CN220870678U - 一种灯具光学系统与车灯 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种灯具光学系统与车灯。该灯具光学系统包括光源、聚光件、第一厚壁件和第二厚壁件；聚光件设置在第一厚壁件上，且聚光件朝向光源的出光侧，以使光源出射的光线经聚光件进入第一厚壁件；第一厚壁件具有第一反射面和聚光部，第一反射面位于聚光件的下方，以使进入第一厚壁件的光线经第一反射面反射后形成沿水平方向的光，沿水平方向的光经聚光部折射形成平行光；第二厚壁件设置在第一厚壁件出光侧，第二厚壁件与第一厚壁件之间具有空气隙，第一厚壁件中出射的光线穿过空气隙后进入第二厚壁件中，以从第二厚壁件射出。本申请的灯具光学系统与车灯，通过第一反射面反射和聚光部折射使光线分布更加均匀，提高了光线的照射范围。

Description

一种灯具光学系统与车灯

技术领域

本申请涉及车灯技术领域，尤其涉及一种灯具光学系统与车灯。

背景技术

汽车信号灯是汽车的重要组成部分，用于在夜晚行车或驻车时给行人以警示。汽车信号灯包括多个光源和厚壁件。

在现有技术中，厚壁件发光结构包括多个全反射斜面，光经过各斜平面反射逐步改变传输方向，使光线扩散出来。

但是，仅通过斜平面反射改变光的传输方向，汽车信号灯容易出现暗区，点亮效果不均匀。

实用新型内容

本申请提供一种灯具光学系统与车灯，用以解决现有技术中汽车信号灯容易出现暗区，点亮效果不均匀的问题。

一方面，本申请提供一种灯具光学系统，包括光源、聚光件、第一厚壁件和第二厚壁件；聚光件设置在第一厚壁件上，且聚光件朝向光源的出光侧，以使光源出射的光线经聚光件进入第一厚壁件；第一厚壁件具有第一反射面和聚光部，第一反射面位于聚光件的下方，以使进入第一厚壁件的光线经第一反射面反射后形成沿水平方向的光，沿水平方向的光经聚光部折射形成平行光；第一厚壁件朝向第二厚壁件的一端外表面至少一面设置有皮纹，用于防止进入第一厚壁件的光线从第一厚壁件的侧壁射出；第二厚壁件设置在第一厚壁件出光侧，第二厚壁件与第一厚壁件之间具有空气隙，第一厚壁件中出射的光线穿过空气隙后进入第二厚壁件中，以从第二厚壁件射出。

在一种可能实现的方式中，本申请提供的灯具光学系统，聚光件朝向出光侧的一面上设置有入光槽，入光槽沿光源的中轴线延伸设置，入光槽的底面为弧面，入光槽的侧面为朝向入光槽的底面倾斜的第二反射面；入光槽的底面朝向入光槽的槽口的投影位于槽口内。

在一种可能实现的方式中，本申请提供的灯具光学系统，第一反射面为斜平面，第一反射面与水平方向的夹角为45°。

在一种可能实现的方式中，本申请提供的灯具光学系统，第一厚壁件上设置有通槽，通槽位于聚光件和第二厚壁件之间，通槽从第一厚壁件设置聚光件的一面至第一厚壁件背离聚光部的一面贯通第一厚壁件；

通槽靠近聚光件的侧面为第一聚光面，通槽背离聚光件的侧面为第二聚光面，第一聚光面和第二聚光面形成聚光部。

在一种可能实现的方式中，本申请提供的灯具光学系统，第一聚光面为平面，第二聚光面为自由曲面，第二聚光面的凸面朝向第一聚光面。

在一种可能实现的方式中，本申请提供的灯具光学系统，第一聚光面和第二聚光面均为自由曲面，第一聚光面的凸面朝向第二聚光面，第二聚光面的凸面朝向第一聚光面。

在一种可能实现的方式中，本申请提供的灯具光学系统，第一厚壁件设置聚光件的一端相对的两个侧壁为第三反射面，第三反射面为开口朝向第二厚壁件的抛物面，经第一反射面反射后出射的光线经第三反射面反射形成平行光。

