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一种汽车信号灯光学系统 

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摘要:本发明提供一种汽车信号灯光学系统,依次包括:LED光源、厚壁光导结构,所述小角度光线入射面增加皮纹,使的点亮效果更加均匀,所述厚壁光导结构中的各分单元包括抛物线拉升面一,和与之配合的45度面一,抛物线拉升面二,和与之配合的45度面二,使光学效率大幅度提升,单个单元宽度增加,使用的LED数目大幅减少,致使产品成本降低,大幅度增加了客户的竞争力。

主权项:1.一种汽车信号灯光学系统,包括LED光源(1)和厚壁光导结构(2),其特征在于:所述厚壁光导结构(2)由至少一个重复的厚壁件单个准直单元(3)依次叠加构成,所述LED光源(1)和厚壁光导结构(2)中的每个厚壁件单个准直单元(3)一一对应,每个所述厚壁件单个准直单元(3)包括单维度准直器一(4)、45度锥形光学面(7)、配光散射花纹(8),每个所述厚壁件单个准直单元(3)中的单维度准直器一(4)对LED光源(1)发出的光线在单维度准直器一(4)对应的旋转参考轴(9)方向进行压缩,生成扇形的单维度准直光;其中,小角度的光线会被45度锥形光学面(7)全反射,所述全反射所实现的旋转角度为90度角,使光线完成准直,进而实现对45度锥形光学面(7)的域的点亮;每个所述厚壁件单个准直单元(3)还包括抛物线拉升面二(5b)和与之配合的45度面二(6b),抛物线拉升面一(5a)和与之配合的45度面一(6a),使右侧和左侧与LED法线成大角度的光线会被抛物线拉升面二(5b)、抛物线拉升面一(5a)向上完成另外一个维度的准直,大角度的光线成为完整的准直光线,光线传播到45度平面二(6b)、45度平面一(6a),按照90度方向进行全反射,从而实现区域45度平面二(6b)和45度平面一(6a)的区域点亮;所述抛物线拉升面一(5a)和抛物线拉升面二(5b)是以LED光源(1)中心为焦点的抛物线沿着旋转参考轴(9)拉升而成的光学面,用来把大角度扇形的单维度光进一步准直成平行光;所述45度平面一(6a)和45度平面二(6b)是与旋转参考轴(9)成45度角的平面,用来分别把抛物线拉升面一(5a)和抛物线拉升面二(5b)反射的准直光线折转90度。

全文数据:一种汽车信号灯光学系统技术领域本发明涉及汽车照明领域,尤其涉及一种汽车信号灯光学系统。背景技术随着车灯行业的发展,消费者和整车厂客户对于车灯的点亮方式、点亮均匀效果、成本要求日趋提高。转向灯动态闪烁效果的点亮方式是在机动车辆转向时开启以提醒前后左右车辆及行人注意的重要指示灯,通过时序依次点亮的效果可以提供一种美观的点灯效果同时也满足转向灯的法规要求。现有的通过时序依次点亮的信号灯,光学结构单个单元尺寸都很短,光效利用率和整个系统的光效也很低,故需要使用大量的LED来实现点灯均匀性效果和法规,增加了产品设计成本。发明内容针对现有技术的不足,本发明的目的是提供了一种汽车信号灯光学系统,能够大幅增加光学结构单个单元的尺寸,增加光效利用率,大幅提升光学效率,以实现使用少量的LED光源来满足点灯的均匀性和法规,从而降低设计成本。本发明提供一种汽车信号灯光学系统,包括LED光源和厚壁光导结构,所述厚壁光导结构由至少一个重复的厚壁件单个准直单元依次叠加构成,所述LED光源和厚壁光导结构中的每个厚壁件单个准直单元一一对应,每个所述厚壁件单个准直单元包括单维度准直器一、45度锥形光学面、配光散射花纹,每个所述厚壁件单个准直单元还包括抛物线拉升面二和与之配合的45度面二,抛物线拉升面一和与之配合的45度面一,使右侧和左侧与LED法线成大角度的光线会被抛物线拉升面二、抛物线拉升面一向上完成另外一个维度的准直,大角度的光线成为完整的准直光线,光线传播到45度平面一、45度平面一,按照90度方向进行全反射,从而实现区域45度平面一和45度平面一的区域点亮。