阅读说明：本技术 车灯光学元件、车灯模组、车辆前照灯及车辆 (Car light optical element, car light module, vehicle headlamp and vehicle ) 是由 张大攀 仇智平 祝贺 桑文慧 于 2019-08-22 设计创作，主要内容包括：本发明涉及车辆照明装置,公开了一种车灯光学元件,包括依次相连的入光部(11)、通光部(12)和出光部(13),所述入光部(11)包括多个沿左右方向依次连接的入光面(15),所述入光面(15)为沿光轴方向向后凸出的曲面,所述出光面(15)为沿光轴方向向前凸出的曲面。此外,本发明还公开了一种车灯模组、车辆前照灯和车辆。本发明的车灯光学元件不仅体积较小,而且,光学精度高、光型准确、安装方便且成本较低。(The invention relates to a vehicle lighting device, and discloses a vehicle lamp optical element, which comprises an incident part (11), a light-passing part (12) and a light-emitting part (13) which are sequentially connected, wherein the incident part (11) comprises a plurality of incident surfaces (15) which are sequentially connected along the left-right direction, the incident surfaces (15) are curved surfaces which are convex backwards along the optical axis direction, and the light-emitting surfaces (15) are curved surfaces which are convex forwards along the optical axis direction. In addition, the invention also discloses a car lamp module, a car headlamp and a car. The optical element of the vehicle lamp has the advantages of small volume, high optical precision, accurate light shape, convenience in installation and low cost.)

车灯光学元件、车灯模组、车辆前照灯及车辆

技术领域

本发明涉及车辆照明装置，具体地涉及一种车灯光学元件，另外，还涉及一种车灯模组、车辆前照灯和车辆。

背景技术

对于夜间驾驶而言，汽车照明系统尤其是前照灯的重要性不言而喻。在汽车高速行驶中，眩目的远光灯有可能导致驾驶员失去对汽车的控制，进而发生不可预知的危险。汽车前照灯不仅要为驾驶员提供宽广的视觉范围和良好的视觉条件，而且还要尽可能少的影响其他道路参与者，不使其他道路参与者产生眩目。随着技术发展，矩阵式LED大灯成为了汽车车灯未来发展的方向之一。矩阵式LED远光灯的光源由多颗LED组成，这些LED按照一定方式的排列形成阵列图形。根据车辆前方视野中的车辆、行人位置，矩阵式LED前照灯可以熄灭对应区域的LED，以避免行人或对向驾驶员的眩目。

现有技术中，一般矩阵式的车灯模组都设置多种光学元件。为了保证光线利用率、控制光型，通常将各个光学元件的结构设计的较为复杂，难以一体成型，只能分开加工和安装，引起安装复杂，车灯体积较大且造价较为昂贵的问题。申请号CN109611780A的中国发明专利公开了一种机动车远光照明模组，其中，聚光器为该模组的初级光学元件，透镜为该模组的次级光学元件，上述聚光器为多个准直单元组合而成，依靠准直单元控制光线的出射路径，因此该聚光器结构较为复杂，单独生产较为合理。申请号CN109357235A的中国发明专利公开了一种基于倒装LED白光芯片的矩阵车灯系统，每个倒装LED白光芯片均对应设置一个反光罩，每个倒装LED白光芯片的上方对应设置一个导光柱，反光罩收拢对应倒装LED白光芯片发射出的光线；光线经对应导光柱整形后可以形成矩形光斑再经透镜射出。所述反光罩、导光柱和透镜配合作用，虽然反光罩、导光柱和透镜的结构都比较简单，但三者难以一体成型，仍然需要分别进行安装。

由于分别安装各个光学元件，需要设置很多相应的安装支架，这使得车灯模组的结构复杂化，在车灯模组成本增加的同时也使车灯模组的体积增大了。在上述的申请号CN109611780A的中国发明专利中，具体描述了车灯模组的安装结构和安装过程，由于要保证各个光学元件之间的相对位置精度以保证车灯的光学性能，需要所述光学元件的制造精度和车灯模组的定位、安装精度很高，因此，需要设置特殊的安装结构，如安装槽、定位槽等；用于安装各种光学元件的特殊零部件，如定位柱、压板、安装支架等，增加了制造成本。

如上所述，为了追求精准的光型、多样化的光型叠加方式，矩阵式车灯往往体积较大且价格昂贵。但是，矩阵式车灯不仅仅要求实现ADB功能，更要在此基础上进一步简化车灯结构，降低车灯成本，使矩阵式车灯的价格更易为大众所接受。

