阅读说明：本技术 一种入光准直面加圆柱形条纹的厚壁件光学系统 (Optical system of thick-wall part with light incidence collimation surface and cylindrical stripes ) 是由 楼木 于 2020-05-27 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种入光准直面加圆柱形条纹的厚壁件光学系统,包括光源和厚壁件,厚壁件有入光准直面、左侧拔模角倾斜面、右侧拔模角倾斜面、左侧侧壁、右侧侧壁、前发光面、倒角一、倒角二、倒角三、倒角四、挖孔处光学面,所述入光准直面上有圆柱形条纹,焦点处光源发出光线经入光准直面上圆柱形条纹调整出光方向并扩散后来到前发光面出射,填补因制造加工工艺精度限制产生的倒角及拔模角带来的暗区问题,提高厚壁件垂直方向上均匀性,进而能设计更厚造型厚壁件；挖孔处光学面的圆柱形条纹能提高厚壁件水平方向上均匀性；同时使中心区域光能分布和两侧趋于一致,提高系统光学均匀性,在保证满足法规前提下减少不必要光能效浪费。(The invention provides an optical system of a thick-wall part with an incident light collimation surface and cylindrical stripes, which comprises a light source and the thick-wall part, wherein the thick-wall part is provided with an incident light collimation surface, a left drawing angle inclined surface, a right drawing angle inclined surface, a left side wall, a right side wall, a front light emitting surface, a first chamfer angle, a second chamfer angle, a third chamfer angle, a fourth chamfer angle and an optical surface at a hole digging position; the cylindrical stripes of the optical surface at the digging hole can improve the uniformity of the thick-walled part in the horizontal direction; meanwhile, the light energy distribution and two sides of the central area tend to be consistent, the optical uniformity of the system is improved, and unnecessary waste of light energy effect is reduced on the premise of meeting the regulations.)

一种入光准直面加圆柱形条纹的厚壁件光学系统

技术领域

本发明涉及汽车照明技术领域，尤其涉及一种入光准直面加圆柱形条纹的厚壁件光学系统。

背景技术

厚壁件是一种将光源置于焦点处发光，光线经过厚壁区域准直，再通过前表面条纹进行光线扩散，达到均匀显示效果的新型技术，广泛应用于民用高端家轿，前灯、后灯皆有，多用于转向灯、日间行车灯、位置灯、刹车灯等，主要采用LED光源，已经逐渐成为汽车车灯的主要配置。

随着车灯潮流趋势，造型的多样性在车灯领域愈加重要，厚壁件在车灯上的应用将会愈发广泛。厚壁件的均匀性始终是客户最关注的设计效果之一，为了满足各种车灯造型，且达到显示均匀性要求，市场上有各种结构形态不一的厚壁件设计案例。然而，LED光能随着光线发散角度呈高斯曲线分布，发散角度越大，光能分布越低，且基于当前制造加工工艺的精度限制，所有厚壁件拔模面边缘都需留有一定倒角和拔模角，光能分布不均和倒角都会造成准直系统缺陷，使得倒角和拔模角位置对应的发光面出现明显的暗区，造成厚壁件在垂直方向出现均匀性降低的现象，厚壁件的厚度也因垂直方向上的均匀性的影响，受到很大限制，厚度超过8mm的厚壁件，在垂直方向的均匀性会存在缺陷，且厚度越大，均匀性越差，目前的厚壁件厚度基本都小于10mm，然而随着主机厂对于汽车车灯造型和功能的复杂化等新趋势，现有的厚壁件厚度已无法满足，也由此带来均匀性问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供了一种入光准直面加圆柱形条纹的厚壁件光学系统，在入光准直面加圆柱形条纹，解决了厚壁件前发光面垂直方向的暗区问题，提高均匀性。

本发明提供一种入光准直面加圆柱形条纹的厚壁件光学系统，包括光源和厚壁件，所述光源位于厚壁件的焦点位置，所述厚壁件包括入光准直面、左侧拔模角倾斜面、右侧拔模角倾斜面、左侧侧壁、右侧侧壁、前发光面、倒角一、倒角二、倒角三、倒角四和挖孔处光学面，所述入光准直面位于厚壁件的入光端，前发光面位于厚壁件的出光端，所述左侧拔模角倾斜面和左侧侧壁位于厚壁件的左部，右侧拔模角倾斜面和右侧侧壁位于厚壁件的右部，所述倒角一和倒角二分别位于左侧拔模角倾斜面和右侧拔模角倾斜面前端，所述倒角三和倒角四位于入光准直面两端，所述入光准直面上设置有圆柱形条纹，光源发出的光线来到入光准直面上的圆柱形条纹，根据光学折射原理，在不同条纹面位置会产生不同大小的折射角，因此光线在条纹面上会以一定的角度扩散向前出射，即光线经过所述圆柱形条纹调整出光方向并扩散后来到前发光面出射，入光准直面左右两侧的光线经过圆柱形条纹调整光线出射方向以及其扩散作用后能够均匀入射到前发光面，填补因制造加工工艺精度限制产生的倒角一、倒角二、倒角三、倒角四以及拔模角所进而导致的背景技术的入光准直面和左侧侧壁及右侧侧壁之间产生的间隔对应的前发光面位置的暗区和无光线缺陷，提高厚壁件光学系统的光学均匀性。

