多层导光介质组合的光学系统的制作方法

文档序号:33483613发布日期:2023-03-15 13:32阅读:41来源:国知局
多层导光介质组合的光学系统的制作方法

1.本发明涉及汽车车灯技术领域,具体地,涉及一种多层导光介质组合的光学系统,尤其是一种实现可内外上下动态点亮且提升均匀性的三层导光介质组合的光学系统。


背景技术:

2.一般而言,对于汽车车灯,既需要设计出来的车灯能满足自身法规,也需要点亮造型多样且美观、大方。随着消费者和整机厂客户日益提高的审美,多样性的动态点亮造型设计受到越来越多的重视,且同一光学系统实现多功能成为一种普遍需求,以及对点亮的均匀一致性也要求越来越高。
3.常见的实现动态点亮效果的光学系统为厚壁件或反射碗等系统,而同一发光面下光学系统的动态点亮比较单一,不能有效的满足点亮多样性的需求。常见的一些光学系统是光导与厚壁件组合,光导设置在前侧,厚壁件设置在后侧,这样会导致如下问题:a、由于光导设置的光导齿对光导在前厚壁件在后的系统的出射光具有不可控的杂散光,整个系统均匀性是存在问题的,现有技术为了解决此问题采用的是增大设置于后侧的厚壁件的纵深长度,提高系统整体的光程,能适当弥补和改善整体系统均匀性缺陷,但是从本质上来说并没有解决这一问题,设置于外侧的光导对光均匀性本质上还是不可控;b、如上所述,为改善均匀性,设置于后侧的厚壁件会被增大纵深,但是车灯的纵深空间极大可能是无法满足或者对空间限制很大,随着车灯造型越来越复杂,主机厂提供的车灯纵深的可用于设计空间越来越小,这一问题更加严峻;c、增大设置于后侧的厚壁件的纵深还会导致周边件的装配和定位结构存在装配干涉及因空间问题不能灵活地安装零件,甚至由于空间和装配的限制使传过厚壁件射入光导的光线会显得比较杂和乱,既带来空间问题,也带来光学效果问题;d、这一方案均匀性和光效无法同时满足,无法做到很好的平衡,增大厚壁件纵深能提高均匀性但是由于厚壁件的尺寸加长会使光效降低,减小厚壁件纵深能提高光效但是会降低均匀性,均匀性和光效在现有方案无法做到两者兼顾。
4.因此,同一光学系统实现多功能,还需兼顾点亮的均匀一致性、光效、装配、空间各方面,以及多样新颖的复用的动态点亮,是现有技术的一大瓶颈和难题。


技术实现要素:

5.针对现有技术中的缺陷,本发明的目的是提供一种多层导光介质组合的光学系统。
6.根据本发明提供的一种多层导光介质组合的光学系统,包括:光源组件、光导条、准直厚壁块以及厚壁件;
7.所述光导条、所述准直厚壁块以及所述厚壁件沿出光方向依次设置,所述准直厚壁块设置于所述厚壁件和所述光导条之间;所述光源组件设置在所述厚壁件的入光口位置处和所述光导条的入光口位置处;
8.进入所述厚壁件的光线从所述厚壁件的出光面出射;
9.进入所述光导条的光线出射至所述准直厚壁块,然后穿过所述准直厚壁块进入所述厚壁件,最后从所述厚壁件的出光面出射。
10.优选的,所述光源组件包括第一led光源和第二led光源;
11.所述第一led光源设置在所述厚壁件的入光准直结构对应的焦点位置处;
12.所述第二led光源设置在所述光导条的入光口位置处。
13.优选的,所述厚壁件上设置有光学作用面、出光面以及多个入光准直结构;
14.所述第一led光源设置为多个,所述入光准直结构与所述第一led光源一一对应设置;
15.光线通过所述入光准直结构进入所述厚壁件内,经所述光学作用面反射后从所述出光面出射;
16.所述光导条设置为多个;
17.所述第二led光源设置为多个,多个所述光导条与多个所述第二led光源一一对应设置;
18.多个所述第一led光源同时点亮或动态点亮,多个所述第二led光源同时点亮或动态点亮。
19.优选的,所述入光准直结构上设置有第一厚壁件光学花纹和第二厚壁件光学花纹;
20.所述光学作用面上设置有第三厚壁件光学花纹;所述出光面上设置有第四厚壁件光学花纹;
21.进入所述厚壁件内的光线,经所述第一厚壁件光学花纹和所述第二厚壁件光学花纹折射后到达所述第三厚壁件光学花纹,经所述第三厚壁件光学花纹反射后到达所述第四厚壁件光学花纹,经所述第四厚壁件光学花纹折射后出射;
22.从所述准直厚壁块出射后进入所述厚壁件内的光线,经所述第三厚壁件光学花纹折射至所述第四厚壁件光学花纹,经所述第四厚壁件光学花纹扩散和出射后出射。
23.优选的,所述厚壁件上设置有光学作用面,所述光学作用面上设置有第三厚壁件光学花纹;
24.所述第三厚壁件光学花纹包括第一系列光学花纹和第二系列光学花纹;
25.所述第二系列光学花纹用于实现第一车灯功能,所述第一系列光学花纹用于实现第二车灯功能。
26.优选的,所述第一系列光学花纹包括多个第一折射准直面和多个第二折射准直面;
27.多个所述第二折射准直面之间通过台阶连接面相连接;所述第一折射准直面设置在所述第二折射准直面的一侧;
28.所述第一折射准直面和所述第二折射准直面均用于实现第二车灯功能;折射和准直经所述光导条出射至所述准直厚壁块再折射出射至所述厚壁件的光。
29.优选的,所述第二系列光学花纹包括多个反射面;
30.所述反射面与所述第一折射准直面连接设置,所述第一折射准直面设置在相邻所述反射面之间;
31.至少一个所述第二折射准直面设置于相邻两个所述反射面之间;
32.所述反射面用于实现第一车灯功能,反射经所述厚壁件中的光源组件出射且经入光准直结构准直的光线。
33.优选的,所述第一车灯功能为如下任意一种车灯功能:转向灯、日行灯、位置灯、倒车灯、刹车灯;
34.所述第二车灯功能为如下任意一种车灯功能:转向灯、日行灯、位置灯、倒车灯、刹车灯;
35.实现不同的第一车灯功能时,所述第二系列光学花纹占总花纹的比例不同;
36.实现不同的第二车灯功能时,所述第一系列光学花纹占总花纹的比例不同。
37.优选的,所述第一车灯功能为转向灯功能;所述第二车灯功能为日间行车灯功能;
