WO2019227688A1 - Led光源面发光模组、应用其的车灯及组装方法 - Google Patents

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Abstract

一种LED光源面发光模组、应用其的车灯及组装方法。LED光源面发光模组包括由后至前依次设置的背板（1）、导光板（2）和光学膜（3）。导光板（2）的一侧设有LED光源（4）和PCB板。导光板（2）上间隔设置有多个凹/凸形微结构。能够实现均匀面发光效果；能够做到超薄(约2mm)结构；能够做成曲面造型；能解决现有的LED发光模组无法实现点灯均匀且作为制动灯、转向灯等高亮度功能使用的技术问题。

Description

LED光源面发光模组、应用其的车灯及组装方法
本申请要求于2018年05月31日提交中国专利局的申请号为CN2018105542226名称为“LED光源面发光模组及应用其的车灯”及2018年8月3日提交中国专利局的申请号为CN2018108935570名称为“LED光源面发光模组及应用其的车灯”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本申请涉及汽车车灯技术领域，特别涉及一种LED光源面发光模组、应用其的车灯及组装方法。
背景技术
LED光源在汽车信号灯中应用已超过十年，经历了几代车型的发展已基本发挥了LED光源的所有优势。
当前的汽车业走入智能网联化的时代，而汽车的造型流行趋势也发展为符合智能网联特质的扁平、简洁与3D立体。三年前OLED技术出现在汽车灯具市场中，超薄片体与均匀面发光的特性为车灯造型带来了新的可能性，但至今OLED还存在曲面屏良品率低、最高亮度瓶颈、成本高昂的问题，无法实现技术大规模应用。
而采用成本相对低廉的LED发光模组又存在着无法实现均匀发光，且无法实现作为制动灯、转向灯等的高亮度功能的问题。
因此，如何提供一种能够实现均匀面发光效果，且具有超薄、曲面造型的发光模组，已成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种LED光源面发光模组及应用其的车灯，以解决现有的LED发光模组无法实现均匀发光且作为制动灯、转向灯等高亮度功能使用的技术问题。
本申请实施例提供一种LED光源面发光模组，包括：由后至前依次设置的背板、导光板和光学膜；所述导光板的一侧设有LED光源和PCB板，且所述导光板上间隔设置有多个凹/凸形微结构。
其中，所述光学膜采用棱镜膜。
进一步地，所述光学膜包括：棱镜膜和扩散膜；所述扩散膜设置在所述棱镜膜的底层；或，所述扩散膜包括有两层，所述棱镜膜设置在两层所述扩散膜之间。
可替代地，所述光学膜包括：滤光膜、棱镜膜和扩散膜；所述扩散膜包括有两层，所述棱镜膜设置在两层所述扩散膜之间，所述滤光膜设置在远离所述导光板的最外层。
更进一步地，所述棱镜膜采用单层棱镜膜；或所述棱镜膜采用双层棱镜膜，且两层所述棱镜膜上的棱镜花纹呈10-90度放置。
实际应用时，所述导光板上的所述凹/凸形微结构采用凹凸半球、凹凸V型槽、凹凸圆柱、凹凸金字塔型或凹凸自由V型槽中的任意一种；或所述导光板采用凹凸自由曲面结构板。
其中，多个间隔设置的所述凹/凸形微结构呈矩形点阵分布、六边形点阵分布或圆形分布中的任意一种。
具体地，所述导光板采用PMMA或高透光PC材料。
进一步地，所述背板采用镜面反射、白色漫反射或镀铝皮纹。
本申请还提供一种LED光源面发光模组，包括：背板及导光板；所述导 光板一侧安装LED光源及PCB板，其中，PCB板与LED光源连接，用于控制LED光源的亮灭；
所述背板设置在所述所述导光板的底面，所述导光板上间隔设置有多个凹/凸形微结构，其中，所述凹/凸形微结构根据出光效率及LEB点灯均匀性分布设置在导光板。
可选地，在本实施例中，LED光源面发光模组还包括：光学膜；
所述光学膜设置于所述导光板的顶面。
