TWI551811B - 車用照明裝置 - Google Patents

Description

車用照明裝置

本發明是有關於一種照明裝置，且特別是有關於一種車用照明裝置。

車用照明裝置所投射出之光形除了要符合法規對於照明範圍及照度之要求之外，還應具有清晰的明暗截止線(Cut-off line)，以避免對向來車因產生眩光而影響行車安全。現有的車用近燈主要藉由增設遮板以形成清晰的明暗截止線，然而遮板的設置會大幅降低光源的利用率。另一方面，若沒有設置遮板，則難以形成清晰的明暗截止線。是以，如何能在不大幅降低光源的利用率下形成清晰的明暗截止線，實為此領域研發人員亟欲達成的目標之一。

“先前技術”段落只是用來幫助了解本發明內容，因此在“先前技術”段落所揭露的內容可能包含一些沒有構成所屬技術領域中具有通常知識者所知道的先前技術。在“先前技術”段落所揭 露的內容，不代表該內容或者本發明一個或多個實施例所要解決的問題，也不代表在本發明申請前已被所屬技術領域中具有通常知識者所知曉或認知。

本發明提供一種車用照明裝置，其可在不大幅降低光源的利用率下形成清晰的明暗截止線。

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。

為達上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發明之一實施例提供一種車用照明裝置，其包括導光條、至少一光源以及透鏡。導光條具有至少一入光面以及出光面，且出光面的形狀為具有不小於180度內角的多邊形。所述至少一光源鄰近於所述至少一入光面。透鏡鄰近於出光面，且透鏡具有光軸、入光凹槽以及相對於入光凹槽的光投射面。入光凹槽面向導光條且具有入光開口，其中入光開口於垂直於光軸的第一參考平面上的截面積大於導光條的出光面的面積。

在本發明的一實施例中，上述的導光條的入光面的面積大於或等於出光面的面積。

在本發明的一實施例中，上述的導光條的入光面的形狀不同於出光面的形狀。

在本發明的一實施例中，上述的導光條的入光面的形狀 相同於出光面的形狀。

在本發明的一實施例中，上述的至少一光源適於發出光束經由入光面進入導光條，由出光面離開導光條並傳遞至入光凹槽以進入透鏡，且經由光投射面離開透鏡。

在本發明的一實施例中，上述的導光條的入光面以及出光面彼此平行，且入光面以及出光面垂直於光軸。

在本發明的一實施例中，上述的導光條的入光面以及出光面彼此不平行。

在本發明的一實施例中，上述的導光條為實心結構。

在本發明的一實施例中，上述的導光條為空心結構，導光條具有內壁，且內壁上形成有反射層。

在本發明的一實施例中，上述的至少一入光面以及所述至少一光源的數量分別為兩個以上。

在本發明的一實施例中，上述的至少一入光面的數量對應於至少一光源的數量。

在本發明的一實施例中，上述的光源包括至少一發光元件。

在本發明的一實施例中，上述的導光條的出光面與入光開口在光軸上的距離大於或等於0。

在本發明的一實施例中，上述的透鏡還具有主擴光面、至少一次擴光面以及至少一聚光面，光軸穿過主擴光面，次擴光面環繞主擴光面，聚光面環繞次擴光面。

在本發明的一實施例中，上述的主擴光面為朝入光開口凸出的曲面。

在本發明的一實施例中，上述的次擴光面為曲面或平面，聚光面為曲面或平面。

在本發明的一實施例中，上述的主擴光面不對稱於平行於光軸的第二參考平面。

基於上述，本發明的實施例至少具有以下其中一個優點或功效。藉由使自光源輸出之光束先經由導光條的作用再入射進透鏡，導光條的出光面可視為一虛擬之光源，藉由改變導光條的出光面的形狀，即可調變自透鏡輸出的光形。如此，本發明的車用照明裝置可以不用藉由遮板的設置來形成清晰的明暗截止線，從而可改善習知光源利用率大幅降低的情形。此外，藉由使導光條的出光面的面積小於入光開口的截面積，出光面相對於透鏡而言可近似一點光源，從而可提升透鏡準直化光束的效果，而有助於使車用照明裝置所投射出之光形符合法規的要求。

