專利名稱：照明單元和具有該照明單元的前照燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于機(jī)動車的照明單元。此外，本實用新型還涉及一種具有上述類型的照明單元的前照燈。
背景技術(shù)：
眾所周知，LED照明具有不可替代的優(yōu)點，其節(jié)省能源，超低功耗，相同的照明效率比傳統(tǒng)光源節(jié)能80%以上，并且其壽命較長。鑒于以上優(yōu)點，人們越來越多地將LED作為光源來使用。在機(jī)動車領(lǐng)域中，人們也越來越傾向于采用LED作為光源，尤其是作為前照燈的光源。市場上也出現(xiàn)了一些LED前照燈，這種前照燈通常包括:反射器；設(shè)置在反射器內(nèi)部的LED光源；以及布置在反射器的下游的透鏡。然而，在現(xiàn)有技術(shù)中，LED光源需要布置在反射器的一個焦點位置處，為此需要在反射器的出光口的一側(cè)將光源裝入到反射器中，而通常的LED光源還包括散熱結(jié)構(gòu)等其他附屬部件，為了容納這些部件，前照燈在豎直方向上尺寸被設(shè)計得相對較大，這對在空間有限的機(jī)動車中進(jìn)行裝配造成了較大的問題。另外，現(xiàn)有技術(shù)中的前照燈的出光效率也相對較低。
實用新型內(nèi)容為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提出了一種用于機(jī)動車的照明單元，該照明單元的體積相對較小，并且其發(fā)光效率更高。此外，本實用新型還提出了一種具有上述類型的照明單元的前照燈。該前照燈的體積更加小巧，同時其發(fā)光效率更高。本實用新型的第一個目的通過一種上述類型的用于機(jī)動車的照明單元實現(xiàn)，該照明單元包括:光源；以及在光路上順序布置的初級光學(xué)組件和次級光學(xué)組件，其中，初級光學(xué)組件設(shè)計為第一透鏡，光源出射的光線通過初級光學(xué)組件折射之后并經(jīng)過次級光學(xué)組件出射。通過采用透鏡形式的初級光學(xué)組件，允許光源從整個照明單元的后側(cè)插入到初級光學(xué)組件中，為此，光源的一些其他部件，例如散熱器和相應(yīng)的電子器件就無需布置在透鏡中，從而使得透鏡的尺寸可以做的相對較小。這在很大程度上降低了照明單元的尺寸。另夕卜，由于光源的這些部件不用布置在透鏡的內(nèi)部，因此這些部件也不會對光源發(fā)出的光線產(chǎn)生阻擋，這也進(jìn)一步提高了根據(jù)本實用新型的照明單元的發(fā)光效率。根據(jù)本實用新型提出，第一透鏡設(shè)計為近場聚光透鏡。該透鏡將光源發(fā)出的光線在近場的范圍內(nèi)聚焦到一個焦點上，并在通過焦點后沿原出射方向繼續(xù)傳輸，進(jìn)而通過次級光學(xué)組件后出射。優(yōu)選的是，光源從背離照明單元的光出射方向的方向上安裝到第一透鏡中或上。由此，光源的一些部件就無需完全布置在透鏡中，從而使得透鏡無需再為此提供容納這些部件的結(jié)構(gòu)空間，從而在很大程度上降低了透鏡的體積。根據(jù)本實用新型進(jìn)一步提出，次級光學(xué)組件包括第一次級光學(xué)組件和第二次級光學(xué)組件，其中，第一次級光學(xué)組件部分地遮擋從初級光學(xué)組件出射的光線。在此，第一次級光學(xué)組件起到部分地遮擋從初級光學(xué)組件出射的光線的作用，以在照明單元產(chǎn)生的光斑中形成截止線，截止線的高低意味著近光在路面上的照射距離的遠(yuǎn)近，截止線太高容易使對面的來車和行人感到炫目，太低則照得太近，使駕駛員無法看到車前較遠(yuǎn)的距離。調(diào)節(jié)第一次級光學(xué)組件來獲得截止線在形成的光斑中的理想的位置。有利的是，第二次級光學(xué)組件設(shè)計為準(zhǔn)直透鏡。這種準(zhǔn)直透鏡能夠?qū)⒐饩€以預(yù)定的指向投射到一定的距離上并且與作為初級光學(xué)組件的第一透鏡形成雙透鏡系統(tǒng)，以獲得理想的照明效果。