CN1590837A - 用于发光二极管信号灯的单透镜 - Google Patents

用于发光二极管信号灯的单透镜 Download PDF

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Abstract

一种透镜具有第一表面(12)和第二表面(14)。第一表面(12)设置有多个水平且线性的菲涅耳透镜(16)，第二表面(14)设置有多个水平的枕状光学器件(18)。在透镜(10)中，第一表面(12)的水平且线性的菲涅耳透镜(16)使得来自中心轴线的光垂直折射以便足以使从一点到水平方向±70度内的光准直，并且第二表面的枕状光学器件(18)使得该准直光水平展开至离开居中平面±25度。

Description

用于发光二极管信号灯的单透镜
技术领域
本发明涉及透镜，尤其涉及用于机动车信号灯的透镜。本发明特别地涉及一种用于采用发光二极管作为光源的信号灯的单透镜。
背景技术
在使用发光二极管(LED)作为光源并且仅一个单透镜作为光学镜的常规光学系统中，LED对准，以便来自LED的光的中心轴线定位在被照明区域的中心，并且该透镜垂直于该轴线取向。菲涅耳折射器形成在该透镜的朝向LED的侧面上，并且一系列的枕状透镜元件形成在该透镜的朝向该被照明区域的侧面上。借助菲涅耳元件引导该LED光沿水平方向和垂直方向进入准直的光束中。外枕状透镜元件则引导该准直光束进入所需的垂直和水平的成角度的光分布。这种结构的缺点在于，这种透镜不垂直测试模式的光轴线。这可能是由于实际结构或是因为在优选车辆结构中垂直地定位该透镜是不方便的而造成的。通常，该窗口是倾斜的，由此需要倾斜的透镜端面。圆形菲涅耳透镜使得光沿倾斜透镜的轴线准直而沿不是光轴准直，这使得该系统不能满足光分布的要求。过去，如果倾斜透镜不垂直于该光轴是所希望的，则使用带有垂直于该光轴的菲涅耳元件或菲涅耳元件和枕状元件的额外的内透镜件。该内透镜增加了成本并且减少了可获得的光的量。
中心高安装止挡灯(CHMSL)使用白炽灯以便提供足够过量的光，以便使得损失一些光仍然可以满足法规规定的光输出。然而，为了高效地提供光则需要使用LED。同时，需要标准化的灯系统可用于具有不同窗口斜度的各种车辆。已经制造出在内表面上设置有透镜的LEDCHMSL，其中一个或多个圆形的菲涅耳透镜区域接受并准直来自相应LED的光。准直的光穿过透镜射向外表面，在外表面上光遇到方形的枕状式的透镜元件，以便使得光水平地和垂直地展开。该透镜不得不布置在中心，即来自LED的轴向辐射穿过相应的菲涅耳透镜部分的中心并且平行于透镜的法向轴线。如果透镜定位成使得LED轴线于透镜法线成一角度例如希望使得透镜具有不同的端面角度以与窗口抵靠配合，则透镜大致沿倾斜的轴线引导光。对于LED灯系统而言，非常少的光符合要求，由于不正确的引导使得光损失在强制的法规方面不可被接受。
发明内容
因此，本发明的一目的在于消除现有技术的缺点。
本发明的另一目的在于改进与发光二极管光源一起使用的透镜。
在本发明的一方面中，通过提供这样一种机动车信号灯从而实现了这些目的，该机动车信号灯包括：壳体，该壳体具有由透镜封闭的腔；定位在该腔内并且指向该透镜的光源；该透镜具有朝向该光源的第一表面和朝向被照明区域的第二表面，该第一表面设置有多个线性的且水平菲涅耳透镜，该第二表面设置有多个水平的枕状光学器件。
这种透镜结构的使用可允许用于这样的发光二极管的单透镜结构的使用，该单透镜结构具有的透镜轴线相对于该光轴以90度之外的角度倾斜。
附图说明
图1是本发明的实施例的透镜的前侧面的正视图；
图2是本发明的实施例的透镜的后侧或灯侧的正视图；
图3是现有技术的透镜的光分布的示意图；
