CN116635668A - 一种车辆像素化照明装置、车灯及车辆 - Google Patents

Abstract

一种车辆像素化照明装置，包括像素照明光源(5)和透镜组(1)，像素照明光源(5)包括呈矩阵式排列的多个发光单元(51)，多个发光单元(51)的发光面(511)组成整体发光面，像素照明光源(5)和透镜组(1)之间设有具有若干通光微孔(61)的遮挡件，以使整体发光面的上部区域的边界部分发出的光线能够通过通光微孔(61)射出，整体发光面的上部区域的边界部分至少包括其上边界部分。该方案使得像素化光形和非像素光形在叠加边界(c)处过渡均匀、衔接性好。

Description

一种车辆像素化照明装置、车灯及车辆 技术领域

本发明涉及照明装置，具体地，涉及一种车辆像素化照明装置。此外，本发明还涉及一种车灯及车辆。

背景技术

近几年，随着车灯行业的发展，单一的道路照明已经难以满足交通参与者对安全舒适照明的需求，能够同时实现矩阵式照明和像素显示的像素化照明装置在车辆灯具技术领域的应用越来越多。而在实际使用时，像素化光形通常与非像素化光形进行叠加使用，二者会产生一定的叠加区域和叠加边界。图1和图2为像素化照明装置形成的像素化光形与非像素化光形叠加使用后的光形图，其中，图1为在远光照明模式下的光形示意图，图2为在近光照明模式下的光形示意图，图1和图2中a为像素化光形，b为非像素化光形(用于近光展宽照明的辅助近光光形)，c为像素化光形a与非像素化光形b的叠加边界，d为近光截止线。

图3和图4为现有技术的像素化照明装置形成的像素化光形图以及设有现有像素化照明装置的车灯的路面模拟光形示意图。图中a1为现有像素化光形，c1为现有叠加边界即现有像素化光形a1的下部边界区域。由图3和图4可以看出，现有技术的像素化照明装置形成的像素化光形a1的边界太过锐利，使得其和非像素化光形叠加后在边界处过渡不均匀、衔接性差。

发明内容

本发明第一方面要解决的技术问题是提供一种车辆像素化照明装置，能够使得像素化光形和非像素光形在叠加边界处过渡均匀、更好地衔接。

本发明第二方面要解决的技术问题是提供一种车灯，能够使得像素化光形和非像素光形在叠加边界处过渡均匀、更好地衔接。

本发明第三方面要解决的技术问题是提供一种车辆，能够使得车灯形成的像素化光形和非像素光形在叠加边界处过渡均匀、更好地衔接。

为了解决上述技术问题，本发明第一方面提供一种车辆像素化照明装置，包括像素照明光源和透镜组，所述透镜组包括沿着所述像素照明光源的光线出射方向依次排列设置的至少两个透镜，所述像素照明光源包括呈矩阵式排列的多个发光单元，所述多个发光单元的发光面组成整体发光面，所述像素照明光源和所述透镜组之间设有具有若干通光微孔的遮挡件，以使所述整体发光面的上部区域的边界部分发出的光线能够通过所述遮挡件上的通光微孔射出，其中，所述整体发光面的上部区域的边界部分至少包括其上边界部分。

优选地，所述发光单元的发光面与所述遮挡件之间的距离L小于等于5mm。

优选地，所述通光微孔为圆孔，所述圆孔的直径小于等于1mm。

优选地，所述遮挡件为微孔板，所述微孔板的厚度小于等于1mm。

优选地，所述遮挡件的靠近所述透镜组的表面设有镀铝层。

优选地，所述遮挡件设置为倒凹字形，以使其能够覆盖住所述整体发光面的上部区域的上边界部分、所述上部区域的左边界部分和所述上部区域的右边界部分。

优选地，所述透镜组包括沿着所述像素照明光源的光线出射方向依次排列设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜，所述第一透镜为凹凸透镜，所述第二透镜为凸凹透镜，所述第三透镜为双凸透镜。

