1.本实用新型涉及车灯技术领域,具体涉及一种光学组件、照明装置及车辆。
背景技术:2.照明装置用于提供用于照明和/或光学指示功能的光线,广泛应用于各个领域,例如在机动车辆中利用诸如车灯之类的照明装置来保证安全行驶。而在机动车辆上往往需要各种类型的车灯来实现不同的功能,包括汽车前照灯、日间行车灯、位置灯、转向灯、刹车灯、倒车灯、侧标志灯等等。
3.在一些情况下,出于车灯造型的考虑,主机厂希望车灯具有均匀的面发光效果,现有技术通常采用oled(organic light-emitting diode,有机发光二极管)来实现,然而这种方案的成本较高。
技术实现要素:4.因此,本实用新型的目的在于提出一种用于实现光功能的光学组件、照明装置及车辆,其能够至少部分地解决上述提到的问题。
5.根据本实用新型的一个方面,提供一种光学组件,所述光学组件包括:光源;导光单元,所述导光单元大致呈板状,来自所述光源的光线从所述导光单元的至少一个端面入射,从所述导光单元的出光面出射。
6.在一些实施例中,所述光学组件还包括背板组件,所述背板组件设置在所述导光单元的与所述出光面相反的一侧。
7.在一些实施例中,所述背板组件被配置为朝向所述出光面反射来自所述导光单元的光线。
8.根据本实用新型的实施例,通过在导光单元的背侧设置背板组件以反射导光单元漏出的光线,有利于提高光学效率以及发光效果的均匀性。
9.在一些实施例中,所述背板组件包括背板,所述背板被配置为朝向所述出光面反射来自所述导光单元的光线。
10.在一些实施例中,所述背板组件包括背板和反射层,所述背板被配置为支撑所述反射层,所述反射层设置在所述背板和所述导光单元之间,并被配置为朝向所述出光面反射来自所述导光单元的光线。
11.在一些实施例中,来自所述光源的光线从所述导光单元的多个端面入射。
12.在一些实施例中,所述导光单元内部包括散射粒子,所述散射粒子被配置为散射来自所述光源的光线。这种具有散射粒子的导光单元具有很好的光扩散特性,可以实现非常均匀的光点亮效果。
13.在一些实施例中,所述导光单元的与所述出光面相对的表面包括光学解耦元素,所述光学解耦元素被配置为使得来自所述光源的光线从所述出光面出射。
14.在一些实施例中,所述光学解耦元素包括锯齿、条纹、皮纹、方块、凸起、凹陷中的
一种或多种。
15.在一些实施例中,所述导光单元的与所述出光面相对的表面至少部分地朝向所述出光面倾斜,以朝向所述出光面反射来自所述光源的光线。
16.在一些实施例中,所述导光单元的与所述出光面相对的表面包括多个全反射小面,所述多个全反射小面被配置为朝向所述出光面全反射来自所述光源的光线。
17.在一些实施例中,所述导光单元在入光方向上具有逐渐减小的厚度。优选地,所述导光单元的最大厚度与最小厚度的比值大于1小于或等于3.125。使得导光单元具有逐渐减小的厚度,可以降低光线在较小厚度处的损耗,如此整体损耗趋于一致,从而使得导光单元具有较为均匀的面发光效果。
18.在一些实施例中,所述光学组件还包括透明前板,所述透明前板设置在所述导光单元的所述出光面的相同侧,并且被配置为透射来自所述出光面的光线。透明前板可以起到保护导光单元的作用,其能够避免导光单元被损伤、划伤。
19.在一些实施例中,所述光学组件还包括散射层,所述散射层布置在所述导光单元和所述透明前板之间,以散射来自所述导光单元的光线。
20.在一些实施例中,所述背板组件的部分或全部颜色为白色。
21.在一些实施例中,所述导光单元的颜色为红色或粉红色。
22.在一些实施例中,在所述导光单元的颜色为红色的情况下,所述导光单元的高度小于或等于30mm,在所述导光单元的颜色为粉红色的情况下,所述导光单元的高度小于或等于50mm。
23.在一些实施例中,所述导光单元的颜色为红色或粉红色。
24.在一些实施例中,所述导光单元的颜色为粉红色,所述背板组件的部分或全部颜色为红色。
25.在一些实施例中,所述导光单元为无色透明光导。
