车灯设计方法与流程

本发明属于车灯优化设计技术领域，尤其涉及一种车灯设计方法。

背景技术：

组合后灯和尾灯位置灯点亮形式都是通过led发光，经过雾化pc导光板进行均化导光。传统的led位置灯，都是经过导光板后，打在面罩上，之后进入人眼，但是这样显得没有立体感。通过在传统的尾灯中增加了镀铝件，可以增强立体感。

图1及图2所示为一种增加了镀铝件的尾灯位置灯10a，其包括尾灯灯壳1a、电路板2a、导光板3a、镀铝件4a、面罩5a及装饰件6a，电路板2a、导光板3a及镀铝件4a固定在尾灯灯壳1a内，面罩5a与装饰件6a安装在尾灯灯壳1a上。为了突出立体感，面罩5a相对装饰件6a是凸出的。由于增加了镀铝件4a，尾灯位置灯有两条光路，一条光路是，经过导光板后，打在面罩5a上，之后进入人眼；另一条光路是，光通过导光板3a后经过镀铝件4a的镀铝面反射，再打到面罩5a上，之后再进入人眼。

原有的尾灯设计，镀铝件4a的设计(位置、角度及宽度等设计)通常是根据已有的a面和边界进行设计，未经过优化。

但是，a面并不一定合理，可能使产品点亮的时候不均匀，影响外观点亮效果。

镀铝件4a的镀铝面的宽度是受导光板宽度限制的，led发出的光经过雾化的导光板3a后均化，可相当于导光板3a的每一点都是点光源，若镀铝件4a的镀铝面的过宽，镀铝面上离导光板3a较远处就会比较暗或者没有光，这样面罩5a上就会出现暗区。导致在正常视野范围内，可能出现导光不均匀、有暗区等问题。

光经过面罩5a内表面折射后，在外表面的时候发生全反射，导致此处没有光。使得在导光板3a正面与侧面的交接处，整个倒角处产生暗区。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：针对现有的尾灯设计，镀铝件的设计通常是根据已有的a面和边界进行设计，未经过优化，导致在正常视野范围内，可能出现导光不均匀、有暗区的技术缺陷，提供一种车灯设计方法。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种车灯设计方法，包括：

确定导光板与z轴的夹角β、导光板与镀铝面的夹角θ及导光板的宽度；

根据导光板与z轴的夹角β、导光板与镀铝面的夹角θ及导光板的扩散角a，计算镀铝面与x轴的夹角c、镀铝面的最大入射角b及出射光与x轴的最小夹角d；其中，若导光板与镀铝面的夹角θ为直角或锐角，则有：c＝90-(θ-β)，b＝90-a，d＝90-b+c；若导光板与镀铝面的夹角θ为钝角，则有：c＝(θ-β)-90，b＝90-a，d＝90-b-c；

