TWI705911B

TWI705911B - 車燈裝置

Info

Publication number: TWI705911B
Application number: TW108146702A
Authority: TW
Inventors: 施明智
Original assignee: 堤維西交通工業股份有限公司
Priority date: 2019-12-19
Filing date: 2019-12-19
Publication date: 2020-10-01
Also published as: TW202124187A

Abstract

一種車燈裝置，包括一個出光透鏡，以及數個光學系統。該出光透鏡包括一個往前突出且能供光線往前射出的出光面。該出光面定義出一個前後延伸的光學中軸，以及一個位在該光學中軸上的第一焦區。每一光學系統包括上下排列設置的一個透鏡單元與一個發光單元。每一發光單元沿上下方向投射出的光線行經該透鏡單元後，於該出光透鏡中往前行進，且延長線交會於該第一焦區。由於每一光學系統的該透鏡單元及該出光單元是上下排列設置，並透過對應的該透鏡單元使沿上下方向投射出的光線轉向往前射出，故本發明能具有前後方向長度較短的特點。

Description

車燈裝置

本發明是有關於一種照明裝置，特別是指一種安裝在車輛以提供照明或警示的車燈裝置。

參閱圖1，一種現有的車燈裝置，適用於往前投射光線，並包括一前一後連接的一個出光透鏡11與一個光學透鏡12、一個位於該光學透鏡12後方的發光單元13，以及一個位於該發光單元13後方以供該發光單元13設置的基座單元14。該發光單元13能提供往前投射至該出光透鏡11與該光學透鏡12的光線，該出光透鏡11與該光學透鏡12能將該發光單元13所提供的光線往前投射。

此種車燈裝置由於該出光透鏡11、該光學透鏡12、該發光單元13及該基座單元14都是前後排列設置，因此該車燈裝置的前後長度較長。是以，如何提供一種空間型態不同的車燈裝置，亦即如何提供一種前後長度較短的車燈裝置，以提供業界更多的選擇，或利於優化該車燈裝置與其他元件的配置關係，是一個需要被解決的技術問題。

本發明的目的，在於提供一種能夠克服先前技術的至少一個缺點的車燈裝置。

該車燈裝置包括一個出光透鏡，以及數個光學系統。

該出光透鏡能將光線實質上地沿一第一方向往前投射，並包括一個實質上地沿該第一方向往前突出的出光面。該出光面定義出一個沿該第一方向前後延伸的光學中軸，以及一個位在該光學中軸上的第一焦區。定義一個橫交該第一方向的第二方向。每一光學系統包括沿該第二方向排列設置的一個透鏡單元與一個發光單元。每一發光單元沿該第二方向投射出的光線行經該透鏡單元後，實質上地沿該第一方向於該出光透鏡中行進，且延長線交會於該第一焦區。

該車燈裝置的功效在於：將每一光學系統的該透鏡單元及該出光單元沿該第二方向排列設置，並透過對應的該透鏡單元使對應的該發光單元沿該第二方向投射的光線能轉向沿該第一方向行進並射出，從而可縮減該車燈裝置沿該第一方向的長度，解決以往的車燈裝置沿單一方向長度較長的問題。

參閱圖2至5，本發明車燈裝置的一個第一實施例，包含一個出光透鏡2、數個連接該出光透鏡2的光學系統3，以及兩個設置在該等光學系統3上下兩側的基座單元4。在下面的說明中，將輔以彼此垂直地橫交的一個第一方向D1、一個第二方向D2及一個第三方向D3說明。其中，該第一方向D1與前後方向同向，該第二方向D2與上下方向同向，該第三方向D3與左右方向同向。

該出光透鏡2能將光線沿該第一方向D1往前投射，並包括一個沿該第一方向D1往前突出的出光面21。該出光面21定義出一個沿該第一方向D1前後延伸的光學中軸A1，以及一個位在該光學中軸A1上的第一焦區22。該第一焦區22包括一個位於該光學中軸A1上的第一焦點23。該第一焦點23與該第一焦區22的物理意義在於：位於該第一焦點23或位在該第一焦區22中的點光源產生的光線，經該出光面21射出後，將平行或實質上平行該光學中軸A1。

該等光學系統3兩個分為一組。每一組的該等光學系統3沿該第二方向D2上下排列，而數組的該等光學系統3則沿該第三方向D3左右排列成一大排。換句話說，於本第一實施例中，該等光學系統3是分成上下兩小排，且每一小排的該等光學系統3的數量為三個，並沿該第三方向D3左右排列設置。

每一光學系統3包括沿該第二方向D2排列設置的一個發光單元31與一個透鏡單元32。

每一發光單元31設置該等基座單元4的其中一者上，並能沿該第二方向D2往上或往下將光線投射往對應的該透鏡單元32。於本第一實施例中，每一發光單元31為一塊LED芯片。

