專(zhuān)利名稱(chēng)：Led交通信號(hào)燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種交通信號(hào)燈，尤其是一種利用LED(light emittingdiode，發(fā)光二極管)光源并設(shè)有特殊雙層結(jié)構(gòu)與角度配置的內(nèi)罩與前罩以使LED光源所發(fā)射的光線更為均勻且具有分割像效果的LED交通信號(hào)燈。
背景技術(shù)：
LED光源由于具有耗電量低、發(fā)光效率高以及使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，加上近來(lái)制造技術(shù)的進(jìn)步，LED光源的發(fā)光亮度更高于以往，且其成本亦逐漸降低，因此有著逐步取代傳統(tǒng)燈泡或日光燈的趨勢(shì)。有鑒于此，為大幅減少用電以節(jié)省能源，并降低燈泡更換成本，各國(guó)紛紛更換原傳統(tǒng)以燈泡作為光源的交通信號(hào)燈，而代之以LED交通信號(hào)燈。通過(guò)較高亮度的LED，可加強(qiáng)各燈色的辨識(shí)性，并避免利用傳統(tǒng)燈泡時(shí)容易因太陽(yáng)光反射而產(chǎn)生的太陽(yáng)幻影(sun-phantom)，以減少駕駛?cè)艘蛘`判所造成的危險(xiǎn)。然而，LED有其光線射角的限制，對(duì)于僅設(shè)置透明燈罩的LED交通信號(hào)燈，其無(wú)法發(fā)揮較佳發(fā)光與辨識(shí)的效果(視角較窄)；后來(lái)雖有裝設(shè)透鏡的改良，但僅集中加強(qiáng)亮度，仍無(wú)法使位于交通信號(hào)下方的駕駛?cè)嘶蛐腥诉_(dá)到輕易辨識(shí)的效果，也無(wú)法獲得較佳的發(fā)光效率。
后來(lái)則有如圖1、圖2所示的公知技術(shù)的改良，該公知技術(shù)僅設(shè)有單一供光源透射的燈罩鏡面10，該燈罩鏡面10其光入射面11上設(shè)有多個(gè)帶狀鏡柱13，各該帶狀鏡柱13分別包括一弧面131、一平面132、一凸曲面133以及一垂直面134等區(qū)塊，該凸曲面133上還設(shè)有多個(gè)弧形凸柱1331。該帶狀鏡柱13所設(shè)置位置是相對(duì)于LED 20的位置，當(dāng)光線由單個(gè)LED 20發(fā)出后，首先由該光入射面11進(jìn)入該燈罩鏡面10上相對(duì)應(yīng)的帶狀鏡柱13，通過(guò)該帶狀鏡柱13上不同區(qū)塊鏡面的折射，最后由光出射面12以偏向水平線下方的方向射出，投射到駕駛?cè)嘶蛐腥说囊曈X(jué)范圍內(nèi)。雖然該光線能夠偏折集中到一般人的視角范圍中，以提高亮度、增加辨識(shí)性，但該公知技術(shù)卻存在著光亮帶21與光暗帶22相互間隔所造成的光分布不均勻的缺陷。另一方面，LED其光線經(jīng)鏡面折射后，仍能清楚區(qū)別單個(gè)LED的映射，并無(wú)法將整體LED光源形成一光均勻化的平面，對(duì)于辨識(shí)性的加強(qiáng)仍然有限，且較不美觀。

發(fā)明內(nèi)容
為改善LED光線經(jīng)燈罩鏡面折射后所產(chǎn)生明暗帶狀的光分布不均勻的現(xiàn)象，并進(jìn)一步均勻化單個(gè)LED的映射，本實(shí)用新型提供一種特殊設(shè)計(jì)的前罩與內(nèi)罩雙層結(jié)構(gòu)，將LED光源所發(fā)出的光線一方面維持集中后偏向斜下方投射的方向，使道路利用人得以輕易辨識(shí)，同時(shí)借由該前罩及該內(nèi)罩其鏡面間特殊角度的配置，解決以往明暗光帶分布的缺陷，使投射出的光線更加均勻；另一方面也通過(guò)該內(nèi)罩的折射，克服LED單一映射的缺點(diǎn)，使單個(gè)LED能夠通過(guò)分割像使LED交通信號(hào)燈整體的射光更容易清楚地辨識(shí)，同時(shí)也增加該LED發(fā)光時(shí)的美觀性。
