CN211875908U - 光学元件、前照灯模组、车灯及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及车辆照明装置，公开了一种光学元件，包括至少一个集光部(1)、通光部(2)和出光部，所述通光部(2)的后端与所述集光部(1)连接，所述通光部(2)的前端与所述出光部连接，所述出光部包括至少一个出光单元(3)，所述出光单元(3)的出光面与菲涅尔透镜的出光面结构相同，所述集光部(1)汇聚的光线能够经由所述通光部(2)传输至所述出光部，并经由所述出光部投射形成照明光形。此外，本实用新型还公开了一种前照灯模组、车灯及车辆。本实用新型的光学元件可实现集成化、轻量化和小型化。

Description

光学元件、前照灯模组、车灯及车辆

技术领域

本实用新型涉及车辆照明装置，具体地涉及一种光学元件。此外，本实用新型还涉及一种前照灯模组、车灯及车辆。

背景技术

近年来，车灯及装配于车灯中的前照灯模组得到了快速发展，从早先的卤素灯到后来的疝气灯，再到现在的LED、激光光源，使得车灯变得更加智能化，且造型上也更加差异化。在各种车灯光源中，LED光源因其优异的性能和低成本优势，正逐渐得到汽车厂家的重视，而伴随着LED光源的发展，其配光结构也逐渐在发展。

现有技术中的汽车车灯中常用的LED光源的投射式照明系统，一般都包括光源、反射元件、遮光板以及光学透镜。光源发出的光线经反射元件反射后射向遮光板，经遮光板截取后，由光学透镜投射形成带有明暗截止线的类平行光照明光形。但由于LED光源的发光角度大，反射元件的尺寸需要相对光源出光角度有较大的覆盖范围，才能保证一定的系统光效，但这和未来汽车造型越发紧凑的趋势存在突显的矛盾。

近几年，进一步的，聚光器被应用在了汽车前照灯模组中，使得大灯的形式又更加多样化。现有的聚光器具有沿前后方向延伸的导光通道，该导光通道为实心导光体结构，光线经聚光器折射和反射后射向光学透镜，由光学透镜投射形成照明光形。采用聚光器进行聚光设计的前照灯模组中，一般光学零件包括LED光源、聚光器、遮光板和透镜，非光学零件又包括散热器、支架、透镜卡环和其他辅助支撑件等，这些零件使得前照灯模组的结构比较复杂且较为笨重，另外，LED光源的汽车前照灯模组，往往对光学零件的制造精度以及装配精度要求很高，而实际安装中存在的定位误差，使得具有多个光学零件的汽车前照灯模组的光学系统精度难以保证。因此需要一种紧凑、轻巧、光学精度较高的光学系统来满足市场强烈的需求。

鉴于现有技术的上述缺陷，需要设计一种新型的光学元件。

实用新型内容

本实用新型第一方面所要解决的技术问题是提供一种光学元件，该光学元件集成化、轻量化和小型化程度高，可独立形成光形，不需要其他光学元件，从而减少了定位安装误差，提高了光学系统的精度。

本实用新型第二方面所要解决的技术问题是提供一种前照灯模组，该前照灯模组的模组尺寸较小、重量更轻、光学系统的精度更高。

本实用新型第三方面所要解决的技术问题是提供一种车灯，该车灯尺寸更小、重量更轻、光形更加精确。

本实用新型第四方面所要解决的技术问题是提供一种车辆，该车辆的车灯尺寸更小、重量更轻、光形更加精确。

为了实现上述目的，本实用新型第一方面提供一种光学元件，包括至少一个集光部、通光部和出光部，所述通光部的后端与所述集光部连接，所述通光的前端与所述出光部连接，所述出光部包括至少一个出光单元，所述出光单元的出光面与菲涅尔透镜的出光面结构相同，所述集光部汇聚的光线能够经由所述通光部传输至所述出光部，并经由所述出光部投射形成照明光形。

作为一种优选地结构形式，所述通光部下部形成有坡状凹槽，所述坡状凹槽具有从后下方向前上方逐渐倾斜的倾斜面，所述倾斜面形成为反射部，所述坡状凹槽的上部前边缘形成有用于形成近光截止线的近光截止线结构；或者所述通光部上部形成坡状凹槽，所述坡状凹槽具有从后上方向前下方逐渐倾斜的倾斜面，所述倾斜面形成为反射部，所述坡状凹槽的下部前边缘形成有用于形成远光截止线的远光截止线结构。

可选择地，所述通光部下部形成有所述坡状凹槽，所述坡状凹槽由所述通光部的左侧贯通至右侧，或者所述坡状凹槽设于部分所述集光部的前方，所述坡状凹槽的宽度小于所述通光部的宽度。

