一种变色反光制品的制作方法

本发明涉及交通领域的定向反光制品，特别是涉及一种变色反光制品。

背景技术：

现有的定向反光装置包括玻璃微珠结构制品和全反射内直角反射器结构制品，定向反光装置可以将入射光按原入射方向反射出去，广泛应用于交通制品、车辆无源警示灯。中国专利公告申请号：cn88106181.6-全方位定向反光贴片披露了定向反射制品的原理及工艺。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种变色反光制品，用于提供能见度的被动式反光系统，如交通路标，实现如远处为绿色反光、近处变为红色反光，如车辆的被动式反光灯，变色反光制品贴在车身适当位置，直行时为黄色反光、转弯是为红色反光，或转弯时为绿、红闪烁，包括但不限于，可以区分车辆的行驶状态或停车状态。

本发明采用的技术方案是：

一种变色反光制品，其特征是：反光制品包括第一反光单元和第二反光单元，所述第一反光单元反射第一色光，所述第一反光单元响应于第一入射角度的光线的定向返回，所述第一反光单元不响应于第二入射角度的光线的定向返回，所述第二反光单元反射第二色光，所述第二反光单元响应于第二入射角度的光线的定向返回，所述第二反光单元不响应于第一入射角度的光线的定向返回，由光源发出包括所述的第一入射角度光线和第二入射角度光线，当光源和所述反光制品发生相对运动时，所述第一反光单元的第一色光和第二反光单元的第二色光发生交替变色变化。

所述的变色反光制品，其特征是：反光单元是透明物质制成的内直角反射器，其三个介质面负责入射光的全反射，第一入射角度的光线入射第一反光单元的任何一个介质面均发生全反射，且所述发生全反射的光线入射至第一反光单元的其它介质面依然发生全反射，第二入射角度的光线入射第一反光单元的三个介质面中至少一个介质面不发生全反射，第二入射角度的光线入射第二反光单元的任何一个介质面均发生全反射，且所述发生全反射的光线入射至第二反光单元的其它介质面依然发生全反射，第二入射角度的光线入射第一反光单元的三个介质面中至少一个介质面不发生全反射。

所述的变色反光制品，其特征是：反光单元是透明物质制成的内直角反射器，其三个介质面负责入射光的全反射，第一入射角度的光线大于临界角入射第一反光单元的任何一个介质面发生全反射，且所述发生全反射的光线入射至第一反光单元的其它介质面依然大于临界角，第二入射角度的光线小于临界角入射第一反光单元的三个介质面中至少一个介质面，第二入射角度的光线大于临界角入射第二反光单元的任何一个介质面均发生全反射，且所述发生全反射的光线入射至第二反光单元的其它介质面依然大于临界角，第二入射角度的光线小于临界角入射第一反光单元的三个介质面中至少一个介质面。

所述的变色反光制品，其特征是：反光单元由球形透镜及和该球形透镜同心的球形反光镜构成，该反光单元的反光角度范围是δ，30度≤δ≤60度。

进一步，所述反光单元的球形反光镜半径为r1，球形反光镜碗口直径为l，该反光单元的反光角度范围是δ，sin(δ/2)=(l/2)/r1，l＜2r2。

再进一步，球形透镜的焦距为f，r1=f。

再进一步，所述球形透镜由折射率为2的透明物质制成。

所述的变色反光制品，其特征是：第一反光单元相邻第二反光单元组成阵列制成一块反光板。

所述的变色反光制品，其特征是：第一反光单元组成阵列为第一反光板正面，第二反光单元组成阵列为第二反光板正面，第一反光板正面和第二反光板正面相连，第一反光板和第二反光板之间的夹角为β，90度≤β≤180度。

所述的变色反光制品，其特征是：反光单元由球形透镜及和该球形透镜同心的球形反光镜构成，该反光单元的反光角度范围是δ，第一反光单元组成阵列为第一反光板正面，第二反光单元组成阵列为第二反光板正面，第一反光板正面和第二反光板正面相连，第一反光板和第二反光板之间的夹角为β，β=90度，δ=56度。

进一步，球形反光镜半径为r1，球形反光镜碗口直径为l，sin(δ/2)=(l/2)/r1，l＜2r2。

再进一步，球形透镜的焦距为f，r1=f。

再进一步，所述球形透镜由折射率为2的透明物质制成。

所述的变色反光制品，其特征是：第一反光单元组成阵列为第一反光板正面，第二反光单元组成阵列为第二反光板正面，第一反光板正面和第二反光板反面相连，第一反光板和第二反光板之间的夹角为§，0度＜§≤90度。

