车灯火焰点灯效果实现方法和火焰点灯发光体单元与流程

本发明涉及一种车灯火焰点灯效果的实现方法和相应的火焰点灯发光体单元，属于车灯制造技术领域。

背景技术：

目前，个性化设计的汽车灯具越来越受到追捧，为了满足车灯日益增长的个性化需要，越来越多的艺术化设计方式和元素被应用于车灯，使得车灯无论是造型还是点灯效果都更加具有艺术感。对一些自然现象的模拟是车灯个性化设计的一个方向。其中，在车灯上实现火焰效果仍然是空白。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种车灯火焰点灯效果实现方法和火焰点灯发光体单元，能在车灯上实现火焰跳动的点灯效果。

本发明的主要技术方案有：

一种车灯火焰点灯效果实现方法，将多颗led按照筒状表面的整个柱面或部分柱面进行分散布置，采用一透光的筒状内配光镜罩在所有led的外部，使所述led的出光面都朝向所述内配光镜的柱面。

可以采用不透明材料制作所述内配光镜或者在透明材料制作的所述内配光镜表面进行不透明处理。

优选在所述内配光镜的外侧面上设置花纹，所述花纹由多个类棱锥组成，所述类棱锥与棱锥的区别仅在于其底面是平面或空间曲面，所有类棱锥的顶点均朝外，相邻两个类棱锥共用一条底边，单个类棱锥有3-8条底边，类棱锥的底面均在基面上，且其面积在5-40mm²之间，类棱锥的顶点位于过底面的中心点的基面的法线上，顶点到底面的中心点的距离为类棱锥的高度，单个类棱锥的高度在0.1mm-3mm之间，所述基面为所述内配光镜未设置花纹时的外柱面或者是在所述内配光镜未设置花纹时的外柱面上设置的有三条或四条侧棱且底面面积在80-200mm²之间的类棱锥的侧面。

一种火焰点灯发光体单元，包括透光的筒状内配光镜和设置在其内部的多颗led，所述led按照筒状表面的整个柱面或部分柱面进行分散布置，它们的出光面都朝向所述内配光镜的柱面。

所述led可以分布在一个圆柱面的全圆周或部分圆周柱面上，或者分布在多棱柱的全部或部分侧面上。

所述led所在的线路板优选采用柔性线路板，并按照一个圆柱面的全圆周或部分圆周柱面或者多棱柱的全部或部分侧面的结构形式相对固定在所述内配光镜的内部。

所述内配光镜优选采用不透明材料制成或者采用透明材料制成并经表面不透明处理。

所述内配光镜优选呈乳白色。

所述内配光镜的外侧面上优选设置花纹，所述花纹由多个类棱锥组成，所述类棱锥与棱锥的区别仅在于其底面是平面或空间曲面，所有类棱锥的顶点均朝外，相邻两个类棱锥共用一条底边，单个类棱锥有3-8条底边，类棱锥的底面均在基面上，且其面积在5-40mm²之间，类棱锥的顶点位于过其底面的中心点的基面的法线上，顶点到底面的中心点的距离为类棱锥的高度，单个类棱锥的高度在0.1mm-3mm之间，所述基面为所述内配光镜未设置花纹时的外柱面或者是在所述内配光镜未设置花纹时的外柱面上设置的有三条或四条侧棱且底面面积在80-200mm²之间的类棱锥的侧面。

本发明的有益效果是：

本发明将自然环境中火焰的跳动效果引入到汽车车灯信号灯领域，在汽车行驶或停止的过程中，通过对led点灯逻辑的控制，实现新型的发光效果，显著提高了车灯的辨识度，使得车灯个性化需求得到满足。

本发明的火焰点灯发光体单元结构简单，容易制造，成本可控，有利于产品的推广。

通过在所述内配光镜的外侧面上设置特殊结构的花纹，相当于将所述内配光镜原本光滑完整的面型变成了包含数量更多、方向各异、排布随机的众多无序的小发光面的面型，这些小发光面将来自led的光向不同方位进行折射发光。由于小发光面的随机、无序特性使得从内配光镜外部观察到的光影效果与自然界中火焰跳动的随机、无序效果非常类似，再配合led亮灭与闪烁频率的动态变化，所模拟出的火焰跃动的光影效果非常逼真。

附图说明

图1是本发明的所述火焰点灯发光体单元的一个实施例的外部结构示意图；

图2是图1的水平横截面示意图；

图3是所述花纹的布局结构示意图。

具体实施方式

本发明公开了一种车灯火焰点灯效果实现方法，具体是将多颗led按照筒状表面的整个柱面或部分柱面进行分散布置，采用一透光的筒状内配光镜罩在所有led的外部，使所述led的出光面都朝向所述内配光镜的柱面。

