光镜200的光的出射角可以形成在入射到混光镜200的光的入射角的3°以内，优选地在2°以内，更优选地在1°以内。因此，穿过混光镜200的光在垂直方向的整个区域中可以是1°以内的平行光。

图7是将混光镜与某点处的横截面A和横截面B一起示出的示意图。混光镜200包括入射面210和出射面220，从光学模块发出的光入射到入射面210上，穿过混光镜200的光通过出射面220出射。入射面210可以是凹状的，出射面220可以是凸状的。

在图7中，截面A对应于车内侧的截面，横截面B对应于车外侧的截面。在图7中，D_IC是指车内侧横截面A的中央部分的厚度，D_IS是指车内侧的横截面A的边缘部分的厚度，D_OC是指车外侧横截面B的中央部分的厚度，D_IS是指车外侧横截面B的边缘部分的厚度。在混光镜的横截面中，D_IS和D_OS可以对应相同的位置。也就是说，从D_IC到D_IS的距离和从D_OC到D_OS的距离可以相同。横截面A和横截面B是用来区分车内侧和车外侧的相对点。当在混光镜200中选择任意两个点时，在图7中，左边的点可以对应于横截面A，右边的点可以对应于横截面B。

在这种情况下，为了使穿过混光镜200的光的光路在水平方向上的整个区域中是平行的，混光镜200可以被配置为使得厚度从车内侧向车外侧递减，入射面210的曲率和出射面220的曲率递增。

具体地，由于混光镜200的厚度从车内侧向车外侧递减，可以将车外侧横截面B的厚度D_OC配置为小于车内侧的横截面A的厚度D_IC，将车外侧的横截面B的厚度D_OS配置为小于车内侧的横截面A的厚度D_IS。此外，由于入射面210和出射面220的曲率从车内侧向车外侧递增，车外侧的横截面B的入射面210的曲率可以形成为大于车内侧的入射面210的曲率，同时，也可以使车外侧的横截面B的出射面220的曲率大于车内侧的横截面A的出射面220的曲率。在这种情况下，车外侧的横截面B的D_IS与D_IC之间的曲率差可以形成为大于车内侧的横截面A的D_IS与D_IC之间的曲率差，车内侧最外面部分的入射面和出射面的曲率与车外侧最外面的横截面的入射面和出射面的曲率之间的差可以形成为最大，车内侧最外面的横截面的入射面和出射面可以具有较小的曲率，相对平坦。

为了使穿过混光镜200的光的光路在垂直方向上的整个区域中平行，混光镜200可以被配置为使得入射面210在所有位置的曲率均大于出射面220的曲率。具体地，车内侧的横截面A的入射面210的曲率可以形成为大于出射面220的曲率。类似地，车外侧的横截面B的入射面210的曲率可以形成为大于出射面220的曲率。这样，在混光镜200的所有位置的任何点处，入射面210的曲率都可以形成为大于出射面220的曲率。

以这种方式配置混光镜，即使混光镜具有弯曲形状，也可以进行光学弯曲校正，并且因此，穿过混光镜的光可以保持为平行光。所以，从主镜射出并入射到混光镜的光的光路可以被配置为平行，这可有助于以面光源的形式，产生更清晰的光投影。

下文中将详细描述光学模块100和混光镜200。

图8是再次示出图3的示意图。如图所示，多个光学模块100包括第一光学模块100A和第二光学模块100B，第一光学模块100A和第二光学模块100B均可以设置多个。第一光学模块100A可以平行且连续地设置在车内侧，第二光学模块200B可以平行且连续地设置在车外侧。

图9A和图9B是用于描述第一光学模块和第二光学模块的示意图。图9A示出了一个第一光学模块100A，第一光学模块100A可以包括反射器110A、护罩120A和主镜130A。图9B示出了一个第二光学模块100B，第二光学模块100B可以包括反射器110B、护罩120B和主镜130B。这里，每个第一光学模块100A具有相同的结构。即，构成各第一光模块100A的反射器110A、护罩120A和主镜130A被设计成具有相同的形状，各第二光模块100B具有相同的结构。即，构成各第二光学模块100B的反射器110B、护罩120B和主镜130B被设计成具有相同的形状。

