TW201527148A - 車輛頭燈裝置 - Google Patents

Abstract

一種車輛頭燈裝置包含一導光板、一光源裝置以及一光形控制板。導光板具有相對設置的一入光側及一反射側，且反射側設有一拋物面。光源裝置設置於入光側且位於重合或鄰近拋物面的一焦點位置處，且拋物面反射光源裝置發出的光束以使光束沿一準直方向行進。光形控制板疊置於導光板的出光面上且具有複數個彼此平行排列的溝槽，各個溝槽設置於光形控制板朝向導光板的一表面，且各個溝槽的長軸方向與準直方向不同。

Description

車輛頭燈裝置

本發明關於一種車輛頭燈裝置。

目前市面上已有不同類型的發光二極體頭燈裝置，如圖8所示，美國專利公告號7731402揭露一種車用頭燈系統100，包含發光二極體光源102、一次光導元件104及二次光導元件106，光導元件104、106可將發光二極體光源102發出的光線匯聚成近似平行光並形成車頭燈照明所需的光形。二次光導元件106的側面可配置兩層彼此正交的增亮膜110、112用以將光線重新導向並回收利用光線。

此外，美國專利公開號2009/0251917揭露一種照明裝置，包括一光源、一光導及兩層增亮膜，用以將從光源發出的光線重新導向並回收利用光線。美國專利公開號2012/0314145揭露一種背光裝置，包括一楔形導光板及一具有稜鏡陣列的導向膜，楔形導光板的底部塗佈有一反射層且其一端部具有波狀表面。光源發出的光線經過導向膜後可形成實質平行的出射光線。美國專利公開號2010/0315833揭露一種光學系統，包括輸入引擎、光學元件、及兩個垂直排列的光學膜，其中各個光學膜為具有柱狀透鏡陣列的膜片以改變出光角度。台灣專利公開號201207452揭露一種光導向膜，光導向膜包括基板層及分別設置於基板層兩對側的多個柱狀透鏡及多個稜鏡結構體，且柱狀透鏡及稜鏡結構體的長軸方向彼此垂直。美國專利公告號7645048揭露一種光學裝置，包括光源、導光板、稜鏡片及反射片，導光板包括第一斜面及第二斜面，反射片設置於導光板下方且具有對應第一斜面及第二斜面的三角形狀。

然而，上述的習知設計通常具有需使用特定透鏡光學 元件、光線控制能力較弱、容易產生較多的雜散光、或散熱解決方案成本高等的問題。

本發明提供一種可避免上述習知設計的問題且能提供良好的出光角度、光形及出光效率的車輛頭燈裝置。

本發明的一實施例提供一種車輛頭燈裝置，，包含一導光板、一光源裝置以及一光形控制板。導光板具有相對設置的一入光側及一反射側，以及相對設置並連接於入光側與反射側之間的一底面及一出光面。導光板的厚度由入光側朝向反射側漸增，且反射側設有一拋物面。光源裝置設置於入光側且位於重合或鄰近拋物面的一焦點位置處，拋物面反射光源裝置發出的至少一光束以使光束沿一準直方向行進。光形控制板疊置於導光板的出光面上，光形控制板具有複數個彼此平行排列的溝槽，各個溝槽設置於光形控制板朝向導光板的一表面，且各個溝槽的長軸方向與準直方向不同。

於一實施例中，各個溝槽的長軸方向實質上垂直於準直方向。

於一實施例中，導光板的入光側設有一入光面，且各個溝槽的長軸方向實質上平行於入光面。

於一實施例中，導光板的出光面與底面於入光側的夾角為2度。

於一實施例中，至少一稜鏡結構設置於光形控制板遠離導光板的一表面上，且稜鏡結構可具有漸變的厚度值。

於一實施例中，光源裝置與拋物面的焦點的距離小於10mm。

於一實施例中，光形控制板的各個溝槽係為V型溝槽，且各個V型溝槽的頂角角度範圍可為45-80度。

於一實施例中，複數個長溝結構可設置於拋物面上以 將入射至反射側的部分光束反射至光形控制板。各個長溝結構可沿實質上垂直於出光面的方向排列於拋物面上，且各個長溝結構的長度可與拋物面的長度實質相同。

於一實施例中，一反射元件設置於鄰近導光板的底面位置處，反射元件具有鄰近入光側的一第一斜面及鄰近反射側的一第二斜面，第一斜面與底面的夾角範圍可為65-90度，且第二斜面與底面的夾角範圍可為2-30度。

