WO2022110570A1 - 远光光学元件、远光照明单元和车辆 - Google Patents
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Abstract
一种远光光学元件、远光照明单元和车辆。远光光学元件包括由后向前依次设置的入光部（1）、导光部（2）和出光部（3），入光部（1）包括远光入光部（11）和辅助点亮结构（12）；辅助点亮结构（12）能够将入射至辅助点亮结构（12）的光线经至少一次反射后传输至导光部（2），再经导光部（2）传输至出光部（3），并由出光部（3）的出光面投射至近光III区区域内。远光照明单元包含远光光学元件。车辆包含远光照明单元。远光光学元件能够在近光照明模式下实现点亮效果，且结构简单。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2020年11月27日提交的中国专利申请202022812461.2的权益，该申请的内容通过引用被合并于本文。
本发明涉及车灯，具体地，涉及一种远光光学元件。此外，本发明还涉及一种包括所述远光光学元件的远光照明单元和车辆。
随着车辆技术的发展，越来越多的车辆大灯通过设置多个照明单元来形成近光和远光的照明，同时能够实现车灯造型的多样化。多个照明单元可以是由一个或多个近光照明单元和一个或多个远近光一体照明单元组成，也可以是由多个远近光一体照明单元组成，或者是由一个或多个近光照明单元和一个或多个远光照明单元组成，又或者是由一个或多个远近光一体照明单元和一个或多个远光照明单元组成。上述近光照明单元是指投射出近光全部或部分光形的照明单元，上述远光照明单元是指投射出远光全部或部分光形的照明单元，上述远近光一体照明单元是指既投射出近光全部或部分光形，也投射出远光全部或部分光形的照明单元，上述部分光形是指近光或远光的光形是由多个照明单元投射的光形共同拼接或叠加而成，其中每个照明单元只投射出近光或远光的部分光形。
当多个照明单元由一个或多个近光照明单元和一个或多个远近光一体照明单元组成，或者由多个远近光一体照明单元组成时，在近光照明模式下，所有照明单元都会发光；但是当多个照明单元在由一个或多个近光照明单元和一个或多个远光照明单元组成，或者是由一个或多个远近光一体照明单元和一个或多个远光照明单元组成时，近光照明模式下，远光照明单元是不亮的，这时，不是所有照明单元都被点亮，这就没有发挥出多个照明单元的造型优势。因此现有技术中，不具有投射近光光形或近光部分光形的照明单元无法实现在近光照明模式下该照明单元也是发光的功能。
基于人们对车灯造型美观度的要求，需要设计一种新型的车灯光学元件，以解决在近光照明模式下远光照明单元不能被点亮的缺陷。
发明内容
本发明第一方面所要解决的问题是提供一种远光光学元件，该远光光学元件能够在近光照明模式下实现点亮效果，且结构简单。
此外，本发明第二方面所要解决的问题是提供一种远光照明单元，该远光照明单元能够在近光照明模式下实现点亮效果，且结构简单。
进一步地，本发明第三方面所要解决的问题是提供一种车辆，该车辆的车灯能够在近光照明模式下实现远光照明单元的点亮效果。
为了解决上述技术问题，本发明第一方面提供一种远光光学元件，包括由后向前依次设置的入光部、导光部和出光部，所述入光部包括远光入光部和辅助点亮结构；所述辅助点亮结构能够将入射至所述辅助点亮结构的光线经至少一次反射后传输至所述导光部，再经所述导光部传输至所述出光部，并由所述出光部的出光面投射至近光III区区域内。
作为一种优选方式，所述辅助点亮结构包括辅助点亮入光面、第一反射面和第二反射面，所述辅助点亮结构的后端面形成为所述辅助点亮入光面，所述第一反射面能够将所述辅助点亮入光面接收的光线反射至所述第二反射面，所述第二反射面能够将由所述第一反射面反射至所述第二反射面的光线反射至所述导光部。
