Led摩托車前照燈用自由曲面集成光學(xué)透鏡的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了LED摩托車前照燈用自由曲面集成光學(xué)透鏡，透鏡包括同一所述前照燈里的遠(yuǎn)光燈用光學(xué)透鏡和近光燈用光學(xué)透鏡，所述遠(yuǎn)光燈用光學(xué)透鏡和近光燈用光學(xué)透鏡均由入射面(凸型面與圓柱面)、側(cè)面(側(cè)反射面)及出射面(凹形自由曲面)構(gòu)成。本實(shí)用新型所提供的技術(shù)方案適用于使用LED光源的摩托車前照燈新國家標(biāo)準(zhǔn)，克服了當(dāng)前LED光源應(yīng)用于摩托車前照燈時要面臨更加復(fù)雜光學(xué)設(shè)計(jì)的問題、解決了現(xiàn)有的摩托車透鏡前照燈存在色溫偏高或者光學(xué)效率不高的缺陷、簡便可靠、成熟可行。
【專利說明】
LED摩托車前照燈用自由曲面集成光學(xué)透鏡
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型涉及LED摩托車燈照明技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及LED摩托車前照燈用自由曲面集成光學(xué)透鏡。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和整車配置需求，車燈照明行業(yè)內(nèi)對GB5948-1998《摩托車白熾絲光源前照燈配光性能》要求予以修訂的呼聲強(qiáng)烈。經(jīng)過專家組的討論決定，將制定強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)名稱暫定為“發(fā)射對稱近光和/或遠(yuǎn)光的機(jī)動車前照燈配光性能”，標(biāo)準(zhǔn)批準(zhǔn)發(fā)布后，將設(shè)置實(shí)施過渡期，并逐步替代現(xiàn)行的摩托車前照燈標(biāo)準(zhǔn)GB5948-1998《摩托車白熾絲光源前照燈配光性能》。
[0003]摩托車前照燈新國家標(biāo)準(zhǔn)中的光型及照度要求不同于GB5948-1998，新國家標(biāo)準(zhǔn)的即將發(fā)布意味著依據(jù)GB5948-1998設(shè)計(jì)的摩托車前照燈將會被淘汰，其使用的光學(xué)設(shè)計(jì)也不再適用于新的國家標(biāo)準(zhǔn)。尤其對于使用LED光源的摩托車前照燈，由于LED芯片的發(fā)光模型近似為余弦輻射體，光學(xué)特性不同于傳統(tǒng)摩托車的白熾絲光源，使LED光源應(yīng)用于摩托車前照燈時要面臨更加復(fù)雜的光學(xué)設(shè)計(jì)問題。而現(xiàn)有的摩托車透鏡前照燈存在色溫偏高或者光學(xué)效率不高的問題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型針對上述存在的問題，提供了摩托車用的LED前照燈，該LED摩托車前照燈包括遠(yuǎn)光燈和近光燈，能滿足新的國家標(biāo)準(zhǔn)對摩托車用LED前照燈的配光要求，解決了使用LED光源的光學(xué)設(shè)計(jì)問題。
[0005]本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案。
[0006]LED摩托車前照燈用自由曲面集成光學(xué)透鏡，所述自由曲面集成光學(xué)透鏡集包括位于同一前照燈中的遠(yuǎn)光燈用光學(xué)透鏡和近光燈用光學(xué)透鏡，所述遠(yuǎn)光燈用光學(xué)透鏡和近光燈用光學(xué)透鏡均各自由入射面、側(cè)反射面及出射面構(gòu)成;所述入射面由凸型面與圓柱面構(gòu)成;所述出射面為凹形自由曲面，把朝向照明面一側(cè)的面即出射面稱為為光學(xué)透鏡的頂部；
