近光透镜结构、近光模组总成以及车辆的制作方法

1.本发明涉及车辆近光灯技术领域，具体地涉及一种近光透镜结构、近光模组总成以及车辆。


背景技术：

2.目前，车辆的近光灯一般采用单光透镜或双光透镜，其中，单光透镜多采用高温pc反射镜、pmma外透镜以及固定挡板相组合的方式或者pc聚光内透镜和pmma外透镜相组合的方式，双光透镜多采用高温pc反射镜、pmma外透镜以及活动挡板相组合的方式或者pc聚光内透镜、pmma外透镜和固定挡板相组合的方式。
3.上述单光透镜和双光透镜的光学方案都是典型地分为直投式透镜方案和侧投式反射镜方案，原理均为采用聚光内透镜或者反射镜将光源的光线收聚，采用固定挡板或者活动挡板挡出带有明暗截止线的光型，再将光型透过透镜投射出去。
4.而现有技术存在的问题是，无论是单光透镜方案还是双光透镜方案，其模组总成占用的空间较大，并且对装配精度的要求十分高，另外，带有活动挡板的双光透镜成本较高，在远近光切换时会产生噪音，活动挡板占用空间大，造成透镜尺寸较大，且近光模式时存在光效损失；而固定挡板的双光透镜在远光与近光叠加时会有暗线，明暗截止线处有发彩现象，且挡板有长时间使用容易变形、磨损；两个或多个单近光组合形式的近光透镜，由于每个透镜的光型和亮度基本一致，经常导致组合的近光出现分层现象，照明效果差，影响视觉感知。


技术实现要素：

5.本发明的目的是为了克服现有技术存在的问题，提供一种近光透镜结构，该近光透镜结构能够有效地提高装配精度，同时还能够大大提高光能利用效率，有效地解决了明暗截止线附近的色散问题。
6.为了实现上述目的，本发明提供一种近光透镜结构，所述近光透镜结构包括聚光部、投射部以及连接部；所述聚光部配置为能够将光源发出的光线射向所述投射部；所述投射部配置为能够使所述光线发生折射并将所述光线投射至外界；所述连接部包括光通道以及明暗截止线形成单元，所述光通道设置在所述聚光部和所述投射部之间以允许所述光线通过，所述明暗截止线形成单元配置为能够使通过所述投射部投射至外界的光线产生明暗截止线；其中，所述聚光部、所述投射部以及所述连接部为一体成型结构。
7.可选的，所述连接部的内壁为全反射面。
8.可选的，所述光通道包括第一段和第二段，所述第一段与所述聚光部连接，所述第二段与所述投射部连接；其中，所述第一段的纵截面的高度小于所述第二段的纵截面的高度以使所述第一段和所述第二段的连接处形成作为所述明暗截止线形成单元的台阶面；其中，所述第一段沿第一方向延伸设置，所述第二段沿第二方向延伸设置，所述第一方向与所述第二方向之间的夹角θ＞0
°
，以使得所述明暗截止线形成单元能够将所述聚光部射出的
光线反射至所述投射部，并使该光线经所述投射部折射后形成向下偏折的光线d，所述向下偏折的光线d与通过所述投射部的折射后向上偏折的光线u在预设距离处形成明暗截止线。
9.可选的，所述明暗截止线形成单元的高度高于所述投射部的中心线的高度。
10.可选的，所述聚光部的反射面的最低点的高度与所述明暗截止线形成单元的高度一致。
11.可选的，所述第一段靠近所述第二段的一端设有凹槽。
12.可选的，所述聚光部的上半部的聚光角度θu、所述聚光部的下半部的聚光角度θd、所述投射部的最大收光角度θr以及所述夹角θ之间的关系为：θ＝θd＝θu＝θr/2。
13.相对于现有技术，本发明所述的近光透镜结构具有以下优势：