优选地，所述辅助点亮结构位于所述远光入光部的下方，所述第一反射面位于所述第二反射面的下方。
更优选地，所述辅助点亮入光面包括竖向入光面和斜向入光面，所述斜向入光面设置为从所述竖向入光面的底端倾斜向前向下延伸。
具体地，所述第一反射面的纵截线设置为向前凸出的曲线、横截线设置为向后内凹的曲线，所述第二反射面的纵截线和横截线分别设置为向后凸出的曲线。
典型地，所述第二反射面上设置有光扩散结构。
作为另一种优选方式，所述导光部的外侧面上设置有或一体形成有不透光壳体。
优选地，所述远光入光部包括至少一个入光结构，每个所述入光结构的后端面分别设置为向后凸出的曲面或锥形面，所述入光结构呈矩阵式排列；所述出光部的出光面设置为由呈网格状分布的若干平面或曲面拼接形成的前凸面。
本发明第二方面提供一种远光照明单元，包括上述任意一项所述的远光光学元件、线路板、与所述远光入光部对应设置的远光光源和与所述辅助点亮结构对应设置的辅助点亮光源，所述远光光源和所述辅助点亮光源设置在所述线路板上。
本发明第三方面提供一种车辆，包括上述的远光照明单元。
通过上述技术方案，本发明的远光光学元件在远光入光部的一侧设置有辅助点亮结构，将入射至辅助点亮结构的光线经至少一次反射后传输至导光部，再经导光部传输至出光部后，由出光部的出光面投射至近光III区区域内，当人站在车灯前方时，这部分光线会直接向斜上方射入人眼，使人看到该远光照明单元也是发光的，能够使得近光照明模式下形成出光面点亮的视觉效果，入射至辅助点亮结构的光线经反射后由导光部和出光部直接传输投射，相比光线在出光部内发生全反射，利用全反射的光线经出光部内的杂质形成的漫反射的光线射入人眼而使远光照明单元发光，采用本发明的远光光学元件使人看到的远光照明单元更亮，从而能够使得本发明中远光照明单元的点亮亮度，在近光III区光形照度的法规范围内更容易与近光照明单元的亮度统一，使得车灯外观造型的点亮效果更佳。
有关本发明的其他优点以及优选实施方式的技术效果，将在下文的具体实施方式中进一步说明。
图1是本发明中远光光学元件的一种具体实施例的结构示意图之一；
图2是图1所示的远光光学元件的结构示意图之二；
图3是图1所示的远光光学元件的侧视图；
图4是图3中的A-A剖面图；
图5是图1所示的远光光学元件的俯视图；
图6是图5中的B-B剖面图；
图7是本发明中远光光学元件的另一种具体实施例的结构示意图之一；
图8是图7所示的远光光学元件的结构示意图之二；
图9是图7所示的远光光学元件的俯视图；
图10是图9中的C-C剖面图；
图11是图10中的D部位局部放大图；
图12是本发明中远光照明单元的一种具体实施例的结构示意图；
图13是图12所示的远光照明单元的爆炸图之一；
图14是图12所示的远光照明单元的爆炸图之二；
图15是图12所示的远光照明单元的俯视图；
图16是图15中的E-E剖面图；
图17是本发明中辅助点亮结构入射的光线的光路图；
图18是图1所示的远光光学元件中辅助点亮结构入射的光线形成的光形图(虚框部分所示)；
图19是图7所示的远光光学元件中辅助点亮结构入射的光线形成的光形图(虚框部分所示)。
附图标记说明
1入光部 11远光入光部
12辅助点亮结构 13辅助点亮入光面
131竖向入光面 132斜向入光面
14第一反射面 15第二反射面
16入光结构 2导光部
3出光部 4不透光壳体
5线路板 6远光光源
7辅助点亮光源 8散热器
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，本发明的保护范围并不局限于下述的具体实施方式。