為讓本發明的上述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。

100、200‧‧‧車用照明裝置

110、110A、110B、110C、110D、110E‧‧‧導光條

120‧‧‧光源

130、130A、130B‧‧‧透鏡

A‧‧‧截面

A1‧‧‧主擴光區

A2‧‧‧次擴光區

A3‧‧‧聚光區

BM‧‧‧光束

D‧‧‧距離

H-H‧‧‧水平線

L‧‧‧明暗截止線

LN‧‧‧入光凹槽

O‧‧‧入光開口

OX‧‧‧光軸

R1‧‧‧第一參考平面

R1’、R1”‧‧‧參考平面

R2‧‧‧第二參考平面

S1‧‧‧入光面

S2‧‧‧出光面

S3‧‧‧頂面

SA、SA’‧‧‧主擴光面

SB‧‧‧次擴光面

SC‧‧‧聚光面

SI‧‧‧內壁

SO‧‧‧光投射面

SS‧‧‧光形

V-V‧‧‧鉛直線

A-A’、B-B’‧‧‧水平線段

θ、θ1、θ2‧‧‧內角

θ3、θ4‧‧‧銳角

圖1A是依照本發明的第一實施例的一種車用照明裝置的剖面示意圖。

圖1B是圖1A的導光條的出光面的正視示意圖。

圖1C是圖1A的車用照明裝置所投射出之光形的示意圖。

圖2A是圖1A的導光條的第一種實施方式的示意圖。

圖2B及圖2C分別是圖2A的導光條的入光面及出光面的正視示意圖。

圖3A是圖1A的導光條的第二種實施方式的示意圖。

圖3B及圖3C分別是圖3A的導光條的入光面及出光面的正視示意圖。

圖3D是圖3A的導光條在剖面A的剖面示意圖。

圖4至圖6分別是圖1A的導光條的第三種至第五種實施方式的示意圖。

圖7A是依照本發明的第二實施例的一種車用照明裝置的剖面示意圖。

圖7B是圖7A的車用照明裝置所投射出之光形的示意圖。

圖8是圖7A的透鏡的另一種剖面示意圖。

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一較佳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1A是依照本發明的第一實施例的一種車用照明裝置的剖面示意圖。圖1B是圖1A的導光條的出光面的正視示意圖。圖1C是圖1A的車用照明裝置所投射出之光形的示意圖。請參照圖1A至圖1C，車用照明裝置100包括導光條110、至少一光源120以及透鏡130。

導光條110具有至少一入光面S1以及出光面S2。如圖1A所示，導光條110可為實心結構，其中入光面S1與出光面S2彼此相對。入光面S1的形狀可依據光源120的設計而有所不同。在本實施例中，入光面S1的形狀相同於出光面S2的形狀，且入光面S1的面積相同於出光面S2的面積，但本發明不限於此。

出光面S2的形狀為具有不小於180度內角θ的多邊形。具體地，出光面S2的形狀可配合歐洲經濟委員會(Economic Commission of Europe，簡稱ECE)第112條規定(簡稱R112)的非對稱光形。如圖1B所示，出光面S2的形狀可為凹六邊形，且內角θ可為225度，但不以此為限。

光源120鄰近於入光面S1，且適於朝入光面S1發出光束BM。舉例來說，光源120可包括至少一發光元件(未繪示)以及至少一電路板(未繪示)。發光元件例如為發光二極體並設置於電路板上，且發光元件與電路板的數量比可以是一對一或多對一，然而本發明並不以此為限，發光元件亦可以是雷射二極體或其他適當光源，多個發光元件亦可設置於同一電路板上。