作为一种优选地结构形式，所述集光部为聚光杯结构，所述集光部的远离所述通光部的一端开设有内凹腔体，所述内凹腔体包括前入光面和侧入光面，所述前入光面为向远离所述通光部的一侧凸出的曲面，所述侧入光面为由远离所述通光部的一端向靠近所述通光部的一端口径逐渐减小的曲面，所述集光部的外部轮廓面为由远离所述通光部的一端向靠近所述通光部的一端口径逐渐增大的曲面。

可选择地，所述通光部的横截面为圆形或矩形。

可选择地，所述通光部与两个以上所述集光部相连接，所述出光部包括一个所述出光单元，两个以上所述集光部与所述出光单元对应；或者所述通光部与两个以上所述集光部相连接，所述出光部包括与所述集光部一一对应的所述出光单元。

作为一种优选地结构形式，所述通光部设有由后向前延伸的贯通槽，所述贯通槽将所述通光部分割为多个光通道，所述光通道与所述集光部一一对应。

优选地，所述贯通槽为由后向前宽度逐渐变窄的楔形贯通槽。

本实用新型第二方面还提供一种前照灯模组，包括电路板、安装于电路板上的光源和根据第一方面技术方案中任一项所述的光学元件，所述光源与所述集光部一一对应设置。

本实用新型第三方面还提供一种车灯，包括至少一个根据第二方面技术方案中所述的前照灯模组。

本实用新型第四方面还提供一种车辆，包括根据第三方面技术方案中所述的车灯。

在本实用新型的基础技术方案中，该所述光学元件为实心导光体，包括至少一个集光部、通光部和出光部，所述通光部的后端与所述集光部连接，所述通光部的前端与所述出光部连接，所述出光部包括至少一个出光单元，所述出光单元的出光面与菲涅尔透镜的出光面结构相同。在集光部后方设置光源，所述集光部汇聚的光线能够经由所述通光部传输至所述出光部，并经由所述出光部投射形成照明光形。采用此种一体成型的光学元件，可独立形成光形，不需要其他光学元件，集成化程度高；出光单元的出光面采用与菲涅尔透镜出光面结构相同的结构，使得光学元件的空间占用体积更小，空间利用效率大幅提高，小型化程度高，并且该出光单元相较于现有技术中以凸透镜结构作为出光部，重量更轻；结构简单，能够满足一体注塑成型的工艺要求，从而降低了前照灯模组的结构复杂性，简化了生产的工序流程，节约了生产成本，避免了装配误差从而保障出射光形稳定。

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是本实用新型的光学元件的第一个实施例的结构示意图之一；

图2是本实用新型的光学元件的第一个实施例的结构示意图之二；

图3是本实用新型的光学元件的第一个实施例的结构示意图之三；

图4是本实用新型的光学元件的第二个实施例的结构示意图之一；

图5是本实用新型的光学元件的第二个实施例的结构示意图之二；

图6是本实用新型的光学元件的第三个实施例的结构示意图之一；

图7是本实用新型的光学元件的第三个实施例的结构示意图之二；

图8是本实用新型的光学元件的第四个实施例的结构示意图；

图9是本实用新型的光学元件的第五个实施例的结构示意图；

图10是本实用新型的光学元件的第六个实施例的结构示意图；

图11是本实用新型的光学元件的第七个实施例的结构示意图；

图12是本实用新型的光学元件的第八个实施例的结构示意图；

图13是本实用新型的光学元件的第九个实施例的结构示意图；

图14是本实用新型的光学元件的第九个实施例的侧视图；

图15是图14的A-A剖面图；

图16是本实用新型的前照灯模组的一个实施例的结构示意图之一；

图17是本实用新型的前照灯模组的一个实施例的结构示意图之二；

图18是本实用新型的光学元件的一个实施例的ADB远光光形示意图；

图19是本实用新型的光学元件的一个实施例的近光光形示意图；

图20是本实用新型的车灯的一个实施例的结构示意图。

附图标记说明

1 集光部 11 前入光面

12 侧入光面 13 外部轮廓面

2 通光部 21 贯通槽

22 光通道

3 出光单元 4 反射部

5 近光截止线结构 6 电路板

7 光源 8 照明区域

9 近光截止线 10 近光光形

具体实施方式

下面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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者是一体连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

