CN214405913U - 多发光区域面光源和车灯模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多发光区域面光源和车灯模组，多发光区域面光源包括电路板；LED灯，LED灯设置在电路板上；反射镜格栅，反射镜格栅设置在电路板上，反射镜格栅包括多个相分隔区域，每个区域的中心设置一个LED灯，每个LED灯独立控制，且相邻两个LED灯的光学中心间距L与反射镜格栅的高度H之间满足公式：L/H＝tan(δ/2),其中，δ为LED灯的发光经过扩散膜之后的出光角度；扩散膜设置在反射镜格栅上并覆盖LED灯。本申请所提供的多发光区域面光源，可以用最少的LED灯实现点光源到面光源的转换，每个发光区域内的LED灯点亮熄灭独立可控，非常经济的实现了像素化面光源效果；采用轻薄的扩散膜，不需要额外的扩散剂或混合有扩散剂材料的内配光镜，即可达到更佳的均光效果。

Description

多发光区域面光源和车灯模组

技术领域

本实用新型涉及汽车工程技术领域，特别是涉及一种多发光区域面光源和车灯模组。

背景技术

LED作为汽车信号灯的首选光源，已被广泛且成熟应用于各种功能的汽车信号灯上。但LED作为点光源，应用于汽车后灯中某一功能的信号灯时，一般需要多颗LED来实现一个功能，多颗LED的发光效果，不依靠良好的光学反射系统及配光镜的配合使用，很难达到良好的发光均匀性。

另一方面，随着LED光源在车灯应用上的普及和LED光源的日趋微型化设计，人们对车灯的视觉效果也提出了更高的要求，例如将汽车灯具设计成一个“投影幕布”。通过这些微型化LED颗粒的阵列式紧凑排布，可以将LED灯具设计成一个具有成像功能的屏幕，希望通过这个屏幕实现多样化显示效果，包括：基本符号显示、文字显示、动态效果等。

而随着智能驾驶和车载娱乐的深入，人们对车灯的可交互性也提出了更高的要求。车灯随着时代的进步，对美观性和功能性提出了更大的挑战。一方面，人们不再满足于LED点光源传统式的LED车灯，希望用一种更为柔和的面光源形式的发光效果来替代原来点光源的发光效果；另一方面，随着信息技术的飞速发展及新四化“电动化、网联化、智能化、共享化”的发展方向的提出，对车灯提出了"信息显示化、智能交互性"的新要求，车灯不再局限于原有的照明功能，而更多的为人们提供了一种信息交互的方式。

实用新型内容

基于此，有必要针对如何利用点光源LED颗粒，实现车灯面光源效果，又同时兼具显示不同信息交互功能的问题，提供一种多发光区域面光源。

一种多发光区域面光源，包括电路板；LED灯，所述LED灯设置在所述电路板上；反射镜格栅，所述反射镜格栅设置在所述电路板上，所述反射镜格栅包括多个相分隔区域，每个所述区域的中心设置一个所述LED灯，每个所述LED灯独立控制，且相邻两个所述LED灯的光学中心间距L与所述反射镜格栅的高度H之间满足公式：L/H＝tan(δ/2),其中，δ为所述LED灯的发光经过扩散膜之后的出光角度；所述扩散膜设置在所述反射镜格栅上并覆盖所述LED灯。

进一步地，所述扩散膜的扩散膜角度α与所述LED灯的光源角度β以及所述LED灯的出光角度δ满足公式：α²+β²＝δ²。

进一步地，所述扩散膜的表面设置有遮蔽纹理，所述遮蔽纹理用以遮挡所述反射镜格栅的轮廓线。

进一步地，所述遮蔽纹理包括按照所述反射镜格栅的横截面形状印刷出相应的轮廓形状，并以实心颜色填充所述轮廓形状，所述轮廓形状与所述电路板的颜色相同。

进一步地，所述扩散膜与所述反射镜格栅通过激光焊接连接。

进一步地，所述反射镜格栅的多个区域内侧设有金属镀层，所述反射镜格栅与所述扩散膜和所述电路板结合的端面保持所述反射镜格栅的原材料颜色。

进一步地，还包括壳体，所述壳体与所述电路板连接，所述扩散膜经所述壳体压贴在所述反射镜格栅上。

进一步地，所述电路板沿各个边交错设置凸起和凹槽，所述壳体与所述电路板相对的一面交错设置卡接头和卡接槽，所述凸起与所述卡接槽配合连接，所述凹槽与所述卡接头配合连接。

