專利名稱：近光帶有明暗截止線的汽車前照燈led光源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于汽車燈，尤其涉及一種近光帶有明暗截止線的汽車前照燈LED光源。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，伴隨著大功率白光LED的迅猛發(fā)展，高效節(jié)能的LED照明已逐漸趨于成熟，汽車照明作為其中一部分，眾多業(yè)內(nèi)機(jī)構(gòu)也紛紛開(kāi)始深入研究大功率白光LED在車燈領(lǐng)域方面的應(yīng)用，并已推出較成熟產(chǎn)品，LED車燈不僅節(jié)能，也使得車燈的外觀更加多樣、更加時(shí)尚。作為汽車前大燈，安全照明是其最主要目的，在城市交通中為了防止會(huì)車時(shí)前大燈給對(duì)方司機(jī)造成炫目，世界各國(guó)都對(duì)會(huì)車燈(也即近光燈)有很嚴(yán)格的要求，要求近光燈所發(fā)出光線必須形成清晰的明暗截止線，對(duì)于該線的形成全世界車燈業(yè)絕大多數(shù)均采用遮光這一成熟技術(shù)。該成熟及慣用技術(shù)不可避免的缺陷是對(duì)光源所發(fā)出光線的利用率從技術(shù)上很難突破70 %，其中被廣泛應(yīng)用的H4鹵素?zé)襞莸慕饫寐噬踔梁茈y突破50 %，高端汽車廣泛應(yīng)用的HID燈泡的近光實(shí)際利用率也只有60%上下?？梢?jiàn)，汽車近光燈的光學(xué)設(shè)計(jì)是汽車前照燈的核心，也是難點(diǎn)。雖然車燈照明已經(jīng)進(jìn)入LED時(shí)代，但基本上都局限在信號(hào)燈和室內(nèi)燈的應(yīng)用上。LED車燈應(yīng)用在前大燈上，對(duì)于如何突破既能實(shí)現(xiàn)清晰的明暗截止線又能大幅提高光效，仍是所有業(yè)內(nèi)人士有待解決的難題。雖然已有幾款LED前大燈問(wèn)世，并已進(jìn)入商用階段，但近光光形的形成仍以傳統(tǒng)的檔光板來(lái)形成為主。與傳統(tǒng)投光燈類似，其光源部分改為大功率白光LED，LED前方放置有檔光板，檔光板前方安置一枚聚光透鏡，以此來(lái)形成清晰的明暗截止線。此設(shè)計(jì)方案在形成明暗截止線時(shí)由于仍未擺脫檔光設(shè)計(jì)，所以其對(duì)LED發(fā)光的利用率難以超過(guò)60%。由于目前照明用白光LED的出光量還遠(yuǎn)未能達(dá)到傳統(tǒng)光源的水準(zhǔn)，為了達(dá)到同樣的光照強(qiáng)度，必然需要更多的LED來(lái)實(shí)現(xiàn)此要求。由于目前LED的光效較低，其發(fā)熱量會(huì)較大，如果LED數(shù)量過(guò)多或使其功率過(guò)大，必然會(huì)造成散熱難，復(fù)雜良好的散熱機(jī)構(gòu)又會(huì)大幅增加車燈成本，而如果散熱不良又會(huì)引起LED壽命的大幅降低，所以，用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車近光燈以LED為光源的照明，目前還存在一定困難。既能大幅提高LED出光的利用效率，又同時(shí)滿足汽車前照燈的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)是汽車行業(yè)亟待解決的技術(shù)難題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服上述技術(shù)的不足，而提供一種近光帶有明暗截止線的汽車前照燈LED光源，LED發(fā)光芯片發(fā)出的光線通過(guò)非球面曲面透鏡能實(shí)現(xiàn)帶明暗截止線的光區(qū)，無(wú)需進(jìn)行任何光線遮擋，并可以提高光線的利用率。