專利名稱：光照傳感器及雨量傳感器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光照傳感器，尤其是用于車輛的光照傳感器。另外，本發(fā)明還涉及集成有該光照傳感器的雨量傳感器。
背景技術：
眾所周知，光照傳感器是為汽車前燈、尾燈等提供信號，控制燈光的自動開啟的光學傳感器。一般而言，光照傳感器通過導光元件接收外部陽光或其它人工光，并將其引導至感應元件上。然后，與感應元件電連接的微處理器判定所述感應元件檢測的光度值是否低于預定值，進而控制汽車前燈、尾燈的自動開啟。市場上目前應用的各類光照傳感器中，一般都由幾個結構件組成，結構組成復雜。 例如，已知一種光照傳感器包括上蓋、殼體、感應器定位座。該光照傳感器主要存在以下不足首先，上蓋材料要求嚴格，一般都添加了微量元素，在材料本身的透光率、顏色、穩(wěn)定性方面不利于后期的材料更換；其次，感應器定位座注塑工藝復雜，感應器定位座為鈑金包塑件，產(chǎn)品注塑工藝要求較高，產(chǎn)品的不良率也相應提高，而且感應器定位座在壓入殼體的過程中，由于操作失誤或產(chǎn)品本身誤差引起裝配不到位，導致接收的數(shù)據(jù)有誤，造成產(chǎn)品不良；最后，該光照傳感器由三個部件組成，每個部件就相應需要一套模具，同時感應器定位座還需要一套鈑金模具，所以整套產(chǎn)品的模具成本較高。

發(fā)明內容
本發(fā)明為解決傳統(tǒng)的光照傳感器結構復雜、成本高的技術問題，提供一種光照傳感器，其結構簡單、成本低。本發(fā)明的發(fā)明人為解決上述技術問題專心研究，并進行了大量測試和分析，從而完成了本發(fā)明。本發(fā)明為解決上述技術問題采用了以下技術方案。光照傳感器，其包括殼體、安裝于所述殼體的導光元件、以及感應元件，所述導光元件具有聚光體和導光柱，且為一體成型件，所述聚光體設置在所述殼體外部，所述導光柱和所述感應元件設置在所述殼體內部，所述感應元件檢測經(jīng)所述導光柱進入的光。作為優(yōu)選技術方案，在上述的光照傳感器中，所述導光元件的材料透視波長為 550nm的紅外光，其透光率為87% -92 %，折射率為1. 59 ；且所述導光元件的材料的熱變形溫度為 110°C -140°C。作為優(yōu)選技術方案，在上述的光照傳感器中，所述導光元件的材料為聚碳酸酯。作為優(yōu)選技術方案，在上述的光照傳感器中，所述聚光體的半徑為所述導光柱的半徑的1. 5倍；所述聚光體具有受光球面，所述受光球面的半徑為所述導光元件的總長的 0. 6 倍。作為優(yōu)選技術方案，在上述的光照傳感器中，所述聚光體的半徑為1.5mm至 3. 5mm,所述導光柱的半徑為Imm至3mm，所述受光球面的半徑為4mm至8mm，所述導光元件的總長為6. 5mm至13. 5mm。作為優(yōu)選技術方案，在上述的光照傳感器中，所述感應元件與所述導光元件之間的距離為所述受光球面的半徑的0.1倍。作為優(yōu)選技術方案，在上述的光照傳感器中，所述殼體內開設有安裝導光元件的通孔，所述通孔的半徑大于所述導光柱的半徑并小于所述聚光體的半徑。作為優(yōu)選技術方案，在上述的光照傳感器中，所述殼體內用于安裝導光元件的通孔的內壁上設有導向槽，所述導光柱上相應地凸設有卡腳。另一方面，本發(fā)明還提供了一種雨量傳感器，其集成有上述的光照傳感器。與傳統(tǒng)的光照傳感器相比，本發(fā)明的光照傳感器，其包括殼體、安裝于所述殼體的導光元件、以及感應元件，所述導光元件具有聚光體和導光柱，且為一體成型件，本發(fā)明的光照傳感器的結構簡單、制造方便，且成本低。通過結合附圖，閱讀以下對本發(fā)明的具體實施例的詳細描述，可以進一步理解本發(fā)明的其它優(yōu)點、特征以及方面。