进一步地，多个所述LED灯采用共阳极或共阴极方式连接。

进一步地，所述LED灯的尺寸为2mm×2mm以下，所述LED灯的发光光强为四周强而中心弱的类型。

本申请所提供的多发光区域面光源，包括电路板、LED灯、反射镜格栅和扩散膜，其中，LED灯焊接在电路板上，反射镜格栅设置在电路板上，且其上布置有多个相分隔区域，每个区域中心设置一个LED灯，每个LED灯独立控制，通过反射镜格栅将单个LED灯进行隔离，同时能够增强单个区域中的光线反射；此外，为了确保每个LED灯具有较好的面光源发光效果，经反复试验确定出不同LED灯需要配置具有不同高度的反射镜格栅，其高度与相邻两个LED灯的间距以及LED灯的出光角度有关；最后，在反射镜格栅远离电路板的一侧铺设扩散膜，扩散膜上设置有光学花纹，通过将LED灯光线在光学花纹上发生散射，并结合反射镜格栅的反射作用，使得经本申请所提供的多发光区域面光源所发出的光线均匀柔和。本申请解决了如何利用传统的LED点光源，经济简易的实现美观的面光源效果，同时使该面光源又能进行多区域像素化发光区域分割及每个发光区域的独立控制，使其满足用户的交互需求。

进一步地，本申请提供一种车灯模组，所述车灯模组由以上所述的多发光区域面光源组成，所述LED灯与所述电路板焊接连接，所述反射镜格栅与所述电路板铆接连接。

本申请所提供的车灯模组，由本申请所提供的多发光区域面光源组成，其中，多发光区域面光源具有不同的外形结构，车灯模组也可由多个不同结构的多发光区域面光源拼接而成，从而形成各种具有不同结构形式的车灯。其中多发光区域面光源上的每个发光区域可以定义为一个像素，多个发光区域可以定义为多像素，每个像素可独立控制，由该多发光区域面光源构成的车灯模组，即可实现像素元素显示、动态、字符等应用，使车灯模组具有交互显示信息的功能，可用于有个性化需求的汽车车灯行业，尤其是信号灯领域，满足了未来智能车灯的交互性需求。

附图说明

图1为本申请一种实施例的多发光区域面光源的主视图；

图2为本申请一种实施例的多发光区域面光源的爆炸图；

图3为本申请一种实施例的多发光区域面光源所选LED灯的发光光强分布图；

图4为本申请一种实施例的多发光区域面光源的截面剖视图；

图5为本申请一种实施例的多发光区域面光源的出光角度的关系示意图；

图6为本申请一种实施例的多发光区域面光源中的各个LED灯的共阴极电路连接图；

图7为本申请一种实施例的多发光区域面光源中的各个LED灯的共阳极电路连接图；

图8为本申请一种实施例的多发光区域面光源的反射镜格栅的立体图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

图1示出了本申请一种实施例的多发光区域面光源的主视图，图2示出了本申请一种实施例的多发光区域面光源的爆炸图，结合图1、图2所示，本申请所提供的多发光区域面光源，包括LED灯1、反射镜格栅2、扩散膜3、壳体4、电路板5和软板接插件6，其中，LED灯1和软板接插件6固定安装在电路板5上，电路板5通过软板接插件6与外界电源连通，反射镜格栅2上设置在电路板5上，其上包括多个区域21，多个区域21彼此分隔，优选地，每个区域21的几何中心处对应安装一个LED灯1，每个LED灯独立控制。扩散膜3安装在反射镜格栅2上并覆盖LED灯1，使LED灯1所发出的光线经反射镜格栅2反射和扩散膜3散射变成较为均匀的光线。壳体4与电路板5连接，从而将LED灯1、反射镜格栅2以及扩散膜3封装起来，同时使得扩散膜3能够紧密压合在反射镜格栅2上，提升其对光线的散射作用。LED灯的型号选择，需选择四周光强强，中心光强弱的类型，其光强分布需参照图3所示的本申请一种实施例的多发光区域面光源所选LED灯的发光光强分布图。此外，LED灯尺寸的选择，最优以小于等于2mm×2mm的LED灯珠，以尽可能减小面光源单个像素的尺寸，使显示像素更小更精细化。