图4是本发明的透镜的沿垂直截面的光分布的示意图；
图5是本发明的透镜的沿水平截面的光分布的示意图；和
图6是机动车信号灯的示意图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明及其在其它方面的目的、优点、和性能，以下参照附图并结合以下的详细描述和后附的权利要求来理解本发明。
以下参照附图更详细地描述本发明，如图1和2所示，透镜10包括第一表面12和第二表面14。第一表面12设置有多个水平的线性菲涅耳透镜16，而第二表面14设置有多个水平的枕状光学器件18。
在透镜10中，第一表面12的水平且线性的菲涅耳透镜16使得来自中心轴线的光垂直折射以便足以使从一点到该光轴的±70度内的光准直，并且第二表面的枕状光学器件18使得从一点到该光轴的±70度内的光垂直展开至±12度并且水平展开至离开居中平面±25度。
在本发明的优选实施例中，在机动车的信号灯30中采用了该透镜(见图5)。该灯30包括壳体32，其具有由透镜10封闭的腔34。例如发光二极管的光源36定位在该腔内并且指向透镜10。该透镜具有朝向光源36的第一表面12和朝向被照明区域的第二表面14。第一表面12设置有多个水平的菲涅耳透镜16，第二表面14设置有多个水平的枕状光学器件18。
为了更好地理解透镜10的工作，以下参照图3-5来描述。图3示出了现有技术的透镜50，其具有枕状透镜52和圆形菲涅耳透镜54。在这种常规的发光二极管-透镜的简单光学系统中，光借助该菲涅耳元件沿水平和垂直方向被引导到准直光束55中。外枕状透镜52随后用于引导该准直光束进入所需的信号灯分布57。如果该透镜不垂直于测试模式的光轴则会出现这种结构的缺点。圆形菲涅耳透镜沿倾斜透镜的轴线而不是该光轴使得光准直，这使得该系统不能满足所需的光分布。为了矫正这个问题，如果具有不垂直于光轴的倾斜透镜是所希望的，则可采用垂直于该光轴的带有菲涅耳元件或菲涅耳元件和枕状光学器件的附加内透镜件，由此增加了该组件的成本。
在本发明的透镜中，如图4的垂直截面图所示，透镜10设定成除了90度之外的角度。其中，来自光源36的光的光束60在62处借助线性菲涅耳透镜16被准直成被引导的模式64。在图5所示的水平截面图中，可以看出线性菲涅耳透镜对于改进的被引导光的模式66的作用。
由此，提供了一种用于使用在多种机动车应用场合中的发光二极管光源的单透镜，其成本大大降低并且比现有技术所需的部件少。
尽管在以上的详细描述中参照优选实施例描述了本发明，但是本领域的普通技术人员应当理解，本发明不限于所示的实施例，并且在不脱离由后附的权利要求限定的本发明的范围内的情况下，可进行许多附加和变型。因此，本发明仅由后附的权利要求及其等效形式来限定。

Claims (4)

1.一种透镜，其包括：
第一表面和第二表面，该第一表面设置有多个线性的且水平菲涅耳透镜，该第二表面设置有多个水平的枕状光学器件。
2.如权利要求1所述的透镜，其特征在于，该第一表面使得来自中心轴线的光垂直折射以便足以使从一点到光轴的±70度内的光准直，并且该枕状光学器件使得从一点到该光轴的±70度内的光垂直展开至±12度并且水平展开至离开居中平面±25度。
3.一种机动车信号灯，其包括：
壳体，该壳体具有由透镜封闭的腔；
定位在该腔内并且指向该透镜的光源；
该透镜具有朝向该光源的第一表面和朝向被照明区域的第二表面，该第一表面设置有多个线性的且水平菲涅耳透镜，该第二表面设置有多个水平的枕状光学器件。
4.如权利要求3所述的机动车信号灯，其特征在于，该光源包括至少一个发光二极管。
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