26.在一些实施例中,所述背板组件的部分或全部颜色为红色或粉红色。
27.在一些实施例中,在所述背板组件的部分或全部颜色为红色的情况下,所述导光单元的高度小于或等于45mm。
28.在一些实施例中,所述导光单元为无色透明光导。
29.在一些实施例中,所述透明前板的颜色为红色或粉红色,所述背板组件的部分或全部颜色为白色或红色或粉红色。
30.在一些实施例中,在所述透明前板的颜色为红色、所述背板组件的部分或全部颜色为白色的情况下,所述导光单元的高度小于或等于55mm。
31.在一些实施例中,所述背板组件还用于形成所述光学组件的保持架,所述保持架被配置为保持所述导光单元。
32.在一些实施例中,所述保持架至少部分地围挡所述导光单元的周向外缘,如此可以防止在导光单元的周向外缘处的不期望的漏光。
33.在一些实施例中,所述保持架还包括安装至所述背板组件的框体,所述导光单元被夹持在所述框体和所述背板组件之间。
34.在一些实施例中,所述光学组件还包括透明前板,所述透明前板设置在所述导光单元的所述出光面的相同侧,并且被配置为透射来自所述出光面的光线,所述透明前板和
所述框体一体地形成,如此可以简化工艺、降低导光单元的整体厚度。
35.在一些实施例中,所述光学组件还包括印刷电路板,所述保持架还被配置为保持所述印刷电路板。
36.根据本实用新型的另一个方面,还提供一种照明装置,包括如上所述任意一种光学组件。
37.根据本实用新型的又一个方面,还提供一种车辆,包括上述照明装置。
附图说明
38.下文将以明确易懂的方式通过对优选实施例的说明并结合附图来对本实用新型上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明,其中,
39.图1示出了根据本实用新型的实施例的照明装置1的一种前视图;
40.图2示出了图1中照明装置1的一种侧视图;
41.图3示出了图1中照明装置1的一种后视图;
42.图4示出了根据本实用新型第一实施例的光学组件10沿图1中线a-a的一种剖视图以及一种光路示意图;
43.图5示出了包括图4中光学组件10的照明装置1的一种爆炸示意图;
44.图6示出了根据本实用新型第二实施例的光学组件10沿图1中线a-a的一种剖视图以及一种光路示意图;
45.图7示出了包括图6中光学组件10的照明装置1的一种爆炸示意图;
46.图8示出了导光单元200的沿图1中线a-a的一种剖视图以及一种光路示意图。
具体实施方式
47.在下文中示例性地说明了本实用新型的实施方式。如本领域的技术人员应该意识到的那样,在不背离本实用新型的构思的情况下,所说明的实施方式可以各种不同的方式进行修改。因此,附图和说明书本质上为示例性而非限制性的。在下文中,相同的附图标记通常表示功能相同或相似的元件。
48.图1示出了根据本实用新型的实施例的照明装置1的一种前视图,图2示出了图1中照明装置1的一种侧视图,图3示出了图1中照明装置1的一种后视图。根据本实用新型的实施例的照明装置1用于特定的光功能,在此,不对该光功能进行特别限定,其示例可以包括但不限于,汽车前照灯、日间行车灯、位置灯、转向灯、刹车灯、倒车灯、侧标志灯、logo灯等等。如图所示,照明装置1包括两个具有面发光效果的光学组件10,每个光学组件10用于实现所述特定的光功能,并且它们可以错开布置以实现特定的造型,当然可以理解的是,照明装置1可以包括任意数量的光学组件10,并且这些光学组件10可以根据造型需求任意排列。
49.实施例1
50.图4示出了根据本实用新型第一实施例的光学组件10沿图1中线a-a的一种剖视图以及一种光路示意图,图5示出了包括图4中光学组件10的照明装置1的一种爆炸示意图。如图所示,根据本实用新型第一实施例的光学组件10包括印刷电路板100和导光单元200,其中,印刷电路板100上安装有光源110,以朝向导光单元200发射光线,所述光源110例如但不限于led光源,作为非限制性的示例,图5中的两个光学组件10可以共享一块印刷电路板
