导光元件及其USB接口发光结构的制作方法

导光元件及其usb接口发光结构
技术领域
1.本发明涉及usb接口的发光结构。


背景技术：

2.图1示出了现有的一种车载usb接口装置的整体结构示意图，图2示出了现有的车载usb接口的发光结构示意图，请参考图1和图2。图1所示的现有车载usb接口装置包括壳体90、两个led光源91、两个导光元件92、usb接口93和pcb板94。壳体90设有用于露出usb接口93的usb端口。led光源91和usb接口93均设置在同一块pcb板94上。两个led光源91和两个导光元件92共同组成车载usb接口的发光结构，工作时，两个led光源91发出的直射光分别射入由漫射（diffuse）导光材料制成的两个导光元件92，通过导光元件92将光传导至位于usb接口93周边的发光面921，实现点亮效果，以将usb端口的周围边界点亮。
3.现有的车载usb接口发光结构需要的led数量较多，发光均匀性较差，并且效率极低。采用图2所示点亮一个usb端口的usb接口发光结构，需要用到两颗led分别放置在usb端口的上侧和下侧，对于有两个usb端口的usb产品，则需要采用四颗led才能实现均匀点亮效果。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题在于提供一种导光元件及其usb接口发光结构，其对光的利用效率高，发光均匀性好，发光效率高。
5.根据本发明的一个方面提供了一种导光元件，该导光元件包括导光元件本体和多个导光环；导光元件本体分别与多个导光环相连，用于将单个光源发出的入射光束分别导入多个导光环中；各导光环的前端面和后端面分别为出光面和花纹面。
6.进一步地，导光元件本体包括入光面和全反射面；入光面用于接收光源发出的入射光束，全反射面为以光源的中心为焦点的反射曲面，全反射面用于将经由入光面射入导光元件本体的入射光束的至少一部分以全反射的方式反射。
7.根据本发明的另一个方面，还提供了一种usb接口发光结构，其包括单个光源以及上述的导光元件；导光元件的多个导光环用于一一对应地分别环绕于多个usb接口的周围。
8.采用上述技术方案后，本发明至少具有以下优点和特点：1、本发明实现了通过单个光源点亮多个usb端口，大大提高了光的利用效率；2、导光环的花纹面可将光反射至出光面，保证了出光方向，不仅提高了出光效率，而且使发出的光更加均匀；3、通过采用全反射光学形式，可将光进行聚集并传导至发光处，提升了发光效率。
附图说明
9.图1示出了现有的一种车载usb接口装置的整体结构示意图。
10.图2示出了现有车载usb接口的发光结构示意图。
11.图3示出了本发明第一实施例的usb接口发光结构的示意图。
12.图4示出了本发明第一实施例的导光元件的结构示意图。
13.图5示出了本发明第一实施例的导光元件的光线路径示意图。
14.图6示出了本发明第一实施例的导光元件的全反射结构的光线路径示意图，其中，该全反射结构包括球形凹槽。
15.图7示出了本发明第二实施例的导光元件的全反射结构的光线路径示意图，其中，该全反射结构不包括球形凹槽。
16.图8示出了根据本发明第三实施例的usb接口发光结构的示意图。
具体实施方式
17.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
18.请参阅图3至图6。根据本发明第一实施例的usb接口发光结构，包括光源1和导光元件2。
19.在本实施例中，光源1的数量为一个，光源1为led光源。
20.导光元件2包括导光元件本体2a和多个导光环2b。导光元件本体2a分别与多个导光环2b相连，用于将光源1发出的入射光束分别导入多个导光环2b中。多个导光环2b用于一一对应地分别环绕于多个usb接口的周围。
21.导光元件2可以是高分子聚合物所成型的部件，亦可以是光学玻璃所成型的部件。较佳地，导光元件本体2a的材质为透明材料，各导光环2b的材质为漫射材料。本实施例中，导光元件本体2a为pc透明材料，各导光环2b的材质为pc漫射（diffuse）材料，导光元件本体2a与多个导光环2b采用双色注塑一体注塑成型。
22.本实施例中，各导光环2b的形状为圆角矩形环，该形状可以提高美观度，同时能进一步减少光线在其中传播时发生的损耗，提高出光效率。导光环2b的形状可根据实际需求进行调整，不限于圆角矩形环，也可是圆环、方环或其它不规则形状的环。
23.各导光环2b的前端面201和后端面202分别为出光面和花纹面，花纹面用于将射入导光环2b中的光的至少一部分反射至出光面。在与出光面相对的后端面上设置花纹，可以调整光的主要照射方向，使其大部分光线是沿着出光面的方向照射。相比于将花纹设置于与出光面垂直的侧面上，将花纹设置于与出光面相对的后端面上，在同等情况下出光效率可提高大约50%。此外，由于后端面202为平面，在平面上加工花纹更容易，加工成本更低。
