专利名称：Led交通号志灯的制作方法
技术领域：
本实用新型系关于一种交通号/志灯，尤其是一种利用LED(lightemitting diode，发光二极管)光源，并设有特殊双层结构之内罩与前罩，以使LED光源所发射之光线更为均匀，且具有分割像效果之LED交通号志灯。
背景技术：
LED光源由于具有耗电量低、发光效率高以及使用寿命长等优点，加上近来制造技术之进步，LED光源之发光亮度更甚于以往，且其成本亦逐渐降低，有着逐步取代传统灯泡或日光灯之态势。有鉴于此，为大幅减低用电以节省能源，并降低灯泡更换成本，各国纷纷更换原传统以灯泡作为光源之交通号志灯，而代之以LED交通号志灯。透过较高亮度之LED，可加强各灯色之辨识性，并避免利用传统灯泡时容易因太阳光反射而产生的太阳幻影(sun-phantom)，以减少驾驶人因误判所造成的危险。然而，LED有其光线射角之限制，对于仅设置透明灯罩之LED交通号志灯，其并无法发挥较佳发光与辨识之效果(视角较窄)，后来虽有装设透镜之改良，但仅集中加强亮度，而仍无法使位于交通号志下方之驾驶人或行人，达到轻易辨识以及较佳光发光效率之效果。
后来则有如图1和图2所示之现有技术的改良，该现有技术仅设有单一供光源透射之灯罩镜面10，该灯罩镜面10其光入射面11上设有复数个带状镜柱13，各该带状镜柱13分别包括一弧面131、一平面132、一凸曲面133以及一垂直面134等区块，该凸曲面133上并设有复数个弧形凸柱1331。该带状镜柱13所设置位置系相对于LED 20之位置，当光线由个别LED 20发出后，首先由该光入射面11进入该灯罩镜面10上相对应之带状镜柱13，透过该带状镜柱13上不同区块镜面之折射，最后由光出射面12以偏向水平线下方之方向射出，投射到交通用路人的视觉范围内。虽然该光线能够偏折集中到一般人之视角范围中，使提高亮度、增加辨识性，但该现有技术却存在着光亮带21与光暗带22相互间隔，所造成光布不均之缺失。另一方面，LED其光线经镜面折射后，仍能清楚区别个别LED像射，并无法将整体LED光源形成一光均匀化之平面，对于辨识性之加强仍然有限，且较不美观。
发明内容
为改善LED光线经灯罩镜面折射后所产生明暗带状之光布不均的现象，并进一步均匀化个别LED之像射，本实用新型将提供一种特殊设计之前罩与内罩双层结构，将LED光源所发出之光线，一方面维持集中后偏向斜下方投射之方向，使道路利用人得以轻易辨识，同时藉由该前罩及该内罩之光折射，解决以往明暗光带分布以及LED单一像射之缺点，使投射出之光线更加均匀，也使LED能够透过分割像，使LED交通讯号灯整体之射光更容易清楚辨识，同时也增加该LED发光时之美观性。
本实用新型包括一LED光源，该LED光源系一电路板上耦接有复数个分布排列之LED；一前罩，该前罩包括一入射面与一出射光面，该入射面上分布排列有复数个镜块，各该镜块上并再设有复数个小镜面；以及一内罩，该内罩系设于所述LED光源与所述前罩之间，该内罩包括一光入射面与一出射面，其中该出射面设有以中心线为垂直轴，而与该中心线成一定角度之复数个镜柱。其中，该些镜块可为六边形，并呈蜂巢状排列，其垂直与水平镜面曲率可为相同或相异，该些镜块上所设之小镜面其垂直与水平镜面曲率亦可为相同或相异。
另外，各该镜柱由中心线向左右延伸后可形成一V字形排列，或是由中心线向左右延伸后向上弧弯，而呈现一U字形排列，甚至于该中心线之中点处垂直有一水平线，使该水平线上方之该些镜柱由中心线向左右延伸后向下弧弯，而该水平线下方之该些镜柱则由中心线向左右延伸后向上弧弯，形成一呈同心圆之镜柱排列。另一方面，该光入射面可进一步设有复数个垂直镜柱，且该些垂直镜柱与该中心线相平行，可用以均匀化水平方向之光线；该光入射面亦可进一步设有复数个排列布满该光入射面之小凸镜，该些小凸镜之垂直与水平镜面曲率可为相同或相异，而其排列方式可为矩阵或是蜂巢状。