14.通过上述技术方案，所述聚光部能够将光源发出的光线向所述投射部反射，所述投射部能够使所述光线发生折射并将所述光线投射至外界，所述连接部的光通道设置在所述聚光部和所述投射部之间以允许所述光线通过，所述连接部的明暗截止线形成单元能够使投射至外界的光线产生明暗截止线，因此，所述光源发出的光线经所述聚光部反射后穿过所述光通道，并经过所述投射部的折射投射至外界，而所述明暗截止线形成单元则使得本发明的近光透镜结构能够实现带近光明暗截止线的近光照明形式。在现有技术中，近光透镜结构的聚光模块和投射模块是采用分离式设计，该设计形式对应的光学系统复杂，至少需要三个零部件，因此其对近光透镜结构的安装精度要求极高，从而导致因安装精度不足。为解决这一问题，本发明将所述聚光部、所述投射部以及所述连接部采用一体成型结构，由于本发明的近光透镜结构采用一体式注塑成型，因此不涉及所述聚光部、所述投射部以及所述连接部之间的安装定位问题，提高了装配精度。
15.本发明还提供一种近光模组总成，所述近光模组总成包括散热器、灯板以及上述的近光透镜结构；所述散热器固定设置，所述灯板安装在所述散热器上，所述灯板的光源位于所述近光透镜结构的聚光部中。
16.可选的，所述近光模组总成包括遮光组件，所述遮光组件罩设在所述近光透镜结构的连接部的外侧。
17.本发明还提供一种车辆，所述车辆包括上述的近光模组总成。
18.所述近光模组总成、所述车辆与上述近光透镜结构相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
19.本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
20.图1是本发明的近光透镜结构的一种实施方式的结构示意图；
21.图2是图1的仰视图；
22.图3是本发明的近光透镜结构的纵截面的示意图；
23.图4是本发明的近光透镜结构的聚光角度和收光角度的示意图，其中，夹角θ为0
°
；
24.图5是本发明的近光透镜结构的聚光角度和收光角度的示意图，其中，夹角θ＞0
°
；
25.图6是本发明的近光透镜结构的光利用效率问题的示意图，其中，夹角θ为0
°
；
26.图7是本发明的近光透镜结构的光利用效率问题的示意图，其中，夹角θ＞0
°
；
27.图8是本发明的近光透镜结构的明暗截止线色散问题的示意图，其中，夹角θ为0
°
；
28.图9是本发明的近光透镜结构的明暗截止线色散问题的示意图，其中，夹角θ＞0
°
；
29.图10是本发明的近光模组总成的一种实施方式的结构示意图。
30.附图标记说明
31.10-聚光部，20-投射部，30-连接部，31-第一段，32-第二段，33-明暗截止线形成单元，34-凹槽，100-近光透镜结构，200-散热器，300-灯板，400-遮光组件
具体实施方式
32.以下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。
33.在现有技术中，近光透镜结构的聚光模块和投射模块是采用分离式设计，该设计形式对应的光学系统复杂，至少需要三个零部件，因此其对近光透镜结构的安装精度要求极高。为解决这一问题，本发明提供了一种近光透镜结构。
34.如图1至图4所示，本发明的所述近光透镜结构包括聚光部10、投射部20以及连接部30；所述聚光部10配置为能够将光源发出的光线向所述投射部20反射；所述投射部20配置为能够使所述光线发生折射并将所述光线投射至外界；所述连接部30包括光通道以及明暗截止线形成单元33，所述光通道设置在所述聚光部10和所述投射部20之间以允许所述光线通过，所述明暗截止线形成单元33配置为能够使投射至外界的光线产生明暗截止线；其中，所述聚光部10、所述投射部20以及所述连接部30为一体成型结构。
35.在本发明中，所述聚光部10、所述投射部20以及所述连接部30采用一体成型结构，由于本发明的近光透镜结构采用一体式注塑成型，因此不涉及所述聚光部10、所述投射部20以及所述连接部30之间的安装定位问题，从而提高了装配精度。
36.为了尽可能地增加光效利用、减少光线浪费，在本发明的一种实施方式中，所述连接部30的内壁设计为全反射面。