100。如图所示,导光单元200大致呈板状,包括端面210和由端面210连接的前表面220和后表面230,其中,来自光源110的光线从端面210入射至导光单元200内部,并且在导光单元200的前表面220和后表面230之间、朝向侧端面210的相对端传播,在这期间,光线沿着主出光方向h从导光单元200的前表面220出射,也就是说,前表面220作为导光单元200的出光面,由此实现面发光效果。
51.根据本实用新型的实施例,通过使得光源110和导光单元200相配合以实现面发光效果,相对于oled方案,可以极大地降低成本。
52.另外,对于导光单元200,也会有部分光线从导光单元200的后表面230漏出而降低了光学效率。因此,如图所示,光学组件10还包括背板组件230,其设置在导光单元200的与后表面230相同的一侧,即与前表面220相反的一侧,并被配置为朝向前表面220反射从后表面230漏出的光线。在本实用新型的实施例中,通过在导光单元200的背侧设置背板组件以反射导光单元200漏出的光线,有利于提高光学效率以及发光效果的均匀性。在一些替代性的示例中,背板组件230设置在导光单元200的与后表面230相同的一侧,并且被配置为支撑导光单元200,而不提供反射功能(例如,但不限于,导光单元200的光线不从后表面230漏出的情况下)。
53.在一些示例中,所述背板组件230仅包括背板,背板被配置为朝向出光面反射来自导光单元200的光线,例如但不限于,背板可以选择能够反光的颜色和/或材料,诸如白色的背板。
54.在替代性的示例中,所述背板组件230包括背板和反射层,其中,背板被配置为支撑反射层,并且可以选择不反光的颜色和/或材料;反射层设置在背板和导光单元200之间,并被配置为朝向出光面反射来自导光单元200的光线。在这种情况下,背板和反射层可以一体地形成,例如但不限于通过注塑工艺(二次注塑、模内注塑等)或者喷涂工艺等,两者也可以分体地形成。
55.在一些示例中,来自光源110的光线进入导光单元200内部后会通过全反射进行传播,为了使得光线从导光单元200的前表面220出射,导光单元200内部可以包括散射粒子,来自光源110的光线可被散射粒子朝向不同的方向散射,由此破坏光线的全反射条件,使得光线从导光单元200的前表面220出射。这种具有散射粒子的导光单元具有很好的光扩散特性,可以实现非常均匀的光点亮效果。作为一种非限制性示例,此类型的导光单元可以例如选用材料为聚甲基丙烯酸甲酯(pmma),诸如牌号为led 8n ld12、ld24、ld48、ld96的光导,或者可以选用材料为聚碳酸酯(pc),诸如牌号为el2245的光导,其颜色可以根据需要进行选择,例如,但不限于,无色、粉红色、红色等等。
56.在替代性的示例中,导光单元200的后表面230上可以设置光学解耦元素,以破坏光线的全反射条件,光学解耦元素的示例包括但不限于,凸起、凹陷、锯齿、皮纹、条纹、方块等等。
57.在替代性的示例中,如图8所示,导光单元200的后表面230的至少一部分朝向导光单元200的前表面220倾斜,从导光单元200的端面210入射的光线到达该后表面230后被朝向前表面220反射,从而经由前表面220出射。优选地,导光单元200的端面210设置有准直器,用于准直来自光源110的光线,使其大致平行地入射至导光单元200的后表面230。进一步地,导光单元200的后表面230可以包括多个全反射小面,所述全反射小面被配置为朝向
导光单元200的前表面220全反射来自光源的光。由此,可在提高光学效率的同时提高点亮效果的均匀性。