38.所述第三厚壁件光学花纹中,用于实现所述第一车灯功能的花纹数占总花纹数的25%,用于实现所述第二车灯功能的花纹数占总花纹数的75%。
39.优选的,所述准直厚壁块包括入光后侧面和出光前侧面;
40.所述出光前侧面包括第一厚壁块光学花纹和第一台阶连接面;所述入光后侧面包括第二厚壁块光学花纹;
41.光线从所述入光后侧面进入所述准直厚壁块内,经所述出光前侧面出射;所述第一厚壁块光学花纹和所述第二厚壁块光学花纹用于对光线进行准直;
42.从所述光导条输出的光线经过所述第二厚壁块光学花纹折射后,传输到所述第一厚壁块光学花纹,经所述第一厚壁块光学花纹折射后传输到所述厚壁件中;
43.所述第一厚壁块光学花纹包括第三厚壁块光学花纹和第一连接花纹面;
44.所述第三厚壁块光学花纹用于实现出光作用,所述第一连接花纹面连接至少一个所述第三厚壁块光学花纹;
45.所述第二厚壁块光学花纹包括第四厚壁块光学花纹和第二连接花纹面;
46.所述第四厚壁块光学花纹用于实现入光作用和折射光作用,所述第二连接花纹面连接至少一个所述第四厚壁块光学花纹三;
47.多个所述光导条与所述准直厚壁块的所述入光后侧面对应设置;多个所述光导条形成的整体结构的高度大于等于所述准直厚壁块的所述入光后侧面的高度;多个所述光导条的出光面至少覆盖所述准直厚壁块的所述入光后侧面。
48.与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:
49.1、本发明通过采用厚壁件在前,准直厚壁块居中,阵列光导条在后的分布结构,从而达到了同一光学系统,尤其是同一出光面实现多功能光学效果,并且兼顾优异点亮均匀一致性、光效、空间灵活等方面;既能实现点亮又能实现动态点亮,实现同一光学系统,尤其是同一出光面的动态点亮时,既能由内向外的动态点亮效果,也能从上到下或由下到上的动态点亮效果,同时可以提升汽车信号灯某种功能灯点亮均匀性的效果;
50.2、本发明可以灵活地顺序点亮厚壁件各个准直结构的第一led光源,或者顺序点亮光导条处的第二led光源,可以实现不同的动态点亮,例如:当第一led光源为黄色光源,依次点亮厚壁件各个准直结构的第一led光源,实现转向灯的动态点亮;当第二led光源是白色光源时,依次点亮光导条处的第二led光源和第三led光源,实现由上到下或从下到上的动画扫略点亮;
51.3、本发明的第一led光源可以是红色的光源以实现尾灯位置灯或尾灯制动灯功
能,可以是黄色的光源以实现转向灯功能,可以为白色的光源以实现前灯日行灯和位置灯,或尾灯倒车灯功能;同样,第二led光源可以是红色光源以实现尾灯位置灯或尾灯制动灯功能,可以为白色光源以实现前灯日行灯和位置灯,或尾灯倒车灯功能,可以是黄色光源以实现转向灯功能;
52.4、本发明的第一led光源、第二led光源、第三led光源,其中,第二led光源和第三led光源为同一种光源,也可以采用不同颜色的光源,使整个光学系统可以同时实现多个不同的功能,例如:第二led光源和第三led光源为白色光源,单独点亮第二led光源和第三led光源实现日间行车灯功能,当第二led光源和第三led光源为黄色光源时可以实现转向灯功能;同样地,单独点亮不同颜色的第一led光源时亦可实现不同的功能;特别地,当第一led光源,第二led光源和第三led光源为白光时,可以通过pwm控制,所述的白色光源可以实现位置灯功能,以此实现在同一区域多功能点亮;
53.5、本发明通过采用特殊的第一系列光学花纹和第二系列光学花纹组合而成的厚壁件光学花纹结构,可以有选择性的对某些光线进行利用,从而达到高效的光学效果,可根据需要调整光学花纹面上的第一系列光学花纹的数量或第二系列光学花纹的数量占整个光学花纹数量的比例数或排列方式,来有目的地提升某种功能灯的效率,如当需要白光效率提高,可以提高第一系列光学花纹或第二系列光学花纹的占比数,以此有效地利用系统的光线来实现整个系统的高效率;
54.6、本发明通过采用内外表面均有光学花纹的准直厚壁块结构,使传输光线更准直,点亮效果更均匀,第一厚壁块光学花纹和第二厚壁块光学花纹可采用多样性排列和多角度的样式,如0~90
°
,如可为方块式,条柱状,也可以为其他的按不同需要求可变的花纹形状,花纹角度大小亦可依不同需求改变,以便光线扩散,使点亮效果更佳均匀;
55.7、本发明通过后面独立的阵列分布的光导条结构,解决了因光导带有连接筋相连而造成单独点亮出现混光的情况,可以到达单独逐次点亮的动态效果,阵列光导的分布可根据造型面的宽度大小而作相应变化,此外,因阵列光导独立分布,点亮方式亦有多样性,如可以单根逐次点亮光导,或每两根、每三根顺序点亮等、或随机点亮阵列光导中的某几根光导,从而达到所需要的动态点亮效果;
56.8、本发明的厚壁件使用带有冰蓝属性的聚碳酸酯材料,使点亮效果更佳柔和,视觉效果更佳。
附图说明
57.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
58.图1为本发明的多层导光介质组合的光学系统的正视图;
59.图2为本发明的多层导光介质组合的光学系统的左视图;
60.图3为本发明的多层导光介质组合的光学系统的俯视图;
61.图4为本发明的厚壁件的俯视图;
62.图5为本发明的准直厚壁块的正视向轴测图;
63.图6为本发明的准直厚壁块的俯视向轴测图;
64.图7为本发明的准直厚壁块的平面示意图;
65.图8为图7中的e部的放大图;
66.图9为本发明的准直厚壁块的局部放大图;
67.图10为图9中的f部从出光方向的外侧向内的视角图;
68.图11为图9中的f部从出光方向的内侧向外的视角图;
69.图12为本发明的厚壁件的仰视视角轴测图;
70.图13为本发明的准直厚壁块的轴测图;
71.图14为本发明的准直厚壁块的俯视图;