鉴于现有技术的上述缺陷，需要设计一种新型的车灯光学元件。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种车灯光学元件，该车灯光学元件不仅体积较小，而且光学精度高、光型准确、安装方便且成本较低。

本发明要解决的第二个技术问题是提供一种车灯模组，该车灯模组不仅体积较小，而且光学精度高、光型准确、调光简单；构成零件较少、安装简单，制造和工艺成本较低。

本发明要解决的第三个技术问题是提供一种车辆前照灯，该车辆前照灯体积较小；光学精度高、光型准确、调光简单；构成零件较少、安装简单，制造和工艺成本较低，而且，光型叠加方式灵活多样。

本发明要解决的第四个技术问题是提供一种车辆，该车辆的车辆前照灯体积较小；光学精度高、光型准确、调光简单；构成零件较少、安装简单，制造和工艺成本较低。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种车灯光学元件，包括依次相连的入光部、通光部和出光部，所述入光部包括多个沿左右方向依次连接的入光面，所述入光面为向后凸出的曲面，所述出光面为向前凸出的曲面。

优选地，所述通光部的前端面的轮廓位于所述出光部的后端部的轮廓内，以能够在出光部的后端面上形成安装面。

优选地，所述通光部的左侧面和右侧面沿光轴方向向前延伸，再向靠近光轴的方向靠拢。

作为本发明的一个优选结构形式，所述通光部的上侧面和下侧面沿光轴方向的纵向截面的高度逐渐增大。

作为本发明的一个优选结构形式，所述出光部的四周侧面由后向前的向靠近光轴的方向靠拢，以能够将光线全反射至所述通光部的侧面。

优选地，所述通光部表面设置消光涂层或遮光部件。

具体地，所述车灯光学元件为一体成型。

本发明第二方面提供一种车灯模组，包括支架、设有光源的电路板、散热器，还包括第一方面技术方案中任一项所述的车灯光学元件，所述车灯光学元件的通光部设置在所述支架形成的容置腔内，所述支架的一端依次与所述电路板、散热器固定连接，另一端与所述出光部的安装面连接。

优选地，所述支架为一体结构或可拆分结构，以形成容置所述通光部的容置腔。

作为一种具体地结构形式，所述车灯模组还包括调光机构，所述调光机构包括第一球头螺杆、第二球头螺杆、第三球头螺杆、固定架和与球头螺杆分别对应的球头螺母，所述固定架与所述散热器通过所述球头螺杆连接，其中，所述第一球头螺杆和所述第二球头螺杆的球头连心线沿左右方向延伸，所述第二球头螺杆和所述第三球头螺杆的球头连心线沿上下方向延伸。

本发明第三方面提供一种车辆前照灯，包括第二方面技术方案中任一项所述的车灯模组，所述车灯模组按照纵向、横向、或者倾斜排列分布。

本发明第四方面提供一种车辆，包括第三方面技术方案中任一项所述的车辆前照灯。

通过本发明的基本技术方案，即能具备以下有益效果：

1、体积较小。作为车灯光学元件，只需要对应的光源便可输出所需要的光型，将传统技术方案中所需的各级光学元件集成化，体积较小；

2、安装简单。除了光源，车灯光学元件只有一个，在安装上，只需保证该车灯光学元件和光源之间的位置精度即可，无需调节复杂的光学系统，使得安装工艺简单；

3、光学系统精度高。仅需设置一个车灯光学元件，不需要设置分体的初级光学元件和透镜，该车灯光学元件的结构也并不复杂，其制造精度较易保证，该车灯光学元件的制造精度符合要求的情况下，在装配时，只需确保一个光学元件和光源的相对位置精度，无需满足较多光学元件和光源之间的相对位置精度，使得光学系统精度高；

4、调光难度小，只需保证一个车灯光学元件和光源之间的相对位置精度即可，相比现有技术需要较多调光设计的较复杂的光学系统，调光难度小；

5、成本较低。结构简单并且零件数量较少，使得制造和工艺成本都较低。

另外，在本发明的优选方式下，杂散光大大消除。通过在通光部四周设置消光涂层或者将通光部的四周侧面设置为反射率很低的低反射率结构并设置遮光部件，同时将出光部的四周侧面设置为全反射面，使得光线不能从该车灯光学元件的侧面射出，同时，只有很少一部分光线经侧面反射后射出，基本消除了杂散光，保证了光形的质量。