在一种可能实现的方式中，本申请提供的灯具光学系统，第一厚壁件具有第一出光面，第一出光面朝向第二厚壁件；第一出光面的表面设置有纵向条状花纹，用于发散平行光。

在一种可能实现的方式中，本申请提供的灯具光学系统，第二厚壁件具有入光面和第二出光面；入光面朝向第一厚壁件，入光面的表面设置有纵向条状花纹，用于发散光线；第二出光面背离第一厚壁件，第二出光面的表面设置有玉米粒花纹，用于发散光线。

另一方面，本申请提供一种车灯，包括多个上述任一灯具光学系统。

本申请提供的一种灯具光学系统与车灯，包括光源、聚光件、第一厚壁件和第二厚壁件。光源出射的光线，经过聚光件的入光槽进入第一厚壁件中，光线经第一反射面反射形成沿水平方向的光，沿水平方向的光经聚光部的折射形成平行光。平行光经第一厚壁件的第一出光面发散后射出第一厚壁件，并经过入光面进入第二厚壁件中。第二厚壁件的入光面和第二出光面均有光的发散的作用，因此光线经过多次发散后最终自第二出光面射出。通过第一反射面反射、聚光部折射以及第一出光面、入光面和第二出光面对光的发散，以多种方式多次改变光的方向，使光的分布更加均匀，使车灯的点亮效果更好。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的灯具光学系统的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的灯具光学系统的俯视图；

图3为图2的侧视图；

图4为图1的另一视角的结构示意图；

图5为图1再一视角的结构示意图；

图6为图1中第一出光面的结构示意图；

图7为图1中第二出光面的结构示意图；

图8为本申请实施例的灯具光学系统的光路图；

图9为光线在第一厚壁件中传播的光路图；

图10为图1中第一厚壁件的外表面的结构示意图。

附图标记说明：

100-光源；

110-虚拟光源；

200-聚光件；

210-入光槽；

220-第二反射面；

300-第一厚壁件；

310-第一反射面；

320-聚光部；

321-第一聚光面；

322-第二聚光面；

330-通槽；

340-第三反射面；

350-第一出光面；

360-皮纹；

400-第二厚壁件；

410-入光面；

420-第二出光面。

通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

正如背景技术所展现的，在现有技术中，汽车信号灯内的厚壁件发光结构通过设置多个全反射面逐步改变光源出射的光线的方向，使光线扩散出来，但是此种方式容易造成汽车信号灯出现暗区，点亮效果不均匀的问题。

针对上述技术问题，本申请实施例提供一种灯具光学系统与车灯，该灯具光学系统包括光源、聚光件、第一厚壁件和第二厚壁件。光源出射的光线首先经过聚光件进入第一厚壁件中，该光线经过第一反射面的反射形成与水平方向平行的光，后经过聚光部的折射形成平行光。平行光经过第一厚壁件的第一出光面扩散后射出第一厚壁件，再经过第二厚壁件的入光面再次扩散后进入第二厚壁件，最后经过第二厚壁件的第二出光面第三次扩散后从第二厚壁件射出。由此光源出射的光线经过不同形状结构的反射、折射和散射后逐渐改变光的传播方向，使光线分布更加均匀，避免车灯出现暗区。

下面以具体实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细的说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本申请的实施例进行描述：

需要说明的是，本申请实施例提供的灯具光学系统可应用于各种不同的车灯上。

参见图1、图2和图10所示，本申请实施例的灯具光学系统，包括光源100、聚光件200、第一厚壁件300和第二厚壁件400；聚光件200设置在第一厚壁件300上，且聚光件200朝向光源100的出光侧，以使光源100出射的光线经聚光件200进入第一厚壁件300；第一厚壁件300具有第一反射面310和聚光部320，第一反射面310位于聚光件200的下方，以使进入第一厚壁件300的光线经第一反射面310反射后形成沿水平方向的光，沿水平方向的光经聚光部320折射形成平行光；第一厚壁件300朝向第二厚壁件400的一端外表面至少一面设置有皮纹360，用于防止进入第一厚壁件300的光线从第一厚壁件300的侧壁射出；第二厚壁件400设置在第一厚壁件300出光侧，第二厚壁件400与第一厚壁件300之间具有空气隙，第一厚壁件300中出射的光线穿过空气隙后进入第二厚壁件400中，以从第二厚壁件400射出。