本發明另一實施例提供一種車輛頭燈裝置，包含至少一導光板、至少一光源裝置以及一光形控制元件。導光板具有相對設置的一入光側及一反射側，以及相對設置並連接於入光側與反射側之間的一底面及一出光面。導光板的厚度由入光側朝向反射側漸增，且反射側設有一拋物面。光源裝置設置於入光側且位於重合或鄰近拋物面的一焦點位置處，拋物面反射光源裝置發出的至少一光束以使光束沿一準直方向行進。光形控制元件疊置於導光板的出光面上且至少具有複數個彼此平行排列的第一溝槽以及複數個彼此平行排列的第二溝槽。各個第一溝槽及各個第二溝槽設置於光形控制元件朝向導光板的一面，且分別具有一第一長軸方向及一第二長軸方向。第一長軸方向及第二長軸方向不同於準直方向，且第一長軸方向與該第二長軸方向不同。第一長軸方向與第二長軸方向的夾角可大於0度且小於20度。

於一實施例中，光形控制元件係為一光形控制板，且各個第一溝槽與各個第二溝槽分別形成於光形控制板的一表面上的兩相鄰不同區域。

於一實施例中，光形控制元件包含一第一光形控制板及一第二光形控制板，各個第一溝槽形成於第一光形控制板且各個第二溝槽形成於第二光形控制板。

藉由上述各個實施例的設計，因為光源設置於重合或鄰近拋物面的焦點位置處，故拋物面可將光束準直為實質平行光線，且由導光板出光面離開並入射至光形控制板的光線，可經由光形控制 板朝向導光板一面設置的各個溝槽反射，將以較大角度由出光面出射的光線導正為垂直於導光板的方向出光，藉此可控制車輛頭燈裝置的出光角度及於一軸向上的光收歛特性。再者，設置於光形控制板遠離導光板的一表面的稜鏡結構的走向可與溝槽的長軸方向不同，以控制另一軸向上的光收歛特性，且設置於鄰近導光板底面的反射元件可有效回收散逸的光線以提高光線利用率。本發明各個實施例利用導光板搭配光形控制板以產生車用頭燈所需光形的方式，溝槽及稜鏡微結構的角度及分佈可任意變化以控制出光角度並易於調整出所需的對稱或非對稱光形，故不會產生習知設計的光線控制能力較弱、容易產生雜散光、及散熱解決方案成本高等的問題。

本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術特徵中得到進一步的了解。為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例並配合所附圖式，作詳細說明如下。

10、40、50‧‧‧車輛頭燈裝置

12、52a、52b‧‧‧導光板

12a‧‧‧入光側

12b‧‧‧反射側

12c‧‧‧底面

12d‧‧‧出光面

14、54a、54b‧‧‧光源裝置

16、36、56a、56b‧‧‧光形控制板

16a‧‧‧稜鏡結構

22‧‧‧拋物面

24‧‧‧入光面

26‧‧‧長溝結構

32、32a、32b‧‧‧溝槽

42‧‧‧反射元件

42a、42b‧‧‧斜面

56‧‧‧光形控制元件

100‧‧‧車用頭燈系統

102‧‧‧發光二極體光源

104、106‧‧‧光導元件

110、112‧‧‧增亮膜

H‧‧‧準直方向

I、I1、I2‧‧‧光線

V‧‧‧溝槽長軸方向

V1‧‧‧第一長軸方向

V2‧‧‧第二長軸方向

圖1及圖2分別顯示本發明一實施例的車輛頭燈裝置的立體圖及剖面示意圖。

圖3為本發明另一實施例的車輛頭燈裝置的示意圖。

圖4為本發明另一實施例的光形控制板的示意圖。

圖5及圖6的輸出光形示意圖，其中圖5為對應圖1的光形控制板的一光形輸出實施例的示意圖，圖6為對應圖4的光形控制板的一光形輸出實施例的示意圖。

圖7為依本發明的另一實施例，顯示輸出非對稱光形的車輛頭燈裝置的示意圖。

圖8為一習知車用頭燈系統的示意圖。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是 參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。

