本發(fā)明涉及一種車載信號(hào)燈光學(xué)裝置，具體地，涉及一種實(shí)現(xiàn)車載信號(hào)燈的新型光學(xué)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著消費(fèi)者對(duì)汽車造型審美的要求越來越高，同時(shí)汽車信號(hào)燈逐步過渡到led光源，車燈與車體的一體化融合設(shè)計(jì)等，使得車燈內(nèi)部空間越來越小，這對(duì)led信號(hào)燈的設(shè)計(jì)提出了越來越高的要求。

當(dāng)前信號(hào)燈設(shè)計(jì)常用的聚光器有拋物面反射式和直射式聚光器形式，如圖5，圖6所示。對(duì)于反射式聚光器，當(dāng)上下開口(如圖5中上下二條邊的距離)較大時(shí)，要么需要較大的縱向空間，要么將拋物面焦距做大從而導(dǎo)致光學(xué)效率降低，這兩點(diǎn)對(duì)信號(hào)燈的設(shè)計(jì)都不利；對(duì)于直射式聚光器，往往led直射位置(如圖6中央內(nèi)凹部位)能量較大，點(diǎn)燈均勻性難以得到保障，同時(shí)要想做到較大的長(zhǎng)寬比(即開口長(zhǎng)度大于寬度的兩倍以上)，往往需要較大的縱深空間或者犧牲效率增加led數(shù)量，這些同樣不利于有限空間中的信號(hào)燈設(shè)計(jì)。這就要求我們?cè)O(shè)計(jì)出一種新的光學(xué)系統(tǒng)，從而有效降低光學(xué)零部件對(duì)空間的要求以及不影響點(diǎn)燈均勻性的同時(shí)，增加信號(hào)燈發(fā)光面的長(zhǎng)寬比。

隨著車燈系統(tǒng)的發(fā)展，模塊化設(shè)計(jì)得到越來越多的運(yùn)用,比如前照燈中的pes以及電子控制模塊，本光學(xué)系統(tǒng)可以做成標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)系統(tǒng)模塊，將模塊用作不同功能的燈具中，從而有利于整個(gè)車燈開發(fā)周期的縮短和成本的降低。

本光學(xué)系統(tǒng)多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件組合在一起可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)燈中的尾燈、制動(dòng)燈、轉(zhuǎn)向燈以及倒車燈等功能，具有較強(qiáng)的通用性；通過多個(gè)該系統(tǒng)的有機(jī)組合，可以得到造型豐富的不同功能信號(hào)燈。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：對(duì)于上下開口較大且縱向空間較小或者上下開口較小的反射式信號(hào)燈，其光學(xué)效率偏低且點(diǎn)燈均勻性難以得到保障；同樣對(duì)于直射式聚光器，在縱向空間有限的情況下，也無法做到較大長(zhǎng)寬比的同時(shí)，保持較高的效率和點(diǎn)燈效果。本發(fā)明的目的在于提供一種新型的車載信號(hào)燈光學(xué)系統(tǒng)，該光學(xué)系統(tǒng)可以得到較大的長(zhǎng)寬比發(fā)光面，從而獲得點(diǎn)燈均勻的信號(hào)燈。

即，本發(fā)明的目的是生成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)系統(tǒng)，其可以作為車載信號(hào)燈的子系統(tǒng)，多個(gè)該系統(tǒng)可以自由組合，從而形成不同造型的信號(hào)燈；通過使用不同的光源，即可以滿足不同信號(hào)燈的法規(guī)要求；與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比(如圖5，圖6)，該光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是發(fā)光面成長(zhǎng)條狀，光學(xué)特點(diǎn)是光線入射方向與出光面垂直，光線經(jīng)過兩次全反射，從而可以減小燈具橫向尺寸的要求；點(diǎn)燈效果均勻，且可以頭尾相連構(gòu)成發(fā)光長(zhǎng)條，也可以自由組合，形成豐富的造型。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種實(shí)現(xiàn)車載信號(hào)燈的新型光學(xué)系統(tǒng)，包括一條狀結(jié)構(gòu)，所述條狀結(jié)構(gòu)包括光線轉(zhuǎn)換自由曲面(2)，光線偏折臺(tái)階面(3)及出射面(4)，其特征在于：

還包括光線聚焦準(zhǔn)直面(1)，led光線由光線聚焦準(zhǔn)直面(1)進(jìn)入該光學(xué)系統(tǒng)并在該面的作用下被準(zhǔn)直成平行光線，