在本发明的描述中，需要解释的是，在下文的描述中为清楚地说明本发明的技术方案而涉及的一些方位词，例如“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”等均是按照光传输方向所指的方位类推所具有的含义，例如，以远光光学元件为例，远光光学元件上靠近远光光源6的一端为后，远离远光光源6的一端则为前；也可以理解为远光光学元件的入光部1所在的一端为后，出光部3所在的一端为前，而相对于远光光学元件的前后方向，远光光学元件的左右两侧所代表的方向即为左右方向，远光光学元件的上下两侧所代表的方向即为上下方向。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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，或者是一体连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或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发明中的具体含义。本发明中横截线指的是某个面经水平方向的截面截取得到的截线，横截线指的是某个面经前后方向延伸的纵截面截取得到的截线。
本发明提供一种远光光学元件，参见图1至图11，包括由后向前依次设置的入光部1、导光部2和出光部3，入光部1包括远光入光部11和辅助点亮结构12；辅助点亮结构12能够将入射至辅助点亮结构12的光线经至少一次反射后传输至导光部2，再经导光部2传输至出光部3，并由出光部3的出光面投射至近光III区区域内。
本发明中入光部1、导光部2和出光部3可以是独立设置的，也可以是一体成型，保证三者之间的相对位置精度，材料可以为透明材质的塑料、硅胶和玻璃等，塑料可用PMMA或PC。
为了更好地说明本发明提供的远光光学元件的工作过程，以下结合该远光光学元件在应用于远光照明单元时进行详细的介绍和说明，远光照明单元中设置有与远光入光部11对应设置的远光光源6、与辅助点亮结构12对应设置的辅助点亮光源7。该远光照明单元的工作过程为：在近光照明模式下，打开辅助点亮光源7，辅助点亮光源7发出的光线入射至辅助点亮结构12，经辅助点亮结构12进行至少一次反射后传输至导光部2，再经导光部2直接传输至出光部3，并由出光部3的出光面投射至近光III区区域内，III区区域的光线可以从车灯内向斜上方出射以照明路面上的标志牌等，因此，当人站在车灯前方时，这部分光线会直接向斜上方射入人眼，使人看到该远光照明单元也是发光的，实现近光照明模式下该远光照明单元也被点亮，此时，入射至辅助点亮结构12的光线经反射后由导光部2和出光部3直接传输投射至近光III区区域内，不仅能够形成远光照明单元的出光面被点亮的视觉效果，而且相比光线在出光部3内发生全反射，利用全反射的光线经出光部3内的杂质形成的漫反射的光线射入人眼而使远光照明单元发光，采用本发明的远光光学元件使人看到的远光照明单元更亮，使得本发明中远光照明单元的点亮亮度更容易与近光照明单元的亮度统一，使得车灯外 观造型的点亮效果更佳，提高车灯的外观造型美观性；在远光模式下，打开远光光源6，远光光源6发出的光线从远光入光部11的入光面进入，经远光入光部11传输至导光部2，再经导光部2传输至出光部3，最后经出光部3的出光面出射以形成远光照明光线。
作为本发明的一种优选实施方式，辅助点亮结构12包括辅助点亮入光面13、第一反射面14和第二反射面15，辅助点亮结构12的后端面形成为辅助点亮入光面13，第一反射面14能够将辅助点亮入光面13接收的光线反射至第二反射面15，第二反射面15能够将由第一反射面14反射至该第二反射面15上的光线反射至导光部2。第一反射面14和第二反射面15的设置不仅能够使得辅助点亮入光面13接收的光线高效地传输至导光部2，而且使得光线经第一反射面14的反射和第二反射面15的反射分别形成一定程度的扩散，使得出光部3的出光面投射出的光形更加均匀且降低光形照度。此时，辅助点亮光源7点亮后的光路图如图17所示，经出光部3的出光面投射的光线投射在配光屏幕上可形成如图18所示的辅助点亮光形。
