CN211345142U - 车灯像素化照明显示系统及车灯 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及车灯照明系统，公开了一种车灯像素化照明显示系统，包括位于同一线路板(1)上的多个阵列排布的发光芯片(2)、与各所述发光芯片(2)一一对应的多个第一透镜组(3)和第二透镜组(4)，各所述发光芯片(2)、各所述第一透镜组(3)和所述第二透镜组(4)沿光路依次设置，其中，各所述发光芯片(2)位于对应的所述第一透镜组(3)的一倍焦距内。本实用新型的车灯像素化照明显示系统能够使得发光芯片在共轭面的成像边界的无缝拼装融合，便于体积小型化。本实用新型还公开了一种车灯。

Description

车灯像素化照明显示系统及车灯

技术领域

本实用新型涉及车灯照明系统，具体地，涉及一种车灯像素化照明显示系统，此外，还涉及一种车灯。

背景技术

随着车灯行业的发展，单一的道路照明已难以满足交通参与者对安全舒适照明的需求，人车交互及人人交互信息的需求也越来越高。同时实现矩阵式照明和像素显示的新型智能车灯系统也逐渐被应用到汽车上。

现有的基于数字光处理(DLP)或液晶显示器(LCD)的高像素矩阵(MATRIX)模组方案，其分辨角很小，能够实现连续变化的像素照明，能够提供更加柔和的光型变化，结合不同路况，同时实现高像素照明和显示。但其系统结构复杂、设计及加工难度大，光机电系统要求苛刻、控制模块要求高；导致这两种方案的成本很高，价格昂贵，量产难度大。

为了降低成本，现有的一种技术方案是采用像素化的主动发光的可控制每个像素点灰度变化的LED，通过镜头光学系统投射光束出去，投射光束在整个前照灯的照明空间里是多个空间连续的可控制灰度变化的光柱，一定数量的像素投射光柱的组合来实现像素照明及显示，这种技术方案可以简化系统，降低成本。但是，这种技术方案采用的单颗封装LED投射光束的亮度和视场角相互制约，在发光面积一定、光通量一定的情况下，视场角越大投射出去的画面就越大，亮度就会下降，即亮度高则视场角小，视场角大则亮度低，如果既需要保证亮度高同时又要扩展照明视角，则需要多颗LED阵列。LED需要封装，封装好的LED产品发光面到封装边界有一定的距离，多颗LED贴片在线路板上，即使封装产品贴片后封装边界之间没有缝隙，LED发光面之间也有一段距离，如果直接投射出去，不同LED形成的光型在叠加平面之外的区域会存在有较大的暗区。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种车灯像素化照明显示系统，该车灯像素化照明显示系统能够有效解决无法无缝封装的发光芯片在共轭面的成像边界的拼装融合问题，便于体积小型化。

本实用新型进一步所要解决的技术问题是提供一种车灯，该车灯扩展了车灯照明及显示的视场角，提高了车灯照明及显示的分辨率，便于车灯小型化设计。

为了实现上述目的，本实用新型第一方面提供一种车灯像素化照明显示系统，其特征在于，包括位于同一线路板上的多个阵列排布的发光芯片、与各所述发光芯片一一对应的多个第一透镜组和第二透镜组，各所述发光芯片、各所述第一透镜组和所述第二透镜组沿光路依次设置，其中，各所述发光芯片位于对应的所述第一透镜组的一倍焦距内。

优选地，所述发光芯片包括封装结构和位于所述封装结构上的发光面，相邻所述发光面的相邻边缘具有间隙。

优选地，所述第一透镜组和第二透镜组均包括沿光路设置的一个或多个透镜。

优选地，所述第一透镜组包括沿光路设置的第一透镜和第二透镜，所述第一透镜和第二透镜形成镜头组或形成双胶合透镜。

更优选地，所述发光芯片的数量为两个，且该两个发光芯片的发光面积或发光方式不同，两个所述发光芯片与两个折射率和/或色散系数不同的所述第一透镜组一一对应，以使依次经由两个所述第一透镜组和所述第二透镜组出射的图像无缝融合。

具体地，所述第二透镜组包括沿光路依次设置的第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜，所述第三透镜和第四透镜连接形成双胶合透镜，所述第五透镜为凹凸透镜，所述第六透镜为双凸透镜。