本實(shí)用新型包括一LED光源，該LED光源是一電路板上耦接有多個(gè)分布排列的LED；一前罩，該前罩包括一入射面與一出射光面，該入射面上設(shè)有多個(gè)呈六邊形的鏡塊，各該六邊形鏡塊是以其一平行對(duì)邊成垂直方式、以蜂巢狀排列分布于該入射面上，同時(shí)各該鏡塊上還設(shè)有多個(gè)小鏡面；以及一內(nèi)罩，該內(nèi)罩設(shè)于所述LED光源與所述前罩之間，該內(nèi)罩包括一光入射面與一出射面，其中該出射面分布排列有多個(gè)鏡柱，這些鏡柱以該出射面中心線為垂直軸，而與該中心線成65°至80°的夾角，以配合所述前罩，將出射光線加以均勻化。其中，各該鏡塊其垂直與水平鏡面曲率可為相同或相異，而該鏡塊上所設(shè)的小鏡面其垂直與水平鏡面曲率亦可為相同或相異。另一方面，這些鏡柱可以五個(gè)為一組，并于該出射光面的邊緣處彎曲相接成一弧曲部，而形成一鏡柱組，各該柱鏡組中央的鏡柱為一中央鏡柱，該中央鏡柱設(shè)置位置可對(duì)應(yīng)于該LED的排列位置。
根據(jù)上述的LED交通信號(hào)燈，其中，所述鏡柱組與該出射光面的邊緣相接觸的鏡面上進(jìn)一步設(shè)有多個(gè)圓弧鏡柱與多個(gè)小圓凸鏡。
LED所發(fā)出的光線先借由該內(nèi)罩的分割像作用將LED映射分割成數(shù)個(gè)，再經(jīng)過(guò)該前罩的配光作用將光線偏折向下，并將之均勻化，使得單個(gè)LED映射能夠先分割成多個(gè)分割像，增加光線的分布性后，再經(jīng)由前罩二次均勻化，從而產(chǎn)生較以往光線均勻且發(fā)光時(shí)較美觀的LED交通信號(hào)投射燈。
以下將配合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的實(shí)施方式，下述所列舉的實(shí)施例是用以闡明本實(shí)用新型，并非用以限定本實(shí)用新型的范圍，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)當(dāng)可進(jìn)行些許更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本實(shí)用新型的保護(hù)范圍當(dāng)視隨附的權(quán)利要求書(shū)所界定者為準(zhǔn)。


圖1是公知技術(shù)前罩的示意圖；圖2是公知技術(shù)前罩經(jīng)LED照射的光徑側(cè)視示意圖；圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的的剖視示意圖；圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例內(nèi)罩的示意圖；圖5是圖4鏡塊的局部放大示意圖；圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例前罩從光出射面觀察的前視平面圖；圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例內(nèi)罩的示意圖；圖8是本實(shí)用新型實(shí)施例內(nèi)罩從出射面觀察的前視平面圖；圖9是本實(shí)用新型實(shí)施例LED光源示意圖；圖10是本實(shí)用新型實(shí)施例經(jīng)LED照射的光徑側(cè)視示意圖；圖11是本實(shí)用新型第二實(shí)施例經(jīng)LED照射的光徑側(cè)視示意圖；以及圖12A至圖12F是LED交通信號(hào)燈光帶變化視覺(jué)仿真圖。
其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下[公知技術(shù)]10 燈罩鏡面11 光入射面12 光出射面13 帶狀鏡柱131 弧面132 平面133 凸曲面1331 弧形凸柱134 垂直面20 LED21 光亮帶 22 光暗帶[本實(shí)用新型]30 前罩
31 入射面 311 鏡塊312 小鏡面 32光出射面40 內(nèi)罩41 光入射面42出射面421 鏡柱422 鏡柱組4221 中央鏡柱4222 弧曲部423 圓弧鏡柱424 小圓凸鏡43 光出射面431 鏡柱432 鏡柱組 44中心線45 水平線50 LED光源51 LED 52電路板53 分割像 54光線55 分割像 56光線具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖3，本實(shí)用新型實(shí)施例包括一前罩30、一內(nèi)罩40與一LED光源50。該前罩30包括一入射面31與一光出射面32，而該內(nèi)罩40則包括一光入射面41與一出射面42。至于LED光源50則包括一電路板52，該電路板52上耦接有多個(gè)分布排列的LED 51(請(qǐng)同時(shí)參閱圖9)。該LED 51所發(fā)出的光線先經(jīng)該內(nèi)罩40的折射作用，再經(jīng)過(guò)該前罩30的第二次折射，由該光出射面32投射出去。