在本申请中，光源100出射的光线经过聚光件200的汇聚进入第一厚壁件300中，首先经过第一反射面310的反射改变光的方向，使光线全部与水平方向平行，以使光线向聚光部320所在的方向传输，之后经过聚光部320的，光线发生折射，再次改变传输方向，形成平行光。之后平行光经过第一厚壁件300和第二厚壁件400扩散后从第二厚壁件400射出。在第一厚壁件300朝向第二厚壁件400的一端外表面设置皮纹360，可以防止部分存在倾斜角度的光线在第一厚壁件300的侧壁反射或折射后自第一厚壁件300的侧壁射出，降低光的损失。

需要说明的是，光源100为发光二极管(Light Emitting Doide,LED)，有能耗低，使用寿命长，回应时间快的优点。聚光件200、第一厚壁件300和第二厚壁件400均可以选用透明的聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)，透光率高，可以减少光的损失。第一反射面310需为全反射面，以降低在反射过程中光的损失。

由此，光源100出射的光线先反射后折射形成平行光后再经过发散后射出，可以避免车灯出现暗区或光斑使光线的分布更加均匀。第一厚壁件300和第二厚壁件400之间存在空气隙，可以进一步提高光的均匀性，同时双厚壁件组合的结构还可以提高灯具光学系统的灵活度和自由度。

此外，通过折射改变光的传播方向相较于通过多个反射面反射获得平行光，可以有效缩短第一厚壁件300的长度，节省灯具光学系统整体的制作成本和占用空间。第二厚壁件400的厚度可以设置为5mm，降低第二厚壁件的厚度可以进一步降低灯具光学系统的占用空间及制作成本。

在一些可实现的方式中，参见图1、图3和图8所示，本申请实施例的聚光件200朝向出光侧的一面上设置有入光槽210，入光槽210沿光源100的中轴线延伸设置，入光槽210的底面为弧面，入光槽210的侧面为朝向入光槽210的底面倾斜的第二反射面220；入光槽210的底面朝向入光槽210的槽口的投影位于槽口内。

可以理解地，由于光源100出射的光线是沿各方向传输的，为保证光线沿竖直方向进入第一厚壁件300，需要将入光槽210的底面设置为弧面，可以改变光源100出射光线的传输方向。入光槽210的侧面为第二反射面220，第二反射面220为斜平面，通过反射起到聚光的作用，使各个方向的光线都能汇聚起来进入第一厚壁件300中，射向第一反射面310，降低光的损失率。

在一些可实现的方式中，参见图1、图3和图8所示，本申请实施例的第一反射面310为斜平面，第一反射面310与水平方向的夹角为45°。

在具体实现时，进入第一厚壁件300的光线沿竖直方向射向第一反射面310，第一反射面310与水平方向夹角为45°，因此光线经过反射后传输方向变为水平方向，由此可以确保反射后的光线能够顺利射向聚光部320，减少光的损失率。

在一些可实现的方式中，参见图1、图2和图4所示，本申请实施例的第一厚壁件300上设置有通槽330，通槽330位于聚光件200和第二厚壁件400之间，通槽330从第一厚壁件300设置聚光件200的一面至第一厚壁件300背离聚光部320的一面贯通第一厚壁件300；通槽330靠近聚光件200的侧面为第一聚光面321，通槽330背离聚光件200的侧面为第二聚光面322，第一聚光面321和第二聚光面322形成聚光部320。

可以理解地，光线从第一厚壁件300中经过第一聚光面321射入通槽330中，光的介质变为空气，光线发生折射，之后光线由通槽330经过第二聚光面322射入第一厚壁件300中，光的介质再次变化，光线再次折射改变传输方向，最终形成平行光。通过设置通槽330，利用光的介质的转变使光发生折射改变传输方向，可以提高光线的均匀性，同时还具有制作工艺简单成本较低的优点。

在一些可实现的方式中，参见图1所示，本申请实施例的第一聚光面321为平面，第二聚光面322为自由曲面，第二聚光面322的凸面朝向第一聚光面321。

在具体实现时，第一聚光面321、第二聚光面322以及通槽330共同构成类似平凹透镜的结构，光线自第一聚光面321的平面入射，自第二聚光面322的凹面出射，形成平行光，提高光的均匀性。