这四个新增的光学面能使每个厚壁件单个准直单元点亮宽度增加,同时保证均匀性,减少LED数目和成本。进一步改进在于:所述抛物线拉升面一和抛物线拉升面二是以LED光源中心为焦点的抛物线沿着旋转参考轴拉升而成的光学面,用来把大角度扇形的单维度光进一步准直成平行光。进一步改进在于:所述45度平面一和45度平面二是与旋转参考轴成45度角的平面,用来分别把抛物线拉升面一和抛物线拉升面二反射的准直光线折转90度。所述抛物线拉升面二和与之配合的所述45度面二,所述抛物线拉升面一和与之配合的所述45度面一,能收集大角度的光线,增加光效利用率和大幅提升光学效率。进一步改进在于:所述45度锥形光学面包括45度锥形光学面部分一、45度锥形光学面部分二、45度锥形光学面部分三,所述45度锥形光学面的每一个部分都是由一条与旋转参照轴成45度的直线,参照旋转参照轴旋转和偏置而成。进一步改进在于:所述45度锥形光学面部分一上添加有皮纹。进一步改进在于:每个所述厚壁件单个准直单元中的单维度准直器一对LED光源发出的光线在单维度准直器一对应的旋转轴方向进行压缩,生成扇形的单维度准直光。进一步改进在于:所述LED光源的数量为一个或两个,当使用一个LED光源时,LED光源位于对应的厚壁光导结构的焦点位置,当使用两个LED光源时,其中的一颗LED光源位于焦点位置,另一颗LED光源位于离焦位置,或者两颗LED光源都位于离焦位置。可以通过依次点亮各个厚壁光导结构的LED光源实现相应功能的动态点亮,例如转向,或者实现迎宾灯动态点亮功能。进一步改进在于:所述厚壁光导结构所用材料为聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯。所述LED光源包含n个LED,并且发射出的光线为球面波,所述厚壁光导结构由n个重复单元依次叠加构成,分别负责各自区域宽度光导的均匀点亮,最后,n个单元合成为一个整体来实现整个区域均匀点亮。所述n=LProjectedlelement,其中LProjected为厚壁光导中心线投影到与车行方向垂直的平面上的长度,lelement为单个单元的宽度。单维度准直器一会对LED光源发出的光线在准直器一对应的旋转参考轴方向进行压缩,生成扇形的单维度准直光。然后光线继续传播,在垂直于旋转参考轴的方向,与LED法线成小角度的光线会被45度锥形光学面全反射,并且所述全反射所实现的旋转角度为90度角,使光线完成准直,进而实现对45度锥形光学面的域的点亮,所述45度锥形光学面的形成原理为,先设计出一条与旋转参照轴成45度的直线,然后以旋转参照轴为中心,将上述直线进行旋转和偏置而成。由于LED发射光在小角度内较强,其中为了降低45度锥形光学面部分一面上的光强,需要在45度锥形光学面部分一面上加皮纹,从而使45度锥形光学面部分一、45度锥形光学面部分二、45度锥形光学面部分三的亮度均匀,参考图5,现在只能点亮L1宽度的区域。通过增加抛物线拉升面二,和与之配合的45度面二,通过增加抛物线拉升面一,和与之配合的45度面一,使右侧和左侧与LED法线成大角度的光线会被抛物线拉升面二、抛物线拉升面一向上完成另外一个维度的准直,此时大角度的光线成为完整的准直光线,然后,光线传播到45度平面一、45度平面一,按照90度方向进行全反射,从而实现区域45度平面一和45度平面一的区域点亮。