請(qǐng)同時(shí)參閱圖4至圖6，為本實(shí)用新型實(shí)施例前罩30的示意圖。該前罩30的該光出射面32是一平整光滑鏡面，其可為平面鏡面、凸透鏡面或凹透鏡面。而該入射面31則是一由多個(gè)六邊形鏡塊311以蜂巢狀排列所組成的鏡面，同時(shí)各該六邊形鏡塊是以其一平行對(duì)邊成垂直方式的六邊形置放方向排列，各該鏡塊311其垂直與水平鏡面曲率可為相同或是相異。各該鏡塊311上還同時(shí)設(shè)有多個(gè)小鏡面312(請(qǐng)參閱圖5)，這些小鏡面312形狀為四邊形并以矩陣方式排列布滿(mǎn)該鏡塊311，各該小鏡面312其形狀亦可為其它多邊形或圓形，同時(shí)其垂直與水平鏡面曲率可為相同或是相異。
請(qǐng)參閱圖7與圖8，為本實(shí)用新型實(shí)施例內(nèi)罩40的示意圖。該內(nèi)罩40設(shè)于該LED光源50與該前罩30之間，該內(nèi)罩40的光入射面41為一平整光滑鏡面，其可為平面鏡面、凸透鏡面或凹透鏡面。而該出射面42上則設(shè)有多個(gè)鏡柱421，這些鏡柱421以該出射面42的中心線44為垂直軸，而與該中心線44成65°至80°的夾角(θ角度)，形成一V字形的鏡柱排列。當(dāng)該光入射面41所設(shè)的這些鏡柱421是以前述角度設(shè)置時(shí)，可使LED所發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)這些鏡柱421以及該前罩30的折射后，產(chǎn)生一光分布均勻的投射面，即便在垂直視角上有所變化，其所投射的映射依然均勻而沒(méi)有產(chǎn)生變化(請(qǐng)參閱LED交通信號(hào)燈光帶變化視覺(jué)仿真圖，圖12D～圖12F)。若該配置角度不在前述范圍內(nèi)，則會(huì)產(chǎn)生如圖2帶狀鏡柱13所發(fā)生的明暗帶狀的光分布，且容易因垂直視角的變化，產(chǎn)生明暗帶在垂直方向上位移的不規(guī)則變化(請(qǐng)參閱LED交通信號(hào)燈光帶變化視覺(jué)仿真圖，圖12A～圖12C)，一方面其視覺(jué)效果不佳，另一方面則造成交通信號(hào)燈投射光面的不均勻。
請(qǐng)參閱圖12A～圖12F，對(duì)該LED交通信號(hào)燈光帶變化視覺(jué)仿真圖具體說(shuō)明如下(1)圖12Aθ角＝90度；視角＝垂直0度，水平0度；結(jié)果形成光暗帶間隔排列；(2)圖12Bθ角＝90度；視角＝垂直-2.5度，水平0度；結(jié)果形成光暗帶間隔排列；(3)圖12Cθ角＝90度；視角＝垂直-5度，水平0度；結(jié)果形成光暗帶間隔排列；(4)圖12Dθ角＝75度；視角＝垂直0度，水平0度；結(jié)果形成像射均勻排列的投射；(5)圖12Eθ角＝75度；視角＝垂直-2.5度，水平0度；結(jié)果形成像射均勻排列的投射；(6)圖12Fθ角＝75度；視角＝垂直-5度，水平0度；結(jié)果形成像射均勻排列的投射。
另一方面，這些鏡柱421可以五個(gè)為一組，并于該出射光面的邊緣處彎曲相接成一弧曲部4222，而形成一鏡柱組422，各該柱鏡組中央的鏡柱為一中央鏡柱4221，該中央鏡柱4221的設(shè)置位置可對(duì)應(yīng)于該LED 51的排列位置與角度(θ角度)(請(qǐng)參閱圖9)，產(chǎn)生使各該LED具有數(shù)個(gè)分割像的效果。該鏡柱組422也可以更多的奇數(shù)個(gè)鏡柱為一組，但單個(gè)鏡柱的柱寬應(yīng)隨之調(diào)窄，以使每一鏡柱組能夠?qū)?yīng)于每一列的LED排列。該些鏡柱組422與該出射面42的邊緣相接觸的鏡面上可進(jìn)一步設(shè)有多個(gè)圓弧鏡柱423與多個(gè)小圓凸鏡424，以使鏡面上非鏡柱421的部分仍能通過(guò)這些圓弧鏡柱423與這些小圓凸鏡424提供適當(dāng)?shù)墓饩€折射，以保持交通信號(hào)光線投射的圓形邊界。
