CN85203885U

CN85203885U - 定向反光片

Info

Publication number: CN85203885U
Application number: CN 85203885
Authority: CN
Inventors: 叶敬德
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-08-29
Filing date: 1985-08-29
Publication date: 1986-07-30

Abstract

一种回归性定向反光片。它由底板、反光板和反光单元构成，反光单元密集排列在反光板上，反光板连结在底板上。反光单元由受光球面和反光球面组成，二者必须同心，且二者的中心间距应小于8毫米，一般可达5毫米。反光球面上镀有反射层，但在两光反光单元不镀反射层，使之既有反射性又有透光性。本反光片的广角性和单位面积的反光强度都有所提高，且有更大的适用范围。

Description

本实用新型属于一种定向反光器件，具体地说，是涉及到一种回归性定向反光片。

目前，我国用于车辆等方面的定向反光片一般都采用″角锥矩阵式″光学结构，其广角性（指入射光与反射平面法线的夹角）一般均小于±20°，当入射光超出这一角度范围时，反光片对这一部份光线就不能进行反光，从而也就起不到显示的作用，这样势必会影响在不同场合或不同时间中的使用效果。其次，在现有的采用受光球面和反光球面的定向反光片中，因受光球面和反光球面的半径仅仅是按照球面折射定律计算的，没有提供修正值，所以，反光强度较差，且因受工艺条件限制，每两个反光单元的中心间距较大，最小也有8毫米，这就限制了在单位面积中的反光单元数，从而无法进一步提高反光强度，这也同样限制了现有反光片的适用范围。此外，现有反光片在发光单元的间隙处无透光性，这样也就使其不能用于制作透光灯箱中的各种符号。

本实用新型的目的是为了提供一种广角性和单位面积的反光强度都有所提高的定向反光片，从而使之有更大的适用范围。

附图的图面说明：

图1：本实用新型中的反光单元的结构图；

图2：本实用新型中的反光单元的光路原理图；

图3：本实用新型的一个实施例的结构示意图；

图4：本实用新型的一个应用实例。

本实用新型的目的是通过下述方式实现的：参见图1，这种定向反光片一面是底板，另一面是安装在底板上的反光板，反光板上密集排列着反光单元，反光单元由受光球面和反光球面二部份组成，二者的球心应同心。从理论上讲，二者的曲率半径应符合球面折射定律：

r₁＝r₂（n－1）

式中：

r₁：受光球面的半径

r₂：反光球面的半径

n：反光单元所采用的材料的折射率

从上述公式可知，只有当折射率n＝2时，r₁才能等于r₂，即使受光球面和反光球面为同一球体的两个部份，入射光才能聚焦在球的底面。但是在实用中，制作反光单元的普通有机材料的折射率为1.4～1.6，这样如果受光球面和反光球面仍为同一球体的话，入射光的聚焦点必然落在球的底面之外。这样为了满足上述球面折射定律，就必然要增大r₂，即使反射球面设置在上述球体底面以外的某个位置，故反射球面的半径r₂必须大于受光球面的半径r₁。

参见图2，由于球面象差的存在，当受光球面的半径r₁和反光球面的半径r₂符合球面折射定律时，如入射光线偏离光轴（图中穿过球心O的点划线）较远时，入射光的聚焦点仍会偏离光轴，而反射光也会与入射光不平行（如图中虚线所示），即随着入射角α（即入射光进入受光球体时与受光球体法线的夹角）的变化，反射光与入射光之间的夹角θ也会发生变化，此角可称为扩散角θ。

众所周知，扩散角θ是定向反光片的反光特性的决定因素：θ角小，则能见距离大，但可见范围小；θ角大，则能见距离小，可见范围大。当本定向反光片应用于不同场合时，必须先确定适当的θ角，这就要求在进行光路设计时，对r₁和r₂作必要的修正，使定向反光片能做成符合各种不同使用场合的形式，而这一点正是实现本实用新型目的的关键之所在。

根据光学原理並经复杂的数学推导，可得出r₁，r₂，θ及α的关系式为：

θ＝αrCSin〔n₁Sin（4αrCSin (n₁Sinα)/(n₂) －2α－2αrCSin (n₁Sinα)/(n₃)