本申请还提供一种车灯，包括：如上述任一项所述的LED光源面发光模组，以及设置在所述LED光源面发光模组外部的壳体。
本申请实施例还提供一种上述LED光源面发光模组的组装方法，所述方法还包括：
将LED光源及PCB板安装于导光板的一侧上；
将导光板安装在背板上；
在导光板远离所述背板的一侧覆盖光学膜。
在本实施例中，所述在导光板远离所述背板的一侧覆盖光学膜，包括：
在导光板远离所述背板的一侧通过双面胶在覆盖一层或多层光学膜。
相对于现有技术，本申请实施例提供的技术方案具有以下优势：
本申请实施例提供的LED光源面发光模组、应用其的车灯及组装方法中，包括：由后至前依次设置的背板、导光板和光学膜；具体地，导光板的一侧设有LED光源和PCB板，且该导光板上间隔设置有多个凹/凸形微结构。由此分析可知，本申请提供的LED光源面发光模组中，由于设置有光学膜，因此能够实现均匀面发光效果；由于LED光源和PCB板设置在导光板的一侧，因此能够做到超薄(约2mm)结构；由于导光板上间隔设置有多个凹/凸形微结 构，因此能够做成曲面造型。此外，本申请提供的LED光源面发光模组，能够应用于汽车信号灯，满足尾灯、制动灯、转向灯的功能，并具备空间立体感的发光效果。
本申请还提供一种车灯，包括：如上述任一项所述的LED光源面发光模组，以及设置在所述LED光源面发光模组外部的壳体。
所述车灯与上述LED光源面发光模组相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本申请实施例提供的LED光源面发光模组的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的LED光源面发光模组中棱镜膜的平面结构示意图；
图3为本申请实施例提供的LED光源面发光模组中棱镜膜的截面结构示意图；
图4为本申请实施例提供的LED光源面发光模组中导光板的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的LED光源面发光模组中导光板上第一种凹/凸形微结构的结构示意图；
图6为本申请实施例提供的LED光源面发光模组中导光板上第二种凹/凸形微结构的结构示意图；
图7为本申请实施例提供的LED光源面发光模组中导光板上第三种凹/凸 形微结构的结构示意图；
图8为本申请实施例提供的LED光源面发光模组中导光板上第四种凹/凸形微结构的结构示意图；
图9为本申请实施例提供的LED光源面发光模组中导光板上凹/凸形微结构的第一种分布结构示意图；
图10为本申请实施例提供的LED光源面发光模组中导光板上凹/凸形微结构的第二种分布结构示意图；
图11为本申请实施例提供的LED光源面发光模组中导光板上凹/凸形微结构的第三种分布结构示意图。
图中：1-背板；2-导光板；3-光学膜；4-LED光源；21-凹/凸形微结构；31-棱镜膜；32-扩散膜；33-滤光膜。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的系统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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中，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”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电气连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
图1为本申请实施例提供的LED光源面发光模组的结构示意图；图4为本申请实施例提供的LED光源面发光模组中导光板的结构示意图。
如图1结合图4所示，本申请实施例提供一种LED光源面发光模组，包括：由后至前依次设置的背板1、导光板2和光学膜3；导光板2的一侧设有LED光源4和PCB板(图中未示出)，且导光板2上间隔设置有多个凹/凸形微结构21。
