CN214009109U - 像素照明模块、车辆照明装置及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种像素照明模块、车辆照明装置及车辆，该像素照明模块包括其内布置有透镜组的透镜支架、光束限制元件、第一限位环以及第二限位环，透镜支架一端形成有限位部，透镜组包括由物侧向像侧依次布置在透镜支架内的第一透镜、第二透镜和第三透镜，第一透镜设于第一限位环与限位部之间，第二透镜设于第二限位环与第一限位环之间，第三透镜设于光束限制元件与第二限位环之间，光束限制元件与透镜支架连接，以能够将第一透镜限位固定于第一限位环与限位部之间、第二透镜限位固定于第二限位环与第一限位环之间、第三透镜限位固定于光束限制元件与第二限位环之间。本实用新型像素照明模块整体体积较小，而且，降低对透镜支架制造精度要求。

Description

像素照明模块、车辆照明装置及车辆

技术领域

本实用新型涉及车辆照明设备，具体地，涉及一种像素照明模块。此外，还涉及一种车辆照明装置及车辆。

背景技术

由于夜间远光灯的滥用，常常会造成道路其它参与者(对向行驶的车辆 /同向行驶的车辆/行人)的眩目或致盲，从而导致交通事故和危害的发生。

目前，通常通过对光形的控制，以达到避免对面车辆受到远光的干扰以及防止眩目的目的，例如，采用像素级LED光源的技术方案，通常需要将百颗至上千个单颗LED在电子PCB印刷电路板上堆放，以此组成高清照明方案，这会造成整个发光区域面积较大，光学元件尺寸和模块体积巨大，而且，为了固定光学元件，对安装支架的制作精度具有很高的要求。

有鉴于此，需要设计一种新型的像素照明模块。

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像素照明模块，该像素照明模块的整体体积较小，而且，能够降低对透镜支架的制造精度要求。

本实用新型进一步所要解决的技术问题是提供一种车辆照明装置，该车辆照明装置便于小型化设计，具有良好的像素照明效果。

此外，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种车辆，该车辆具有良好的像素照明效果。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种像素照明模块，包括其内布置有透镜组的透镜支架、光束限制元件、第一限位环以及第二限位环，所述透镜支架的一端形成有限位部，所述透镜组包括由物侧向像侧依次布置在所述透镜支架内的第一透镜、第二透镜和第三透镜，所述第一透镜设于所述第一限位环与所述限位部之间，所述第二透镜设于所述第二限位环与所述第一限位环之间，所述第三透镜设于所述光束限制元件与所述第二限位环之间，所述光束限制元件与所述透镜支架连接，以能够将所述第一透镜限位固定于所述第一限位环与所述限位部之间、所述第二透镜限位固定于所述第二限位环与所述第一限位环之间、所述第三透镜限位固定于所述光束限制元件与所述第二限位环之间。