进一步改进在于：所述圆柱形条纹关于中心线左右对称，中心线为经过光源位置，与行车方向平行的直线。

进一步改进在于：所述圆柱形条纹左侧的添加的范围的起始点为入光准直面左侧端点，并沿着入光准直面向右侧方向做圆柱形条纹面，终点位置至多不超过入光准直面的中点位置；圆柱形条纹右侧的添加的范围的起始点为入光准直面右侧端点，并沿着入光准直面向左侧方向做圆柱形条纹面，终点位置至多不超过入光准直面的中点位置。

进一步改进在于：圆柱形条纹的设计均根据光源的发出的光线到入光准直面的入射光线角度计算得出。

进一步改进在于：所述圆柱形条纹的单个条纹宽度为0.5mm-2mm。

进一步改进在于：中心部分光能高的区域光线经过圆柱形条纹调整，出光方向光线产生的折射使在不同条纹的位置产生不同折射角，其扩散效果使中心区域在行车方向的亮度和两侧趋于一致，提高厚壁件光学系统的能效、光学均匀性，也在保证满足法规要求的前提下避免和减少了不必要的光能效浪费。

进一步改进在于：所述挖孔处光学面上同样具有圆柱形条纹，通过圆柱形条纹的调整和扩散作用，覆盖竖向暗线。

进一步改进在于：光源可位于焦点或者离焦的位置，针对在焦点或不同的离焦位置，所述圆柱形条纹的大小和半径（即凸起程度）要根据设计和模拟结果进行调整。

进一步改进在于：所述光源为红色的光源以实现尾灯位置灯或尾灯制动灯功能，或为白色的光源以实现日间行车灯、前灯位置灯或倒车灯功能，或为黄色的光源以实现转向灯功能。

进一步改进在于：所述厚壁件的材料为聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯。

本发明的有益效果是：通过在厚壁件入光准直面上做圆柱形条纹，改善因制造加工工艺精度限制产生的倒角带来的暗区问题，提高厚壁件在垂直方向上的均匀性，即横向无暗线问题，进而能设计出更厚造型的厚壁件；挖孔处光学面的圆柱形条纹也能提高厚壁件在水平方向上的均匀性，即解决竖向暗线；同时改善LED的光能分布，将LED小角度光能均匀扩散至更大角度，也使中心区域在行车方向的亮度和两侧趋于一致，由此不仅提高了所述光学系统的能效均匀性，提高厚壁件光学系统的光学均匀性，也在保证满足法规要求的前提下避免和减少了不必要的光能效浪费。

附图说明

图1是本发明的外部结构示意图。

图2是本发明的入光面直视图。

图3是本发明的顶视图。

图4是本发明图3的A-A向剖面图。

图5是本发明图4虚线框部分的局部放大图。

图6是现有技术未添加圆柱形条纹的局部放大图。

图7是本发明图5虚线框部分倒角处条纹添加位置的局部放大图。

图8是本发明的条纹添加位置示意图。

图9是现有技术的厚壁件光学系统的点亮效果图。

图10是本发明的点亮效果图。

图11是在挖孔处光学面9上做条纹后解决两条竖直暗线后的点亮效果图。

图12是现有技术的光能分布图。

图13是本发明的光能分布图。

其中：1-光源，2-入光准直面，31-左侧拔模角倾斜面，32-右侧拔模角倾斜面，41-左侧侧壁，42-右侧侧壁，5-前发光面，61-倒角一，62-倒角二，63-倒角三，64-倒角四，7-入光准直面条纹，8-厚壁件，9-挖孔处光学面。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步的详述，本实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

图6所示为现有应用的厚壁件光学系统入光面部分剖视图，光源1位于焦点位置，光源1发出的光经过入光准直面2准直后来到前发光面5，以及经过左侧拔模角倾斜面31后再经过左侧侧壁41反射后来到前发光面5，存在图示的前发光面5左侧的暗区；同样，光源1发出的光经过入光准直面2准直后来到前发光面5，以及经过右侧拔模角倾斜面32后再经过右侧侧壁42反射后来到前发光面5，存在图示的前发光面5右侧的暗区。本文中所提到的左侧，即图6所示的左侧暗区标识，对应在图1来看是位于厚壁件光学系统的上侧，同样文中所提右侧，即图6所示的右侧暗区标识，对应在图1来看是位于厚壁件光学系统的下侧。结合图9的现有技术的点亮效果图，图6的左侧暗区对应为图9的厚壁件光学系统垂直方向上的上侧的水平暗纹，图6的右侧暗区对应为图9的厚壁件光学系统垂直方向上的下侧的水平暗纹。另外，由于LED光能分布的原因，会造成发光面从整体来看中间部分亮，上下两侧暗的情况，这是现有技术的另一个缺陷。