本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用以下技術(shù)方案一種近光帶有明暗截止線的汽車前照燈LED光源，主要由透鏡、支架總成和LED發(fā)光芯片構(gòu)成，其特征是所述透鏡表面呈非回轉(zhuǎn)非球面曲面，所述透鏡由多個(gè)不同朝向的表面呈非回轉(zhuǎn)非球面曲面的透鏡依次相接組成的透鏡組所構(gòu)成。透鏡正前方透鏡為主透鏡，主透鏡周圍透鏡為輔助透鏡。
3[0005]所述主透鏡區(qū)設(shè)有1枚主透鏡，主透鏡為非回轉(zhuǎn)非球面曲面，表面形狀以點(diǎn)云形式進(jìn)行描述，當(dāng)透鏡材質(zhì)折射率在1. 4 2. 4區(qū)間時(shí)，所述點(diǎn)云上各點(diǎn)X、Y、Z三座標(biāo)測(cè)量值范圍為以主透鏡中心為座標(biāo)系原點(diǎn)，X方向座標(biāo)區(qū)間為Omm +15mm，Y方向座標(biāo)區(qū)間為-12_ +12_ ；Z方向座標(biāo)區(qū)間為_(kāi)7_ +7_。所述輔助透鏡分布為多個(gè)不同朝向區(qū)域，包括上、下、左、右及左上、右上、左下、右下共計(jì)8個(gè)方向的輔助透鏡區(qū)，所述上、下方向各由1枚及以上透鏡依次相接構(gòu)成；所述左、 右方向各由1枚及1枚以上透鏡依次相接構(gòu)成；所訴左上、右上、左下、右下方向各由1枚及 1枚以上透鏡依次相接構(gòu)成，輔助透鏡各區(qū)透鏡數(shù)量最多不超過(guò)10枚，所述上、下、左、右及左上、右上、左下、右下方向的輔助透鏡相對(duì)主透鏡中心水平面或垂直面呈對(duì)稱設(shè)置或非對(duì)稱設(shè)置。所述支架總成由上、下加強(qiáng)環(huán)、覆板、絕緣板和支架正極構(gòu)成，所述覆板和絕緣板之間設(shè)有與置于支架總成中心的LED發(fā)光芯片連接的負(fù)極導(dǎo)電層。所述LED發(fā)光芯片數(shù)量為1-10顆，分為上下2行線性排布或單獨(dú)只有上側(cè)1行線性排布。有益效果LED能通過(guò)主透鏡實(shí)現(xiàn)正向無(wú)明顯色散的一字形明暗截止線光區(qū)，輔助透鏡能形成其他朝向無(wú)明顯色散的一字形明暗截止線光區(qū)，明暗截止線的形成不需進(jìn)行任何光線阻擋。透鏡組群對(duì)LED芯片和熒光粉所形成的平面光源所能發(fā)出的360° XlSO0 范圍內(nèi)的所有光線均進(jìn)行了較合理的分配和利用，除被透鏡內(nèi)表面反射損失掉一部分光線外，可用于車燈配光的光線理論上接近100%，，不僅大幅提高了光效，而且還在一定程度上減輕了光學(xué)設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)明暗截止線光區(qū)的困難，使近光燈的開(kāi)發(fā)變得簡(jiǎn)單易行。

[0010]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；[0011]圖2是本實(shí)用新型的透鏡正向結(jié)構(gòu)示意圖；[0012]圖3是本實(shí)用新型的透鏡左視結(jié)構(gòu)示意圖；[0013]圖4是明暗截止線形成原理示意圖；[0014]圖5是整體立體效果示意圖；[0015]圖6是形成主透鏡表面曲面的點(diǎn)云立體分布效果示意圖；[0016]圖7是形成主透鏡表面曲面的點(diǎn)云向H平面投影分布示意圖[0017]圖8是主透鏡水平方向形狀變化示意圖；[0018]圖9是主透鏡垂直方向形狀變化示意圖；[0019]圖10是透鏡整體形狀放大縮小變化示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