LED所发出之光线先藉由该内罩之分割像作用，将LED像射分割成数个，再经过该前罩之配光作用，将光线偏折向下，并将之均匀化，使得个别LED像射得以先分割成复数个分割像，增加光线之分布性后，再经由前罩二次均匀化，产生较以往光线均匀且发光时较美观之LED交通号志投射灯。
以下将配合附图进一步说明本实用新型的实施方式，下述所列举的实施例系用以阐明本实用新型，并非用以限定本实用新型之范围，任何熟悉此技艺者，在不脱离本实用新型之精神和范围内，当可做些许更动与润饰，因此本实用新型之保护范围当视后附之权利要求书所界定者为准。
图1系现有技术前罩之示意图。
图2系现有技术前罩经LED照射之光径侧视示意图。
图3系本实用新型实施例之剖视示意图。
图4系本实用新型实施例内罩之示意图。
图5系图4镜块之局部放大示意图。
图6系本实用新型实施例前罩从光出射面观察之前视平面图。
图7系本实用新型实施例内罩之示意图。
图8系本实用新型实施例内罩从出射面观察之前视平面图。
图9系本实用新型实施例LED光源示意图。
图10系本实用新型实施例经LED照射之光径侧视示意图。
图11系本实用新型第二实施例经LED照射之光径侧视示意图。
图12系本实用新型第三实施例内罩出射面之示意图。
图13A系本实用新型第四实施例内罩出射面之示意图。
图13B系本实用新型第四实施例内罩出射面沿A-A线之剖视图。
图14系本实用新型第五实施例内罩光入射面之示意图。
图15系本实用新型第五实施例内罩经LED照射之光径上视示意图。
图16系本实用新型第六实施例内罩光入射面之示意图。
图中10灯罩镜面11光入射面 12光出射面13带状镜柱 131弧面132平面133凸曲面1331弧形凸柱134垂直面20LED21光亮带 22光暗带30前罩31入射面 311镜块312小镜面 32光出射面40内罩41光入射面 42出射面421镜柱422镜柱组4221中央镜柱 4222弧曲部423圆弧镜柱424小圆凸镜43光出射面 431镜柱432镜柱组 44中心线45水平线50LED光源51LED 52电路板53分割像 54光线55分割像 56光线60内罩62出射面 621镜柱70内罩71光入射面 72出射面
721镜柱722同心圆弧凹沟7221弧凸面 7222弧凹面80内罩81光入射面 811垂直镜柱90内罩91光入射面 911小凸镜具体实施方式
请参阅图3，本实用新型的实施例包括一前罩30、一内罩40与一LED光源50。该前罩30包括一入射面31与一光出射面32，而该内罩40则包括一光入射面41与一出射面42。至于LED光源50则包括一电路板52，该电路板52上并耦接有复数个分布排列之LED 51(请同时参阅图9)。该LED 51所发出之光线先经该内罩40之折射作用，再经过该前罩30之第二次折射，由该光出射面32投射出去。
请同时参阅图4至图6，该些图为本实用新型实施例前罩30之示意图。该前罩30之该光出射面32系一平整光滑镜面，其可为平面镜面、凸透镜面或凹透镜面。而该入射面31则系一由复数个六边形镜块311以蜂巢状排列所组成之镜面。各该镜块311其垂直与水平镜面曲率可为相同或是相异。该镜块311，除六边形外，亦可为其它多边形或多种多边形之组合。各该镜块311上并同时设有复数个小镜面312(请参阅图5)，该些小镜面312形状为四边形并以矩阵方式排列布满该镜块311，各该小镜面312其形状亦可为其它多边形或圆形，同时其垂直与水平镜面曲率可相同或是相异。
