光学系统以及包含其的车灯的制作方法

本技术涉及车灯，尤其涉及一种光学系统以及包含其的车灯。

背景技术：

1、随着汽车车灯技术的飞速发展，以及消费者对于车灯点亮效果的追求越来越高，生产成本与效率也是各车灯供应商急需解决的问题，现有方案光线从led发出后，经过准直结构、厚壁件或反射镜再从出光面出射，以此达到均匀出光的效果。

2、然而，为了满足出光的均匀性，需要尽可能减少光源之间的间距，从而使得led数量增多，导致能耗高、发热严重，且增加了制造成本与电路设计负担。

技术实现思路

1、本实用新型要解决的技术问题是：为了解决传统车灯因依赖多颗led光源导致能耗高、散热难及成本上升的问题，本实用新型提供一种光学系统，通过优化厚壁件结构，该厚壁件能够将光源发出的能量高效收集并重新分配，从而实现单颗led驱动下大范围均匀出光的效果，从而在满足出光均匀的情况下，扩大光源之间的间距，使得led数量减少，从而有效降低能耗与发热，减少电路设计复杂度及制造成本。

2、本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种光学系统，包括：

3、光源，所述光源设有至少一个，用于发射初始光线；

4、厚壁件，所述厚壁件包括入光端、出光端和至少一个全反射单元，所述入光端设置在光源的出光方向上，所述全反射单元设置在厚壁件的内部，且位于入光端的出光方向上，所述出光端设置在全反射单元的出光方向上；

5、其中：

6、所述入光端用于接收来自光源的初始光线，并将其整形为适合全反射单元传导的光束形态；

7、所述全反射单元通过一次或多次反射使入射光线沿设定方向传导，以实现厚壁件的出光面积扩大；因此，光源所发出的光线在厚壁件内部通过入光端与全反射单元配合进行精确的整形处理，有效地改变了光线的传播路径和分布状态，从而促使厚壁件的出光面积显著大于入光端的出光面积；相比于传统方案，本光学系统在相同的出光面积下所需光源数量显著减少，扩大了相邻光源的间距，有效降低能耗与散热压力，同时简化了驱动电路设计，提升了系统可靠性。

8、进一步地，定义所述厚壁件的出光方向为前方向，以前方向为x方向建立坐标系，所述厚壁件的长边所在方向为y轴，且y轴正方向指向右侧；高度方向为z轴，z轴正方向指向上方；则在该坐标系下：

9、当入光端设置于厚壁件的后方，所述全反射单元至少包括全反射面二和全反射面三，所述全反射面二和全反射面三位于入光端的两侧，所述全反射面二和全反射三用于改变部分光线传播方向并引导至出光端，所述全反射面二和全反射面三使得厚壁件的出光面积横向扩大；由此，通过全反射面二与全反射面三的协同作用，使光线在厚壁件内部实现多路径传播，进一步延展光束在横向上的覆盖范围，从而在不增加光源数量的前提下显著提升照明均匀性与出光效率；

10、当入光端设置于厚壁件的下方时，所述全反射单元还包括全反射面一，所述全反射面一设置在入光端的出光方向上，所述全反射面一将部分入射光线直接反射至出光端；所述全反射面二和/或全反射三设置在全反射面一的反射光传播路径上，由此，通过全反射面二和全反射面三的协同作用，收集全反射一反射后剩余的光线并进行二次反射，扩大了光线在厚壁件内的传导路径与覆盖范围，从而提升光能利用效率与出光均匀性，实现更高效的光学整合。

11、进一步地，所述全反射面一的所在面与y轴平行，所述全反射面一的所在面与x轴相交，且与x轴正方向的夹角为锐角；所述全反射面一的所在面与z轴相交，且与z轴正方向的夹角为锐角，使得入射光线经全反射面一反射后沿x轴正向偏折并趋向出光端。

12、进一步地，所述全反射面一位于全反射面二与全反射面三之间，所述全反射面二的所在面与x轴正方向夹角为锐角，所述全反射面二的所在面与y轴正方向夹角为锐角，使得经全反射面一反射后未直接投射至出光端且趋向y轴正方向的光线被全反射面二再次反射，使其传播方向向x轴正方向偏转并趋于出光端；由此，扩大左右出光宽度。

13、进一步地，所述全反射面三的所在面与x轴正方向夹角为锐角，与y轴负方向夹角为锐角，用于对经全反射面一反射后未直接投射至出光端且趋向y轴负方向的光线进行二次反射，使其传播方向向x轴正方向偏转并趋于出光端；由此，全反射面三与全反射面二对称布置于全反射面一两侧，共同构成三维空间光路调控结构，进一步提升光线捕获效率，有效平衡了光线在厚壁件内横向的能量分布，从而显著改善出光面的亮度均匀性。