參閱圖4至6，每一透鏡單元32包括一個外形概呈圓台狀的第一透鏡33，以及一個與對應的該發光單元31沿該第二方向D2分別位於該第一透鏡33的上下兩相反側的一個第二透鏡34。

每一第一透鏡33定義出一個沿該第二方向D2上下延伸的透鏡中軸A2，並包括一個圍繞該透鏡中軸A2且往對應的該發光單元31凹伸的折射面331、一個圍繞該折射面331並往遠離該光學中軸A1的方向(或者說往對應的該發光單元31的方向)徑縮的第一反射面332，以及一個圍繞該透鏡中軸A2並位於該第一反射面332與該折射面331間的連接面333。

每一折射面331能將對應的該發光單元31所提供光線加以折射，以使光線的延長線交會於一個第二焦區334中的一個第二焦點335(參圖5、6)。其中，每一第二焦點335位於對應的一個該透鏡中軸A2上，並沿該第二方向D2與對應的該透鏡單元32位於對應的該基座單元4的兩相反側。

每一連接面333能將對應的該發光單元31所提供的光線加以折射，以使光線經對應的一個該第一反射面332反射，並使經該第一反射面332反射的光線的延長線交會於對應的該第二焦點335(參圖5、6)。

每一第二焦點335與該第一焦點23定義出一個假想的雙葉雙曲面5。每一雙葉雙曲面5包括一個凹側背向該出光透鏡2的第一葉面51，以及一個凹側朝向該出光透鏡2的第二葉面52。每一第一葉面51的一個第一葉面焦點511位在該第一焦點23。每一第二葉面52的一個第二葉面焦點521位在對應的該第二焦點335。由於圖式空間有限，且圖5、6為剖視圖，因此只能以線段示意葉面被剖切後的一部分。

每一第二透鏡34沿該第二方向D2一體連接於該第一透鏡33與該出光透鏡2間，並包括一個沿相反於該第一透鏡33的方向往該出光面21傾斜延伸(或者說沿上下方向往該出光面21傾斜延伸)的第二反射面341。每一第二反射面341鍍有鋁膜而能反射光線，且為對應的一個雙葉雙曲面5的該第二葉面52的一部分。上下一組的該等光學系統3的該等第二反射面341實質上相配合呈現開口相反於該出光面21的V形(見圖4)。

該等基座單元4分別沿該第二方向D2位於該等光學系統3的上下兩相反側，而分別供上下兩小排的該等光學系統3設置，且每一基座單元4包括數片沿該第三方向D3間隔排列的散熱鰭片41。每一散熱鰭片41沿該第一方向D1前後長向延伸，並沿該第二方向D2上下傾斜延伸。

本第一實施例運作時，每一發光單元31投射往對應的該第一透鏡33的光線，經對應的該折射面331折射後，延長線將交會於該第二焦區334中的該第二焦點335，且每一發光單元31投射往對應的該第一透鏡33的光線，經對應的該連接面333折射與對應的該第一反射面332反射後，延長線也將交會於該第二焦區334中的該第二焦點335。也就是說，每一發光單元31投射往該第一透鏡33的光線，經該第一透鏡33作用後，延長線都將交會於對應的該第二焦點335。

此時，由於每一第二焦點335位於對應的一個所述第二葉面52的一個第二葉面焦點521上，加上雙葉雙曲面5的光學原理是由其中一個第二葉面52的焦點投射出的光線經該第二葉面52反射，延長線將交會於相配合構成一組雙葉雙曲面5的對應的該第一葉面51的焦點(即對應的一個第一葉面焦點511)上，又由於每一第二反射面341為對應的一個第二葉面52的一部分，故延長線交會於該第二焦點335的光線經該等第二反射面341反射後，延長線將交會於對應的一個第一葉面焦點511，並交會於該第一焦區22中的該第一焦點23。也就是說，每一發光單元31投射往該第一透鏡33的光線，經該第一透鏡33及該第二透鏡34作用後，延長線都將交會於該第一焦點23。

由於該第一焦點23即為該出光面21的焦點，因此每一發光單元31所產生的光，經對應的該透鏡單元32作用後，將沿該第一方向D1於該出光透鏡2中行進，且自該出光面21離開時，都將實質上沿該第一方向D1平行該光學中軸A1。

本第一實施例的第一特點在於：每一光學系統3的該發光單元31及該透鏡單元32是沿該第二方向D2上下設置，連帶使得該等基座單元4也能轉移設置在該等光學系統3的上下兩相反側，使本第一實施例沿該第一方向D1的長度大幅縮減，解決以往的車燈裝置沿單一方向(於本第一實施例中為該第一方向D1)長度較長的問題。基於前述結構上的特色，本第一實施例的該等基座單元4並不會被該出光透鏡2所遮擋住而可被看見，加上能分散成上下兩個，故除了散熱效果提高外，還能帶來科技感與前衛感的視覺效果。