请参阅第七与图8，该二图为本实用新型实施例内罩40之示意图。该内罩40系设于该LED光源50与该前罩30之间，该内罩40之光入射面41为一平整光滑镜面，其可为平面镜面、凸透镜面或凹透镜面。而该出射面42则设有以中心线44为垂直轴，而与该中心线44成θ角度之复数个镜柱421，该些镜柱421所设之该θ角度系依LED光源50上该些LED 51于电路板52所排列之θ角度而设(请同时参阅图9)。本实施例中，以中心线44为垂直轴，左右之该些镜柱421相互排列成一V字形。该些镜柱421可以五个为一组，并于该出射光面之边缘处弯曲相接成一弧曲部4222，而形成一镜柱组422，各该柱镜组中央之镜柱为一中央镜柱4221，该中央镜柱4221设置位置系对应于该LED 51之排列位置。该镜柱组422亦可以更多之奇数个镜柱为一组，但个别镜柱之柱宽应随之调窄，以使每一镜柱组得对应于每一列之LED排列。该些镜柱组422与该出射光面42之边缘相接触之镜面上可进一步设有复数个圆弧镜柱423与复数个小圆凸镜424，使镜面上非镜柱421之部分，仍能透过该些圆弧镜柱423与该些小圆凸镜424，提供适当之光线折射，以保持交通号志光线投射之圆形边界。
请参阅图10，该图系本实用新型实施例经LED 51照射之光径侧视示意图。由该LED 51所发射出之光线，首先由该内罩40之光入射面41进入该内罩40，该光线进一步经过该出射面42所设镜柱421之折射，其中该LED 51系对应到每一镜柱组422中之中央镜柱4221，使该LED 51所发射之光线角度恰可为一镜柱组422所折射。以本实施例为例，一柱镜组422包括5个镜柱421，因此经折射后将产生5个分割像53，该些分割像53使个别LED看起来不再是单一像射，其所形成的5个分割像53可使光面更为均匀。该些形成分割像之光线进一步由入射面31进入该前罩30中，进入同时经过该入射面31上所设镜块之折射，折射之后由光出射面32投射出，该些投射出之光线54，并非对称性地向前方X轴中央收敛，而系向斜下方偏折，如此，可免除偏向上方之光线因道路利用人无法接收所产生之漏失，且将该部分之光线向斜下方偏折后，可同时增加整体之发光亮度。
请参阅图11，倘将图10中各镜柱组422中之各镜柱421之镜面曲率予以扩大而使镜面接近平面时，即为本实用新型之第二实施例。该实例中各该镜柱431所组成之镜柱组432，其将该LED 51所发出之光线折射后，并未在该内罩40与该前罩30之间形成分割像，而系在该前罩30之前方形成分割像55，虽此，亦可达成分割像射使个别发光LED点光源均化之目的。
请参阅图12，该图为本实用新型第三实施例中内罩出射面之示意图。第三实施例中之内罩60，其光入射面亦为一平整光滑镜面，其可为平面镜面、凸透镜面或凹透镜面，而该出射面62则设有一中心线44，复数个镜柱621可由中心线44向左右延伸后向上弧弯，使中心线44左右之该些镜柱621，呈现一U字形排列。另一方面，于本实用新型第四实施例中(请参阅第13A与13B图)，更可于内罩70其出射面72之中心线44的中点处垂直有一水平线45，该水平线45上方之该些镜柱721可由中心线45向左右延伸后向下弧弯，而该水平线45下方之该些镜柱721则由中心线44向左右延伸后向上弧弯，形成一呈同心圆之镜柱排列；该内罩70其光入射面71则为一平整光滑镜面，其可为平面镜面、凸透镜面或凹透镜面。各该镜柱721之间可间隔有一同心圆弧凹沟722，藉由该凹凸面镜之间隔，可将LED所发出之光线加以均匀化(如同图10所呈现之效果)。另一方面，各该同心圆弧凹沟722可进一步包括一弧凸面7221与一弧凹面7222，该弧凸面7221与该弧凹面7222之镜面比例可为相同或相异，而其排列可如图标，由圆心处向外先设以该弧凸面7221，而后为该弧凹面7222，或是将二者位置互换。