[0007]所述遠(yuǎn)光燈用光學(xué)透鏡的凹形自由曲面的形狀確定如下:
[0008]將光學(xué)透鏡的底部平面與LED芯片發(fā)光面平行設(shè)置，以LED芯片發(fā)光面的中心點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)O1建立直角坐標(biāo)系，LED芯片發(fā)光面所在平面為X1O1Y1平面，過原點(diǎn)O1并與X1O1Y1平面垂直的軸為，其中X1O1Y1平面為水平面，在坐標(biāo)原點(diǎn)⑴前方距離25米處、與交點(diǎn)為01且平行于X1O1Y1平面的平面設(shè)為照明面，點(diǎn)01為照明面中心，將照明面上的照明區(qū)域設(shè)定為以照明面中心點(diǎn)O1為中心的橢圓形區(qū)域，對該橢圓形區(qū)域進(jìn)行多環(huán)帶劃分，然后將各環(huán)帶進(jìn)行網(wǎng)格劃分，運(yùn)用能量守恒定律建立環(huán)帶能量對應(yīng)立體角能量關(guān)系，然后將光源立體角按照明要求相應(yīng)地進(jìn)行與網(wǎng)格相等數(shù)量的劃分，LED芯片發(fā)光經(jīng)所述入射面及側(cè)反射面轉(zhuǎn)化后為平行光線，將在曲面的入射角度轉(zhuǎn)化為距中心點(diǎn)距離，之后獲得任一段自由曲線時先設(shè)定初始點(diǎn)，然后運(yùn)用折射定律反向?qū)?yīng)照射區(qū)域通過迭代數(shù)值得出該曲線，然后由得出的這些自由曲線繞冗工軸旋轉(zhuǎn)360°組成凹形自由曲面形狀；
[0009]所述近光燈用光學(xué)透鏡的凹形自由曲面的形狀確定如下:
[0010]將光學(xué)透鏡的底部平面與LED芯片發(fā)光面垂直設(shè)置，近光燈的光反射器采用部分橢球面形的光反射器，以光反射器的外側(cè)焦點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)O2建立直角坐標(biāo)系，以過點(diǎn)O2并平行于光學(xué)透鏡的底部平面平行的平面為X2O2Y2平面，過原點(diǎn)O2并與X2O2Y2平面垂直的軸為Z2軸，其中X2O2Y2平面為水平面，在坐標(biāo)原點(diǎn)02前方距尚2 5米處、與Z2軸交點(diǎn)為02且平行于X2O2Y2平面的平面設(shè)為照明面，點(diǎn)02為照明面的中心點(diǎn)，把照明區(qū)域設(shè)為以照明面的中心點(diǎn)02為圓心的半圓形區(qū)域，對該半圓形區(qū)域進(jìn)行多環(huán)帶劃分，運(yùn)用能量守恒定律建立環(huán)帶能量對應(yīng)立體角能量關(guān)系，然后將光源立體角按照明要求進(jìn)行相等數(shù)量的多份劃分，光反射器反射的光線經(jīng)入射面及側(cè)反射面轉(zhuǎn)化為平行光線，將入射角度轉(zhuǎn)化為距中心點(diǎn)距離，獲得任一段自由曲線時先設(shè)定初始點(diǎn)，然后運(yùn)用折射定律反向?qū)?yīng)照射區(qū)域通過迭代數(shù)值獲得得出該曲線，然后由得出的自由曲線繞Z2軸旋轉(zhuǎn)360°組成近光燈用光學(xué)透鏡自由曲面形狀。
[0011]進(jìn)一步的，所述對該橢圓形區(qū)域進(jìn)行多環(huán)帶劃分具體包括:按橢圓區(qū)域的長半軸a分成η份，然后將短半軸b按長半軸劃分的相同比例分成η份，以apbj表示劃分后長軸a的第j份，j = l?n，然后以照明面中心點(diǎn)01為中心，分別以ai+a2+...+aj-1,bi+b2+...+bj—1為長短軸做橢圓，然后以ai+a2+...+aj，bi+b2+...+bj為長短軸作橢圓，兩橢圓中心區(qū)域?yàn)樵摥h(huán)帶區(qū)域。