进一步，第一反光板和第二反光板之间的夹角为：30度≤§≤60度。

所述的变色反光制品，其特征是：第一色光为透明、或绿色、或黄色，第二色光为红色。

所述的变色反光制品，其特征是：第一反光板和路牙直线的夹角为γ，90度≤γ≤100度。

本发明的有益效果是：本发明的目的是提供一种变色反光制品，用于提供能见度的被动式反光系统，如交通路标，实现如远处为绿色反光、近处变为红色反光，如车辆的被动式反光灯，变色反光制品贴在车身的适当位置，直行时为黄色反光、转弯是为红色反光，或转弯时为绿、红闪烁，包括但不限于，可以区分车辆的行驶状态或停车状态。

附图说明

图1为构成内直角反射器的立方体说明。

图2为立方体中内直角反射器的一种形式。

图3为立方体中内直角反射器的另一种形式。

图4为本发明原理说明图。

图5为本发明第一反光板和第二反光板以一定角度相连的实施方案。

图6为图5实施方案的光学原理图。

图7为本发明采用球形透镜、球形反光镜的球形反光单元阵列的实施方案。

图8为球形透镜、球形反光镜构成的球形反光单元的原理图。

图9为本发明采用球形反光单元阵列实施方案中δ角选取原理。

图10为本发明采用第一反光板正面和第二反光板反面相连的实施方案。

图11为第一反光单元相邻第二反光单元组成阵列制成一块反光板的实施方案。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为构成内直角反射器的立方体说明，立方体为abcd-a1b1c1d1，立方体内任一内直角都构成内直角反射器，内直角反射器可以将任意角度入射的光线通过至少两次反射使入射光原路返回，如果内直角反射器由折射率n1的透明物质制成，内直角反射器置于折射率为n2的空间中，当n1中的光线入射至内直角反射器的一个介质面时将发生折射，当折射角等于90°时入射光线在介质分界面上被全部反射，即全反射，折射角等于90°时的入射角称为临界角α0，sinα0=n2/n1，设空气折射率n2=1,则sinα0=1/n1。图2为立方体中内直角反射器的一种形式，dd1c1c介质面为101反光面，aa1d1d介质面为102反光面，a1b1c1d1介质面为103反光面，当光源105的光线射向该内直角反射器时，光线原路返回至光源处观察者的眼睛104。图3为立方体中内直角反射器的另一种形式，dd1c1介质面为101反光面，dd1a1介质面为102反光面，a1c1d1介质面为103反光面。

图4为本发明原理说明图，为了方便说明，将内直角反射器简化为平面二维形式，由第一反光单元10组成阵列制成第一反光板100，由第二反光单元20组成阵列制成第二反光板200，401为路牙，402为车辆。车辆行驶中相对于本发明制品由远及近，远距离时，车灯近似于平行光入射本发明制品，即第一入射角度光线1000，第一入射角度光线1000以α1角度入射第一反光单元10中的一个介质面，该介质的临界角为α0，由于α1＞α0，所以在该介质面发生全反射，全发射后射向该反光单元的另外一个介质面，同样发生全反射，这样该第一入射角度光线1000原路返回，第一入射角度光线1000以α2角度入射第二反光单元20中的一个介质面，该介质的临界角为α0，由于α2＜α0，光线折射后穿出该介质面，无光线返回，由于第一反光单元反射第一色光，所以在远距离车辆观察者获得第一色光的颜色；近距离时，车灯以斜角入射本发明制品，即第二入射角度光线2000，第二入射角度光线2000虽然在第一反光单元10中的一个介质面发生了全反射，但在该反光单元的第二个介质面没有全反射角度条件，光线被折射穿出该介质面，无光线返回，第二入射角度光线2000入射第二反光单元的一个介质面发生全反射后射入该反光单元的另外一个介质面依然发生全反射，这样该第二入射角度光线2000原路返回，由于第二反光单元反射第二色光，所以在近距离车辆观察者获得第二色光的颜色；如此，车辆观察者由远及近获得第一色光变为第二色光的效果，在实际应用中，如第一色光为透明（车灯本色）或绿色，第二色光为红色，这样驾驶人员对于远处为行驶安全方向（车灯本色或绿色反光），而近处为红色警觉方向（红色反光），能起到更好的警示效果。

