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CN108291695A - 照明装置和包括该照明装置的车灯 - Google Patents

照明装置和包括该照明装置的车灯 Download PDF

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CN108291695A CN201680070600.2A CN201680070600A CN108291695A CN 108291695 A CN108291695 A CN 108291695A CN 201680070600 A CN201680070600 A CN 201680070600A CN 108291695 A CN108291695 A CN 108291695A
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Abstract

本发明的实施例涉及一种照明装置，其包括：光源单元，其包括多个发光元件；转换单元，用于转换从光源单元发射的光；反射单元，用于反射已经穿过转换单元的光；以及半反射镜构件，其设置在反射单元的顶部，用于透射一部分入射光并反射一部分入射光。转换单元包括用于选择性地透射从光源单元发射的光的光学图案，光源单元设置在反射单元的外围部分上，并且反射单元的中心部分的高度大于其外围部分的高度。

Description

照明装置和包括该照明装置的车灯
技术领域
本发明涉及用于实现三维光学图像的技术。
背景技术
包括发光二极管(LED)的发光元件正被应用于各种照明。
照明通常以多种方式应用，例如在有限的区域内增加照明、具有均匀的发光效率或者调节车辆的照明亮度以符合预定照明规则所需的照明亮度。
考虑到设计的方面，越来越需要使用可形成为具有多种形状或三维效果的发光元件，而不是需要在通用照明的应用中将发光元件用作二维平面发光元件。
发明内容
技术问题
本发明旨在提供一种照明装置，其能够通过半反射镜构件(half mirror member)的操作和被配置为反射由光源发射的光的反射构件的操作来实现多种光学图像，并且减少光源的数量。
技术方案
本发明的一个方面提供一种复合照明装置，其包括：具有多个发光元件的光源；第一三维光形成部，具有被配置为反射和引导由所述光源发射的光的反射单元；以及第二三维光形成部，设置在所述反射单元上方，所述第二三维光形成部具有被配置为透射或反射由所述反射单元反射的光的一部分的半反射镜构件，以及所述反射单元的中心部分的高度高于所述反射单元的边缘的高度的三维结构。
有益效果
根据本发明的实施例，具有以下效果：照明装置可以使用半反射镜构件和反射光以改变其路径的反射单元来生成具有多种三维形状的光学图像，并且即使当光源的数量大幅减少时也可以执行二维光源的各种功能。
附图说明
图1是示出根据本发明实施例的照明装置的概念分解透视图；
图2是示出图1的耦接横截面的概念图；
图3是示出根据本发明实施例的反射单元的多种形状的视图；
图4A是示出光学图案构件的形状的图像；
图4B是示出生成图像的照明装置的主视图的图像；
图4C是示出生成图像的照明装置的侧视图的图像；
图5A是示出光学图案构件的形状的图像；
图5B是示出从第一角度看到的生成图像的照明装置的图像；
图5C是示出从第二角度看到的生成图像的照明装置的图像；
图5D是示出从第一角度看到的生成图像的照明装置的图像；
图6和图7是示出根据本发明的实施例形成照明装置的示例的图像。
具体实施方式
下面将参考本发明的示例性实施例来更详细地描述本发明的配置和操作。当参考附图描述本发明时，不管附图标记如何，相同的部件将由相同的附图标记表示，并且将省略对其的重复描述。尽管可以使用术语“第一”、“第二”等来描述各种部件，但是这样的部件可能不限于上述术语。以上术语仅用于区分一个部件与另一个部件。
图1是示出根据本发明实施例的照明装置的概念分解透视图，图2是示出图1的耦接横截面的概念图。
参考图1和图2，根据本发明实施例的照明装置包括：具有多个发光元件110的光源100A和100B；第一三维光形成部，具有被配置为反射和引导从光源100A和100B发射的光的反射单元130；以及第二三维光形成部，设置在反射单元130上方并且具有被配置为透射和反射被反射单元反射的一部分光的半反射镜构件140。
第一三维光形成部可以包括反射单元130的框架并且可以进一步包括设置在反射单元130的两侧或一侧的转换单元150。特别地，在这种情况下，根据本发明实施例的反射单元130可以具有中心部分的高度h1高于边缘部分的高度h2和h3的三维结构。
在根据本发明实施例的具有上述结构的照明装置中，穿过转换单元150的光通过被反射单元130的表面反射而被向上引导，然后可以通过被配置为透射一部分光并反射其余的光的半反射镜构件140产生多种光学图像。
光源100A和100B可以设置在反射构件140的纵向方向上，发光元件110可以安装在印刷电路板120上，并且多个发光元件可以设置为在一个方向上彼此间隔开。
在本实施例中，如图所示，发光元件110可以设置在壳体C上以朝向反射构件140的倾斜表面发射光。发光元件110可以包括选自发光二极管(LED)、有机LED(OLED)、激光二极管(LD)、激光器和垂直腔表面发射激光器(VCSEL)中的任意一种。在本发明的实施例中，发光元件示例性地示为LED。