14、进一步地，所述全反射单元与入光端一一对应设置；所述出光端为多个出光区域集成于厚壁件的前表面。

15、进一步地，所述全反射单元设有多个，多个所述全反射单元沿y轴方向均匀分布，且相邻全反射单元之间形成v型通槽，v型通槽的两侧斜面分别构成全反射面二与全反射面三；

16、所述v型通槽的尖端朝向x轴正方向，所述v型通槽沿z轴方向贯穿厚壁件的端面，所述v型通槽的宽度保持不变或沿z轴方向从一端向另一端逐渐减小；由此，v型通槽简化厚壁件结构设计与加工难度，同时提升散热效果，使得厚壁件在高功率工作条件下的热稳定性得以增强。

17、进一步地，所述入光端为聚光器的截面线沿y轴方向拉伸形成，以增强对入射光的汇聚能力。

18、进一步地，所述入光端为嵌套聚光器的截面线沿y轴方向拉伸而成，其截面呈非对称自由曲面，以适配光源的辐射角分布，实现高效进光；该结构有效提升入射光线的会聚能力，减少初始逸散，从而提高整体光利用率。

19、进一步地，所述入光端的入射光为单色光或多色光，根据光源的发光特性适配相应的光学设计。

20、进一步地，所述入光端的截面线具有焦点，多个所述焦点构成入光端的焦线。

21、进一步地，所述入光端、出光端、全反射面一、全反射面二和/或全反射面三设有配光花纹；由此，根据需求可对出光进行微调，实现特定配光曲线或照明图案，提升光学系统的灵活性与适配性。

22、进一步地，所述全反射面一的入光角度、全反射面二的入光角度和全反射面三的入光角度均为40-50度，以优化光路折转效率并抑制杂散光产生；该角度范围经光线追迹模拟确定，可在不同入射角条件下保持全反射条件的稳定性，确保光线在厚壁件内部高效传导。

23、进一步地，所述光源可采用led光源。

24、本实用新型的有益效果是，本实用新型的光学系统，设有全反射单元，实现多路径光路调控，使得厚壁件的出光面积显著大于厚壁件的入光端面积，从而实现光强分布的扩展；相比于传统方案，本光学系统在相同的出光面积下所需光源数量显著减少，有效降低能耗与散热压力，同时简化了驱动电路设计，提升了系统可靠性。

25、本实用新型的光学系统，通过优化入光端，对光源的光线进行高效汇聚，并将其整形为适合全反射传导的光束形态，与全反射单元协同作用，实现光线在厚壁件内部的有序折转与均匀扩散，最终从出光端实现大面积、高均匀性的照明输出。

1.一种光学系统，其特征在于：包括入光端(11)和至少一个全反射单元(12)，所述全反射单元(12)设置在入光端(11)的出光方向上；

2.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于：所述全反射单元(12)至少包括全反射面二(122)与全反射面三(123)，所述全反射面二(122)和全反射面三(123)用于改变部分光线传播方向使其沿设定方向传导，所述全反射面二(122)和全反射面三(123)使得全反射单元(12)的出光面积横向扩大。

3.如权利要求2所述的光学系统，其特征在于：所述入光端(11)和全反射单元(12)设置在一体成型的厚壁件上，所述全反射单元(12)设置在厚壁件的内部；

4.如权利要求3所述的光学系统，其特征在于：所述全反射单元(12)还包括全反射面一(121)，所述全反射面一(121)设置在入光端(11)的出光方向上，所述全反射面二(122)和/或全反射面三(123)位于全反射面一(121)的反射光传播路径上；所述全反射面一(121)用于对来自入光端(11)的光线进行初次反射，调整光线的入射角度以匹配全反射面二(122)和全反射面三(123)的反射需求。

5.如权利要求4所述的光学系统，其特征在于：所述全反射单元(12)设有多个，多个所述全反射单元(12)均匀分布；所述全反射单元(12)与入光端(11)一一对应设置，所述入光端(11)的入射面处对应设置有led光源。

6.如权利要求5所述的光学系统，其特征在于：所述入光端(11)的截面线具有一个或一个以上的焦点，每个所述截面线对应的焦点构成入光端(11)的焦线。

7.如权利要求6所述的光学系统，其特征在于：所述入光端(11)的入射光为单色光或多色光。

8.如权利要求6所述的光学系统，其特征在于：所述入光端(11)、全反射面一(121)、全反射面二(122)和/或全反射面三(123)设有配光花纹。

9.如权利要求8所述的光学系统，其特征在于：所述全反射面一(121)的入射角度、全反射面二(122)的入射角度和全反射面三(123)的入射角度均为40-50度。

10.一种车灯，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的光学系统。