＋2αrCSin (r₁n₁Sinα)/(r₂n₃) ）〕

式中：θ－－－扩散角

n₁－－－受光球体前介质的折射率

n₂－－－受光球体材质的折射率

n₃－－－反光球面前介质的折射率

α－－－入射角、即入射光与受光球面法线方向的夹角

r₁－－－受光球面半径

r₂－－－反光球面半径

上列方程式适用于所有的回归性定向反光器件中的光路计算。

上列算式可转化为下列形式：

(r₁)/(r₂) ＝ (n₃)/(n₁Sinα) ·Sin〔 1/2 （αrCSin (Sinθ)/(n＇) －4αrCSin (n₁Sinα)/(n₂)

＋2α＋2αrCSin (n₁Sinα)/(n₃) ）〕

此式称为本实用新型中对受光球面和反光球面的r₁和r₂的实际计算公式。

在上述计算公式中，我们规定：反射光偏离光轴时（与光轴无交点）θ为正值；反射光偏向光轴时（与光轴有交点）θ为负值。

在上述计算公式中，我们只要确定θ，n₁，n₂，n₃后， (r₁)/(r₂) 即为α的函数，为简化起见，令τ＝ (r₁)/(r₂) ＝f（α），根据数学分析，只有当f（α）为极小值f（α）min时，θ值才能达到最大值，即予先确定的值。r₂的值原则上可以任意设定，r₁＝r₂·f（α）min。

在反光球面的表面上镀有反射层，反射层外面施加有保护层，而在两个反光单元的间隙处不镀以反射层，以形成一个透光区域。同时反光板采用耐候性，透光性好的塑料制成，在塑料中加入各种透明颜料即可获得不同色彩的反光片。设定向反光片的外形轮廓可以随意改变，亦可在反光板上制作各种图案、文字、字母或数码字。

下面是本实用新型的一个具体实施例，通过对该实施例的描述，将使本实用新型的结构和优点更为明显。

参见图1、图3，本实施例中的定向反光片由底板〔1〕、反光板〔2〕和反光单元〔3〕构成。反光板〔2〕呈平板状，上面横、竖依次密集排列有若干个反光单元〔3〕。反光单元〔3〕由受光球面〔3a〕和反光球面〔3b〕组成。在制作时，必须使受光球面〔3a〕和反光球面〔3b〕保持严格同心，同时必须使r₁和r₂严格符合计算值。受光球面与反光球面均采用改性聚苯乙稀，並使用特殊的注塑工艺与反光板同时一次注塑成形。同时，通过采用真空蒸镀或溅射技术在反光球面〔3b〕的表面上镀以反射层〔4〕，反射层可采用铝、铜或其它合金材料，再利用喷镀或真空蒸镀技术在反射层〔4〕外面施加一层保护层，保护层可采用有机涂料或无机涂料，如丙烯酸酯类涂料或氧化硅，在反光单元〔3〕之间的空隙处不镀反射层，以形成一个透光区域，从而使反光片既有反光性又有透光性。本反光板采用白色为底色。其外形为长方形，反光板与底板相连结，可以粘合或采用其它方法。

作为本实施例的变体，整个反光片可以做成各种形状和色彩，反光单元的大小也可以根据不同的使用场合加以变化，其半径r₁、r₂只要符合上述公式中的比例关系，就不会影响其反光特性。

关于r₁和r₂的数值，下面将给出二个应用实例：

实例一：远距离夜视反光片

在本实用新型中，定向反光片的受光球面上没有涂设反光膜，故n₁＝1，即为空气介质的折射率，在本实施例中，因为受光球面和反光球面均由改性聚苯乙烯制成，故n₂＝n₃＝1.572，据国外有关资料报导，远距离夜视反光的理想θ值为θ_mαx＝＋1°，即主要是要求能见距离大，可见范围较小则关系不大，此时如有车灯照在反光片上，在80米处即可获得良好的反光效果。

根据上述公式，用数学上的逐步逼近法求出的数值如下：

α	15°	16°	17°	18°	19°	20°	21°
								τ	0.6374	0.6359	0.6349	0.6343	0.6342	0.6344	0.6349

可见α＝19°时，τ_min＝0.6342，即 (r₁)/(r₂) ＝0.6342，此时θ可达理想的θ_mαx值（＋1°）。

从原则上讲，r₂可以任意设定，一般越小越好，但在实际上受到工艺条件的限制，本实施例采用特殊的模具工艺，r₂可达到2.5毫米，r₁可达到2.5毫米×0.6342＝1.5855毫米，如果按照r₁＝r₂（n－1）计算，r₁＝2.5×（1.572－1）＝1.43毫米，可见二者差别是较大的。反光单元的中心距离可达到5毫米，较国外现有同类产品密集度可以增加一倍以上。但必须注意的是在制造过程中，受光球面和反光球面的同心度及r₁和r₂的数值误差均应小于±0.02毫米。此外，按照本实施例，透光区域可占整块定向反光片的66％，为制作透光灯箱提供了条件。