37.应当理解的是，所述明暗截止线形成单元33可以设计为多种形式，只要其能够遮挡经过所述光通道的一部分光线即可，在本发明的一种实施方式中，所述光通道包括第一段31和第二段32，所述第一段31与所述聚光部10连接，所述第二段32与所述投射部20连接；其中，所述第一段31的纵截面的高度小于所述第二段32的纵截面的高度以使所述第一段31和所述第二段32的连接处形成作为所述明暗截止线形成单元33的台阶面。
38.上述实施方式的优点是，由于所述明暗截止线形成单元33与所述光通道是一体成型的结构，降低了所述连接部的注塑成型难度，同时也简化了整体结构。
39.为了能够优化50l法规点眩目问题，可选的，所述第一段31靠近所述第二段32的一端设有凹槽34。
40.在本发明的一些实施方式中，虽然解决了装配精度不足的问题，但是还存在光利用效率差的问题，导致照明效果差，影响视觉感知。这是由于所述光源所发出的光线的大部分都没有有效地从所述投射部20投射出去。以图6为例，所述第一段31和所述第二段32都是沿水平方向延伸设置，即，所述第一段31与所述第二段32之间的夹角θ为0
°
，而所述第一段31的纵截面的宽度与所述聚光部10的中心线以上部分的宽度一致，并且所述第一段31连接至所述聚光部10的中心线以上部分。这就使得只有所述聚光部10的中心线以上部分的光线能经过所述第一段31到达所述投射部20，成为有效光源，而所述聚光部10的中心线以下部
分发出的光线则会从所述第一段31向外散射出去，从而无法到达所述投射部20进行投射，最终造成巨大的光能浪费。
41.为了能够有效地提升光能利用效率，在本发明的一种实施方式中，如图7所示，所述第一段31沿第一方向延伸设置，所述第二段32沿第二方向延伸设置，所述第一方向与所述第二方向之间的夹角θ＞0
°
，以使得所述明暗截止线形成单元33能够将所述聚光部10射出的光线反射至所述投射部20，并使该光线经所述投射部20折射后形成向下偏折的光线d，所述向下偏折的光线d与通过所述投射部20的折射后向上偏折的光线u在预设距离处形成明暗截止线。也就是说，所述第一段31和所述第二段32之间呈一定的倾斜角度设置，所述光源发出的一部分光线经过所述第一段31直接到达所述投射部20处折射出去，另一部分光线则通过所述第一段31的全反射面内壁发生全反射，再到达所述投射部20处折射出去，从而实现具有明暗截止线的近光照明形式，在保证近光梯度均匀渐变的情况下，有效的聚光部10的面积将提升至90％以上，大大提高光能利用效率。
42.将所述第一段31与所述第二段32之间的夹角θ设计为大于0
°
不仅仅能够提高光能利用效率，还能够有效地解决明暗截止线处存在的发彩现象和分层现象的问题。以图8为例，在该实施方式中，所述第一段31与所述第二段32之间的夹角θ为0
°
，有效的聚光部10的面积仅有50％，这一部分光线经过投射部20发生折射，由于不同波长的光线的折射率不一样，导致明暗截止线处出现色散发彩现象。
43.当所述第一段31和所述第二段32之间的夹角θ＞0
°
时，比如夹角θ＝10
°
时，如图9所示，所述明暗截止线形成单元33能够将所述聚光部10射出的光线反射至所述投射部20，并使该光线经所述投射部20折射后形成向下偏折的光线d，所述向下偏折的光线d与通过所述投射部20的折射后向上偏折的光线u在预设距离处形成明暗截止线。也就是说，形成明暗截止线的光线一半来自于所述聚光部10的直接反射光线(即向上偏折的光线u)，而形成明暗截止线的光线的另一半则来自于所述第一段31的全反射面内壁所反射至所述投射部20的光线(即向下偏折的光线d)。根据三菱镜原理，向上偏折的光线u的色散为由红光到紫光，向下偏折的光线d的色散为由紫光到红光。配合颜色环光色互补原理，明暗截止线附近上半部分色散形成的蓝光与下半部分色散形成的黄光会发生混合叠加，叠加后形成的合成白光等同白光，从宏观上说，明暗截止线附近的无数条色散光线不断发生混合叠加，从而在预设距离处(例如在25m处的配光屏幕上)表现为一条明暗分明且无明显其余色散光的截止线，有效地解决了明暗截止线附近的色散问题。
