车灯用大曲率光导及车灯用光学模组的制作方法

本发明涉及一种光导及采用该光导的光学模组，主要适用于汽车灯具用以实现自由空间造型和立体点灯效果。

背景技术：

传统车用灯具的光导大多数采用条柱形状或者规则的片状光导来实现光学功能，对应造型的适应性比较差，对于复杂的大曲面造型往往难以在功能上去实现。随着灯具造型越来越复杂，大曲率光带、立体效果的元素不断涌出，常规条柱状、规则片状光导由于自身局限性，对造型特征形成较大约束这个问题更为突出。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种车灯用大曲率光导及车灯用光学模组，可以应用于大曲率光带、立体点灯效果的场合，高效地实现复杂的灯具造型效果。

本发明的主要技术方案有：

一种车灯用大曲率光导，为薄壳零件，其从入光端到出光端经由多个平直段和/或弯曲段顺次平滑相接而成，所述平直段和弯曲段的侧面均为全反射面。

所述光导的入光面设置在所述入光端的端面或一侧面上，所述光导的出光面设置在所述光导的出光端的端面。

平滑相接处的曲率半径优选为不小于20mm。

所述出光端的端面为出光面，其上优选设有玉米粒状的光学花纹。

所述平直段和弯曲段的厚度可以为5mm-20mm。

所述平直段和弯曲段的厚度优选为各处均匀一致。

所述车灯用大曲率光导可以为片状的直柱体，所述入光端和出光端分别位于前、后两端，直柱体的素线左右延伸；或者，所述车灯用大曲率光导也可以为封闭或不封闭的环状，所述入光端和出光端分别位于前、后两端，其旋转中心线前后延伸。

所述入光端的端面上可以设有若干花纹单元，每个花纹单元的表面为一个空间旋转曲面，该旋转曲面的芯部凹陷，芯部的底部为外凸曲面，芯部的侧壁为喇叭口形表面，该旋转曲面的外周为外凸的全反射抛物面，所述全反射抛物面与所述喇叭口形表面在最前端相交，所述芯部凹陷表面为入光面；或者，所述入光端的一侧面上可以设有若干局部凹陷的曲面，该凹陷的曲面为入光面，所述入光端的端面为平滑的全反射曲面，通过所述全反射曲面，经入光面折射进入的光线偏折向后端传播。

所述平直段和弯曲段的侧面还可以设有齿状花纹和/或皮纹。

一种车灯用光学模组，包括线路板、线路板上设置的多颗led以及上述车灯用大曲率光导，所述线路板与所述光导相对固定设置，所述线路板靠近所述光导的入光端，所述光导的入光面设置在所述入光端的端面或一侧面上，所述光导的出光面为所述光导的出光端的端面，所述led的出光面朝向所述光导的入光面。

多颗led可以沿一字型或圆弧形间隔排列，每颗led与一个所述入光面正对。

本发明的有益效果是：

本发明的光导是大曲率、非规则形式片状光导，由于自身具有复杂多变的曲面特征，因此能够切合灯具不规则自由曲面的造型需要，从而减少对于光带造型的需求及约束，并能够适应复杂多变的造型特性，能较好地实现光学效果。

本发明采用直射式与反射式，通过入光面与全反射面的耦合作用，实现光线的集聚传播，从而降低光能的损失。

本发明通过对于入光端入射光线、出光端出射光线的控制来实现不同曲率造型特点。其中通过在侧面设置花纹或皮纹的处理，来实现立体的点灯效果，从而减少光学实现方式对于灯具造型设计的约束，使得复杂的空间造型特征也能够顺利实现。其中花纹的形式及位置设置灵活，完全可以依据造型需求来设定，因此能够有力地推动灯具造型朝着立体化的步伐前进。

附图说明

图1是本发明的车灯用光学模组的第一个实施例的立体结构示意图；

图2是图1的剖视图；

图3是入光面设置在光导入光端的端面上的结构的局部放大图；

图4是本发明的车灯用光学模组的第二个实施例的立体结构示意图；

图5是图4的剖视图；

图6是入光面设置在光导入光端的一侧面上的结构的局部放大图；

图7是本发明的车灯用光学模组的第三个实施例的立体结构示意图；

图8是图7的剖视图；

图9是本发明的车灯用光学模组的第四个实施例的立体结构示意图；

图10是图9的光导的局部剖视图。

附图标记：1.光导；11.芯部的底部；12.芯部的侧壁；13.旋转曲面的外周；14.凹陷的曲面；15.全反射曲面；17a、17b.齿状花纹；18.皮纹；2.线路板；3.led；4.光学花纹。

具体实施方式

如图1-10所示，本发明公开了一种车灯用大曲率光导1(简称光导)，其为薄壳零件，其从入光端到出光端经由多个平直段和/或弯曲段顺次平滑相接而成，所述平直段和弯曲段的侧面均为全反射面。所述光导的入光面可以设置在所述入光端的端面或一侧面上，所述光导的出光面则设置在所述光导的出光端的端面上。

光源射出的光经入光端进入所述光导，在光导内部经多次全反射，最后从出光端射出。

平滑相接处的曲率半径(即图中的造型折弯的圆角r1、r2、r3)优选为不小于20mm。

所述出光端的端面为出光面，其上可以设有玉米粒状的光学花纹4，用于光线的扩散。

所述平直段和弯曲段的厚度优选为5mm-20mm，既能避免因光线通道过窄而漏掉太多光线，又能避免因光线通道过宽而使光线扩散严重，从而能更好地保证光源的利用率。

所述平直段和弯曲段的厚度优选为各处均匀一致。

所述车灯用大曲率光导可以为片状的直柱体，如图1、2、4、5所示，所述入光端和出光端分别位于前、后两端，直柱体的素线左右延伸，相应地，所述平直段和弯曲段有4个侧面，其中上下是2个较大侧面。