进一步地，电路板5上设置多个定位孔52，定位孔52为无电气极性的机械小孔，定位孔52用于定位和安装反射镜格栅2；反射镜格栅2与电路板5结合的一面设置多个支撑柱22，支撑柱22垂直于电路板5所在平面，且支撑柱22的长度大于电路板5的板厚1mm-2mm，将多个支撑柱22对准电路板5上的定位孔52并插入定位孔52中，支撑柱22穿过电路板5后其端头伸出电路板5一定长度，将支撑柱22的端头用热烫的方式铆接固定于电路板5上。

进一步地，电路板5沿其所在平面周向地设置多个连接部件，连接部件用于与壳体4进行配合连接。优选地，连接部件为沿电路板5各个边交错设置的凸起511和凹槽512，与之相对地，壳体4与电路板5相对的一面周向各边交错设置卡接头411和卡接槽412，电路板5上的凸起511与壳体4上的卡接槽412配合连接，电路板5上的凹槽512与壳体4上的卡接头411配合连接，从而使LED灯1被限定在壳体1和电路板5组成的总成之中。优选地，壳体4的高度设计为扩散膜3与反射镜格栅2的高度之和，从而使壳体4的顶面与扩散膜3和反射镜格栅2零贴合。

需要说明的是，通过电路板5上的凸起511与壳体4上的卡接槽412配合连接，电路板5上的凹槽512与壳体4上的卡接头411配合连接来完成壳体4与电路板5总成安装仅是本申请的一种优选实施方式，该方式能够将扩散膜3紧密限定在了反射镜格栅2和壳体4之间，达到紧密固定的目的。但其他类型的连接方式，只要能够实现多发光区域面光源各零部件的组装，并使扩散膜3紧密贴合在反射镜格栅2上，都是本申请所允许的。

图4为本申请一种实施例的多发光区域面光源的截面剖视图，结合图1、图2所示，反射镜格栅2将一整个外形图框按某一特殊像素形状等面积分割成多个区域21，每个区域21相互独立，该独立区域21内容纳一颗LED灯1，优选地，LED灯1的光学中心与该独立区域21底面形状的几何中心重合。区域21的尺寸需大于LED灯1的尺寸并留足走线余量，每个区域21内的LED灯1均可独立控制。继续参阅图4所示，相邻两颗LED灯1的光学中心间距为L，LED灯1发出的光线经过扩散膜3后的角度定义为出光角度δ，反射镜格栅2的高度H与间距L满足以下公式关系：L/H＝tan(δ/2)，从而确保LED灯1所发出的光线经反射镜格栅2的反射和扩散膜3的散射后形成较好的均匀的面光源。

优选地，扩散膜3的厚度介于0.1mm-1mm，其组成材料包括但不限于PC(聚碳酸酯)、PET(聚丁二烯乙二醇酯)和PE(聚乙烯塑料)。扩散膜3通过激光焊接的方式焊接于反射镜格栅2的上表面，以达到扩散膜3与反射镜格栅2的上表面零贴合零固定的效果。优选地，扩散膜3的透过率介于85％-96％之间。扩散膜3上设计有极其微小的光学花纹，用于对LED灯1发出的光线进行扩散以达到匀光的效果。需要说明的是，采用混有散射剂(扩散剂)的PC(聚碳酸酯)或PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)材料制作的硬体薄塑料片，同样能够替代设置有光学花纹的扩散膜的作用。光线透过扩散膜3后会从折射率相异的介质中穿过，使得光发生许多折射、反射与散射的现象，从而修正光线成均匀面光源以达到光学扩散的效果。

进一步地，图5示出了本申请一种实施例的多发光区域面光源的出光角度的关系示意图，假设将扩散膜3表面微小花纹的倒角定义为扩散膜角度α，LED灯1自身的发光角度定义为光源角度β，LED灯1发出的光线经过扩散膜3后的角度定义为出光角度δ，上述3个角度满足以下关系：α²+β²＝δ²。为了反射镜格栅2在不点亮LED灯1的情况下具有更好的格栅隐蔽性，即肉眼看不出反射镜格栅2的轮廓线，可在扩散膜3的表面设置用以遮挡反射镜格栅2的轮廓线的遮蔽纹理。遮蔽纹理包括按照反射镜格栅2的横截面形状油墨印刷出相应的轮廓形状，并以实心颜色填充轮廓形状，轮廓形状的颜色与电路板5的颜色相同，从而对反射镜格栅2起到较好的遮蔽性。