平行光線在光線轉(zhuǎn)換自由曲面(2)的作用下被轉(zhuǎn)換，并被均勻分布到光線偏折臺(tái)階面(3)，

通過偏折臺(tái)階面(3)將所述光線均勻轉(zhuǎn)換到出射方向上，通過出射面(4)均勻發(fā)出。

根據(jù)本發(fā)明所述的信號(hào)燈光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：

所述光學(xué)系統(tǒng)的光線入射方向與出射面垂直。

根據(jù)本發(fā)明所述的信號(hào)燈光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：

所述光線轉(zhuǎn)換自由曲面為一具有連續(xù)漸變曲率的自由曲面，所述光線轉(zhuǎn)換自由曲面和出射面成40-50度設(shè)置。

根據(jù)本發(fā)明所述的信號(hào)燈光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：

所述光線偏折臺(tái)階面(3)為具有多排橫向、與轉(zhuǎn)換自由曲面(2)對(duì)應(yīng)的光學(xué)偏折臺(tái)階的條狀光線偏折面，根據(jù)光線轉(zhuǎn)換自由曲面(2)轉(zhuǎn)換來的光線方向，所述光線偏折臺(tái)階面(3)的每個(gè)臺(tái)階面的設(shè)置方向可作出調(diào)整，從而使得通過光線偏折臺(tái)階面(3)的每個(gè)臺(tái)階面偏折后的光線均朝向出光方向；

所述光線偏折臺(tái)階面(3)的各排臺(tái)階面依據(jù)離轉(zhuǎn)換自由曲面(2)的距離，其高度逐漸變高，其臺(tái)階面偏折角度逐漸變小。

根據(jù)本發(fā)明所述的信號(hào)燈光學(xué)系統(tǒng)，所述光線偏折臺(tái)階面(3)其長(zhǎng)度方向截面呈鋸齒形。

根據(jù)本發(fā)明所述的信號(hào)燈光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：

所述偏折臺(tái)階面高度為0.2-0.5mm之間，偏折角度在45-60度之間。

根據(jù)本發(fā)明，隨著條狀橫向尺寸的調(diào)整，其臺(tái)階面的高度和偏折角度可調(diào)。

根據(jù)本發(fā)明所述的信號(hào)燈光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：出射面(4)表面為平面或相鄰的柱狀花紋等微結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的是，為柱狀花紋，其示意圖如圖7所示。

從而可提高發(fā)光面的均勻性。

根據(jù)本發(fā)明所述的信號(hào)燈光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：可以將表面相鄰的柱狀花紋做成擴(kuò)散狀。

由此提高出射面對(duì)信號(hào)燈光型的控制。

根據(jù)本發(fā)明所述的信號(hào)燈光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：所述信號(hào)燈光學(xué)系統(tǒng)條狀結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度在40-100mm，所述信號(hào)燈光學(xué)系統(tǒng)條狀結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度優(yōu)選為40-60mm。

根據(jù)本發(fā)明所述的信號(hào)燈光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：所述信號(hào)燈光學(xué)系統(tǒng)條狀結(jié)構(gòu)寬度在4-6mm，高6-10mm。

優(yōu)選的是，所述信號(hào)燈光學(xué)系統(tǒng)寬度在4-5mm，高7-8mm。

根據(jù)本發(fā)明，led光線由光線聚焦準(zhǔn)直面(1)進(jìn)入該系統(tǒng)并在該面的作用下準(zhǔn)直成平行光線，之后平行光線在光線轉(zhuǎn)換自由曲面(2)的作用下轉(zhuǎn)換均勻分布到光線偏折臺(tái)階面(3)，再通過偏折臺(tái)階面(3)將光線均勻地轉(zhuǎn)換到出射方向上，最終通過出射面(4)均勻發(fā)出。

光線轉(zhuǎn)換自由曲面(2)將光線聚焦準(zhǔn)直面(1)收集的平行光進(jìn)行方向轉(zhuǎn)換，將原本能量分布不均勻的平行光均勻地轉(zhuǎn)換到臺(tái)階面(3)上，光線轉(zhuǎn)換自由曲面(2)可以根據(jù)整個(gè)系統(tǒng)開口長(zhǎng)度做出相應(yīng)調(diào)整；偏折臺(tái)階面(3)根據(jù)光線轉(zhuǎn)換自由曲面(2)轉(zhuǎn)換來的光線方向，每個(gè)臺(tái)階面的方向作出調(diào)整，從而使得通過臺(tái)階面(3)偏折后的光線朝向出光方向，因此其臺(tái)階面逐漸變寬，角度漸變；同時(shí)根據(jù)系統(tǒng)橫向開口大小，該臺(tái)階面所在的基準(zhǔn)面的傾斜角度及臺(tái)階個(gè)數(shù)是可調(diào)的；出射面(4)表面為柱狀花紋，從而提高發(fā)光面的均勻性，為了提高出射面對(duì)信號(hào)燈光型的控制，可以將表面相鄰的柱狀花紋做成擴(kuò)散不一致。當(dāng)然對(duì)于出射面(4)也可以是一張平面或者是魚眼花紋，不同的花紋有不同的外觀特征以及不同的點(diǎn)燈效果。