需要理解的是，如图1，基于该光学元件，正常安装于车灯中时，沿光线出射方向，“前”是指出光单元3所在端，“后”是指集光部1所在端，“左”是指沿光线出射方向的左侧，“右”是指沿光线出射方向的右侧，“上”是指沿光线出射方向的上方，“下”是指沿光线出射方向的下方。根据《GB4599-2007——汽车用灯丝灯泡前照灯》定义：明暗截止线为光束投射到配光屏幕上，目视感觉到的明暗显著变化的分界线，近光截止线9指车灯近光光形的上边界，远光截止线则指车灯远光光形的下边界。在实际安装情况中，应当根据实际安装状态并结合本光学元件本身为基准对方位术语进行解释，术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

参考图1至图3所示，本实用新型的基础技术方案的光学元件，包括至少一个集光部1、通光部2和出光部，集光部1、通光部2和出光部沿出光线出射方向依次连接并一体成型，即通光部2的后端与集光部1连接，通光部2的前端与出光部连接。其中，出光部包括至少一个出光单元3，出光单元3的出光面与菲涅尔透镜的出光面结构相同。由于该光学元件整体为实心导光体，光线一直在同一介质内传输，通光部2内的光线基本不会有衰减，该光学元件的光学效率较高。具体的，在集光部1的焦点附近设置光源7，集光部1汇聚的光线能够经由通光部2传输至出光部，并经由出光部向前投射形成所需的照明光形。由于本实用新型的光学元件不包含反射镜、透镜等复杂的光学元件，光源7发出的光通过出光部直接投射实现照明，减少了多级折射的光损失，提高了光学效率。其中，相较于现有技术中以凸透镜结构作为出光部，出光单元3的出光面与菲涅尔透镜的出光面结构相同，该出光单元3看上去像一片有无数多个同心圆纹路(即菲涅尔带)的玻璃，使得本实用新型的光学元件重量更轻、成本更低。本实用新型的基础技术方案的光学元件，可独立形成光形，不需要其他如遮光板、透镜等光学元件，集成化程度高；出光面采用与菲涅尔透镜的出光面结构相同的结构，使得光学元件的空间占用体积更小，空间利用效率大幅提高，小型化程度高，并且重量更轻；结构简单，能够满足一体注塑成型的工艺要求，从而降低了前照灯模组的结构复杂性，简化了该光学元件生产的工序流程，节约了生产成本，并且减少了用于安装的零部件，避免了装配误差从而保障出射光形稳定。

可选择地，参考图1至图3所示，该光学元件的通光部2的横截面被设计成圆形，其对应的出光部的正向投影形状也为圆形，或者，参考图6、图7所示，通光部2的横截面还可以被设计成矩形，其对应的出光部的正向投影形状也为矩形，当然，出光单元3的横截面还可以根据造型需求被设计为其他几何形状以形成更加多样化的车灯外观造型。

作为一种优选的结构形式，集光部1采用聚光杯结构，集光部1远离通光部2的一端开设有内凹腔体，内凹腔体包括前入光面11和侧入光面12，前入光面11为向远离通光部2的一侧凸出的曲面，侧入光面12为由远离通光部2的一端向靠近通光部2的一端口径逐渐减小的曲面，集光部1的外部轮廓面13为由远离通光部2的一端向靠近通光部2的一端口径逐渐增大的曲面。在集光部1的焦点附近设置光源7，集光部11通过内凹腔体的前入光面11可将光源7所发出的部分光线折射至前方，该内凹腔体的侧入光面12可对光源7所发出的其它光线进行折射，且将折射后的光线再通过外部轮廓面13反射至前方，由此可基本实现对光源7发出的所有光束的汇聚准直，可达到提高光源7的光束利用率的目的。并且，采用聚光杯结构的集光部1能够使得发散光经集光部1折射或反射后，形成角度较小的光束，使得该光源7发出的光线能够完全或绝大部分地入射到出光部，实现较高的光效的同时还能够减小该出光部的尺寸，使得该光学元件进一步趋于小型化。同时，本实用新型的集光部1并不局限于这种结构，还可以是其他结构，其作用均是将光线聚集准直并射入通光部2，因此，其他一些聚光结构也均属于本实用新型的保护范围。

在图4和图5所示出的实施例中，通光部2下部形成有坡状凹槽，该坡状凹槽具有从后下方向前上方逐渐倾斜的倾斜面，该倾斜面形成为反射部4，坡状凹槽的上部前边缘形成有用于形成近光截止线的近光截止线结构5，如图4和图5所示，该坡状凹槽为尖槽，近光截止线结构5形成于尖槽两个侧面的交汇处。在此种结构的光学元件中，一部分光线由集光部1直接射至出光部，并被近光截止线结构5截取形成近光截止线9，另一部分射至反射部4的光线则由反射部4反射后再射至出光部，两部分光线叠加可形成具有近光截止线9的近光光形10，该近光光形10可参照图19所示。