72.图15为图14沿g-g线的剖面图;
73.图16为本发明的第三厚壁件光学花纹的局部放大图;
74.图17为图16中的k部的放大图;
75.图18为本发明的准直厚壁块和厚壁件两个件装配后俯视图;
76.图19为图18中的h部的放大图;
77.图20为图19的局部放大图;
78.图21为图20沿q-q线的剖面图;
79.图22为图20沿p-p线的剖面图;
80.图23为本发明的准直厚壁块、厚壁件以及光导条三个件装配后俯视图;
81.图24为图23中的j部的放大图;
82.图25为图24中的l部的放大图;
83.图26为图25沿s-s线的剖面图;
84.图27为图25沿r-r线的剖面图;
85.图28为drl功能点亮时,由下至上的一个动态点亮效果示意图;
86.图29为各个视角来看的点亮效果图;
87.图30为一实施例中的点亮方式的示意图。
88.图中示出:
89.厚壁件100
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第三厚壁块光学花纹2011
90.第一厚壁件光学花纹101
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第一连接花纹面2012
91.第二厚壁件光学花纹102
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第二厚壁块光学花纹202
92.第三厚壁件光学花纹103
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第四厚壁块光学花纹2021
93.第一系列光学花纹1031
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第二连接花纹面2022
94.第一折射准直面10311
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第一台阶连接面203
95.第二折射准直面10312
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光导条300
96.第二系列光学花纹1032
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光导条出光面301
97.反射面10321
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光学齿302
98.台阶连接面1033
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第一led光源400
99.第四厚壁件光学花纹104
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第二led光源500
100.准直厚壁块200
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第三led光源600
101.第一厚壁块光学花纹201
具体实施方式
102.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
103.实施例1:
104.如图1~30所示,本实施例提供一种多层导光介质组合的光学系统,包括:光源组件、光导条300、准直厚壁块200以及厚壁件100,光导条300、准直厚壁块200以及厚壁件100沿出光方向依次设置,准直厚壁块200设置于厚壁件100和光导条300之间,光源组件设置在厚壁件100的入光口位置处和光导条300的入光口位置处,进入厚壁件100的光线从厚壁件100的出光面出射,进入光导条300的光线出射至准直厚壁块200,然后穿过准直厚壁块200进入厚壁件100,最后从厚壁件100的出光面出射。
105.光导条300上设置有光学齿302和光导条出光面301,光线经光学齿302的斜面反射后,从光导条出光面301射出,进入准直厚壁块200。
106.光源组件包括第一led光源400和第二led光源500,第一led光源400设置在厚壁件100的入光准直结构对应的焦点位置处,第二led光源500设置在光导条300的入光口位置处。
107.厚壁件100上设置有光学作用面、出光面以及多个入光准直结构,第一led光源400设置为多个,入光准直结构与第一led光源400一一对应设置,光线通过入光准直结构进入厚壁件100内,经光学作用面反射后从出光面出射。
108.入光准直结构上设置有第一厚壁件光学花纹101和第二厚壁件光学花纹102,光学作用面上设置有第三厚壁件光学花纹103;出光面上设置有第四厚壁件光学花纹104,进入厚壁件100内的光线,经第一厚壁件光学花纹101和第二厚壁件光学花纹102折射后到达第三厚壁件光学花纹103,经第三厚壁件光学花纹103反射后到达第四厚壁件光学花纹104,经第四厚壁件光学花纹104折射后出射,从准直厚壁块200出射后进入厚壁件100内的光线,经第三厚壁件光学花纹103折射至第四厚壁件光学花纹104,经第四厚壁件光学花纹104扩散和出射后出射。
109.第三厚壁件光学花纹103包括第一系列光学花纹1031和第二系列光学花纹1032,第二系列光学花纹1032用于实现第一车灯功能,第一系列光学花纹1031用于实现第二车灯功能。第一系列光学花纹1031包括多个第一折射准直面10311和多个第二折射准直面10312,多个第二折射准直面10312之间通过台阶连接面1033相连接;第一折射准直面10311设置在第二折射准直面10312的一侧,第一折射准直面10311和第二折射准直面10312均用于实现第二车灯功能,折射和准直经光导条300出射至准直厚壁块200再折射出射至厚壁件100的光。第二系列光学花纹1032包括多个反射面10321,反射面10321与第一折射准直面10311连接设置,第一折射准直面10311设置在相邻反射面10321之间,至少一个第二折射准直面10312设置于相邻两个反射面10321之间,反射面10321用于实现第一车灯功能,反射经厚壁件100中的光源组件出射且经入光准直结构准直的光线。