如图1和图2所示，第一光源100A和第二光源100B可以相对于反射单元130的中心部分设置为与反射单元130的两个边缘相邻。
转换单元150可以插入反射单元130与第一光源100A之间以及反射单元130与第二光源100B之间。在这种情况下，由光源100A和100B发射的光a1可以经由漫射光转换单元150到达反射单元130。
在本实施例中，光源被示例性地示出为设置在反射单元130的两侧，但是不限于此，光源可以仅设置在反射单元的一侧。
在下文中，因为光源100A和100B具有相同的配置并且执行相同的功能，将基于设置在一侧的第一光源100A来描述本发明的配置和功能。
在第一光源100A发光的情况下，光可以穿过转换单元150。如图所示，光源100A与转换单元150间隔开，并且在两个部件之间形成空气层，但是在另一实施例中，两个部件之间的间隙可以填充有树脂层。
转换单元150可以包括被配置为漫射由发光元件110发射的光的漫射构件151和设置在漫射构件151的一个表面上的光学图案构件152。
漫射构件151执行漫射光的功能，并且具有已知漫射功能的任意片或构件可以用作漫射构件151。作为示例，可以应用具有高透光率的合成树脂作为漫射构件151，并且可以应用聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、丙烯酸树脂、聚碳酸脂、聚苯乙烯、聚烯烃、醋酸纤维素、耐候性氯乙烯等作为漫射构件151，但漫射构件151不限于此。另外，可以应用具有漫射功能的材料，例如丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、环烯烃共聚物(COC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)以及例如树脂的高渗透性塑料，作为漫射构件151。
光学图案构件152成像由发光元件110发射的光的形状，并且用于成像多种形状的光的光学图案可以形成在光学图案构件152上。作为示例，光学图案构件152可以通过在具有反射特性的片中形成狭缝图案以透射一部分光通过狭缝图案，或者通过使用具有光学图案形状的半透明材料以透射一部分光通过半透明材料产生多种形状的光。
反射单元130可以具有厚度从反射单元的中心部分(作为上参考点的高度h1)朝向边缘(高度h2和h3)减小的结构。特别地，反射单元130可以具有三维结构，该三维结构包括被配置为反射由第一光源100A发射的光的第一侧表面131以及被配置为反射由第二光源100B发射的光的第二表侧面132。
相应地，如图3所示，根据本发明实施例的反射单元130可以被实施为具有宽度和长度的三维结构，其中第一侧表面在反射单元的中心部分处与第二侧表面接触，并且第一侧表面和第二侧表面中的每一个可以具有平坦表面或曲面的结构。另外，如图3C所示，反射单元可以被实施为具有允许用材料填充的结构或中空结构。
另外，反射单元130可以由具有反射特性的反射材料形成，或者也可以由具有反射材料涂布在反射单元130的表面上的单独材料形成。具有高反射性能的诸如Ag的金属层可以用作反射材料，或者金属或合成树脂材料的表面可以涂覆有由TiO2、CaCo3、BaSo4、Al2O3、硅、聚苯乙烯(PS)等形成的反射材料层以形成反射材料。另外，金属或合成树脂材料的表面可以涂覆氧化钛、氧化铝、氧化锌、碳酸铅、硫酸钡或碳酸钙以形成反射材料，或者包括以上描述材料的合成树脂层可以形成为反射材料。另外，也可以使用具有反射特性的在铝(Al)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)中的任意一种来形成反射材料。
另外，作为反射材料的另一示例，反射材料可以形成为膜的形式，并且可以通过包含含有分散的白色颜料的合成树脂来形成，以实现光反射性能和光散射性能的改善。例如，可以使用氧化钛、氧化铝、氧化锌、碳酸铅、硫酸钡、碳酸钙等作为白色颜料，并且可以使用聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、丙烯酸树脂、聚碳酸脂、聚苯乙烯、聚烯烃、醋酸纤维素、耐候性氯乙烯等可以用作合成树脂，但是白色颜料和合成树脂不限于此。
将参照图2描述根据本发明实施例的照明装置的操作原理。
参照图2，转换单元150可以设置为与反射单元130的外侧相邻。在这种情况下，“设置为与...相邻”的概念包括反射单元130和转换单元150彼此抵靠或者设置为间隔开预定距离的概念。然而，在照明装置的情况下，照明装置还可以包括容纳光源100A和100B、反射单元130和转换单元150的外部壳体C。
例如，由第一光源100A发射的光a1可以穿过转换单元150并且漫射以被成形为由光学图案构件152图案化的图像。然后，成形为图像的光可以被反射单元130的第一侧表面131反射。
光的一部分a3穿透设置在壳体C的上部的半反射镜构件140，并且光的其余部分a4可以返回到反射单元130。然后，在一部分光穿透半反射镜构件140并且其余部分的光被半反射镜构件140反射(a5至a7)以生成多个光学图像的同时，光可以连续地被反射(参见图4)。
在本发明的实施例中，反射单元130可以实现这样的重复反射过程以使光利用效率最大化，并且反射单元130和半反射镜构件也可以生成多个光学图像。