通过控制电路控制每颗led的单独点亮频率及相互间的点亮顺序，可以模拟自然环境中火焰跳动的效果。这种点灯效果可以用于汽车车灯领域，包括可用于日间行车灯、前位灯、后位灯、制动灯、转向灯、倒车灯和后雾灯等多种信号灯功能，相比常亮、顺序点亮效果的传统车灯，车灯个性化特征显著提升。所述车灯火焰点灯发光体单元用于上述信号灯时，安装位置灵活，例如可以竖向安装、横向安装或卧式安装。

只要改变每颗led的点灯频率及亮灭时长，就可以获得另外一种火焰跳动效果。可以根据火焰跳动节奏的不同，在mcu中预存多种led的点灯频率及亮灭时长设置，每种设置对应一种火焰跳动模式。当车身通过lin/can网络向mcu发送不同模式的动画效果命令时，mcu就可以切换不同的火焰跳动动画效果。

无论是内配光镜还是led的布置，“筒状”的横截面形状不限，例如可以是多边形、圆形、椭圆形甚至异形。当所述led布置形成整个柱面时，所述内配光镜的整个外周都可以观察到火焰点灯效果；当所述led所布置形成的柱面仅占据一部分圆周时，所述内配光镜的相对应圆周角度范围的外周才可以观察火焰点灯效果。

优选采用不透明材料制作所述内配光镜或者在透明材料制作的所述内配光镜表面(内表面和/或外表面)进行不透明处理，以便在led不点亮时从外观上可以掩盖内配光镜内部的各结构。不透明处理可以是贴膜、膜内注塑、喷漆或设置皮纹等。

优选在所述内配光镜的外侧面上设置花纹，所述花纹由多个类棱锥组成。本文采用类棱锥这个概念，是为了借用现有的棱锥的一些特点同时又能区别于现有的棱锥概念。所述类棱锥与棱锥的区别在于其底面可以是平面也可以是空间曲面，相应地，可以将所述类棱锥的底面形状称为类多边形，类多边形的边可以是直线也可以是空间曲线。所述花纹所采用的所有类棱锥的顶点均朝外，相邻两个类棱锥共用一条底边。单个类棱锥有3-8条底边，相应类棱锥就有3-8条侧棱。类棱锥的底面均在基面上，且其面积在5-40mm²之间。类棱锥的顶点位于过其底面的中心点的基面的法线上，顶点到底面的中心点的距离为类棱锥的高度，且高度控制在0.1mm-3mm之间。如果将一个类棱锥的底面放置在一个空间直角坐标系中，该底面类多边形的n个顶点的坐标分别是(x1，y1，z1)、(x2，y2，z2)、……(xn，yn，zn)，那么该底面的中心点坐标是(x1+x2+……+xn/n，y1+y2+……+yn/n，z1+z2+……+zn/n)，n是3到8之间的任意整数。底面的形状应保证其中心点应位于底面的边界以内。

设计时，该花纹在软件中利用随机生成算法生成，因此各类棱锥之间底面面积、高度以及底边的条数等参数的分布和相互间匹配都具有随机性特点，通常符合正态分布规律。生成过程可以是：先将基面划分成众多小区块，这些小区块就是未来的类棱锥的底面，以每个小区块的n个角点作为类多边形的n个顶点，通过上述方法计算找到底面的中心点，在基面过中心点处的法线方向上找到与该中心点的距离符合设计要求的点作为类棱锥的顶点，该顶点与相应小区块的n个角点的连线即为该类棱锥的n条侧棱，该顶点与中心点的距离即为相应类棱锥的高度。

所述花纹可以占据所述内配光镜的全部外侧面，也可以只设置在所述内配光镜的一部分外侧面上，具体可根据灯具造型和点灯效果的设计出光区域范围确定。

所述基面可以是两种情况：(1)所述基面为所述内配光镜未设置花纹时的外柱面；(2)所述基面是在所述内配光镜未设置花纹时的外柱面上设置的有三条或四条侧棱的所述类棱锥的侧面，该有三条或四条侧棱的所述类棱锥的底面面积应控制在80-200mm²之间。情况(1)时基面是连续的，情况(2)时基面是分片不连续的。情况(2)实质上是二次生成花纹的操作方式，第一次生成花纹时的基面为所述内配光镜未设置花纹时的外柱面，第二次生成花纹时的基面为第一次生成的花纹的一个个类棱锥的侧面。