[0012]進(jìn)一步的，所述對該半圓形區(qū)域進(jìn)行多環(huán)帶劃分具體包括:首先把半圓形區(qū)域的圓半徑r等分成η份，以^表示等分后半徑的第j份，j = l?n，然后以照明面中心點(diǎn)02為圓心，分別以n+r+...+η—!和n+r+...+η為半徑畫圓，將該半圓形區(qū)域劃分為半圓形環(huán)帶區(qū)域。
[0013]進(jìn)一步的，在所述遠(yuǎn)光燈用光學(xué)透鏡的凹形自由曲面的形狀確定中，所述運(yùn)用能量守恒定律建立環(huán)帶能量對應(yīng)立體角能量關(guān)系，然后將光源立體角按照明要求進(jìn)行相等數(shù)量的多份劃分具體包括:把出射光線Li與Zi軸正方向的夾角Φ分成η份，有Φ j表示Φ的第j
份，Φ j與所述環(huán)帶劃分的-aj和-bj--對應(yīng)，Φ j-1與Φ j夾角的光通量等于_aj-1、-bj-1與-
aj、_b諫示環(huán)帶的能量，把出射光線L^X1O1Y1平面上的投影與的夾角Θ分成m份，用θ」表不Θ的第j份，與所述網(wǎng)格劃分的-aj 對應(yīng)，將i>j和Qj帶入光通量公式，再將每一角度內(nèi)光通量等于每一小網(wǎng)格區(qū)域的能量，算出對應(yīng)的和Θ」數(shù)值。
[0014]進(jìn)一步的，在所述近光燈用光學(xué)透鏡的凹形自由曲面的形狀確定中，所述運(yùn)用能量守恒定律建立環(huán)帶能量對應(yīng)立體角能量關(guān)系，然后將光源立體角按照明要求進(jìn)行相等數(shù)量的多份劃分具體包括:把出射光線L2與Z2軸正方向的夾角φ7分成η份，用j表不的第j份，j與所述環(huán)帶劃分的-rj--對應(yīng)，i>j-1與i>j夾角的光通量等于與rj表示環(huán)帶的能量.將Φ、帶入光通量公式，再將每一角度內(nèi)光通量等于所述每一份圓形環(huán)帶區(qū)域的能量，算出對應(yīng)的Φ、數(shù)值。
[0015]進(jìn)一步的，所述凸型面為以LED為焦點(diǎn)的凸型曲面，將光線準(zhǔn)直平行，凸型面寬度L由收集的光線角度β，60° 2 30°。
[0016]進(jìn)一步的，所述圓柱面的半徑等于凸型面的寬度L，圓柱面將光線偏折至側(cè)反射面。
[0017]進(jìn)一步的，所述側(cè)反射面入射光線為經(jīng)過圓柱面偏折的光線，反射光線為平行光線，根據(jù)折射定律，再通過迭代數(shù)值獲得得出側(cè)反射面曲線。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果:
[0019]本實(shí)用新型所提供的技術(shù)方案適用于使用LED光源的摩托車前照燈新國家標(biāo)準(zhǔn)，克服了當(dāng)前LED光源應(yīng)用于摩托車前照燈時要面臨更加復(fù)雜光學(xué)設(shè)計(jì)的問題、解決了現(xiàn)有的摩托車透鏡前照燈存在色溫偏高或者光學(xué)效率不高的缺陷、簡便可靠、成熟可行。
【附圖說明】
[0020]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的遠(yuǎn)光燈用光學(xué)透鏡主視示意圖。
[0021]圖2是圖1中A-A向剖視示意圖。
[0022]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的近光燈用光學(xué)透鏡主視示意圖。
[0023]圖4是圖3中B-B向剖視示意圖。
[0024]圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例的遠(yuǎn)光燈與照明面之間關(guān)系的示意圖。
[0025]圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例的近光燈與照明面之間關(guān)系的示意圖。
