阅读说明：本技术 一种车灯用聚光反射光学结构及其led信号灯 (Spotlight reflection optics structure for car light and LED signal lamp thereof ) 是由 徐颖悦 于 2020-05-22 设计创作，主要内容包括：一种车灯用聚光反射光学结构及其LED信号灯,包括内壁反射面(4)和由内向外、依次间隔形成于内壁反射面之间的多个透明台阶(3),内壁反射面(4)与所述聚光反射光学结构光轴向形成夹角,所述聚光光学结构的断面成阶梯状。所述透明台阶(3)背面,即背向聚光反射方向一面,设置有形成锯齿状花纹的台阶状反射面(3-1),使得光线经由透明台阶(3)的锯齿状花纹,形成出射方向的全反射,最终形成具有水波纹点亮效果的同心环状信号灯光。根据本发明,可以形成各种要求较高的信号灯点亮效果及安装场合。(The utility model provides a spotlight reflection optical structure and LED signal lamp thereof for car light, includes inner wall plane of reflection (4) and from inside to outside, in proper order the interval form a plurality of transparent steps (3) between the inner wall plane of reflection, inner wall plane of reflection (4) with spotlight reflection optical structure optical axis forms the contained angle, spotlight optical structure's section becomes the echelonment. The back surface of the transparent step (3), namely the surface back to the light-gathering reflection direction, is provided with a step-shaped reflection surface (3-1) forming sawtooth-shaped patterns, so that light rays form total reflection in the emergent direction through the sawtooth-shaped patterns of the transparent step (3), and finally concentric annular signal light with a water ripple lighting effect is formed. According to the invention, various signal lamp lighting effects and installation occasions with high requirements can be formed.)

一种车灯用聚光反射光学结构及其LED信号灯

技术领域

本发明涉及机动车的信号灯，具体的，涉及一种车灯用聚光反射光学结构及其LED信号灯，特别是涉及一种具有水波纹点亮效果的聚光反射光学结构及其LED信号灯。

背景技术

LED信号灯应用于车灯以来，已逐渐演变出了多种具有多个条状点亮效果的不同的发光形式。同时，实现多个条状点亮效果往往需要采用大量的光源。这种方式往往成本大，容易有颗粒感。且因每两颗LED打亮区域之间容易有暗区或者叠加的亮区，导致信号灯点灯不均匀，另外，信号灯点灯光线难以传递到更大面积区域，且信号灯的光学系统纵深会非常大。

例如，申请号为201921372191.9、发明名称为“种机动车、车灯及其发光模组”的车灯实用新型专利，通过在一个聚光系统正面加花纹来扩大发光面积，但纵深非常大，由此限制了信号灯的安装场合。

如图11所示，申请号为“201110141830.2”的中国发明专利提供一种车辆用灯具10，具备由透光部件14构成的反射器，反射器不仅能够使透光部件的周缘部都明亮发光地可见，而且能够高精度地控制光源发出的光，在该透光部件14，其反射器14B和圆筒部14C的后端面与基板12b上的发光基准点0的发光元件12a的发光面配置在大致相同的面上，且其后端面被支承板16固定。透镜14A是在其前面同心圆状地形成有多个以光轴Ax为中心且圆环状地延伸的棱镜部14Ap的结构。并且，在上述各个棱镜部14Ap中，该透镜14A使从发光元件12a射出并射入透镜14A的直射光偏转射向靠光轴Ax的方向。该透光部件(14)由围绕光轴(Ax)在径向上连续配置五个光学要素(14B1～14B5)而形成。各光学要素(14B1～14B5)包括：使发光芯片(12a)中的发光基准点发出的光以向远离光轴(Ax)的方向折射的方式入射的入射面(14Ba)、使该入射光向前方进行内面反射的反射面(14Bb)、使该内面反射光向前方射出的出射面(14Bc)，14Bd为连接面。此时，反射面(14Bb)由曲面构成，以使该内面反射光的大致总光量作为大致平行光到达出射面(14Bc)。

