一种矩阵式车灯光学装置、车灯及车辆的制作方法

本实用新型涉及一种矩阵式车灯光学装置、车灯及车辆，属于车辆照明领域。

背景技术：

为了提高夜间驾驶安全，具有adb(adaptivedrivingbeam，自适应远光灯系统)功能的矩阵式车灯日渐成为汽车配置主流，从高端车到中级车越来越普及。adb一般指至少具有两个像素化的远光，能够对目标物实现遮蔽，防止道路其他使用者的炫目，提高驾驶安全性。

另外，未来不管是新能源车还是燃油车，节能减排成为汽车领域持久不变的技术发展方向。车灯作为汽车的必要部件，提高车灯的光学效率更能有效降低车灯的功率，较高的发光效率成为行业发展的必然选择，有利于节约能源。

再有，汽车的外观是客户选择购买的一大要素。一款摆脱传统造型，新颖独特的车灯，会让消费者眼前一亮，成为汽车的重要卖点。目前车灯具有向小型化、扁平化方向发展的趋势。

目前，实现矩阵式车灯的照明模组主要有反射式和投射式两种。反射式照明模组由多个反射碗排列组合，形成不同区域的光斑；投射式照明模组一般具有一个成凸透镜样式的成像透镜，通过矩阵式排列的导光柱形成矩阵排列的光型。

反射式照明模组的缺点是：反射碗需要较大开口，多个像素排列起来比较占用灯内空间，同时反射碗的立体角不大，光效不高；

投射式照明模组里一般有两级光学件，其中第一级光学件较为成熟的方案为光学级硅胶材料，成型难度大，组装困难，加上二级光学件，整个系统较为复杂，安装及生产成本高；此外，投射式照明模组外观上是一块透镜，与普通投射式近光或远光并无太大差异，容易导致审美疲劳。经过两级光学件的损耗，其光效也不高。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种矩阵式车灯光学装置，以解决目前矩阵式车灯照明模组光效低，结构复杂，美观度差的技术问题，提高产品光效和美观度，降低结构复杂度，减小体积。

为了实现上述目的，本实用新型第一方面提供一种矩阵式车灯光学装置，包括多个适于自由排列的聚光器；各所述聚光器的焦点处设有led芯片，且各所述led芯片适于独立点亮以通过所述聚光器的直接投射形成多像素自适应远光。

进一步地，各所述聚光器横向或竖向连续排布。

进一步地，所述聚光器的数量为奇数；中心聚光器第一侧的多个聚光器的光轴分别顺时针水平旋转不同角度，使得该多个聚光器中离中心聚光器越远其光轴与中心聚光器光轴之间的夹角越大；中心聚光器第二侧的多个聚光器分别逆时针水平旋转不同角度，使得该多个聚光器中离中心聚光器越远其光轴与中心聚光器光轴之间的夹角越大。

进一步地，相邻两个所述聚光器的光轴夹角为1°。

进一步地，所述聚光器的数量为11个。

进一步地，各所述聚光器分成多个聚光器组，各所述聚光器组具有多个横向或竖向连续排布的聚光器，各聚光器组间隔排布。

进一步地，所述聚光器组的数量是偶数，各所述聚光器组中聚光器的数量是相同的奇数；各所述聚光器中，两个中心聚光器的光轴平行，毗邻第一中心聚光器一侧的多个聚光器的光轴分别顺时针水平旋转不同角度，使得该多个聚光器中离第一中心聚光器越远其光轴与第一中心聚光器光轴之间的夹角越大；毗邻第二中心聚光器一侧的多个聚光器分别逆时针水平旋转不同角度，使得该多个聚光器中离所述第二中心聚光器越远其光轴与第二中心聚光器光轴之间的夹角越大。

进一步地，除所述两个中心聚光器外，相邻两个所述聚光器的光轴夹角为1°。

进一步地，所述聚光器组的数量是4或6，各所述聚光器组中聚光器的数量是3。

进一步地，各所述聚光器的出光面为矩形，各所述led芯片发出的光经对应的所述聚光器直接投射形成的光斑为矩形光斑。

进一步地，各所述led芯片的发光面积为0.1mm²～1mm²。

进一步地，各所述led芯片为单像素的。

本实用新型第二方面提供一种车灯，包括第一方面任一技术方案所述的矩阵式车灯光学装置。

本实用新型第三方面提供一种车辆，包括第二方面的任一技术方案所述的车灯。

通过本实用新型的上述技术方案，可以达到：

1.光效高：矩阵式车灯光学装置包括多个聚光器，不包含反射镜、透镜等复杂的光学系统，led芯片发出的光通过聚光器的直接投射实现adb照明，减少多级折射的光损失，提高了光学效率；

2.工艺性好：聚光器制造工艺成熟；系统零件少，装配简单；

3.系统成本低：零件工艺性好，系统零件少，成本低；

4.可实现更加灵活的adb功能：聚光器按不同角度旋转形成不同位置光斑，通过单个照明单元的角度设计，灵活实现adb照明功能，多个基于聚光器的准直单元相互以一定角度错开以照射不同的区域，通过led的亮灭实现不同区域的点亮，配合车载摄像头实现adb功能，体积更小、结构更紧凑、简单，可以在有限的车灯空间内实现更加灵活的adb功能；

5.造型适应性高：聚光器的排布形式可根据日渐紧凑的车灯造型实现灵活布置，像素数量可以定制，可多可少；排布也可以水平排布、竖向排布、斜向排布等；不仅可以连续排布，还可以分段排布，比如以3个聚光器为一组，一共做6组排布。

