一种车灯初级光学元件、车灯模组、车灯及车辆的制作方法

[0001]
本发明涉及车灯技术领域，尤其涉及一种车灯初级光学元件、车灯模组、车灯及车辆。


背景技术：

[0002]
矩阵式远光灯多采用聚光器作为初级光学元件，虽然对光源射出的光线在横向和纵向上都有所收敛，以使更多的光线射入透镜以提高光效，但是，由于该聚光器是由多个聚光单元组成，结构非常复杂，且加工难度大。此外，针对于横向宽、纵向窄的透镜，由于该透镜不需要对光源射出的光线在横向上有所收敛，因此，没有必要采用结构复杂的聚光器作为初级光学元件，而目前尚不存在一种结构简单且适用于横向宽、纵向窄的透镜的初级光学元件。
[0003]
因此，针对上述技术问题，需要提供一种新的车灯初级光学元件


技术实现要素：

[0004]
本发明的第一个目的在于提供一种车灯初级光学元件，能够配合横向宽、纵向窄的透镜使用，结构简单，加工方便。
[0005]
本发明的第二个目的在于提供一种车灯模组，通过应用上述车灯初级光学元件，结构简单，加工方便，能够降低成本。
[0006]
本发明的第三个目的在于提供一种车灯，通过应用上述车灯模组，结构简单，加工方便，能够降低成本。
[0007]
本发明的第四个目的在于提供一种车辆，通过应用上述车灯，能够降低成本。
[0008]
为实现上述目的，提供以下技术方案：
[0009]
一种车灯初级光学元件，其包括本体，所述本体靠近所述光源的一侧为入光面，所述本体远离所述光源的一侧为出光面，所述入光面和所述出光面中至少有一个面为向所述本体的外侧凸出的曲面，所述本体沿光轴方向的投影为沿所述本体左右方向延伸的长条矩形。
[0010]
作为优选，所述入光面为与所述光源平行的平面，所述出光面为向所述本体的外侧凸出的曲面；或
[0011]
所述入光面为向所述本体的外侧凸出的曲面，所述出光面为与所述光源平行的平面；或
[0012]
所述入光面为向所述本体的外侧凸出的曲面，所述出光面为向所述本体的外侧凸出的曲面；或
[0013]
所述入光面为向所述本体的内侧凸出的曲面，所述出光面为向所述本体的外侧凸出的曲面。
[0014]
作为优选，所述本体与所述光源之间的最小距离为0.1mm-5mm。
[0015]
作为优选，还包括加强筋，所述加强筋连接于所述本体的上下两侧中的至少一侧，
且所述加强筋沿所述本体的左右方向延伸。
[0016]
作为优选，所述入光面与所述出光面的最大距离为1mm-10mm。
[0017]
作为优选，所述入光面与所述出光面的最大距离为2.5mm-3.5mm。
[0018]
一种车灯模组，包括光源、电路板、透镜支架和透镜，所述光源设置在所述电路板上，所述透镜设置在所述透镜支架上，所述车灯还包括如上所述的车灯初级光学元件，所述车灯初级光学元件设置在所述光源和所述透镜之间。
[0019]
作为优选，还包括遮光板，两个所述遮光板分别设置在所述透镜支架上的内上表面上和内下表面上，所述遮光板能够遮挡射至所述透镜的上侧面和下侧面的光线。
[0020]
作为优选，所述遮光板为弧形，且所述弧形为中间高两边低。
[0021]
一种车灯，包括如上所述的车灯模组。
[0022]
一种车辆，包括如上所述的车灯。
[0023]
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0024]
本发明提供的车灯初级光学元件，包括本体，本体靠近光源的一侧为入光面，本体远离光源的一侧为出光面，入光面和出光面中至少有一个面为向本体的外侧凸出的曲面，即可实现对光源光线在纵向上的收敛，适用于横向宽纵向窄的透镜，且可使光源的光线尽可能多地平行或大致平行地从出光面折射到透镜，以提高光效，结构简单，便于加工。
[0025]
本发明提供的车灯模组，通过应用上述车灯初级光学元件，结构简单，加工方便，能够降低成本。
[0026]
本发明提供的车灯，通过应用上述车灯模组，结构简单，加工方便，能够降低成本。
[0027]
本发明提供的车辆，通过应用上述车灯，能够降低成本。
附图说明
[0028]
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
[0029]
图1为本发明实施例提供的车灯初级光学元件和透镜一个方向的结构示意图；
[0030]
图2为本发明实施例提供的车灯初级光学元件和透镜另一个方向的结构示意图；
[0031]
图3为本发明实施例提供的第一种车灯初级光学元件和透镜的光路示意图；
[0032]
图4为本发明实施例提供的第一种车灯初级光学元件的光路示意图；
[0033]
图5为本发明实施例提供的第二种车灯初级光学元件的光路示意图；
[0034]
图6为本发明实施例提供的第三种车灯初级光学元件的光路示意图；
[0035]
图7为本发明实施例提供的第四种车灯初级光学元件的光路示意图；
[0036]
图8为本发明实施例提供的设置有加强筋的车灯初级光学元件的示意图；
[0037]
图9为本发明实施例提供的车灯模组的结构示意图；
[0038]
图10为本发明实施例提供的车灯模组的分解示意图；
[0039]
图11为本发明实施例提供的车灯模组的横向剖视图；
[0040]
图12为图3的局部放大图；
[0041]