设计镀铝面的宽度w小于或等于导光板的宽度的1/2。

可选地，所述车灯设计方法还包括：

根据导光板与z轴的夹角β、导光板的宽度、导光板与镀铝面的夹角θ、镀铝面与x轴的夹角c、镀铝面的最大入射角b及出射光与x轴的最小夹角d得到初始车灯设计方案；

根据初始车灯设计方案制作初始车灯手板件；

将初始车灯手板件模拟配光，在车灯的视野范围内观察车灯的暗区；

若存在暗区，且在导光板与镀铝面的夹角θ为直角或锐角的情况下，适当减小导光板与镀铝面的夹角θ至θ1，以改善或消除暗区，并将θ1确定为导光板与镀铝面的实际设计夹角；

若存在暗区，且在导光板与镀铝面的夹角θ为钝角的情况下，适当增大导光板与镀铝面的夹角θ至θ2，以改善或消除暗区，并将θ2确定为导光板与镀铝面的实际设计夹角。

可选地，所述车灯设计方法还包括：

根据导光板与z轴的夹角β、导光板的宽度、导光板与镀铝面的夹角θ、镀铝面与x轴的夹角c、镀铝面的最大入射角b及出射光与x轴的最小夹角d得到初始车灯设计方案；

根据初始车灯设计方案制作初始车灯手板件；

将初始车灯手板件模拟配光，在车灯的视野范围内观察车灯的暗区；

若存在暗区，则适当减小镀铝面的宽度w至wf，以改善或消除暗区，并将wf确定为镀铝面的实际设计宽度。

可选地，所述车灯设计方法还包括：

在面罩上设置圆柱形的花纹，根据车灯的所需的视角范围调整花纹的尺寸和位置。

可选地，所述车灯设计方法还包括：

设计将镀铝面的宽度方向的一侧边与导光板的出光表面0距离相接。

可选地，所述车灯设计方法还包括：

将镀铝面的附着基体与导光板设计成一体。

可选地，所述车灯设计方法还包括：

将镀铝面的附着基体与导光板分体设计，并使二者相互抵靠。

可选地，所述车灯设计方法还包括：

在面罩上设置一向背离导光板方向凸出的角部，角部的外侧设置为圆弧倒角，角部的内侧设置为尖角；

计算出使得平行入射光在圆弧倒角的下侧不发生全反射的角部的最小角度θmin，以使得在水平视角下车灯不会出现暗区，计算方式如下：

设定平行光在圆弧倒角的下侧与上侧的入射点分别为a、b点，a、b点对应的出射点分别为c、d点，平行光由b点入射的角度为a1、经过面罩的外侧表面的折射角为b1、入射至面罩的内侧表面的入射角为c1、由d点出射的出射角为d1；

由于a1等于导光板与z轴的夹角β，在面罩的折射率n已知的情况下，根据折射定律sin(a1)＝n*sin(b1)可求得b1，根据全反射边界条件n*sin(c1)＝sin(d1)＝1可求得c1；

然后，通过θmin＝b1+180-c1计算得到θmin。

可选地，设置导光板与z轴的夹角β为3度，面罩的折射率n为1.49，计算得到使得在水平视角下车灯不会出现暗区的面罩上的角部的最小角度θmin为140度。

可选地，若根据a面造型需要面罩上的角部的实际设计角度小于所述θmin，则在面罩的内侧表面位于c、d点之间的位置增加倒角、花纹或过渡棱。

本发明实施例提供的车灯设计方法，根据导光板与z轴的夹角β、导光板与镀铝面的夹角θ及导光板的扩散角a，计算镀铝面与x轴的夹角c、镀铝面的最大入射角b及出射光与x轴的最小夹角d，并设计镀铝面的宽度w小于或等于导光板的宽度的1/2，可使车灯在视角范围内导光均匀，并且凸显立体感。在a面设计的时候就可以评估可行性，并可预测点亮效果，可以减少均化点亮效果手板件制作次数，减少设计理论不足带来的大量人力、物力的浪费。该车灯设计方法适用于具有镀铝件的车灯，例如组合后灯、尾灯位置灯。