在一些可实现的方式中，参见图1、图2和图9所示，本申请实施例的第一聚光面321和第二聚光面322均为自由曲面，第一聚光面321的凸面朝向第二聚光面322，第二聚光面322的凸面朝向第一聚光面321。

在一些实施例中，第一聚光面321、第二聚光面322以及通槽330共同构成类似凹透镜的结构，光线自第一聚光面321的平面入射，自第二聚光面322的凹面出射，形成平行光，使光的分布更加均匀，避免车灯出现亮斑。

在一些可实现的方式中，参见图2、图8和图9所示，本申请实施例的第一厚壁件300设置聚光件200的一端相对的两个侧壁为第三反射面340，第三反射面340为开口朝向第二厚壁件400的抛物面，经第一反射面310反射后出射的光线经第三反射面340反射形成平行光。

具体的，经过第一反射面310反射后存在部分偏角较大无法射向第一聚光面321的光线，偏角较大的光线会直接射向第一厚壁件300的侧壁并发生反射，因此将第一厚壁件300的侧壁设置聚光件的设置为第三反射面340，以改变光的传输方向，第三反射面340为抛物面的一部分，经过第一反射面310反射后的光线经过第三反射面340再次反射形成平行光。

需要说明的是，进入第一厚壁件300的光线经过第一反射面310反射后，形成的沿水平方向的光线的虚拟光源110位于第一反射面310背离聚光部320的一侧，抛物面的焦点应为虚拟光源110所在之处，由此可以改变经第一反射面310反射后的光线的传输方向，形成平行光。

在一些可实现的方式中，参见图1、图3和图6所示，本申请实施例的第一厚壁件300具有第一出光面350，第一出光面350朝向第二厚壁件400；第一出光面350的表面设置有纵向条状花纹，用于发散平行光。

在本申请中，经过聚光部320折射和第三反射面340反射形成的平行光经过第一出光面350扩散后射出第一厚壁件300。第一出光面350上设置条状花纹和皮纹，可以使光线扩散更加均匀。

在一些可实现的方式中，参见图3、图5和图7所示，本申请实施例的第二厚壁件400具有入光面410和第二出光面420；入光面410朝向第一厚壁件300，入光面410的表面设置有纵向条状花纹，用于发散光线；第二出光面420背离第一厚壁件300，第二出光面420的表面设置有玉米粒花纹，用于发散光线。

需要说明的是，第一厚壁件300出射的光线依次穿过空气隙后经入光面410进入第二厚壁件400，后经第二出光面420从第二厚壁件400射出。入光面410的表面设置条状花纹和皮纹，第二出光面420的表面设置玉米粒花纹，均起到对光线的发散作用，一方面使光线的分布更加均匀，另一方面可以扩大光线的照射范围。

在具体实现时，光线自进入第二厚壁件400中至从第二厚壁件400中射出，其展开宽度逐渐加大，最终达到35mm左右，因此第二出光面420的面积需大于入光面410的面积，以确保第二厚壁件400中的光线能够全部经第二出光面420射出，提高光的均匀性，降低光的损失率。

本申请实施例还提供了一种车灯，包括多个上述任一灯具光学系统。

其中，灯具光学系统的结构和工作原理在上述实施例中进行了详细说明，此处不再一一赘述。

在本申请中，一个车灯中设置多个上述灯具光学系统，本申请的灯具光学系统光线展开宽度大，可以减少灯具光学系统的设置数量，降低车灯的生产制作成本。此外本申请的灯具光学系统采用的双厚壁件组合的结构，在空间布置上更加灵活，光线分布更加均匀，避免车灯上出现暗区或光斑，提高车灯的点亮效果。

综上，本申请的灯具光学系统与车灯，将光源100出射的光线通过聚光件200汇聚在一起后射入第一厚壁件300，经第一反射面310反射后形成沿水平方向的光，后经聚光部320折射或第三反射面340反射后形成平行光，平行光依次通过第一出光面350、入光面410和第二出光面420三次扩散后射出第二厚壁件400，提高了光线的均匀性以及光线展开宽度，从而减少车灯中灯具光学系统的设置数量，降低车灯制作成本。此外，本申请的灯具光学系统采用双厚壁件组合的结构，第一厚壁件300和第二厚壁件400之间设置空气隙，一方面提高了灯具光学系统安装的自由度和灵活度，另一方面还可以进一步提高光的均匀性。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者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申请实施例中的具体含义。