当设置所述花纹时，所述内配光镜的未设置花纹时的外柱面优选为平滑表面，曲率恒定或变化平缓，减少或避免生成花纹时的畸变，提高花纹设计效率。

设置上述花纹后，相当于将所述内配光镜原本光滑完整的面型变成了包含数量更多、方向各异、排布随机的众多无序的小发光面的面型，其效果是能将来自led的光向不同方位进行折射发光，由于小发光面的随机、无序特性使得从内配光镜外部观察到的光影效果与自然界中火焰跳动的随机、无序效果非常类似。在光源点亮并闪烁时，如果从所述内配光镜的外部进行观察，有的视角下无法观察到发光，或者仅有微弱的光亮，其他视角下则可以观察到光亮，但不同视角下光亮程度各不相同，如果刚好相应发光面正好将光折射向观察视角，则肉眼接收到光亮亮度较强，折射光线与视角偏差越大肉眼接收到的光亮亮度越低。再配合led亮灭与闪烁频率的动态变化，所模拟出的火焰跃动的光影效果非常逼真。

将所述花纹的棱边数量、高度和底面面积等限制在上述范围，一方面可以确保小发光面有足够的数量和密集程度，另一方面使内配光镜外表面结构不至于过于细密而难于加工，三是使小发光面之间的最大差异保持在一定限度下，避免造成不必要的光影畸变。

所述花纹通常是在三维软件中利用各种空间造型工具设计完成的，所述内配光镜连同所述花纹则采用一体注塑加工制成。

本发明还公开了一种火焰点灯发光体单元，是上述车灯火焰点灯效果实现方法的具体体现，如图1、2所示，包括透光的筒状内配光镜1和设置在其内部的多颗led2，所述led按照筒状表面的整个柱面或部分柱面进行分散布置，它们的出光面朝向不完全相同，但都朝向所述内配光镜的柱面。

所述led的数量、排布以及所述内配光镜的形状和大小都可以根据所述火焰点灯发光体单元所要应用到的汽车灯具的造型、空间大小、外观视角等灵活确定。

同理，无论是内配光镜还是led的布置，“筒状”的横截面形状均不限。且根据所述内配光镜周向多大视角上需要观察到火焰点灯效果的不同，所述led布置形成的柱面既可以是其筒状周向的一整周，也可以只占周向的一部分。

出于简化结构的需要，所述led可按圆形或多边形横截面的筒状布置，因此所述led可以分布在一个圆柱面的全圆周或部分圆周柱面上，或者分布在多棱柱的全部或部分侧面上。

所述led布置形成的筒状在所述内配光镜内部的位姿不限，例如可以竖直方向设置、也可以左右延伸或前后向延伸设置。

用于固定所述led的线路板总成也安装在所述内配光镜的内部，在为所述led供电的同时还作为布置所述led的主要支撑基础结构件。

所述led所在的线路板3优选采用柔性线路板，优选按照一个圆柱面的全圆周或部分圆周柱面或者多棱柱的全部或部分侧面的结构形式相对固定在所述内配光镜的内部。

所述内配光镜优选采用不透明材料制成或者采用透明材料制成并经表面不透明处理，处理方式同前。

所述内配光镜优选呈乳白色，简单的方式是通过采用均匀的乳白色材料制作实现。

所述火焰点灯发光体单元还可以包括不透光的顶盖4，所述顶盖固定在所述内配光镜的筒状结构的顶端，并封闭所述内配光镜的顶端敞口。所述顶盖与所述内配光镜可以是一体式结构。

所述火焰点灯发光体单元还可以包括底座5，所述线路板总成和所述内配光镜均固定安装在所述底座上，安装状态下所述底座封闭所述内配光镜的底端敞口。

所述内配光镜的外侧面上优选设置花纹，所述花纹由多个类棱锥组成，所述类棱锥与棱锥的区别在于其底面是平面或空间曲面，所有类棱锥的顶点均朝外，相邻两个类棱锥共用一条底边。单个类棱锥有3-8条底边，类棱锥的底面均在基面上，且其面积在5-40mm²之间，类棱锥的顶点位于过其底面的中心点的基面的法线上，顶点到底面的中心点的距离为类棱锥的高度，单个类棱锥的高度在0.1mm-3mm之间。图3中粗实线所示为所述花纹中的某一个类棱锥单元，有七条底边，其顶点用s标记，围绕在其周围的其他类棱锥单元的顶点用k标记。

所述基面为所述内配光镜未设置花纹时的外柱面或者是在所述内配光镜未设置花纹时的外柱面上设置的有三条或四条侧棱且底面面积在80-200mm²之间的类棱锥的侧面。

关于所述花纹的其他事项可参见有关车灯火焰点灯效果实现方式中的针对所述花纹的说明。

所述火焰点灯发光体单元用于日间行车灯、前位灯、后位灯、制动灯、转向灯、倒车灯和后雾灯等信号灯时，安装位置灵活，例如可以竖向安装、横向安装或卧式安装。可以在所述内配光镜上设置一些安装配合结构，例如螺钉、卡扣等，以配合所述火焰点灯发光体单元在车灯内的安装。