半反射镜构件140可以包括由透射一部分光并反射其余部分光的材料形成的构件。例如，半反射镜构件可以包括具有金属层沉积在基材上的结构的膜构件。基材可以是各种合成树脂膜中的一种，金属层可以通过在膜材料上沉积或涂布诸如Ni、Cr、Al或Ti的可沉积金属材料而形成。半反射镜构件是透射一部分光并反射其余部分光的普通构件。
另外，为了增加光学反射效率，反射单元130的中心部分的最上部分可以设置为与半反射镜构件140的下表面间隔开。另外，为了增加光利用效率并且支撑半反射镜构件140，可以实现具有转换单元150的上部与半反射镜构件140接触的结构。
而且，在图2所示的结构中，考虑到对应于反射单元130的宽度的第一区域d1和对应于转换单元与照明单元之间的空间的第二区域d2，半反射镜构件140可以设置成覆盖第一区域d1和第二区域d2的上表面。
在这种情况下，如上所述，可以在第一区域d1中生成多种光学图像作为三维图像，并且可以在第二区域d2中执行表面照明，并且因此也可以实现复合照明。在本发明的实施例中，术语“三维光”被定义为由照明装置的发光表面发出的光的图像被生成为具有预定的深度感或体积感。
另外，在半反射镜构件设置在第一区域d1的上表面上并且第二漫射构件另外设置在第二区域d2上的情况下，可以进一步提高第二区域的表面照明效率。在这样的配置结构中，因为当使用一个光源时在第二区域的上部也进行照明，所以具有可以使光利用效率最大化的优点。
在本实施例中，由多个光源发射的多个光分量可以通过漫射构件151和光学图案构件152被转换成预定图像。例如，当光学图案是多个孔，每个孔具有三角形形状时，穿过光学图案构件152的光可以被转换为在光学图案的纵向方向上设置有多个三角形的图像。然后，由于有半反射镜构件140，由光学图案构件152转换的光可具有深度感。
图4A至图4C是示出根据实施例形成具有图2的结构的照明装置的示例的图像。
参照图4A至图4C以及图2，在图4A所示的光学图案构件152的示例中，光学图案153形成为具有光可以穿透的穿透结构或透明结构，并且其它部分形成为具有包括屏蔽或反射材料的结构。光学图案的形状不受特别限制。例如，光学图案的形状可以是诸如三角形和四边形的多边形形状，或者圆形形状。
图4B是在照明装置形成为具有图2的结构的情况下，当照明装置被打开并且从半反射镜构件140的上前方观看时照明装置的图像。横向侧完全连接并且在深度方向上具有曲率的光学图像的形状可以通过调整设置在左侧和右侧的光学图案构件、中心部分以及反射单元的边缘的倾斜角度和高度来实现。
光源设置在第二区域d2的下部，并且即使在最小数量的具有LED的照明元件在薄印刷电路板处开启的情况下，也可以感觉到比照明装置的总厚度更深的深度感，并且可以如图所示实现多种光学图案。
即使在如图4C所示的照明装置的侧视图的情况下，也可以感觉到深度感，因此，即使在根据本实施例的照明装置中使用最小数量的光源的情况下，也可以提供实现多个三维效果的光学图案。
图5A至图5D示出了在具有图2中所示结构的本发明的反射单元130具有如下的结构的情况下感受到的深度感的示例：中心部分的高度几乎与边缘的高度相当，使得反射单元130基本上是平坦的，即，由反射单元的中心部分、边缘和下平坦表面形成的倾斜角度的范围从150°到180°。在反射单元的角度较宽的情况下，可以实现在深度方向上不连接和下降的左右光学图像。另外，即使在光学图案形成为相同的情况下，当反射单元的倾斜角度减小时，也可以实现光在照明装置的深度方向上连续的图像。如图5B至图5D所示，根据照明装置被看到的方向可以不同地感受到这种三维感觉。
图6是当第一漫射构件145设置在第二区域d2和d3的部分处而不是图2的半反射镜构件140处或者漫射构件堆叠在半反射镜构件的上表面上时照明装置的图像。如图所示，可以在第一区域d1中实现三维光学图像，可以从第二区域执行表面照明，并且因此可以获得多种照明效果。
另外，用于实现三维光的第二光学构件也可以设置在第二区域d2和d3处。第二光学构件可以是在材料的表面上具有浮雕图案的透光片构件，并且可以产生由光源发射的直接向上传输而不向转换单元150传输的一部分光的三维光学图像。
另外，如图7所示，也可以生成从半反射镜构件140的点光源射出的光的图像作为多个点光源的图像。
在本发明的各种实施例中，随着半反射镜构件的透射率降低，产生的光线假像的数量增加。这是因为半反射镜构件向照明装置内部反射的光的量增加，使得照明装置的反复反射次数增加。因此，由于被配置为反射由反射单元引导的光的半反射镜构件设置在根据本发明的实施例的照明装置中，所以可以生成具有三维感觉的图像或字符，并且这可以通过调节半反射镜构件的透射率来进一步增强，并且通过形成反射单元和光学图案层的上述形状或配置结构，可以进一步以多种方式提供这种三维感觉。
根据本发明实施例的照明装置可以应用于诸如车灯、家用照明装置和需要照明的工业照明装置的各种灯装置。例如，在将照明装置用作车灯的情况下，照明装置可以用作前照灯、车内照明、车门防磨板、背光等。另外，根据实施例的照明装置也可以应用在应用于液晶显示装置的背光单元的领域，此外，还可以应用在开发和商业化或者可以根据未来的技术发展来实现的照明相关的领域。
在本发明的详细说明中，上面已经描述了具体实施例。然而，可以在不脱离本发明的范围的情况下进行各种修改。本发明的技术精神不应该由本发明的所描述的实施例来限定，并且应该由权利要求书及其等同物来限定。

