光学器件、发光装置及车辆的制作方法

1.本实用新型涉及照明设备领域，特别是涉及光学器件、发光装置及车辆。


背景技术：

2.为了提升车灯光型的美观度，传统机动车的信号灯和氛围灯的灯壳表面通常会设计形状独特的花纹。然而实测发现，灯壳表面的花纹对于光型的控制效果很差，光线照射到灯壳表面再经折射发出的光线很容易发散，需要提升光强才能达到所需的光效，直接提升了输入光强和能耗成本。


技术实现要素：

3.基于此，有必要针对从灯壳表面发出的光线光型较差的问题，提供一种光学器件、发光装置及车辆。
4.一种光学器件，所述光学器件包括：
5.入射面及相背设置的光线调节侧和出光侧，所述光线调节侧朝向所述出光侧一侧凹陷以形成光线调节槽，所述光线调节槽包括在槽底相连的反射型面和背光型面，所述反射型面用于接受经入射面进入所述光学器件内的入射光线并反射形成反射光线，所述出光侧用于将所述反射光线向外折射形成出射光线；
6.在经过所述光线调节槽的槽底的任一纵切面上，所述槽底与所述反射型面所在侧的槽口之间的连线与从所述槽底向所述光线调节侧所作的垂线之间形成预设夹角a，其中，α为入射光线与反射型面边缘的碰撞角，θ为出射光线与出光侧之间的夹角，n1为空气折射率，n2为光学器件折射率。
7.上述光学器件，至少具有以下有益的技术效果：
8.本实用新型的光学器件与光源相配合可以正常提供光照，表面的光线调节槽能够校准光型，光线照射到灯壳表面再经折射发出的光线很集中，不需要增大输入光强，从而降低了能耗成本。
9.发出的光线在发光区域内的能量分布均匀，从不同的角度观察点亮效果皆一致。
10.角度a可选的范围大，且对于光源的设置位置要求不高，对于制造工艺的要求较低，成品率高。
11.在其中一些实施例中，所述预设夹角a在以下角度范围内取值：35
°
≤a＜45
°
，45
°
＜a≤90
°
。
12.在其中一些实施例中，所述光线调节槽在横向上左右对称。
13.在其中一些实施例中，所述光线调节槽有多个，阵列分布于所述光线调节侧。
14.在其中一些实施例中，所述光学器件为透明注塑件。
15.一种发光装置，包括光源及以上任一所述的光学器件，所述光源靠近所述入射面
设置。
16.在其中一些实施例中，所述光源为led灯组。
17.一种车辆，所述车辆设有以上任一所述的发光装置。
附图说明
18.图1为本实用新型一实施例提供的光学器件的背视图；
19.图2为图1的局部放大图；
20.图3为本实用新型一实施例提供的光学器件的正视图；
21.图4为图1中经过光线调节槽的槽底的纵切面a
‑
a处的剖面图及光路图；
22.图5为本实施例中预设夹角a的计算原理图一；
23.图6为本实施例中预设夹角a的计算原理图二；
24.图7本实用新型中经过光线调节槽的槽底的纵切面的原型示意图；
25.图8为本实施例中预设夹角a的计算原理图三；
26.图9为图1中经过光线调节槽的横切面b
‑
b处的剖面图；
27.图10为预设夹角a＝45
°
时的光型图；
28.图11为预设夹角a≠45
°
时的光型图；
29.图中，100、光学器件；110、入射面；120、光线调节侧；121、光线调节槽；1211、反射型面；1212、背光型面；130、出光侧；
30.200、光源。
具体实施方式
31.下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
32.为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型权利要求所限定的各种实施例进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例，其包含各种特定的细节以助于该理解，但这些细节应当被视为仅是示范性的。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相应地，本领域普通技术人员将认识到，在不背离由随附的权利要求所限定的本实用新型的范围的情况下，可以对本文所描述的各种实施例作出变化和改进。此外，为了清楚和简洁起见，可能省略对熟知的功能和构造的描述。
33.对本领域技术人员显而易见的是，提供对本实用新型的各种实施例的下列描述，仅是为了解释的目的，而不是为了限制由随附的权利要求所限定的本实用新型。
