CN118224561A - 双功能复用的直射式厚壁件光学系统、车灯及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种双功能复用的直射式厚壁件光学系统、车灯及车辆，包括竖直相对设置的透明厚壁件和PCB板；透明厚壁件靠近PCB板的一侧上设置有进光准直面和进光凸起准直面，PCB板靠近透明厚壁件的一侧上交替设置有多个功能一LED光源、功能二LED光源；进光准直面与功能一LED光源对应设置，进光准直面能够准直功能一LED光源发出的水平方向的光线；进光凸起准直面与功能二LED光源对应设置，进光凸起准直面能够准直功能二LED光源发出的光线至水平方向。本发明通过通过进光准直面和进光凸起准直面相结合的设计，配合功能一LED光源、功能二LED光源设置，实现双功能复用，保证每个功能的光源都位于对应进光准直面的焦点处，满足最优光效和均匀性，集成性高。

Description

双功能复用的直射式厚壁件光学系统、车灯及车辆

技术领域

本发明涉及汽车灯具技术领域，具体地，涉及一种双功能复用的直射式厚壁件光学系统、车灯及车辆。

背景技术

随着车灯技术发展，车灯越来越多的使用厚壁件作为主要光学零部件，既能达到美观外观，又能实现较好光学呈现。为了满足车灯光学法规光效要求，厚壁件入光端会设计准直结构，更高效的聚集LED出射光，提高光学光效，但是随着车灯发展趋势和人们对美观外观的要求日益提高，现有厚壁件系统的准直结构会导致仍存在外观缺陷，并且使用于双功能复用的系统还会带来其他如均匀性、无法达到光学利用和效果最优化及空间设置最优化的适用两种尺寸规格的LED光源等问题。

现有公开号为CN216281164U的中国专利，其公开了一种汽车灯具光学系统，包括PCB板、LED光源、反射镜和厚壁件，所述PCB板固定在所述反射镜上，所述反射镜与PCB板组合形成装配体后与所述厚壁件固定连接，所述LED光源设置在PCB板上，且LED光源正对反射镜，LED光源为由双芯LED发出两种光源的双芯LED光源，LED光源发出的两种光源依次通过反射镜的反射面反射出去、接着进入厚壁件的进光面后折射出去。

常见的单个collimater进光准直结构对应的进光焦点只有一个，具有比较高的准直性和光线利用效率，但是点亮均匀性较差，有明显的颗粒感，呈现一块一块的分开式的、颗粒化效果展现，如果利用到双功能复用的情况上，在同一个聚光结构处，需要使两个LED光源都离焦放置或一个LED光源在焦点而另一个LED光源离焦设置，一旦光源离焦，其准直性和光线利用效率都会受到明显的影响，而且均匀性会更差，不但会出现颗粒感，还会导致光线方向偏转，即光线无法沿行车方向出射至空气中，会与行车方向有一定角度偏差。

针对上述问题，现有技术会设计其他的准直结构和入光面，但是这类情况下如果进光面只能对应单一焦平面，在双功能复用的情况下，无法做到两个功能用到的LED是完全一致的尺寸，实际使用情况是两种LED光源尺寸是会存在差异的，无法使两种使用到的LED光源有完全一致的发光中心，在两个功能用的LED不是同一尺寸时，如果进光面单一，还是会出现其中一种LED离焦，或是两种LED都离焦的情况，影响该功能的点亮均匀性和光线利用效率。

因此，需要提供一种双功能复用的直射式厚壁件光学系统，保证每个功能的光源都位于对应进光准直面的焦点处，实现双功能复用。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种双功能复用的直射式厚壁件光学系统、车灯及车辆。

根据本发明提供的一种双功能复用的直射式厚壁件光学系统,包括竖直相对设置的透明厚壁件和PCB板，所述透明厚壁件远离所述PCB板的一侧上设置有出光花纹面；所述透明厚壁件靠近所述PCB板的一侧上设置有进光准直面和进光凸起准直面，所述PCB板靠近所述透明厚壁件的一侧上交替设置有多个功能一LED光源、功能二LED光源；所述进光准直面与所述功能一LED光源对应设置，所述进光准直面能够准直所述功能一LED光源发出的水平方向的光线；所述进光凸起准直面与所述功能二LED光源对应设置，所述进光凸起准直面能够准直所述功能二LED光源发出的光线至水平方向。