根據(jù)本實用新型提出，初級光學(xué)組件設(shè)計為具有處于初級光學(xué)組件內(nèi)部的第一焦點和處于初級光學(xué)組件的外部的第二焦點，光源布置在第一焦點處，并且來自光源的光線經(jīng)過初級光學(xué)組件出射后在第二焦點處匯聚。在本實用新型的設(shè)計方案中，作為初級光學(xué)組件的第一透鏡具有半橢球型的形狀，第一焦點和第二焦點即為兩個半橢球形構(gòu)成的完整橢球的兩個焦點，因此，光線從一個焦點出射后經(jīng)橢球面反射后會會聚于另外的焦點上。優(yōu)選的是，第二次級光學(xué)組件具有處于第二次級光學(xué)組件外部的第三焦點，并且第二焦點與第三焦點重合。為了使光線能夠照射得相對遠(yuǎn)，需要從第二次級光學(xué)組件出射的光線是盡可能平行的光束，為此，第二次級光學(xué)組件設(shè)計成類似于凸透鏡的輪廓，因此從焦點投射到第二次級光學(xué)組件中的光線就會平行地從第二次級光學(xué)組件的出射面上出射。根據(jù)本實用新型提出，第一次級光學(xué)組件在初級光學(xué)組件的外部布置在第二焦點和第三焦點上。第一次級光學(xué)組件遮擋了來自初級光學(xué)組件的部分光線，從而在形成的光斑中出現(xiàn)截止線。有利的是，第一次級光學(xué)組件設(shè)計為遮光板。優(yōu)選的是，初級光學(xué)組件設(shè)計成杯狀，其中杯狀的初級光學(xué)組件包括頂面、底面和連接在頂面和底面之間的周向的杯面，其中頂面形成出射面，并且杯面形成反射面。在底面中形成有容納光源的凹進(jìn)區(qū)域，第一焦點落入到凹進(jìn)區(qū)域中。在安裝光源時，光源可以從照明單元的后部直接插入到該凹進(jìn)區(qū)域中，從而極大地簡化了照明單元的裝配過程。另外，在需要更換光源時也可以簡單地進(jìn)行更換。有利的是，反射面為全內(nèi)反射面。當(dāng)然，也可以通過在杯面上涂覆反射材料或粘貼反射層的方式來增強(qiáng)反射效果。優(yōu)選的是，光源為LED光源，并且LED光源包括至少一個LED芯片。LED光源具有發(fā)光效率高，壽命長和節(jié)能綠色環(huán)保等優(yōu)點。本實用新型的另一個目的通過一種用于機(jī)動車的前照燈，該前照燈具有上述類型的照明單元。該前照燈的體積更加小巧，同時其發(fā)光效率更高。優(yōu)選的是，前照燈還包括至少三個補(bǔ)光單元，補(bǔ)光單元發(fā)射的光線與照明單元發(fā)射的光線至少部分地疊加。這三個補(bǔ)光單元可以在一定展幅上對照明單元產(chǎn)生的光斑進(jìn)行補(bǔ)充，從而獲得特定形狀的光斑。有利的是，補(bǔ)光單元分別包括補(bǔ)光透鏡和補(bǔ)光光源。優(yōu)選的是，補(bǔ)光光源為由至少一個LED芯片構(gòu)成的LED光源。應(yīng)該理解的是，如果沒有其它特別注明，這里描述的不同的示例性實施例的特征可以彼此結(jié)合。
[0020]附圖構(gòu)成本說明書的一部分，用于幫助進(jìn)一步理解本實用新型。這些附圖圖解了本實用新型的實施例，并與說明書一起用來說明本實用新型的原理。在附圖中相同的部件用相同的標(biāo)號表不。圖中不出:圖1是根據(jù)本實用新型的照明單元的示意性結(jié)構(gòu)圖；圖2是根據(jù)本實用新型的照明單元投射出的光線產(chǎn)生的圖樣；圖3是根據(jù)本實用新型的前照燈的補(bǔ)光單元投射出的光線產(chǎn)生的圖樣；圖4是根據(jù)本實用新型的前照燈整體投射出的光線產(chǎn)生的圖樣。
具體實施方式