优选地，所述第一透镜为具有正折射光焦度的凹凸透镜，所述第二透镜为具有负折射光焦度的凸凹透镜，所述第三透镜为正折射光焦度的双凸透镜。

更优选地，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。

可选地，所述第一透镜、第二透镜和第三透镜三者中至少一者的入光面和/或出光面上设有增透膜。

具体地，所述第三透镜设有与所述透镜支架的内壁相抵接的透镜翻边结构。

优选地，所述第一透镜的外周面、所述第二透镜的外周面以及所述透镜翻边结构的外周面均至少部分与所述透镜支架的内壁相连接。

进一步地，所述透镜翻边结构上设有挡光层。

优选地，所述第一限位环的内表面与所述第二限位环的内表面均形成为由物侧至像侧直径逐渐增大的锥形面。

可选地，所述第一透镜由材料一制成，所述第二透镜由材料二制成，所述第三透镜由材料三制成，所述材料一的阿贝数与所述材料三的阿贝数均大于所述材料二的阿贝数。

可选地，所述透镜支架设置有所述限位部的一端的后方布置有像素照明光源。

具体地，所述透镜支架的外周面上设有用于安装线路板的安装座，所述安装座上设有开口结构，所述像素照明光源安装在所述线路板上。

可选地，所述光束限制元件与所述透镜支架可拆卸连接。

本实用新型还公开了一种车辆照明装置，包括上述技术方案中任一项所述的像素照明模块。

此外，本实用新型公开了一种车辆，包括上述技术技术方案所述的车辆照明装置。

通过上述技术方案，本实用新型的有益效果如下：

本实用新型通过设置光束限位元件、第一限位环以及第二限位环，将第一透镜、第二透镜和第三透镜分别限位固定在透镜支架内，降低了对透镜支架的制作精度的要求，而且，第一透镜、第二透镜和第三透镜在透镜支架内布置紧密，能够有效缩小整体体积，便于在车辆上进行设计使用。

其中，第一透镜为具有正折射光焦度的凹凸透镜，第二透镜为具有负折射光焦度的凸凹透镜，第三透镜为正折射光焦度的双凸透镜，这种组合方式能够对投射成像过程中产生的色散进行抵消，使得投射出去的像素图像色差小，不易产生令人炫目的杂散光，有利于平衡光学系统的像差，保证成像清晰度。

进一步地，光束限制元件位于第三透镜前方，能够遮挡会形成杂散光的光线，有利于消除杂散光。

本实用新型的其它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

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施方式及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型具体实施方式的像素照明模块的立体结构示意图；

图2是本实用新型具体实施方式的像素照明模块的爆炸图；

图3是本实用新型具体实施方式的像素照明模块的结构示意图；

图4是图3中A-A方向的剖面图。

附图标记说明

1透镜支架 11限位部

12安装座 13开口结构

21光束限制元件 22第一限位环

23第二限位环 3第一透镜

4第二透镜 5第三透镜

51透镜翻边结构 6像素照明光源

7线路板 8散热器

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。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”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”的特征可以明示或隐含地包括一个或更多个所述特征。

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”、“设置”、“连接”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。

首先需要说明的是，“色散”是指材料的折射率随入射光频率的改变而改变的性质，例如白光由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种单色光组成，由于上述的七种单色光的折射率不一样，所以白光在经过折射后会色散为上述的七种颜色，色散的程度一般与透镜的结构以及透镜的材料有关，且一般凸透镜的短波向内色散，长波向外色散，而凹透镜的短波向外色散，长波向内色散，因此凹透镜与凸透镜组合能够将色散进行抵消、修正；“色差”即色像差，是指用白光进行成像时，因不同单色光有不同折射率造成了色散，而使不同的单色光有不同的传播光路，从而呈现出因不同单色光的光路差别而引起的像差。

需要理解的是，为了便于描述本实用新型和简化描述，术语“前、后”是指像素照明模块沿出光方向的前后方向，通常与车辆的前后方向大致相同，例如，第三透镜5位于前方，相对地，第一透镜3位于后方，术语为基于附图所示的方位或位置关系，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；而且，将像素照明模块安装于车辆内时，可以按照水平方向、竖直方向等各种方位进行安装，对于本实用新型的像素照明模块的方位术语，应当结合实际安装状态进行理解。

如图1至图4所示，本实用新型基本实施方式的像素照明模块，包括其内布置有透镜组的透镜支架1、光束限制元件21、第一限位环22以及第二限位环23，透镜支架1的一端形成有限位部11，透镜组包括由物侧向像侧依次布置在透镜支架1内的第一透镜3、第二透镜4和第三透镜5，第一透镜3设于第一限位环22与限位部11之间，第二透镜4设于第二限位环23与第一限位环22之间，第三透镜5设于光束限制元件21与第二限位环23 之间，光束限制元件21与透镜支架1连接，以能够将第一透镜3限位固定于第一限位环22与限位部11之间、第二透镜4限位固定于第二限位环23 与第一限位环22之间、第三透镜5限位固定于光束限制元件21与第二限位环23之间。