该光学系统虽然能生成简单的等距类同心圆的点亮效果，但使用内透镜；内面反射，无锯齿状花纹,反射器内壁非台阶状，无台阶状反射面，则无法增加锯齿状花纹，继而对应的面上不会出现锯齿状花纹反射体现出来的具有水波纹高亮点灯效果的台阶状反射面3-1，此光学系统仅能生成简单的等距类同心圆的效果，无法通过调整台阶状反射面宽度及其上锯齿状花纹来控制波纹的间距，宽窄等效果。

授权号为“12249374C”的中国发明专利提供一种车用灯具，其具备LED光源，可实现反射镜薄型化，并在该反射镜的全区域看到亮光。其将向着灯具前方配置的LED光源发出的光入射到透光部件，把透过它的光通过反射镜反射到灯具前方。此时，在透光部件的表面形成有：内面反射部，其将相对光轴Ax以小角度入射的光向与光轴Ax大致呈垂直方向内面反射：折射部，其将相对光轴Ax以大角度入射的光向与光轴Ax大致呈垂直方向折射。这样，可以使从LED的射出光作为向着与所述光轴Ax大致垂直方向的大致平行光入射到反射镜的反射面。为此，不用加大反射镜深度的尺寸，可以将从LED的射出光入射到该反射面的周边部的同时，容易由反射镜进行反射控制。

如同上述，该光学系统虽然能生成简单的等距类同心圆的点亮效果，但使用内透镜；内面反射，无锯齿状花纹,反射器内壁非台阶状，无台阶状反射面，则无法增加锯齿状花纹，继而对应的面上不会出现锯齿状花纹反射体现出来的具有水波纹高亮点灯效果的台阶状反射面3-1，此光学系统仅能生成简单的等距类同心圆的效果，无法通过调整台阶状反射面宽度及其上锯齿状花纹来控制波纹的间距，宽窄，难以形成较高的水波纹高亮点灯效果，另外，难以实现各种要求较高的信号灯点亮及安装场合。

发明内容

为克服上述问题，本发明的目的在于：提供一种具有水波纹点亮效果的LED信号灯，特别是适用于机动车的信号灯。

根据本发明的一种具有水波纹点亮效果的LED信号灯，特别是适用于机动车的信号灯，采用单个光源,也可以实现光学系统的小纵深、大面积环状发光效果(具有水波纹点亮效果的多个同心圆)；由此减少光源数量，降低成本；同时，消除由于多个光源发光造成的点灯缺陷，发光均匀。

根据本发明的一种具有水波纹点亮效果的LED信号灯，反射器内壁为台阶状，在台阶状反射面增加锯齿状花纹，可由此通过调整台阶状反射面宽度及其上锯齿状花纹来控制水波纹点亮的间距，宽窄等，以形成各种要求较高的信号灯点亮及安装场合。所述聚光光学结构的反射面设置于LED光源照射方向的不同侧，以用于两侧反射面根据灯具的造型设置不同方向的台阶面以实现向不同方向延伸的场合，也有助于形成各种要求较高的信号灯点亮及安装场合。

本发明技术方案如下：

一种车灯用聚光反射光学结构，内置LED光源，其特征在于,

所述聚光反射光学结构为透明注塑件，包括内壁反射面4和由内向外、依次间隔形成于内壁反射面之间的多个透明台阶3，内壁反射面4与所述聚光反射光学结构光轴向形成夹角，所述聚光光学结构的断面成阶梯状。

所述透明台阶3背面，即背向聚光反射方向一面，设置有形成锯齿状花纹的台阶状反射面3-1，使得光线经由透明台阶3的锯齿状花纹，形成出射方向的全反射，最终形成具有水波纹点亮效果的同心环状信号灯光。

根据本发明，所述透明台阶3正面，即朝向聚光反射方向一面，为平面状或设置有形成锯齿状花纹的台阶状。

较好的是，所述透明台阶3正面，即朝向聚光反射方向一面，为平面状或设置有形成锯齿状花纹的台阶状。

根据本发明所述一种车灯用聚光反射光学结构，其特征在于，所述透明台阶3呈周状形成于所述聚光反射光学结构内壁。

透明台阶的形成贴合车灯外观造型，使整个结构纵深变小。

根据本发明所述一种车灯用聚光反射光学结构，其特征在于，所述透明台阶3与聚光反射光学结构内壁反射面之间形成内侧连接面5，所述形成锯齿状花纹的台阶状反射面3-1与聚光反射光学结构外壁4-1之间形成外侧连接面2，光线通过内外侧连接面发生全反射从而起到偏折光线方向作用。