。詳見(jiàn)附圖，一種近光帶有明暗截止線的汽車前照燈LED光源，主要由透鏡1、支架總成3和LED發(fā)光芯片2構(gòu)成，所述透鏡表面呈非回轉(zhuǎn)非球面曲面，所述透鏡由多個(gè)不同朝向的表面呈非回轉(zhuǎn)非球面曲面的透鏡依次相接組成的透鏡組所構(gòu)成。透鏡正前方透鏡為主透鏡1-1，主透鏡周圍透鏡為輔助透鏡1-2。所述主透鏡區(qū)設(shè)有1枚主透鏡，主透鏡為非回轉(zhuǎn)非球面曲面，表面形狀以點(diǎn)云形式進(jìn)行描述，當(dāng)透鏡材質(zhì)折射率在1. 4 2. 4區(qū)間時(shí)，所述點(diǎn)云上各點(diǎn)X、Y、Z三座標(biāo)測(cè)量值范圍為以主透鏡中心為座標(biāo)系原點(diǎn)，X方向座標(biāo)區(qū)間為Omm +15mm, Y方向座標(biāo)區(qū)間為-12mm +12mm ；Z方向座標(biāo)區(qū)間為-7mm +7mm。該點(diǎn)云通過(guò)相應(yīng)軟件經(jīng)過(guò)一系列處理后可以生成曲面，尤如汽車外表面形狀曲面的生成。如圖2、3所示，所述輔助透鏡分布為多個(gè)不同朝向區(qū)域，包括上、下、左、右及左上、右上、左下、右下共計(jì)8個(gè)方向的輔助透鏡區(qū)，所述上、下方向各由1枚及以上透鏡依次相接構(gòu)成；所述左、右方向各由1枚及1枚以上透鏡依次相接構(gòu)成；所訴左上、右上、左下、 右下方向各由1枚及1枚以上透鏡依次相接構(gòu)成，輔助透鏡各區(qū)透鏡數(shù)量最多不超過(guò)10 枚，所述上、下、左、右及左上、右上、左下、右下方向的輔助透鏡相對(duì)主透鏡中心水平面或垂直面或主透鏡中心呈對(duì)稱設(shè)置或非對(duì)稱設(shè)置。即，各區(qū)域內(nèi)輔助透鏡相對(duì)主透鏡中心水平面(XY平面)、垂直面OCZ平面)，在水平方向或垂直方向或交叉方向呈對(duì)稱設(shè)置或非對(duì)稱設(shè)置。所述支架總成由螺釘3-1、上、下加強(qiáng)環(huán)3-2、3_3、覆板3_4、絕緣板3_6和支架正極3-7構(gòu)成，所述覆板和絕緣板之間設(shè)有與置于支架總成中心的LED發(fā)光芯片連接的負(fù)極導(dǎo)電層3-5。所述LED發(fā)光芯片數(shù)量可設(shè)置為1-10顆，分為上下2行線性排布或單獨(dú)只有上側(cè)1行線性排布。一、近光水平明暗截止線形成基本原理如圖4所示，以單色(單一波長(zhǎng))線光源O-A在0-A-01平面內(nèi)的光路為例從理論上進(jìn)行說(shuō)明。設(shè)0點(diǎn)為面光源底邊中點(diǎn)，A點(diǎn)為面光源頂邊中點(diǎn)，01為主透鏡中心點(diǎn)，O-A 如圖放置，0點(diǎn)正對(duì)主透鏡中心點(diǎn)01。1. 0點(diǎn)所發(fā)出的水平光線0-01經(jīng)主透鏡的非球面曲面折射后，在上下方向不會(huì)有任何偏折，會(huì)水平射向25m前方屏幕，交屏幕于屏幕中心011點(diǎn)(法規(guī)的HV點(diǎn))。2. 0點(diǎn)所發(fā)出的向上的光線經(jīng)主透鏡非球面曲面上半部任意位置02折射后也會(huì)水平射出，射向屏幕的022位置。0點(diǎn)所發(fā)出的向下的光線經(jīng)主透鏡非球面曲面下半部的任意位置03折射后，也均會(huì)水平射出，射向屏幕的033位置，022與033的距離即為明暗截止線的過(guò)度區(qū)間。