在上述技术方案中，将第一透镜3、第二透镜4和第三透镜5依次在透镜支架1内布置，并通过光束限制元件21、第一限位环22以及第二限位环 23，将第一透镜3限位固定在第一限位环22与限位部11之间、第二透镜4 限位固定于第二限位环23与第一限位环22之间、第三透镜5限位在光束限制元件21与第二限位环23之间，并通过光束限制元件21将各元件压紧到位，在透镜支架1内，第一透镜3、第二透镜4和第三透镜5能够布置紧密，有效缩小整体体积，便于小型化设计；而且，这种设计通过光束限制元件21、第一限位环22以及第二限位环23对透镜组进行前后限位，不需要只通过透镜支架对透镜组进行前后限位，能够降低对透镜支架的制作精度的要求，一定程度上，降低了生产成本。

其中，第一透镜3、第二透镜4和第三透镜5由物侧向像侧依次布置，也就是说，在透镜支架1布置第一透镜3的一端的后方布置像素照明光源6，具体地，可以在透镜支架1的该端形成安装座12，线路板7安装在安装座 12上，像素照明光源6安装在线路板7，线路板7后侧安装有散热器8，便于对该像素照明模块进行散热，安装座12上可以设置开口结构13，能够便于放置接插件，以实现对线路板7和像素照明光源6的供电，还能够起到通风散热的作用，提高散热功率；像素照明光源6可以为矩阵式LED光源，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LED单元的尺寸为微米级别，且该微缩LED光源进一步优选为由上万颗微米级LED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，进而能够实现对像素图像投射出去后所形成的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。

进一步地，第一透镜3为具有正折射光焦度的凹凸透镜，第二透镜4为具有负折射光焦度的凸凹透镜，第三透镜5为正折射光焦度的双凸透镜；透镜的折射光焦度代表透镜处理光线的能力，正折射光焦度代表透镜能够使进入的光线汇聚，而负折射光焦度代表透镜能够使进入的光线发散；具体地，第一透镜3设置为入光面内凹和出光面外凸的具有正折射光焦度的凹凸透镜，能够使得第一透镜3的屈光度更高，从而第一透镜3的焦距更短，能够有效地减小第一透镜3与像素照明光源6之间的距离；第二透镜4设置为入光面周边内凹中间外凸且出光面周边外凸中间内凹的具有负折射光焦度的凸凹透镜，能够对光线经过第一透镜3折射后产生的色散现象进行抵消和修正，而且，使得第二透镜4的屈光度更高，焦距更短，能够有效地减小其与第一透镜3和第三透镜5之间的距离；第三透镜5设置为入光面和出光面均外凸的凸透镜，能够使得第三透镜5的屈光度更高，从而第三透镜5的焦距更短，能够有效的减小第三透镜5与第二透镜4之间的距离；这种两个凸透镜中布置一个凹透镜的组合方式，能够有效的抵消光线折射过程中的色散，使得像素图像经由透镜组投射后形成的色散范围小，避免了因色散范围大使得色散产生的有色光对行人或驾驶员造成炫目或致盲。而且，减小了透镜组的长度尺寸，便于缩减透镜支架1的尺寸，从而利于本实用新型像素照明模块整体小型化。

在具体实施方式中，第一透镜3由材料一制成，第二透镜4由材料二制成，第三透镜5由材料三制成，材料一的阿贝数(色散系数)与材料三的阿贝数均大于所述材料二的阿贝数，这种组合能够有利于消除色差，其中，阿贝数用来衡量透明介质的光线色散程度，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。例如，材料一可以为玻璃，如LAK玻璃(稀土新品种光学玻璃，具有高折射率，低色散的特点)、K9玻璃(K9料制成的玻璃制品)，材料二可以为PC(聚碳酸酯)，材料三可以为PMMA(有机玻璃)，更好地消除色差。

为了增强透光性能，可以在第一透镜3、第二透镜4和第三透镜5中至少一者的入光面和/或出光面上设有增透膜，能够提高设有增透膜的入光面或出光面的透光率，从而提高了照明亮度。