所述车灯用大曲率光导也可以为封闭或不封闭的环状，例如图7、9所示的不封闭环状光导，厚度控制在5mm～20mm。所述入光端和出光端分别位于前、后两端，其旋转中心线前后延伸，相应地，只有弯曲段。对于不封闭环状有4个侧面，其中上下是内外2个较大侧面，对于封闭环状只有上下2个侧面，分别是内侧面和外侧面。事实上，所述车灯用大曲率光导不局限于上述两大类结构形式。原则上，其只要是多段平直段和/或弯曲段顺次平滑相接而成即可，整体来看其可以是任意空间曲面造型。

图1、2、3所示为入光面设置在所述入光端的端面上的一个实施例。所述入光端的端面上设有若干花纹单元，每个花纹单元的表面为一个空间旋转曲面，该旋转曲面的芯部凹陷，芯部的底部11为外凸曲面，芯部的侧壁12为喇叭口形表面，该旋转曲面的外周13为外凸的全反射抛物面，所述全反射抛物面与所述喇叭口形表面在最前端相交，所述芯部凹陷表面为入光面。

图4、5、6所示为入光面设置在所述入光端的一侧面上的一个实施例。所述入光端的一侧面上设有若干局部凹陷的曲面14，该凹陷的曲面为入光面，所述入光端的端面为平滑的全反射曲面15，通过所述全反射曲面，经入光面折射进入光导的光线偏折向后端传播。

以上各种光导结构型式中，光导的发光区域均在末端(即出光端的端面)，而由于光线在光导内部传播经过的都是全反射作用，所以光导侧面没有光射出，因此光导侧面不会出现发光现象。

为实现立体点灯效果，本发明还提出了另外一种结构型式，即所述平直段和弯曲段的侧面还设有齿状花纹和/或皮纹。通过对光导片侧壁进行不同的处理，能够使局部光线溢出光导片，从而达到立体的效果。

以环状光导片为例，如图9、10所示，可以依据造型的需求在光导片内侧、外侧或者内外双侧设置齿状花纹17a、17b，或者增加皮纹18。其中皮纹的粗细类似k27～k31系列不等。

沿光导片轴线传播的光线d1照射到侧壁上的齿状花纹或者皮纹上，由于其对光线的偏折作用导致部分光线d2沿侧壁射出光导片，形成发光区域；而另外部分光线d3在侧壁发生全反射作用，继续沿轴线传播，最终由末端射出光导片。

通过侧壁齿状花纹与皮纹的作用，能够实现侧壁点亮的效果。而侧壁花纹的形式及位置比较灵活，例如可以是如图所示的规则条状，也可以是不规则的散布的点状，还可以自由排列在侧面上形成任意图案，总之再配合光导的空间曲面特点，能够满足各种各样的空间造型需求。

本发明还公开了一种车灯用光学模组，包括线路板2、线路板上设置的多颗led3以及所述车灯用大曲率光导1，所述线路板与所述光导相对固定设置，所述线路板靠近所述光导的入光端，所述光导的入光面设置在所述入光端的端面或一侧面上，所述光导的出光面为所述光导的出光端的端面，所述led的出光面朝向所述光导的入光面。

多颗led沿一字型或圆弧形间隔排列，其排列后形成的形状与所述光导上设置入光面的表面的延伸形状相近。每颗led与一个所述入光面正对。

图1、2所示为一种利用大曲率片状光导实现的直射式车灯用光学模组，通过并排多颗led直射发出光线a，在片状光导内部全反射，从而保证光线能够从光导片末端射出。

图3所示为一种利用大曲率片状光导实现的直射式车灯用光学模组，led发出的部分光线一部分通过芯部的底部11射入光导片内部并沿光轴方向传播，一部分光线通过芯部的侧壁12折射进入光导内部，再通过旋转曲面的外周13的全反射作用偏折后沿光轴方向射入光导片。旋转曲面的外周为全反射抛物，其焦距优选为2mm～8mm，其中焦距越小全反射的光线也就越聚集，能量利用率越高。通过对所述光导的入光端的上述设计，入光面与全反射面的耦合作用，能够实现初射光的聚焦，保证光源的利用率。

图4、5所示为一种利用大曲率片状光导实现的反射式车灯用光学模组。不同于直射式方式，led光源的光线从光导入光端的一个侧面入射，优选为垂直于光导光轴方向入射，通过全反射曲面的全反射作用，光线b沿光导片的轴向传播。其中同直射方式的光导片类似，光导的厚度控制在5mm～20mm，造型折弯的圆角r2控制在r>20mm。

图6所示为一种利用大曲率片状光导实现的反射式车灯用光学模组。在光导片靠近led入射部位，做出局部凹陷的曲面14作为入光面，入射光线通过端部的全反射曲面15的全反射作用，将光线偏折向光导片轴向方向，从而实现光线在光导片内部的传播。依据不同信号灯功能需求，在片状光导末端可以设置玉米状光学花纹4，用于光线的扩散。

以环状光导为例，如图7、8所示，led线路板上环状分布多颗led，线路板布置在环状光导的前部，led发出的光线c通过光导的内部的全反射作用沿轴向传播，并经过布置在环状光导片末端的玉米粒状花纹进行扩散，实现信号灯功能。其中，为了保证光线的全反射，造型折弯的圆角r3控制在r>20mm。另外，光导入光端的结构与图3的直射式方式一致。

本说明书所称的“轴线”、“轴向”、“光轴方向”均指光导内光线传播的方向。

本发明相比于传统形式的光导具有明显的造型构造的自由度，能够满足复杂多变的造型特征需求。