典型地，各所述发光芯片与同一控制系统连接。

典型地，各所述发光芯片为LED芯片、OLED(有机发光二极管)芯片和激光发光芯片中的一种或多种。

本实用新型第二方面提供一种车灯，包括上述第一方面技术方案中任一项所述的车灯像素化照明显示系统。

通过上述技术方案，本实用新型有针对性地将各发光芯片设置在对应的第一透镜组的一倍焦距内，如此，各发光芯片发出的光线经对应的第一透镜组折射后，相对第一透镜组而言，与发光芯片同侧的相邻虚像的边缘能够无缝融合；光线再经由第二透镜组折射形成的出射光型，这样，逆着光路看去，出射光型如同由虚像出射的光线形成，相邻出射光型的边缘能够无缝融合；扩展了车灯照明及显示的视场角，提高了车灯照明及显示的分辨率，便于车灯小型化设计。

此外，第一透镜组和第二透镜组可以由沿光路设置的一个或多个透镜构成，能够较好地消除像差。

有关本实用新型的其他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是本实用新型一个实施例的光学原理示意图；

图2是本实用新型一个实施例中发光芯片贴装在线路板上的结构示意图；

图3是本实用新型一个实施例中投射像面拼接融合示意图；

图4是本实用新型一个实施例的光学系统物像关系轴测示意图；

图5是本实用新型另一个实施例的光学结构示意图；

图6是图5的光路示意图。

附图标记说明

1 线路板

2 发光芯片 21 封装结构

22 发光面 G 间隙

3 第一透镜组 31 第一透镜

32 第二透镜

4 第二透镜组 41 第三透镜

42 第四透镜 43 第五透镜

44 第六透镜

51 第一实像 52 第二实像

61 第一虚像 62 第二虚像

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型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实用新型，并不用于限制本实用新型。

首先需要说明的是，在本实用新型下述技术方案的描述中，采用的方位词是以车灯像素化照明显示系统照明出射方向作为方位基准进行的技术定义，其中发光芯片2所在的一端为后方，与其相对的一端为前方，图1中两个第一透镜组3并列排布为左右方向。但是，该“前”、“后”、“左”、“右”并不是指各光学元件所必然具有的前、后、左、右方位，实际安装情况中，由于车灯像素化照明显示系统的安装位置不同，各光学元件也会有不同的方位表述，对各光学元件本身前、后、左、右方位的限定，并不构成对本实用新型车灯像素化照明显示系统保护范围的限制，在本实用新型的车灯像素化照明显示系统应用到车灯中的方位技术含义，应当根据实际安装状态并结合本处以车灯像素化照明显示系统自身为基准的前、后、左、右方位技术含义进行解释。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”、“第六”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量，因此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”、“第六”的特征可以明示或隐含地包括一个或更多个所述特征。

现有的像素化照明模组，采用单颗封装的LED，LED设置在光学元件的焦点位置，为了扩展照明视角，通常采用多颗LED阵列排布，为了保证亮度，本领域技术人员习惯上通过光学设计将相邻LED出射的光型部分叠加，但是，由于相邻LED之间存在间隙，这样设计只是使光型在空间某个平面能够叠加出所需的图像，在空间光型叠加的前方区域就会产生不可控间隙，影响叠加平面以外区域的图像分辨率；本实用新型针对性地提出一种新的车灯像素化照明显示系统，创造性地将发光芯片2设置于对应的第一透镜组3的一倍焦距内，逆着光路看去，经由第二透镜组4折射形成的出射光型如同由发光芯片2对应的虚像发出光线形成的，其中，由于各发光芯片2对应的虚像中相邻虚像的相邻边缘无缝融合，使得经由第二透镜组4折射形成的对应的出射光型的相邻边缘也能够无缝融合，提高照明及显示的分辨率，也扩展了照明及显示的视场。

下面对本实用新型的车灯像素化照明显示系统进行说明。

如图1至图4所示，本实用新型的基本实施方式的车灯像素化照明显示系统，包括多个阵列排布的发光芯片2、多个第一透镜组3和第二透镜组4，各第一透镜组3与各发光芯片2一一对应，各发光芯片2可以安装在同一个线路板1上，各发光芯片2、各第一透镜组3和第二透镜组4沿光路依次设置，各发光芯片2分别位于对应的第一透镜组3的一倍焦距内。

在上述基本实施方式中，各发光芯片2发出的光线先经由对应的第一透镜组3折射，由于各发光芯片2分别位于对应的第一透镜组3的一倍焦距内，这样，以第一透镜组3为基准，由第一透镜组3形成的虚像位于该第一透镜组3的后方，即发光芯片2与虚像同侧，虚像与该第一透镜组3的距离大于发光芯片2与该第一透镜组3的距离；其中，相邻虚像的相邻边缘无缝拼接融合；各发光芯片2发出的光线经由对应的第一透镜组3折射后，再经由一个第二透镜组4折射形成出射光型，逆着光路看去，出射光型如同由虚像出射的光线形成，由于相邻虚像的边缘无缝融合，各出射光型在一个第二透镜组4的共轭面上能够无缝融合，形成清晰的图像，在共轭面前方的空间各出射光型仍然是无缝拼接融合的状态，不会产生间隙和光型交叉，以提升照明及显示的分辨率。

