车灯光学组件、照明光学装置和车辆的制作方法

1.本发明涉及车灯，具体地，涉及一种车灯光学组件。进一步地，本发明还涉及包括该车灯光学组件的照明光学装置和车辆。


背景技术：

2.目前，车灯多采用led作为主要光源，从路面照射效果角度来看，要求截止线清晰，亮暗区别分明；从法规检测角度来看，要求截止线位置准确。现有车灯的近光照明装置主要分为两种，一种是透镜作为最终出光元件，另一种是反射镜作为最终出光元件。
3.对于反射镜作为最终出光元件的照明装置，一般结构设置为将光源发出的发散光经过反射镜反射后形成特定的照明光形。为了提高所形成的的照明光形的均匀度，可参见中国实用新型专利cn210424859u，这种技术方案中近光分立设置在多个反射镜单元中，即近光由多个反射镜单元实现，其在应用于光学装置时，仍存在集成度较低、成本较高的问题。


技术实现要素：

4.本发明第一方面所要解决的问题是提供一种车灯光学组件，该车灯光学组件能够用于提升近光远处的可视性，且集成度高、成本低。
5.本发明第二方面所要解决的问题是提供一种照明光学装置，该照明光学装置能够提升近光远处的可视性，且集成度高、成本低。
6.本发明第三方面所要解决的问题是提供一种车辆，该车辆的照明光学装置能够提升近光远处的可视性，且集成度高、成本低。
7.为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种车灯光学组件，包括第一光学元件和与所述第一光学元件一体成型的第二光学元件，所述第一光学元件包括第一入光部和与所述第一入光部的出光端连接的第一导光通道，所述第二光学元件包括第二入光部和与所述第二入光部的出光端连接的第二导光通道，所述第一导光通道远离所述第一入光部的一端与所述第二导光通道远离所述第二入光部的一端连接以形成分界面，所述第一导光通道的折射率小于所述第二导光通道的折射率；
8.所述第一导光通道的光线传输方向与所述第二导光通道的光线传输方向相对且形成夹角，以使得所述第一导光通道传输的光线能够在所述分界面处发生折射并进入所述第二导光通道，再从所述第二导光通道远离所述第一入光部的侧壁折射出，所述第二导光通道传输的光线能够在所述分界面处发生全反射，再从所述第二导光通道远离所述第一入光部的侧壁折射出。
9.优选地，所述第一导光通道和所述第二导光通道在所述分界面处设置有相匹配的嵌合结构。
10.作为一种优选的结构方式，所述第一导光通道远离所述第二入光部的侧壁上设置有近光iii区形成结构。
11.优选地，所述近光iii区形成结构包括与所述第一导光通道连接的近光iii区光通道，所述近光iii区光通道远离所述第一入光部的一端形成为近光iii区光出口。
12.更优选地，所述第一导光通道远离所述第二入光部的侧壁上设置有50l暗区形成结构。
13.具体地，所述分界面的上边界处或者下边界处设置有截止线结构。
14.典型地，所述第一入光部和所述第二入光部分别设置有多个入光结构，所述入光结构为聚光杯结构。
15.本发明第二方面提供一种照明光学装置，包括上述任意一项技术方案所述的车灯光学组件、出光反射元件、与所述第一入光部对应设置的第一光源和与所述第二入光部对应设置的第二光源，所述出光反射元件上形成有出光反射面，所述第一导光通道的光线传输方向朝向所述出光反射面，所述第二导光通道的光线传输方向朝向所述出光反射面的出光光路。
16.优选地，所述出光反射面的表面设置有镀铝层。
17.更优选地，所述出光反射面包括多个呈矩阵式排列的反射面网格单元。
18.本发明第三方面提供一种车辆，包括上述任意一项技术方案所述的照明光学装置。
19.通过上述技术方案，本发明提供的车灯光学组件通过设置第一光学元件和与第一光学元件一体成型的第二光学元件，且将两者的导光通道远离入光部的一端连接以形成分界面，从而在应用于照明光学装置时，能够与出光反射元件相配合，以使得入射至第一导光通道内的光线能够在分界面处折射进入第二导光通道，再从第二导光通道折射出后照射向出光反射元件的出光反射面，经出光反射面反射后投射形成相应的近光光形，入射至第二导光通道内的光线能够在分界面处被全反射后，再折射出第二导光通道后照射向出光反射元件的出光反射面，经出光反射面反射后出射的光线能够增强近光光形上贴近明暗截止线区域的照明强度；在第一光学元件和第二光学元件的配合下，能够在近光光形的基础上，实现近光增强功能，进而提升近光远处的可视性；该车灯光学组件的集成度高、生产成本低。
20.在本发明的优选实施方式中，第一导光通道和第二导光通道在两者的分界面处设置有相匹配的嵌合结构，以便于第一光学元件与第二光学元件一体成型时的结构牢固性；出光反射元件的出光反射面包括多个呈矩阵式排列的反射面网格单元，能够提高所形成的光形的均匀度。
21.有关本发明的其它技术特征和技术效果，将在下文的具体实施方式中进一步说明。
附图说明
22.图1是本发明中车灯光学组件的一种具体实施方式的结构示意图之一；