优选地，所述功能一LED光源发出光线的发光角度为120°，所述进光准直面为一个准直波前面竖直拉伸形成的折射面。

优选地，所述功能二LED光源发出光线的发光角度为120°，所述进光凸起准直面为一个360°旋转得到的准直波前面。

优选地，多个所述进光凸起准直面均匀设置在所述进光准直面上，且所述进光凸起准直面自所述进光准直面向所述PCB板方向凸起。

优选地，所述进光凸起准直面通过进光凸起面连接面与所述透明厚壁件衔接。

优选地，所述进光凸起面连接面为锥面，所述进光凸起面连接面与所述进光凸起准直面配合形成凸起进光结构，所述凸起进光结构设置在所述功能一LED光源的发光范围之外。

优选地，所述进光凸起准直面与所述功能二LED光源设置在同一竖直线上。

优选地，所述进光凸起准直面与所述功能二LED光源的焦点对应设置，所述进光准直面与所述功能一LED光源的焦点对应设置，多个所述功能一LED光源的焦点形成的平面与多个所述功能二LED光源的焦点形成的平面不在同一平面上。

优选地，多个所述功能一LED光源在竖直方向光源光线能够均匀点亮所述出光花纹面。

优选地，所述进光凸起准直面在水平方向的宽度大于等于所述功能二LED光源的发光角度。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明通过采用进光凸起准直面的结构，解决了LED光线角度大的问题，实现较高的亮度的效果，有利于提高光线利用效率；通过采用进光准直面结构，使LED光线在水平方向发生准直，竖直方向上保证大角度传播，达到了提高点亮均匀性的效果；通过进光准直面和进光凸起准直面相结合的设计，配合功能一LED光源、功能二LED光源设置，实现双功能复用，保证每个功能的光源都位于对应进光准直面的焦点处，满足最优光效和均匀性，空间设置节省，集成性高。

2、本发明的功能一LED光源只需设置于进光准直面的宽度区域内，即使功能一LED光源尺寸大也不易产生干涉，且进光准直面根据功能一LED光源的尺寸可以适配设计，功能一LED光源安装时的精度需求会较低，极大程度提高安装精度容错率，适配性高。

3、本发明通过采用进光凸起面连接面与进光凸起准直面配合形成的凸起进光结构，进光凸起面连接面可以控制凸起进光结构的大小，使其不会影响功能一LED光源进入透明厚壁件的光线；且凸起进光结构是凸出于进光准直面的，凸起进光结构设置在功能一LED光源的发光范围之外，功能一LED光源的光线不会因为照射到凸起进光结构而发生光线角度突变导致不均匀的亮点。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明主要体现双功能复用的直射式厚壁件光学系统正视图；