本申请所提供的扩散膜，采用轻薄的微花纹扩散膜，通过微花纹实现光扩散作用，不需要额外的扩散剂或混合有扩散剂材料的内配光镜，即可达到更佳的均光效果，扩散膜透过率远远高于混有扩散剂材料的内配光镜，更高效的利用了光能，节能减排，且设计有不同花纹的扩散膜可以达到对光不同大小的扩散角度，适用于不同的应用场合。

图6示出了本申请一种实施例的多发光区域面光源中的各个LED灯共阴极电路连接图，图7示出了本申请一种实施例的多发光区域面光源中的各个LED灯共阳极电路连接图，结合图6、图7所示，电路板5上设置有LED灯1焊盘和软板接插件6焊盘，LED灯1和软板接插件6焊接于电路板5上。通过电路板5上设计的走线将每个小发光区域21内的单颗LED灯1的阳极、阴极分别引出到软板接插件6的各个PIN上。n个发光区域内的n颗LED灯1的电气连接结构，可以采用图5所示的共阴极电路连接方法，即n颗LED灯的所有阴极并联在一起；也可以采用图6所示的共阳极电路连接方法，即n颗LED灯的所有阳极并联在一起，从而实现每个LED灯的独立控制。进一步地，电路板5的材质包括但不限于铝基板、FR4板(环氧玻璃布层压板)，颜色可以为白色、红色、黑色、黄色等，按照实际需求设计。

优选地，壳体4的壁厚为1mm-5mm之间，其组成材料包括但不限于PC(聚碳酸酯)或PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)。同时，根据其实际应用场景的需要，可选择不同颜色的壳体4，使得由壳体4组成的车灯外壳具有不同的颜色，如尾部车灯可以采用红色、淡粉色、黄色或白色透明材料，前部车灯可以采用白色或黄色透明材料。

图8示出了本申请一种实施例的多发光区域面光源的反射镜格栅的立体图，结合图1-图8所示，优选地，反射镜格栅2将整个面光源区域均匀分割为n个等面积的小发光区域21，命名为S1,S2,S3,……,Sn，每个小发光区域21底部的电路板5上放置有1颗LED灯1，LED灯1的光学中心位置与该区域21形状的几何中心重合。需要说明的是，本申请所提供的反射镜格栅2，优选为正六边形结构，其上分布的多个区域21为等边三角形结构，但并不意味着反射镜格栅2和其上分布的多个区域21仅限定于该种结构，其他类型结构，如三角形、正方形、平行四边形、正六边形等，都是本申请所允许的，技术人员可以根据实际需要呈现的效果设定合适的反射镜格栅2及区域21的结构。

优选地，反射镜格栅2可以采用红色、白色、黑色不透光PC材质，并在其侧面覆盖金属镀层，需要注意的是，反射镜格栅2与扩散膜3、电路板5结合的端面禁止覆盖金属镀层，以维持反射镜格栅2原材料颜色，一方面可以防止底部电路板5上的走线之间发生短路；另一方面与扩散膜3配合，在LED灯1不点亮的时候使多发光区域21的分隔界线不明显。优选地，金属镀层为铝层，可以对反射镜格栅2进行全部镀铝或局部镀铝工艺处理以增强单个小发光区域21内的LED灯1光线的反射，每个小发光区域21内侧壁全部进行镀铝处理，有助于提高LED灯1光线在区域21内的反射，增强亮度，使发光区域和不点亮的格栅轮廓暗区形成高对比度。

本申请所提供的多发光区域面光源，包括电路板、LED灯、反射镜格栅和扩散膜，其中，LED灯焊接在电路板上，反射镜格栅设置在电路板上，且其上布置有多个相分隔区域，每个区域中心设置一个LED灯，每个LED灯独立控制，通过反射镜格栅将单个LED灯进行隔离，同时能够增强单个区域中的光线反射；此外，为了确保每个LED灯具有较好的面光源发光效果，经反复试验确定出不同LED灯需要配置具有不同高度的反射镜格栅，其高度与相邻两个LED灯的间距以及LED灯的出光角度有关；最后，在反射镜格栅远离电路板的一侧铺设扩散膜，扩散膜上设置有光学花纹，通过将LED灯光线在光学花纹上发生散射，并结合反射镜格栅的反射作用，使得经本申请所提供的多发光区域面光源所发出的光线均匀柔和。本申请解决了如何利用传统的LED点光源，经济简易的实现美观的面光源效果，同时使该面光源又能进行多区域像素化发光区域分割及每个发光区域的独立控制，使其满足用户的交互需求。