此外，为了限制第一透镜3、第二透镜4和第三透镜5的径向移动，使第一透镜3的外周面的部分或全部、第二透镜4的外周面的部分或全部、第三透镜5的外周面的部分或全部与透镜支架1的内壁分别相抵接固定；进一步地，第三透镜5上设置透镜翻边结构51，透镜翻边结构51的外周面与透镜支架1的内壁相抵接，能够保证用于通光的部分不会被透镜支架1上的连接结构遮挡，从而保证了通光的效率，提高了照明亮度，而且，能够用于与光束限制元件21以及第二限位环23相抵接，便于将第三透镜5限位固定在光束限制元件21与第二限位环23之间。

作为一种优选实施方式，可以将光束限制元件21可拆卸安装在透镜支架1，光束限制元件21优选为光阑，例如，光束限制元件21与透镜支架1 螺纹连接，在安装过程中，将第一透镜3、第一限位环22、第二透镜4、第二限位环23和第三透镜5依次装入透镜支架1中，再将光束限制元件21旋入透镜支架1将各部件压紧到位。

为了减少光线从第一透镜3、第二透镜4以及第三透镜5的边缘出射，可以在第一透镜3的外周面、第二透镜4的外周面以及透镜翻边结构51上设置挡光层，挡光层可以通过磨砂黑色处理形成，防止产生杂散光，或者，挡光层也可以采用镀增反膜的方式来防止产生杂散光；使像素图像经投射后所形成的光形能够与像素图像一致，且不会产生杂乱分布的极亮光斑。

在具体实施方式中，可以将第一限位环22的内表面与第二限位环23的内表面均设置为由物侧至像侧直径逐渐增大的锥形面，能够顺应光线的出射方向，保证通光的效率，提高照明亮度。

如图1至图4所示，本实用新型优选实施方式的像素照明模块，包括透镜支架1、光束限制元件21、第一限位环22、第二限位环23、第一透镜3、第二透镜4和第三透镜5，透镜支架1在端部设有限位部11，且透镜支架1 的该端部的外周面上还设置有安装座12，安装座12用于安装线路板7，线路板7一侧安装Micro LED光源，另一侧与散热器8连接，利用MicroLED 光源提供像素光源，使光线经过第一透镜3、第二透镜4和第三透镜5形成需要的像素化光形；限位部11形成为台阶结构，第一限位环22与限位部11 能够对第一透镜3进行限位，第二限位环23与第一限位环22能够对第二透镜4进行限位，光束限制元件21与第二限位环23能够对第三透镜5进行限位，而且，光束限制元件21与透镜支架1之间螺纹连接，优选为光阑，在安装过程中，将第一透镜3、第一限位环22、第二透镜4、第二限位环23 和第三透镜5依次装入透镜支架1，再将光阑旋入透镜支架1以将各部件压紧到位；第一透镜3的外周面、第二透镜4的外周面及第三透镜5的透镜翻边结构51的外周面与透镜支架1的内壁相抵接，可以是各元件的外周面的部分与透镜支架1的内壁相抵接，也可以是各元件的外周面的全部与透镜支架1的内壁相抵接；第一透镜3为入光面内凹和出光面外凸的凹凸透镜，具有正折射光焦度，相当于凸透镜，第二透镜4为入光面周边内凹中间外凸和出光面周边外凸中间内凹的凸凹透镜，具有负折射光焦度，相当于凹透镜，第三透镜5为入光面和出光面均外凸的凸透镜，这种组合方式，能够有效的抵消光线折射过程中的色散，使得像素图像经由透镜组投射后形成的色散范围小，保证像素图像经投射后所形成的光形能够与像素图像一致，且不会产生杂乱分布的极亮光斑。

通过光束限制元件21、第一限位环22、第二限位环23将第一透镜3、第二透镜4和第三透镜5压紧在透镜支架1内，这种方式装配简单，降低对透镜支架1的制作精度的要求，采用光束限制元件21与第二限位环23对第三透镜5进行前后限位，光束限制元件21能够遮挡会形成杂散光的光线，有利于消除杂散光；第一透镜3、第二透镜4与第三透镜5的这种两个凸透镜和两者之间设置一个凹透镜的透镜组合方式，能够缩减各透镜之间的间距，从而减小透镜支架1的长度尺寸，使得整体体积较小，制造成本低，并且，有利于平衡光学系统的像差，保证成像清晰度。