有关本发明的其他优点以及优选实施方式的技术效果，将在下文的

具体实施方式

中进一步说明。

附图说明

图1是本发明车灯光学元件的一个实施例的结构示意图之一；

图2是本发明车灯光学元件的一个实施例的入光面和出光面的结构示意图；

图3是本发明车灯光学元件的一个实施例的结构示意图之二；

图4是本发明车灯光学元件的一个实施例的横向断面图及其光路示意图；

图5是本发明车灯光学元件的一个实施例的纵向断面图及其光路示意图；

图6是本发明车灯模组的一个实施例的分解结构示意图；

图7是本发明车灯模组的一种实施方式的结构示意图；

图8是本发明车灯模组的另一种实施方式的结构示意图；

图9是本发明车灯模组的一个实施例的横向断面图；

图10是本发明车灯模组的一个实施例的纵向断面图；

图11是本发明车灯模组的又一种实施方式的结构示意图；

图12是本发明车灯光学元件的另一个实施方式的结构示意图。

附图标记说明

1 车灯光学元件 11 入光部

12 通光部 13 出光部

14 入光面 15 出光面

16 安装面

2 光源 3 支架

4 电路板 5 散热器

6 调光机构 61 第一球头螺杆

62 第二球头螺杆 63 第三球头螺杆

64 球头螺母 65 固定架

7 定位销 8 螺纹连接件

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者是一体连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要理解的是，沿光线出射方向，“前”是指出光部所在端，“后”是指入光部所在端，“左”是指沿光线出射方向的左侧，“右”是指沿光线出射方向的右侧，“上”是指沿光线出射方向的上方，“下”是指沿光线出射方向的下方，术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。

参考如图1、图2和图3，本发明基础技术方案中的车灯光学元件，包括依次相连的入光部11、通光部12和出光部13，所述入光部11包括多个沿左右方向依次连接的入光面14，所述入光面14为向后凸出的曲面，所述出光面15为向前凸出的曲面。

在上述基础方案中，每个沿光轴方向向后凸出的入光面14的焦点处对应一个光源2，光线经入光部11收集后，经通光部12进入出光部13，再由出光部13投射至前方。所述出光部13可以设为网格状结构方便调光，该网格状结构为多个凸出曲面连接而成，可以通过调整网格大小来控制光的扩散方向，通常单个网格的面积越大光的扩散就越明显，可以根据实际需要选择合适网格面积来处理，提高出射光形的均匀性并弱化色散。

优选地，所述通光部12的前端面的轮廓位于所述出光部13的后端部的轮廓内，以能够在出光部13的后端面上形成安装面16。参考图3、图6和图7，当将该车灯光学元件1安装至车灯模组中时，该安装面16可以与安装支架3相配合，使车灯模组的外观更加美观，安装更加方便，而且，可以阻止一部分光线射至出光部13的四周侧面，从而避免其从出光部13的四周侧面射出或经出光部13的四周侧面反射至出光部13的出光面15，形成杂散光。

作为一种优选地结构形式，参考图4，所述通光部12的左侧面和右侧面沿光轴方向向前延伸，再向靠近光轴的方向靠拢，形成一种低反射率结构。光线在传输过程中，通常会有部分光线从车灯光学元件1的侧面直接射出或经过侧面反射后再由出光部13的出光面15折射出，形成很多杂散光，影响车灯光形的光学性能。本发明中将通光部12设置为上述低反射率结构，入射到该通光部12的左侧面和右侧面的光线的入射角很小，使得该通光部12的左侧面和右侧面的反射率很低。有效减少射至通光部12的左侧面和右侧面的光线反射至出光部13的出光面15而形成的杂散光。

作为另一种优选地结构形式，参考图5，所述通光部12的上侧面和下侧面沿光轴方向的纵向截面的高度逐渐增大，呈类三角形结构。这是由于入光部11的各入光面14沿左右方向连接成一排，因此，该车灯光学元件1的后端在上下方向尺寸可以做到很小，节约材料成本，进一步减小该车灯光学元件1的体积。在此优选结构下，基本没有光线射至通光部12的上侧面和下侧面，因此几乎不存在由通光部12的上侧面和下侧面反射至出光部13的出光面15的杂散光。