为解决如上缺陷，本实施例提供一种入光准直面加圆柱形条纹的厚壁件光学系统，如图5所示，光源1发出的光线经过左侧拔模角倾斜面31折射后再经左侧侧壁41反射的光线和经右侧拔模角倾斜面32折射后再经右侧侧壁42反射的光线在此不再描述。在此描述光源1发出的光线经过在入光准直面2的准直及出射。本实施例的光学系统，包括光源1、和厚壁件8，所述厚壁件8包括入光准直面2、左侧拔模角倾斜面31、右侧拔模角倾斜面32、左侧侧壁41、右侧侧壁42、前发光面5、倒角一61、倒角二62、倒角三63、倒角四64、挖孔处光学面9，其中，所述入光准直面2的上有圆柱形条纹7。光源1位于焦点位置，光源1发出的光线来到入光准直面2上的圆柱形条纹7，光线经过所述圆柱形条纹7调整出光方向并扩散后来到前发光面5出射，入光准直面2左右两侧的光线经过圆柱形条纹7调整光线出射方向以及其扩散作用后能够均匀入射到前发光面5，填补因制造加工工艺精度限制产生的倒角一61、倒角二62、倒角三63、倒角四64以及拔模角所进而导致的背景技术的入光准直面2和左侧侧壁41及右侧侧壁42之间产生的间隔对应的前发光面位置的暗区和无光线缺陷,。

结合图12的现有技术的光能分布和图13的本发明的光能分布可看出，图12的现有技术的光能分布在靠近中心区域远高于两侧区域，由此会导致能量分布的不均匀，导致了最终光学效果的呈现，并且厚壁件光学系统在光效方面也较为容易即可满足法规要求，厚壁件能效一般比较高，所采用的光源也基本都是一排的概念，由此会带来不必要的中心区域的能效的浪费；而图13的本发明的技术方案使中心部分光能高的区域的光线经过所述圆柱形条纹7的调整，出光方向也能得到一定程度扩散，由于LED光能随着光线发散角度呈高斯曲线分布，发散角度越大，光能分布越低，这里可以理解为，未添加条纹7时，光线经过面直接准直出射，添加了条纹7，光线会产生折射，在不同条纹7的位置产生以不同折射角，因此起到扩散效果，使中心区域在行车方向的亮度和两侧趋于一致，由此不仅提高了所述光学系统的能效均匀性，提高厚壁件光学系统的光学均匀性，也在保证满足法规要求的前提下避免和减少了不必要的光能效浪费。

图7为圆柱形条纹的添加位置的局部放大图。图8为圆柱形条纹的添加位置示意图。圆柱形条纹7关于中心线左右对称，中心线为经过光源位置，与行车方向平行的直线。圆柱形条纹7左侧的添加的范围的起始点为入光准直面2左侧端点，并沿着入光准直面2向右侧方向做圆柱形条纹面7，终点位置需根据实际的配光结果进行决定和调整，不超过入光准直面中点位置，一般情况图设计方便，工程师会直接在这个面上做满条纹，如描述中，从两侧端点开始做，中间点为终点位置。但是确实存在为了满足配光需求，可适当减少条纹数量的情况。

圆柱形条纹7右侧的添加的范围的起始点、沿着的方向和终点位置与所述的圆柱形条纹7的方法和原理是一样的，在此不再描述。

圆柱形条纹7的设计均根据光源1的发出的光线到入光准直面2的入射光线角度计算得出。圆柱形条纹7的单个条纹宽度为0.5mm-2mm。

图9为现有技术的厚壁件光学系统的点亮效果图，图10为本发明的入光准直面添加圆柱形花条纹的厚壁件光学系统的点亮效果图，可以看出，图9的横向看是具有两条明显的暗线区域的，本发明的在入光准直面2上做圆柱形条纹最主要解决的即为这两条暗线区域，其光学效果如图10，能看到上述的横向的两条暗线区域得到了改进和解决。

更进一步的改进在于，图9、图10竖向看其实也有两条较细的暗线，为解决此问题，在本发明的厚壁件8的二次准直孔（行业常规定义，图中未示标号）的所述挖孔处光学面9上同样具有圆柱形条纹，所述挖孔处光学面9的圆柱形条纹通过圆柱形条纹的调整和扩散作用，覆盖竖向暗线问题，解决这一缺陷，即所述挖孔处光学面9为用以解决上述两条竖向暗线，图11为在图10的解决横向暗线的方案的基础上进一步解决两条竖直暗线后的点亮效果图，可看到整体的厚壁件出光面在横向和竖向都没有明显的暗区问题，实现整体的均匀性。