附图说明

图1是原有的一种尾灯位置灯的立体图；

图2是原有的一种尾灯位置灯的端部放大示意图；

图3是本发明实施例的车灯设计方法的流程图；

图4是本发明实施例的车灯设计方法的原理图(面罩不设花纹)；

图5是本发明实施例的车灯设计方法的原理图(面罩设置圆柱形的花纹)；

图6是镀铝面上每一点照度值的示意图；

图7是导光板宽度为2、镀铝面宽度为1时的镀铝面的照度示意图；

图8是平行光通过面罩的角部位置的光路图；

图9是本发明实施例的车灯设计方法所应用的组合后灯的示意图；

图10是本发明实施例的车灯设计方法所应用的尾灯位置灯的示意图；

图11是本发明实施例的车灯设计方法所应用的尾灯位置灯的端部放大示意图；

图12是初始车灯手板件(原始镀铝面宽度)的配光模拟与镀铝面宽度减小之后的车灯手板件的配光模拟的对比图；

图13是导光板与镀铝面的夹角θ分别为钝角、直角、锐角下在45度俯视情况下的配光模拟对比图；

图14是透明面罩的角部的理论角度与原始角度(小于设计角度20度)的配光模拟对比图；

图15是初始车灯手板件、优化导光板与镀铝面的夹角θ的车灯手板件及镀铝面的宽度方向的一侧边与导光板的出光表面0距离相接的车灯手板件三者的配光模拟对比图；

图16所示为本发明另一实施例提供的车灯设计方法的流程图。

说明书中的附图标记如下：

10、尾灯位置灯；20、组合后灯；

1、尾灯灯壳；2、电路板；3、导光板；4、镀铝件；41、镀铝面；42、附着基体；5、面罩；51、角部；6、装饰件；61、上装饰件；62、中部装饰件；63、下装饰件；7、花纹。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例的设计方法可应用于图9所示的组合后灯20以及图10所示的尾灯位置灯10。

如图10及图11所示，尾灯位置灯10包括尾灯灯壳1、电路板2、导光板3、镀铝件4、面罩5及装饰件6，电路板2、导光板3及镀铝件4固定在尾灯灯壳1内。尾灯灯壳1为具有后部开口的c形结构，电路板2安装在尾灯灯壳1的正对后部开口的前侧壁上，导光板3竖立在尾灯灯壳1的底壁上，镀铝件4贴附在尾灯灯壳1的底壁上并位于导光板3的后方。镀铝件4的上表面设置镀铝面41。

装饰件6由上装饰件61、中部装饰件62及下装饰件63构成。上装饰件61的下端连接在尾灯灯壳1的顶壁的前端面上并整体向前弯折。中部装饰件62及面罩5位于尾灯灯壳1的后部开口区域。中部装饰件62的下端与面罩5的上端相接，中部装饰件62的下端与下装饰件63相接，下装饰件63的上端连接在尾灯灯壳1的底壁的前端面上并整体向前弯折。

为了突出立体感，面罩5相对装饰件6是凸出的。由于增加了镀铝件4，尾灯位置灯10有两条光路，一条光路是，经过导光板3后，打在面罩5上，之后进入人眼；另一条光路是，光通过导光板3后经过镀铝件4的镀铝面反射，再打到面罩5a上，之后再进入人眼。

组合后灯20与尾灯位置灯10的零件组成基本类似，发光原理相同。

如图3及图4所示，本发明实施例提供的车灯设计方法，包括：

确定导光板3与z轴的夹角β、导光板3与镀铝面41的夹角θ及导光板3的宽度。根据车灯已有的a面造型和边界条件，可以确定出导光板3与z轴的夹角β、导光板3与镀铝面41的夹角θ及导光板3的宽度。

根据导光板3与z轴的夹角β、导光板3与镀铝面41的夹角θ及导光板3的扩散角a，计算镀铝面41与x轴的夹角c、镀铝面41的最大入射角b及出射光与x轴的最小夹角d。

其中，若导光板3与镀铝面41的夹角θ为直角或锐角，则有：c＝90-(θ-β)，b＝90-a，d＝90-b+c；例如，导光板3的扩散角a为45度，β为6度，θ为90度，则可计算得到b＝45度，c＝6度，d＝51度。再例如，导光板3的扩散角a为45度，β为6度，θ为50度，则可计算得到b＝5度，c＝46度，d＝131度。

若导光板3与镀铝面41的夹角θ为钝角，则有：c＝(θ-β)-90，b＝90-a，d＝90-b-c；例如，导光板3的扩散角a为45度，β为6度，θ为130度，则可计算得到b＝85度，c＝36，d＝-31。

在导光板3与镀铝面41的夹角θ为直角或锐角的情况下，θ越小越能改善导光的不均匀情况。但是，导光板3与镀铝面41的夹角θ为锐角时需要和车灯a面结合设计，其设计原则为，不能让镀铝面41在水平视角遮挡导光板3。