本发明中，辅助点亮结构12可以位于远光入光部11的上方、下方、左方和右方中的任意一个方位，具体地可以根据实际生产和使用需求确定两者的结构形式。优选情况下，辅助点亮结构12位于远光入光部11的下方，第一反射面14位于第二反射面15的下方，有利于远光光学元件的结构设计，在应用于车灯时，减小或避免对近光照明的影响。
本发明中，辅助点亮入光面13优选设置为平面，结构简单，可制造性好，除此之外，辅助点亮入光面13也可以是凸曲面，以使入射至辅助点亮入光面13的光线能够更多地射向第一反射面14，从而提高辅助点亮结构12对光线的利用率。作为辅助点亮入光面13的一种优选实施方式，参见图7至图11，辅助点亮入光面13包括竖向入光面131和斜向入光面132，斜向入光面132设置为从竖向入光面131的底端倾斜向前向下延伸。在辅助点亮入光面13为上下延伸的平面的情况下，辅助点亮光源7射至其下半部分的光线中存在部分光线经第一反射面14反射后直接由出光部3出射，而未经第二反射面15进行反射，进而这部分光线投射出去的照度较高，容易超出法规对近光III区照度的要求；斜向入光面132的斜向设置不仅能够改变该入光面接收的光线经第一反射面14反射后的方向，以使得入射至斜向入光面132的光线尽可能地经第二反射面15反射和扩散 后再由出光部3的出光面投射，避免投射出去的光线照度超量，从而形成更均匀的光形，还能够减少该入光面接收的光线，进一步减少经第一反射面14反射后直接出射的光线，经出光部3的出光面投射的光线投射在配光屏幕上可形成如图19所示的辅助点亮光形，相比图18所示辅助点亮光形更均匀，照度更低。
作为第一反射面14和第二反射面15的一种优选实施方式，参见图4、图6和图10，第一反射面14的纵截线设置为向前凸出的曲线、横截线设置为向后内凹的曲线，第二反射面15的纵截线和横截线分别设置为向后凸出的曲线。第一反射面14的横截线和第二反射面15的横截线的设置，能够保证两个反射面之间的厚度，避免形成中间厚两边薄的不稳定结构；第一反射面14的纵截线和第二反射面15的纵截线的设置，使得两个反射面相配合能够将由辅助点亮入光面13入射的光线尽可能多地反射射入导光部2，减少反射向导光部2以外区域的光线，提高点亮效果；此外，通过合理地设置第二反射面15的宽度，能够使得其反射的光线恰好反射至出光部3内，确保出光部3边缘区域的光通量，也有利于其出光效果以及出射光形的均匀性。
进一步优选地，参见图7、图10和图11，第二反射面15上设置有光扩散结构。光扩散结构可以是若干块状凸起、块状凹陷部、条纹凸起、条纹凹陷或其他能够改变第二反射面15的面型的结构，以能够改变入射至第二反射面15的光线的反射方向，使得经第二反射面15反射后的光线更加分散，降低经导光部2传输和出光部3投射后形成的光形照度，提高光形的均匀性，以符合近光III区光形照度的法规要求。
作为本发明的另一种优选实施方式，参见图13至图16，导光部2的外侧面上设置有或一体形成有不透光壳体4。不透光壳体4与导光部2可以采用双色注塑一体成型，也可以采用嵌件注塑一体成型，还可以采用其他成型方式，只要能够将不透光壳体4形成于导光部2的外部，均属于本发明的保护范围。此时，由辅助点亮结构2反射进入到导光部2内的光线和远光入光部11进入导光部2内的光线，在传输至导光部2的侧面时，能够被不透光壳体4吸收，防止远光光源6和辅助点亮光源7发出的光线从出光部3的出光面以外的区域出射而形成杂散光，影响出光效果。