图2为本发明主要体现双功能复用的直射式厚壁件光学系统示意图；

图3为本发明主要体现双功能复用的直射式厚壁件光学系统仰视图；

图4为本发明主要体现双功能复用的直射式厚壁件光学系统侧视图；

图5为本发明主要体现双功能复用的直射式厚壁件光学系统后视图；

图6为本发明主要体现双功能复用的直射式厚壁件光学系统俯视图；

图7为本发明主要体现双功能复用的直射式厚壁件光学系统准直效果图；

图8为本发明主要体现PCB板侧视图；

图9为本发明主要体现透明厚壁件仰视图；

图10为本发明主要体现透明厚壁件正视图；

图11为本发明主要体现透明厚壁件侧视图；

图12为本发明主要体现进光准直面在水平方向准直效果图；

图13为本发明主要体现进光凸起准直面准直效果图；

图14为本发明主要体现进光凸起准直面位置示意图。

图中所示：

透明厚壁件1 进光准直面2 进光凸起准直面3

光花纹面4 PCB板5 功能一LED光源6

功能二LED光源7 进光凸起面连接面8

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

如图1-7所示，根据本发明提供的一种双功能复用的直射式厚壁件光学系统，包括竖直相对设置的透明厚壁件1和PCB板5，透明厚壁件1远离PCB板5的一侧上设置有出光花纹面4；透明厚壁件1靠近PCB板5的一侧上设置有进光准直面2和进光凸起准直面3，PCB板5靠近透明厚壁件1的一侧上交替设置有多个功能一LED光源6、功能二LED光源7；进光准直面2与功能一LED光源6对应设置，进光准直面2能够准直功能一LED光源6发出的水平方向的光线；进光凸起准直面3与功能二LED光源7对应设置，进光凸起准直面3能够准直功能二LED光源7发出的光线至水平方向。

本申请的厚壁件系统采用两种LED光源，不同光源对应的进光结构有所不同，功能一LED光源6通过进光准直面2拉平实现均匀点亮效果，功能二LED光源7通过进光凸起准直面3实现高效率出光效果。光线通过进光准直面2从空气介质折射进入透明厚壁件1的塑料介质中，折射同时，光线在水平角度上准直后在透明厚壁件1中传播，光线在竖直角度上按照折射角度使光线角度发生一定收缩后在透明厚壁件1中传播,使光线即可以在一定程度上准直提高效率，又不影响竖直方向光线互相交错传播，达到均匀点亮的效果，光线传播至出光花纹面4时，发生折射扩散，然后出射至空气介质中，照射至测试屏幕。光线通过进光凸起准直面3从空气介质折射进入透明厚壁件1的塑料介质中，折射同时，大部分光线的方向都发生准直后再平行地在透明厚壁件1中传播，平行光线传播至出光花纹面4时，发生折射扩散，然后出射至空气介质中，照射至测试屏幕。

如图8-12所示，进光准直面2为一个准直波前面竖直拉伸形成的折射面，在水平角度上有一定准直效果，可以使功能一LED光源6发出的光线在水平方向上发生准直，提高光线利用效率，而竖直拉伸方向则没有准直效果。功能一LED光源6发出光线的发光角度为120°，可以让光线在竖直方向上的传播角度更大，照射范围更大，使点亮均匀性更好，从而，多个功能一LED光源6在竖直方向光源光线能够均匀点亮出光花纹面4，主要可以利用在对点亮效果均匀性有要求的功能上，如位置灯。

和常规设计比较，本申请中的进光准直面2的设置能实现点亮效果的无颗粒状，更均匀，同时功能一LED光源6安装时的精度需求会较低，极大程度提高安装精度容错率。进光准直面2对应的功能一LED光源6设置更加自由，功能一LED光源6只需设置于进光准直面2的宽度区域内，即使功能一LED光源6尺寸大也不易产生干涉，且进光准直面根据功能一LED光源6的尺寸可以适配设计。同时功能一LED光源6的多个LED光源的间距不能太大，否则会导致竖直方向光源光线无法均匀点亮整个出光花纹面4。

如图13所示，进光凸起准直面3为一个360°旋转得到的准直波前面，多个进光凸起准直面3均匀设置在进光准直面2上，且进光凸起准直面3自进光准直面2向PCB板5方向凸起。优选是凸面准直面，呈现圆柱形。功能二LED光源7发出光线的发光角度为120°，进光凸起准直面3可以使功能二LED光源7发出的光线，在照射到进光凸起准直面3发生折射同时，都变成准直的平行光线，在透明厚壁件1中传播，有利于提高光线利用效率，主要可以利用在法规亮度要求较高的功能上，如转向灯，制动灯。