在导光板3与镀铝面41的夹角θ为钝角的情况下，θ越大越能改善导光的不均匀情况。

在一实施例中，如图5所示，所述车灯设计方法还包括：

在面罩5上设置圆柱形的花纹7，根据车灯的所需的视角范围调整花纹7的尺寸和位置。

一般情况下面罩5的角部51以上部分处不会加花纹7，面罩5的角部51以下部分会有加花纹7，若面罩5的角部51以下部分没有加花纹7，光经过等厚面罩5后，光的方向不发生改变，上面的角度即为可看到的视场范围。若面罩5的角部51以下部分设有圆柱形的花纹7，假设花纹7的中心轴线以下部分的入射角用a2表示，中心轴线以上部分的入射角用c2表示，折射角分别对应为a3、c3，则根据折射定律：sin(a2)＝n*sin(a3)，由于n>1，故a3<a2，镀铝面41的最大入射角b>a2，表示光经过花纹7的上中心轴线以下部分后出射角增大，视场增大。此外，sin(c2)＝n*sin(c3)，由于n>1，故c3<c2，出射光与x轴的最小夹角d<c2，表示光经过花纹7的中心轴线以上部分后出射角减小，视场减小。因而，根据上述原理，可以根据需要的视角范围适当的调整花纹7。

设计镀铝面41的宽度w小于或等于导光板3的宽度的1/2。

镀铝面41上每一点的照度，等于每个发光点到这点的照度值之和，用a表示镀铝面41上的点，c表示导光板3上的发光点。一般情况下，导光板3与镀铝面41之间的夹角接近90度时，c的照度与ab距离平方成反比。要保证面罩5发光均匀，镀铝面41上的照度要近似相等，可表示为镀铝面41某一位置照度值等于离导光板3最远处的位置照度值。如图6所示，假设导光板3的扩散角度为45度，则ab＝ac，在c的照度值为a到b各点到c的距离平方反比之和，纵轴表示导光板3位置，横轴为距离平方的反比，组成的区域面积即为照度值。

如图7所示，设导光板3宽度为2，则中间位置为1，则c为0.5～1区域之和，设镀铝面41最大宽度为x，则对应是纵坐标为x，横坐标为1/(2x²)-1/x，则有[1/x-1/(2x²)]*x＝(1-0.5)*1，解得x＝1。故镀铝面41最大为1，即镀铝面41宽度与导光板3宽度之比为1/2。在满足以上条件下(镀铝面41的宽度w小于或等于导光板3的宽度的1/2)面罩5才不会有暗区。

传统的设计镀铝面41是起美观作用，一般是与导光结构分开。本申请中，镀铝面41是为了让在多角度范围内都能看到光，为了让人俯视的时候看到均匀光带，设计将镀铝面41的宽度方向的一侧边与导光板3的出光表面0距离相接，即镀铝面41与导光板3中间没有缝隙，避免出现一道没有光的缝，以提升整体视觉效果。优选地，如图11所示，将镀铝面41的附着基体与导光板3设计成一体。

如图16所示，所述车灯设计方法还包括：

在面罩5上设置一向背离导光板3方向凸出的角部51，角部51的外侧设置为圆弧倒角，角部51的内侧设置为尖角。

计算出使得平行入射光在圆弧倒角的下侧不发生全反射的角部51的最小角度θmin，以使得在水平视角下车灯不会出现暗区，计算方式如下：

如图8所示，用逆向的方法进行推理，如果水平角度不能出现暗区，则光线水平达到面罩5外表面，经过折射后到达面罩5内表面，之后出射。

设定平行光在圆弧倒角的下侧与上侧的入射点分别为a、b点，a、b点对应的出射点分别为c、d点，平行光由b点入射的角度为a1、经过面罩5的外侧表面的折射角为b1、入射至面罩5的内侧表面的入射角为c1、由d点出射的出射角为d1；边界条件为：

从a到b的路径中入射角越来越大，出射角越来越小，故只要a点处光线不会发生全反射就不会有暗区。

由于a1等于导光板3与z轴的夹角β，在面罩5的折射率n已知的情况下，根据折射定律sin(a1)＝n*sin(b1)可求得b1，根据全反射边界条件n*sin(c1)＝sin(d1)＝1可求得c1；然后，通过θmin＝b1+180-c1计算得到θmin。

例如，设置导光板3与z轴的夹角β为3度(导光板3拔模角度为3度)，面罩5的折射率n为1.49，计算得到使得在水平视角下车灯不会出现暗区的面罩5上的角部51的最小角度θmin为140度。即，面罩5上的角部51大于或等于140度，在水平视角就不会出现暗区。