光源120發出的光束BM經由入光面S1進入導光條 110，並經由出光面S2離開導光條110並傳遞至透鏡130的入光凹槽LN以進入透鏡130。透鏡130鄰近於導光條110的出光面S2，來自出光面S2的光束BM適於經由光投射面SO離開透鏡130並投射至車用照明裝置100的外部。以近光燈為例，圖1C之光形SS例如是車用照明裝置100於車體前方25公尺處且垂直於地面的一平面上的投射光形。由於車用照明裝置100是利用透鏡130於車體的前方形成實像，因此由車用照明裝置100所投射出之光形SS會相似於出光面S2的形狀，且出光面S2的形狀與光形SS會上下顛倒且左右相反(如圖1B及圖1C所示)。據此，藉由改變導光條110的出光面S2的形狀，即可對透鏡130所投射的光形SS進行調變，且可於光形SS中形成清晰的明暗截止線L。換句話說，車用照明裝置100可以不用藉由遮板的設置去遮蔽部分光束BM以形成清晰的明暗截止線L。因此，車用照明裝置100可在不大幅降低光源120的利用率下形成清晰的明暗截止線L。

請再參照圖1A，透鏡130例如是全反射透鏡，透鏡130具有光軸OX、入光凹槽LN以及相對於入光凹槽LN的光投射面SO。入光凹槽LN面向導光條110且具有入光開口O，其中入光開口O於垂直於光軸OX的第一參考平面R1上的截面積大於導光條110的出光面S2的面積。由於透鏡130可有效地將來自光源120的光束BM加以準直化，因此藉由適當地設計透鏡130(例如修改透鏡130的各全反射面的設計)，即可使車用照明裝置100所投射出之光形SS符合相關法規的要求。具體地，如圖1C所示，若以 光軸OX為中心繪示出相互垂直的水平線H-H以及鉛直線V-V，則以左側駕駛而言，明暗截止線L於鉛直線V-V右側的水平線段A-A’位於水平線H-H上方，而明暗截止線L於鉛直線V-V左側的水平線段B-B’位於水平線H-H下方。

在本實施例中，導光條110的出光面S2與入光凹槽LN的入光開口O在光軸OX上相隔距離D。但本發明不限於此，在另一實施例中，出光面S2與入光開口O在光軸OX上的距離D也可等於0。換句話說，出光面S2與入光開口O可彼此切齊。由於出光面S2與透鏡130的相對位置可藉由機構組裝而精確對位，因此能夠補償發光元件封裝時的誤差以及發光元件與電路板組裝時的公差，從而提升車用照明裝置100的光學效果。

以下以圖2A至圖6說明圖1A之導光條的其他實施型態。圖2A是圖1A的導光條的第一種實施方式的示意圖。圖2B及圖2C分別是圖2A的導光條的入光面及出光面的示意圖。圖3A是圖1A的導光條的第二種實施方式的示意圖。圖3B及圖3C分別是圖3A的導光條的入光面及出光面的示意圖。圖3D是圖3A的導光條在剖面A的剖面示意圖。圖4至圖6分別是圖1A的導光條的第三種至第五種實施方式的示意圖。如圖2A至圖2C所示，導光條110A可為實心結構，其中導光條110A的入光面S1的面積可大於出光面S2的面積，且導光條110A的入光面S1的形狀可相同於出光面S2的形狀。如圖3A至圖3D所示，導光條110B與導光條110A類似，差異在於導光條110B的入光面S1的形狀可不 同於出光面S2的形狀。舉例而言，入光面S1的形狀可為矩形，入光面S1平行於出光面S2，其中位於入光面S1與出光面S2之間且平行於入光面S1與出光面S2的截面A的面積例如由入光面S1往出光面S2的方向遞減，且內角θ1例如由180度遞增至內角θ(例如是225度)，這樣的設計可令導光條110B在製造時(例如以射出成形方式製造)具有較佳的成形性。

如圖4所示，導光條110C與前述的導光條110A、110B類似，差異在於導光條110C可為空心結構，導光條110C的內壁SI上形成有反射層。如此一來，由光源120發出的光束BM即可藉由反射的方式傳遞於導光條110C中。。在上述實施例中，入光面S1的面積可因應不同規格之發光元件而改變，因此光源120可因應不同的設計需求而選用不同規格之發光元件。