本发明制品的形式可以是所述第一反光单元组成阵列制成第一反光板，所述第二反光单元组成阵列制成第二反光板，第一反光板和第二反光板连接。

或所述第一反光单元相邻第二反光单元组成阵列（即第一反光单元和第二反光单元相互间隔）制成一块反光板。

图5为本发明第一反光板和第二反光板以一定角度相连的实施方案，第一反光板100和第二反光板200以β角相连，所述第一反光单元组成阵列为第一反光板正面，第二反光单元组成阵列为第二反光板正面，第一反光板正面和第二反光板正面相连，第一反光板和第二反光板之间的夹角为β，90度≤β≤180度。第一反光板和路牙直线的夹角为γ，具体可以考虑为：假设道路为八车道，假设单一行车道宽2m，则车辆位于中间的位置距离路牙为2m*4=8m，假设车辆远距离照射路牌距离为60m，则1度对应的周长距离为60*3.14(∏)/180≈1m/度，所以满足8m/1m/度=8度即可，所以90度≤γ≤98度，放宽范围为：90度≤γ≤100度。

图6为图5实施方案的光学原理图，为了方便说明，将内直角反射器简化为平面二维形式，由第一反光单元10组成阵列制成第一反光板100，由第二反光单元20组成阵列制成第二反光板200，401为路牙，402为车辆。车辆行驶中相对于本发明制品由远及近，远距离时，第一入射角度光线1000以α3角度入射第一反光单元10中的一个介质面，该介质的临界角为α0，由于α3＞α0，所以在该介质面发生全反射，全发射后射向该反光单元的另外一个介质面，同样发生全反射，这样该第一入射角度光线1000原路返回，第一入射角度光线1000以α4角度入射第二反光单元20中的一个介质面发生全反射后继续射向该反光单元的另外一个介质面（该介质面不满足全反射条件）穿出，无光线返回，由于第一反光单元反射第一色光，所以在远距离车辆观察者获得第一色光的颜色；近距离时，车灯以斜角入射本发明制品，即第二入射角度光线2000，第二入射角度光线2000在第一反光单元10中的该介质面没有全反射角度条件，光线被折射穿出该介质面，无光线返回，第二入射角度光线2000入射第二反光单元的一个介质面发生全反射后射入该反光单元的另外一个介质面依然发生全反射，这样该第二入射角度光线2000原路返回，由于第二反光单元反射第二色光，所以在近距离车辆观察者获得第二色光的颜色；如此，车辆观察者由远及近获得第一色光变为第二色光的效果，在实际应用中，如第一色光为透明（车灯本色）或绿色，第二色光为红色，这样驾驶人员对于远处为行驶安全方向（车灯本色或绿色反光），而近处为红色警觉方向（红色反光），能起到更好的警示效果。

本发明制品的形式可以是所述第一反光单元组成阵列制成第一反光板，所述第二反光单元组成阵列制成第二反光板，第一反光板正面和第二反光板正面相连，第一反光板和第二反光板之间的夹角为β，90度≤β≤180度。

图7为本发明采用球形透镜、球形反光镜的球形反光单元阵列的实施方案，由第一球形反光单元11组成阵列制成第一反光板100，由第二球形反光单元21组成阵列制成第二反光板200，第一反光板和第二反光板相连，第一反光板和第二反光板之间的夹角为β，90度≤β≤180度，401为路牙，402为车辆。车辆行驶中相对于本发明制品由远及近，远距离时，第一入射角度光线1000入射第一球形反光单元11后原路返回，另一第一入射角度光线1000入射第二球形反光单元21后未能照射到该球形反光单元的球形反光镜，穿出球形透镜，无光线返回，由于第一球形反光单元反射第一色光，所以在远距离车辆观察者获得第一色光的颜色；近距离时，车灯以斜角入射本发明制品，即第二入射角度光线2000，第二入射角度光线2000在第一球形反光单元11中未照射到球形反光单元的球形反光镜，光线穿出该该球形反光单元的球形透镜，无光线返回，第二入射角度光线2000入射第二球形反光单元射入该球形反光单元的球形透镜，通过球形透镜聚焦至球形反光镜，球形反光镜将光线反射后再由球形透镜发散后原路返回，由于第二球形反光单元反射第二色光，所以在近距离车辆观察者获得第二色光的颜色；如此，车辆观察者由远及近获得第一色光变为第二色光的效果，在实际应用中，如第一色光为透明（车灯本色）或绿色，第二色光为红色，这样驾驶人员对于远处为行驶安全方向（车灯本色或绿色反光），而近处为红色警觉方向（红色反光），能起到更好的警示效果。

