TWI621803B - Lamp lens - Google Patents

Abstract

一種車燈透鏡，適用於傳導一個發光件的光線，並包含一朝向該發光件的入光面、一出光面，以及一反射面。該出光面沿該光軸與該入光面間隔排列。該反射面自該入光面延伸至該出光面並圍繞該光軸，該反射面具有數個能將入射而來的光線全反射的反射段，以及數個用於破壞光線產生全反射的光學結構，任兩相鄰的反射段之間有斷差。藉由在該反射面設置該等光學結構，可破壞光線產生全反射，避免不需要的光線由該出光面射出，進而能減少餘光、避免用路人受到眩光影響，因此能提升行車安全。

Description

車燈透鏡

本發明是有關於一種透鏡，特別是指一種車燈透鏡。

已知的一種車燈，主要是透過該車燈的一燈罩，將一光源的光源朝前反射射出。該燈罩具有一反射面，該反射面通常經由真空鍍膜製程形成。但由於真空鍍膜製程溫度高，故該燈罩之材質選用受到極大的限制，而且必須考量鍍膜與燈罩本體的結合性。此外，真空鍍膜易有鍍膜膜厚不均勻的問題，如此會影響光學反射之精度，導致出光後之光形與原設計光形有誤差，而且反射率也會受到影響，進而導致較高的光損耗。故目前有一種車燈透鏡設計，是透過全內反射(Total Internal Reflection, 簡稱TIR)原理，使光線通過該車燈透鏡後，受到該車燈透鏡之一反射面的全內反射，再由該車燈透鏡之一出光面射出。目前有理論計算，該車燈透鏡之反射率理論值可達100%，故相對於採用真空鍍膜之燈罩來反射，採用TIR車燈透鏡之設計，可減少光損耗率以及提升光學精度。

例如台灣專利證書號數I491833號專利案，提供一種車用照明車燈透鏡，包含一照明光源與一準直透鏡，該準直透鏡即可透過TIR原理將該照明光源的光線導引射出。然而，實務上發現此種TIR透鏡投射出的光線，於照光平面上有部分區域形成不需要的餘光，造成眩光而影響用路人安全，以近燈為例，會於明暗截止線(cut-off line)上方區域產生餘光，此餘光問題有待改良。

因此，本發明之目的，即在提供一種能減少餘光、提升行車安全的車燈透鏡。

於是，本發明車燈透鏡，適用於傳導一個發光件的光線，並包含一個入光面、一個出光面，以及一個反射面。該入光面朝向該發光件，並包括一個圍繞一條前後向延伸的光軸的入光圍面部，以及一個連接於該入光圍面部前端並位於該光軸上的入光端面部。該出光面沿該光軸與該入光面間隔排列。該反射面自該入光面延伸至該出光面並圍繞該光軸，該反射面具有數個能將入射而來的光線全反射的反射段，以及數個用於破壞光線產生全反射的光學結構，任兩相鄰的反射段之間有斷差。

本發明之功效在於：藉由在該反射面設置該等光學結構，可破壞光線產生全反射，避免不需要的光線由該出光面射出，進而能減少餘光、避免用路人受到眩光影響，因此能提升行車安全。

參閱圖1~4，本發明車燈透鏡之一實施例，適用於傳導一車燈之一發光件9的光線，該發光件9例如一發光二極體(LED)。該車燈透鏡由可透光之樹脂材料製成，並包含一入光面1、一出光面2，以及一反射面3。

該入光面1朝向該發光件9，並包括一個圍繞一前後向延伸的光軸L的入光圍面部11，以及一個連接於該入光圍面部11前端並位於該光軸L上的入光端面部12，該入光端面部12與該入光圍面部11共同界定出一個光傳導空間10。

該出光面2與該入光面1沿該光軸L前後間隔排列。該出光面2包括一個連接該反射面3前端並圍繞該光軸L的環面部21，以及一位於該光軸L上並受到該環面部21圍繞的中央面部22。該環面部21為表面無任何花紋之光滑面，且該環面部21為一平面。該中央面部22的頂部相對於該環面部21朝該入光面1內凹，該中央面部22的底部則相對於該環面部21朝前突出，該中央面部22為一具有弧度之曲面，且具有數個不同曲率的區塊。