进光凸起准直面3通过进光凸起面连接面8与透明厚壁件1衔接。进光凸起面连接面8是一个考虑了拔模要求的带一定角度的锥面，进光凸起面连接面8与进光凸起准直面3配合形成凸起进光结构，这个凸起进光结构是凸出于进光准直面2的。凸起进光结构设置在功能一LED光源6的发光范围之外。进光凸起面连接面8可以控制凸起进光结构的大小，使其不会影响功能一LED光源6进入透明厚壁件1的光线，凸起进光结构的位置是在考虑了LED光源120°发光范围情况下确定的，凸起进光结构设置在功能一LED光源6的发光范围之外，功能一LED光源6的光线不会因为照射到凸起进光结构而发生光线角度突变导致不均匀的亮点。

PCB板5靠近透明厚壁件1的一侧上交替设置有多个功能一LED光源6、功能二LED光源7，功能二LED光源7放置于相邻的两个功能一LED光源6中间，优选地，进光凸起准直面3与功能二LED光源7设置在同一竖直线上，使双功能系统整体是全部均匀点亮效果。进光凸起准直面3与功能二LED光源7的焦点对应设置，凸起进光结构对应功能二LED光源7的焦点，功能二LED光源7的大部分光线可以通过凸起进光结构准直的进入透明厚壁件1，实现高效率的点亮出光花纹面4。进光准直面2与功能一LED光源6的焦点对应设置，多个功能一LED光源6的焦点形成的平面与多个功能二LED光源7的焦点形成的平面不在同一平面上。

LED光源6和LED光源7尺寸不同。两个功能共用一个厚壁件系统时，因为不同功能所选的LED类型不同，封装尺寸不同，发光焦点也不同。为实现最大的集成化、简化PCBA设计、节省空间，最优设计是使实现不同功能的不同类型的LED都设置于同一块PCBA板上，但由此会导致不同功能的LED焦点距离PCB板平面的距离不同。如果功能一LED光源6、功能二LED光源7设置不是在一个平面上，会复杂化PCBA设计，或者会使PCBA需使用两块，增加零件、成本及空间，可能导致两种功能中至少一种会出现离焦或者设置位置完全脱离优选光学设计使出光效果不好，均匀性和光效无法保证，甚至两种功能都出现上述光学缺陷。设置凸起进光结构后，通过凸起进光结构实现结构调整，使功能一LED光源6、功能二LED光源7能设置于同一平面PCBA上。

本申请设置的进光准直面2和进光准直面3可以实现两者分别对应功能一LED光源6和功能二LED光源7的焦点，这样，即使两个功能选用了不同类型的LED，也不会出现对应进光面离焦的情况。保证各自功能选用的LED在对应功能的进光面焦点上，保证多功能复用时不同类型光源既设置于同一PCBA板上，又同时LED都位于各自功能的焦平面上，保证LED有较好的点亮效果和较高的光线利用效率。

如图14所示，同时，LED的排布间距和进光凸起准直面3的大小有关，是基于LED发光角度120°前提下，不会使两个功能互相影响。进光凸起准直面3是凸出于进光准直面2的，进光凸起准直面3的设置位置，在沿着厚壁件1的进光准直面2的方向上来看，进光凸起准直面3的凸出部分设置于在功能一LED光源6的发光范围之外，不会影响功能一LED光源6的光线，功能一LED光源6的光线不会因为进入进光凸起准直面3而产生亮斑，影响点亮均匀性。同时在沿着厚壁件1的进光准直面2的方向上来看，进光凸起准直面3的设置，尤其是进光凸起准直面3的宽度，进光凸起准直面3在水平方向的宽度大于等于功能二LED光源7的发光角度，即设计为尽可能多的涵盖功能二LED光源7的120°发光角度，使功能二LED光源7的大部分光线发生准直，得到高效利用。

本申请通过单个透明厚壁件1，针对两个功能的不同需求设计两个不同结构的进光面，实现两个功能共用且满足两个功能的主要需求，并且对单个LED的设置无需高精度，适配性高。通过采用进光凸起准直面3的结构，解决了LED光线角度大的问题，实现平行光线的效果，再通过出光面花纹的设计，光线出射后满足转向灯或制动灯的法规要求。通过采用进光准直面2结构，使LED光线在水平方向发生准直，达到了提高效率的效果，竖直方向上保证大角度传播，达到了提高点亮均匀性的效果。