23.图2是图1所示的车灯光学组件的俯视图；
24.图3是图2的b
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b剖面图；
25.图4是图1所示的车灯光学组件的结构示意图之二；
26.图5是图4的c部位的局部放大图；
27.图6是图1所示的车灯光学组件的结构示意图之三；
28.图7是图6的d部位的局部放大图；
29.图8是本发明中出光反射元件的一种具体实施方式的结构示意图；
30.图9是本发明中照明光学装置的一种具体实施方式的结构示意图；
31.图10是图9所示的照明光学装置的俯视图；
32.图11是图10的a
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a剖面图；
33.图12是图9所示的照明光学装置的光路图；
34.图13是图9所示的照明光学装置所形成的光形图之一；
35.图14是图9所示的照明光学装置所形成的光形图之二；
36.图15是图9所示的照明光学装置中近光增强功能的控制方法示意图。
37.附图标记说明
38.1第一光学元件
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11第一入光部
39.12第一导光通道
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13近光iii区形成结构
40.131近光iii区光通道
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132近光iii区光出口
41.14 50l暗区形成结构
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2第二光学元件
42.21第二入光部
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22第二导光通道
43.3出光反射元件
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31出光反射面
44.4第一光源
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5第二光源
45.6第一线路板
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7第二线路板
46.a分界面
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b截止线结构
47.001近光光形
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002近光iii区光形
48.003近光50l暗区
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004近光增强区域
具体实施方式
49.首先需要说明的是，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“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，“前”是指照明光学装置(即出光反射元件3)的出光方向所指的方向，“后”是指与“前”相反的方向，“上”是指相对于前后方向的上侧，“下”是指相对于前后方向的下侧，“左”是指相对于前后方向的左侧，“右”是指相对于前后方向的右侧，即与车辆正常行驶的左右侧方向相同。术语为基于附图所示的方向或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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。
50.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“设置”、“连接”、“安装”应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，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，或者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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量，因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括一个或更多个所述特征。
51.本发明第一方面提供的车灯光学组件，参见图1至图7，包括第一光学元件1和与第一光学元件1一体成型的第二光学元件2，第一光学元件1包括第一入光部11和与第一入光