本实用新型之第五实施例请参阅图14，本实施例中之内罩80其光入射面81上进一步设有复数个垂直镜柱811，该些垂直镜柱811于该内罩80装设于该LED光源50前时，系与该中心线44相平行(即垂直于水平方向)。该内罩80经LED 51照射之光径示意图请参阅图15，该图中仅示意该光入射面81之光径图，且系一上视图。LED 51所发出之光线56经过该光入射面81与该前罩30之折射后，形成均匀之散射，亦即在水平方向产生较大的投射区域，可增加该交通号志灯左右方向之视角范围，提高光投射效果与辨识性。
本实用新型之第六实施例请参阅图16，本实施例中之内罩90其光入射面91上进一步设有复数个排列布满该光入射面之小凸镜911，该些小凸镜911其垂直与水平镜面曲率可为相同或是相异，而其排列方式可为矩阵或是蜂巢状。藉由该些小凸镜911将LED之光线加以均匀化，产生前述类似分割像之效果，使LED发光时光面均匀，更可因个别LED像射之均化，产生一美观之投射光面。
权利要求1.一种LED交通号志灯，其特征在于，包括一LED光源，该LED光源系一电路板上耦接有复数个分布排列之LED；一前罩，该前罩包括一入射面与一出射光面，该入射面上分布排列有复数个镜块，各该镜块上并再设有复数个小镜面；以及一内罩，该内罩系设于所述LED光源与所述前罩之间，该内罩包括一光入射面与一出射面，其中该出射面设有以中心线为垂直轴，而与该中心线成一定角度之复数个镜柱。
2.如权利要求1所述之LED交通号志灯，其特征在于，各该镜块系六边形，并呈蜂巢状排列。
3.如权利要求1所述之LED交通号志灯，其特征在于，该些镜柱以五个为一组，并于该出射光面之边缘处弯曲相接成一弧曲部，而形成一镜柱组，各该柱镜组中央之镜柱为一中央镜柱，该中央镜柱设置位置系对应于该LED之排列位置。
4.如权利要求1所述之LED交通号志灯，其特征在于，各该镜柱由中心线向左右延伸后向上弧弯，使中心线左右之该些镜柱，呈现一U字形排列。
5.如权利要求1所述之LED交通号志灯，其特征在于，该中心线之中点处垂直有一水平线，该水平线上方之该些镜柱由中心线向左右延伸后向下弧弯，而该水平线下方之该些镜柱则由中心线向左右延伸后向上弧弯，形成一呈同心圆之镜柱排列。
6.如权利要求5所述之LED交通号志灯，其特征在于，各该经镜柱间进一步间隔有一同心圆弧凹沟。
7.如权利要求6所述之LED交通号志灯，其特征在于，各该同心圆弧凹沟进一步包括有一弧凸面与一弧凹面。
8.如权利要求1所述之LED交通号志灯，其特征在于，该光入射面进一步设有复数个垂直镜柱，且该些垂直镜柱与该中心线相平行，藉以均匀化水平方向之光线。
9.如权利要求1所述之LED交通号志灯，其特征在于，该光入射面进一步设有复数个排列布满该光入射面之小凸镜，藉以均匀化水平方向之光线。
10.如权利要求9所述之LED交通号志灯，其特征在于，该些小凸镜系以矩阵方式排列。
专利摘要本实用新型系关于一种交通号志灯，尤其是一种利用LED光源，并设有特殊双层结构之内罩与前罩，以使LED光源所发射之光线更为均匀，且具有分割像效果之LED交通号志灯。本实用新型包括一LED光源，该LED光源系一电路板上耦接有复数个分布排列之LED；一前罩，该前罩包括一入射面与一出射光面，该入射面上分布排列有复数个镜块，各该镜块上并再设有复数个小镜面；以及一内罩，该内罩系设于所述LED光源与所述前罩之间，该内罩包括一光入射面与一出射面，其中该出射面设有以中心线为垂直轴，而与该中心线成一定角度之复数个镜柱。
文档编号G08G1/095GK2807361SQ20052010852
公开日2006年8月16日 申请日期2005年6月1日 优先权日2005年6月1日
发明者谢启堂, 林长青, 黄博亮 申请人:巨虹电子股份有限公司