在本申请实施例或者暗示所指的装置或者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实施例的限制。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非是另有精确具体地规定。

本申请实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

可以理解的是，在本申请的实施例中涉及的各种数字编号仅为描述方便进行的区分，并不用来限制本申请的实施例的范围。

可以理解的是，在本申请的实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请的实施例的实施过程构成任何限定。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求书来限制。

Claims (10)

1.一种灯具光学系统，其特征在于，包括光源、聚光件、第一厚壁件和第二厚壁件；

所述聚光件设置在所述第一厚壁件上，且所述聚光件朝向所述光源的出光侧，以使所述光源出射的光线经所述聚光件进入所述第一厚壁件；

所述第一厚壁件具有第一反射面和聚光部，所述第一反射面位于所述聚光件的下方，以使进入所述第一厚壁件的光线经所述第一反射面反射后形成沿水平方向的光，所述沿水平方向的光经所述聚光部折射形成平行光；

所述第一厚壁件朝向所述第二厚壁件的一端外表面至少一面设置有皮纹，用于防止进入所述第一厚壁件的光线从所述第一厚壁件的侧壁射出；

所述第二厚壁件设置在所述第一厚壁件出光侧，所述第二厚壁件与所述第一厚壁件之间具有空气隙，所述第一厚壁件中出射的光线穿过所述空气隙后进入所述第二厚壁件中，以从所述第二厚壁件射出。

2.根据权利要求1所述的灯具光学系统，其特征在于，所述聚光件朝向所述出光侧的一面上设置有入光槽，所述入光槽沿所述光源的中轴线延伸设置，所述入光槽的底面为弧面，所述入光槽的侧面为朝向所述入光槽的底面倾斜的第二反射面；

所述入光槽的底面朝向所述入光槽的槽口的投影位于所述槽口内。

3.根据权利要求1所述的灯具光学系统，其特征在于，所述第一反射面为斜平面，所述第一反射面与水平方向的夹角为45°。

4.根据权利要求1所述的灯具光学系统，其特征在于，所述第一厚壁件上设置有通槽，所述通槽位于所述聚光件和所述第二厚壁件之间，所述通槽从所述第一厚壁件设置所述聚光件的一面至所述第一厚壁件背离所述聚光部的一面贯通所述第一厚壁件；

所述通槽靠近所述聚光件的侧面为第一聚光面，所述通槽背离所述聚光件的侧面为第二聚光面，所述第一聚光面和所述第二聚光面形成所述聚光部。

5.根据权利要求4所述的灯具光学系统，其特征在于，所述第一聚光面为平面，所述第二聚光面为自由曲面，所述第二聚光面的凸面朝向所述第一聚光面。

6.根据权利要求4所述的灯具光学系统，其特征在于，所述第一聚光面和所述第二聚光面均为自由曲面，所述第一聚光面的凸面朝向所述第二聚光面，所述第二聚光面的凸面朝向所述第一聚光面。

7.根据权利要求1所述的灯具光学系统，其特征在于，所述第一厚壁件设置所述聚光件的一端相对的两个侧壁为第三反射面，所述第三反射面为开口朝向所述第二厚壁件的抛物面，经所述第一反射面反射后出射的光线经所述第三反射面反射形成所述平行光。

8.根据权利要求1至7任一项所述的灯具光学系统，其特征在于，所述第一厚壁件具有第一出光面，所述第一出光面朝向所述第二厚壁件；

所述第一出光面的表面设置有纵向条状花纹，用于发散所述平行光。

9.根据权利要求1所述的灯具光学系统，其特征在于，所述第二厚壁件具有入光面和第二出光面；

所述入光面朝向所述第一厚壁件，所述入光面的表面设置有纵向条状花纹，用于发散光线；

所述第二出光面背离所述第一厚壁件，所述第二出光面的表面设置有玉米粒花纹，用于发散光线。

10.一种车灯，其特征在于，包括多个权利要求1至9任一项所述的灯具光学系统。