在下面詳細(xì)描述中，參考形成本說明書的一部分的附圖，其中，以例證的方式示出了可以實施本實用新型的具體實施例。關(guān)于圖，諸如“左”、“右”、“上”、“下”等方向性術(shù)語參考所描述的附圖的方向使用。由于本實用新型實施例的組件可以在許多不同方向上放置，所以方向術(shù)語僅用于說明，而沒有任何限制的意思。應(yīng)該理解的是，可以使用其它實施例，并且在不背離本實用新型的范圍的前提下可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)或邏輯改變。所以，下面詳細(xì)描述不應(yīng)被理解為限制性的意思，并且本實用新型由所附的權(quán)利要求限定。在根據(jù)本實用新型的照明單元100的設(shè)計方案中，照明單元100，包括:光源3 ;以及在光路上順序布置的初級光學(xué)組件I和次級光學(xué)組件2。從圖中可見，光線從圖中的左側(cè)向右側(cè)延伸。從圖1中可見，在最左側(cè)為光源3，接下來是設(shè)計為第一透鏡的初級光學(xué)組件1，然后是次級光學(xué)組件2，其中，第一透鏡設(shè)計為近場聚光透鏡。從圖中可見，該次級光學(xué)組件2包括第一次級光學(xué)組件21和第二次級光學(xué)組件22，其中，第一次級光學(xué)組件21設(shè)計為遮光板，而第二次級光學(xué)組件22設(shè)計為準(zhǔn)直透鏡，由此實現(xiàn)了一種雙透鏡照明單元。初級光學(xué)組件I設(shè)計為具有處于初級光學(xué)組件I內(nèi)部的第一焦點11和處于初級光學(xué)組件I的外部的第二焦點12，光源3布置在第一焦點11處，并且來自光源3的光線經(jīng)過初級光學(xué)組件I出射后在第二焦點12處匯聚。在本實施例中，作為初級光學(xué)組件I的第一透鏡具有半橢球型的形狀，第一焦點和第二焦點即為兩個半橢球形構(gòu)成的完整橢球的兩個焦點，因此，光線從一個焦點出射后經(jīng)橢球面反射后會會聚于另外的焦點上。從圖1中可見，半橢球形的初級光學(xué)組件I更近似于杯狀，其中杯狀的初級光學(xué)組件I包括頂面13、底面14和連接在頂面13和底面14之間的周向的杯面15，其中頂面13形成出射面，并且杯面15形成設(shè)計成全內(nèi)反射面的反射面。在底面14中形成有容納光源3的凹進(jìn)區(qū)域16，第一焦點11落入到凹進(jìn)區(qū)域16中。在安裝光源3時，光源3可以從照明單元100的后部直接插入到該凹進(jìn)區(qū)域16中，從而極大地簡化了照明單元100的裝配過程。另外，在需要更換光源3時也可以簡單地進(jìn)行更換。為了更加清晰的說明根據(jù)本實用新型的照明單元100的構(gòu)造，根據(jù)本實用新型的照明單兀100被布置在一個X-Y坐標(biāo)系中。從圖中可見,第一焦點11處于該坐標(biāo)系的原點，而第二焦點12則處于X軸的數(shù)字32處。另外，第二次級光學(xué)組件22具有處于第二次級光學(xué)組件22外部的第三焦點221，并且第二焦點12與第三焦點221重合。另外，設(shè)計成遮光板的第一次級光學(xué)組件21在初級光學(xué)組件I的外部布置在第二焦點12和第三焦點221上。在圖1中可見，遮光板并未精確地布置在第二焦點12和第三焦點221上，而是稍稍向左側(cè)，也就是朝向初級光學(xué)組件I的方向移動了一點點，但是這并不影響遮光板的實際效果。[0029]另外，在本實施例中，作為準(zhǔn)直透鏡的第二次級光學(xué)組件22設(shè)計成類似于凸透鏡的輪廓，因此從焦點投射到第二次級光學(xué)組件22中的光線就會平行地從第二次級光學(xué)組件22的出射面上出射。另外，在本實施例中，光源3為LED光源，該LED光源3可以包括一個LED芯片或者包括由多個LED芯片構(gòu)成的陣列。。在從照明單元100的后部，也就是在圖中示出的X軸的負(fù)半軸向正半軸的方向上插入光源3時，圖中未示出的LED光源的其他部件，例如散熱器保留在初級光學(xué)組件I的外部，該散熱器并未布置在初級光學(xué)組件I的內(nèi)部，因此，從而使得初級光學(xué)組件I的尺寸可以做的相對較小。這在很大程度上降低了照明單元100的尺寸。另外，由于光源3的這些部件不用布置在初級光學(xué)組件I的內(nèi)部，因此散熱器也不會對光源3發(fā)出的光線產(chǎn)生阻擋，這也進(jìn)一步提高了根據(jù)本實用新型的照明單元的發(fā)光效率。另外，在圖1示意性地示出了光源3發(fā)出的一條光線的光路圖。