图9A和图9B中所示的虚线用于描述主镜130的焦点。当平行光从混光镜200向主镜130入射时，平行光可以对应于相应平行光的光路。

第一光学模块100A和第二光学模块100B之间的主要区别是主镜。第一光学模块100A的主镜130A和第二光学模块100B的主镜130B可以由不同类型的透镜形成。更具体地，第一光学模块的主镜110A可以由凹透镜形成，第二光学模块的主镜100B可以由凸透镜形成。

再次参考图8、图9A、图9B，将车内侧的某区域称为宽区，将车外侧的某区域称为热区。在这种情况下，第一光学模块100A可以设置在宽区中，第二光学模块100B可以设置在热区中。通过将主镜130A形成为具有虚焦点的凹透镜，设置在宽区中的第一光学模块100A具有虚焦点，因此从第一光学模块100A的主镜130A向混光镜200发出的光是发散的；通过将主镜130B形成为凸透镜，设置在热区中的第二光学模块100B具有单个焦点，因此，从第二光学模块100B的主镜130B向混光镜200发出的光可以是平行的。

图10A和图10B是示出从光模块射出的光的实际光路的示意图。如图10A所示，可以确定，从第一光学模块100A发出的光通过作为凹透镜的第一主镜130A发散地射向混光镜200，从第二光学模块100B发出的光通过作为凸透镜的第二主镜130B平行射向混光镜200。

这样，通过对应于混光镜的弯曲形状，在车内侧的宽区和车外侧的热区中适当地设置和设计由不同类型的主镜形成的光学模块，可以最小化由于透镜弯曲引起的像差导致的光分布投影的畸变。

图11A和图11B是用于描述第一光学模块的水平焦点和垂直焦点的示意图。图11A是从侧面观察第一光学模块的立体图，图11B是从上面观察第一光学模块的平面图。如图所示，第一光学模块100A的主镜130A可以被配置为使得入射面131A和出射面132A可以分别在水平方向上呈凹状，在垂直方向上呈凸状。因此，如图11A所示的主镜130A的垂直焦点可以形成单个焦点，如图11B所示的主镜130A的水平焦点则可以形成虚焦点。在这种情况下，第一光学模块100A的护罩120A可以设置在第一光学模块100A的主镜130A的垂直焦点位置。

图12A和图12B是用于描述第二光学模块的水平焦点和垂直焦点的示意图。图12A是从侧面观察第二光学模块的立体图，图12B是从上方观察第二光学模块的平面图。如图所示，第二光学模块100B的主镜130B可以被配置为使得入射面131B和出射面132B可以在水平方向上和垂直方向上均呈凸状。因此，如图12A所示的主镜130B的垂直焦点可以形成为单个焦点，如图12B所示的主镜130B的水平焦点可以形成为单个焦点。在这种情况下，第二光学模块100B的主镜130B的垂直焦点和水平焦点可以形成在相同的位置，第二光学模块100B的护罩120B可以设置在对应的焦点位置。

基于该配置，如图10A和图10B所示，从第一光学模块的主镜发出的光发散地射向混光镜，从第二光学模块的主镜发出的光平行地射向混光镜，因此，来自具有较小弯曲度的车内侧的主镜和具有较大弯曲度的车外侧的主镜的光可以均匀分布。所以，穿过混光镜的光的光投影可以形成清晰的面光源的形式。

图13是示出根据本公开的前照灯的VE模拟结果的光投影的示意图。如图所示，可以确定实现了均匀面光源形式的光投影。

另一方面，作为对比示例，由凸透镜形成的光学模块而不是由凹透镜形成的光学模块设置在宽区中，该情况的实验结果如下。再次参考图8，在本公开中，由凹透镜形成的第一光学模块设置在宽区中，由凸透镜形成的第二光学模块设置在热区中，而在对比示例中，由凸透镜形成的光学模块设置在宽区和热区两者中。更具体地说，在对比示例的情况下，变形透镜(anamorphic lens，属于凸透镜)设置在宽区中，单个焦点的透镜(属于凸透镜)设置在热区中。

