一种实现车载信号灯的新型光学系统的制作方法

本发明涉及一种车载信号灯光学装置，具体地，涉及一种实现车载信号灯的新型光学系统。

背景技术：

随着消费者对汽车造型审美的要求越来越高，同时汽车信号灯逐步过渡到led光源，车灯与车体的一体化融合设计等，使得车灯内部空间越来越小，这对led信号灯的设计提出了越来越高的要求。

当前信号灯设计常用的聚光器有抛物面反射式和直射式聚光器形式，如图5，图6所示。对于反射式聚光器，当上下开口(如图5中上下二条边的距离)较大时，要么需要较大的纵向空间，要么将抛物面焦距做大从而导致光学效率降低，这两点对信号灯的设计都不利；对于直射式聚光器，往往led直射位置(如图6中央内凹部位)能量较大，点灯均匀性难以得到保障，同时要想做到较大的长宽比(即开口长度大于宽度的两倍以上)，往往需要较大的纵深空间或者牺牲效率增加led数量，这些同样不利于有限空间中的信号灯设计。这就要求我们设计出一种新的光学系统，从而有效降低光学零部件对空间的要求以及不影响点灯均匀性的同时，增加信号灯发光面的长宽比。

随着车灯系统的发展，模块化设计得到越来越多的运用,比如前照灯中的pes以及电子控制模块，本光学系统可以做成标准光学系统模块，将模块用作不同功能的灯具中，从而有利于整个车灯开发周期的缩短和成本的降低。

本光学系统多个标准件组合在一起可以实现信号灯中的尾灯、制动灯、转向灯以及倒车灯等功能，具有较强的通用性；通过多个该系统的有机组合，可以得到造型丰富的不同功能信号灯。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：对于上下开口较大且纵向空间较小或者上下开口较小的反射式信号灯，其光学效率偏低且点灯均匀性难以得到保障；同样对于直射式聚光器，在纵向空间有限的情况下，也无法做到较大长宽比的同时，保持较高的效率和点灯效果。本发明的目的在于提供一种新型的车载信号灯光学系统，该光学系统可以得到较大的长宽比发光面，从而获得点灯均匀的信号灯。

即，本发明的目的是生成一个标准光学系统，其可以作为车载信号灯的子系统，多个该系统可以自由组合，从而形成不同造型的信号灯；通过使用不同的光源，即可以满足不同信号灯的法规要求；与传统结构相比(如图5，图6)，该光学系统的结构特点是发光面成长条状，光学特点是光线入射方向与出光面垂直，光线经过两次全反射，从而可以减小灯具横向尺寸的要求；点灯效果均匀，且可以头尾相连构成发光长条，也可以自由组合，形成丰富的造型。

本发明采用的技术方案是：

一种实现车载信号灯的新型光学系统，包括一条状结构，所述条状结构包括光线转换自由曲面(2)，光线偏折台阶面(3)及出射面(4)，其特征在于：

还包括光线聚焦准直面(1)，led光线由光线聚焦准直面(1)进入该光学系统并在该面的作用下被准直成平行光线，

平行光线在光线转换自由曲面(2)的作用下被转换，并被均匀分布到光线偏折台阶面(3)，

通过偏折台阶面(3)将所述光线均匀转换到出射方向上，通过出射面(4)均匀发出。

根据本发明所述的信号灯光学系统，其特征在于：

所述光学系统的光线入射方向与出射面垂直。

根据本发明所述的信号灯光学系统，其特征在于：

所述光线转换自由曲面为一具有连续渐变曲率的自由曲面，所述光线转换自由曲面和出射面成40-50度设置。

根据本发明所述的信号灯光学系统，其特征在于：

所述光线偏折台阶面(3)为具有多排横向、与转换自由曲面(2)对应的光学偏折台阶的条状光线偏折面，根据光线转换自由曲面(2)转换来的光线方向，所述光线偏折台阶面(3)的每个台阶面的设置方向可作出调整，从而使得通过光线偏折台阶面(3)的每个台阶面偏折后的光线均朝向出光方向；

所述光线偏折台阶面(3)的各排台阶面依据离转换自由曲面(2)的距离，其高度逐渐变高，其台阶面偏折角度逐渐变小。

根据本发明所述的信号灯光学系统，所述光线偏折台阶面(3)其长度方向截面呈锯齿形。

根据本发明所述的信号灯光学系统，其特征在于：

所述偏折台阶面高度为0.2-0.5mm之间，偏折角度在45-60度之间。

根据本发明，随着条状横向尺寸的调整，其台阶面的高度和偏折角度可调。

根据本发明所述的信号灯光学系统，其特征在于：出射面(4)表面为平面或相邻的柱状花纹等微结构。

优选的是，为柱状花纹，其示意图如图7所示。

从而可提高发光面的均匀性。

根据本发明所述的信号灯光学系统，其特征在于：可以将表面相邻的柱状花纹做成扩散状。

由此提高出射面对信号灯光型的控制。

根据本发明所述的信号灯光学系统，其特征在于：所述信号灯光学系统条状结构长度在40-100mm，所述信号灯光学系统条状结构长度优选为40-60mm。

根据本发明所述的信号灯光学系统，其特征在于：所述信号灯光学系统条状结构宽度在4-6mm，高6-10mm。

优选的是，所述信号灯光学系统宽度在4-5mm，高7-8mm。

根据本发明，led光线由光线聚焦准直面(1)进入该系统并在该面的作用下准直成平行光线，之后平行光线在光线转换自由曲面(2)的作用下转换均匀分布到光线偏折台阶面(3)，再通过偏折台阶面(3)将光线均匀地转换到出射方向上，最终通过出射面(4)均匀发出。