优选地，所述第一透镜包括内凹的入光面和外凸的出光面，所述第二透镜包括周边内凹且中间外凸的入光面和周边外凸且中间内凹的出光面。

优选地，所述第一透镜和所述第三透镜的阿贝数均大于所述第二透镜的阿贝数。

优选地，所述车辆像素化照明装置还包括透镜支架、线路板和散热器，所述第一透镜、第二透镜和第三透镜均安装在所述透镜支架内，所述像素照明光源和所述遮挡件均安装在所述线路板上，所述透镜支架、所述线路板和所述散热器依次固定连接。

优选地，所述第一透镜、第二透镜和第三透镜的外周面均抵接在所述透镜支架的内壁面上，所述透镜支架一端设有限位部，另一端设有光束限制件，所述透镜支架内部设有第一限位环和第二限位环，所述第一透镜设在所述限位部和所述第一限位环之间，所述第二透镜设在所述第一限位环和所述第二限位环之间，所述第三透镜设在所述第二限位环和所述光束限制件之间，以将所述第一透镜、第二透镜和第三透镜限位固定在所述透镜支架内。

优选地，所述光束限制件为光阑，所述光阑与所述透镜支架可拆卸地固定连接。

本发明第二方面提供一种车灯，包括上述的车辆像素化照明装置。

本发明第三方面提供一种车辆，包括上述的车灯。

本发明通过在像素照明光源和透镜组之间设置具有若干通光微孔的遮挡件， 使得多个发光单元的发光面所组成的整体发光面的上部区域的边界部分发出的一部分光线被通光微孔以外的区域遮挡掉，另一部分光线能够通过遮挡件上的通光微孔射出，而经通光微孔射出的光线会产生衍射，从而使得形成的像素化光形的下部边界区域变得柔和，使得当像素化光形与非像素化光形叠加时，在叠加边界处能够过渡均匀、更好地衔接。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

图1是设有现有像素化照明装置的车灯在远光照明模式下的光形示意图；

图2是设有现有像素化照明装置的车灯在近光照明模式下的光形示意图；

图3是现有像素化照明装置形成的像素化光形示意图；

图4是设有现有像素化照明装置的车灯的路面模拟光形示意图；

图5是本发明一种实施方式的结构示意图；

图6是本发明一种实施方式的爆炸示意图；

图7是图6中A处放大结构示意图；

图8是本发明一种实施方式中像素照明光源的结构示意图；

图9是本发明一种实施方式中像素照明光源与遮挡件的安装结构示意图；

图10是本发明一种实施方式中透镜支架内透镜组的安装结构示意图；

图11是本发明一种实施方式中像素照明光源和透镜组的安装结构示意图；

图12是图11的俯视图；

图13是图12的B-B剖面图；

图14是图13中C处放大结构示意图；

图15是本发明车辆像素化照明装置形成的像素化光形示意图；

图16是采用本发明车辆像素化照明装置的车灯的路面模拟光形示意图。

附图标记说明

1透镜组 11第一透镜

12第二透镜 13第三透镜

2透镜支架 21第一限位环

22第二限位环 23光阑

24限位部 3线路板

4散热器 41散热风扇

42螺钉 5像素照明光源

51发光单元 511发光面

6微孔板 61通光微孔

a像素化光形 a1现有像素化光形

a2本发明像素化光形 b非像素化光形

c叠加边界 c1现有叠加边界

c2本发明叠加边界 d近光截止线

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指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。其中，“上”、“下”、“左”、 “右”均是基于相应附图所示的方位或位置关系，“前”是指光线的出射方向，“后”是与“前”相反的方向。

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。

本发明第一方面提供一种车辆像素化照明装置，本发明基本实施方式的车辆像素化照明装置包括像素照明光源5和透镜组1，所述透镜组1包括沿着所述像素照明光源5的光线出射方向依次排列设置的至少两个透镜，所述像素照明光源5包括呈矩阵式排列的多个发光单元51，所述多个发光单元51的发光面511组成整体发光面，所述像素照明光源5和所述透镜组1之间设有具有若干通光微孔61的遮挡件，以使所述整体发光面的上部区域的边界部分发出的光线能够通过所述遮挡件上的通光微孔61射出，其中，所述整体发光面的上部区域的边界部分至少包括其上边界部分。

