1.本发明涉及一种聚集光纤的光的光纤照明设备的透镜和具有该透镜的光纤照明设备。


背景技术：

2.通常，车辆设置有照明设备以使驾驶员在夜间驾驶时看清楚驾驶方向上的物体并且向其它车辆或其它道路使用者告知本车辆的驾驶状态。
3.除了告知驾驶状态的目的之外，这种照明设备的设计组件也很重要。也就是说，由于车辆的图案根据通过照明设备的照明图案而改变，因此有必要改善通过照明设备的照明图案。
4.因此，近来，开发了使用光纤的各种照明设备。光纤可以将入射到光纤中的光发射到外部，并且可以被制造成具有柔性，从而实现各种照明图案。
5.然而，由于光纤由多股形成，因此需要透镜设计来将光聚集到每股。也就是说，从光源照射的光具有预定的辐射角，因此在光的辐射角与光纤的多股的直径之间存在差异，从而光不能聚集在光纤上。此外，即使当聚集光源的光时，也存在一个问题，即由于光集中在光纤的中心部分，因此在光纤的每股中存在光的差异。
6.本发明的背景技术部分中包括的信息仅用于增强对本发明的一般背景的理解，并且不可以被视为承认或以任何形式暗示该信息形成本领域技术人员已知的现有技术。


技术实现要素：

7.本发明的各个方面旨在提供一种光纤照明设备的透镜和具有该透镜的光纤照明设备，当使用光纤进行照明时，该透镜使光均匀地完全聚集在光纤上以使每个光纤的亮度差异最小，从而通过光纤提高了照明的质量。
8.根据一方面，提供一种光纤照明设备的透镜，该透镜包括：第一部分，在第一部分中形成入射部分和第一全反射部，来自光源的光入射到入射部分的一侧，第一全反射部的直径从入射部分向第一全反射部的第一侧即另一侧逐渐增大，从而从光源照射的光被反射后向另一侧传播；以及第二部分，在第二部分中形成第二全反射部和出射部分，第二全反射部从第一全反射部的第一侧延伸，并且第二全反射部的直径逐渐减小，出射部分在第二全反射部的第一侧，并面对光纤，其中入射到第一部分后被反射的光通过第二部分中的出射部分被引导而聚集在光纤上。
9.第一部分的长度可以被形成为小于第二部分的长度。
10.由于第一全反射部的直径逐渐增大而形成的角度可以被形成为大于由于第二全反射部的直径逐渐减小而形成的角度。
11.第一部分的入射部分可以包括：入射侧面部分，以直线的形式向第一全反射部的第一侧延伸，使得光源的光通过入射侧面部分传播到第一全反射部；以及入射中心部分，在第一全反射部中以曲线的形式连接到入射侧面部分的末端部分，使得光源的光可以被转换
成平行光并传播到出射部分。
12.入射侧面部分可以以直径向另一侧逐渐减小的方式倾斜地延伸或以直线的形式延伸。
13.连接到第一全反射部的第二全反射部的一侧端部的直径可以被形成为出射部分的直径的两倍以上。
14.第二部分的出射部分可以被形成为平面，并且第二部分的出射部分的直径可以被形成为大于光纤的直径。
15.第一部分和第二部分的总长度可以为第二部分的出射部分的长度的两倍以上并且小于或等于第二部分的出射部分的长度的四倍。
16.第二部分的出射部分与光纤之间的隔开距离可以小于或等于第二部分的出射部分的直径与光纤的直径之间的差。
17.支架可以形成在第二全反射部的外表面上，并且支架可以安装在连接到第一部分的第二全反射部的一侧端部上。
18.同时，根据另一方面，提供一种光纤照明设备，该光纤照明设备包括：光源，被配置为照射光；光纤，与光源间隔开并且被配置为当光入射到光纤上时将光发射到光纤照明设备的外部；以及透镜，安装在光源与光纤之间并且包括第一部分和第二部分，在第一部分中形成入射部分和第一全反射部，来自光源的光入射到入射部分的一侧，第一全反射部的直径从入射部分向第一全反射部的第一侧逐渐增大，从而从光源照射的光被反射后从第一全反射部的第二侧向第一全反射部的第一侧传播，在第二部分中形成第二全反射部和出射部分，第二全反射部从第一全反射部的第一侧延伸，并且第二全反射部的直径逐渐减小，出射部分在第二全反射部的第一侧，并面对光纤，从而使入射到第一部分后被反射的光在第二部分中被引导以聚集在光纤上。
19.支架可以形成在第二全反射部的外表面上，并且支架可以安装在连接到第一部分的第二全反射部的一侧端部上。