從圖中可見，該光線從第一焦點11處開始照射到X軸上方的反射面15上，反射面15使得該光線經(jīng)過第二焦點12并進(jìn)而入射到第二次級光學(xué)組件22的處于X軸的下方的入射面上。由于第二焦點12與第二次級光學(xué)組件22的第三焦點221重合，因此該光線經(jīng)過第二次級光學(xué)組件22在X軸的下方以平行于X軸的方向射出。而光源3朝向處于X軸下方的反射面15照射的光線被反射面反射后會同樣經(jīng)過第二焦點12出射，但是該部分光線中的一部分會被作為遮光板的第一次級光學(xué)組件21所遮擋，從而不會入射到第二次級光學(xué)組件22中，由此在產(chǎn)生的光斑中形成截止線。在圖2中可以清晰地看到在圖形上部的截止線。另外，由于第二次級光學(xué)組件22設(shè)計為準(zhǔn)直透鏡，因此使得該照明單元100產(chǎn)生被稱為所謂的“熱區(qū)”的光斑。從圖2示出的根據(jù)本實用新型的照明單元100投射出的光線產(chǎn)生的圖樣中可明顯地看到在圖樣中心的熱區(qū)。然而，在用于機(jī)動車的前照燈中，僅僅存在熱區(qū)是不行的，因為根據(jù)照明標(biāo)準(zhǔn)，前照燈產(chǎn)生的光斑還要有一定的展寬。為此，在根據(jù)本實用新型的前照燈中還具有至少三個補(bǔ)光單元，這些補(bǔ)光單元分別具有補(bǔ)光透鏡和補(bǔ)光光源，同樣，補(bǔ)光光源也可以是LED光源。圖3示出了三個補(bǔ)光單元產(chǎn)生的光斑疊加在一起后圖樣，從圖中可見，該光斑具有大約正負(fù)35度的展幅。在補(bǔ)光單元和照明單元100組合在一起之后，形成圖4中示出的圖樣。從圖中可見，根據(jù)本實用新型的前照燈產(chǎn)生的光斑具有大約正負(fù)35度的展幅，同時在中央?yún)^(qū)域還具有熱區(qū)。以上僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。參考標(biāo)號I 初級光學(xué)組件11 第一焦點12 第二焦點13 頂面14 底面15 杯面16 凹進(jìn)區(qū)域[0043]2次級光學(xué)組件21第一次級光學(xué)組件22第二次級光學(xué)組件221 第三焦點3光源100照明單元
權(quán)利要求1.一種用于機(jī)動車的照明單元(100)，包括:光源(3);以及在光路上順序布置的初級光學(xué)組件(I)和次級光學(xué)組件(2)，其特征在于，所述初級光學(xué)組件(I)設(shè)計為第一透鏡，所述光源(3)出射的光線通過所述初級光學(xué)組件(I)折射之后并經(jīng)過所述次級光學(xué)組件(2)出射。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明單元(100)，其特征在于，所述第一透鏡設(shè)計為近場聚光透鏡。
3.根據(jù)權(quán)利 要求1所述的照明單元(100)，其特征在于，所述光源(3)從背離所述照明單元(100)的光出射方向的方向上安裝到所述第一透鏡中或上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的照明單元(100)，其特征在于，所述次級光學(xué)組件(2)包括第一次級光學(xué)組件(21)和第二次級光學(xué)組件(22)，其中，所述第一次級光學(xué)組件(21)部分地遮擋從所述初級光學(xué)組件(I)出射的光線。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的照明單元(100)，其特征在于，所述第二次級光學(xué)組件(22)設(shè)計為準(zhǔn)直透鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的照明單元(100)，其特征在于，所述初級光學(xué)組件(I)設(shè)計為具有處于所述初級光學(xué)組件(I)內(nèi)部的第一焦點(11)和處于所述初級光學(xué)組件(I)的外部的第二焦點(12)，所述光源(3)布置在所述第一焦點(11)處，并且來自所述光源(3)的光線經(jīng)過所述初級光學(xué)組件(I)出射后在所述第二焦點(12)處匯聚。