根据本发明所述一种车灯用聚光反射光学结构，其特征在于,台阶状反射面3-1和外侧连接面2以及内壁反射面4和内侧连接面5分别满足全反射临界角的关系，即，

台阶状反射面3-1和外侧连接面2以及内壁反射面4和内侧连接面5的夹角α满足下述关系：

α≥π/2+arcsin(n1/n2),

其中，n1为外部介质密度，n2为透明注塑件材料密度。

优选的是，所述外部介质为空气。

根据本发明所述一种车灯用聚光反射光学结构，其特征在于，所述聚光反射光学结构形成的纵深与发光区域关系为：

发光区域的最长对角线长L与纵深D之比：

L/D：2-3:1，优选的是2.5:1。

一般一组聚集的光源均匀打亮的区域与纵深比例反射镜系统都小于1，聚光器系统在2左右。单独的纵深和发光面积都没有意义，可以引入一个比例，即发光区域的最长对角线长度：纵深可以突破但不仅限于2.5:1。一般一组聚集的光源均匀打亮的区域与纵深比例反射镜系统都小于1，聚光器系统在2左右。

根据本发明所述一种车灯用聚光反射光学结构，其特征在于，所述聚光反射光学结构断面为弧形杯盘状。

根据本发明所述一种车灯用聚光反射光学结构，其特征在于，在聚光反射光学结构的底端或顶端设置LED光源。

根据本发明所述一种车灯用聚光反射光学结构，其特征在于，所述周状透明台阶3设置于LED光源照射方向的不同侧，即一部分台阶设置于LED光源照射方向侧，另一部分台阶设置于LED光源照射方向背侧。

根据本发明所述一种车灯用聚光反射光学结构，其特征在于，通过调整台阶3的宽度及其上锯齿状花纹的间距，宽窄来控制对应显现的同心环状信号灯光的水波纹的间距、宽窄。

根据本发明所述一种车灯用聚光反射光学结构，其特征在于，所述聚光反射光学结构可进行切割，以在聚光出射侧正投影上形成不同的杯状截面，用于形成各种形状的车灯聚光投影效果。

根据本发明的一种机动车LED信号灯，其特征在于，使用如上所述聚光反射光学结构，具有水波纹点亮效果。

根据本发明，可实现光学系统的小纵深、大面积环状发光效果(具有水波纹点亮效果的多个同心圆)；减少光源数量，降低成本；消除由于多个光源发光造成的点灯缺陷，发光均匀。

同时，根据本发明，反射器内壁为台阶状，在台阶状反射面增加锯齿状花纹，可由此通过调整台阶状反射面宽度及其上锯齿状花纹来控制水波纹点亮的间距，宽窄等，以形成各种要求较高的信号灯点亮及安装场合。所述聚光光学结构的反射面设置于LED光源照射方向的不同侧，以用于两侧反射面根据灯具的造型设置不同方向的台阶面以实现向不同方向延伸的场合，也有助于形成各种要求较高的信号灯点亮及安装场合。

附图说明

图1为本发明所述一种车灯用聚光反射光学结构正视图。

图2为本发明车灯用聚光反射光学结构点亮后水波纹效果正视图。

图3为图1的本发明车灯用聚光反射光学结构A-A断面图。

图4为图3的一实施例。

图5为图3的又一实施例。

图6为图3的聚光反射光学结构放大示意图。

图7为本发明的聚光反射光学结构纵深示意图。

图8为本发明一个聚光反射光学结构反射面切割实施例的车灯用LED信号灯外观效果示意图。

图9为本发明一个聚光反射光学结构反射面切割实施例的车灯用LED信号灯外观效果示意图。

图10为本发明一个聚光反射光学结构反射面切割实施例的车灯用LED信号灯外观效果示意图。

图11为以往的透光部件构成的反射器一例示意图。

图中，1为LED光源，3为透明台阶，3-1为设置有形成锯齿状花纹的台阶状反射面，4为内壁反射面，4-1为聚光反射光学结构外壁，5为形成于所述透明台阶3与聚光反射光学结构内壁反射面4之间的内侧连接面，2为形成于锯齿状花纹的台阶状反射面3-1与聚光反射光学结构外壁4-1之间的外侧连接面，L为发光区域的最长对角线长L度，D为聚光反射光学结构纵深。