本第一實施例的第二特點在於：該等發光單元31雖然是分開設置，但由於所投射出的光線的延長線最終都會交會在該第一焦區22中的該第一焦點23，故能產生如同將多個的該等發光單元31設置在該第一焦區22中的相等效果，然而本第一實施例所述的發光單元31的分散式設計，除了利於透過兩個的所述基座單元4散熱以提高散熱效果外，也能透過使用發光功率較低的所述發光單元31來節省成本。例如本第一實施例的光學系統3有六個，相較於先前技術以一個高功率的發光單元31提供光線的設計，本第一實施例能採用六個發光功率分別為目標功率的1/6的發光單元31來提供光線。此外，該等發光單元31也能為彼此可投射出不同顏色的光的發光單元31，從而產生更多顏色變化的可能性，或者兼顧不同的照明或警示用途。

在本發明的其他實施態樣中，依法規或其他需求而變化光形時，經該等第二反射面341反射後的光線，其延長線也能僅交會於該第一焦區22中即可。具體而言是經該等第二反射面341反設後的光線的延長線，可僅交會於該第一焦點23附近而不交會於該第一焦點23上(但仍位於該第一焦區22中)，以帶來不同的光形變化。該第一焦區22可以是呈以該第一焦點23為球心，且半徑為3mm、4mm或5mm的球狀。

在本發明的其他實施態樣中，該等光學系統3的排列方式也可以有其他的變化。例如該等光學系統3也能僅沿該第三方向D3左右排成一小排，而不是上下兩小排，在某些空間有限的情況下，該等光學系統3的數量也能只有兩個，且沿該第二方向D2一上一下排列，或沿該第三方向D3一左一右排列，並使所包含的兩個所述第二反射面341呈現開口相反於該出光面21的直立V形或橫置V形。

參閱圖7，本發明車燈裝置的一個第二實施例與該第一實施例類似，不同的地方在於該等光學系統3僅沿該第三方向D3左右排列成一小排。具體來說，本第二實施例的該等光學系統3僅沿該第三方向D3排成上面一排。由於本第二實施例的該出光透鏡2及其出光面21的結構並未改變，因此能投射出與該第一實施例外形類似的光形，只是由於本第二實施例的所述光學系統3的數量為該第一實施例的二分之一(3/6=)，故本第二實施例所投射出亮度為該第一實施例的二分之一。

參閱圖8，本發明車燈裝置的一個第三實施例與該第一實施例類似，不同的地方在於本第三實施例是僅包含一組的所述光學系統3，也就是僅包含兩個的所述光學系統3，且該等光學系統3沿該第二方向D2一上一下排列。由於本第三實施例的該出光透鏡2及其出光面21的結構並未改變，因此能投射出與該第一實施例外形類似的光形，只是由於本第三實施例的所述光學系統3的數量為該第一實施例的三分之一(2/6=)，故本第三實施例所投射出亮度為該第一實施例的三分之一。

綜上所述，本發明車燈裝置的功效在於：將每一光學系統3的該透鏡單元32及該出光單元沿該第二方向D2排列設置，並透過對應的該透鏡單元32使對應的該發光單元31沿該第二方向D2投射的光線能轉向沿該第一方向D1行進並射出，從而可縮減該車燈裝置沿該第一方向D1的長度。

以上所述者，僅為本發明的實施例而已，不能以此限定本發明的申請專利範圍，且依本發明申請專利範圍及說明書的記載內容所作的等效變化態樣，亦應為本發明申請專利範圍所涵蓋。

2:出光透鏡

21:出光面

22:第一焦區

23:第一焦點

3:光學系統

31:發光單元

32:透鏡單元

33:第一透鏡

331:折射面

332:第一反射面

333:連接面

334:第二焦區

335:第二焦點

34:第二透鏡

341:第二反射面

4:基座單元

41:散熱鰭片

5:雙葉雙曲面

51:第一葉面

511:第一葉面焦點

52:第二葉面

521:第二葉面焦點

A1:光學中軸

A2:透鏡中軸

D1:第一方向

D2:第二方向

D3:第三方向

本發明其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一個剖視圖，說明一個現有的車燈裝置；圖2是一個立體圖，說明本發明車燈裝置的一個第一實施例；圖3是一個立體圖，從另外一個角度說明該第一實施例的一個出光透鏡、數個第一透鏡與數個第二透鏡；圖4是一個剖視圖，說明該第一實施例；圖5是一個不完整的剖視圖，放大說明位於上排中央的其中一個光學系統；圖6是一個不完整的剖視圖，放大說明位於下排中央的另外一個光學系統；圖7是一個立體圖，說明本發明車燈裝置的一個第二實施例；及圖8是一個立體圖，說明本發明車燈裝置的一的第三實施例。