所述抛物线拉升面一和抛物线拉升面二是以LED光源中心为焦点的抛物线沿着旋转轴拉升而成的光学面,用来把大角度扇形的单维度光进一步准直成平行光。所述45度平面一和45度平面二是与旋转参考轴成45度角的平面,用来分别把抛物线拉升面一和抛物线拉升面二反射的准直光线折转90度。此时包括完整的45度锥形光学面部分一、45度锥形光学面部分二、45度锥形光学面部分三、45度平面一、45度平面二全部被点亮,参考图5,现在点亮区域为L2宽度的区域,点亮宽度增加。由于相比传统技术,本发明中大角度的光线被抛物线拉升面二,和与之配合的45度面二,通过增加抛物线拉升面一,和与之配合的45度面一收集,光效利用率和光学效率大幅度提升,结合单个单元宽度增加,相同产品性能的前提下,本发明使用的LED数目大幅减少,能够实现产品成本降低,大幅度增加了客户的竞争力。实际光学系统由若干个厚壁光导结构组成,每一个厚壁光导结构分别有单独且唯一的焦点位置。所述LED光源数量为至少一个,即可以仅有一个LED光源,并且其位于对应的厚壁光导结构的焦点位置。也可以为两颗LED光源,并且其中的一颗LED光源位于焦点位置,另一颗LED光源位于离焦位置,或者两颗LED光源都位于离焦位置。所述LED光源可以采用不同颜色的LED光源,使其光学系统可以同时实现多个不同的信号灯功能。例如所述LED光源一采用黄色LED光源,单独点亮所述LED光源实现转向功能,所述LED光源采用白色LED光源,单独点亮所述LED光源实现日间行车灯功能,通过PWM控制,白色的所述LED光源能实现位置灯功能,以此实现在同一区域多功能点亮。厚壁光导结构配光散射花纹可以为方块状,也可以为柱状,也可以为其它的按不同设计需求可变的花纹形状,花纹大小同样依不同设计需求可变,以便光线扩散,使点亮效果更佳均匀。可以通过依次点亮各个厚壁光导结构的LED黄色光源实现转向灯的动态点亮,或者通过其它颜色光源LED的顺序点亮,实现迎宾灯动态点亮功能。本发明的有益效果是:通过增加抛物线拉升面一和抛物线拉升面二,并且增加分别与之配合的45度面一和45度面二,提升了光学效率和光效利用率,增加各单元的点亮宽度,以实现使用少量的LED光源来满足点灯的均匀性和法规,从而降低设计成本。并且本发明通过在小角度光线照射面增加皮纹,可以使点亮效果更加均匀。附图说明图1为本发明的结构背视轴侧示意图。图2为本发明的光学原理图。图3为本发明的下视细节图。图4为本发明的背视细节图。图5为本发明的宽度增加效果图。图6为现有技术的各单元的点亮宽度示意图。图7为本发明的增加的各单元的点亮宽度的有益效果示意图。其中:1-LED光源、2-厚壁光导结构、3-厚壁件单个准直单元、4-单维度准直器一、5a-抛物线拉升面一、6a-45度平面一、5b-抛物线拉升面二、6b-45度平面二、7-45度锥形光学面、7a-45度锥形光学面部分一、7b-45度锥形光学面部分二、7c-45度锥形光学面部分三、8-配光散射花纹、9-旋转参考轴。具体实施方式为了加深对本发明的理解,下面将结合实施例对本发明做进一步详述,本实施例仅用于解释本发明,并不构成对本发明保护范围的限定。如图1所示,本发明提供一种汽车信号灯光学系统,包括LED光源1和厚壁光导结构2,所述厚壁光导结构2由厚壁件单个准直单元3依次叠加构成,所述LED光源1和厚壁光导结构2中的每个厚壁件单个准直单元3一一对应,每个所述厚壁件单个准直单元3包括单维度准直器一4、45度锥形光学面7、配光散射花纹8,每个所述厚壁件单个准直单元3还包括抛物线拉升面二5b和与之配合的45度面二6b,抛物线拉升面一5a和与之配合的45度面一6a,使右侧和左侧与LED法线成大角度的光线会被抛物线拉升面二5b、抛物线拉升面一5a向上完成另外一个维度的准直,大角度的光线成为完整的准直光线,光线传播到45度平面一6b、45度平面一6a,按照90度方向进行全反射,从而实现区域45度平面一6b和45度平面一6a的区域点亮。