58.在一些示例中,如图4所示,导光单元200在入光方向e上,具有逐渐减小的厚度(厚度即导光单元200的在主出光方向h上的尺寸)。由于来自光源110的光线在沿着入光方向e传播时逐渐损耗(例如,由于导光单元200的吸光、漏光等),使得导光单元200在入光方向e上具有逐渐减小的厚度,可以降低光线在较小厚度处的损耗,如此整体损耗趋于一致,从而使得导光单元200具有较为均匀的面发光效果。优选地,导光单元200的最大厚度(即端面210处的厚度)大于或等于2mm,小于或等于5mm,最小厚度(即与端面210相对的端面处的厚度)的范围大于或等于1.6mm,小于5mm,也就是说,导光单元200的最大厚度与最小厚度的比值大于1小于或等于3.125。
59.需要说明的是,虽然在图4中示出了光源210仅从导光单元200的一个端面入光,但可以理解的是,其还可以同时从导光单元200的两个相对的端面入光,甚至还可以同时从导光单元200的三个端面、四个端面或更多个端面入光,而且,印刷电路板100可以包括沿导光单元200的端面设置的多个光源210。
60.进一步地,关于图4中导光单元200的固定,如图5所示,背板组件410还用于形成光学组件10的保持架400,所述保持架400被配置为保持导光单元200。保持架400还包括框体420,所述框体420可以和背板组件410装配在一起,以将导光单元200夹持在两者之间。具体地,导光单元200和框体420上可以包括导光单元200的预定位手段,例如,但不限于,导光单元200上包括凸耳240,框体420上包括对应的凹槽,其中,凸耳240可卡入凹槽以实现导光单元200的预固定,框体420和背板组件410装配在一起后,可以将导光单元200牢牢地夹持在中间。可以理解的是,导光单元200还可以通过其他任意方式固定至保持架400。
61.如图1至3所示,框体420的周向边缘至少部分地围挡导光单元200的周向外缘,由此可以防止导光单元200的周向外缘处的不期望的漏光。
62.如图3和图5所示,背板组件410包括本体部411和弯折部412,其中,本体部411用于连接至框体420以夹持导光单元200,具体地,本体部411可以通过超声波焊接至框体420,当然也可以通过其他任意合适的方式连接至框体420,例如,但不限于,螺栓连接。弯折部412用于固定印刷电路板100,例如通过一个或多个定位柱413配合螺栓连接,当然也可以通过其他任意合适的方式固定印刷电路板100。
63.实施例2
64.图6示出了根据本实用新型第二实施例的光学组件10沿图1中线a-a的一种剖视图以及一种光路示意图,图7示出了包括图6中光学组件10的照明装置1的一种爆炸示意图。第二实施例是在上述第一实施例基础上的进一步优化,因此上述针对第一实施例描述的内容也适用于第二实施例。如图所示,第二实施例与第一实施例的区别在于,增加了透明前板300,该透明前板300设置在导光单元200的前侧,即与前表面220相同的一侧,并且被配置为透射来自前表面220的光线。透明前板300可以起到保护导光单元200的作用,其能够避免导光单元200被损伤、划伤。
65.在一些示例中,光学组件10还包括散射层,其布置在导光单元200和透明前板300之间,来自导光单元200的光线从散射层的后表面入射至散射层,并被散射层均匀地扩散,由此,可以进一步提高点亮效果的均匀性。散射层可以由任意合适的透光散射材料制成,例
如,但不限于,聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚碳酸酯(pc)等等。散射层可以与导光单元200和/或透明前板300一体地形成或者分体地形成。
66.进一步地,在本实施例中,导光单元200、印刷电路板100的固定与图4和图5所示的实施例1相同,因此上述针对第一实施例描述的内容也适用于第二实施例。另外,优选地,透明前板300与框体420一体地形成,例如但不限于,通过二次注塑工艺等,由此简化工艺、降低光学组件10的整体厚度。