图8为球形透镜、球形反光镜构成的球形反光单元的原理图，该球形反光单元配合图7采用球形透镜、球形反光镜的球形反光单元阵列的实施方案，球形透镜的半径为r2，同球心的球形反光镜的半径为r1，球形反光镜的碗口直径为l，碗口边缘和球心的连线分别为ab和cd，ab和cd的夹角为δ，所以球形反光单元的反光角度范围是δ，sin(δ/2)=(l/2)/r1，由于l＜2r2，所以δ的视角范围是小于180度的，且视角δ越小变色越灵敏，但会减少观察范围，具体可以考虑为：假设道路为八车道，假设单一行车道宽2m，则车辆位于中间的位置距离路牙为2m*4=8m，假设车辆近距离照射路牌距离为6m，则1度对应的周长距离为6*3.14(∏)/180≈0.1m/度，所以满足8m/0.1m/度=80度即可，所以设定最大δ=80度，同理，假设车辆远距离照射路牌距离为60m，则1度对应的周长距离为60*3.14(∏)/180≈1m/度，所以满足8m/1m/度=8度即可，所以设定最小δ=8度，即δ的角度范围可以是8度~80度之间的某个值。图中可以看出，801入射光线通过球形透镜但没有被聚焦到球形反光镜，所以光线不会被返回，802入射光线通过球形透镜聚焦在球形反光镜上，球形反光镜反射后通过球形透镜发散使802光线原路返回，这里设球形透镜的焦距为f，r1=f。进一步，在图7采用球形透镜、球形反光镜的球形反光单元阵列的实施方案中，参照图9为本发明采用球形反光单元阵列实施方案中δ角选取原理，假设道路为八车道，假设单一行车道宽2m，则车辆位于中间的位置距离路牙为2m*4=8m，假设车辆刹车距离12m，考虑到刹车前必须看到第二反光板的红色反光（设置第一反光板100为透明色或绿色，第二反光板200为红色），参照901计算模型，tanδ=12/8=1.5，所以δ=56度。最后综合实际应用δ的选取范围为:30度≤δ≤60度。

图10为本发明采用第一反光板正面和第二反光板反面相连的实施方案，由内直角反射器反光单元组成阵列制成反光板，或由球形透镜反光单元组成阵列制成反光板，第一反光板100和第二反光板200以§角相连，第一反光板100的反光面（正面）和第二反光板200的背面相连（不反光的面），第二反光板200的反光面（正面）和第一反光板100的背面相连（不反光的面），0度＜§≤90度。具体可以考虑为：设第二反光板200和路牙直线401垂直，假设道路为八车道，假设单一行车道宽2m，则车辆位于中间的位置距离路牙为2m*4=8m，假设车辆刹车距离12m，考虑到刹车前必须看到第二反光板的红色反光（设置第一反光板100为透明色或绿色，第二反光板200为红色），参照1001计算模型，tan§=8/12=0.67，所以§=34度。进一步，考虑到普遍要求，§范围可以是:30度≤§≤60度。

图11为第一反光单元相邻第二反光单元组成阵列制成一块反光板的实施方案，由第一反光单元10相邻第二反光单元20组成阵列制成一块反光板1101，假设第一反光单元10由绿色透明物质制成，第二反光单元20由红色透明物质制成，图中第一角度入射光线1000被定向返回获得绿色效果，第二角度入射光线2000被定向返回获得红色效果，如果反光板1101和车辆灯光相对运动（入射光线角度变化），驾驶员将获得绿、红交替的变色效果。

本发明所述球形反光单元的球形透镜可以是细小的玻璃微珠，其折射率在2左右，采用蒸镀获得球形反光镜，本发明所述内直角反射器的反光单元采用透明材料制成微小结构，透明材料的颜色决定其反射色光，微小结构组成阵列制成反光板。凡在本发明的精神和原则之内，作出的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。