作为本发明的又一种优选实施方式，远光入光部11包括至少一个入光结构16，每个入光结构16的后端面分别设置为向后凸出的曲面或锥形面，入光结构 16呈矩阵式排列，入光结构16设置为至少一排。入光结构16的后端面分别设置为向后凸出的曲面或锥形面，能够对入射的光线进行汇聚，可选地，入光结构16设置为一排、两排或多排，入光结构16设置为依次连接或者间隔设置。出光部3的出光面设置为由呈网格状分布的若干平面或曲面拼接形成的前凸面，使得经出光部3的出光面出射的光线扩散一定的角度，从而增大出射光线形成光形的边界角度，同时还能提高光形的均匀性。
本发明第二方面提供一种远光照明单元，参见图12至图16，包括上述所述的远光光学元件、线路板5、与远光入光部11对应设置的远光光源6和与辅助点亮结构12对应设置的辅助点亮光源7，远光光源6和辅助点亮光源7设置在线路板5上。
可选地，远光照明单元上还设置有用于对线路板5和远光光学元件提供支撑、散热功能的散热器8、散热支架等结构。在导光部2的外侧面上设置有或一体形成有不透光壳体4时，不透光壳体4能够与线路板5和散热器8连接，以对远光光学元件支撑。
在本发明中远光照明单元一个相对优选的实施例中，包括远光光学元件、线路板5、位于线路板5上的光源和与线路板5连接的散热器8，远光光学元件包括由后向前依次设置且一体成型的入光部1、导光部2和出光部3，入光部1包括远光入光部11和位于远光入光部11下方的辅助点亮结构12；辅助点亮结构12包括辅助点亮入光面13、第一反射面14和位于第一反射面14上方的第二反射面15，辅助点亮结构12的后端面形成为辅助点亮入光面13，辅助点亮入光面13包括竖向入光面131和斜向入光面132，斜向入光面132设置为从竖向入光面131的底端倾斜向前向下延伸，第一反射面14能够将辅助点亮入光面13接收的光线反射至第二反射面15，第二反射面15能够将由第一反射面14反射至该第二反射面15的光线反射至导光部2；第一反射面14的纵截线设置为向前凸出的曲线、横截线设置为向后内凹的曲线，第二反射面15的纵截线和横截线分别设置为向后凸出的曲线，第二反射面15上设置有若干块状凸起形成的光扩散结构；导光部2的外侧面上设置有或一体形成有不透光壳体4，出光部3的出光面设置为由呈网格状分布的若干曲面拼接形成的前凸面，远光入光部11包括多个入光结构16，每个入光结构16的后端面分别设置为向后凸出的曲面或锥形面，入光结构16排列为一排；光源包括与远光入光部11对应设置的远光光源6和与辅助 点亮结构12对应设置的辅助点亮光源7。
上述实施例所述的远光照明单元在远光模式下，打开远光光源6、关闭辅助点亮光源7，远光光源6发出的光线经入光结构16聚光后进入导光部2，再经导光部2传输至出光部3，最后经出光部3的出光面出射，以形成远光照明光线；在近光照明模式下，打开辅助点亮光源7、关闭远光光源6，辅助点亮光源7发出的光线经辅助点亮入光面13入射后，经第一反射面14反射和扩散至第二反射面15，再经第二反射面15反射和扩散后进入导光部2，并经导光部2传输至出光部3，最后由出光部3的出光面以一定的扩散角度投射至近光III区区域内，以形成如图19所示的辅助点亮光形，实现近光照明模式下该远光照明单元也被点亮的效果；不透光壳体4能够防止远光光源6和辅助点亮光源7发出的光线从出光部3的出光面以外的区域出射而形成杂散光。
进一步地，本发明第三方面还提供一种车辆，包括根据第二方面技术方案中所述的远光照明单元。其中，远光照明单元设置为多个，多个远光照明单元一体设置或分散设置于车灯内。可选地，远光照明单元按照纵向、横向或者倾斜排列分布于车灯内。本发明提供的车辆，至少具有上述远光光学元件和远光照明单元实施例的技术方案所带来的所有有益效果。根据本发明实施例的车辆的构成和操作对于本领域技术人员而言是可以理解并且容易实现的，因此不再详细描述。