110.第一车灯功能为如下任意一种车灯功能:日行灯、转向灯、位置灯、制动灯、倒车灯。第二车灯功能为如下任意一种车灯功能:日行灯、转向灯、位置灯、制动灯、倒车灯。实现
不同的第一车灯功能时,第二系列光学花纹1032占总花纹的比例不同。实现不同的第二车灯功能时,第一系列光学花纹1031占总花纹的比例不同。第一车灯功能为转向灯功能,第二车灯功能为日间行车灯功能,第三厚壁件光学花纹103中,用于实现第一车灯功能的花纹数占总花纹数的25%,用于实现第二车灯功能的花纹数占总花纹数的75%。
111.光导条300设置为多个,第二led光源500设置为多个,多个光导条300与多个第二led光源500一一对应设置,多个第一led光源400同时点亮或动态点亮,多个第二led光源500同时点亮或动态点亮。
112.第一车灯功能为转向灯功能,第二车灯功能为日间行车灯功能,实现第一种车灯功能时,第三厚壁件光学花纹103用于反射光线,实现第二种车灯功能时,第三厚壁件光学花纹103用于折射光线。
113.准直厚壁块200包括入光后侧面和出光前侧面,出光前侧面包括第一厚壁块光学花纹201和第一台阶连接面203,入光后侧面包括第二厚壁块光学花纹202,光线从入光后侧面进入准直厚壁块200内,经出光前侧面出射,第一厚壁块光学花纹201和第二厚壁块光学花纹202用于对光线进行准直,从光导条300输出的光线经过第二厚壁块光学花纹202折射后,传输到第一厚壁块光学花纹201,经第一厚壁块光学花纹201折射后传输到厚壁件100中。
114.第一厚壁块光学花纹201包括第三厚壁块光学花纹2011和第一连接花纹面2012,第三厚壁块光学花纹2011用于实现出光作用,第一连接花纹面2012连接至少一个第三厚壁块光学花纹2011,第二厚壁块光学花纹202包括第四厚壁块光学花纹2021和第二连接花纹面2022,第四厚壁块光学花纹2021用于实现入光作用和折射光作用,第二连接花纹面2022连接至少一个第四厚壁块光学花纹三2021。
115.第一厚壁块光学花纹201和第二厚壁块光学花纹202各自的多角度的取值范围是0
°
~90
°
,第三厚壁块光学花纹2011与第一连接花纹面2012之间的夹角的取值范围是0
°
~90
°
,第四厚壁块光学花纹2021与第二连接花纹面2022之间的夹角的取值范围是0
°
~90
°

116.多个光导条300与准直厚壁块200的入光后侧面对应设置,多个光导条300形成的整体结构的高度大于等于准直厚壁块200的入光后侧面的高度,多个光导条300的出光面至少覆盖准直厚壁块200的入光后侧面。
117.第一系列光学花纹1031中,起光学作用的主要是指:drl功能(日间行车灯功能)时,起光学作用的是第一折射准直面10311和第一折射准直面10312,台阶连接面1033只是连接作用,无光学作用。第二系列光学花纹1032中,起光学作用的主要是指:ti功能(转向功能)时,起光学作用的是反射面10321。
118.本实施例的目的是设计一种多层(尤其适用于三层)导光介质组合(厚壁件在前,准直厚壁块在中间,阵列排布光导条在后)的光学系统,对现有技术中存在的缺陷进行解决。
119.本实施例提供的多层导光介质组合的光学系统,系统包含三层导光介质和led光源,分别为排列在前的实现从内向外动画点亮的厚壁件100,居中分布的可以准直光的准直厚壁块200,以及可以实现上下动画点亮的阵列设置的光导条300。厚壁件100包括第一厚壁件光学花纹101、第二厚壁件光学花纹102、第三厚壁件光学花纹103、第四厚壁件光学花纹104,以及每个准直结构处对应的焦点位置的第一led光源400。准直厚壁块200包括第一厚
壁块光学花纹201和第二厚壁块光学花纹202。上下阵列分布的光导条300包括光学齿302和光导条出光面301,均匀排列在光导条300入光口的第二led光源500及出光口的第三led光源600。第一厚壁件光学花纹101和第二厚壁件光学花纹102主要用于对第一led光源400中心区域的光进行分散准直;第四厚壁件光学花纹104和拥有多样性排列左间隔右排列、上下间隔排列、或各占不同比例0~100%或无规律杂散分布等等特点的第三厚壁件光学花纹103主要用于对光进行再次准直扩散;第一厚壁块光学花纹201和第二厚壁块光学花纹202为多角度0
°
~90
°
多样式分布排列,主要用于对来自光导条300输出的光线进行准直,并且配合第四厚壁件光学花纹104实现对光线的扩散和出射,以此来保证整个光学系统有更好的光学表现。
120.本实施例采用多层互相配合的导光介质的光学系统,即厚壁件在前,中间加入对光进行准直的厚壁块,后面为上下阵列排布的独立光导条,其目的是从系统的复用的出光面既能实现从内向外的动画点亮也能实现上下扫略的动画点亮的同一区域复用多种动画点亮的效果,并且不仅保证光效还能提升汽车信号灯的点亮均匀性。本实施例设计的是动态转向,车灯领域叫wiping,法规要求必须是从内向外,但是如果第一车灯功能是其他功能,也可以外向内,例如动态日间行车灯,迎宾灯。
121.本实施例的是厚壁件在前侧光导在后侧,前侧厚壁实现转向功能或动态转向功能,后侧光导实现drl功能或动态drl功能。除了前侧厚壁件100和后侧光导条300,设置于中间的准直厚壁块200能帮助和调整从光导300射来光准直和折射出射至厚壁件100再出射,使drl功能(日间行车灯功能)保证光效同时提高均匀性,满足法规和客户需求,准直厚壁块200的第二厚壁块光学花纹202高密度设置,提高光效和均匀性。