相对于现有技术，本申请实施例所述的LED光源面发光模组具有以下优势：
本申请实施例提供的LED光源面发光模组中，如图1结合图4所示，包括：由后至前依次设置的背板1、导光板2和光学膜3；具体地，导光板2的一侧设有LED光源4和PCB板(图中未示出)，PCB板与LED光源连接，用于控制LED光源的亮灭。且该导光板2上间隔设置有多个凹/凸形微结构21。由此分析可知，本申请实施例提供的LED光源面发光模组中，由于设置有光学膜3，因此能够实现均匀面发光效果；由于LED光源4和PCB板设置在导光板2的一侧，因此能够做到超薄(约2mm)结构；由于导光板2上间隔设置有多个凹/凸形微结构21，因此能够做成曲面造型。此外，本申请实施例提供的LED光源面发光模组，能够应用于汽车信号灯，满足尾灯、制动灯、转向灯的功能，并具备空间立体感的发光效果。
此处需要补充说明的是，棱镜膜因表面微结构呈棱镜而得名，起到的作用 是提高亮度，另有名称是增亮膜(BEF，Brightness enhancement film)。
图2为本申请实施例提供的LED光源面发光模组中棱镜膜的平面结构示意图；图3为本申请实施例提供的LED光源面发光模组中棱镜膜的截面结构示意图。
其中，如图2和图3所示，上述光学膜3可以采用棱镜膜31，设置棱镜膜31可以有效提高LED光源面发光模组的照明效率，从而可以作为制动灯使用。棱镜膜31可以包括但不限于水平棱镜膜和竖直棱镜膜。棱镜膜31能够起到将光线汇聚到一定角度内增加配光区域效率的作用，其外表面(正面)为三角形微结构，背面为光面；使用时，正面朝着光轴方向(发光方向)。
进一步地，上述光学膜3也可以包括：棱镜膜31和扩散膜32。在本实施例的一种实施方式中，扩散膜32可以设置在棱镜膜31的底层。在本实施例的另一种实施方式中，扩散膜32可以包括两层，棱镜膜31可以设置在两层扩散膜32之间，此种设置能够有效提高LED光源面发光模组的照明均匀性。扩散膜32能够起到将光线柔滑扩散的作用。
可替代地，上述光学膜3还可以包括：滤光膜33、棱镜膜31和扩散膜32；扩散膜32可以包括两层，棱镜膜31设置在两层扩散膜32之间，且滤光膜33设置在远离导光板2的最外层。滤光膜33为红色透明或黄色透明的薄膜，能够改变模组发光区域在非点亮状态下的外观颜色。
此外，上述滤光膜33中可以设有非透明图形形成的剪影造型，从而能够有区别于基底色的透明图形以增加发光面亮度的层次感。
更进一步地，上述棱镜膜31可以采用单层棱镜膜；或上述棱镜膜31可以采用双层棱镜膜，在为双层棱镜膜时，两层棱镜膜31上的棱镜花纹呈10-90度放置。当两层棱镜膜上的棱镜花纹呈90度放置时，即一层棱镜膜31为水平 棱镜膜、另一层棱镜膜31为竖直棱镜膜。
此处需要补充说明的是，在本实施例中，光学膜3的层数大于等于0层皆可，光学膜3采用3层膜仅仅只是本申请提供的一种实施例而已，不应当理解为对申请保护范围的限定，比如，在本申请的其他实施例中，在光学膜3包括有棱镜膜31、扩散膜32和滤光膜33时，可根据需求反复叠加使用；棱镜膜31也可选用一层或两层。
光学膜3的排布不限于一种形式，可以为(自上而下)：
A、扩散膜32，(水平)棱镜膜31，扩散膜32；
B、扩散膜32，(水平)棱镜膜31，(竖直)棱镜膜31，扩散膜32；
C、(水平)棱镜膜31；
D、(水平)棱镜膜31，(竖直)棱镜膜31；
E、(水平)棱镜膜31，扩散膜32；
F、(红色、黄色或灰色)滤光膜33，扩散膜32，(竖直)棱镜膜31，(水平)棱镜膜31，扩散膜32。