該反射面3自該入光面1延伸至該出光面2並圍繞該光軸L，並包括二左右間隔的第一反射部31、一連接於該等第一反射部31底緣間的第二反射部32，以及一連接於該等第一反射部31頂緣間的第三反射部33。每一第一反射部31具有數個能將入射而來的光線全反射的反射段311，每一第一反射部31上任兩相鄰的反射段311之間有斷差。該第二反射部32具有二個左右間隔的第一底段321、一個位於該等第一底段321間且高度位置低於該等第一底段321的第二底段322、二分別自該第二底段322的左右兩側朝同側的該第一底段321延伸連接的第三底段323，以及數個用於破壞光線產生全反射的光學結構34。

該等光學結構34前後排列且左右向長向延伸，每一光學結構34界定出一個左右長向延伸的凹溝35。每一光學結構34延伸於該等第一底段321、第二底段322與第三底段323上，並具有一個朝後並能供該發光件9的光線穿過的迎光面341，以及一個朝前的背光面342。任兩個相鄰的光學結構34間，是以其中一個的該迎光面341鄰近另一個的該背光面342。每一個光學結構34的該迎光面341是由後往前逐漸朝上斜伸，該迎光面341的延伸方向與該光軸L的延伸方向的一個銳角夾角θ，較佳地大於18度，以產生更好的破壞全反射功能，如果小於或等於18度，則破壞全反射的效果稍不佳，使得明暗截止線以上的暗區仍可能產生眩光。

參閱圖1、4、5，本發明使用時，該發光件9之部分光線由該入光圍面部11進入該車燈透鏡內部(如圖中箭頭A、B之路徑)，部分光線由該入光端面部12進入該車燈透鏡內部(如圖中箭頭C之路徑)。射向該入光端面部12的光線，可受到該入光端面部12向後弧突之設計而產生聚光效果，並以大致平行於該光軸L的方向朝該出光面2前進，並經由該出光面2的該中央面部22向前射出。此部分光線大致上是未受到反射作用而朝前射出之光線。

另一方面，該發光件9經由該入光圍面部11折射進入該車燈透鏡內部的光線中，可分為射向該反射面3的第一反射部31與第三反射部33光線(箭頭A)，以及射向該第二反射部32的光線(箭頭B)。其中，箭頭A的光線可受到該等第一反射部31與第三反射部33反射(大部分為全內反射)再經由該出光面2射出，此部分的光線大致上是由該出光面2的該環面部21射出，可形成均勻之出光光線。本發明整體而言，經由該中央面部22射出的光線，以及經由反射作用再由該環面部21射出的光線，可以相互搭配，於該車燈透鏡前的一投影面上形成一符合法規之光形，並於適當位置上形成有一明暗截止線(cut-off line)。

再者，由於本發明的反射面3設有該等光學結構34，該等光學結構34的構造、表面設計、排列等等，能用於破壞光的全反射，因此，該發光件9射向該等光學結構34的光線(如箭頭B)，在射向該等光學結構34的迎光面341後，大部分光線會由該迎光面341折射而出，此設計的用意在於，若未設置該等光學結構34時，則射向該第二反射部32的光線，大部分會被全反射而朝該出光面2射出，且其光線射出角度是略微朝上方，因而造成明暗截止線上方區域產生餘光，會成為眩光而影響用路人。而本發明透過該等光學結構34將光線折射射出，即使有部分光線仍可能受到光學結構34的反射而朝該出光面2射出，但由於已非全反射，故確實能減少自該出光面2射出的餘光強度。

補充說明的是，本實施例的光學結構34可利用NC加工機加工形成，此種加工方式形成的該等光學結構34，是透過迎光面341將入射而來的光線折射射出透鏡外，達到減少餘光的效果。另一方面，本發明的該等光學結構34也可以使用其他方法製作，例如可以採用能用於使該發光件9的光線產生漫射的咬花，如此也能達到破壞光線全反射、減少餘光的目的。所述咬花的製作，主要是對該反射面3的該第二反射部32進行溼蝕刻，使該第二反射部32形成粗糙面，溼蝕刻後的表面大致呈白霧顏色。而前述使用NC加工機加工形成的光學結構34，會顯現出明顯的該等凹溝35，而且該第二反射部32仍呈現透鏡原先較透亮的顏色。此外，本發明不須限定該等光學結構34必需位於該第二反射部32，可依據需要減少餘光的區域，在該反射面3上的其他部位也設置該等光學結構34。

