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，光学结构单个单元的厚度很薄，无法适用于厚度较厚的光学系统，如果直接用于厚度较厚的光学系统的话，点亮均匀性不美观，会有点亮暗区存在。因此解决这一问题就显得十分必要了。

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，实现厚度较厚光学系统的均匀点亮，避免暗区。

本发明公开一种汽车信号灯光学系统，包括厚壁光导结构和LED光源，所述LED光源包含至少一个LED，并且发射出的光线为球面波，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，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=LProjected /Lelement，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 为单个单元的长度；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；每个厚壁件单个准直单元包括设置于所述厚壁光导结构的后侧的圆形准直器、设置于所述厚壁光导结构的前侧的配光散射花纹；圆形准直器包括光学面一、光学面二、光学面三，其中，所述光学面二为球面，用于连接光学面一和光学面三，光学面一为具有发散光性质的准直面，光学面三是以LED光源为中心的抛物面，实现对从光学面二折射到此面上的光学的准直，从LED光源出射的靠近光轴的一部分角度的光线会被所述光学面一准直为平行光继续向前传播到配光散射花纹，从LED光源出射的远离光轴的剩余大角度的光线会透射过所述光学面二，然后被所述光学面三全反射并向前准直为平行光传播到配光散射花纹。

进一步改进在于：所述光学面一是以光学面二上和光学面一的交线上的点、或者是光学面二上位于其和光学面一的交线附近的点为锚点生成的配光面，实现对照射到此面上的光线的准直。

进一步改进在于：所述光学面二是以LED光源为中心的球面，用来连接光学面一和光学面三。

进一步改进在于：所述光学面三是以LED光源为中心的抛物面，实现对从光学面二折射到此面上的光学的准直。

进一步改进在于：所述LED光源优选的使用大尺寸发光面LED，所述光学面二配合大颗粒LED光源能解决小颗粒LED带来的局部略暗问题，因为大尺寸LED经过光学成像会更大，可以实现对前方点亮区域完整的覆盖，此系统配合大尺寸发光面LED的点亮效果会更均匀。

进一步改进在于：所述光学面一优选的带有轻微的发散效果，由于LED中心能量会较大的自身属性，本发明为了更加优化光学均匀性，在LED中心能量对应位置的所述光学面一进行轻微发散光的效果的设计，打散此区域的光线和能量，使整体厚壁件的出光更加均匀。

进一步改进在于：所述光学面一还可以加轻微的皮纹。

进一步改进在于：为了实现至少两种颜色的所述LED光源共用一套光学系统，至少两个的圆形准直器（单色光源）合并成一个大圆形准直器（双色光源），实现在一块点亮区域放置至少两种颜色的LED，实现功能复用。此时的两个所述圆形准直器存在着重叠，即光学面一、光学面二、光学面三存在重叠，具体重叠的区域和位置根据设计要求和多次设计实践的结果进行优化，当所述厚壁光导结构的厚度足够大存在两个所述圆形准直器无重叠的情况。

本发明系统采用所述LED光源直入射的形式，显著提高光效，有利于散热，降低热衰。

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。

从LED光源出射的靠近光轴的一部分角度的光线会被所述光学面一准直为平行光继续向前传播到配光散射花纹，从LED光源出射的远离光轴的剩余大角度的光线会透射过所述光学面二，然后被光学面三全反射并向前准直为平行光，并且传播到配光散射花纹。

本发明的有益效果：相比传统技术，本发明的光学系统使用大尺寸 LED光源，系统采用所述LED光源直入射，显著提高光效，有利于散热，降低热衰，并且大尺寸的LED光源、配合带发散的准直面性质的所述光学面一、球面性质的所述光学面二、抛物面性质的所述光学面三实现更厚区域的均匀点亮，能使产品成本降低，大幅度增加了客户的竞争力。