20.透镜可以被配置为使得第一部分和第二部分分离，并且支架可以形成在连接到第二全反射部的第一部分的第一全反射部的另一侧端部，并且形成在连接到第一全反射部的第二部分的第二全反射部的一侧端部。
21.本发明的方法和设备具有其它特征和优点，其它特征和优点将从并入本文中的附图和下列具体实施方式中显而易见或在并入本文中的附图和下列具体实施方式中更详细地阐述，并入本文中的附图和下列具体实施方式一起用于解释本发明的某些原理。
附图说明
22.图1是示出根据本发明的各个示例性实施例的光纤照明设备的透镜的示图；
23.图2是示出图1所示的光纤照明设备的透镜的效果的示图；
24.图3是示出根据本发明的各个示例性实施例的光纤照明设备的示图；以及
25.图4和图5是示出根据本发明的各个示例性实施例的光纤照明设备的透镜的分体式结构的示图。
26.可以理解的是，附图不一定按比例绘制，示出说明本发明的基本原理的各种特征的稍微简化的表示。如本文中所包括的包括例如特定维度、方向、位置和形状的本发明的特
定设计特征将部分由特定预期应用和使用环境确定。
27.在附图中，在整个附图的数个图中，附图标记指本发明的相同或等同的部分。
具体实施方式
28.现在将详细参照本发明的各个实施例，各个实施例的示例在附图中示出且在下面描述。在将结合本发明的示例性实施例描述本发明的同时，将理解的是，本说明书不旨在使本发明受那些示例性实施例的限制。另一方面，本发明旨在不仅覆盖本发明的示例性实施例，而且覆盖可以包括在由所附的权利要求书限定的本发明的思想和范围内的各种替代形式、修改形式、等同形式和其它实施例。
29.在下文中，将参照附图描述根据本发明的示例性实施例的光纤照明设备的透镜100和具有该透镜100的光纤照明设备。
30.图1是示出根据本发明的各个示例性实施例的光纤照明设备的透镜100的示图，图2是示出图1所示的光纤照明设备的透镜100的效果的示图，图3是示出根据本发明的各个示例性实施例的光纤照明设备的示图，图4和图5是示出根据本发明的各个示例性实施例的光纤照明设备的透镜100的分体式结构的示图。
31.如图1所示，根据本发明的各个示例性实施例的光纤照明设备的透镜100包括：第一部分10，在第一部分10中形成入射部分11和第一全反射部12，来自光源50的光入射到入射部分11的一侧(即，第一全反射部12的第二侧)，第一全反射部12的直径从入射部分11向第一全反射部12的另一侧(即，第一全反射部12的第一侧)逐渐增大，从而从光源50照射的光被反射后向另一侧传播；以及第二部分20，在第二部分20中形成第二全反射部22和出射部分21，第二全反射部22从第一全反射部12向另一侧延伸，并且第二全反射部22的直径逐渐减小，出射部分21在第二全反射部22的另一侧(即，第二全反射部22的第一侧)，并面对光纤60。因此，入射到第一部分10后被反射的光在第二部分20中被引导以聚集在光纤60上。
32.在此，可以将发光二极管(led)用作光源50，并且光纤60中的每一个被配置为使得当入射从光源50照射的光时，将光发射到外部。
33.根据本发明的各个示例性实施例的透镜100安装在光源50与光纤60之间并且使从光源50入射的光聚集在光纤60上。透镜100由具有入射部分11的第一部分10和具有出射部分21的第二部分20形成，并且由于第一部分10的第一全反射部12和第二部分20的第二全反射部22一体地联接，因此透镜100可以形成为一个物体。在此，第一部分10的第一全反射部12被形成为第一全反射部的直径从入射部分11向另一侧逐渐增大并且具有倾角，从而从光源50照射的光被反射后向第二部分20的出射部分21传播。第二部分20的第二全反射部22被形成为第二全反射部的直径从第一全反射部12逐渐减小并且具有倾角。面对光纤60的出射部分21形成在第二部分20中的第二全反射部22的另一侧的末端部分。因此，由于从光源50照射的光被第一全反射部12反射、被第二全反射部22反射或者被直接传播并通过面对光纤60的出射部分21射出，因此光聚集在光纤60上。
34.如上所述，具有不均匀的光分布的光源50的光通过由第一部分10和第二部分20形成的透镜100以均匀的光分布聚集，从而光均匀地入射到光纤60的多股，因此光纤60的每股可以发射具有相同亮度的光。