由于主透鏡上下方向最大尺寸十分有限(本例為10. 2mm)，故022與033 距離同樣十分有限，與法規(guī)要求的約300mm區(qū)間相比，理論上已形成了清晰的明暗截止線。3. 0點(diǎn)以外的直至頂點(diǎn)A點(diǎn)的任何點(diǎn)所發(fā)出的光線(如A-A1、A-A2、A_A3)經(jīng)主透鏡偏折后一定會(huì)向下偏折，射向明暗截止線的下方(如A11、A22、A33)，不會(huì)超越明暗截止線的高度，故對(duì)明暗截止線的形成不會(huì)有任何影響。通過(guò)上述對(duì)單色線光源在中心垂直平面內(nèi)的光路說(shuō)明，從理論上解釋了明暗截止線形成的基礎(chǔ)原理。對(duì)于透鏡折射普遍發(fā)生的在白光所包含的波長(zhǎng)范圍在486nm 656nm區(qū)間的所有可見(jiàn)光產(chǎn)生的色散現(xiàn)象，本例為了保證明暗截止線區(qū)間內(nèi)盡量減少色散現(xiàn)象，主透鏡對(duì)該范圍最長(zhǎng)波長(zhǎng)和最短波長(zhǎng)光線的出光方向進(jìn)行了合理控制，不會(huì)出現(xiàn)明顯可見(jiàn)的色散現(xiàn)象。二、透鏡說(shuō)明透鏡形狀與折射率存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，對(duì)于不同的封裝材料，每種材料相對(duì)于白光的折射率區(qū)間也不同，為了形成清晰的明暗截止線和消除色散現(xiàn)象，透鏡的非球面曲面
5形狀設(shè)計(jì)必須針對(duì)不同材料，根據(jù)其折射率區(qū)間進(jìn)行相應(yīng)設(shè)計(jì)。如某硅膠的折射率區(qū)間為1. 40 1. 42 ；某樹(shù)脂的折射率區(qū)間為1. 50 1. 52 ；某玻璃的折射率區(qū)間為1. 51 1.53?？蛇x用材料的折射率區(qū)間大致分布在1.4 2. 4范圍內(nèi)。本例透鏡即為根據(jù)某玻璃的折射率區(qū)間1.51 1.53進(jìn)行設(shè)計(jì)，芯片所發(fā)出的光線經(jīng)透鏡折射后照射在以主透鏡中心為中心的半球面上，形成明暗相間的區(qū)域光斑，與圖2中透鏡各區(qū)域分布一一對(duì)應(yīng)。1.主透鏡的功能可直接形成帶水平一字明暗截止線的光斑，用于車燈明暗截止線的設(shè)計(jì)，亦可在主透鏡前方放置聚光或散光透鏡，以控制光形的在水平方向的寬度或豎直方向的寬度。1).本例點(diǎn)云數(shù)據(jù)說(shuō)明將圖6所示點(diǎn)云向TL平面投影，各點(diǎn)在TL平面上的投影點(diǎn)如圖7所示，以主透鏡中心為座標(biāo)系原點(diǎn)，Y方向在-IOmm +IOmm座標(biāo)區(qū)間每隔Imm測(cè)量一個(gè)點(diǎn)，最寬處21個(gè)點(diǎn)；Z方向在-6mm +6mm座標(biāo)區(qū)間每隔Imm測(cè)量一個(gè)點(diǎn)，最寬處13個(gè)點(diǎn)，各點(diǎn)X方向座標(biāo)
值數(shù)據(jù)見(jiàn)下表