为了便于理解本实用新型的基本实施方式，下面结合具体结构作进一步地说明。

具体地，如图2所示，发光芯片2包括封装结构21和发光面22，发光面22位于封装结构21上，相邻发光面22的相邻边缘具有间隙G。

为了简明详尽地阐述本实用新型的技术构思，以下主要以两个发光芯片2的情况为基础进行说明。

参照图1和图4所示，两个发光芯片2分别对应一个第一透镜组3，发光芯片2沿第一透镜组3的光轴布置，且位于第一透镜组3的一倍焦距内，在第一透镜组3的后方可以相应地形成第一虚像61和第二虚像62，第一虚像61和第二虚像62的相邻边缘无缝拼接融合；经由第二透镜组4，在第二透镜组4的前方共轭面上可以相应地形成第一实像51和第二实像52，第一实像51和第二实像52如同由第一虚像61和第二虚像62出射的光线形成，也就是说，经过第二透镜组4在投射空间形成第一实像51和第二实像52，参照图3所示，第一实像51和第二实像52也可以无缝拼接融合在一起。

其中，第一透镜组3和第二透镜组4均可以由沿光路设置的一个或多个透镜构成。

为了更好地理解本实用新型的技术方案，以下对本实用新型的光学原理进行说明。上如何做到无缝拼接，原理计算如下：

设发光芯片2的发光面22的发光尺寸X*Y，发光芯片2周围存在封装，两个发光芯片2的发光面22的间距G，有如下几何光学原理公式：

其中，l是发光芯片2相对第一透镜组3的物距，l′是发光芯片2经过第一透镜组3的第一虚像61相对第一透镜组3的像距，f′是第一透镜组3的焦距，β是物像关系的放大倍率，经过放大后的第一虚像61的尺寸为X′*Y′；同理，也适用于第二虚像62；如果要使第一虚像61和第二虚像62无缝拼接，则需要X+G＝X′；公知地，在本光学领域中，可以进行如下定义：以第一透镜组3的透镜主平面为基准，沿第一透镜组3向第二透镜组4的光线出射方向为正，反方向为负，即l与l′为负值。

同理，如果两个发光芯片2尺寸不同，相应地，两个第一透镜组3的焦距不同，放大率不同，最终也能够将第一虚像61和第二虚像62的无缝拼接融合。

进一步地，在优选具体实施例中，如图5所示，第一透镜组3可以由沿光路设置的第一透镜31和第二透镜32组成，第一透镜31和第二透镜32可以形成镜头组或形成双胶合透镜；此外，第二透镜组4可以由沿光路依次设置的第三透镜41、第四透镜42、第五透镜43和第六透镜44组成，第三透镜41和第四透镜42可以形成镜头组或形成双胶合透镜，第五透镜43为凹凸透镜，第六透镜44为双凸透镜。由于材料的缺陷、制作工艺以及光线本身某些特性，使透镜上存在不同程度的像差现象，为此，通过上述多片透镜组合，能够最大限度地消除像差。

需要说明的是，发光芯片2可以采用为LED芯片、OLED芯片和激光加荧光粉形成的激光发光芯片中的一种或多种。进一步地，发光芯片2的发光面22可以是可单独控制亮灭的发光单元阵列，或者是激光扫描打荧光粉的发光点阵列。

而且，为了减小控制系统的成本，以及避免采用多个控制系统出现信号相互干扰和控制延迟问题，各发光芯片2可以采用同一个控制系统进行控制。

在此结合具体数据对上述技术方案作进一步叙述，以便更好理解本实用新型的技术构思。

线路板1上封装两个LED芯片，采用同一个控制系统进行控制，在两个LED芯片的正前方分别对应设置一个第一透镜组3，在两个第一透镜组3的前方设置第二透镜组4；两个LED芯片的发光面22尺寸为4mm×4mm，封装结构21的边界到该封装结构21上的发光面22的相邻边缘的间距为1mm，两个封装结构21的相邻边界间距为2mm，即两个发光面22的相邻边缘的间隙G＝4mm；发光面22与第一透镜组3的距离为2.4mm，经由两个第一透镜组3形成的第一虚像61和第二虚像62的尺寸为8mm×8mm，第一虚像61和第二虚像62在空间中可以无缝拼接融合；对应地，经由第二透镜组4形成的第一实像51和第二实像52也可以在共轭面无缝拼接融合，成像最清晰，且在共轭面前方的投射空间内仍然可以保持无缝拼接融合的状态，相对于现有的技术方案，可以消除了LED芯片的出光面间隙导致的投射区间前方照明区域的暗区，提高车灯照明及显示的分辨率。