35.为了详细描述本发明，如在图1中可以看出，第一部分10的长度a可以被形成为小
于第二部分20的长度b。也就是说，在本发明的透镜100中，从光源50发射的光被第一部分10反射而传播，并且通过第一部分10反射而传播的光在第二部分20中被逐渐汇聚以匹配光纤60的直径。因此，第二部分20的长度b应确保为较长并且被形成为大于第一部分10的长度a，以使在第二部分20中传播的光逐渐汇聚。当第二部分20的长度b被形成为小于第一部分10的长度a时，第二部分20的第二全反射部22形成急剧的倾角，从而在光传播到出射部分21时一些光被分散。
36.因此，第二部分20的长度b被形成为大于第一部分10的长度a，使得光源50的光在第二部分20中逐渐汇聚以通过出射部分21聚集。此外，当第一部分10的长度a被形成为小于第二部分20的长度b时，容易确保第一全反射部12的角度，从而当光被反射时，光可以顺利地传播到出射部分21。因此，需要限制第一部分10的长度a形成为小于第二部分20的长度b。
37.此外，由于第一全反射部12的直径逐渐增大而形成的角度c可以被形成为大于由于第二全反射部22的直径逐渐减小而形成的角度d。也就是说，在透镜100中，可以根据从入射部分11到出射部分21的距离来确定第一全反射部12的角度c。在当前情况下，当第一全反射部12的角度c小于第二全反射部22的角度d时，即使从光源50照射的光被第一全反射部12反射，光也不能直接传播到出射部分21。也就是说，光通过第一全反射部12和第二全反射部22在透镜100中被反射以传播到急剧的倾角，从而一些光被分散。因此，第一全反射部12的角度c被形成为大于第二全反射部22的角度d。此外，由于第二部分20可以被形成为使得光通过第二全反射部22逐渐汇聚，因此第二全反射部22的角度d被形成为相对小，使得第二部分20的长度b被确保。因此，由于第一全反射部12的角度c被形成为大于第二全反射部22的角度d，因此通过第一部分10反射的光可以顺利地传播到出射部分21，并且第二部分20的长度b被确保，从而光逐渐汇聚，使得光可以均匀地聚集。
38.同时，第一部分10的入射部分11可以包括：入射侧面部分11a，以直线的形式向另一侧延伸，使得光源50的光传播到第一全反射部12；以及入射中心部分11b，以曲线的形式连接到入射侧面部分11a的末端部分，使得光源50的光被转换成平行光并传播到出射部分21。
39.如上所述，入射部分11由于入射侧面部分11a和入射中心部分11b而形成使光到达出射部分21的全内反射(tir)透镜形状。这里，入射侧面部分11a以直线的形式延伸，使得光源50的光直接穿过入射侧面部分11a以传播到第一全反射部12。此外，入射中心部分11b以曲线的形式连接到入射侧面部分11a的末端部分以形成凸形，使得光源50的光被转换成平行光并传播到出射部分21。这是基于tir透镜的设计，并且当光源50的光通过入射部分11入射时，光通过入射侧面部分11a而传播到第一全反射部12后被反射并传播到出射部分21或者光直接传播到出射部分21，使得光可以传播到作为目标的出射部分21。
40.可选地，入射侧面部分11a以直径朝向另一侧逐渐减小的方式倾斜地延伸或以直线的形式延伸。当入射侧面部分11a以直径朝向另一侧逐渐增大的方式延伸时，在透镜的注塑成型期间难以去除模具，从而降低了成型的容易性。此外，当入射侧面部分11a的直径朝向另一侧逐渐增大并且倾斜地延伸时，从一侧入射的光可以被全反射并散射而不向第一全反射部12传播。因此，入射侧面部分11a以直径朝向另一侧逐渐减小的方式倾斜地延伸或以直线的形式延伸，使得注塑成型透镜时，容易成型具有入射侧面部分11a和入射中心部分11b的入射部分11，并且向第一全反射部12传播的光不折射以顺利地向第一全反射部12传
播。