本申请通过进光准直面2和进光凸起准直面3相结合的设计，配合功能一LED光源6、功能二LED光源7设置，实现双功能复用，保证每个功能的光源都位于对应进光准直面的焦点处，满足最优光效和均匀性，空间设置节省，集成性高。

实施例2

根据本发明提供的一种车灯，采用实施例1所述的双功能复用的直射式厚壁件光学系统。当使用在对点亮效果均匀性有要求的功能上，如位置灯，功能一LED光源6发出的光线，经过进光准直面2在水平方向发生准直，在竖直方向上能够均匀点亮出光花纹面4，照射范围大，使点亮均匀性好。当使用在法规亮度要求较高的功能上，如转向灯、制动灯，进光凸起准直面3可以使功能二LED光源7发出的光线，在照射到进光凸起准直面3发生折射同时，都变成准直的平行光线，有利于提高光线利用效率。

实施例3

根据本发明提供的一种车辆，采用实施例2所述的车灯。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种双功能复用的直射式厚壁件光学系统，其特征在于，包括竖直相对设置的透明厚壁件(1)和PCB板(5)，所述透明厚壁件(1)远离所述PCB板(5)的一侧上设置有出光花纹面(4)；

所述透明厚壁件(1)靠近所述PCB板(5)的一侧上设置有进光准直面(2)和进光凸起准直面(3)，所述PCB板(5)靠近所述透明厚壁件(1)的一侧上交替设置有多个功能一LED光源(6)、功能二LED光源(7)；

所述进光准直面(2)与所述功能一LED光源(6)对应设置，所述进光准直面(2)能够准直所述功能一LED光源(6)发出的水平方向的光线；

所述进光凸起准直面(3)与所述功能二LED光源(7)对应设置，所述进光凸起准直面(3)能够准直所述功能二LED光源(7)发出的光线至水平方向。

2.如权利要求1所述的双功能复用的直射式厚壁件光学系统，其特征在于，所述功能一LED光源(6)发出光线的发光角度为120°，所述进光准直面(2)为一个准直波前面竖直拉伸形成的折射面。

3.如权利要求1所述的双功能复用的直射式厚壁件光学系统，其特征在于，所述功能二LED光源(7)发出光线的发光角度为120°，所述进光凸起准直面(3)为一个360°旋转得到的准直波前面，多个所述进光凸起准直面(3)均匀设置在所述进光准直面(2)上，且所述进光凸起准直面(3)自所述进光准直面(2)向所述PCB板(5)方向凸起。

4.如权利要求1所述的双功能复用的直射式厚壁件光学系统，其特征在于，所述进光凸起准直面(3)通过进光凸起面连接面(8)与所述透明厚壁件(1)衔接。

5.如权利要求4所述的双功能复用的直射式厚壁件光学系统，其特征在于，所述进光凸起面连接面(8)为锥面，所述进光凸起面连接面(8)与所述进光凸起准直面(3)配合形成凸起进光结构，所述凸起进光结构设置在所述功能一LED光源(6)的发光范围之外。

6.如权利要求1所述的双功能复用的直射式厚壁件光学系统，其特征在于，所述进光凸起准直面(3)与所述功能二LED光源(7)设置在同一竖直线上。

7.如权利要求1所述的双功能复用的直射式厚壁件光学系统，其特征在于，所述进光凸起准直面(3)与所述功能二LED光源(7)的焦点对应设置，所述进光准直面(2)与所述功能一LED光源(6)的焦点对应设置，多个所述功能一LED光源(6)的焦点形成的平面与多个所述功能二LED光源(7)的焦点形成的平面不在同一平面上。

8.如权利要求1所述的双功能复用的直射式厚壁件光学系统，其特征在于，多个所述功能一LED光源(6)在竖直方向光源光线能够均匀点亮所述出光花纹面(4)。

9.一种车灯，其特征在于，采用权利要求1-8任一所述的双功能复用的直射式厚壁件光学系统。

10.一种车辆，其特征在于，采用权利要求9所述的车灯。