122.第三厚壁件光学花纹103分为第一系列光学花纹1031和第二系列光学花纹1032,其中第二系列光学花纹1032实现转向灯功能,第一系列光学花纹1031实现drl功能。第一系列光学花纹1031中,第一折射准直面10311和第一折射准直面10312起光学作用,台阶连接面1033无光学作用,第二系列光学花纹1032中,反射面10321起光学作用。
123.第三厚壁件光学花纹103上第一系列光学花纹1031和第二系列光学花纹1032的花纹数在设计时,两者的比例配比和设置位置可以根据具体项目需求变更和优化,本方案最优的是花纹面上服务于第二车灯功能(日间行车功能)的花纹数占总花纹数的75%,服务于第一车灯功能(转向灯功能)的花纹数占总花纹数的25%,可以分别满足各种功能灯的法规要求,达到很高的利用效率和点亮均匀性;也可以有目的选择某种花纹的数量,即单种花纹占总花纹数的比例,这种比例可以是(0~100%),两种花纹之和是100%,两种光学花纹的排列有其多样性。
124.本实施例的系统本身不只是静态点亮,还可以是动态点亮,静态点亮两种功能可以复用同一出光区域,两种功能还可以是动态的复用同一出光区域的动态点亮,可以是左右方向的动态,也可以是上下方向的动态。
125.实施例2:
126.本领域技术人员可以将本实施例理解为实施例1的更为具体的说明。
127.如图1~30所示,本实施例提供一种可以实现可内外和上下动态点亮且提升均匀性的多层导光介质组合的光学系统,系统包含导光介质和led光源,分别为排列在前的实现从内向外动画点亮的厚壁件100,居中分布的可以准直光的准直厚壁块200,以及可以实现
上下动画点亮的光导条300,即以出光方向定义为正方向,厚壁件100设置于最前侧,光导条300设置于后侧,厚壁块200设置于厚壁件100和光导条300之间。
128.厚壁件100包括:入光准直部分、光学作用面和出光面,整个系统还包括led光源。厚壁件100入光准直部分包括第一厚壁件光学花纹101和第二厚壁件光学花纹102,光学作用面具有第三厚壁件光学花纹103,出光面具有第四厚壁件光学花纹104,以及每个准直部分结构处对应的焦点位置的第一led光源400。
129.准直厚壁块200包括:实现入光的后侧面(图7中的m侧面)和实现出光的前侧面(图7中的n侧面)。前侧面包括第一厚壁块光学花纹201和第一台阶连接面203,后侧面包括第二厚壁块光学花纹202,第一厚壁块光学花纹201包括实现出光作用的第三厚壁块光学花纹2011和实现连接至少一个的第三厚壁块光学花纹2011的第一连接花纹面2012;第二厚壁块光学花纹201包括实现入光作用和折射光作用的第四厚壁块光学花纹2021和实现连接至少一个的第四厚壁块光学花纹2021的第二连接花纹面2022。
130.上下阵列分布的光导条300包括:设置于光导条本体后侧的光学齿302,设置于光导条本体的光导条出光面301,均匀排列在光导条300一侧端部的入光口的第二led光源500。进一步的,除了在光导条300一侧端部入光口设置第二led光源500之外,还可以在光导条300另一侧端部设置第三led光源600。
131.多个光导条300与准直厚壁块200的入光后侧面对应设置,多个光导形成的整体的高度设置为不小于准直厚壁块200的入光后侧面的高度,优选的设置是多个光导形成的整体的高度设置为大于准直厚壁块200的入光后侧面的高度,即多个光导的出光面至少覆盖准直厚壁块200的入光后侧面,使多个光导出射光尽可能多的入射至准直厚壁块200。
132.第一厚壁件光学花纹101和第二厚壁件光学花纹102主要用于对第一led光源400发出的中心区域的光进行分散准直,通常在厚壁件准直结构处无需再设置花纹,也能实现准直作用,如图3所示,由于厚壁件设置于前侧用于实现转向灯功能,为了提高均匀性,在厚壁件准直结构处设置有花纹,该花纹是具有发散光的属性和作用,使经过第一厚壁件光学花纹101和102准直之后的光的出光面的范围更大,均匀性显著提高,满足各类功能的均匀性要求。
133.第四厚壁件光学花纹104和拥有多样性排列左间隔右排列,上下间隔排列,或各占不同比例0~100%或无规律杂散分布等等特点的第三厚壁件光学花纹103主要用于对光进行再次准直扩散,其中第四厚壁件光学花纹104是厚壁件100的出光面,实现打至其的光线的扩散和出射,实现对应光学点亮效果,第三厚壁件光学花纹103是光学作用面,针对厚壁件本身系统实现的第一种功能第三厚壁件光学花纹103主要是光学反射面作用,针对厚壁件本身系统实现的第二种功能第三厚壁件光学花纹103主要是光学折射面作用。
134.第一厚壁块光学花纹201和第二厚壁块光学花纹202为多角度0
°
~90
°
多样式分布排列主要用于对来自光导条300输出的光线进行准直,如图8所示的光路,从光导条300输出的光线经过第二厚壁块光学花纹202折射后,传输到第一厚壁块光学花纹201,会再次折射,大部分光线传输方向会一致,最后传输到厚壁件100中,此过程实现对光线的多次准直,提高了点亮均匀性。
135.本实施例采用特殊排列的导光介质前厚壁件、中间厚壁块、后面光导以及特殊光学花纹的配合,以此来保证整个光学系统的有更好的光学表现,实现在同一区域达到多种
动画点亮的效果,并且高效均匀。
136.第一厚壁块光学花纹201和第二厚壁块光学花纹202的各自的多角度的取值范围是0
°
~90
°
,更进一步地,最优是90
°
,如图10所示。第三厚壁块光学花纹2011的第一连接花纹面2012之间的夹角的取值范围是0
°
~90
°
,最优是90
°