值得一提的是，該反射面31的各個反射段311曲率不同，可配合各個不同入射角度的光線而提供適當的反射作用，可增加多種不同的光反射角度與路徑，以獲得擴散均勻的光形，並使反射後且經由該環面部21射出的光線可投射於明暗截止線下方，避免明暗截止線上方過亮而不符合法規。另外，透過適當的反射段311的曲率設計，也可以用於調整光域的左右方向延伸範圍，可將光域往左右兩側拉伸加大。

此外，藉由改變該出光面2的中央面部22的曲率，也可以將光域的左右兩側拉伸加大，亦有助於調整該明暗截止線的位置。經由實驗發現，若該中央面部22設計為平面而非曲面，則於明暗截止線的位置會有餘光產生，導致投射出的光形不符合法規需求，故該中央面部22必須為曲面設計。本發明透過該等反射段311多種曲率與該中央面部22的曲率配合，可有效調整反射光與直射光路徑，並控制出光光線的光飽和度、均勻度、光形與明暗截止線位置，從而提升光學精度。補充說明的是，本發明的出光面2的設計精神，該中央面部22只要與該環面部21的曲率不同，或者兩者為一前一後，使該出光面2可形成不同的兩個區塊(即該環面部21與該中央面部22)即可。

綜上所述，藉由在該反射面3設置該等光學結構34，可破壞光線產生全反射，避免不需要的光線由該出光面2射出，進而能減少餘光、避免用路人受到眩光影響，因此能提升行車安全。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書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。

1‧‧‧入光面

10‧‧‧光傳導空間

11‧‧‧入光圍面部

12‧‧‧入光端面部

2‧‧‧出光面

21‧‧‧環面部

22‧‧‧中央面部

3‧‧‧反射面

31‧‧‧第一反射部

311‧‧‧反射段

32‧‧‧第二反射部

321‧‧‧第一底段

322‧‧‧第二底段

323‧‧‧第三底段

33‧‧‧第三反射部

34‧‧‧光學結構

341‧‧‧迎光面

342‧‧‧背光面

35‧‧‧凹溝

9‧‧‧發光件

L‧‧‧光軸

A、B、C‧‧‧箭頭

θ‧‧‧夾角

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是本發明車燈透鏡的一實施例的一立體圖； 圖2是該實施例的仰視角度的立體圖； 圖3是該實施例的一側視圖； 圖4是一側視剖視圖，說明光線路徑；及 圖5是一沿圖3中之線5-5的俯視剖視圖，說明光線路徑。

Claims (6)

1. 一種車燈透鏡，適用於傳導一個發光件的光線，並包含：一個入光面，朝向該發光件，並包括一個圍繞一條前後向延伸的光軸的入光圍面部，以及一個連接於該入光圍面部前端並位於該光軸上的入光端面部；一個出光面，沿該光軸與該入光面間隔排列；及一個反射面，自該入光面延伸至該出光面並圍繞該光軸，該反射面具有數個能將入射而來的光線全反射的反射段，以及數個用於破壞光線產生全反射的光學結構，任兩相鄰的反射段之間有斷差；其中，該等光學結構前後排列且左右向長向延伸，每一個光學結構界定出一個左右向延伸的凹溝；每一個光學結構具有一個朝後並能供該發光件的光線穿過的迎光面，以及一個朝前的背光面，任兩個相鄰的光學結構間，是以其中一個的該迎光面鄰近另一個的該背光面。
2. 如請求項1所述的車燈透鏡，其中，該反射面包括二個左右間隔的第一反射部，以及一個連接於該等第一反射部底緣間的第二反射部，該等光學結構形成於該第二反射部。
3. 如請求項1所述的車燈透鏡，其中，每一個光學結構的該迎光面的延伸方向與該光軸的延伸方向的一個銳角夾角大於18度。
4. 如請求項1所述的車燈透鏡，其中，該等光學結構為用於使該發光件的光線產生漫射的咬花。
5. 如請求項1所述的車燈透鏡，其中，該出光面包括一個連接該反射面並圍繞該光軸的環面部，以及一個位於該光軸上並受到該環面部圍繞的中央面部，該中央面部為一曲面，該環面部能供由該入光面的該入光圍面部進入且受到該反射面反射而來的光線通過，該中央面部能供由該入光面的該入光端面部進入的光線通過。
6. 如請求項5所述的車燈透鏡，其中，該出光面的該環面部為一平面。