在上述基本实施方式中，像素照明光源5发出的光线经透镜组1射出后能够形成像素化光形，而整体发光面的上部区域的边界部分发出的光线经透镜组1射出后能够形成像素化光形的下部边界区域。通过在像素照明光源5和透镜组1之间设置具有若干通光微孔61的遮挡件，使得整体发光面的上部区域的边界部分发出的光线能够通过遮挡件上的通光微孔61射出，这里需要说明的是，并不是所有的光线都能经通光微孔61射出，一部分光线被通光微孔61以外的区域遮挡掉，而经通光微孔61射出的光线会产生衍射，从而使得形成的像素化光形的下部边界区域变得柔和，使得当像素化光形与非像素化光形叠加时，在叠加边界处过渡均匀、更好地衔接。其中，整体发光面的上部区域的上边界部分、其上部区域的左边界部分以及其上部区域的右边界部分均属于整体发光面的上 部区域的边界部分，其上部区域的下边界部分不属于上部区域的边界部分；像素化光形的下部边界区域包括其下边界、下部左边界和下部右边界，而下边界对像素化光形和非像素化光形的叠加边界影响最大，因此，至少要使得整体发光面的上部区域的上边界部分发出的光线能够通过遮挡件上的通光微孔61射出，以使像素化光形的下边界变得柔和，从而使得像素化光形与非像素化光形在叠加边界处过渡均匀、更好地衔接。

图15为本发明车辆像素化照明装置形成的像素化光形示意图，由图中可以看出，本发明像素化光形a2的下部边界区域即与非像素化光形相叠加的本发明叠加边界c2较其上部区域的光能分布更分散、边界更柔和，使得像素化光形a2与非像素化光形之间的过渡更均匀。图16为采用本发明车辆像素化照明装置的车灯的路面模拟光形示意图，由图中可以看出，本发明叠加边界c2变得不明显，像素化光形与非像素化光形在叠加边界c2处过渡更均匀、衔接更好。

为了便于理解本发明的基本实施方式，下面结合具体结构做进一步地说明。

具体地，所述遮挡件设置为能够覆盖住所述整体发光面的上部区域的上边界部分、所述上部区域的左边界部分和所述上部区域的右边界部分。例如图8所示，遮挡件可以设置为覆盖住位于最上侧的n行发光单元51的发光面511的全部或位于最上侧的n-1行发光单元51的发光面511的全部和最上侧第n行发光单元51的发光面511的上部(即整体发光面的上部区域的上边界部分)，并同时覆盖住位于最左侧的m列发光单元51的发光面511的全部或位于最左侧的m-1列发光单元51的发光面511的全部和最左侧第m列发光单元51的发光面511的左部(即整体发光面的上部区域的左边界部分)，以及同时覆盖住位于最右侧s列的发光单元51的发光面511的全部或最右侧s-1列的发光单元51的发 光面511的全部和最右侧第s列的发光单元51的发光面511的右部(即整体发光面的上部区域的右边界部分)，即遮挡件设置为倒凹字形。其中图9所示为遮挡件的一种具体设置方式，此时遮挡件覆盖住位于最上侧的一行发光单元51的发光面511的上部、位于最左侧一列发光单元51的发光面511的左部以及位于最右侧一列发光单元51的发光面511的右部。通过将遮挡件设置为倒凹字形，能够使得像素化光形的整个下部边界区域变得柔和，从而在和非像素化光形的叠加边界处过渡更加均匀、衔接性更好。当然，遮挡件也可以设置为仅覆盖住整体发光面的上部区域的上边界部分，以使得像素化光形的下边界变得柔和；或者设置为同时覆盖整体发光面的上部区域的上边界部分以及整体发光面的上部区域的左边界部分，以使得像素化光形的下边界以及下部右边界变得柔和；或者设置为同时覆盖整体发光面的上部区域的上边界部分以及整体发光面的上部区域的右边界部分，以使得像素化光形的下边界以及下部左边界变得柔和。