光线转换自由曲面(2)将光线聚焦准直面(1)收集的平行光进行方向转换，将原本能量分布不均匀的平行光均匀地转换到台阶面(3)上，光线转换自由曲面(2)可以根据整个系统开口长度做出相应调整；偏折台阶面(3)根据光线转换自由曲面(2)转换来的光线方向，每个台阶面的方向作出调整，从而使得通过台阶面(3)偏折后的光线朝向出光方向，因此其台阶面逐渐变宽，角度渐变；同时根据系统横向开口大小，该台阶面所在的基准面的倾斜角度及台阶个数是可调的；出射面(4)表面为柱状花纹，从而提高发光面的均匀性，为了提高出射面对信号灯光型的控制，可以将表面相邻的柱状花纹做成扩散不一致。当然对于出射面(4)也可以是一张平面或者是鱼眼花纹，不同的花纹有不同的外观特征以及不同的点灯效果。

本发明的光学系统可以作为车载信号灯的子系统，多个该系统可以自由组合，从而形成不同造型的信号灯；通过使用不同的光源，即可以满足不同信号灯的法规要求；与传统结构相比(如图5，图6)，该光学系统的结构特点是发光面成长条状，光学特点是光线入射方向与出光面垂直，光线经过两次全反射，从而可以减小灯具横向尺寸的要求；点灯效果均匀，且可以头尾相连构成发光长条，也可以自由组合，形成丰富的造型。

本发明的有益效果是：

1.本发明利用了多次光学转换，可以将整个发光面积得到有效的扩展，使得纵向深度较短，发光面长宽比较大，有效降低光学零部件对空间的要求。

2.本发明光学系统led位于发光区域以外，可以获得长宽比较大的均匀条状发光面，在保证信号灯配光合格的同时结构紧凑，看不到led直接发出的亮斑。

灯具点亮时不会形成led直射光亮斑，点灯均匀性很好；

3.本光学系统多个标准件组合在一起可以实现信号灯中的尾灯、制动灯、转向灯以及倒车灯等功能，具有较强的通用性。

附图说明

图1为图2本发明的光学系统结构的俯视图；

图2为本发明的光学系统结构的主视图；

图3为图2本发明的光学系统结构的左视图；

图4是本光学系统的光线传输示意图；

图5为以往的反射式聚光器示意图；

图6为以往的直射式聚光器示意图；

图7为出射面(4)表面柱状花纹示意图。

以上图中的各部件的标号：1-入射光线聚焦准直面，2-光线转换自由曲面，3-光线转换台阶面，4-出射面。

具体实施方式

实施例

为了能更好地理解本发明的上述技术方案，下面结合附图和实施例进行进一步地详细描述。

如图4所示，一种实现车载信号灯的新型光学系统，包括一条状结构，所述条状结构包括光线转换自由曲面(2)，光线偏折台阶面(3)及出射面(4)。led光线通过光线聚焦准直面(1)进入该系统并在其作用下准直成平行光线，之后平行光线在光线转换自由曲面(2)的作用下转换均匀分布到光线偏折台阶面(3)，再通过偏折台阶面(3)将光线均匀地转换到出射方向上，最终通过出射面(4)均匀发出，得到光线均匀的点灯效果。

在本实施例中，所述光学系统的光线入射方向与出射面垂直，所述光线转换自由曲面为一具有连续渐变曲率的自由曲面，所述光线转换自由曲面和出射面成约45度设置。

所述信号灯光学系统长度优选为40-60mm，所述信号灯光学系统宽度在4-6mm，高6-10mm。

所述光线偏折台阶面(3)为具有多排横向、与转换自由曲面(2)对应的光学偏折台阶的条状光线偏折面，其长度方向截面呈锯齿形。根据光线转换自由曲面(2)转换来的光线方向，所述光线偏折台阶面(3)的每个台阶面的设置方向可作出调整，从而使得通过光线偏折台阶面(3)的每个台阶面偏折后的光线均朝向出光方向；

所述光线偏折台阶面(3)的各排台阶面依据离转换自由曲面(2)的距离，其高度逐渐变高，其台阶面偏折角度逐渐变小。

所述偏折台阶面高度为0.2-0.5mm之间，偏折角度在45-60度之间，且随着条状横向尺寸的调整，其台阶面的高度和偏折角度可调。

出射面(4)表面柱状花纹，如图7所示。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明的技术方案，而并非用作为对本发明的限定，任何基于本发明的实质精神对以上所述实施例所作的变化、变型，都将落在本发明的权利要求的保护范围内。