图13为本发明实施例提供的车灯模组的纵向剖视图；
[0042]
图14为本发明实施例提供的透镜支架的结构示意图；
[0043]
图15为本发明实施例提供的透镜支架的前视图；
[0044]
图16为本发明实施例提供的透镜支架的后视图。
[0045]
附图标记：
[0046]
100-本体；200-光源；300-透镜；301-块状凸起；302-上侧面；303-下侧面；400-电路板；500-透镜支架；600-散热器；
[0047]
1-加强筋；
[0048]
2-遮光板。
具体实施方式
[0049]
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
[0050]
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为本产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置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发明的限制。
[0051]
在本发明的描述中，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；可以是机械连接，也可以是电连接；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发明中的具体含义。
[0052]
如图1-图2所示，本实施例提供了一种车灯初级光学元件，其包括本体100，本体100的高度大于光源200的高度，本体100靠近光源200的一侧为入光面，本体100远离光源200的一侧为出光面，入光面和出光面中至少有一个面为向本体100的外侧凸出的曲面，即可实现对光源200光线在纵向上的收敛，适用于横向宽纵向窄的透镜300，且可使光源200的光线尽可能多地从出光面平行或大致平行地折射到透镜300，以提高光效，结构简单，便于加工，不必为了得到相应的车灯光形而设计结构复杂的出光面。
[0053]
进一步地，本体100沿光轴方向的投影为沿本体100左右方向延伸的长条矩形。其中，光轴是指穿过透镜焦点沿前后方向延伸的轴线。
[0054]
优选地，本体100被配置为与光源200的最小距离为0.1mm-5mm。在本实施例中，光源200到该本体100的最小距离为1.5mm。该本体100的高度可根据光源200的最大扩散角度以及光源200中心与该本体100的最小距离计算得到，以使光源200射出的光线都能进入该本体100。
[0055]
示例性地，如图3-图4所示，入光面为与光源200平行的平面，出光面为向本体100的外侧凸出的曲面，即向远离光源200的方向凸出的曲面，该曲面能够将光源200射出的光线在竖直方向上向平行于光轴或大致平行于光轴的方向汇聚，使得在竖直方向上尽可能多地收集光源200的光线，使更多地光线射入透镜300，提高光学利用率。优选地，该曲面可相对于光轴对称。
[0056]
在其他实施例中，如图5所示，入光面为向本体100的外侧凸出的曲面，即向靠近光
源200的方向凸出的曲面，出光面为与光源200平行的平面；或，如图6所示，入光面为向本体100的外侧凸出的曲面，出光面为向本体100的外侧凸出的曲面，即入光面为向远离光源200的方向凸出的曲面，出光面为向靠近光源200的方向凸出的曲面；或，如图7所示，入光面为向本体100的内侧凸出的曲面，出光面为向本体100的外侧凸出的曲面，即入光面和出光面均为向远离光源200的方向凸出的曲面，上述三种形式的本体100均能够达到提高光学利用率的效果。
[0057]
进一步地，如图3所示，本体100的横向截面的轮廓线包括两条前后设置且沿左右方向延伸的平行线。当然，该横向截面的轮廓线还可以采用其他不影响出光效果的形式，例如前凸后平、前凹后平、前凸后凸等多种形式，其中，“前”是指远离光源200的方向，“后”是指靠近光源200的方向。
[0058]
优选地，入光面与出光面的最大距离为1mm-10mm。可选地，入光面与出光面的最大距离为2.5mm-3.5mm，更优选地，入光面与出光面的最大距离为3mm。该初级光学元件的尺寸小于现有技术的聚光器的尺寸，且没有分成多个聚光单元，结构非常简单，容易加工。
[0059]
如图8所示，由于该车灯初级光学元件因要配合横向宽、纵向窄的透镜300，本体100的长高比值较大，在安装过程中容易发生变形，因此，本体100上沿其长度方向设置有加强筋1。
[0060]
可选地，该本体100的上下两侧至少一侧设置加强筋1。优选地，加强筋1的长度与本体100的长度相同。
[0061]
优选地，加强筋1可以与该本体100为一体件。当该加强筋1与该本体100均采用透明材质时，为了确保光线在该本体100的出光面平行于光轴或大致平行射出，该加强筋1应与该初级光学元件的出光面的上和/或下边缘连接。若加强筋1连接在出光面的上部和/或下部区域，则出光面变成曲面和竖直平面相衔接的形式，会有部分光线向斜上方和/或斜下方射出，而不会射至透镜300入光面，影响光线利用率。
[0062]