,如图8所示。第四厚壁块光学花纹2021的厚壁块光学花纹第二连接花纹面2022之间的夹角的取值范围是0
°
~90
°
,其中第一厚壁块光学花纹201和第二厚壁块光学花纹202为多角度的取值范围是0
°
~90
°
,最优是90
°

137.进一步的,第一厚壁块光学花纹201和第二厚壁块光学花纹202的各自的设置样式可以根据实际工程需求和外观造型设计,本实施对此不做限制。
138.如图10和图11所示,图中对应的是图9中f局部放大图的前后不同视角示出,第一厚壁块光学花纹201花纹呈现横向排布设置,第二厚壁块光学花纹202的花纹呈现竖向排布设置。
139.位于后面的阵列光导条300对应的光导条一侧端部的入光口第二led光源500发射的光线经过光导条光学齿302斜面反射,光线从光导条出光面301射出;阵列光导条300至少包括一个光导条,在优选例中,设置为至少两个光导条。在设计光导条300时,分为上下阵列分布,根据模具加工要求,一般光导条直径取值范围为5mm~12mm,因此可根据造型面宽度以及空间大小来设计光导条的数量。本实施例的光导条300数量为6根,光导条300直径为5mm,从上到下依次阵列分布,单根逐次点亮光导条300,即上下阵列分布的光导条的各自入光端处的led从上至下依次点亮使上下阵列分布的至少两个的光导条实现由上往下的动态点亮。
140.光导条300除了上述提及的上下阵列分布,还可以是左右方向阵列、斜向方向阵列、彼此入光端不在同一平面而是呈现阶梯状岔开等选择,或根据造型需要呈相应分布,实现对应的动态点亮效果。
141.多个的光导条300的点亮顺序和方式,也可以是光导条点亮顺序亦可按顺序单根或按顺序每两根,每三根等等或随机点亮其中某些光导条,从而达到某些特定的动态点亮效果,灵活、多样和个性化。
142.在光导条另一侧端部相应位置添加设置第三led光源600,第三led光源600和第二led光源500为同一种光源,从第三led光源600射出的光线从光导条300另一侧端部射入光导条300中,弥补了光导条300因长度过长而导致传输到末端即另一端部光线不够的缺陷。
143.第二led光源500和第三led光源600可以是白色光源实现前灯位置灯、前灯日间行车灯、倒车灯等功能,可以是红色光源实现尾灯制动灯、尾灯位置灯等功能,可以是琥珀色光源实现转向灯功能,还可以是其他任意颜色实现迎宾灯功能,本实施例第二led光源500和第三led光源600是白色,实现前灯日间行车灯功能,并且具有动态点亮效果。
144.当第二led光源500和第三led光源600同为一种白色光源时,还可以解决在工艺注塑加工时因光导条过长造成的光导条末端点亮发黄的问题,使光导呈现出点亮效果光效更高,光色更优。
145.第二led光源500和第三led光源600可设置为单芯片单色光源或者双芯片双色光源,以实现同一光学系统同时实现多功能,由此可以实现仅通过上下阵列布置的光导条300即可同一系统实现多功能复用,在光导条数量至少为两个时还可以同一系统实现动态点亮
效果的多功能复用。
146.如图13所示,位于中间的厚壁块200花纹面包含了第一厚壁块光学花纹201和第二厚壁块光学花纹202,其中第一厚壁块光学花纹201主要是呈水平方向的花纹,第二厚壁块光学花纹202主要是成竖直方向的花纹。
147.如图13、图14、图15所示,以准直厚壁块200的底面204为基准面,第二厚壁块光学花纹202所在的面整体和底面204成直角设置,再在第二厚壁块光学花纹202所在的面上做花纹,花纹包括多个第四厚壁块光学花纹2021的厚壁块光学花纹第二连接花纹面2022;每一个的第一厚壁块光学花纹201的所在面和底面204成夹角设置,在优选例中,成45
°
夹角设置,再在多个的上述每一个第一厚壁块光学花纹201的所在面上做花纹,花纹包括多个第三厚壁块光学花纹2011的第一连接花纹面2012。第一台阶连接面203的尺寸或理解为每两个相邻的第一厚壁块光学花纹201之间的距离取值是由造型趋势带来的,可以根据造型要求灵活设置。
148.进一步的,当大角度观察光学系统的出光面和出光效果时,往往由于侧边的第一台阶连接面203导致存在均匀性和杂散光等缺陷,本实施例的前侧面中的第一台阶连接面203可以设置得很小,极大程度避免光的不可控杂散光和均匀性缺陷,提升光学点亮效果。
149.来自光导条出光面301射出的光线,经过准直厚壁块200的入光面的接收,在准直厚壁块200中传输,但这些光线经过准直厚壁块200入光面的折射作用,其传输方向变得复杂很分散,为了使在准直厚壁块200中传输的光线极大部分延行车方向传输,提高点亮均匀性,因此在厚壁块200入光面上设计了台阶式排列且互相垂直的第二厚壁块光学花纹201以实现调整光入射进准直厚壁块200的传输方向。
150.同时,为了确保不让在准直厚壁块200中传输的准直光线的传输方向由于准直厚壁块200出光面的折射而改变传输方向,也在准直厚壁块200出光面上设计了相应的台阶式且呈垂直分布的第一厚壁块光学花纹201,如图8光路图所示,进入准直厚壁块200的光线经过第二厚壁块光学花纹2012的折射,在准直厚壁块200中准直传输,然后在经过第一厚壁块光学花纹201的折射从厚壁块中射出,这些光线大部分是经过准直之后的,其方向大部分延行车方向,降低了光线的分散度,因此均匀性会有很大提高。
151.第一厚壁块光学花纹201面和第二厚壁块光学花纹202面的角度可以呈0~90
°
分布,或者其他方式的排列如方形玉米粒式,弧形条状式等等,但经过多次的定性分析,本实施例采用花纹互相垂直且为台阶式均匀分布的光学花纹,点亮效果最佳。
152.第二厚壁块光学花纹202是高密度设置,为了充分接收光自光导的光,避免光效损失且提高均匀性,第一厚壁块光学花纹201高密度设置,为了充分输出光并传输至厚壁件100,避免光效损失且提高均匀性。