44.具体的，所述明暗截止线形成单元(33)的高度高于所述投射部(20)的中心线的高度。当然，所述明暗截止线形成单元(33)的高度与所述投射部(20)的中心线的高度的关系应当满足行业规范的要求。
45.另外，所述聚光部(10)的反射面的最低点的高度与所述明暗截止线形成单元(33)的高度一致。这就能够使得所述聚光部(10)射出的光线的利用率达到最高。
46.从图6至图9中可以看出，通过将所述第一段31和所述第二段32之间呈角度设置，即，夹角θ＞0
°
时，不仅能够提高光利用效率，还能够解决明暗截止线处存在发彩问题和分层问题。另外，在本发明中，近光透镜结构采用一体式注塑成型也能够进一步提高光利用效率和有效解决明暗截止线附近的色散问题。
47.图4和图5进一步解释了本发明的近光透镜结构的聚光效率和收光效率是如何被
夹角θ影响的。在图4和图5中，f1为光源的发光中心，f2为投射部20的焦点，f1为光源的发光中心到投射部20的焦点的焦距，f2为投射部20的焦点到投射部20的投射面的焦距，h为聚光部10的全反射面的边缘到光源的发光中心的距离，z为投射部20的出光口尺寸，θu和θd为聚光部10的有效聚光角度，θr为投射部20的下半部分的最大收光角度，θn为投射部20的下半部分的有效收光角度。
48.应当理解的是，夹角θ可以设计为不同的数值，为了使聚光效率达到最高，将光利用效率最大化，在本发明的一种实施方式中，所述聚光部10的上半部的聚光角度θu、所述聚光部10的下半部的聚光角度θd、所述投射部20的最大收光角度θr以及所述夹角θ之间的关系为：θ＝θd＝θu＝θr/2，此时聚光效率和收光效率均达到最大值，整个光学系统的光效利用率最高，同时还解决了明暗截止线处的发彩问题和分层问题。
49.当夹角θ＞0
°
时，所述聚光部10的有效聚光角度为θu和θd，所述光源发出的光的有效利用率会根据θd的变化而变化，所述投射部20的最大收光角度θr等于有效收光角度，因此，当夹角θ＝所述聚光部10的下半部的聚光角度θd＝所述聚光部10的上半部的聚光角度θu＝所述投射部20的最大收光角度θr/2时，聚光效率最大。
50.当夹角θ＝所述聚光部10的下半部的聚光角度θd＜所述聚光部10的上半部的聚光角度θu时，所述聚光部10的下半部分的有效聚光角度变小，聚光效率降低。而当夹角θ＞所述聚光部10的下半部的聚光角度θd＝所述聚光部10的上半部的聚光角度θu时，所述投射部20的最大收光角度θr＞有效收光角度，收光效率降低。
51.如图10所示，本发明还提供了一种近光模组总成，所述近光模组总成包括散热器200、灯板300以及上述的近光透镜结构100；所述散热器200固定设置，所述灯板300安装在所述散热器200上，所述灯板300的光源位于所述近光透镜结构100的聚光部10中。
52.为了能够吸收或遮挡从所述光通道的侧壁投射出去的杂散光，在本发明的一种实施方式中，所述近光模组总成包括遮光组件400，所述遮光组件400罩设在所述近光透镜结构100的连接部30的外侧。
53.本发明还提供了一种车辆，所述车辆包括上述的近光模组总成。
54.所述近光模组总成、所述车辆与上述近光透镜结构相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
55.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，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。