[0026]圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例的遠(yuǎn)光燈出射光線關(guān)系的示意圖。
[0027]圖8是本實(shí)用新型實(shí)施例的近光燈出射光線關(guān)系的示意圖。
[0028]圖中:1_遠(yuǎn)光燈用光學(xué)透鏡；11-1遠(yuǎn)光燈用光學(xué)透鏡入射凸型面；11-2遠(yuǎn)光燈用光學(xué)透鏡入射圓柱面；12-遠(yuǎn)光燈用光學(xué)透鏡凹形自由曲面；13-遠(yuǎn)光燈LED芯片；14-遠(yuǎn)光燈照明面；15-橢圓形區(qū)域;2-近光燈用光學(xué)透鏡；21-1近光燈用光學(xué)透鏡入射凸型面;22-近光燈用光學(xué)透鏡凹形自由曲面;23-光反射器;24-近光燈LED芯片;25-近光燈照明面;26-半圓形區(qū)域。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，需要說明的是，附圖僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制;對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，附圖中某些公知結(jié)構(gòu)及其說明可能省略是可以理解的。
[0030]如圖1至圖4所示，用于LED摩托車前照燈的自由曲面光學(xué)透鏡，包括所述同一個前照燈里的遠(yuǎn)光燈用光學(xué)透鏡I和近光燈用光學(xué)透鏡2，所述遠(yuǎn)光燈用光學(xué)透鏡1、近光燈用光學(xué)透鏡2均為類凸凹透鏡，所述遠(yuǎn)光燈用光學(xué)透鏡I的面(11-1，11-2)和近光燈用光學(xué)透鏡2的面(21-1，21-2)為光入射面，兩者的凹形自由曲面(12、22)為光出射面，遠(yuǎn)光燈用光學(xué)透鏡I和近光燈用光學(xué)透鏡2分別處于LED芯片(13、24)前面。
[0031 ] 對于遠(yuǎn)光燈用光學(xué)透鏡凹形自由曲面12，具體而言:
[0032]將光學(xué)透鏡的平面與LED芯片發(fā)光面平行設(shè)置，以LED芯片發(fā)光面的中心點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)O1建立直角坐標(biāo)系，LED芯片發(fā)光面所在平面為X1O1Y1平面，過原點(diǎn)O1并與X1O1Y1平面垂直的軸為，其中X1O1Y1平面為水平面，在坐標(biāo)原點(diǎn)⑴前方距離25米處、與交點(diǎn)為01且平行于X1O1Y1平面的平面設(shè)為照明面，點(diǎn)01為照明面中心，將照明面上的照明區(qū)域設(shè)定為以照明面中心點(diǎn)01為中心的橢圓形區(qū)域，然后對該橢圓形區(qū)域進(jìn)行多環(huán)帶劃分，然后將各環(huán)帶進(jìn)行網(wǎng)格劃分，運(yùn)用能量守恒定律建立環(huán)帶能量對應(yīng)立體角能量關(guān)系，然后將光源立體角按照明要求進(jìn)行相等數(shù)量的多份劃分，經(jīng)入射面及側(cè)反射面轉(zhuǎn)化為平行光線，將入射角度轉(zhuǎn)化為距中心點(diǎn)距離，之后獲得任一段自由曲線時先設(shè)定初始點(diǎn)，然后運(yùn)用折射定律反向?qū)?yīng)照射區(qū)域通過迭代數(shù)值獲得得出該曲線，然后由得出的這些自由曲線12繞2:軸旋轉(zhuǎn)360°組成遠(yuǎn)光燈用光學(xué)透鏡的凹形自由曲面12;參見見圖5和圖7。