153.位于前面的厚壁件100包含了每个准直结构处对应的焦点位置的第一led光源400和对第一led光源400射出的光线起到准直和发散作用的第一厚壁件光学花纹101和第二厚壁件光学花纹102,以及接收来自第一厚壁块光学花纹201出射及发散的光线的(断面103b接收)以及接收来自光源400出射后经过第一厚壁件光学花纹101和第一厚壁件光学花纹102准直之后再进行反射作用使其向厚壁件100的出光面出射光线的(断面103a接收)第三厚壁件光学花纹103,同时也包含了厚壁件100出光面上的第四厚壁件光学花纹104。
154.厚壁件100所使用的材料为透明色的材料,在优选例中,采用冰蓝效果的透明材
料,可以有更好的视觉点亮效果。尤其对于尺寸大、厚度厚的厚壁件注塑成型容易出现发黄问题,使点亮效果不理想,冰蓝材料能有效改善并使点亮光效高、光色好。
155.本实施例对应准直结构处的焦点位置的是单色光led400,保证了led的高效率利用,避免了因为led离焦而对点亮效果的影响,当然另一优选亦可使用不同光色的光源以实现同一区域实现不同的功能,虽然效率较低但能实现厚壁件100的复用功能。
156.第一厚壁件光学花纹101和第二厚壁件光学花纹102把从第一led光源400射出的光线进行发散,可以通过调整光学花纹的扩散角,控制其扩散的方向,可以有倾向地左右扩散或者上下扩散,从而让这些光线可以更有效低传输到厚壁件100准直面上,使点亮效果更饱满。
157.本实施例对于第三厚壁件光学花纹103的有着独特的设计。因为第三厚壁件光学花纹103接收的光线包含了两部分,一部分为来自第一led光源400射出经过第一厚壁件光学花纹101和第二厚壁件光学花纹102发散形成的准直光,一部分为经过第二厚壁块光学花纹202折射并准直、再经过第一厚壁块光学花纹201折射的出射过来的光,第三厚壁件光学花纹103在接收此部分光线后会和第一厚壁块光学花纹201的折射作用共同起到再次准直光并且向厚壁件100的出光面传输的作用。
158.因为厚壁件100这个零件及其第一led光源400的系统只服务第一车灯功能,而厚壁件100与准直厚壁块200和光导条300组合成另一种光学系统服务第二车灯功能。led光源400射出的光线只经过厚壁件100一层衰减,利用率高,即使损失一些也能满足自身第一车灯功能的法规,而从第二led光源500和第三led光源600射出的光线,要经过光导条300和准直厚壁块200两层介质的衰减后才能从第一厚壁块光学花纹201射出,因此从第一厚壁块光学花纹201射出的光线需要高效率的利用,让其经过厚壁件100的衰减后还能满足第二车灯功能的法规。因此,需要对这两部分光线进行有目的的利用,从而可以达到更高的效率。
159.本实施例在厚壁件100准直面上做了由两种光学花纹组合的特殊第三厚壁件光学花纹103,如图16所示,是第三厚壁件光学花纹103的局部放大图。第二系列光学花纹1032主要服务于第一车灯功能,第一系列光学花纹1031主要服务于第二车灯功能。对图20进行剖视图时,会出现断面103a和断面103b两种断面,这两种面的情况加起来等于第三厚壁件光学花纹103这个面,图21中的为断面103a,即是包括了反射面10321所在的剖视图断面。
160.如图21所示,当厚壁件100中的第一led光源400点亮时,经过第一厚壁件光学花纹101和第二厚壁件光学花纹102分散准直的光线传输到第三厚壁件光学花纹103上时,起主要作用的是第二系列光学花纹1032的反射面10321。对传输来的大部分光线是被反射面10321反射,使其延行车方向传输,小部分光线被第二折射准直面10312和第一折射准直面10311折射,这部分光线是被损耗掉的,其光线走势在图21虚线示出,这部分损耗其实不小,但通过如下系统设计方式和一些结构设置,使最终实际设计能满足法规需求,设计上不会存在影响,可以通过如下方式:
161.在光源(即转向功能的第一led光源400)的入光位置设置了第一厚壁件光学花纹101和第二厚壁件光学花纹102。系统层级来说,本实施例的设计方案是复用光学系统概念,在复用基础上还是两个功能都是实现动态效果的,设置转向灯功能于最前侧,即第一led光源400发出光经过第三厚壁件光学花纹103反射向第四厚壁件光学花纹104出射实现转向功能,使针对转向功能只有这一层厚壁件的衰减,设置于后面的drl(日间行车灯功能,需要经
过第三厚壁件光学花纹103,第二厚壁件光学花纹102和第一厚壁件光学花纹101三层衰减,并且drl的光效要求本身是更高的,因此第三厚壁件光学花纹103设置中需要给到drl系统更多的面来穿透和实现光学作用。
162.因此系统给到转向灯功能的面,即能反射的面就会少,但通过上面提及的准直结构和设置厚壁件100于系统最前侧位置,使既能保证前侧转向灯功能满足法规光效要求,又能保证后侧drl功能也能最高利用和满足法规要求。
163.如图22所示,当从阵列光导条300端光源发射光线,经过准直厚壁块200折射出来的光线传输到第三厚壁件光学花纹103上时,起主要作用的是第一系列光学花纹1031中的第一折射准直面10311和第二折射准直面10312,光线经过第一折射准直面10311和第二折射准直面10312的折射,使其延行车方向传输。此外,通过定性分析,在同一个第三厚壁件光学花纹103花纹面上服务于第二车灯功能的花纹数占总花纹数的75%,服务于第一车灯功能的花纹数占总花纹数的25%,可以分别满足各种功能灯的法规要求,达到很高的利用效率和点亮均匀性。图22中显示了断面103b,即是不包括反射面10321所在的剖视图断面。