圖1為本發(fā)明的優(yōu)選實施例的光照傳感器的示意性透視圖；圖2顯示了圖1中導光柱的尺寸，以及導光柱與感應元件的光敏電阻之間的相對位置關系，其中，為顯示清楚移除了殼體；圖3為圖1的光照傳感器的示意性剖視圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。下面參照附圖對本發(fā)明的具體實施方式
進行詳細說明。本文中，相同附圖標記表示相同組成部分。如圖1所示，本實施例的光照傳感器100包括導光元件、感應元件61以及用于安裝所述導光元件和所述感應元件61的殼體51。雖然圖1中殼體51為獨立的零件，但是， 殼體51優(yōu)選為集成于其它結構，例如后述的雨量傳感器的結構。其中，導光元件用于將外部光線例如陽光進行聚集并引導到感應元件61上。在感應元件61例如為光敏電阻，其可與PCB板60電連接。這樣，便可通過光敏電阻和PCB板60啟動車輛上的前燈或尾燈。此控制原理為本領域技術人員所熟知，在此不作贅述。如圖1至圖3所示，導光元件具有聚光體和導光柱30。聚光體具有受光球面21和連接柱22。而且，該導光元件為一體成型件，因此，其方便制造，成本低廉。此外，根據(jù)本發(fā)明的光照傳感器100，導光元件結構簡單，加工方便，成本低廉，而且導光元件上不需要添加其它元素，其透光率、穩(wěn)定性不會發(fā)生改變，便于材料后期的更換。下面將介紹導光元件的材料選型、結構設計。首先，介紹導光元件的材料。關于所述導光元件的材料，優(yōu)選的是，其能夠透視波長為550nm的紅外光，且透光率為87% _92%，折射率為1. 59 ；且所述導光元件的材料的熱變形溫度為110°C -140°c?？梢岳斫獾氖?，符合上述要求的材料均可作為本發(fā)明的導光元件的材料，并不局限于下述的亞克力或者聚碳酸酯。其中，導光元件的材料優(yōu)選采用聚碳酸酯(下稱PC)和亞克力(下稱PMMA)。但是，導光元件的材料更加優(yōu)選地采用聚碳酸酯(下稱PC)。其原因在于，該兩種材料在性能上具有一定的差異，如透過率、耐候性等，這些參數(shù)將直接影響到導光效果的好壞。經(jīng)過計算和測試，PC的透過率一般為87% -89%，PMMA的透過率一般為92%左右。 也可以根據(jù)需要，通過在材料中添加微量元素可以降低透過率。其中，透過率τ的測試方法是在單位面積光通量Φ —定的光源相距均勻厚度的板材的距離為定值的情況下，在板材的另一端用光線接收裝置進行采集。相關的計算公式如下τ = ΦΙ/Φ Φ2 = Φ-Φ1 = Φ3+Φ4注τ為透過率；Φ為光源光線光通量；Φ1為接收光線光通量；Φ2為損失光通量；Φ3為板材反射光通量；Φ4為板材內部吸收光通量；其中所有光通量均為單位面積光通量。另外，一般來說，PC的熱變形溫度為110°C以上，PMMA的熱變形溫度為80°C以上， 再者，折射率也會影響材料的折射角大小，同時也是材料發(fā)生權反射的一個重要條件。折射率越高，相對于同一介質發(fā)生全反射的能力越強。在未添加其它物質下，PC的折射率為 1. 59，PMMA的折射率為1. 49。根據(jù)以上簡析，由于該傳感器通常安裝在前擋風玻璃上，受陽光直曬時間較長，溫度較高，要求材料的耐候性能好，所以導光元件的材料更加優(yōu)選地采用PC。