[0033]所述近光燈用光學(xué)透鏡2的凹形自由曲面22的形狀確定如下:將近光燈用光學(xué)透鏡2的平面21與LED芯片24發(fā)光面垂直設(shè)置，光反射器23采用部分橢球面形的光反射器，以光反射器23的外側(cè)焦點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)O2建立直角坐標(biāo)系，以過點(diǎn)O2并平行于近光燈用光學(xué)透鏡2的平面21平行的平面為X2O2Y2平面，過原點(diǎn)O2并與X2O2Y2平面垂直的軸為Z2軸，其中X2O2Y2平面為水平面，在坐標(biāo)原點(diǎn)02前方距尚25米處、與Z2軸交點(diǎn)為02且平行于X2O2Y2平面的平面設(shè)為照明面25，點(diǎn)O2為照明面25的中心點(diǎn)，把照明區(qū)域設(shè)為以照明面25的中心點(diǎn)O2為圓心的半圓形區(qū)域26，對該半圓形區(qū)域26進(jìn)行多環(huán)帶劃分，運(yùn)用能量守恒定律建立環(huán)帶能量對應(yīng)立體角能量關(guān)系，然后將光源立體角按照明要求進(jìn)行相等數(shù)量的多份劃分，經(jīng)入射面及側(cè)反射面轉(zhuǎn)化為平行光線，將入射角度轉(zhuǎn)化為距中心點(diǎn)距離，獲得任一段自由曲線時先設(shè)定初始點(diǎn)，然后運(yùn)用折射定律反向?qū)?yīng)照射區(qū)域通過迭代數(shù)值獲得得出該曲線，然后由得出的自由曲線繞Z2軸旋轉(zhuǎn)360°組成近光燈用光學(xué)透鏡凹形自由曲面22。參見圖6和圖8。
[0034]具體而言，針對遠(yuǎn)光燈用光學(xué)透鏡I的凹形自由曲面12:
[0035]所述對該橢圓形區(qū)域15進(jìn)行環(huán)帶劃分具體包括:按橢圓區(qū)域的長半軸a分成η份，然后將短半軸b按長半軸劃分的相同比例分成η份，以apbj表示劃分后長軸a的第j份，然后以照明面中心點(diǎn)οι為中心，分別以ai+a2+...+aj-1,bi+b2+...+bj—1為長短軸做橢圓，然后以ai+a2+...+aj,bi+b2+...+bj為長短軸作橢圓，兩橢圓中心區(qū)域?yàn)樵摥h(huán)帶區(qū)域。
[0036]所述將各環(huán)帶區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格劃分具體包括:首先把某一環(huán)帶區(qū)域的長半軸a和短半軸b分別等分為η份，以adPh表示等分后長半軸a的第i份和短半軸的第i份，以照明面中心點(diǎn)01為中心，將環(huán)帶區(qū)域劃等分成m份橢圓形環(huán)帶區(qū)域，然后將環(huán)帶上任意一點(diǎn)和點(diǎn)01的連線與X軸的夾角α等分成m份，以A表示等分后α的第j份，以點(diǎn)O1為端點(diǎn)，與X軸的夾角為Ctj的射線束將每一份橢圓形環(huán)帶區(qū)域再細(xì)分為m份，這樣將環(huán)帶區(qū)域劃分從mxn個小格子。
[0037]所述運(yùn)用能量守恒定律建立環(huán)帶能量反向?qū)?yīng)立體角能量關(guān)系，然后將光源立體角按照明要求進(jìn)行相等數(shù)量的多份劃分具體包括:把出射光線L1與ZJi正方向的夾角Φ(Φ可設(shè)置為0° < Φ < 60°)分成η份，有Φ」表不Φ的第j份，Φ」與所述環(huán)帶劃分的-aj和-bj對應(yīng)，Φ j-1與Φ j夾角的光通量等于-aj—1、_bj—I與-aj、_bj表不環(huán)帶的能量。把出射光線Li在X1O1Y1平面上的投影與&軸的夾角θ(θ可設(shè)置為0° < Θ < 360°)分成m份，用~表示Θ的第j份，
與所述網(wǎng)格劃分的-aj 對應(yīng)，將和Qj帶入光通量公式，再將每一角度內(nèi)光通量等于每一小網(wǎng)格區(qū)域的能量，算出對應(yīng)的Φ j和Gj數(shù)值。