如圖5所示，導光條110D與前述的導光條110A~110C類似，差異在於導光條110D具有多個入光面S1(繪示為2個)，且每一入光面S1皆連通出光面S2。在此架構下，圖1A中光源120的數量也可對應調整為兩個以上，較佳的是入光面S1的數量對應於光源的數量。由於本實施例可藉由增加入光面S1的數量來提升出光面S2之亮度，而無須增加透鏡130的數量，因此在提升亮度的同時，可避免大幅增加車用照明裝置100的總體體積及成本。

在圖1至圖5的實施例中，導光條110~110D的入光面S1以及出光面S2皆繪示為彼此平行，且入光面S1以及出光面S2垂直於光軸OX。但本發明不限於此，入光面S1以及出光面S2 也可彼此不平行。如圖6所示，導光條110E與前述的導光條110~110D類似，差異在於出光面S2不與光軸OX垂直，且出光面S2與導光條110E的頂面S3所夾的內角θ2可小於90度。藉由使出光面S2傾斜地朝下，可以減少灰塵附著於出光面S2。

圖7A是依照本發明的第二實施例的一種車用照明裝置的剖面示意圖。圖7B是圖7A的車用照明裝置所投射出之光形的示意圖。請先參照圖7A及圖7B，車用照明裝置200與車用照明裝置100相似，相同的元件以相同或相似的標號表示。車用照明裝置200與車用照明裝置100的主要差異在於透鏡130A的設計。

如圖7A所示，透鏡130A具有主擴光面SA、次擴光面SB以及聚光面SC，其中光軸OX穿過主擴光面SA，主擴光面SA位於入光凹槽LN內，次擴光面SB環繞主擴光面SA且分別連接於聚光面SC與入光凹槽LN，聚光面SC環繞次擴光面SB且分別連接於光投射面SO與次擴光面SB。主擴光面SA適於將光束BM投射至圖7B的主擴光區A1中，次擴光面SB適於將光束BM投射至圖7B的次擴光區A2中，且聚光面SC適於將光束BM投射至圖7B的聚光區A3中。藉由適當的設計，即可調控主擴光區A1、次擴光區A2以及聚光區A3的照度，以符合法規之要求。圖7A中僅示意性地繪示一個次擴光面SB以及一個聚光面SC，然而本發明並不以此為限，透鏡130A亦可具有多個次擴光面SB與多個聚光面SC。

在本實施例中，主擴光面SA為朝入光開口O凸出的曲 面。此曲面相對於平行於光軸OX的第二參考平面R2可為旋轉對稱，但不以此為限。次擴光面SB以及聚光面SC可為曲面或平面，其中次擴光面SB例如是直接與聚光面SC連接，或是次擴光面SB與聚光面SC之間具有一段差，本發明並不以此為限。圖7A中，參考平面R1’與R1”例如是垂直於光軸OX且平行於第一參考平面R1，次擴光面SB與參考平面R1’於透鏡130A中具有銳角θ3，且聚光面SC與參考平面R1”於透鏡130A中具有銳角θ4。值得注意的是，本發明並不限定銳角θ3與θ4之間的相對大小關係，藉由調整銳角θ3及銳角θ4，即可使聚光面SC達到光束準直化的效果。

圖8是圖7A的透鏡的另一種剖面示意圖。請參照圖8，透鏡130B與上述的透鏡130A相似，主要差異在於，透鏡130B的主擴光面SA’不對稱於平行於光軸OX的第二參考平面R2，以使自車用照明裝置投射出之光束往水平線H-H(參見圖7B)的下方平移，而有助於符合法規對於光形SS的要求。第二參考平面R2例如是平行於地面或垂直於第一參考平面R1，本發明對此並不加以限制。

綜上所述，本發明的實施例至少具有以下其中一個優點或功效。藉由使自光源輸出之光束先經由導光條的作用再入射進透鏡，導光條的出光面可視為一虛擬之光源，從而，藉由改變導光條的出光面的形狀，即可調變自透鏡輸出的光形，而可以不用藉由檔板的設置來形成明暗截止線。因此，本發明的車用照明裝置可在不大幅降低光源的利用率下形成清晰的明暗截止線。此 外，藉由使導光條的出光面的面積小於入光開口的截面積，出光面相對於透鏡而言可更近似一點光源，從而可提升透鏡準直化光束的效果。另外，導光條的出光面與透鏡之間藉由機構組裝可精確對位，而能夠補償光源中組裝元件所造成的公差以及發光元件封裝時的誤差，從而提升車用照明裝置的光學效果。