權(quán)利要求1.一種近光帶有明暗截止線的汽車前照燈LED光源，主要由透鏡、支架總成和LED發(fā)光芯片構(gòu)成，其特征是所述透鏡表面呈非回轉(zhuǎn)非球面曲面，所述透鏡由多個(gè)不同朝向的表面呈非回轉(zhuǎn)非球面曲面的透鏡依次相接組成的透鏡組所構(gòu)成，透鏡正前方透鏡為主透鏡，主透鏡周圍透鏡為輔助透鏡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近光帶有明暗截止線的汽車前照燈LED光源，其特征是所述主透鏡區(qū)設(shè)有1枚主透鏡，主透鏡為非回轉(zhuǎn)非球面曲面，表面形狀以點(diǎn)云形式進(jìn)行描述， 當(dāng)透鏡材質(zhì)折射率在1. 4 2. 4區(qū)間時(shí)，所述點(diǎn)云上各點(diǎn)X、Y、Z三座標(biāo)測(cè)量值范圍為以主透鏡中心為座標(biāo)系原點(diǎn)，X方向座標(biāo)區(qū)間為Omm +15mm，Y方向座標(biāo)區(qū)間為-12mm +12mm ； Z方向座標(biāo)區(qū)間為_(kāi)7mm +7mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的近光帶有明暗截止線的汽車前照燈LED光源，其特征是所述輔助透鏡分布為多個(gè)不同朝向區(qū)域，包括上、下、左、右及左上、右上、左下、右下共計(jì)8個(gè)方向的輔助透鏡區(qū)，所述上、下方向各由1枚及以上透鏡依次相接構(gòu)成；所述左、右方向各由1枚及1枚以上透鏡依次相接構(gòu)成；所述左上、右上、左下、右下方向各由1枚及1枚以上透鏡依次相接構(gòu)成，輔助透鏡各區(qū)單一透鏡數(shù)量最多不超過(guò)10枚，所述上、下、左、右及左上、右上、左下、右下方向的輔助透鏡相對(duì)主透鏡中心水平面或垂直面呈對(duì)稱設(shè)置或非對(duì)稱設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近光帶有明暗截止線的汽車前照燈LED光源，其特征是所述支架總成由上、下加強(qiáng)環(huán)、覆板、絕緣板和支架正極構(gòu)成，所述覆板和絕緣板之間設(shè)有與置于支架總成中心的LED發(fā)光芯片連接的負(fù)極導(dǎo)電層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近光帶有明暗截止線的汽車前照燈LED光源，其特征是所述LED發(fā)光芯片數(shù)量為1-10顆，分為上下2行線性排布或單獨(dú)只有上側(cè)1行線性排布。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種近光帶有明暗截止線的汽車前照燈LED光源，主要由透鏡、支架總成和LED發(fā)光芯片構(gòu)成，其特征是所述透鏡表面呈非回轉(zhuǎn)非球面曲面，所述透鏡由多個(gè)不同朝向的表面呈非回轉(zhuǎn)非球面曲面的透鏡依次相接組成的透鏡組所構(gòu)成。透鏡正前方透鏡為主透鏡，主透鏡周圍透鏡為輔助透鏡。有益效果LED能通過(guò)主透鏡實(shí)現(xiàn)正向無(wú)明顯色散的一字形明暗截止線光區(qū)，輔助透鏡能形成其他朝向無(wú)明顯色散的一字形明暗截止線光區(qū)，明暗截止線的形成不需進(jìn)行任何光線阻擋。不僅大幅提高了光效，而且還在一定程度上減輕了光學(xué)設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)明暗截止線光區(qū)的困難，使近光燈的開(kāi)發(fā)變得簡(jiǎn)單易行。
文檔編號(hào)F21V21/108GK201992529SQ201020206790
公開(kāi)日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2010年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月28日
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