实例二：设计装璜反光片

这种定向反光片一般要求可见范围大，而能见距离较小关系不大，据国外有关资料报导，θ的理想值为θ_mαx＝＋7°，这样根据上述公式，用数学上的逐步逼近法求得的数值如下：

α	32°	33°	34°	35°	36°	37°	38°
								τ	0.8077	0.8066	0.8060	0.8058	0.8061	0.8067	0.8078

可见α＝35°时，τ_min＝0.8058，即 (r₁)/(r₂) ＝0.8058时，θ可达理想的θ_mαx值（＋7°）。如设r₂＝2.5毫米，则r₁＝2.5毫米×0.8058＝2.0145毫米。

参见图4，这是本实施例的一个应用实例，即用定向反光片作透光灯箱。该透光灯箱包括用金属或塑料等材料做的箱体〔5〕、支撑杆〔6〕和面板〔7〕。箱体〔5〕和面板〔7〕均不透光，面板〔7〕上按照所需显示的字母或文字、图画控空，此处为停车标记″PARK″，然后装上按照″PARK″字样做成的定向反光片。灯箱中装有电灯（图中未画出）。夜间，电灯打开，灯光可透过定向反光片中的透光区域显示″PARK″字样，如发生停电故障，只要车灯照射在面板〔7〕上，依靠定向反光片仍可以显示″PARK″字样，从而减少了发生故障的可能性。

本实用新型的优点是明显的，这种结构的反光单元在按照实际计算公式选取r₁和r₂后，可将反射光能量的98％集中在4°立体角内，同时反光强度与用按照球面折射定律计算所得的r₁和r₂制得的反光片相比，从理论上讲可提高17％，在实测中也已提高了12％。此外因反光单元之间的中心距离可以缩小到5毫米，这样就使反光强度进一步增加，如白色反光片的反光强度可以达到70烛光／勒克司／米²。其广角性比现有反光片的广角性增加了2倍多，可以达到±70°，这就使其有效的反光范围也随之增大。从而，本反光片显示出的信息更明亮，可见视野大，适用范围广，可靠性强。本反光片的各项性能指标均达到国际使用水平，反光强度达到美国L－S－306联邦技术规范标准。

这种定向反光片由于它本身不消耗能源，在灯光照射下强烈地向光源方向反射，从而可使驾驶人员看到明亮的反射光，故可用它来制作改善夜间行车条件的交通设施；又由于它即可反光又可透光，可适于制作透光灯箱符号，即使一旦灯光失灵，它仍可起到一定的符号显示作用。

用本定向反光片代替现有世界各国汽车尾灯中″角锥矩阵式″制作的定向反光片，可避免在尾灯中出现黑斑的弊病。

这种反光片可作为道路分隔设施、环岛、安全路椿、桥梁栏杆、隧道及车辆安全反光器件，又可用在标志符号、图案、文字显示等广告方面。

Claims

1、回归性定向反光片，属于定向反光器件的一种，它由底板、反光板和反光单元构成，反光单元密集排列在反光板上，反光板连结在底板上，反光单元由受光球面和反光球面二部份组成，二者为同心球体，並在反光球面表面上镀有反射层。本实用新型的特征在于，上述受光球面的半径r₁和反光球面的半径r₂由下列实际计算公式确定：

(r₁)/(r₂) = (n₃)/(n₁Sinα) Sin[ 1/2 (αrcSin (Sinθ)/(n₁) -4αrCSin (n₁Sinα)/(n₂) +2α+2arCSin (n₁·Sinα)/(n₃) )］

其中，θ，n₁、n₂、n₃为已知值，故 (r₁)/(r₂) =τ=f(α)，求出f(α)的极小值f_min(α)，並任意设定r₂，则r₁=r₂·f_min(α)。

2、据权利要求1所述的定向反光片，其进一步的特征在于上述反光板及反光单元由改性聚苯乙烯采用注塑工艺一次成塑，上述r₂＝2.5毫米，r₁在用作远距离夜视反光片时取值为1.5855毫米，在用作设计装璜反光片时取值为2.0145毫米，反光单元的中心间距为5毫米。

3、据权利要求1或2所述的定向反光片，其进一步的特征在于，在上述反光单元的间隙处不镀从反射层，以形成一个透光区域。