34.贯穿本技术文件的说明书和权利要求，词语“包括”和“包含”以及词语的变型，例如“包括有”和“包括”意味着“包含但不限于”，而不意在(且不会)排除其他部件、整体或步骤。结合本实用新型的特定的方面、实施例或示例所描述的特征、整体或特性将被理解为可应用于本文所描述的任意其他方面、实施例或示例，除非与其不兼容。
35.应当理解的是，单数形式“一”、“一个”和“该”包含复数的指代，除非上下文明确地另有其他规定。在本实用新型中所使用的表述“包含”和/或“可以包含”意在表示相对应的功能、操作或元件的存在，而非意在限制一个或多个功能、操作和/或元件的存在。此外，在本实用新型中，术语“包含”和/或“具有”意在表示申请文件中公开的特性、数量、操作、元件
和部件，或它们的组合的存在。因此，术语“包含”和/或“具有”应当被理解为，存在一个或多个其他特性、数量、操作、元件和部件、或它们的组合的额外的可能性。
36.在本实用新型中，表述“或”包含一起列举的词语的任意或所有的组合。例如，“a或b”可以包含a或者b，或可以包含a和b两者。
37.应当理解的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件；当一个元件被认为是“连接”或“耦合”另一个元件，它可以是直接连接或耦合到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
38.文中提到的“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
39.除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员所通常理解的含义相同。还应理解的是，术语(比如常用词典中限定的那些术语)，应解释为具有与相关领域和本说明书的上下文中一致的含义，并且不应以理想化或过于形式化的意义来解释，除非在本文中明确地这样限定。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
40.如图1所示，本实用新型一实施例中，提供一种光学器件100，所述光学器件100包括：
41.入射面110及相背设置的光线调节侧120和出光侧130，所述光线调节侧120朝向所述出光侧130一侧凹陷以形成光线调节槽121，所述光线调节槽121包括在槽底相连的反射型面1211和背光型面1212，所述反射型面1211用于接受经入射面110进入所述光学器件100内的入射光线并反射形成反射光线，所述出光侧130用于将所述反射光线向外折射形成出射光线；
42.在经过所述光线调节槽121的槽底的任一纵切面上，所述槽底与所述反射型面1211所在侧的槽口之间的连线与从所述槽底向所述光线调节侧120所作的垂线之间形成预设夹角a，其中，α为入射光线与反射型面1211边缘的碰撞角，θ为出射光线与出光侧130之间的夹角，n1为空气折射率，n2为光学器件100折射率。
43.入射面110用于供光线进入，具体的，将光源200靠近入射面110设置。光源200发出的入射光线经入射面110进入所述光学器件100内从而在光学器件100的内部传输，进一步经反射型面1211反射形成反射光线，反射光线到达出光侧130，经出光侧130折射后形成出射光线向外界空气发出。
44.如图5所示，在经过所述光线调节槽121的槽底的任一纵切面上，α为入射光线与反射型面1211的碰撞角，θ为出射光线与出光侧130之间的夹角(简称出光角)，在整个过程中入射光线经过一次反射和一次折射，则
45.θ1＝90
°‑
θ
ꢀꢀꢀ
(1)
46.n2sinθ2＝n1sinθ1ꢀꢀꢀ
(2)
47.θ1为出射光线的折射角；
48.θ2为反射光线照射到出光侧130的入射角；
49.参考图6，
50.a＝θ2 β
ꢀꢀꢀ
(3)
51.β θ3＝90
°ꢀꢀꢀ
(4)
52.θ3为入射光线照射到反射型面1211的入射角。值得说明的是，参考图7，经过所述光线调节槽121的槽底的纵切面的原型为一个三角形，三角形的三条边分别为：槽底与反射型面1211所在侧的槽口之间的连线b、槽底与背光型面1212所在侧的槽口之间的连线c、反射型面1211所在侧的槽口与背光型面1212所在侧的槽口之间的连线a，在本实施例中，为方便计算，将入射光线与线段b的法线之间的夹角近似作为θ3。
53.根据(3)、(4)得到
54.θ2＝θ3‑
(90
°‑
a)
ꢀꢀꢀ
(5)
55.参考图8，
56.α＝θ3 (90
°‑
a)
ꢀꢀꢀ
(6)
57.即θ3＝α
‑
(90
°‑
a)
ꢀꢀꢀ
(7)
58.根据(1)、(2)、(5)、(7)得出