图14是示出根据对比示例的前照灯的VE模拟结果的光投影的示意图。如图所示，可以确认实现的是非均匀的光投影。

如上所述，在本公开中，前照灯的设计形状随着车身的曲率从车内侧向车外侧急剧向后弯曲，且设计形状是细长的；为了在提供的前照灯中，让车灯的光投影均匀地形成整体，成为面光源的形式，光源包括多个光学模块。在这种情况下，凹透镜的光学模块设置在车内侧的宽区，凸透镜的光学模块设置在车外侧的热区，用于混光的混光透镜安装在多个光模块的前面，位于光模块与外镜之间，从而实现所需的光学性能、灯设计和光投影。

如上所述，根据本公开的示例性实施例，可以根据灯的形状不受限制地自由设计光学系统，并通过包括多个光学模块和用于混合从多个光学模块前面的每个光学模块发出的光的混光镜，实现面光源形式的均匀光投影。

尽管上文已经参考附图对本公开的实施例进行了描述，但本领域的技术人员应当理解，在不脱离本公开的精神或本质特征的情况下，本公开可以以其他具体形式实施。因此，应当理解，上述示例性实施例在所有方面都是说明性的，而非限制性的。

Claims (15)

1.一种车灯，其特征在于，包括

多个光学模块，每个光学模块发光，并且彼此间隔开；以及

混光镜，设置在所述多个光学模块的前方，将所述多个光学模块各自发出的光进行混光，形成面光源形式的光投影。

2.根据权利要求1所述的车灯，其特征在于，所述混光镜从车内侧沿车外侧向后弯曲。

3.根据权利要求2所述的车灯，其特征在于，所述混光镜的曲率从所述车内侧向所述车外侧递增。

4.根据权利要求2所述的车灯，其特征在于，所述混光镜被配置为，使得在水平方向上的整个区域内，穿过所述混光镜的光成为1°以内的平行光。

5.根据权利要求4所述的车灯，其特征在于，在所述混光镜中，从所述光学模块发出的光所入射的入射面形成为凹状，穿过所述混光镜的光所出射的出射面形成为凸状，并且

所述混光镜的厚度从所述车内侧向所述车外侧递减，所述入射面的曲率和所述出射面的曲率从所述车内侧向所述车外侧递增。

6.根据权利要求2所述的车灯，其特征在于，所述混光镜被配置为，使得在垂直方向上的整个区域内，穿过所述混光镜的光成为1°以内的平行光。

7.根据权利要求6所述的车灯，其特征在于，在所述混光镜中，从所述光学模块发出的光所入射的入射面形成为凹状，穿过所述混光镜的光所出射的出射面形成为凹状，并且

在所述混光镜中，所述入射面的曲率在所有位置都大于所述出射面的曲率。

8.根据权利要求2所述的车灯，其特征在于，所述多个光学模块包括至少一个第一光学模块和至少一个第二光学模块，并且

所述第一光学模块的主镜和所述第二光学模块的主镜由不同类型的透镜形成。

9.根据权利要求8所述的车灯，其特征在于，所述第一光学模块设置在所述车内侧，所述第二光学模块设置在所述车外侧，并且

所述第一光模块的所述主镜为凹透镜，所述第二光模块的所述主镜为凸透镜。

10.根据权利要求9所述的车灯，其特征在于，在所述第一光学模块的所述主镜中，入射面和出射面在水平方向上呈凹状，在垂直方向上呈凸状，并且

在所述第二光学模块的所述主镜中，入射面和出射面在水平方向上呈凸状，在垂直方向上呈凸状。

11.根据权利要求10所述的车灯，其特征在于，所述第一光学模块的护罩位于所述第一光学模块的所述主镜的垂直焦点位置。

12.根据权利要求10所述的车灯，其特征在于，所述第二光学模块的主镜的水平焦点和垂直焦点形成在相同位置。

13.根据权利要求12所述的车灯，其特征在于，所述第二光学模块的护罩位于所述第二光学模块的所述主镜的水平焦点位置或垂直焦点位置。

14.根据权利要求1所述的车灯，其特征在于，所述混光镜是单个透镜。

15.根据权利要求1所述的车灯，其特征在于，还包括：

外镜，其设置在所述混光镜的前方，

其中，所述外镜的入射面的曲率形成为与所述混光镜的出射面的曲率相同。