[0038]所述獲得任一段自由曲線時先設(shè)定初始點(diǎn)，然后運(yùn)用折射定律通過迭代數(shù)值獲得得出該曲線，然后由得出的這些自由曲線組成自由曲面模型具體包括:先分別設(shè)各線段初始點(diǎn)夾角Φ為V、OhO2...Φη，然后分別設(shè)定遠(yuǎn)光燈用光學(xué)透鏡I的平面與LED芯片13發(fā)光面之間的距離，即確定了光入射面的位置，然后再根據(jù)這個距離選取合適的透鏡厚度h =8mm，確定這個值為每段曲線的距離底面的初始距離，根據(jù)迭代便可分別進(jìn)行獲得得到曲線12。
[0039]具體而言，針對近光燈用光學(xué)透鏡2的凹形自由曲面22:
[0040]所述運(yùn)用能量守恒定律建立環(huán)帶能量對應(yīng)立體角能量關(guān)系，然后將光源立體角按照明要求進(jìn)行相等數(shù)量的多份劃分具體包括:是把出射光線!^與辦軸正方向的夾角Φ1Φ'可設(shè)置為0° < Φ7 < 60°)分成η份，用j表不的第j份，j與所述環(huán)帶劃分的-rj對應(yīng)，Φ j-1與Φ j夾角的光通量等于_1>1與-rj表示環(huán)帶的能量.將Φ' j帶入光通量公式，再將每一角度內(nèi)光通量等于所述每一份圓形環(huán)帶區(qū)域的能量，算出對應(yīng)的Φ、數(shù)值。
[0041 ]所述獲得任一段自由曲線時先設(shè)定初始點(diǎn)，然后運(yùn)用折射定律通過迭代數(shù)值獲得得出該曲線，然后由得出的這些自由曲線組成自由曲面模型具體包括:是先分別設(shè)各線段初始點(diǎn)夾角φ為0\φ、、φ S...φ\，然后設(shè)定近光燈用光學(xué)透鏡2的平面21與LED芯片24發(fā)光面之間的距離，即確定了光入射面的位置，然后再根據(jù)這個距離選取合適的透鏡厚度h= 8mm，確定這個值為每段曲線的距離底面的初始距離，根據(jù)迭代便可分別進(jìn)行獲得得到曲線22。
[0042]顯然，所述凸型面的作用是將光線準(zhǔn)直平行，凸型面寬度L由收集的光線角度β，60° 2 β 2 30°。所述圓柱面的半徑等于凸型面的寬度L，圓柱面將光線偏折至側(cè)反射面。而所述側(cè)反射面入射光線為經(jīng)過所述圓柱面偏折的光線，反射光線為平行光線，根據(jù)折射定律，再通過迭代數(shù)值獲得得出側(cè)反射面曲線，在此無需再展開說明。
[0043]本實(shí)用新型的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本實(shí)用新型所作的舉例，而并非是對本實(shí)用新型的實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.LED摩托車前照燈用自由曲面集成光學(xué)透鏡，其特征在于:所述自由曲面集成光學(xué)透鏡包括位于同一前照燈中的遠(yuǎn)光燈用光學(xué)透鏡和近光燈用光學(xué)透鏡，所述遠(yuǎn)光燈用光學(xué)透鏡和近光燈用光學(xué)透鏡均各自由入射面、側(cè)反射面及出射面構(gòu)成;所述入射面由凸型面與圓柱面構(gòu)成;所述出射面為凹形自由曲面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED摩托車前照燈用自由曲面集成光學(xué)透鏡，其特征在于所述遠(yuǎn)光燈用光學(xué)透鏡的凹形自由曲面的形狀限定如下: 