这四个新增的光学面能使每个厚壁件单个准直单元3点亮宽度增加,同时保证均匀性,减少LED数目和成本。所述抛物线拉升面一5a和抛物线拉升面二5b是以LED光源1中心为焦点的抛物线沿着旋转参考轴9拉升而成的光学面,用来把大角度扇形的单维度光进一步准直成平行光。所述45度平面一6a和45度平面二6b是与旋转参考轴9成45度角的平面,用来分别把抛物线拉升面一5a和抛物线拉升面二5b反射的准直光线折转90度。所述抛物线拉升面二5b和与之配合的所述45度面二6b,所述抛物线拉升面一5a和与之配合的所述45度面一6a,能收集大角度的光线,增加光效利用率和大幅提升光学效率。所述45度锥形光学面7包括45度锥形光学面部分一7a、45度锥形光学面部分二7b、45度锥形光学面部分三7c,所述45度锥形光学面7的每一个部分都是由一条与旋转参照轴9成45度的直线,参照旋转参照轴9旋转和偏置而成。所述45度锥形光学面部分一7a上添加有皮纹。每个所述厚壁件单个准直单元3中的单维度准直器一4对LED光源1发出的光线在单维度准直器一4对应的旋转轴9方向进行压缩,生成扇形的单维度准直光。本实施例提供了一种汽车信号灯光学系统,依次包括:LED光源1、厚壁光导结构2,所述LED光源1包含n个LED,并且发射出的光线为球面波,所述厚壁光导结构2由n个重复单元3依次叠加构成,分别负责各自区域宽度光导的均匀点亮,最后,n个单元合成为一个整体来实现整个区域均匀点亮。所述n=LProjectedlelement,其中LProjected为厚壁光导中心线投影到与车行方向垂直的平面上的长度,lelement为单个单元的宽度。图2-4为本实施例厚壁件单个准直单元3的光路原理图,就是把LED光线的角谱分布转换成空间分布。单维度准直器一4会对LED光源1发出的光线在准直器一4对应的旋转参考轴9方向进行压缩,生成扇形的单维度准直光。然后光线继续传播,在垂直于旋转参考轴9的方向,与LED法线成小角度的光线会被45度锥形光学面7全反射,并且所述全反射所实现的旋转角度为90度角,使光线完成准直,进而实现对45度锥形光学面7的域的点亮,所述45度锥形光学面7的形成原理为,先设计出一条与旋转参照轴9成45度的直线,然后以旋转参照轴9为中心,将上述直线进行旋转和偏置而成。由于LED发射光在小角度内较强,其中为了降低45度锥形光学面部分一7a面上的光强,需要在45度锥形光学面部分一7a面上加皮纹,从而使45度锥形光学面部分一7a、45度锥形光学面部分二7b、45度锥形光学面部分三7c的亮度均匀,参考图5,现在只能点亮L1宽度的区域。参考图2,本实施例通过增加抛物线拉升面二5b,和与之配合的45度面二6b,通过增加抛物线拉升面一5a,和与之配合的45度面一6a,使右侧和左侧与LED法线成大角度的光线会被抛物线拉升面二5b、抛物线拉升面一5a向上完成另外一个维度的准直,此时大角度的光线成为完整的准直光线,然后,光线传播到45度平面一6b、45度平面一6a,按照90度方向进行全反射,从而实现区域45度平面一6b和45度平面一6a的区域点亮。所述抛物线拉升面一5a和抛物线拉升面二5b是以LED光源1中心为焦点的抛物线沿着旋转轴9拉升而成的光学面,用来把大角度扇形的单维度光进一步准直成平行光。所述45度平面一6a和45度平面二6b是与旋转参考轴9成45度角的平面,用来分别把抛物线拉升面一5a和抛物线拉升面二5b反射的准直光线折转90度。