下面以光学膜3的A种形式为例，对整个LED光源面发光模组的结构进行介绍，对应的，可以再次参照图1，在图1中，所述导光板2的一侧边安装LED光源4及PCB板(未示出)，其中，PCB板与LED光源4连接，用于控制LED光源4的亮灭。所述导光板2的底面设置有所述背板，所述背板用于反射从所述导光板的底面射出的LED光，所述导光板2上间隔设置有多个凹/凸形微结构，其中，所述凹/凸形微结构根据出光效率及LEB点灯均匀性分布设置在导光板2。光学膜3包括棱镜膜31和两层扩散膜32。其中一层扩散膜32设置在所述导光板的顶面，棱镜膜31设置在该层扩散膜32之上，另外一层扩散膜32设置所述棱镜膜31之上，即在本实施例中，棱镜膜31被夹在 扩散膜32之间。LED光源发出的LED光经由导光板2及背板1作用后从导光板2的顶面射出，从导光板2的顶面射出的LED光经由光学膜3的处理后形成发光面。
上述仅仅是本申请的一种实施方式，可以理解地是，在本实施例中的其他实施方式中，可以根据实际需求调整光学膜3的结构，以满足不同的需求。
图5为本申请实施例提供的LED光源面发光模组中导光板上第一种凹/凸形微结构的结构示意图；图6为本申请实施例提供的LED光源面发光模组中导光板上第二种凹/凸形微结构的结构示意图；图7为本申请实施例提供的LED光源面发光模组中导光板上第三种凹/凸形微结构的结构示意图；图8为本申请实施例提供的LED光源面发光模组中导光板上第四种凹/凸形微结构的结构示意图。
实际应用时，如图4结合图5-图8所示，上述导光板2上的凹/凸形微结构21可以采用凹凸半球(如图5所示)、凹凸金字塔型(如图6所示)、凹凸V型槽(如图7所示)、凹凸圆柱(如图8所示)或凹凸自由V型槽中的任意一种；或上述导光板2可以直接采用凹凸自由曲面结构板。
图9为本申请实施例提供的LED光源面发光模组中导光板上凹/凸形微结构的第一种分布结构示意图；图10为本申请实施例提供的LED光源面发光模组中导光板上凹/凸形微结构的第二种分布结构示意图；图11为本申请实施例提供的LED光源面发光模组中导光板上凹/凸形微结构的第三种分布结构示意图。
其中，如图9-图11所示，多个间隔设置的凹/凸形微结构21可以呈矩形点阵分布(如图9所示)、菱形点阵分布(如图10所示)或放射状分布(如图11所示)中的任意一种。
此处需要补充说明的是，导光板2上的凹/凸形微结构21可以根据出光效率及点灯均匀性要求按一定规律进行设计，尺寸、排列间距、花纹角度均会产生变化。具体排列方式可以如下：
a、间距固定，花纹尺寸变化：
点阵间最小间距设一个定值，花纹直径参数y变化的规律近似过原点的函y＝a 1 x-1(x>0，a 1>1)，实际分布由迭代函数计算所得；
b、间距变化，花纹尺寸不变：
花纹尺寸设一个定值，花纹间距参数y变化的规律近似过原点的函数y＝a 2 x-1(x>0，a 2>1)，实际分布由迭代函数计算所得；
c、间距变化，花纹尺寸变化：
点阵间距及花纹尺寸变化均近似过原点的函数y＝a 3 x-1(x>0，a 3>1)，实际分布由迭代函数计算所得。
另外，在凹/凸形微结构21为V型槽时，V型槽中的花纹随着光学面曲率的变化花纹角度发生变化以保持光学效率。
具体地，上述导光板2可以采用PMMA或高透光PC(PCLED2045、PC LC-1500等)材料。
此处需要补充说明的是，当导光板2采用PMMA系列材料时，可采用无光学结构的设计，即导光板2上不设置有凹/凸形微结构21。
进一步地，上述背板1可以采用镜面反射，也可以采用白色漫反射。为实现上述镜面反射或白色漫反射，可以在背板上镀一层镀铝皮纹，或者在背板上镀一层其它非高反射率材料。
此处需要补充说明的是，若背板1不采用镜面反射和白色漫反射，则在背板1前(导光板2后)需要加一张反射膜。该反射膜用于进行镜面反射或白色 漫反射。
下面结合附图对本申请实施例提供的LED光源面发光模组的装配进行详细说明：
如图1所示，首先，将LED光源4及PCB板安装于导光板2的一侧上；
接着，将导光板2安装在背板1上，其中，导光板2的底面与背板1相对；
最后，在导光板2远离所述背板1的一侧(即导光板2的顶面)贴双面胶后，通过双面胶在导光板2上覆盖一层或多层光学膜3。
本申请实施例还提供一种车灯，包括：如上述任一项所述的LED光源面发光模组，以及设置在该LED光源面发光模组外部的壳体。