由以上描述可以看出，本发明的远光光学元件在远光入光部11的一侧设置有辅助点亮结构12，将入射至辅助点亮结构12的光线经至少一次反射后传输至导光部2，再经导光部2传输至出光部3后，由出光部3的出光面投射至近光III区区域内，当人站在车灯前方时，这部分光线会直接向斜上方射入人眼，使人看到该远光照明单元也是发光的，实现近光照明模式下该远光照明单元也被点亮的效果；入射至辅助点亮结构12的光线经反射后由导光部2和出光部3直接传输投射，相比光线在出光部3内发生全反射，利用全反射的光线经出光部3内的杂质形成的漫反射的光线射入人眼而使远光照明单元发光，采用本发明的远光光学元件使人看到的远光照明单元更亮，从而能够使得本发明中远光照明单元的点亮亮度，在近光III区光形照度的法规范围内，更容易与近光照明单元的亮度统一，使得车灯外观造型的点亮效果更佳。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方 案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
- 一种远光光学元件，其特征在于，包括由后向前依次设置的入光部(1)、导光部(2)和出光部(3)，所述入光部(1)包括远光入光部(11)和辅助点亮结构(12)；所述辅助点亮结构(12)能够将入射至所述辅助点亮结构(12)的光线经至少一次反射后传输至所述导光部(2)，再经所述导光部(2)传输至所述出光部(3)，并由所述出光部(3)的出光面投射至近光III区区域内。
- 根据权利要求1所述的远光光学元件，其特征在于，所述辅助点亮结构(12)包括辅助点亮入光面(13)、第一反射面(14)和第二反射面(15)，所述辅助点亮结构(12)的后端面形成为所述辅助点亮入光面(13)，所述第一反射面(14)能够将所述辅助点亮入光面(13)接收的光线反射至所述第二反射面(15)，所述第二反射面(15)能够将由所述第一反射面(14)反射至所述第二反射面(15)的光线反射至所述导光部(2)。
- 根据权利要求2所述的远光光学元件，其特征在于，所述辅助点亮结构(12)位于所述远光入光部(11)的下方，所述第一反射面(14)位于所述第二反射面(15)的下方。
- 根据权利要求3所述的远光光学元件，其特征在于，所述辅助点亮入光面(13)包括竖向入光面(131)和斜向入光面(132)，所述斜向入光面(132)设置为从所述竖向入光面(131)的底端倾斜向前向下延伸。
- 根据权利要求3所述的远光光学元件，其特征在于，所述第一反射面(14)的纵截线设置为向前凸出的曲线、横截线设置为向后内凹的曲线，所述第二反射面(15)的纵截线和横截线分别设置为向后凸出的曲线。
- 根据权利要求5所述的远光光学元件，其特征在于，所述第二反射面(15)上设置有光扩散结构。
- 根据权利要求1至6中任意一项所述的远光光学元件，其特征在于，所 述导光部(2)的外侧面上设置有或一体形成有不透光壳体(4)。
- 根据权利要求1至6中任意一项所述的远光光学元件，其特征在于，所述远光入光部(11)包括至少一个入光结构(16)，每个所述入光结构(16)的后端面分别设置为向后凸出的曲面或锥形面，所述入光结构(16)呈矩阵式排列；所述出光部(3)的出光面设置为由呈网格状分布的若干平面或曲面拼接形成的前凸面。
- 一种远光照明单元，其特征在于，包括权利要求1至8中任一项所述的远光光学元件、线路板(5)、与所述远光入光部(11)对应设置的远光光源(6)和与所述辅助点亮结构(12)对应设置的辅助点亮光源(7)，所述远光光源(6)和所述辅助点亮光源(7)设置在所述线路板(5)上。
- 一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求9所述的远光照明单元。
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