本实用新型实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型实施例，但并不构成对本实用新型实施例的限制。在附图中：

图1是本实用新型矩阵式车灯光学装置一个实施例中单个聚光器的立体结构示意图；

图2是本实用新型矩阵式车灯光学装置一个实施例中单个聚光器的侧剖视图；

图3是本实用新型矩阵式车灯光学装置一个实施例中单个聚光器的俯视图；

图4是本实用新型矩阵式车灯光学装置一个实施例的结构示意图；

图5是本实用新型矩阵式车灯光学装置一个实施例的结构示意图；

图6是本实用新型矩阵式车灯光学装置一个实施例的结构示意图；

图7是本实用新型矩阵式车灯光学装置一个实施例的结构示意图；

图8是本实用新型矩阵式车灯光学装置一个实施例中单个聚光器的单像素光型图；

图9是本实用新型矩阵式车灯光学装置一个实施例中多个聚光器的多像素光型图；

图10是本实用新型矩阵式车灯光学装置一个实施例中多个聚光器的adb遮蔽光型图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型实施例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实用新型实施例，并不用于限制本实用新型实施例。

如图4所示，在本实用新型的一个实施例中，矩阵式车灯光学装置包括11个竖向连续排列的聚光器1。如图1所示，每个聚光器1的焦点101处设有一颗小发光面积的led芯片(图中未示出)，led芯片的发光面积为0.1mm²～1mm²。为了更好地对聚光器进行排列组合，每个聚光器1的出光面102被切割成矩形，这样，led芯片发出的光经聚光器1直接投射形成的光型为近似矩形的光斑，如图8所示，为单颗led芯片发出的光通过聚光器直射形成的光斑，左右两侧的宽度均为5°左右，像素中心位置左右方向均为0°，即为二维坐标系的原点。11个聚光器1可以一体成型，以减小配合误差。对应的11颗led芯片可安装在一块电路板上，以减小电路体积。由于不包含反射镜、透镜等复杂的光学系统，led芯片发出的光通过聚光器1的直接投射实现照明，减少多级折射的光损失，提高了光学效率。led芯片可以是单像素的，也可以是多发光区域的led芯片，以满足matrix光形中不同照明区域的光照强度的需要。

如图2和3所示，规定聚光器1的光轴方向为z轴，左右方向x轴，上下方向y轴。在上述实施例的基础上，如图5所示，从上到下竖向排列的11个聚光器分别绕着自己的y轴旋转-5°/-4°/-3°/-2°/-1°/0°/1°/2°/3°/4°/5°，即中心聚光器不动或转动0°，与中心聚光器两侧分别相邻的两个聚光器中，其中一个聚光器的光轴逆时针水平旋转1°，用向量表示即旋转-1°，另一个聚光器的光轴顺时针水平旋转1°，用向量表示即旋转+1°，以此类推，中心聚光器一侧的另4个聚光器中，按与中心聚光器之间的距离由近及远分别旋转-2°、-3°、-4°和-5°，中心聚光器另一侧的另4个聚光器中，按与中心聚光器之间的距离由近及远分别旋转+2°、+3°、+4°和+5°。或者，中心聚光器两侧的聚光器的旋转方向交换一下，具有同样的技术效果。由此可见，相邻聚光器1的光轴夹角为1°；与此对应，11个聚光器中11颗led芯片发光形成像素的中心位置(左右)分别为：-5°/-4°/-3°/-2°/-1°/0°/1°/2°/3°/4°/5°；11个像素相互有重叠，保证像素衔接的均匀；像素相互错开1°，又保证像素可以独立照亮一个区域；11个像素叠加，形成整体光型，如图9所示。具体使用时，借助车载摄像头感应到迎面驶/走来的车辆或行人时，可自动将中间几颗led芯片形成的像素灭掉，以实现中间区域的adb遮蔽功能，如图10所示。聚光器1可按不同角度旋转形成不同位置光斑，通过单个照明单元的角度设计，灵活实现adb照明功能，多个基于聚光器1的准直单元相互以一定角度错开以照射不同的区域，通过led的亮灭实现不同区域的点亮，配合车载摄像头实现adb功能，体积更小、结构更紧凑、简单，可以在有限的车灯空间内实现更加灵活的adb功能。

如图6所示，在本实用新型的一个实施例中，矩阵式车灯光学装置包括11个横向连续排列的聚光器1，其工作原理同图5所示的实施例，此处不再赘述。

如图7所示，在本实用新型的一个实施例中，矩阵式车灯光学装置包括12个聚光器1，分成4组，每组3个聚光器竖向连续排布。图7中标记出的两个聚光器为中心聚光器，上方中心聚光器上侧的5个聚光器按与上方中心聚光器之间的距离由近及远分别旋转-1°、-2°、-3°、-4°和-5°，下方中心聚光器下侧的5个聚光器按与下方中心聚光器之间的距离由近及远分别旋转+1°、+2°、+3°、+4°和+5°。或者，两个中心聚光器两侧的聚光器的旋转方向交换一下，具有同样的技术效果。

具体使用时，聚光器的排布形式可根据日渐紧凑的车灯造型实现灵活布置，聚光器数量可以定制，可多可少；排布也可以水平排布、竖向排布、斜向排布等；不仅可以连续排布，还可以分段排布，比如以3个聚光器为一组，做6组排布；或者5个一组，做4组排布，等等。

以上结合附图详细描述了本实用新型实施例的可选实施方式，但是，本实用新型实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型实施例的技术构思范围内，可以对本实用新型实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型实施例的保护范围。

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，本实用新型实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型实施例的思想，其同样应当视为本实用新型实施例所公开的内容。