41.同时，由于第二全反射部22的直径朝向另一侧逐渐减小，因此第二部分20的一侧端部的直径e可以被形成为大于第二部分20的另一侧端部上的出射部分21的直径f。在此，在第二全反射部22中，连接到第一全反射部12的一侧端部的直径e被形成为出射部分21的直径f的两倍以上。这等同于第一全反射部12的另一侧的末端部分的直径被形成为出射部分21的直径f的两倍以上。因此，当穿过第一部分10的光通过第二部分20传播时，第二全反射部22的直径逐渐减小，使得光逐渐汇聚以提高光的均匀性。也就是说，由第一全反射部12反射的光向出射部分21传播。当连接到第一部分10的第二全反射部22的一侧端部的直径e被形成为小于出射部分21的直径f的两倍时，通过第一全反射部12反射的光受第二全反射部22干涉而可以迅速改变光的传播方向。因此，连接到第一部分10的第二全反射部22的一侧端部的直径e被形成为出射部分21的直径f的两倍以上，使得通过第一全反射部12反射的光顺利地向出射部分21传播，并且确保第一部分10与出射部分21之间的距离，使得光的均匀性由于光的逐渐汇聚而得到确保。
42.同时，第二部分20的出射部分21可以被形成为平面，并且第二部分20的出射部分21的直径被形成为大于光纤60的直径。在本发明的透镜100中，由于穿过第一部分10和第二部分20的光已经具有均匀的光分布，所以出射部分21被形成为平面，使得具有均匀的光分布的光向光纤60传播。此外，由于第二部分20的出射部分21的直径f被形成为大于光纤60的直径g，因此通过出射部分21射出的光入射到包括边缘部分的整个光纤60上，使得光纤60之间的亮度差异最小。
43.在此，第二部分20的出射部分21与光纤60之间的隔开距离h为第二部分20的出射部分21的直径f与光纤60的直径g之间的差。这是为了当出射部分21的直径f被形成为大于光纤60的直径g时，使通过出射部分21射出的光发射到光纤60的外部的情况最小化。出射部分21与光纤60之间的隔开距离h小于或等于第二部分20的出射部分21的直径f与光纤60的直径g之间的差，使得完全均匀的光入射到光纤60的每股上并且确保光学效率。
44.同时，第一部分10和第二部分20的总长度可以被形成为第二部分20的出射部分21的长度的两倍以上并且小于或等于第二部分20的出射部分21的长度的四倍。当第一部分10和第二部分20的总长度小于出射部分21的长度的两倍时，由于第一全反射部12的角度和第二全反射部22的角度增大，通过第一全反射部12或第二全反射部22反射的光的传播方向被迅速改变，使得光的均匀性降低。此外，当第一部分10和第二部分20的总长度超过出射部分21的长度的四倍时，由于相对于出射部分21的距离变的过大，通过第一全反射部12反射而传播的光在第二全反射部22中额外被多次反射，因而会使光的均匀性降低。因此，第一部分10和第二部分20的总长度被形成为第二部分20的出射部分21的长度的两倍以上并且小于或等于第二部分20的出射部分21的长度的四倍。
45.同时，支架30可以形成在第二全反射部22的外表面上，并且支架30可以安装在连接到第一部分10的第二全反射部22的一侧端部上。也就是说，支架30用于将透镜100安装到另一组件70上，并且在安装支架30的透镜100的一部分中，无法顺利地执行光的全反射。对于本发明的各个示例性实施例中的由第一部分10和第二部分20形成的透镜100而言，通过第一全反射部12反射的光向第二全反射部22和出射部分21传播，其中，由于从第一全反射部12延伸的第二全反射部22的直径逐渐减小的设计特征，光的入射量在第二全反射部22的
一侧端部上最少。因此，支架30安装在连接到第一部分10的第二全反射部22的一侧端部上，使得由于支架30而导致的光损失最小化，并且透镜可以通过支架30安装。
46.如上所述，根据本发明的各个示例性实施例的透镜，当光源50的光通过出射部分21射出时，由于第一部分10和第二部分20而具有均匀的光分布。因此，如图2所示，由于完全均匀的光聚集在光纤60上以使光纤60中的每一个的亮度差异最小化，因此通过光纤60提高了照明的质量。