或者，也可以在通光部2的上部形成坡状凹槽，坡状凹槽具有从后上方向前下方逐渐倾斜的倾斜面，所述倾斜面形成为反射部4，坡状凹槽的下部前边缘形成有用于形成远光截止线的远光截止线结构，一部分光线由集光部1直接射至出光部，并被远光截止线结构截取形成远光截止线，另一部分射至反射部4的光线则由反射部4反射后再射至出光部，两部分光线叠加可形成具有远光截止线的远光光形。需要说明的是，近光截止线9和远光截止线的形状可根据不同国家、区域或汽车企业的法规或标准而设定，以形成带有截止线的光形。

当本实用新型的光学元件具有多个集光部1时，每个集光部1对应的光源7均可独立启闭，通过控制每个集光部1后方对应光源7的亮灭，可以实现不同区域的点亮，配合车载摄像头实现ADB(自适应远光)功能。

在图13至图15所示出的实施例中，四个集光部1沿左右方向依次排开，与通光部2相连接，并且出光部仅包括一个出光单元3，四个集光部1对应该出光单元3，所有集光部1汇聚的光线均由该出光单元3射出。当多个集光部1同时开启时，每个集光部1均能够形成对应的光斑。如具体使用时，当四个集光部1同时开启时可以形成图18所示四个照明区域8，四个照明区域8的亮灭可通过集光部1对应的光源7单独控制，借助车载摄像头感应到迎面驶来的车辆或走来的行人时，可自动将车辆或行人所在的照明区域8灭掉，以实现ADB遮蔽功能，防止炫目。四个集光部1共用一个出光单元3，可以使得照明区域8间充分叠加，过渡衔接均匀。或者，该光学元件也可以采用图8所示出的结构，每个集光部1分别对应一个出光单元3，但是此种结构会使得照明区域8之间的边界较为明显。

在图12所示出的实施例中，该种结构的光学元件缩短了通光部2的长度，从而进一步实现车灯用光学元件的小型化、轻量化，并且，使得光学元件在灯体内的排布更加灵活。

在图10所示出的实施例中，坡状凹槽由通光部2的左侧贯通至右侧，这样使得每个集光部1均参与形成具有近光截止线9的近光光形10，一部分光线由集光部1直接射至出光部，并被近光截止线结构5截取形成近光截止线9，另一部分射至反射部4的光线则由反射部4反射后再射至出光部，两部分光线叠加可形成具有近光截止线9的近光光形10。或者，参考图11所示出的实施例，坡状凹槽的宽度小于通光部2的宽度，仅两个中间位置的集光部1前方设有坡状凹槽，此种结构使得仅部分集光部1参与形成具有近光截止线9的光形。具体使用时，前方设有坡状凹槽的两个集光部1，其发出的光线可用于形成具有近光截止线9的近光光形10；前方没有设坡状凹槽的集光部1，其发出的光线可通过配光用于形成远光光形，例如可通过调节光源7与集光部1的相对位置来调节光线的投射方向以形成位于近光光形10上方的远光光形。

在图9所示出的实施例中，通光部2设有由后向前延伸的贯通槽21，即该贯通槽21从靠近集光部1一端向着靠近出光部一端延伸，优选地，该贯通槽21为从靠近集光部1一端向着靠近出光部一端宽度逐渐变窄的楔形贯通槽。该贯通槽21将通光部2分割为多个光通道22，如图9所示，三个贯通槽21将通光部2分割为四个光通道22，四个光通道22与四个集光部1一一对应。贯通槽21中间为空气层，当开启某个集光部1后方对应的光源7时，该集光部1射出的光线只是在与其对应的光通道22内传输，光通道22内射至光通道22的侧壁的光线会在光通道22的侧壁发生全反射，基本不会射到空气层，使各个光通道22之间光线隔离，相互之间不会发生窜光，可以保证各照明区域8的亮度，从而在实现ADB功能时，更好地保证该光学元件的光效。

上述所有实施例的光学元件均可一体成型，可以采用玻璃、PC、PMMA或硅胶等材质一体成型，不但简化了生产的工序流程，节约了生产成本，而且只需这一个一体成型的光学元件即可实现所需光形，不需要其他光学元件，从而减少零件数量，使得装配后的车灯结构更加紧凑，同时，还能够避免在装配过程中各光学元件之间的装配误差，提高装配精度，从而能够提高光学精度，保障出射光形稳定。当然，为了车灯造型等需求，也可以在该一体成型的光学元件和外配光镜之间设置至少一个内配光镜，该内配光镜可以是普通等壁厚塑料件，只为呈现所需造型，还可以是背面具有配光功能的配光塑料件。