而且，由于導光元件傳輸?shù)氖亲匀还猓浒霃捷^小，接收到的自然光有限，并且其表面安裝時容易刮花，所以選用的PC材料最好為硬度較高的無色透明材料，從而盡量減少材料對光的吸收。再者， 導光元件傳輸?shù)氖且欢úㄩL的紅外光，所以其應當能夠隔絕其它波長光線的能力，以避免其它波長的光線對接收數(shù)據(jù)的影響。而且，優(yōu)選的是，導光元件所選擇的PC為日本帝人公司提供的規(guī)格為L-1225L的PC。如圖2所示，所述聚光體設置在所述殼體51外部，所述導光柱30和所述感應元件 61設置在所述殼體51內部。在本發(fā)明的光照傳感器100中，導光元件利用了光線折射、全反射的原理。導光元件的受光球面21直接決定自然光進入導光柱30內部時的入射角度，而入射角度又決定了導光效果。入射面的設計需滿足入射面積和光源距離兩個方面。因此，在結構設計和模具設計允許的情況下，應當盡可能多的擴大入射面的面積， 從而可以接收更多光線，使得導光效果更好。關于入射面弧度計算的基本原理，簡介如下當光線由一種介質射向另一種介質時，光線的傳播路徑將會發(fā)生改變，即入射角和折射角會不相同，光線會偏移一個角度。而兩者的比值η則為折射率。折射率公式為η = Sin Y/sin β。因此，隨著入射光角Y的變化，折射角β也會相應地進行變化，當兩種介質的接觸面形狀發(fā)生變化時，如接觸面變化為弧線時，則必然有一個合適的角度，使得接收到的光線最多、折射角符合設計的要求。在本發(fā)明的光照傳感器100的結構設計中，利用單透鏡成像的公式，并經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，導光元件的聚光面具有受光球面21時可最大限度接受自然光，同時入射角度符合設計要求。在本發(fā)明的光照傳感器100的一個優(yōu)選實施例中，所述受光球面半徑為4mm，所述受光球面與所述導光柱30之間設有連接柱，所述連接柱的半徑為1. 5mm，所述導光柱30的半徑為1mm，所述導光元件的總長為6. 5mm，所述導光元件與所述感應元件61之間的距離為 0. 4mm。根據(jù)該實施例，光照傳感器能夠在節(jié)省空間、材料的情況下，良好地接受自然光，同時使入射角度符合設計要求。在本發(fā)明的光照傳感器100的另一個優(yōu)選實施例中，所述受光球面半徑為8mm，所述連接柱的半徑為3. 5mm，所述導光柱30的半徑為3mm，所述導光元件的總長為13. 5mm，所述導光元件與所述感應元件61之間的距離為0. 8mm。根據(jù)該實施例，光照傳感器能夠在節(jié)省空間、材料的情況下，良好地接受自然光，同時使入射角度符合設計要求。在本發(fā)明的光照傳感器100的再一個優(yōu)選實施例中，所述聚光體的受光球面半徑為6mm，所述連接柱的半徑為2. 5mm，所述導光柱30的半徑為1. 67mm，所述導光元件的總長為10mm，所述導光元件與所述感應元件61之間的距離為0.6mm。根據(jù)該實施例，光照傳感器能夠在節(jié)省空間、材料的情況下，良好地接受自然光，同時使入射角度符合設計要求。在本發(fā)明的光照傳感器100的又一個優(yōu)選實施例中，所述受光球面半徑為5mm，所述連接柱的半徑為2mm，所述導光柱30的半徑為2mm，所述導光元件的總長為9mm，所述導光元件與所述感應元件61之間的距離為0. 5mm。根據(jù)該實施例，光照傳感器能夠在節(jié)省空間、材料的情況下，良好地接受自然光，同時使入射角度符合設計要求。