若需要其他视角不出现暗区，也是同理计算，只需要确定角a1即可。

若没法满足以上角度要求(若根据a面造型需要面罩5上的角部51的实际设计角度小于所述θmin)，在水平视角就会出现暗区。此时，则可在面罩5的内侧表面位于c、d点之间的位置增加倒角、花纹或过渡棱。但是如果角部51的实际角度与理论角度相差太大，则一般倒角没法解决问题，在面罩5上加花纹会使外观受到影响，加过渡棱同样要满足上述要求，且过渡棱的两边都需要满足，改善的可能性比较小，故最好在设计初期就用此计算方法评估角部51的角度是否合适，避免造成后续修改造成大量人力、物力的浪费。

如图14所示，角部51的夹角小于理论值(θmin)20度时，出现暗区较大面积的暗区、暗缝。角部51的夹角等于理论值时，未出现明显暗区。

所述车灯设计方法还包括：

根据导光板3与z轴的夹角β、导光板3的宽度、导光板3与镀铝面41的夹角θ、镀铝面41与x轴的夹角c、镀铝面41的最大入射角b及出射光与x轴的最小夹角d得到初始车灯设计方案。

根据初始车灯设计方案制作初始车灯手板件。

将初始车灯手板件模拟配光，在车灯的视野范围内观察车灯的暗区。

若存在暗区，且在导光板3与镀铝面41的夹角θ为直角或锐角的情况下，适当减小导光板3与镀铝面41的夹角θ至θ1，以改善或消除暗区，并将θ1确定为导光板3与镀铝面41的实际设计夹角。

若存在暗区，且在导光板3与镀铝面41的夹角θ为钝角的情况下，适当增大导光板3与镀铝面41的夹角θ至θ2，以改善或消除暗区，并将θ2确定为导光板3与镀铝面41的实际设计夹角。

小角度观看，导光板3是均匀的，当大于一定角度后有暗区。如图13所示，为45度俯视模拟情况，45度俯视视角是大视角，导光板3与镀铝面41的夹角θ为钝角时，车灯暗区面积较大。导光板3与镀铝面41的夹角θ为为直角或者锐角时，暗区面积改善明显，符合要求。

如图15所示，在俯视角15度左右，初始车灯手板件点亮在两端有暗区，模拟情况与实际一致，由于角度较小，符合钝角的形式，故适当增加导光板3与镀铝面41之间的夹角，优化后确实有改善，证明理论与模拟情况一致。并且，镀铝面41的宽度方向的一侧边与导光板3的出光表面0距离相接能改善中间缝引起的暗区。

所述车灯设计方法还包括：

根据导光板3与z轴的夹角β、导光板3的宽度、导光板3与镀铝面41的夹角θ、镀铝面41与x轴的夹角c、镀铝面41的最大入射角b及出射光与x轴的最小夹角d得到初始车灯设计方案。

根据初始车灯设计方案制作初始车灯手板件。

将初始车灯手板件模拟配光，在车灯的视野范围内观察车灯的暗区。

若存在暗区，则适当减小镀铝面41的宽度w至wf，以改善或消除暗区，并将wf确定为镀铝面41的实际设计宽度。

如图12所示，初始车灯手板件的镀铝面41的宽度太大，导致45度俯视视角查看时出现暗区，适当的减小镀铝面41的宽度(减小2mm)可以有效改善暗区。

本发明实施例提供的车灯设计方法，根据导光板与z轴的夹角β、导光板与镀铝面的夹角θ及导光板的扩散角a，计算镀铝面与x轴的夹角c、镀铝面的最大入射角b及出射光与x轴的最小夹角d，并设计镀铝面的宽度w小于或等于导光板的宽度的1/2，可使车灯在视角范围内导光均匀，并且凸显立体感。在a面设计的时候就可以评估可行性，并可预测点亮效果，可以减少均化点亮效果手板件制作次数，减少设计理论不足带来的大量人力、物力的浪费。该车灯设计方法适用于具有镀铝件的车灯，例如组合后灯、尾灯位置灯。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。