上述技术方案以相同的发光芯片2和相同的第一透镜组3为例对本实用新型的技术构思进行了说明，可以理解的是，发光芯片2和第一透镜组3也可以有不同组合方式，发光芯片2的发光面积或发光方式可以不同，例如，一些发光芯片2采用LED芯片，一些发光芯片2采用OLED芯片，另一些发光芯片2采用激光加荧光粉形成的激光发光芯片；第一透镜组3相应地采用不同的具体结构设计，同样可以实现各出射光型相邻边缘的无缝拼接融合。

如图1至图6所示，本实用新型的优选实施方式的车灯像素化照明显示系统，包括两个阵列排布的发光芯片2、两个第一透镜组3和第二透镜组4，各第一透镜组3与各发光芯片2一一对应，各发光芯片2、各第一透镜组3和第二透镜组4沿光路依次设置，发光芯片2包括封装结构21和发光面22，发光面22位于封装结构21上，且位于对应的第一透镜组3的一倍焦距内，发光芯片2通过封装结构21贴装在同一个线路板1上，并受同一个控制系统控制，减小控制系统成本，避免采用两个控制系统出现信号相互干扰和控制延迟问题；发光芯片2发出的光线能够经过对应的第一透镜组3的沿光路设置的第一透镜31和第二透镜32，形成的第一虚像61和第二虚像62可以无缝拼接融合，然后经过第二透镜组4的沿光路依次设置的第三透镜41、第四透镜42、第五透镜43和第六透镜44，形成的第一实像51和第二实像52相应地也可以无缝拼接融合；如此，扩展了智能车灯照明及显示的视场，提高了智能车灯照明及显示的分辨率，且体积较小，亮度提高，设计合理，操作方便，实用性强。

本实用新型的车灯，包括上述技术方案中任一项所述的车灯像素化照明显示系统，因此至少具有上述车灯像素化照明显示系统实施例的技术方案所带来的所有有益效果。

发光面积和发光亮度一定的芯片，视场角越大投射出去的画面就越大，亮度就会下降，小的视场角不能满足要求；本实用新型通过多颗视场角小亮度高的融合成亮度高大视场角的车灯像素化照明显示系统，特别是，多颗发光芯片2和一一对应的多个第一透镜组3，只需要一组第二透镜组4，就可以做成只有一个光学出口的模组，对于车厂的车灯模组的造型设计更方便，灯具生产时的车灯模组装配更容易操作。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型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，本实用新型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实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种车灯像素化照明显示系统，其特征在于，包括位于同一线路板(1)上的多个阵列排布的发光芯片(2)、与各所述发光芯片(2)一一对应的多个第一透镜组(3)和第二透镜组(4)，各所述发光芯片(2)、各所述第一透镜组(3)和所述第二透镜组(4)沿光路依次设置，其中，各所述发光芯片(2)位于对应的所述第一透镜组(3)的一倍焦距内。

2.根据权利要求1所述的车灯像素化照明显示系统，其特征在于，所述发光芯片(2)包括封装结构(21)和位于所述封装结构(21)上的发光面(22)，相邻所述发光面(22)的相邻边缘具有间隙(G)。

3.根据权利要求1所述的车灯像素化照明显示系统，其特征在于，所述第一透镜组(3)和第二透镜组(4)均包括沿光路设置的一个或多个透镜。

4.根据权利要求1所述的车灯像素化照明显示系统，其特征在于，所述第一透镜组(3)包括沿光路设置的第一透镜(31)和第二透镜(32)，所述第一透镜(31)和第二透镜(32)形成镜头组或形成双胶合透镜。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的车灯像素化照明显示系统，其特征在于，所述发光芯片(2)的数量为两个，且该两个发光芯片(2)的发光面积或发光方式不同，两个所述发光芯片(2)与两个折射率和/或色散系数不同的所述第一透镜组(3)一一对应，以使依次经由两个所述第一透镜组(3)和所述第二透镜组(4)出射的图像无缝融合。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的车灯像素化照明显示系统，其特征在于，所述第二透镜组(4)包括沿光路依次设置的第三透镜(41)、第四透镜(42)、第五透镜(43)和第六透镜(44)，所述第三透镜(41)和第四透镜(42)连接形成双胶合透镜，所述第五透镜(43)为凹凸透镜，所述第六透镜(44)为双凸透镜。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的车灯像素化照明显示系统，其特征在于，各所述发光芯片(2)与同一控制系统连接。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的车灯像素化照明显示系统，其特征在于，各所述发光芯片(2)为LED芯片、OLED芯片和激光发光芯片中的一种或多种。

9.一种车灯，其特征在于，包括根据权利要求1至8中任一项所述的车灯像素化照明显示系统。

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