优选地，如图14所示，所述发光单元51的发光面511与所述遮挡件之间的距离L小于等于5mm，优选小于等于2mm，更优选小于等于0.5mm。优选地，所述通光微孔61为圆孔，所述圆孔的直径小于等于1mm，优选小于等于0.2mm，如此，能够增强衍射效果。其中，通光微孔61设置为圆孔使得加工更简单，当然也可以设置为其它形状的微孔，例如方形孔或椭圆形孔或菱形孔等。优选地，所述遮挡件为微孔板6，所述微孔板6为金属材质制成，所述微孔板6为具有若干通光微孔61的板件，所述微孔板6的厚度小于等于1mm，优选小于等于0.5mm。微孔板6的尺寸设置能够保证更好地成像效果，如果微孔板6的厚度尺寸太大的话会影响从通光微孔61射出的光线量，从而会影响成像效果。通过上述优选实施方式能够更好地保证像素化光形的成像效果。

进一步优选地，所述遮挡件的靠近所述透镜组1的表面设有镀铝层。通过设置镀铝层，能够提高经透镜组1反射回遮挡件表面的光的反射率，从而进一步改善像素化光形与非像素化光形叠加边界处的光线柔和度。

如图8所示，像素照明光源5包括呈矩阵式排列的多个单像素发光单元51，其中，像素照明光源5优选为Micro LED光源，即一种微缩LED光源，该微缩LED光源中的各个发光单元51为微米级别的LED发光单元，该微缩LED光源为由上万颗微米级LED发光单元所组成的矩形阵列式LED光源。选用微缩LED光源能够使得像素点更小更密集，从而能够使得形成的像素图像的清晰度更高，进而能够对像素图像投射出去后所形成的像素化光形进行更高精度的调控，形成的暗部的边界以及暗部位置的变化也更加精细流畅，能够更好地避免对行人或驾驶员造成炫目或致盲，而且，呈矩形阵列，能够获得更宽的光形，以照亮道路两侧的区域，有利于驾驶员对道路两侧的行人以及路标的观察。

具体地，如图10至图13所示，所述透镜组1包括沿着所述像素照明光源5的光线出射方向依次排列设置的第一透镜11、第二透镜12和第三透镜13，所述第一透镜11为凹凸透镜，所述第一透镜11包括内凹的入光面和外凸的出光面，且其出光面的凸度大于其入光面的凹度，第一透镜11靠近像素照明光源5，通过设置内凹的入光面和外凸的出光面，能够将更多的光线汇聚到第二透镜12，从而提高光线的利用率；所述第二透镜12为凸凹透镜，所述第二透镜12包括周边内凹且中间外凸的入光面和周边外凸且中间内凹的出光面，且其出光面的凹度大于其入光面的凸度，能够对光线起到发散作用，用于平衡光学系统中的像差，避免失真虚像的出现，影响成像的分辨率；所述第三透镜13为入光面和出光面均外凸的双凸透镜，第三透镜13靠近像侧，能够起到汇聚光线的作用以 将光线投射出去形成像素化光形。通过设置上述第一透镜11、第二透镜12和第三透镜13有利于平衡光学系统的像差，保证成像清晰度。其中，第一透镜11和第三透镜13的阿贝数均大于第二透镜12的阿贝数，这样设置有利于消除色差。其中，阿贝数就是用以表示透明介质色散能力的指数。一般来说，介质的折射率越大，色散越严重，阿贝数越小；反之，介质的折射率越小，色散越轻微，阿贝数越大。优选地，第一透镜11的材料为玻璃，第二透镜12的材料为PC(聚碳酸酯)，第三透镜13的材料为PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)。

具体地，如图5至图7所示，所述车辆像素化照明装置还包括透镜支架2、线路板3和散热器4，所述第一透镜11、第二透镜12和第三透镜13均安装在所述透镜支架2内，所述像素照明光源5和所述遮挡件均安装在所述线路板3上，所述透镜支架2、所述线路板3和所述散热器4通过螺钉42依次固定连接。其中，遮挡件也可以固定在其它部件上，例如固定在透镜支架2上。散热器4优选为风冷散热器，散热器4的后侧安装有散热风扇41。