部11的出光端连接的第一导光通道12，第二光学元件2包括第二入光部21和与第二入光部21的出光端连接的第二导光通道22，第一导光通道12远离第一入光部11的一端与第二导光通道22远离第二入光部21的一端连接以形成分界面a，第一导光通道12的折射率小于第二导光通道22的折射率；第一导光通道12的光线传输方向与第二导光通道22的光线传输方向相对且形成夹角，以使得第一导光通道12传输的光线能够在分界面a处发生折射并进入第二导光通道22，再从第二导光通道22远离第一入光部11的侧壁折射出，第二导光通道22传输的光线能够在分界面a处发生全反射，再从第二导光通道22远离第一入光部11的侧壁折射出。
52.本发明中，第一导光通道12与第二导光通道22相连接且一体成型，以使得两者形成图1中所示的分界面a，第一导光通道12和第二导光通道22的光线传输方向分别指的是相应的入光部入射的光线从该导光通道的入光端(即靠近相应的入光部的一端)传输至出光端(即远离相应的入光部的一端)的方向。第一导光通道12的光线传输方向与第二导光通道22的光线传输方向之间的夹角可以根据第一导光通道12与第二导光通道22各自的折射率以及相应的反光元件(例如下文中所述的出光反射元件3)与该车灯光学组件之间的相对方位进行设计，一般情况下，第一导光通道12的光线传输方向与第二导光通道22的光线传输方向之间的夹角设置为钝角。
53.为了更好地说明本发明提供的车灯光学组件的工作过程，以下结合该车灯光学组件在应用于照明光学装置时进行详细的介绍和说明，照明光学装置中设置有与车灯光学组件相配合的出光反射元件3和光源，光源包括与第一光学元件1对应的第一光源4和与第二光学元件2对应的的第二光源5。该照明光学装置在使用时可以将折射率较小的第一导光通道12的光线传输方向朝向出光反射元件3上的出光反射面31，折射率较大的第二导光通道22的光线传输方向朝向出光反射面31的出光光路。
54.上述照明光学装置用于形成近光光形时的具体使用过程为：在第一光源4打开时，第一光源4发出的光线入射至第一导光通道12内并沿第一导光通道12的光线传输方向传输至分界面a处，在分界面a处由于第一导光通道12的折射率小于第二导光通道22的折射率而发生折射并进入第二导光通道22，再从第二导光通道22远离第一入光部11的侧壁折射出并照射向出光反射面31，最后经出光反射面31反射后投射形成相应的近光光形001，以用于正常车灯近光的照射；在第二光源5打开时，第二光源5发出的光线入射至第二导光通道22内并沿第二导光通道22的光线传输方向传输至分界面a处，在分界面a处由于第二导光通道22的折射率大于第一导光通道12的折射率而被全反射后，再从第二导光通道22远离第一入光部11的侧壁折射出并照射向出光反射面31，经出光反射面31反射后出射的光线能够增强近光光形001上贴近明暗截止线区域的照明强度，以形成近光增强区域004，实现近光增强功能，进而能够在城市非高速道路、未开启车辆远光，而车辆速度又较快的情况下，提升近光远处的可视性，提高驾驶安全性。上述照明光学装置也可以用于形成具有远光增强功能的远光光形，其具体的光线传输过程与形成近光光形的过程一致，第一导光通道12和第二导光通道22与出光反射元件3的相对方位需要进行相应的调整。
55.本发明中，所形成的近光光形001具有明暗截止线，该明暗截止线的形成结构可以是设置在出光反射面31的出光光路上单独的遮光结构，也可以是设置在照明光学装置内其它元件上的遮光结构。作为本申请中车灯光学组件的一种优选实施方式，参见图4，分界面a
的下边界处设置有截止线结构b。截止线结构b设置为两侧有段差、通过斜线连接的截止线形状，以能够形成近光光形001的明暗截止线。当上述照明光学装置用于形成远光光形时，分界面a的上边界处设置有截止线结构b。截止线结构b设置为两侧有段差、通过斜线连接的截止线形状，以能够形成远光光形的明暗截止线，从而使远光光形与近光光形001衔接。
56.本发明中的第一导光通道12和第二导光通道22采用不同的透明材质成型，可分别采用pc、pmma、硅胶、树脂或玻璃等材质中的一种。具体地，第一导光通道12的折射率小于第二导光通道22的折射率，例如，第二导光通道22可以采用pc材料成型，第一导光通道12可以采用硅胶材料成型。
57.本发明中，为了能够提高第一光学元件1与第二光学元件2一体成型时的牢固性和车灯光学组件的结构稳定性，在进行结构设计时，第一导光通道12和第二导光通道22在分界面a处设置有相匹配的嵌合结构(图中未示出)。具体地，第一导光通道12上可以设置凸部，第二导光通道22上可以设置能够与凸部嵌合的凹部。
58.作为本申请中第一光学元件1的一种优选实施方式，第一导光通道12远离第二入光部21的侧壁上设置有近光iii区形成结构13，以能够使得光线经第一导光通道12传输时，部分光线经近光iii区形成结构13形成近光iii区光形002。