圖1及圖2分別顯示本發明一實施例的車輛頭燈裝置的立體圖及剖面示意圖。請同時參考圖1及圖2，一種車輛頭燈裝置10包含一導光板12、一光源裝置14以及一光形控制板16。導光板12具有相對設置的一入光側12a及一反射側12b，以及相對設置並連接於入光側12a與反射側12b之間的一底面12c及一出光面12d，底面12c可塗佈一層反射層(未繪示)，且導光板12的厚度可由入光側12a朝反射側12b漸增。於一實施例中，光源裝置14例如可包括發光二極體，且出光面12d與底面12c於入光側12a具有可為2度的夾角，但不限定。導光板12的反射側12b可設有一拋物面22，於本實施例中，拋物面22上可塗佈反射層。入光側12a可設有一入光面24，光源裝置14設置於入光側12a且位於重合或鄰近拋物面22的一焦點位置處。光源裝置14發出的至少一光束經由入光面24進入導光板12，並且光束以一扇形形狀在導光板12內傳遞至反射側12b，藉由拋物面22本身的外形可使被拋物面22反射後的光束沿一準直方向H行進，亦即可使光束匯聚成近似平行的光線，以符合一般車用頭燈光束需投射至遠方的需求。於一實施例中，拋物面22的焦點與光源裝置14的距離例如可小於10mm。複數個長溝結構26可沿著實質上垂直於導光板出光面12d的方向排列於拋物面22上，且各個長溝結構26的長度可與拋物面22的長度實質相同。如圖2箭頭所指的光路所例示，被導光板底面12c反射並朝反射側12b方向行進的光線I，可被長溝結構26反射回導光板12並由出光面12d出光，獲得提高出光效率的效果。再者，光形控制板16疊置於導光板12的出光面12d上，且光形控制板16朝向導光板12的一表面具有複數個彼此平行排列的溝槽32。於本實施例中，各個溝槽32例如為具有縱長外形的V型溝槽但不限定，且V型溝槽的頂角角度範圍例如可為45-80度。各個溝槽32的長軸方向V例如可實質上平行於導光板12的入光面24，即長軸方向V實質上垂質於導光板12的入光面24的法線方向(未圖 示)，亦即各個溝槽32的長軸方向V可實質上垂直於拋物面22反射光源裝置14所發出光束的準直方向H。

藉由上述實施例的設計，從導光板入光側12a入射的光束會傳遞至反射側12b的拋物面22，因導光板12具有厚度由入光側12a朝向反射側12b漸增的楔形外型，經拋物面22反射的光線於導光板12內的界面入射角會隨著楔形變化而越來越小，最終小於臨界角而由導光板12上方的出光面12d出光。因為光源裝置14設置於重合或鄰近拋物面22的焦點位置處，故拋物面22可將光束朝準直方向H準直為實質平行光線，另一方面，由導光板出光面12d離開並入射至光形控制板16的光線，可經由光形控制板16各個溝槽32反射將以較大角度由出光面12d出射的光線導正為垂直於導光板12出射的光線，藉此可控制車輛頭燈裝置10的出光角度及從導光板12出射的光線可於準直方向H上收歛，以調整出適於車用的頭燈裝置的光形。

再者，於本實施例中，光形控制板16遠離導光板12的一表面上可設置至少一稜鏡結構16a，如圖1所示，每一稜鏡結構16a可包含沿著平行溝槽32的長軸方向V且朝一側傾斜的至少一斜面，每一稜鏡結構16a具有漸變的厚度值，以控制另一軸向上的光收歛特性，且稜鏡結構16a可提供控制出光角度及調整光形分佈的效果。另外，稜鏡結構16a的斜面的走向可與溝槽32的長軸方向不同，且稜鏡結構16a可由平面或曲面構成均可而不限定。

圖3為本發明另一實施例的車輛頭燈裝置的示意圖。如圖3所示，車輛頭燈裝置40包含一反射元件42且導光板12的底面12c沒有塗佈反射層。反射元件42設置於鄰近導光板12的底面12c之位置處，反射元件42具有鄰近導光板12的入光側12a的一斜面42a及鄰近導光板12的反射側12b的另一斜面42b，斜面42a的一端與斜面42b的一端相連接，斜面42a與導光板底面12c的夾角範圍實質上為65-90度，且斜面42b與導光板底面12c的夾角範圍實質上為2-30度，值得一提的是斜面42a與導光板底面12c或斜面42b與 導光板底面12c可為未接觸的狀態，所謂夾角，舉例而言，為斜面42a與導光板底面12c分別延伸平面虛擬相交所產生的。藉由反射元件42的設置，例如由導光板底面12c逸出的光線I1可由斜面42a反射後，再經由光形控制板16的溝槽32反射並導正為垂直導光板12的方向出射光線。再者，例如未由光形控制板16出光而被光形控制板16及導光板反射側12b依序反射的光線I2，可由斜面42b反射後，再經由光形控制板16的溝槽32反射並導正為垂直導光板12的方向出射光線。因此，反射元件42可有效回收散逸的光線以提高光利用率。