[0059][0060]
本实用新型具有如下优势：
[0061]
(1)本实用新型的光学器件100与光源200相配合可以正常提供光照，表面的光线调节槽121能够校准光型，光线照射到灯壳表面再经折射发出的光线很集中，不需要增大输入光强，从而降低了能耗成本。
[0062]
(2)发出的光线在发光区域内的能量分布均匀，从不同的角度观察点亮效果皆一致。
[0063]
(3)a可选的角度范围大，且对于光源200的设置位置要求不高，对于制造工艺的要求较低，成品率高。
[0064]
实际使用时，空气折射率n1＝1，光学器件100的折射率1.4≤n2≤1.6，实测45
°
≤α≤90
°
、0
°
≤θ≤117
°
时可以达到较佳的光型，以此为条件计算a的范围，经软件代入公式(8)，计算获知35
°
≤a≤90
°
。
[0065]
在一些优选的实施例中，所述预设夹角a在以下角度范围内取值：35
°
≤a＜45
°
，45
°
＜a≤90
°
。这是因为，当a＝45
°
时，光线调节槽121为半球型，参考图10，此时的光型较差，光线照射到灯壳表面再经折射发出的光线很容易发散，中心强度只有8.0cd，不能达到降低能耗的目的；并且发出的光线在发光区域内的能量分布不均匀，光效很差。而参考图11，a≠45
°
时，光线照射到灯壳表面再经折射发出的光线很集中，中心强度达到28.6cd，不需要增大输入光强，从而保证极低的能耗；同时，发出的光线在发光区域内的能量分布均匀，从不同的角度观察点亮效果皆一致。
[0066]
参考图9，从经过光线调节槽121的横切面b
‑
b处的剖面图可见，光线调节槽121在横向上左右对称，从而可以保证经光线调节槽121调节的光型在横向保持集中和对称，提升光能的分布均匀程度。
[0067]
参考图1和图2，在一些实施例中，所述光线调节槽121有多个，阵列分布于所述光线调节侧120。阵列分布于所述光线调节侧120的多个光线调节槽121能够全面地对照射到
整个光线调节侧120的大量光线进行调节，使得从出光侧130发出的光集中度更高，光效更好。
[0068]
在一些实施例中，所述光学器件100为透明注塑件。透明注塑件容易直接成型，从而方便加工。
[0069]
参考图1，本实用新型又一实施例中，提供一种发光装置，包括光源200及以上任一所述的光学器件100，所述光源200靠近所述入射面110设置。
[0070]
在一些实施例中，所述光源200为led灯组。led灯组能耗低，能够充分降低成本；并且能够模拟日光，发光效果好。当然，除了led灯组，还可以采用其他类型的灯组，此处不作限制。
[0071]
本实用新型再一实施例中，提供一种车辆，所述车辆设有以上任一所述的发光装置。
[0072]
以上描述中，尽管可能使用例如“第一”和“第二”的表述来描述本实用新型的各个元件，但它们并未意于限定相对应的元件。例如，上述表述并未旨在限定相对应元件的顺序或重要性。上述表述用于将一个部件和另一个部件区分开。
[0073]
本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语仅是为了描述特定的实施例的目的，而并非意在限制本实用新型。单数的表述包含复数的表述，除非在其间存在语境、方案上的显著差异。
[0074]
以上所述仅是本实用新型的示范性实施方式，而非用于限制本实用新型的保护范围，本实用新型的保护范围由所附的权利要求确定。
[0075]
本领域技术人员可以理解的是，以上所述实施例的各技术特征可以相应地省去、添加或者以任意方式组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，并且，本领域技术人员能够想到的简单变换方式以及对现有技术做出适应性和功能性的结构变换的方案，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0076]
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，虽然已经参考各种实施例示出和描述了本实用新型，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干形式和细节上的各种变形和改进，而不背离由随附的权利要求所限定的本实用新型的范围，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。