进一步地，本申请提供一种车灯模组，车灯模组由以上所述的多发光区域面光源组成，LED灯与电路板焊接连接，反射镜格栅与电路板铆接连接。车灯模组可由一个或多个图1所示的多发光区域面光源组成，优选地，每个多发光区域面呈正六边形，其上均匀分布有96个可独立控制的LED灯，能够以最少的LED灯实现点光源到面光源的转换，每个独立发光区域内仅需1颗LED灯即可达到非常均匀的面光源效果，且每个小的发光区域内的LED灯点亮熄灭可独立控制，从而便于提高车灯的交互效果，降低智能车载灯的生产成本。

本申请所提供的车灯，由本申请所提供的多发光区域面光源组成，其中，多发光区域面光源具有不同的外形结构，车灯模组也可由多个不同结构的多发光区域面光源拼接而成，从而形成各种具有不同结构形式的车灯。其中多发光区域面光源上的每个发光区域可以定义为一个像素，多个发光区域可以定义为多像素，每个像素可独立控制，由该多发光区域面光源构成的车灯模组，即可实现像素元素显示、动态、字符等应用，使车灯模组具有交互显示信息的功能，可用于有个性化需求的汽车车灯行业，尤其是信号灯领域，满足了未来智能车灯的交互性需求。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种多发光区域面光源，其特征在于，包括：

电路板；

LED灯，所述LED灯设置在所述电路板上；

反射镜格栅，所述反射镜格栅设置在所述电路板上，所述反射镜格栅包括多个相分隔区域，每个所述区域的中心设置一个所述LED灯，每个所述LED灯独立控制，且相邻两个所述LED灯的光学中心间距L与所述反射镜格栅的高度H之间满足公式：L/H＝tan(δ/2),其中，δ为所述LED灯的发光经过扩散膜之后的出光角度；

所述扩散膜设置在所述反射镜格栅上并覆盖所述LED灯。

2.根据权利要求1所述的多发光区域面光源，其特征在于，所述扩散膜的扩散膜角度α与所述LED灯的光源角度β以及所述LED灯的出光角度δ满足公式：α²+β²＝δ²。

3.根据权利要求1所述的多发光区域面光源，其特征在于，所述扩散膜的表面设置有遮蔽纹理，所述遮蔽纹理用以遮挡所述反射镜格栅的轮廓线。

4.根据权利要求3所述的多发光区域面光源，其特征在于，所述遮蔽纹理包括按照所述反射镜格栅的横截面形状印刷出相应的轮廓形状，并以实心颜色填充所述轮廓形状，所述轮廓形状的颜色与所述电路板的颜色相同。

5.根据权利要求1所述的多发光区域面光源，其特征在于，所述扩散膜与所述反射镜格栅通过激光焊接连接。

6.根据权利要求1所述的多发光区域面光源，其特征在于，所述反射镜格栅的多个区域内侧设有金属镀层，所述反射镜格栅与所述扩散膜和所述电路板结合的端面保持所述反射镜格栅的原材料颜色。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的多发光区域面光源，其特征在于，还包括壳体，所述壳体与所述电路板连接，所述扩散膜经所述壳体压贴在所述反射镜格栅上。

8.根据权利要求7所述的多发光区域面光源，其特征在于，所述电路板沿各个边交错设置凸起和凹槽，所述壳体与所述电路板相对的一面交错设置卡接头和卡接槽，所述凸起与所述卡接槽配合连接，所述凹槽与所述卡接头配合连接。

9.根据权利要求1所述的多发光区域面光源，其特征在于，多个所述LED灯采用共阳极或共阴极方式连接。

10.根据权利要求1所述的多发光区域面光源，其特征在于，所述LED灯的尺寸为2mm×2mm以下，所述LED灯的发光光强为四周强而中心弱的类型。

11.一种车灯模组，其特征在于，所述车灯模组由权利要求1-10中任一项所述的多发光区域面光源组成，其中，所述LED灯与所述电路板焊接连接，所述反射镜格栅与所述电路板铆接连接。

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