一般而言，車輛頭燈裝置的出光常需具有非對稱光形的設計，以符合車燈法規要求。如圖4所示，於本發明另一實施例的光形控制板36中，朝向導光板(未圖示)的一表面形成有具不同排列方向的溝槽。詳言之，光形控制板36至少具有複數個彼此平行排列的第一溝槽32a以及複數個彼此平行排列的第二溝槽32b，且具有縱長外形的複數第一溝槽32a及複數第二溝槽32b可設置於光形控制板36朝向導光板(未圖示)的一表面的兩相鄰不同區域，且分別具有一第一長軸方向V1及一第二長軸方向V2。第一長軸方向V1及第二長軸方向V2不同於準直方向H，且第一長軸方向V1與第二長軸方向V2不同。於一實施例中，第一長軸方向V1與第二長軸方向V2的夾角可大於0度且小於20度，且第一長軸方向V1可實質上平行於導光板的入光面(未圖示)。請參考圖5及圖6的輸出光形示意圖，其中圖5為對應圖1的光形控制板的一光形輸出實施例的示意圖，圖6為對應圖4的光形控制板的一光形輸出實施例的示意圖。如圖5所示，車輛頭燈裝置藉由圖1中光形控制板16的設置可提供一水平張角約為15度且垂直張角約為4度的對稱光形，且如圖6所示，車輛頭燈裝置藉由圖4中光形控制板36的設置可獲得於水平及垂直方向均不對稱的非對稱光形，以符合車用頭燈的相關法規的要求，例如ECE法規(Regulation of Economic Commission for Europe)。

圖7為依本發明的另一實施例，顯示輸出非對稱光形 的車輛頭燈裝置的示意圖。如圖7所示，車輛頭燈裝置50的光形控制元件56包含相鄰設置的一第一光形控制板56a及一第二光形控制板56b，第一光形控制板56a至少具有複數個彼此平行排列的第一溝槽32a，且第二光形控制板56b具有複數個彼此平行排列的第二溝槽32b。第一溝槽32a的第一長軸方向V1及第二溝槽32b的第二長軸方向V2不同於準直方向H，且第一長軸方向V1與第二長軸方向V2的夾角大於0度且小於20度，且第一長軸方向V1可實質上平行於導光板的入光面(未圖示)。於本實施例中，第一光形控制板56a及第二光形控制板56b為相鄰且相互平行設置，第一光形控制板56a及第二光形控制板56b可分別搭配不同的導光板52a、52b及光源裝置54a、54b，同樣可獲得輸出非對稱光形的效果。

本發明各個實施例利用導光板搭配光形控制板以產生車用頭燈光形的方式，溝槽及稜鏡微結構的角度及分佈可任意變化以控制出光角度並易於調整出所需的對稱或非對稱光形，故不會產生習知設計的光線控制能力較弱、容易產生雜散光、或散熱解決方案成本高等的問題。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。另外本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。

10‧‧‧車輛頭燈裝置

12‧‧‧導光板

12a‧‧‧入光側

12b‧‧‧反射側

12c‧‧‧底面

12d‧‧‧出光面

14‧‧‧光源裝置

16‧‧‧光形控制板

16a‧‧‧稜鏡結構

22‧‧‧拋物面

24‧‧‧入光面

26‧‧‧長溝結構

32‧‧‧溝槽

H‧‧‧準直方向

V‧‧‧溝槽長軸方向

Claims (20)