具体实施方式

实施例1

一种车灯信号灯用聚光反射光学结构，所述聚光反射光学结构呈杯状，在杯状聚光反射光学结构的底端或顶端设置LED光源。所述聚光反射光学结构为透明注塑件，包括杯内壁反射面和由内向外、依次间隔形成于杯内壁反射面之间的多个透明台阶，由此，使得所述聚光光学结构的反射面断面成阶梯状。

所述透明台阶3背面，即背向聚光反射方向一面，设置有形成锯齿状花纹的台阶状反射面3-1，使得光线经由台阶状反射面3-1的锯齿状花纹，形成出射方向的全反射，最终形成具有水波纹点亮效果的同心环状信号灯光。所述透明台阶3正面，即朝向聚光反射方向一面，为平面状或设置有形成锯齿状花纹的台阶状。

用于光学全反射的台阶状反射面呈周状形成于所述聚光反射光学结构内壁，内壁反射面4与所述聚光反射光学结构光轴向形成夹角，透明台阶的形成贴合车灯外观造型，使整个结构纵深变小。

实施例2

除下述不同外，其他同实施例1，所述周状台阶状反射面倾斜于聚光反射光学结构轴向平行设置。

所述透明台阶3与聚光反射光学结构内壁反射面之间形成内侧连接面5，所述形成锯齿状花纹的台阶状反射面3-1与聚光反射光学结构外壁4-1之间形成外侧连接面2，光线通过内外侧连接面发生全反射从而起到偏折光线方向作用。

台阶状反射面3-1和外侧连接面2以及内壁反射面4和内侧连接面5分别满足全反射临界角的关系，即，

台阶状反射面3-1和外侧连接面2以及内壁反射面4和内侧连接面5的夹角α满足下述关系：

α≥π/2+arcsin(n1/n2),

其中，n1为外部介质密度，n2为透明注塑件材料密度。所述外部介质为空气。

实施例3

除了下述不同外，其他同实施例1，

所述聚光反射光学结构形成的纵深与发光区域关系为：

发光区域的最长对角线长L与纵深D之比：

L/D：2-3:1，优选的是2.5:1。

实施例4

除了下述不同外，其他同实施例1，

所述聚光光学结构的反射面设置于LED光源照射方向的不同侧，以用于两侧反射面根据灯具的造型设置不同方向的台阶面以实现向不同方向延伸的场合。

实施例5

除了下述不同外，其他认同实施例1，

所述聚光反射光学结构的反射面可进行切割，以形成不同的杯状截面，用于各种实际灯具造型，图中裁切方式仅作个别举例说明，实际裁切方式根据灯具造型各有不同，无需局限于某个固定造型和场合。

实施例6

除了下述不同外，其他同实施例1，

聚光反射面前方有全反射花纹(图2中3)，将光线向四周随着透明注塑件的形状传播，可以有向前的台阶也可以有向后的台阶，可以变化。

根据本发明，可实现光学系统的小纵深、大面积环状发光效果(具有水波纹点亮效果的多个同心圆)；减少光源数量，降低成本；消除由于多个光源发光造成的点灯缺陷，发光均匀。

同时，根据本发明，反射器内壁为台阶状，在台阶状反射面增加锯齿状花纹，可由此通过调整台阶状反射面宽度及其上锯齿状花纹来控制水波纹点亮的间距，宽窄等，以形成各种要求较高的信号灯点亮及安装场合。所述聚光光学结构的反射面设置于LED光源照射方向的不同侧，以用于两侧反射面根据灯具的造型设置不同方向的台阶面以实现向不同方向延伸的场合，也有助于形成各种要求较高的信号灯点亮及安装场合。