59.具体地，参见图6和图7，近光iii区形成结构13包括与第一导光通道12连接的近光iii区光通道131，近光iii区光通道131远离第一入光部11的一端形成为近光iii区光出口132。从第一入光部11入射至第一导光通道12的光线，经第一导光通道12进行传输时，部分光线进入近光iii区光通道131中，并经近光iii区光出口132出射至出光反射面31，再经出光反射面31反射后投射至近光iii区区域形成近光iii区光形002。
60.作为本申请中第一光学元件1的另一种优选实施方式，参见图4和图5，第一导光通道12远离第二入光部21的侧壁上设置有50l暗区形成结构14，以使得光线经第一导光通道12传输时，经50l暗区形成结构14的作用，在形成的近光光形001上，减少照射至近光50l暗区003的光线，控制近光50l暗区003的亮度，以符合法规要求。
61.作为本申请中车灯光学组件的另一种优选实施方式，第一入光部11和第二入光部21分别设置有多个入光结构，多个入光结构位于相应的第一导光通道12或者第二导光通道22的入光端，其可以设置为一行排列，也可以设置为多行排列。入光结构可以是将其远离相应的导光通道的一端作为入光面，入光面具体可以设置为平面、凸面或凹面。优选情况下，将入光结构设置为聚光杯结构，以实现对相应的光源入射至该入光结构的光线进行汇聚、准直。
62.基于上述提供的车灯光学组件，本发明第二方面提供的照明光学装置，参见图9至图12，包括上述任意一项技术方案所述的车灯光学组件、出光反射元件3、与第一入光部11对应设置的第一光源4和与第二入光部21对应设置的第二光源5，出光反射元件3上形成有出光反射面31，第一导光通道12的光线传输方向朝向出光反射面31，第二导光通道22的光线传输方向朝向出光反射面31的出光光路。
63.此时，出光反射元件3的出光方向为前，第一光学元件1可以位于出光反射元件3前方的上侧，第二导光通道22设置为从第一导光通道12倾斜向后向上延伸，第一光学元件1也可以位于出光反射元件3的前方的下侧，第二导光通道22设置为从第一导光通道12倾斜向后向下延伸。
64.此时，在分界面a上设置有截止线结构b的情形下，照明光学装置的在近光与远光中的应用情况主要有以下四种：第一种为第一光学元件1位于出光反射元件3前方的上侧，第二导光通道22设置为从第一导光通道12倾斜向后向上延伸，截止线结构b设置在分界面a的下边界，车灯光学组件内的光线均由截止线结构b的上方传输至出光反射面31，对应形成具有近光增强功能的近光光形；第二种为第一光学元件1位于出光反射元件3前方的上侧，第二导光通道22设置为从第一导光通道12倾斜向后向上延伸，截止线结构b设置在分界面a的上边界，车灯光学组件内的光线均由截止线结构b的下方传输至出光反射面31，对应形成具有远光增强功能的远光光形；第三种为第一光学元件1位于出光反射元件3前方的下侧，第二导光通道22设置为从第一导光通道12倾斜向后向下延伸，截止线结构b设置在分界面a的下边界，车灯光学组件内的光线均由截止线结构b的上方传输至出光反射面31，对应形成具有近光增强功能的近光光形；第四种为第一光学元件1位于出光反射元件3前方的下侧，第二导光通道22设置为从第一导光通道12倾斜向后向下延伸，截止线结构b设置在分界面a的上边界，车灯光学组件内的光线均由截止线结构b的下方传输至出光反射面31，对应形成具有远光增强功能的远光光形。
65.本发明中，第一光源4可以设置在相应的第一线路板6上，第二光源5可以设置在相应的第二线路板7上；第一光源4与第二光源5优选为能够独立地控制亮灭。在第一入光部11和第二入光部21分别设置有多个入光结构时，第一光源4与第一入光部11上的入光结构一一对应设置，第二光源5与第二入光部21上的入光结构一一对应设置。
66.作为本发明中出光反射元件3的一种优选实施方式，出光反射面31的表面设置有镀铝层，以提高出光反射面31的反射率，进而提高照明光学装置的光学效率。进一步优选地，参见图8，出光反射面31包括多个呈矩阵式排列的反射面网格单元，以提高出光反射面31的出射光线的均匀性，进而提高所形成的光形的均匀度。
67.作为本发明中照明光学装置的一种相对优选的实施方式，包括车灯光学组件、出光反射元件3、光源和线路板，车灯光学组件包括第一光学元件1和与第一光学元件1一体成型的第二光学元件2，第一光学元件1包括第一入光部11和与第一入光部11的出光端连接的第一导光通道12，第二光学元件2包括第二入光部21和与第二入光部21的出光端连接的第二导光通道22，第一导光通道12远离第一入光部11的一端与第二导光通道22远离第二入光部21的一端连接以形成分界面a；第一导光通道12的光线传输方向与第二导光通道22的光线传输方向相对且形成的夹角为钝角，第一导光通道12的折射率小于第二导光通道22的折射率，第一导光通道12采用硅胶材料成型，第二导光通道22采用pc材料成型；第一导光通道12在分