1. 一種車輛頭燈裝置，包含：一導光板，具有相對設置的一入光側及一反射側，以及相對設置並連接於該入光側與該反射側之間的一底面及一出光面，其中該導光板的厚度由該入光側朝向該反射側漸增，且該反射側設有一拋物面；一光源裝置，設置於該入光側且位於重合或鄰近該拋物面的一焦點位置處，該拋物面反射該光源裝置發出的至少一光束，以使該光束沿一準直方向行進；以及一光形控制板，疊置於該導光板的該出光面上，該光形控制板具有複數個彼此平行排列的溝槽，該些溝槽設置於該光形控制板朝向該導光板的一表面，且該些溝槽的一長軸方向與該準直方向不同。
2. 如申請專利範圍第1項所述的車輛頭燈裝置，其中該些溝槽的該長軸方向實質上垂直於該準直方向。
3. 如申請專利範圍第1項所述的車輛頭燈裝置，其中該入光側設有一入光面，且該些溝槽的該長軸方向實質上平行於該入光面。
4. 如申請專利範圍第1項所述的車輛頭燈裝置，其中該出光面與該底面於該入光側的夾角為2度。
5. 如申請專利範圍第1項所述的車輛頭燈裝置，更包含：至少一稜鏡結構，設置於該光形控制板遠離該導光板的一表面上。
6. 如申請專利範圍第5項所述的車輛頭燈裝置，其中該稜鏡結構具有漸變的厚度值。
7. 如申請專利範圍第1項所述的車輛頭燈裝置，其中該光源裝置與該拋物面的該焦點的距離小於10mm。
8. 如申請專利範圍第1項所述的車輛頭燈裝置，其中該光形控 制板的該些溝槽係為V型溝槽，且各該V型溝槽的頂角角度範圍為45-80度。
9. 如申請專利範圍第1項所述的車輛頭燈裝置，更包含：複數個長溝結構，設置於該拋物面上以將入射至該反射側的至少部分該光束反射至該光形控制板。
10. 如申請專利範圍第9項所述的車輛頭燈裝置，其中該些長溝結構沿實質上垂直於該出光面的方向排列於該拋物面上，且各該長溝結構的長度與該拋物面的長度實質相同。
11. 如申請專利範圍第1項所述的車輛頭燈裝置，更包含：一反射元件，設置於鄰近該導光板的該底面位置處，其中該反射元件具有鄰近該入光側的一第一斜面及鄰近該反射側的一第二斜面，該第一斜面與該底面的夾角範圍為65-90度，且該第二斜面與該底面的夾角範圍為2-30度。
12. 一種車輛頭燈裝置，包含：至少一導光板，包含相對設置的一入光側及一反射側，以及相對設置並連接於該入光側與該反射側之間的一底面及一出光面，其中該導光板的厚度由該入光側朝向該反射側漸增，且該反射側設有一拋物面；至少一光源裝置，設置於該入光側且位於重合或鄰近該拋物面的一焦點位置處，該拋物面反射該光源裝置發出的至少一光束以使該光束沿一準直方向行進；以及一光形控制元件，疊置於該導光板的該出光面上，該光形控制元件至少具有複數個彼此平行排列的第一溝槽以及複數個彼此平行排列的第二溝槽，該些第一溝槽及該些第二溝槽設置於該光形控制元件朝向該導光板的一面且分別具有一第一長軸方向及一第二長軸方 向，該第一長軸方向及該第二長軸方向不同於該準直方向，且該第一長軸方向與該第二長軸方向不同。
13. 如申請專利範圍第12項所述的車輛頭燈裝置，其中該第一長軸方向與該第二長軸方向的夾角大於0度且小於20度。
14. 如申請專利範圍第12項所述的車輛頭燈裝置，其中該光形控制元件係為一光形控制板，且該些第一溝槽與該些第二溝槽分別形成於該光形控制板的一表面上的兩相鄰不同區域。
15. 如申請專利範圍第12項所述的車輛頭燈裝置，其中該光形控制元件包含一第一光形控制板及一第二光形控制板，該些第一溝槽形成於該第一光形控制板且該些第二溝槽形成於該第二光形控制板。
16. 如申請專利範圍第12項所述的車輛頭燈裝置，其中該光源裝置與該拋物面的該焦點的距離小於10mm。
17. 如申請專利範圍第12項所述的車輛頭燈裝置，更包含：至少一稜鏡結構，設置於該光形控制元件遠離該導光板的一表面上，且該稜鏡結構具有漸變的厚度值。
18. 如申請專利範圍第12項所述的車輛頭燈裝置，更包含：複數個長溝結構，設置於該拋物面上以將入射至該反射側的至少部分該光束反射至該光形控制元件。
19. 如申請專利範圍第18項所述的車輛頭燈裝置，其中該些長溝結構沿實質上垂直於該出光面的方向排列於該拋物面上，且各該長溝結構的長度與該拋物面的長度實質相同。
20. 如申請專利範圍第12項所述的車輛頭燈裝置，更包含：一反射元件，設置於鄰近該導光板的該底面位置處，其中該反射元件具有鄰近該入光側的一第一斜面及鄰近該反射側的一第二斜面，該第一斜面與該底面的夾角範圍為65-90度，且該第二斜面與該 底面的夾角範圍為2-30度。