上述通光部12的结构能够阻挡部分射至出光部13的四周侧面的光线，使射至出光部13的四周侧面的光线能够发生全反射，进一步地，所述出光部13的四周侧面由后向前的向靠近光轴的方向靠拢，以能够将其全反射的光线经所述出光部13的出光面15全反射至相对的出光部13的侧面，最终全反射至通光部12侧面。如图5所示，具有上述纵向截面的通光部12，其将光源2的光线大部分直接由出光部13的出光面15射出，小部分光线射至出光部13的侧面。将出光部13的上(下)侧面倾斜设置，使得经其全反射至出光面15的光线能够全反射至出光部13的下(上)侧面，再由该下(上)侧面全反射至通光部12的上(下)侧面，由于入射角很小，因此，基本不会有光线经其反射至出光面15形成杂散光。如图4所示，具有上述横向截面的通光部12，其光源2的光线大部分直接由出光部13的出光面15直接射出，一部分光线射至通光部12侧面，入射到该通光部12的左侧面和右侧面的光线的入射角很小，因此所述侧面反射率很低，射至通光部12的左右侧面的光线无法反射进入出光部13；一部分光线射至出光部13的侧面，出光部13的左(右)侧面倾斜设置，使得经其全反射至出光面15的光线能够全反射至出光部13的右(左)侧面，再由该右(左)侧面全反射至通光部12的左(右)侧面，由于通光部12的左右侧面的反射率很低，因此，基本不会有光线经其反射至出光面15形成杂散光。

但是，此种结构不能有效消除通光部12的侧面折射至外界的杂散光，可以通过在通光部12四周侧面设置遮光部件来阻止光线射至外界。或者，不必将上述通光部12的侧面设置为低反射率结构，只需在通光部12的四周侧面设置消光涂层，该消光涂层可以减少光线从通光部12的侧面反射和透射，该消光涂层可以是涂覆哑光黑漆，或者可以将表面设置皮纹并涂覆普通黑漆。

需要说明的是，所述通光部12不仅仅局限于上述结构，为满足车灯外形的需要或进一步简化该车灯光学元件1的结构以降低成本，还可以设置为矩形、圆柱形等形状，或者，将上述类三角形结构、低反射率结构与矩形、圆柱形等常见几何结构进行自由组合，通过在通光部12表面设置消光涂层或遮光部件以消除杂散光。

优选地，所述车灯光学元件1为一体成型，材料可以为透明材质的塑料、硅胶和玻璃等，塑料可用PMMA或PC。本发明车灯光学元件1的入光部11、通光部12、出光部13的结构都比较简单，可以满足一体成型的工艺性要求。该车灯光学元件1一体成型，不仅保证了入光部11和出光部13的相对位置精度，简化了安装结构和安装工艺，而且降低了制造成本。

参考图1至图5所示，本发明的优选实施例中的车灯光学元件1为一体成型，包括依次相连的入光部11、通光部12和出光部13，所述入光部11包括多个沿左右方向依次连接的入光面14，所述入光面14为向后凸出的曲面，所述出光面15为向前凸出的曲面，其中，出光部13的出光面15可以设为网格状结构方便调光。所述通光部12的前端面的轮廓位于所述出光部13的后端部的轮廓内，以能够在出光部13的后端面上形成安装面16，该安装面16与车灯模组的支架3相配合，通光部12的左侧面和右侧面沿光轴方向向前延伸，再向靠近光轴的方向靠拢，形成一种低反射率结构，所述通光部12的上侧面和下侧面沿光轴方向的纵向截面的高度逐渐增大，呈类三角形结构，并且在通光部12四周侧面设置遮光部件，阻止光线从通光部12的侧面射至外界。

该优选实施例中的车灯光学元件1的入光部11、通光部12、出光部13的结构相对简单，使得该车灯光学元件1一体成型成为可能。相较现有技术中的光学组件采用反光罩和导光柱配合，或者，安装结构相对较为复杂的聚光器等手段以得到准确清晰的光型，该车灯光学元件1的结构非常简单，但与上述车灯光学元件一样可以适用于矩阵式车灯中，配合控制系统和其他车灯组件实现ADB功能，同时具备体积小、成本低、安装方便、光型准确的优点。

本发明公开的车灯模组，参考图6，包括支架3、设有光源2的电路板4、散热器5，还包括上述技术方案中任一项所述的车灯光学元件1，所述车灯光学元件1的通光部12设置在所述支架3形成的容置腔内，所述支架3的一端依次与所述电路板4、散热器5固定连接，另一端与所述出光部13的安装面16连接。

该光源2对应每个向后凸出的入光面的焦点，每个光源2可独立点亮、关闭，其中，光源2可以为LED光源。支架3的一端依次与所述电路板4、散热器5通过螺纹连接件8固定连接，为了便于定位，安装支架3上还设有定位销7，相应地，电路板4和散热器5上开设有与定位销7配合的定位孔。支架3另一端可以与安装面16通过硅胶固定。该车灯模组结构简单，安装零件较少，安装过程中仅需保证光源2相对于车灯光学元件1的位置即可，调光难度小。