其中，上述壳体可以采用金属冲压边框或塑料外壳包裹。
本申请实施例提供的LED光源面发光模组、应用其的车灯及组装方法，能够实现超薄的面光源模组(超薄的主要贡献是测入射导光板设计，并叠加光学膜以提高光学效率并呈现均匀的发光)，在空间中层叠排列自由度高，易于获得立体的点亮效果；面发光部分经过了精密光学设计(导光板上间隔分布的多个凹/凸形微结构)，能够实现定向的高效率发光模式以满足制动灯、转向灯等高亮度功能；此外，还可侧重于点灯效果实现达到OLED级别均匀性的尾灯模式。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
工业实用性
本申请实施例的LED光源面发光模组、应用其的车灯及组装方法，能够应用于汽车信号灯，满足尾灯、制动灯、转向灯的功能，并具备空间立体感的 发光效果。

Claims (14)

  1. 一种LED光源面发光模组，其特征在于，包括：由后至前依次设置的背板、导光板和光学膜；
    所述导光板的一侧设有LED光源和PCB板，且所述导光板上间隔设置有多个凹/凸形微结构。
  2. 根据权利要求1所述的LED光源面发光模组，其特征在于，所述光学膜采用棱镜膜。
  3. 根据权利要求1所述的LED光源面发光模组，其特征在于，所述光学膜包括：棱镜膜和扩散膜；
    所述扩散膜设置在所述棱镜膜的底层；
    或，所述扩散膜包括有两层，所述棱镜膜设置在两层所述扩散膜之间。
  4. 根据权利要求1所述的LED光源面发光模组，其特征在于，所述光学膜包括：滤光膜、棱镜膜和扩散膜；
    所述扩散膜包括有两层，所述棱镜膜设置在两层所述扩散膜之间，所述滤光膜设置在远离所述导光板的最外层。
  5. 根据权利要求2-4中任一项所述的LED光源面发光模组，其特征在于，所述棱镜膜采用单层棱镜膜；
    或所述棱镜膜采用双层棱镜膜，且两层所述棱镜膜上的棱镜花纹呈10-90度放置。
  6. 根据权利要求1所述的LED光源面发光模组，其特征在于，所述导光板上的所述凹/凸形微结构采用凹凸半球、凹凸V型槽、凹凸圆柱、凹凸金字塔型或凹凸自由V型槽中的任意一种；
    或所述导光板采用凹凸自由曲面结构板。
  7. 根据权利要求6所述的LED光源面发光模组，其特征在于，多个间隔设置的所述凹/凸形微结构呈矩形点阵分布、六边形点阵分布或圆形分布中的任意一种。
  8. 根据权利要求1、6或7中任一项所述的LED光源面发光模组，其特征在于，所述导光板采用PMMA或高透光PC材料。
  9. 根据权利要求1所述的LED光源面发光模组，其特征在于，所述背板上镀有一层镀铝皮纹，或者在背板上镀一层非高反射率材料。
  10. 一种车灯，其特征在于，包括：如上述权利要求1-9中任一项所述的LED光源面发光模组，以及设置在所述LED光源面发光模组外部的壳体。
  11. 一种LED光源面发光模组，其特征在于，包括：背板及导光板；
    所述导光板一侧安装LED光源及PCB板，其中，PCB板与LED光源连接，用于控制LED光源的亮灭；
    所述背板设置在所述所述导光板的底面，所述导光板上间隔设置有多个凹/凸形微结构，其中，所述凹/凸形微结构根据出光效率及LEB点灯均匀性分布设置在导光板。
  12. 如权利要求11所述的LED光源面发光模组，其特征在于，还包括：光学膜；
    所述光学膜设置于所述导光板的顶面。
  13. 一种权利要求1-9中任意一项LED光源面发光模组的组装方法，其特征在于，所述方法还包括：
    将LED光源及PCB板安装于导光板的一侧上；
    将导光板安装在背板上；
    在导光板远离所述背板的一侧覆盖光学膜。
  14. 如权利要求13所述的组装方法，其特征在于，所述在导光板远离所述背板的一侧覆盖光学膜，包括：
    在导光板远离所述背板的一侧通过双面胶覆盖一层或多层光学膜。
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