24.花纹面的花纹主要用于改变出光方向。本实施例中，花纹面的花纹为点阵花纹，点阵式花纹具有出光均匀、加工容易、成本低等优点。在其它的实施方式中，可将点阵花纹可替换成其他形式的微花纹。
25.在图中所示的示例中，导光环2b的数量为两个，导光元件本体2a包括导光底座21和两个导光立柱22。两个导光立柱22的底端分别与导光底座21相连，两个导光环2b分别与两个导光立柱22的顶端相连。
26.导光底座21包括全反射结构、第一v形反射面213、第一反射面214和第二反射面215。全反射结构用于将光源1射入导光底座21内的入射光束的至少一部分全反射以形成平行光线3a，并将平行光线3a反射至第一v形反射面213。第一v形反射面213用于将来自全反射结构的平行光线3a分别向两侧反射，形成传播方向相反的第一路平行光3b和第二路平行
光3c。第一反射面214和第二反射面215分别位于第一v形反射面213的两侧，用于分别将第一路平行光3b和第二路平行光3c反射进两个导光立柱22。两个导光立柱22用于分别将第一路平行光3b和第二路平行光3c传导至两个导光环2b。
27.较佳地，各导光环2b与导光元件本体2a的相交处设有v形槽216，v形槽216的两个侧面构成了第二v形反射面，将从导光元件本体2a的导光立柱22射入的光线分别向两侧反射，形成分别进入导光环2b的两路平行光。以平行光方式进入导光环，路径单一，减少了光线传播的损耗，由于每路平行光只需在导光环2b一半的周长中传播，因此降低了传播路径的长度，提升了出光的均匀性。
28.各导光环2b通过点阵式花纹改变出光方向，将光向开设于外壳、用于露出usb接口的usb端口处照射，达到点亮效果。
29.在该第一实施例中，全反射结构包括全反射面211和设置于导光底座21的入光面210的球形凹槽212。全反射面211为以光源1的中心为焦点的反射曲面，球形凹槽212低于光源1的中心并以光源1的中心为球心，球形凹槽212的深度h需满足0＜h＜r，r为球形凹槽212的半径，r小于上述反射曲面的焦距。
30.请参阅图6。球形凹槽212使光源1发出的入射光束沿球形凹槽底面的法向方向射入导光元件本体2a，并部分地入射到反射曲面211。由于球形凹槽212的中心为光源1的中心，光线通过球形凹槽212后不发生折射，此时光线到达反射曲面211时还是相当于从光源1处发出的笔直光线，而反射曲面211的焦点为光源1的中心，因此光线经过反射曲面211反射后射出的是平行光，与路径方向一致。
31.通过设置球形凹槽和全反射面形成平行光，在第一v形反射面、第一反射面和第二反射面、第二v形反射面处将光线继续以平行光反射，导光环的出光面的背面设置点阵花纹，并将导光环设置为圆角矩形结构，可以实现led功率只需为本技术说明书背景技术部分介绍的传统方案的led功率的1/8便可达到相同亮度要求，相比之下效率提升了约32倍，对于光的利用大大提高，并且整体均匀性可以达到90%以上，更适合于对能耗敏感的新能源车。
32.在该第一实施例中，导光底座21呈t形，t形导光底座21包括竖边部21a和横边部21b。全反射结构设置于竖边部21a的一端，竖边部21a的另一端与横边部21b的第一侧相连。第一v形反射面213由设置于横边部21b第二侧的v形槽的两个侧面构成，横边部21b的第二侧与横边部21b的第一侧相对。第一反射面214和第二反射面215由分别设置于横边部21b两端的斜面构成。两个导光立柱22的底端分别与横边部21b的顶端相连。
33.全反射结构提高了光源的光利用效率。在全反射结构中设置球形凹槽212是为了减少光的折射，如果没有该槽也可实现全反射效果，只是会由于其折射的偏移略微降低光的利用效率。在本发明的第二实施例中，全反射结构没有设置球形凹槽，如图7所示，光经过入光面210后会发生折射，光线偏移，此时通过反射曲面211反射后光线会发生偏移，无法形成平行光（但可以形成大体平行的光出射），与路径不一致，部分光会漏掉。通过设置球形凹槽，出光效率提升10%左右。
34.图8示出了根据本发明第三实施例的usb接口发光结构的示意图。第三实施例与第一实施例的主要不同之处在于，导光元件本体2a被设置成圆柱形的光导条结构，通过光导条将光传导至各个导光环2b处。其中，导光元件本体2a包括主导光条25和多个分支导光条
26；主导光条25的一端用于接收单个光源1发出的入射光束，主导光条25的另一端分别与多个分支导光条26的一端相连，以将入射光束分别传导至多个分支导光条26中，多个分支导光条26的另一端一一对应地分别与多个导光环2b相连。
35.在传统的车载usb接口发光结构中，两个usb端口需要四颗led光源才可以点亮，而采用本发明实施例的usb接口发光结构只需要一颗led就可以点亮，因此本发明提高了光的利用效率。本发明不仅适用于两个usb端口的usb产品，而且适用于更多usb端口的usb产品。对于具有更多usb端口（如三个、四个等）的产品，只需增加导光环的数量，将光传导至每个导光环即可。
36.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。