164.上述两种光学花纹的排列有其多样性,如可以按每行或每列中间隔1个亦或2个,3个,4个等等同种花纹均匀分布,或按每行或每列中随机分布排列两种花纹,或按某行1行,2行,3行等等或某列1列,2列,3列等等均为同一种花纹;此外,亦可根据需要,有目的选择某种花纹的数量,即单种花纹占总花纹数的比例,这种比例可以是0~100%,如某种花纹数占总花纹数30%,则另一种花纹数占总花纹输的比例就为70%,从而达到较高的光学效率和均匀性的目的。
165.当只点亮第一led光源400时,即转向灯功能,光路如图26所示,第一led光源400射出的一部分光线经过聚光器以及聚光器上的第一厚壁件光学花纹101的发散和准直后打至第三厚壁件光学花纹103,另一部分光线经过聚光器以及聚光器上的第二厚壁件光学花纹102的发散和准直后打至第三厚壁件光学花纹103,这两部分打至第三厚壁件光学花纹103的其中部分光线传输到反射面10321上,这些花纹是反射性花纹,传输的光线被这部分花纹反射后在厚壁件100中向前传输,经过第四厚壁件光学花纹104的发散后被输出,实现第一种功能点亮,本实施例是转向灯功能点亮。
166.另一部分光线会传输到第一折射准直面10311和第二折射准直面10312,这些花纹是台阶式折射性花纹,传输到这些花纹面上的光线会被折射到准直厚壁块200上,然后经过第二厚壁块光学花纹202的折射在准直厚壁块200中传输。
167.当只点亮第二led光源500时,即日行灯功能,光路如图27所示,第二led光源500射出的光线经过光导条300的传输,会传输到准直厚壁块200中的第二厚壁块光学花纹202上,在这些花纹的折射下,会把光线传输到厚壁件100上的第三厚壁件光学花纹103上,其中部分光线会折射到第一折射准直面10311(为台阶式折射性花纹)和第二折射准直面10312(为台阶式折射性花纹)上,在经过第一折射准直面10311和第二折射准直面10312的折射后,在厚壁件100中向前传输,然后经过第四厚壁件光学花纹104的发散后被输出,实现第二种功能点亮,本实施例是日间行车灯功能。
168.另一部分光线会被折射到反射面10321(为反射性花纹)上,这些光线会被反射面10321反射到准直厚壁块200中的第二厚壁块光学花纹202(为台阶式花纹)上,然后被第二厚壁块光学花纹202折射在准直厚壁块200中传输。
169.本实施例的第一车灯功能和第二车灯功能,除了点亮之外,还能各自实现动态点亮。如图1所示,多个第一led光源400分别设置在各自的准直结构的焦点处,实现第一车灯功能的动态点亮时,从左至右或者从右至左依次点亮多个第一led光源400,第一车灯功能的第一led光源400发出的光路如上一段,在依次点亮时,厚壁件100的从左至右或者从右至左的多个部分segment依次点亮,最终呈现出第一车灯功能的动态点亮,本实施例是转向灯的动态点亮。
170.如图2所示,多个第二led光源500分别设置在各自的光导条300的端部的焦点处,实现第二车灯功能的动态点亮时,从上至下或者从下至上依次点亮多个第二led光源500,第二车灯功能的第二led光源500发出的光路如上一段,在依次点亮时,多个光导条300从下至上或者从上至下依次点亮,最终呈现出第二车灯功能的动态点亮,本实施例是日间行车灯的动态点亮。
171.由此,本实施例的方案设计,既能实现第一车灯功能和第二车灯功能的各自点亮,且做到了功能复用同一出光区域,又能实现第一车灯功能和第二车灯功能的各自的动态点亮,且做到了动态点亮功能也复用同一出光区域。
172.本实施例第二车灯功能的日间行车灯的动态点亮,除了依次从上至下或从下至上点亮第一led光源500实现动态点亮之外,还可以是依次从上至下点亮第二led光源500实现光导条300从上至下的点亮展现日间行车灯从上至下的动态点亮,在点亮至最下侧的一个光导后再直接衔接着从下至上依次点亮第二led光源500实现光导条300再次从下至上的点亮展现日间行车灯从下至上的动态点亮,这一过程可以一直循环往复,整体点亮效果是日间行车灯从上至下点亮再衔接直接从下至上点亮再衔接从上至下点亮,循环往复。
173.其他点亮方式,如图30所示,日间行车灯,即光导点亮的动态形式,除了上述中提及的静态和顺序动态之外,还可以是其他任意点亮方式,比如:
174.可以是a
→b→c→d→e→
f或者反过来的顺序,只需通过控制pcb板的led的电流或者电路,可以控制led跳着点亮,也可以是a
→d→e→b→a→f→c→
f,任何点亮方式和跳跃顺序都可以。
175.可以是一个、一个点亮,可以是多个、多个点亮,如两个、两个点亮,或者三个、三个点亮,甚至四个、四个,还可以是先两个点亮,再三个点亮,再四个点亮,甚至再两个点亮;可以按照排布顺序来,如a&b先同时点亮

c&d再同时点亮

e&f最后同时点亮,也可以跳跃点亮,如a&b先同时点亮

e&f再同时点亮

c&d最后同时点亮。
176.本发明采用多层互相配合的导光介质的光学系统,从系统的复用的出光面既能实现从内向外的动画点亮,也能实现上下扫略的动画点亮的同一区域复用多种动画点亮的效果,并且在保证光效的同时能够提升汽车信号灯的点亮均匀性。
177.在本技术的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本技术和简化描述,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技术的限制。
178.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改,这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下,本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相
互组合。
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