具体地，所述支架3为一体结构或可拆分结构，以形成容置所述通光部12的容置腔。所述支架3的结构可以与上述车灯光学元件1的结构相匹配，若车灯光学元件1的通光部12为矩形、圆柱形等结构，支架3可以为一体结构与该通光部12直接套接安装；若车灯光学元件1的通光部12结构难以直接套接时，该支架3可以为可拆分结构，如图8所示，支架3容置腔与所述通光部12的形状相匹配，所述支架3拼合之后包绕通光部12，再将可拆卸支架3通过螺纹连接件8固定以稳定支撑所述车灯光学元件1。为避免光线从通光部12四周射出，支架3可以起到遮光部件的作用，使用不透光材质的支架3，节省设置消光涂层的成本。进一步的，上述支架3和车灯光学元件1可做成一体件，参考图11、图12，以减少零部件的数量，方便组装。而为了同样实现消除杂散光的效果，可将该一体件通过双色注塑成形，外侧支架3部分采用吸光性材料，该支架3部分可阻止入射到其表面的光线从侧面射出，同时，采用上述具有低反射率侧面的车灯光学元件1可以大大减少经过通光部12的侧面反射再由出光部13的出光面15射出的杂散光，其中，吸光部材料可选用黑色PC材料。

车灯模组还包括调光机构6，所述调光机构6包括第一球头螺杆61、第二球头螺杆62、第三球头螺杆63、固定架65和与球头螺杆分别对应的球头螺母64，所述固定架65与所述散热器5通过所述球头螺杆连接，其中，所述第一球头螺杆61和所述第二球头螺杆62的球头连心线沿左右方向延伸，所述第二球头螺杆62和所述第三球头螺杆63的球头连心线沿上下方向延伸。其调光原理是：转动第三球头螺杆63，可使第三球头螺杆63前后移动，此时，第一球头螺杆61和第二球头螺杆62固定，可使上述车灯模组以第一球头螺杆61和第二球头螺杆62的球头连心线为轴线转动，实现上下调光；转动第一球头螺杆61，可使第一球头螺杆61前后移动，此时，第二球头螺杆62和第三球头螺杆63固定，可使上述车灯模组以第二球头螺杆62和第三球头螺杆63的球头连心线为轴线转动，实现左右调光。该上述调光机构6进一步减小了该车灯模组的调光难度。

参考图6至图10，本发明的优选实施例中的车灯模组包括支架3、设有光源2的电路板4、散热器5和上述技术方案中任一项所述的车灯光学元件1。可拆卸的分体式支架3，紧密包绕所述车灯光学元件1的通光部12后将所述分体支架3用螺钉连接固定。将支架3上的定位销7插入电路板4和散热器5上的定位孔中初步定位，支架3一端通过螺纹紧固件8依次与所述电路板4、散热器5固定连接，另一端通过硅胶与车灯光学元件1的安装面15连接。所述车灯模组还包括调光机构6，三个球头螺杆的一端通过球头螺母64安装于散热器5上，另一端与固定架65连接，通过调节球头螺杆实现调光作用。如此，借助本发明的车灯光学元件1，使该车灯模组的零部件较少且高度紧凑，集成化程度较高，整体体积较小；安装更加方便，仅需车灯光学元件1和光源2的相对位置关系；光学系统精度高，因为仅需设置一个车灯光学元件1，该车灯光学元件1的结构也并不复杂，其制造精度较易保证，使得光学系统精度高；成本较低，该车灯模组的零件和结构简单、数量较少，制造成本较低。

本发明公开的车辆前照灯，包括上述技术方案任一项所述的车灯模组，所述车灯模组按照纵向、横向、或者倾斜排列分布，以适应不同的车灯造型需要。配合车载传感系统，由车载系统自动且单独控制车灯模组中各个LED光源启闭，将远光照明区域细分为多个照明区域，当车载传感系统检测到对向车道的来车时，将对应区域的LED光源关闭，有效防止了远光的炫目，并且在路面其它区域有着很好的照明效果。同时，车灯模组的支架3仅设置在通光部12的四周，裸露在外的只有出光部13，保证了该车灯裸露在外侧部分的通透性和美观性。

本发明公开的车辆，包括上述技术方案任一项所述的车辆前照灯，采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。