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。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。此外，本說明書或申請專利範圍中提及的“第一”、“第二”等用語僅用以命名元件(element)的名稱或區別不同實施例或範圍，而並非用來限制元件數量上的上限或下限。

100‧‧‧車用照明裝置

110‧‧‧導光條

120‧‧‧光源

130‧‧‧透鏡

BM‧‧‧光束

D‧‧‧距離

LN‧‧‧入光凹槽

O‧‧‧入光開口

OX‧‧‧光軸

R1‧‧‧第一參考平面

S1‧‧‧入光面

S2‧‧‧出光面

SO‧‧‧光投射面

Claims (16)

1. 一種車用照明裝置，包括：一導光條，具有至少一入光面以及一出光面，該出光面的形狀為具有一不小於180度內角的一多邊形；至少一光源，鄰近於該至少一入光面；以及一透鏡，鄰近於該出光面，該透鏡具有一光軸、一入光凹槽以及一相對於該入光凹槽的光投射面，該入光凹槽面向該導光條且具有一入光開口，其中該入光開口於垂直於該光軸的一第一參考平面上的截面積大於該導光條的該出光面的面積，其中該至少一光源適於發出一光束經由該入光面進入該導光條，由該出光面離開該導光條並傳遞至該入光凹槽以進入該透鏡，且經由該光投射面離開該透鏡並投射至該車用照明裝置的外部，從該車用照明裝置投射出的該光束具有一非對稱光形，且該非對稱光形對應該出光面的該多邊形。
2. 如申請專利範圍第1項所述的車用照明裝置，其中該導光條的該入光面的面積大於或等於該出光面的面積。
3. 如申請專利範圍第1項所述的車用照明裝置，其中該導光條的該入光面的形狀不同於該出光面的形狀。
4. 如申請專利範圍第1項所述的車用照明裝置，其中該導光條的該入光面的形狀相同於該出光面的形狀。
5. 如申請專利範圍第1項所述的車用照明裝置，其中該導光條的該入光面以及該出光面彼此平行，且該入光面以及該出光面垂直於該光軸。
6. 如申請專利範圍第1項所述的車用照明裝置，其中該導光條的該入光面以及該出光面彼此不平行。
7. 如申請專利範圍第1項所述的車用照明裝置，其中該導光條為實心結構。
8. 如申請專利範圍第1項所述的車用照明裝置，其中該導光條為空心結構，該導光條具有一內壁，且該內壁上形成有反射層。
9. 如申請專利範圍第1項所述的車用照明裝置，其中該至少一入光面以及該至少一光源的數量分別為兩個以上。
10. 如申請專利範圍第9項所述的車用照明裝置，其中該至少一入光面的數量對應於該至少一光源的數量。
11. 如申請專利範圍第1項所述的車用照明裝置，其中該光源包括至少一發光元件。
12. 如申請專利範圍第1項所述的車用照明裝置，其中該導光條的該出光面與該入光開口在該光軸上的距離大於或等於0。
13. 如申請專利範圍第1項所述的車用照明裝置，其中該透鏡還具有一主擴光面、至少一次擴光面以及至少一聚光面，該光軸穿過該主擴光面，該次擴光面環繞該主擴光面，且該聚光面環繞該次擴光面。
14. 如申請專利範圍第13項所述的車用照明裝置，其中該主擴光面為一朝該入光開口凸出的曲面。
15. 如申請專利範圍第13項所述的車用照明裝置，其中該該次擴光面為一曲面或一平面，該聚光面為一曲面或一平面。
16. 如申請專利範圍第14項所述的車用照明裝置，其中該主擴光面不對稱於平行該光軸的一第二參考平面。