把朝向照明面一側(cè)的面即出射面稱為光學(xué)透鏡的頂部;將光學(xué)透鏡的底部平面與LED芯片發(fā)光面平行設(shè)置，以LED芯片發(fā)光面的中心點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)O1建立直角坐標(biāo)系，LED芯片發(fā)光面所在平面為X11Y1平面，過原點(diǎn)O1并與X1O1Y1平面垂直的軸為ZjiJ，其中X1O1Y1平面為水平面，在坐標(biāo)原點(diǎn)(^前方距離25米處、與ZJi交點(diǎn)為01且平行于X1O1Y1平面的平面設(shè)為照明面，點(diǎn)01為照明面中心，將照明面上的照明區(qū)域設(shè)定為以照明面中心點(diǎn)01為中心的橢圓形區(qū)域，對該橢圓形區(qū)域進(jìn)行多環(huán)帶劃分，然后將各環(huán)帶進(jìn)行網(wǎng)格劃分，運(yùn)用能量守恒定律建立環(huán)帶能量對應(yīng)立體角能量關(guān)系，然后將光源立體角按照明要求相應(yīng)地進(jìn)行與網(wǎng)格相等數(shù)量的劃分，LED芯片發(fā)光經(jīng)所述入射面及側(cè)反射面轉(zhuǎn)化后為平行光線，將在曲面的入射角度轉(zhuǎn)化為距中心點(diǎn)距離，之后確定任一段自由曲線時先設(shè)定初始點(diǎn)，然后運(yùn)用折射定律反向?qū)?yīng)照射區(qū)域通過迭代限定該曲線形狀，然后由得出的這些自由曲線繞Z1軸旋轉(zhuǎn)360°組成凹形自由曲面形狀； 所述近光燈用光學(xué)透鏡的凹形自由曲面的形狀確定如下: 將光學(xué)透鏡的底部平面與LED芯片發(fā)光面垂直設(shè)置，近光燈的光反射器米用部分橢球面形的光反射器，以光反射器的外側(cè)焦點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)O2建立直角坐標(biāo)系，以過點(diǎn)O2并平行于光學(xué)透鏡的底部平面平行的平面為X2O2Y2平面，過原點(diǎn)O2并與X2O2Y2平面垂直的軸為辦軸，其中X2O2Y2平面為水平面，在坐標(biāo)原點(diǎn)02前方距尚25米處、與Z2軸交點(diǎn)為02且平行于X2O2Y2平面的平面設(shè)為照明面，點(diǎn)O2為照明面的中心點(diǎn)，把照明區(qū)域設(shè)為以照明面的中心點(diǎn)O2為圓心的半圓形區(qū)域，對該半圓形區(qū)域進(jìn)行多環(huán)帶劃分，運(yùn)用能量守恒定律建立環(huán)帶能量對應(yīng)立體角能量關(guān)系，然后將光源立體角按照明要求進(jìn)行相等數(shù)量的多份劃分，光反射器反射的光線經(jīng)入射面及側(cè)反射面轉(zhuǎn)化為平行光線，將入射角度轉(zhuǎn)化為距中心點(diǎn)距離，獲得任一段自由曲線時先設(shè)定初始點(diǎn)，然后運(yùn)用折射定律反向?qū)?yīng)照射區(qū)域通過迭代限定曲線形狀，然后由得出的自由曲線繞Z2軸旋轉(zhuǎn)360°組成近光燈用光學(xué)透鏡自由曲面形狀。3.如權(quán)利要求1所述的LED摩托車前照燈用自由曲面集成光學(xué)透鏡，其特征在于:所述凸型面為以LED為焦點(diǎn)的凸型曲面，將光線準(zhǔn)直平行，凸型面寬度L由收集的光線角度β，60。>β> 30° ο4.如權(quán)利要求2所述的LED摩托車前照燈用自由曲面集成光學(xué)透鏡，其特征在于:所述圓柱面的半徑等于凸型面的寬度L，圓柱面將光線偏折至側(cè)反射面。5.如權(quán)利要求1?4任一項(xiàng)所述的LED摩托車前照燈用自由曲面集成光學(xué)透鏡，其特征在于:所述側(cè)反射面入射光線為經(jīng)過圓柱面偏折的光線，反射光線為平行光線，側(cè)反射面的曲線形狀根據(jù)折射定律和迭代限定。
【文檔編號】F21W101/027GK205451061SQ201521002798
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年12月5日
【發(fā)明人】王洪, 王翔, 葛鵬
【申請人】中山市華南理工大學(xué)現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院