Claims (13)

1.一种照明装置，包括：
光源，所述光源包括多个发光元件；
转换单元，被配置为转换由所述光源发射的光；
反射单元，被配置为反射穿过所述转换单元的光；以及
半反射镜构件，设置在所述反射单元上方并且被配置为透射一部分光并反射其余部分的光，
其中，所述转换单元包括被配置为选择性地透射由所述光源发射的光的光学图案，
其中，所述光源设置在所述反射单元的边缘处，并且
其中，所述反射单元的中心部分的高度高于所述边缘的高度。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述光源包括：
第一光源，被配置为从所述光源的一侧向所述反射单元的第一侧表面发射光；以及
第二光源，被配置为从面向所述一侧的另一侧向所述反射单元的第二侧表面发射光。
3.根据权利要求2所述的照明装置，其中，在所述反射单元中，所述第一侧表面在所述反射单元的中心部分处与所述第二侧表面接触，并且所述第一侧表面和所述第二侧表面具有平坦的或弯曲的表面结构。
4.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述转换单元包括：
漫射构件，所述漫射构件插入所述光源与所述反射单元之间；以及
光学图案构件，所述光学图案构件插入所述漫射构件与所述反射单元之间并且包括所述光学图案。
5.根据权利要求4所述的照明装置，其中，所述光学图案包括具有预定形状的多个通孔。
6.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述反射单元的中心部分与所述半反射镜构件的下表面间隔开。
7.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述半反射镜构件设置在所述光源、所述转换单元以及所述反射单元上方。
8.根据权利要求1所述的照明装置，还包括设置在所述光源上方的第二漫射构件。
9.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述反射单元的边缘被设置成与所述转换单元接触。
10.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述反射单元包括所述半反射镜构件。
11.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述反射单元具有与所述光源的纵向方向上的宽度相对应的长度。
12.根据权利要求2所述的照明装置，其中，所述反射单元具有如下结构：在由所述第一侧表面和所述第二侧表面形成的反射面的内侧形成空间。
13.一种车灯，包括权利要求1所述的照明装置。
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