請(qǐng)參閱圖10，為本實(shí)用新型實(shí)施例經(jīng)LED 51照射的光徑側(cè)視示意圖。由該LED 51所發(fā)射出的光線，首先由該內(nèi)罩40的光入射面41進(jìn)入該內(nèi)罩40，該光線進(jìn)一步經(jīng)過(guò)該出射面42所設(shè)鏡柱421的折射，其中該LED 51是對(duì)應(yīng)到每一鏡柱組422中的中央鏡柱4221，使該LED 51所發(fā)射的光線角度恰可為一鏡柱組422所折射。以本實(shí)施例為例，一柱鏡組422包括5個(gè)鏡柱421，因此經(jīng)折射后將產(chǎn)生5個(gè)分割像53，這些分割像53使單個(gè)LED看起來(lái)不再是單一映射，其所形成的5個(gè)分割像53可使光面更為均勻。這些形成分割像的光線進(jìn)一步由入射面31進(jìn)入該前罩30中，進(jìn)入同時(shí)經(jīng)過(guò)該入射面31上所設(shè)鏡塊的折射，折射之后由光出射面32投射出，這些投射出的光線54并非對(duì)稱(chēng)性地向前方X軸中央收斂，而是向斜下方偏折；如此，能夠克服偏向上方的光線因道路利用人無(wú)法接收所產(chǎn)生的缺陷，且將該部分的光線向斜下方偏折后，可同時(shí)增加整體的發(fā)光亮度。
請(qǐng)參閱圖11，若將圖10中各鏡柱組422中的各鏡柱421的鏡面曲率予以縮小而使鏡面接近平面時(shí)，即為本實(shí)用新型的第二實(shí)施例。該實(shí)例中各該鏡柱431所組成的鏡柱組432，其將該LED 51所發(fā)出的光線折射后，并未在該內(nèi)罩40與該前罩30之間形成分割像，而是在該前罩30的前方形成分割像55，亦可達(dá)成分割映射使單個(gè)發(fā)光LED點(diǎn)光源均勻化的目的。
權(quán)利要求1.一種LED交通信號(hào)燈，其特征在于，包括一LED光源，該LED光源是一電路板上耦接有多個(gè)分布排列的LED；一前罩，該前罩包括一入射面與一出射光面，該入射面上設(shè)有多個(gè)呈六邊形的鏡塊，各六邊形鏡塊是以其一平行對(duì)邊成垂直方式，以蜂巢狀排列分布于該入射面上，同時(shí)各該鏡塊上還設(shè)有多個(gè)小鏡面；以及一內(nèi)罩，該內(nèi)罩設(shè)于所述LED光源與所述前罩之間，該內(nèi)罩包括一光入射面與一出射面，其中該出射面分布排列有多個(gè)鏡柱，所述鏡柱以該出射面中心線為垂直軸，而與該中心線成65°至80°的夾角。
2.如權(quán)利要求1所述的LED交通信號(hào)燈，其特征在于，各該鏡塊的垂直與水平鏡面曲率相同。
3.如權(quán)利要求1所述的LED交通信號(hào)燈，其特征在于，各該鏡塊的垂直與水平鏡面曲率相異。
4.如權(quán)利要求2或3所述的LED交通信號(hào)燈，其特征在于，各該鏡塊所設(shè)的該小鏡面其垂直與水平鏡面曲率相同。
5.如權(quán)利要求2或3所述的LED交通信號(hào)燈，其特征在于，各該鏡塊所設(shè)的該小鏡面其垂直與水平鏡面曲率相異。
6.如權(quán)利要求1所述的LED交通信號(hào)燈，其特征在于，所述鏡柱以五個(gè)為一組，并于該出射光面的邊緣處彎曲相接成一弧曲部，而形成一鏡柱組，各該柱鏡組中央的鏡柱為一中央鏡柱，該中央鏡柱的設(shè)置位置對(duì)應(yīng)于該LED的排列位置。
7.如權(quán)利要求6所述的LED交通信號(hào)燈，其特征在于，所述鏡柱組與該出射光面的邊緣相接觸的鏡面上進(jìn)一步設(shè)有多個(gè)圓弧鏡柱與多個(gè)小圓凸鏡。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種交通信號(hào)燈，尤其是一種利用LED光源并設(shè)有特殊雙層結(jié)構(gòu)與角度配置的內(nèi)罩與前罩以使LED光源所發(fā)射的光線更均勻且具有分割像效果的LED交通信號(hào)燈。本實(shí)用新型包括LED光源，該LED光源是一電路板上耦接有分布排列的LED；前罩，該前罩包括入射面與出射光面，該入射面上設(shè)有六邊形的鏡塊，各六邊形鏡塊是以其平行對(duì)邊成垂直方式以蜂巢狀排列分布于該入射面上，各鏡塊上還設(shè)有多個(gè)小鏡面；以及內(nèi)罩，該內(nèi)罩設(shè)于LED光源與前罩之間，該內(nèi)罩包括光入射面與出射面，該出射面分布排列有多個(gè)鏡柱，鏡柱以該出射面中心線為垂直軸，與該中心線成65°至80°的夾角，以配合所述前罩，將出射光線加以均勻化。
文檔編號(hào)F21Y101/02GK2786420SQ200520011958
公開(kāi)日2006年6月7日 申請(qǐng)日期2005年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月10日
發(fā)明者謝啟堂, 林長(zhǎng)青, 黃博亮 申請(qǐng)人:巨虹電子股份有限公司