优选地，在初级光学元件的下侧设置加强筋1，该设计原理为：光源200发光会产生热量，因此，车灯模组需要散热，散热过程中，热空气是由下向上流动，若将加强筋1设置在初级光学元件的上侧，而光源200位于该加强筋1的下方，其周围的热空气会被位于上侧的加强筋1阻碍向上流动，影响散热效果，而设置在初级光学元件下侧的加强筋1位于光源200的下方，不会阻碍热空气向上流动，不影响散热效果。
[0063]
如图9-图10所示，本实施例还提供了一种车灯模组，包括电路板400、光源200、透镜支架500和透镜300，光源200设置在电路板400上，透镜300设置在透镜支架500上，车灯模组还包括上述车灯初级光学元件，车灯初级光学元件设置在光源200和透镜300之间。
[0064]
具体而言，透镜支架500通过螺纹连接件依次与电路板400、散热器600固定连接，车灯初级光学元件通过螺纹连接件依次与电路板400、散热器600固定连接，各部件之间的定位和连接方式与现有技术的车灯模组相同，在此不再赘述。
[0065]
可选地，透镜300的焦点可以设置在该车灯初级光学元件的本体100的出光面上，相邻光源200通过透镜300形成的像素光斑部分重叠，以确保光形的均匀性。在确保效果的前提下，将该初级光学元件的前后长度作的尽可能短，优选地，入光面与出光面的最大距离为2.5mm-3.5mm，更优选地，入光面与出光面的最大距离为3mm，可使像素光斑宽度减小，如图12所示，该本体100的前后长度越短，每个光源200在该本体100的出光面上的出光范围越
窄。在应用于矩阵式大灯中，为了避免炫目需要形成暗区时，暗区所涉及的光源200的数量就会减少，即需要灭掉的光源200的数量也会减少，以便于控制。同时，光线在该车灯初级光学元件的本体100中的光程减短，减少了光线的光能损失，在一定程度上也提高了光效。
[0066]
可选地，透镜300的焦点还可以设置在光源200发光中心或者光源200发光中心的附近，相比焦点设置在车灯初级光学元件的本体100的出光面上，各光源200通过透镜300形成的像素光斑相互独立，可能存在一定的间隙，相比相互重叠的像素光斑，在需要形成暗区时，暗区所涉及的光源200的数量会更少，即需要灭掉的光源200的数量会更少，虽然使单个车灯模组的光形不够均匀，但是将透镜300焦点从本体100的出光面后移到光源200的发光中心，可以进一步缩短车灯模组的前后尺寸。至于存在的间隙可以通过其他方式来弥补，例如，如图1所示，可以通过将透镜300出光面作成具有多个呈网格分布的块状凸起301，对光线在左右方向上进行发散，以消除间隙，或者通过配合其他车灯模组形成的像素光斑来弥补间隙。
[0067]
优选地，光源200发出的光线通过本体100折射汇聚后，光线基本与光轴平行或大致平行，为了得到符合要求的光形，光线还需要在竖直方向上进行扩散，因此，可在透镜300的出光面对应需要扩散的位置作具有多个呈网格分布的块状凸起301，如图1所示，以使光线在上下方向上扩散，形成相应光形。
[0068]
如图11-图12所示，多个光源200沿本体100的长度方向依次间隔排列设置。为了增大车灯光形的展宽角度，为驾驶员提供较宽的视角范围，可以将多个光源200更分散设置，优选地，位于本体100两侧的光源200之间的间隔大于位于本体100中间位置的光源200之间的间隔。具体地，在本实施例中，位于本体100两侧的两个光源200的间距大于位于本体100中间位置的光源200之间的间隔，该设计能够使光源200在其左右方向的出光范围更大。但是，这种情况下，需要将透镜焦点设置在光源发光中心和初级光学元件的本体100的出光面之间，以使个光源200形成的像素光斑部分重叠或者即使像素光斑之间存在一点间隔，也可以通过上述措施弥补，以使光形均匀。
[0069]
该车灯的透镜300除了入光面和出光面以外还有位于入光面和出光面之间并连接两者的上侧面302和下侧面303，通常情况下，该两个侧面会有光线射出或光线经这两个侧面反射后再由透镜300出光面射出，形成很多杂散光，影响车灯光形的光学性能。因此，为了避免因透镜300上侧面302、下侧面303带来的杂散光，如图13所示，在透镜300的后方的上下设置用于遮挡光源200的光线射至透镜300上侧面302和下侧面303的遮光板2。具体而言，两个遮光板2分别设置在透镜支架500上的内上表面上和内下表面上，且遮光板2与透镜300的入光面平行设置。
[0070]
优选地，遮光板2可以与透镜支架500为一体成型。如图14-图16所示，两个遮光板2呈弧形，且弧形为中间高两边低，其通过呈弧形的上侧面302和下侧面303沿射至上侧面302和下侧面303的光线出射方向投影而成，恰好能遮住射至上侧面302和下侧面303的光线，避免形成杂散光，而不会遮挡其余直接射至透镜300出光面光线，在消除杂散光的同时，还保证了光线利用率。
[0071]
本实施例还提供了一种车灯，通过应用上述车灯模组，结构简单，加工方便，能够降低成本。
[0072]
本实施例还提供了一种车辆，通过应用上述车灯，能够降低成本。
[0073]
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所说的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。