界面a处设有凸部、第二导光通道22在分界面a处设有与能够与凸部嵌合的凹部，第一导光通道12上远离第二入光部21的侧壁上设置有近光iii区形成结构13和50l暗区形成结构14，近光iii区形成结构13包括与第一导光通道12连接的近光iii区光通道131，近光iii区光通道131远离第一入光部11的一端形成为近光iii区光出口132，分界面a的下边界处设置有截止线结构b；第一入光部11和第二入光部21分别设置有多个聚光杯结构作为入光结构，光源包括与第一入光部11上的聚光杯结构一一对应设置的第一光源4和与第二入光部21上的聚光杯结构一一对应设置的第二光源5，第一光源4与第二光源5能够分别独立地控制亮灭，线路板包括用于安装第一光源4的第一线路板6和用于安装第二光源5的第二线路板7；出光反射元件3上形成有出光反射面31，出光反射面31的表面设置有镀铝层，出光
反射面31包括多个呈矩阵式排列的反射面网格单元；第一导光通道12的光线传输方向朝向出光反射面31，第二导光通道22的光线传输方向朝向出光反射面31的出光光路。
68.上述的照明光学装置，在使用过程中，以第一光学元件1作为近光光学元件，以第二光学元件2作为近光增强光学元件：
69.在一般的城市非高速道路驾驶且车速较慢时，将第一光源4打开、第二光源5关闭，第一光源4发出的光线入射至第一导光通道12内，大部分光线沿第一导光通道12的光线传输方向传输至分界面a处，在分界面a处发生折射后进入第二导光通道22，再从第二导光通道22靠近出光反射元件3的侧壁折射出并照射向出光反射面31，最后经出光反射面31反射后投射形成如图13和图14所示的近光光形001，在截止线结构b和50l暗区形成结构14的作用下，该近光光形001具有明暗截止线和近光50l暗区003，以用于正常车灯近光的照射；第一导光通道12内的另一部分光线能够进入近光iii区光通道131中，并经近光iii区光出口132出射至出光反射面31，再经出光反射面31反射后投射形成如图13和图14所示的近光iii区光形002；
70.在城市非高速道路驾驶、未开启车辆远光，而车辆速度又较快时，可在打开第一光源4的基础上，将第二光源5打开，第二光源5发出的光线入射至第二导光通道22内并沿第二导光通道22的光线传输方向传输至分界面a处，在分界面a处被全反射后，再从第二导光通道22靠近出光反射元件3的侧壁折射出并照射向出光反射面31，经出光反射面31反射后出射的光线能够增强近光光形001上贴近明暗截止线区域的照明强度，以在近光光形001上形成如图14所示的近光增强区域004，实现近光增强功能，提升近光远处的可视性。
71.近光增强功能的开启(即打开第二光源5)可以设置为手动开启，也可以设置为自动开启，自动开启的具体方法步骤可以参见图15所示，其中，设定值v0处于30km/h
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80km/h之间，优选处于40km/h
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60km/h之间，比如50km/h；当车速低于设定值v0或者远光开启时，均不开启近光增强功能，以便降低车灯的功率，节省能量。
72.本发明第三方面提供的车辆，包括上述任意一项技术方案所述的照明光学装置。因此至少具有上述车灯光学组件和照明光学装置实施例的技术方案所带来的所有有益效果。
73.由以上描述可以看出，本发明提供的车灯光学组件通过设置第一光学元件1和与第一光学元件1一体成型的第二光学元件2，且将两者导光通道远离入光部的一端连接以形成分界面a，从而在应用于照明光学装置时，能够与出光反射元件3相配合，以使得入射至第一导光通道12内的光线能够在分界面a处折射进入第二导光通道22，再从第二导光通道22折射出后照射向出光反射元件3的出光反射面31，经出光反射面31反射后投射形成相应的近光光形001，入射至第二导光通道22内的光线能够在分界面a处被全反射后，再折射出第二导光通道22后照射向出光反射元件3的出光反射面31，经出光反射面31反射后出射的光线能够增强近光光形001上贴近明暗截止线区域的照明强度；在第一光学元件1和第二光学元件2的配合下，能够在近光光形001的基础上，实现近光增强功能，进而提升近光远处的可视性；该车灯光学组件的集成度高、生产成本低。
74.以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。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，包括各个具体技术特征以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。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。