在本發(fā)明的光照傳感器100的又一個優(yōu)選實施例中，所述受光球面半徑為7mm，所述連接柱的半徑為3mm，所述導光柱30的半徑為1. 5mm，所述導光元件的總長為12mm，所述導光元件與所述感應元件61之間的距離為0. 7mm。根據(jù)該實施例，光照傳感器能夠在節(jié)省空間、材料的情況下，良好地接受自然光，同時使入射角度符合設計要求。在本發(fā)明的光照傳感器100中，導光柱30為光傳輸載體，呈圓柱形。其中，優(yōu)選的是，R2 = 1. 5R3 = 2. 5mm, Rl = 3/5L = 6_。由此，可最大限度地接受自然光，并且大部分的光線不需要經(jīng)過導光柱30的表面直接到達PCB的光敏電阻，從而避免反射過程對光的吸收。根據(jù)該實施例，光照傳感器能夠在節(jié)省空間、材料的情況下，良好地接受自然光，同時使入射角度符合設計要求。同時，所述殼體51開有階梯通孔52，所述階梯通孔的內壁上設有導向槽53，所述導光柱30上相應地設有凸起卡腳41和卡腳42。階梯通孔52的半徑小于R2大于R3。導光柱30安裝在殼體51內后，可以起到限制導光柱30向下方向的運動。如圖2所示，自然光Gl，G2，G3分別以不同的角度入射，Gl, G3為有效光，G2為干擾光，G1，G3入射角度α大于或等于全反射零界角40°，發(fā)生全反射最終傳輸光敏電阻上； G2入射角度β小于α，光線會在導光柱30表面折射，最終消除掉。優(yōu)選的是，感應元件61與導光柱30之間的距離I = 0. Rl = 0. 6mm。殼體上開了兩個導向槽53，導光柱30安裝時，兩個凸起卡腳41、42可以延殼體導向槽插入殼體內并卡緊在殼體中的結構處，防止導光柱30退出。另外，光照傳感器100還設有底蓋70，如圖1所示。底蓋70對導光體和PCB板60起固定支撐、防塵作用。整個結構簡單，體積小，同時可以集合到其它結構上，例如雨量傳感器。其中，所述光照傳感器100例如可以設置在風擋玻璃的內壁上。
本發(fā)明還提供了一種集成于雨量傳感器的光照傳感器100。其中，所述殼體51為車輛的雨量傳感器的結構的一部分。具體而言，上述光照傳感器100的殼體51與雨量傳感器的殼體結合為一體，即光照傳感器100與雨量傳感器共用一個殼體，從而可以節(jié)省空間。 這樣一來，整個光照傳感器100只有一個導光柱30，其安裝定位結構集成到雨量傳感器上， 結構件相比以往光照傳感器100少了許多，而且模具成本少了許多。同時，由于結構減少， 相比以往的光照傳感器100裝配更簡單、方便，只需要將導光柱30輕輕壓入殼體內，就可以完成裝配，所以裝配過程中出現(xiàn)的不良率也相對較低。已經(jīng)知道，光照雨量傳感器是一款將光照集成到雨量傳感器的新型傳感器。光照傳感器100的殼體51集成到雨量傳感器的結構，依靠雨量導光體的卡槽，將導光柱30的兩個凸起卡腳41、42固定。雨量傳感器同樣是利用光線折射、全反射原理設計結構，與光照傳感器100不同的地方是雨量傳感器利用本身發(fā)出的紅外光與外部環(huán)境建立關系，這樣可以避免許多不利于檢測結果的環(huán)境因素，從而使檢測結果更準確。雨量傳感器依靠內部的發(fā)射管發(fā)射紅外光線，在導光體的聚光面將發(fā)散的紅外線聚集到一定角度范圍內，穿過膠、玻璃，在玻璃表面處發(fā)生折射，所以雨量傳感器的敏感區(qū)域。