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的照明單元(100)，其特征在于，所述第二次級光學(xué)組件(22)具有處于所述第二次級光學(xué)組件(22)外部的第三焦點(221)，并且所述第二焦點(12)與所述第三焦點(221)重合。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的照明單元(100)，其特征在于，所述第一次級光學(xué)組件(21)在所述初級光學(xué)組件(I)的外部，布置在所述第二焦點(12)和所述第三焦點(221)上。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的照明單元(100)，其特征在于，所述第一次級光學(xué)組件(21)設(shè)計為遮光板。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的照明單元(100)，其特征在于，所述初級光學(xué)組件(I)設(shè)計成杯狀，其中杯狀的所述初級光學(xué)組件(I)包括頂面(13)、底面(14)和連接在所述頂面(13)和所述底面(14)之間的周向的杯面(15 )，其中所述頂面(13)形成出射面，并且所述杯面(15)形成反射面。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的照明單元(100)，其特征在于，在所述底面(14)中形成有容納所述光源(3)的凹進(jìn)區(qū)域(16)，所述第一焦點(11)落入到所述凹進(jìn)區(qū)域(16)中。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的照明單元(100)，其特征在于，所述反射面為全內(nèi)反射面。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的照明單元(100)，其特征在于，所述光源(3)為LED光源。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的照明單元(100)，其特征在于，所述LED光源(3)包括至少一個LED芯片。
15.一種用于機(jī)動車的前照燈，其特征在于，所述前照燈包括根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項所述的照明單元(100)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的前照燈，其特征在于，所述前照燈還包括至少三個補(bǔ)光單元，所述補(bǔ)光單元發(fā)射的光線與所述照明單元(100)發(fā)射的光線至少部分地疊加。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的前照燈，其特征在于，所述補(bǔ)光單元分別包括補(bǔ)光透鏡和補(bǔ)光光源。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的前照燈，其特征在于，所述補(bǔ)光光源為由至少一個LED芯片構(gòu)成的LED光源。`
專利摘要本實用新型涉及一種照明單元和具有該照明單元的前照燈，其中照明單元(100)包括光源(3)，在光源(3)的光出射方向上順序布置的初級光學(xué)組件(1)和次級光學(xué)組件(2)，其中，初級光學(xué)組件(1)設(shè)計為第一透鏡，所述光源(3)出射的光線通過初級光學(xué)組件(1)折射之后并經(jīng)過次級光學(xué)組件(2)出射。
文檔編號F21W101/10GK203036497SQ201220640410
公開日2013年7月3日 申請日期2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月28日
發(fā)明者付彥霞, 董翔宇, 韓雪峰, 謝巍 申請人:歐司朗有限公司