可以将本实用新型的像素照明模块应用于车辆照明装置中，例如车灯，便于车辆照明装置小型化设计，也利于安装到车辆上，使车辆具有成像清晰的光形，而且，利用现有的车灯控制系统，控制光源各区域的亮灭，向外部驾驶环境中的行人、车辆等传递车辆信息或实现交互功能，保证交通安全。

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 (14)

1.一种像素照明模块，其特征在于，包括其内布置有透镜组的透镜支架(1)、光束限制元件(21)、第一限位环(22)以及第二限位环(23)，所述透镜支架(1)的一端形成有限位部(11)，所述透镜组包括由物侧向像侧依次布置在所述透镜支架(1)内的第一透镜(3)、第二透镜(4)和第三透镜(5)，所述第一透镜(3)设于所述第一限位环(22)与所述限位部(11)之间，所述第二透镜(4)设于所述第二限位环(23)与所述第一限位环(22)之间，所述第三透镜(5)设于所述光束限制元件(21)与所述第二限位环(23)之间，所述光束限制元件(21)与所述透镜支架(1)连接，以能够将所述第一透镜(3)限位固定于所述第一限位环(22)与所述限位部(11)之间、所述第二透镜(4)限位固定于所述第二限位环(23)与所述第一限位环(22)之间、所述第三透镜(5)限位固定于所述光束限制元件(21)与所述第二限位环(23)之间。

2.根据权利要求1所述的像素照明模块，其特征在于，所述第一透镜(3)为具有正折射光焦度的凹凸透镜，所述第二透镜(4)为具有负折射光焦度的凸凹透镜，所述第三透镜(5)为正折射光焦度的双凸透镜。

3.根据权利要求2所述的像素照明模块，其特征在于，所述第一透镜(3)包括内凹的入光面和外凸的出光面，所述第二透镜(4)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。

4.根据权利要求3所述的像素照明模块，其特征在于，所述第一透镜(3)、第二透镜(4)和第三透镜(5)三者中至少一者的入光面和/或出光面上设有增透膜。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的像素照明模块，其特征在于，所述第三透镜(5)设有与所述透镜支架(1)的内壁相抵接的透镜翻边结构(51)。

6.根据权利要求5所述的像素照明模块，其特征在于，所述第一透镜(3)的外周面、所述第二透镜(4)的外周面以及所述透镜翻边结构(51)的外周面均至少部分与所述透镜支架(1)的内壁相连接。

7.根据权利要求5所述的像素照明模块，其特征在于，所述透镜翻边结构(51)上设有挡光层。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的像素照明模块，其特征在于，所述第一限位环(22)的内表面与所述第二限位环(23)的内表面均形成为由物侧至像侧直径逐渐增大的锥形面。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的像素照明模块，其特征在于，所述第一透镜(3)由材料一制成，所述第二透镜(4)由材料二制成，所述第三透镜(5)由材料三制成，所述材料一的阿贝数与所述材料三的阿贝数均大于所述材料二的阿贝数。

10.根据权利要求1至4中任一项所述的像素照明模块，其特征在于，所述透镜支架(1)设置有所述限位部(11)的一端的后方布置有像素照明光源(6)。

11.根据权利要求10所述的像素照明模块，其特征在于，所述透镜支架(1)的外周面上设有用于安装线路板(7)的安装座(12)，所述安装座(12)上设有开口结构(13)，所述像素照明光源(6)安装在所述线路板(7)上。

12.根据权利要求1至4中任一项所述的像素照明模块，其特征在于，所述光束限制元件(21)与所述透镜支架(1)可拆卸连接。

13.一种车辆照明装置，其特征在于，包括根据权利要求1至12中任一项所述的像素照明模块。

14.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求13所述的车辆照明装置。

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