當入射光線與玻璃面的法線夾角超過一定角度例如40°時，光線會在發(fā)生全反射，反射的紅外線再次穿過玻璃、膠進入導光體，通過聚焦面將紅外線會聚到接收管處，此時接收管將會檢測到一個相應的電壓值。此時接收管檢測到的電壓值將會減小?？刂齐娐犯鶕?jù)電壓值的變化，判斷外部雨量的大小，從而控制雨刷的運動。由于結構件可集成到雨量傳感器中，結構件減少，相比舊光照傳感器，模具成本更低。同時，由于該光照傳感器100的結構簡單，拆裝簡便，安裝工序少，在裝配過程中不易出現(xiàn)錯誤，所以更適合目前半機械化的生產(chǎn)模式。此發(fā)明在以往的光照雨量傳感器結構上進行了改進，結構簡單新穎，性能可靠，成本更低，徹底解決了傳統(tǒng)光照傳感器100中的結構復雜、安裝繁瑣、成本高的問題。本領域技術人員容易知道，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。本發(fā)明的保護范圍由權利要求書確定。
權利要求
1.光照傳感器，其特征在于，所述光照傳感器包括殼體、安裝于所述殼體的導光元件、 以及感應元件，所述導光元件具有聚光體和導光柱，且為一體成型件，所述聚光體設置在所述殼體外部，所述導光柱和所述感應元件設置在所述殼體內部，所述感應元件檢測經(jīng)所述導光柱進入的光。
2.根據(jù)權利要求1所述的光照傳感器，其特征在于，所述導光元件的材料透視波長為 550nm的紅外光，其透光率為87% -92%，折射率為1. 59 ；且所述導光元件的材料的熱變形溫度為 110°C -140°C。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的光照傳感器，其特征在于，所述導光元件的材料為聚碳酸酯。
4.根據(jù)權利要求3所述的光照傳感器，其特征在于，所述聚光體的半徑為所述導光柱的半徑的1. 5倍；所述聚光體具有受光球面，所述受光球面的半徑為所述導光元件的總長的0.6倍。
5.根據(jù)權利要求4所述的光照傳感器，其特征在于，所述聚光體的半徑為1.5mm至 3. 5mm，所述導光柱的半徑為Imm至3mm，所述受光球面的半徑為4mm至8mm，所述導光元件的總長為6. 5mm至13. 5mm。
6.根據(jù)權利要求5所述的光照傳感器，其特征在于，所述感應元件與所述導光元件之間的距離為所述受光球面的半徑的0. 1倍。
7.根據(jù)權利要求6所述的光照傳感器，其特征在于，所述殼體內開設有安裝導光元件的通孔，所述通孔的半徑大于所述導光柱的半徑并小于所述聚光體的半徑。
8.根據(jù)權利要求7所述的光照傳感器，其特征在于，所述殼體內用于安裝導光元件的通孔的內壁上設有導向槽，所述導光柱上相應地凸設有卡腳。
9.雨量傳感器，其特征在于集成有權利要求1至8任一項所述的光照傳感器。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種光照傳感器和雨量傳感器。其包括殼體、安裝于所述殼體的導光元件和感應元件，所述導光元件具有聚光體和導光柱，且為一體成型件，所述聚光體設置在所述殼體外部，所述導光柱和所述感應元件設置在所述殼體內部，所述感應元件檢測經(jīng)所述導光柱進入的光。與傳統(tǒng)的光照傳感器相比，本發(fā)明的光照傳感器的結構簡單、制造方便，且成本低。
文檔編號G01J1/42GK102455213SQ20101052885
公開日2012年5月16日 申請日期2010年10月30日 優(yōu)先權日2010年10月30日
發(fā)明者王曉偉, 賴英乾 申請人:比亞迪股份有限公司