67.以上介绍了提高导光单元200的光学效率以及发光均匀性的多个实施例,进一步地,不同功能的照明装置1在未点亮的状态下需要具有各自的颜色,例如,后位置灯、刹车灯、倒车灯在未点亮的状态下大致为红色,日间行车灯、转向灯在未点亮的情况下大致为无色透明或半透明状态。以下将在上述多个实施例的基础上,介绍如何实现照明装置1的均匀发光以及光功能的特定的未点亮颜色。在本实用新型的实施例中,以光源110发射红光、照明装置1的光功能的未点亮颜色大致为红色作为示例,可以理解的是,本领域内的技术人员可以毫无疑问地根据实际需要将红色替换为其他颜色。
68.实施例3
69.本实施例以图4和图5所示的实施例1中的光学组件10为基础,即光学组件10具有背板组件410和导光单元200的两层结构。在这种情况下,对应照明装置1的光功能在未点亮状态下的颜色至少由背板组件410的颜色与导光单元200的颜色的叠加确定。
70.为使得对应的照明装置1的光功能的未点亮颜色大致为红色,可以采用部分或全部颜色为白色的背板组件410,以及红色的导光单元200。另外,红色的导光单元200对红色光线的吸收作用较强,发明人经过研究发现,在采用红色导光单元200的基础上,导光单元200在入光方向e上的尺寸(即高度尺寸)需要小于或等于30mm,以实现较为均匀的面发光效果。
71.实施例4
72.本实施例与实施例3的区别在于,为使得对应的照明装置1的光功能的未点亮颜色大致为红色,可以采用部分或全部颜色为白色的背板组件410,以及粉红色的导光单元200。另外,粉红色的导光单元200相对于红色的导光单元200对红色光线的吸收作用较弱,发明人经过研究发现,在采用粉红色导光单元200的基础上,导光单元200在入光方向e上的尺寸(即高度尺寸)需要小于或等于50mm,以实现较为均匀的面发光效果。
73.需要说明的是,对于实施例3和4,在导光单元200采用红色或粉红色的情况下,背板组件410的部分或全部颜色不仅限于白色,其还可以采用其他颜色,例如,但不限于,导光单元200为粉红色,背板组件410的部分或全部颜色为红色。
74.实施例5
75.本实施例与实施例3的区别在于,为使得对应的照明装置1的光功能的未点亮颜色大致为红色,可以采用无色透明的导光单元200,以及部分或全部颜色为红色或者粉红色的背板组件410。如上所述,无色透明的导光单元200对红色光线的吸收作用最弱,发明人经过研究发现,在背板组件410的部分或全部颜色为红色以及采用无色透明导光单元200的情况下,导光单元200在入光方向e上的尺寸(即高度尺寸)需要小于或等于45mm,以实现较为均匀的面发光效果。
76.实施例6
77.本实施例以图6和图7所示的实施例2中的光学组件10为基础,即光学组件10具有背板组件410、导光单元200和透明前板300的三层结构。在这种情况下,对应照明装置1的光功能在未点亮状态下的颜色至少由背板组件410的颜色、导光单元200的颜色以及透明前板300的颜色的叠加确定。
78.为使得对应的照明装置1的光功能的未点亮颜色大致为红色,可以选择红色或粉红色的透明前板300,无色透明的导光单元200,部分或全部颜色为白色或红色或粉红色的背板组件410。如上所述,无色透明的导光单元200的吸光作用最弱,发明人经过研究发现,在透明前板300的颜色为红色、背板组件410的部分或全部颜色为白色的情况下,导光单元200在入光方向e上的尺寸(即高度尺寸)需要小于或等于55mm,以实现较为均匀的面发光效果。
79.在本实施例中,增加的透明前板300相对于导光单元200在材料和颜色的选择上更加自由,由此可以提高选择导光单元200时的自由度,设计人员可以根据光学需求、成本需求等选择合适的导光单元200,而非仅限于具有光功能未点亮颜色的导光单元200。
80.根据本实用新型的实施例,还包括一种车辆,包括如上所述的照明装置1。
81.本实用新型不限于上述结构,也可以采用其他的各种变体。虽然已经通过有限数量的实施方式描述了本实用新型,但是受益于本公开,本领域技术人员可以设计出不脱离在此公开的本实用新型的保护范围的其他实施方式。因此,本实用新型的保护范围应仅由所附权利要求限定。