更具体地，如图10所示，所述第一透镜11、第二透镜12和第三透镜13的外周面均抵接在所述透镜支架2的内壁面上，通过透镜支架2的内壁面对该三个透镜进行周向限位；所述透镜支架2一端设有限位部24，另一端设有光束限制件，所述透镜支架2内部设有第一限位环21和第二限位环22，第一限位环21和第二限位环22的外周面均抵接在透镜支架2的内壁面上，所述第一透镜11设在所述限位部24和所述第一限位环21之间，通过限位部24和第一限位环21对第一透镜11进行前后限位；所述第二透镜12设在所述第一限位环21和所述第二限位环22之间，通过第一限位环21和第二限位环22对第二透镜12进行前后限位；所述第三透镜13设在所述第二限位环22和所述光束限制件之间， 通过第二限位环22和光束限制件对第三透镜13进行前后限位，从而将第一透镜11、第二透镜12和第三透镜13限位固定在透镜支架2内，使得各透镜紧密布置在透镜支架2内，能够有效缩小整体体积，便于小型化设计；并且，相比仅通过透镜支架2自身形成限位结构对各透镜进行前后限位，通过设置第一限位环21、第二限位环22和光束限制件对各透镜进行前后限位，能够降低透镜支架2的制造精度要求，降低生产成本。其中，限位部24为成型于透镜支架2一端的台阶结构，限位部24与第一透镜11的入光面和外周面相配合，一方面能够与第一透镜11的外周面相抵接，以对第一透镜11进行周向限位，另一方面能够与第一透镜11的入光面周边相抵接，从而能够将第一透镜11作为安装基准，便于第二透镜12和第三透镜13的依次安装。光束限制件的设置用于遮挡会形成杂散光的光线，有利于消除杂散光。光束限制件优选为光阑23，光阑23与透镜支架2可拆卸地固定连接，例如螺纹连接或卡接。在安装时，将第一透镜11、第一限位环21、第二透镜12、第二限位环22和第三透镜13依次安装到透镜支架2内，最后将光阑23安装到透镜支架2上以将各部件压紧到位。

作为一种具体实施方式，本实施方式的车辆像素化照明装置包括像素照明光源5、透镜组1、透镜支架2、线路板3和散热器4，透镜组1包括沿着像素照明光源5的光线出射方向依次排列设置的第一透镜11、第二透镜12和第三透镜13，第一透镜11为凹凸透镜，其包括内凹的入光面和外凸的出光面，第二透镜12为凸凹透镜，其包括周边内凹且中间外凸的入光面和周边外凸且中间内凹的出光面，第三透镜13为入光面和出光面均外凸的双凸透镜，第一透镜11、第二透镜12和第三透镜13均安装在透镜支架2内，像素照明光源5包括呈矩阵式排列的多个发光单元51，像素照明光源5和第一透镜11之间设有微孔板6， 像素照明光源5和微孔板6均安装在线路板3上，透镜支架2、线路板3和散热器4通过螺钉42依次固定连接。微孔板6设置为能够同时覆盖住整体发光面的上部区域的上边界部分、上部区域的左边界部分和上部区域的右边界部分，以使上述发光单元51的发光面511发出的光线能够通过通光微孔61射出，经通光微孔61射出的光线和经其它发光单元51的发光面511直接射出的光线均依次经第一透镜11、第二透镜12和第三透镜13后投射出去形成像素化光形，使得像素化光形的整个下部边界区域变得柔和，从而在和非像素化光形的叠加边界处过渡更加均匀、衔接性更好。

本发明第二方面提供一种车灯，包括上述的车辆像素化照明装置。

本发明第三方面提供一种车辆，包括上述的车灯。

本发明第二方面提供的车灯和第三方面提供的车辆均与上述车辆像素化照明装置相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，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，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过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。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (14)