47.同时，如图3所示，根据本发明的各个示例性实施例的光纤照明设备包括：光源50，被配置为照射光；光纤60，与光源50间隔开并且被配置为当光入射到光纤上时将光发射到光纤照明设备的外部；以及透镜100，安装在光源50与光纤60之间，并且包括第一部分10和第二部分20，在第一部分10中形成入射部分11和第一全反射部12，来自光源50的光入射到入射部分11的一侧，第一全反射部12的直径从入射部分11向第一全反射部12的另一侧逐渐增大，从而从光源50照射的光被反射后向另一侧传播，在第二部分20中形成第二全反射部22和出射部分21，第二全反射部22从第一全反射部12向另一侧延伸，并且第二全反射部22的直径逐渐减小，出射部分21在第二全反射部22的另一侧，并面对光纤60，从而使入射到第一部分10后被反射的光在第二部分20中被引导以聚集在光纤60上。
48.透镜100由具有入射部分11的第一部分10和具有出射部分21的第二部分20形成，并且由于第一部分10的第一全反射部12和第二部分20的第二全反射部22一体地联接，因此透镜可以形成为一个物体。在此，第一部分10的第一全反射部12被形成为第一全反射部的直径从入射部分11向另一侧逐渐增大并且具有倾角，从而从光源50照射的光被反射后向第二部分20的出射部分21传播。第二部分20的第二全反射部22被形成为第二全反射部的直径从第一全反射部12逐渐减小并且具有倾角。面对光纤60的出射部分21形成在第二部分20中的第二全反射部22的另一侧的末端部分。因此，由于从光源50照射的光被第一全反射部12反射、被第二全反射部22反射或者被直接传播并通过面对光纤60的出射部分21射出，因此光聚集在光纤60上。
49.如上所述，具有不均匀的光分布的光源50的光通过由第一部分10和第二部分20形成的透镜100以均匀的光分布聚集，从而光均匀地入射到光纤60的多股，因此光纤60的每股可以发射具有相同亮度的光。
50.同时，支架30可以形成在第二全反射部22的外表面上，并且支架30可以安装在连接到第一部分10的第二全反射部22的一侧端部上。
51.对于本发明的各个示例性实施例中的由第一部分10和第二部分20形成的透镜100而言，通过第一全反射部12反射的光向第二全反射部22和出射部分21传播，其中，由于从第一全反射部12延伸的第二全反射部22的直径逐渐减小的设计特征，光的入射量在第二全反射部22的一侧端部上最少。因此，支架30安装在连接到第一部分10的第二全反射部22的一侧端部上，使得由于支架30而导致的光损失最小化，并且透镜可以通过支架30安装。
52.同时，如图4和图5所示，透镜100被配置为使得第一部分10和第二部分20分离，并且支架30形成在连接到第二全反射部22的第一部分10的第一全反射部12的另一侧端部并且形成在连接到第一全反射部12的第二部分20的第二全反射部22的一侧端部。如上所述，由于透镜100被配置为使得第一部分10和第二部分20分离，因此容易成型每个部分。此外，支架30形成在第一部分10和第二部分20中，因此第一部分10和第二部分20通过支架30彼此
联接并安装在另一组件70上，使得联接过程和安装过程得到简化。
53.当使用光纤60进行照明时，具有上述结构的光纤照明设备的透镜和具有该透镜的光纤照明设备使完全均匀的光聚集在光纤60上，因此光纤60之间的亮度差异最小化，从而通过光纤60提高了照明的质量。
54.根据具有上述结构的光纤照明设备的透镜和具有该透镜的光纤照明设备，当使用光纤进行照明时，使完全均匀的光聚集在光纤上，因此光纤之间的亮度差异最小化，从而通过光纤提高了照明的质量。
55.为了方便解释和所附的权利要求书中的准确限定，术语“上面的”、“下面的”、“内部”、“外部”、“上”、“下”、“向上”、“向下”、“前面”、“后面”、“背面”、“在内部”、“在外部”、“向内”、“向外”、“里面的”、“外面的”、“内部的”、“外部的”、“向前”和“向后”用于参照如附图中所示的示例性实施例的特征的位置来描述这些特征。将进一步理解的是，术语“连接”或其派生词既指直接连接又指间接连接。
56.为了说明和描述，已提供本发明的具体示例性实施例的前述描述。前述描述不旨在详尽或不旨在将本发明限制于公开的准确形式，显然，根据以上教导，许多修改形式和变化形式是可能的。选择并描述示例性实施例以解释本发明的某些原则和其实际应用，以使本领域技术人员能够实现并利用本发明的各个示例性实施例，以及各个示例性实施例的各种替代形式和修改形式。旨在由所附的权利要求书及其等同方案限定本发明的范围。