本实用新型的前照灯模组，参考图16和图17所示，包括电路板6、安装于电路板6上的光源7和上述光学元件的任一实施例。当该光学元件具有多个集光部1时，光源7与集光部1一一对应设置，光源7可采用LED芯片，多个集光部1对应的多个LED芯片可安装在一块电路板6上，以减小电路板6所占空间。另外，多个集光部1分别对应光源7，这样，光源7分散式排布，使得该前照灯模组散热效果好。

本实用新型的车灯，参考图20所示，可以包括上述至少一个前照灯模组的任一实施例，因此至少具有上述前照灯模组的实施例的技术方案所带来的所有有益效果。具体使用时，前照灯模组的排布形式可根据日渐紧凑的车灯造型实现灵活布置，前照灯模组的排布可以水平排布、竖向排布、斜向排布等，图20所示即为前照灯模组应用于窄长造型的车灯里的排布状态。使用时可用单组、两组或者多组的配合实现车灯照明的单一功能或多个功能，包括近光、远光、前雾灯和角灯等。

本实用新型的车辆，可以包括上述车灯的任一实施例，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果。

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 (11)

1.一种光学元件，其特征在于，包括至少一个集光部(1)、通光部(2)和出光部，所述通光部(2)的后端与所述集光部(1)连接，所述通光部(2)的前端与所述出光部连接，所述出光部包括至少一个出光单元(3)，所述出光单元(3)的出光面与菲涅尔透镜的出光面结构相同，所述集光部(1)汇聚的光线能够经由所述通光部(2)传输至所述出光部，并经由所述出光部投射形成照明光形。

2.根据权利要求1所述的光学元件，其特征在于，所述通光部(2)下部形成有坡状凹槽，所述坡状凹槽具有从后下方向前上方逐渐倾斜的倾斜面，所述倾斜面形成为反射部(4)，所述坡状凹槽的上部前边缘形成有用于形成近光截止线的近光截止线结构(5)；或者

所述通光部(2)上部形成坡状凹槽，所述坡状凹槽具有从后上方向前下方逐渐倾斜的倾斜面，所述倾斜面形成为反射部(4)，所述坡状凹槽的下部前边缘形成有用于形成远光截止线的远光截止线结构。

3.根据权利要求2所述的光学元件，其特征在于，所述通光部(2)下部形成有所述坡状凹槽，所述坡状凹槽由所述通光部(2)的左侧贯通至右侧，或者

所述坡状凹槽设于部分所述集光部(1)的前方，所述坡状凹槽的宽度小于所述通光部(2)的宽度。

4.根据权利要求1所述的光学元件，其特征在于，所述集光部(1)为聚光杯结构，所述集光部(1)远离所述通光部(2)的一端开设有内凹腔体，所述内凹腔体包括前入光面(11)和侧入光面(12)，所述前入光面(11)为向远离所述通光部(2)的一侧凸出的曲面，所述侧入光面(12)为由远离所述通光部(2)的一端向靠近所述通光部(2)的一端口径逐渐减小的曲面，所述集光部(1)的外部轮廓面(13)为由远离所述通光部(2)的一端向靠近所述通光部(2)的一端口径逐渐增大的曲面。

5.根据权利要求1所述的光学元件，其特征在于，所述通光部(2)的横截面为圆形或矩形。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的光学元件，其特征在于，所述通光部(2)与两个以上所述集光部(1)相连接，所述出光部包括一个所述出光单元(3)，两个以上所述集光部(1)与所述出光单元(3)对应；或者

所述通光部(2)与两个以上所述集光部(1)相连接，所述出光部包括与所述集光部(1)一一对应的所述出光单元(3)。

7.根据权利要求6所述的光学元件，其特征在于，所述通光部(2)设有由后向前延伸的贯通槽(21)，所述贯通槽(21)将所述通光部(2)分割为多个光通道(22)，所述光通道(22)与所述集光部(1)一一对应。

8.根据权利要求7所述的光学元件，其特征在于，所述贯通槽(21)为由后向前宽度逐渐变窄的楔形贯通槽。

9.一种前照灯模组，其特征在于，包括电路板(6)、安装于电路板(6)上的光源(7)和根据权利要求1至8中任一项所述的光学元件，所述光源(7)与所述集光部(1)一一对应设置。

10.一种车灯，其特征在于，包括至少一个根据权利要求9所述的前照灯模组。

11.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求10所述的车灯。

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