1. 一种车辆像素化照明装置，其特征在于，包括像素照明光源(5)和透镜组(1)，所述透镜组(1)包括沿着所述像素照明光源(5)的光线出射方向依次排列设置的至少两个透镜，所述像素照明光源(5)包括呈矩阵式排列的多个发光单元(51)，所述多个发光单元(51)的发光面(511)组成整体发光面，所述像素照明光源(5)和所述透镜组(1)之间设有具有若干通光微孔(61)的遮挡件，以使所述整体发光面的上部区域的边界部分发出的光线能够通过所述遮挡件上的通光微孔(61)射出，其中，所述整体发光面的上部区域的边界部分至少包括其上边界部分。
2. 根据权利要求1所述的车辆像素化照明装置，其特征在于，所述发光单元(51)的发光面(511)与所述遮挡件之间的距离L小于等于5mm。
3. 根据权利要求1所述的车辆像素化照明装置，其特征在于，所述通光微孔(61)为圆孔，所述圆孔的直径小于等于1mm。
4. 根据权利要求1所述的车辆像素化照明装置，其特征在于，所述遮挡件为微孔板(6)，所述微孔板(6)的厚度小于等于1mm。
5. 根据权利要求1所述的车辆像素化照明装置，其特征在于，所述遮挡件的靠近所述透镜组(1)的表面设有镀铝层。
6. 根据权利要求1所述的车辆像素化照明装置，其特征在于，所述遮挡件设置为倒凹字形，以使其能够覆盖住所述整体发光面的上部区域的上边界部分、所述上部区域的左边界部分和所述上部区域的右边界部分。
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的车辆像素化照明装置，其特征在于，所述透镜组(1)包括沿着所述像素照明光源(5)的光线出射方向依次排列设置的第一透镜(11)、第二透镜(12)和第三透镜(13)，所述第一透镜(11)为凹凸透镜，所述第二透镜(12)为凸凹透镜，所述第三透镜(13)为双凸透镜。
8. 根据权利要求7所述的车辆像素化照明装置，其特征在于，所述第一透镜(11)包括内凹的入光面和外凸的出光面，所述第二透镜(12)包括周边内凹且中间外凸的入光面和周边外凸且中间内凹的出光面。
9. 根据权利要求7所述的车辆像素化照明装置，其特征在于，所述第一透镜(11)和所述第三透镜(13)的阿贝数均大于所述第二透镜(12)的阿贝数。
10. 根据权利要求7所述的车辆像素化照明装置，其特征在于，所述车辆像素化照明装置还包括透镜支架(2)、线路板(3)和散热器(4)，所述第一透镜(11)、第二透镜(12)和第三透镜(13)均安装在所述透镜支架(2)内，所述像素照明光源(5)和所述遮挡件均安装在所述线路板(3)上，所述透镜支架(2)、所述线路板(3)和所述散热器(4)依次固定连接。
11. 根据权利要求10所述的车辆像素化照明装置，其特征在于，所述第一透镜(11)、第二透镜(12)和第三透镜(13)的外周面均抵接在所述透镜支架(2)的内壁面上，所述透镜支架(2)一端设有限位部(24)，另一端设有光束限制件，所述透镜支架(2)内部设有第一限位环(21)和第二限位环(22)，所述第一透镜(11)设在所述限位部(24)和所述第一限位环(21)之间，所述第二透镜(12)设在所述第一限位环(21)和所述第二限位环(22)之间，所述第三透镜(13)设在所述第二限位环(22)和所述光束限制件之间，以将所述第一透镜(11)、第二透镜(12)和第三透镜(13)限位固定在所述透镜支架(2)内。
12. 根据权利要求11所述的车辆像素化照明装置，其特征在于，所述光束限制件为光阑(23)，所述光阑(23)与所述透镜支架可拆卸地固定连接。
13. 一种车灯，其特征在于，包括权利要求1至12中任一项所述的车辆像素化照明装置。
14. 一种车辆，其特征在于，包括权利要求13所述的车灯。