此时包括完整的45度锥形光学面部分一7a、45度锥形光学面部分二7b、45度锥形光学面部分三7c、45度平面一6a、45度平面二6b全部被点亮,参考图5,现在点亮区域为L2宽度的区域,点亮宽度增加。由于相比传统技术,本实施例中大角度的光线被抛物线拉升面二5b,和与之配合的45度面二6b,通过增加抛物线拉升面一5a,和与之配合的45度面一6a收集,光学效率大幅度提升,结合单个单元宽度增加,相同产品性能的前提下,本实施例使用的LED数目大幅减少,能使产品成本降低,大幅度增加了客户的竞争力。图6-7是本实施例的有益效果,相比现有技术,可以清晰看到本实施例技术方案的宽度大幅度增加。

权利要求:1.一种汽车信号灯光学系统,包括LED光源(1)和厚壁光导结构(2),其特征在于:所述厚壁光导结构(2)由至少一个重复的厚壁件单个准直单元(3)依次叠加构成,所述LED光源(1)和厚壁光导结构(2)中的每个厚壁件单个准直单元(3)一一对应,每个所述厚壁件单个准直单元(3)包括单维度准直器一(4)、45度锥形光学面(7)、配光散射花纹(8),每个所述厚壁件单个准直单元(3)还包括抛物线拉升面二(5b)和与之配合的45度面二(6b),抛物线拉升面一(5a)和与之配合的45度面一(6a),使右侧和左侧与LED法线成大角度的光线会被抛物线拉升面二(5b)、抛物线拉升面一(5a)向上完成另外一个维度的准直,大角度的光线成为完整的准直光线,光线传播到45度平面一(6b)、45度平面一(6a),按照90度方向进行全反射,从而实现区域45度平面一(6b)和45度平面一(6a)的区域点亮。2.如权利要求1所述的一种汽车信号灯光学系统,其特征在于:所述抛物线拉升面一(5a)和抛物线拉升面二(5b)是以LED光源(1)中心为焦点的抛物线沿着旋转参考轴(9)拉升而成的光学面,用来把大角度扇形的单维度光进一步准直成平行光。3.如权利要求1所述的一种汽车信号灯光学系统,其特征在于:所述45度平面一(6a)和45度平面二(6b)是与旋转参考轴(9)成45度角的平面,用来分别把抛物线拉升面一(5a)和抛物线拉升面二(5b)反射的准直光线折转90度。4.如权利要求1所述的一种汽车信号灯光学系统,其特征在于:所述45度锥形光学面(7)包括45度锥形光学面部分一(7a)、45度锥形光学面部分二(7b)、45度锥形光学面部分三(7c),所述45度锥形光学面(7)的每一个部分都是由一条与旋转参照轴(9)成45度的直线,参照旋转参照轴(9)旋转和偏置而成。5.如权利要求1所述的一种汽车信号灯光学系统,其特征在于:所述45度锥形光学面部分一(7a)上添加有皮纹。6.如权利要求1所述的一种汽车信号灯光学系统,其特征在于:每个所述厚壁件单个准直单元(3)中的单维度准直器一(4)对LED光源(1)发出的光线在单维度准直器一(4)对应的旋转轴(9)方向进行压缩,生成扇形的单维度准直光。7.如权利要求1所述的一种汽车信号灯光学系统,其特征在于:所述LED光源(1)的数量为一个或两个,当使用一个LED光源(1)时,LED光源(1)位于对应的厚壁光导结构的焦点位置,当使用两个LED光源(1)时,其中的一颗LED光源位于焦点位置,另一颗LED光源位于离焦位置,或者两颗LED光源都位于离焦位置。8.如权利要求1所述的一种汽车信号灯光学系统,其特征在于:所述厚壁光导结构(2)所用材料为聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯。

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