本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)可以作為車載信號(hào)燈的子系統(tǒng)，多個(gè)該系統(tǒng)可以自由組合，從而形成不同造型的信號(hào)燈；通過使用不同的光源，即可以滿足不同信號(hào)燈的法規(guī)要求；與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比(如圖5，圖6)，該光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是發(fā)光面成長(zhǎng)條狀，光學(xué)特點(diǎn)是光線入射方向與出光面垂直，光線經(jīng)過兩次全反射，從而可以減小燈具橫向尺寸的要求；點(diǎn)燈效果均勻，且可以頭尾相連構(gòu)成發(fā)光長(zhǎng)條，也可以自由組合，形成豐富的造型。

本發(fā)明的有益效果是：

1.本發(fā)明利用了多次光學(xué)轉(zhuǎn)換，可以將整個(gè)發(fā)光面積得到有效的擴(kuò)展，使得縱向深度較短，發(fā)光面長(zhǎng)寬比較大，有效降低光學(xué)零部件對(duì)空間的要求。

2.本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)led位于發(fā)光區(qū)域以外，可以獲得長(zhǎng)寬比較大的均勻條狀發(fā)光面，在保證信號(hào)燈配光合格的同時(shí)結(jié)構(gòu)緊湊，看不到led直接發(fā)出的亮斑。

燈具點(diǎn)亮?xí)r不會(huì)形成led直射光亮斑，點(diǎn)燈均勻性很好；

3.本光學(xué)系統(tǒng)多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件組合在一起可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)燈中的尾燈、制動(dòng)燈、轉(zhuǎn)向燈以及倒車燈等功能，具有較強(qiáng)的通用性。

附圖說明

圖1為圖2本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的俯視圖；

圖2為本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的主視圖；

圖3為圖2本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的左視圖；

圖4是本光學(xué)系統(tǒng)的光線傳輸示意圖；

圖5為以往的反射式聚光器示意圖；

圖6為以往的直射式聚光器示意圖；

圖7為出射面(4)表面柱狀花紋示意圖。

以上圖中的各部件的標(biāo)號(hào)：1-入射光線聚焦準(zhǔn)直面，2-光線轉(zhuǎn)換自由曲面，3-光線轉(zhuǎn)換臺(tái)階面，4-出射面。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例

為了能更好地理解本發(fā)明的上述技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)行進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

如圖4所示，一種實(shí)現(xiàn)車載信號(hào)燈的新型光學(xué)系統(tǒng)，包括一條狀結(jié)構(gòu)，所述條狀結(jié)構(gòu)包括光線轉(zhuǎn)換自由曲面(2)，光線偏折臺(tái)階面(3)及出射面(4)。led光線通過光線聚焦準(zhǔn)直面(1)進(jìn)入該系統(tǒng)并在其作用下準(zhǔn)直成平行光線，之后平行光線在光線轉(zhuǎn)換自由曲面(2)的作用下轉(zhuǎn)換均勻分布到光線偏折臺(tái)階面(3)，再通過偏折臺(tái)階面(3)將光線均勻地轉(zhuǎn)換到出射方向上，最終通過出射面(4)均勻發(fā)出，得到光線均勻的點(diǎn)燈效果。

在本實(shí)施例中，所述光學(xué)系統(tǒng)的光線入射方向與出射面垂直，所述光線轉(zhuǎn)換自由曲面為一具有連續(xù)漸變曲率的自由曲面，所述光線轉(zhuǎn)換自由曲面和出射面成約45度設(shè)置。

所述信號(hào)燈光學(xué)系統(tǒng)長(zhǎng)度優(yōu)選為40-60mm，所述信號(hào)燈光學(xué)系統(tǒng)寬度在4-6mm，高6-10mm。

所述光線偏折臺(tái)階面(3)為具有多排橫向、與轉(zhuǎn)換自由曲面(2)對(duì)應(yīng)的光學(xué)偏折臺(tái)階的條狀光線偏折面，其長(zhǎng)度方向截面呈鋸齒形。根據(jù)光線轉(zhuǎn)換自由曲面(2)轉(zhuǎn)換來的光線方向，所述光線偏折臺(tái)階面(3)的每個(gè)臺(tái)階面的設(shè)置方向可作出調(diào)整，從而使得通過光線偏折臺(tái)階面(3)的每個(gè)臺(tái)階面偏折后的光線均朝向出光方向；

所述光線偏折臺(tái)階面(3)的各排臺(tái)階面依據(jù)離轉(zhuǎn)換自由曲面(2)的距離，其高度逐漸變高，其臺(tái)階面偏折角度逐漸變小。

所述偏折臺(tái)階面高度為0.2-0.5mm之間，偏折角度在45-60度之間，且隨著條狀橫向尺寸的調(diào)整，其臺(tái)階面的高度和偏折角度可調(diào)。

出射面(4)表面柱狀花紋，如圖7所示。

本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，以上的實(shí)施例僅是用來說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而并非用作為對(duì)本發(fā)明的限定，任何基于本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神對(duì)以上所述實(shí)施例所作的變化、變型，都將落在本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。