附图说明

图1为本发明的结构俯视图。

图2为本发明的光学原理图。

图3为本发明的结构侧视图。

图4为本发明的结构背视图。

图5为本发明的圆形准直器（单色光源）细节图。

图6为本发明的大圆形准直器（双色光源）细节图。

其中：1-厚壁光导结构、2-LED光源、3-厚壁件单个准直单元、4-光轴、5-配光散射花纹、6-圆形准直器（单色光源）、7-大圆形准直器（双色光源）、31-光学面一、32-光学面二、33-光学面三。

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作进一步详述，该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1-5所示，本实施例提供一种汽车信号灯光学系统，包括厚壁光导结构1和LED光源2，所述LED光源2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1由n个重复的厚壁件单个准直单元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=LProjected /Lelement，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 为单个单元的长度，所述LED光源2和厚壁光导结构1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包括圆形准直器6、配光散射花纹5，以车灯光线的出射方向定义为正方向时，所述圆形准直器6设置于所述厚壁光导结构1的后侧，所述配光散射花纹5设置于所述厚壁光导结构1的前侧，所述圆形准直器6包括光学面一31、光学面二32、光学面三33。

所述光学面二32是以LED光源2为中心的球面，用来连接光学面一31和光学面三33。所述LED光源2优选使用大颗粒尺寸的LED，所述光学面二32配合大颗粒LED光源2能解决小颗粒LED带来的局部略暗问题,因为大尺寸LED经过光学成像会更大，可以实现对前方点亮区域完整的覆盖。

所述光学面一31是以光学面二32上的一个特定点为锚点生成的配光面，上述的作为锚点的特定点是所述光学面二32上和所述光学面一31的交线上的点、或者是所述光学面二32上位于其和所述光学面一31的交线附近的点，实现对照射到此面上的光线的准直。所述光学面一31为具有发散光性质的准直面。

所述光学面三33是以LED光源2为中心的抛物面，实现对从光学面二32折射到此面上的光学的准直。

图2为本实施例的厚壁件单个准直单元3的光路原理图，本质就是把LED光源2光线的角谱分布转换成空间分布，从LED光源2出射的靠近光轴4的一部分角度的光线会被所述光学面一31准直为平行光继续向前传播到配光散射花纹5，从LED光源2出射的远离光轴4的剩余大角度的光线会透射过所述光学面二32，然后被光学面三33全反射并向前准直为平行光，并且传播到配光散射花纹5。

所述LED光源2优选的使用大尺寸发光面LED，此系统配合大尺寸发光面LED的点亮效果会更均匀。

所述光学面31优选的带有轻微的发散效果。由于LED中心能量会较大的自身属性，本发明为了更加优化光学均匀性，在LED中心能量对应位置的所述光学面一31进行轻微发散光的效果的设计，打散此区域的光线和能量，使整体厚壁件的出光更加均匀。需指出其实从所述光学面一31出射的光线非完全平行，具有一定的打散效果，但整体大概念是可以等效认为此部分光的光路是向配光散射花纹5的出光面水平和平行行进的。

所示光学面31还可以加轻微的皮纹。

如图5-6所示，为了实现白光和黄光共用一套光学系统，两个圆形准直器6合并成一个大圆形准直器7，可以实现在一块点亮区域放置2种颜色的LED，此时的两个圆形准直器6存在着重叠，即光学面一31、光学面二32、光学面三33存在重叠，具体重叠的区域和位置根据设计要求和多次设计实践的结果进行优化，当所述厚壁光导结构1的厚度足够大存在两个所述圆形准直器6无重叠的情况。

本实施例的光学系统配合使用大尺寸的所述LED光源2，系统采用所述LED光源2直入射，显著提高光效，有利于散热，降低热衰，提高光效，并且大尺寸的LED光源2、配合带发散的准直面性质的所述光学面一31、球面性质的所述光学面二32、抛物面性质的所述光学面三33，可以实现更厚区域的点亮，能使产品成本降低，大幅度增加了客户的竞争力。