專利名稱：大功率led近光燈光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車照明系統(tǒng)，特別涉及ー種汽車LED近光燈照明系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著汽車エ業(yè)的高速發(fā)展和LED光效的不斷提高，LED在汽車中的應(yīng)用也越來越普遍，LED汽車燈具開始進(jìn)一歩普及，與傳統(tǒng)光源相比LED (發(fā)光二極管)具有壽命長、可靠耐用、體積小、能耗低、響應(yīng)快、設(shè)計(jì)靈活等優(yōu)點(diǎn)。LED在車內(nèi)照明裝置及車外信號裝置上已得到廣泛的應(yīng)用，并且隨著白光LED技術(shù)的發(fā)展，高功率白光LED的光通量及穩(wěn)定性問題得以不斷改善，將在車外道路照明方面大展鴻圖。然而，由于LED光源的光強(qiáng)空間分布與傳統(tǒng)的鹵素?zé)艋螂瘹鉄敉耆煌琇ED光源為單面發(fā)光，近似朗伯體分布，而傳統(tǒng)光源為全空間分布，在LED前照燈設(shè)計(jì)中，不能直接用LED光源替換傳統(tǒng)光源，否則所產(chǎn)生的光型將不能滿足車用照明的性能指標(biāo)。因此，必須針對LED光源自身的發(fā)光特點(diǎn)進(jìn)行全新設(shè)計(jì)，以滿足車用照明需求?！镀囉肔ED照明GB25991-2010》規(guī)定前照燈的配光應(yīng)使其近光具有足夠的照明和不眩目。配光性能應(yīng)滿足在前照燈基準(zhǔn)中心前25m，過HV點(diǎn)的鉛垂配光屏幕上測定，在配光屏上，近光應(yīng)產(chǎn)生明顯的明暗截止線，其水平部分在v-v線的左側(cè)，右側(cè)為與水平線向上15度的斜線，或向上成45度斜線至水平線垂直距25cm轉(zhuǎn)向水平的折線，并且在配光屏幕上規(guī)定了關(guān)鍵點(diǎn)的照度值。目前LED近光燈的光學(xué)設(shè)計(jì)大都是采用投射式的光學(xué)系統(tǒng)，即“LED光源+反光杯+擋板+透鏡”的模式，即利用擋光板遮擋部分光線后在配光屏上形成所需的近光光照度分布，這種設(shè)計(jì)可能導(dǎo)致整燈尺寸過大，不利于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。而且由于擋光板的設(shè)計(jì)會浪費(fèi)相當(dāng)一部分的光能，將降低系統(tǒng)的出光效率。因此急需一種可以高效的利用LED光源發(fā)出的絕大部分光線且便于加工實(shí)現(xiàn)的汽車LED近光燈照明系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可以高效的利用LED光源發(fā)出的絕大部分光線且便于加工實(shí)現(xiàn)的汽車LED近光燈照明系統(tǒng)。該系統(tǒng)大大提高了光學(xué)效率。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的
本發(fā)明提供的大功率LED近光燈光學(xué)系統(tǒng)，包括兩個(gè)相似光學(xué)結(jié)構(gòu)。每個(gè)光學(xué)結(jié)構(gòu)包括LED光源、基座、反光杯和光學(xué)透鏡,所述基座用于固定LED光源、反光杯和光學(xué)透鏡,使LED光源、反光杯和光學(xué)透鏡構(gòu)成一個(gè)封閉的腔體,所述LED光源發(fā)出的光線經(jīng)過反光杯反射后形成近似平行光，該近似平行光各自通過光學(xué)透鏡的折射分別產(chǎn)生具有水平和傾斜15度兩種明暗截止線的光照度分布，所述具有兩種明暗截止線的光照度分布疊加形成標(biāo)準(zhǔn)的近光光照度分布。進(jìn)ー步，所述相似的光學(xué)結(jié)構(gòu)分別為第一光學(xué)結(jié)構(gòu)和第二光學(xué)結(jié)構(gòu)，所述第一光學(xué)結(jié)構(gòu)在25m配光屏幕上產(chǎn)生具有清晰的水平明暗截止線的光照度分布，所述第二光學(xué)結(jié)構(gòu)在25m配光屏幕上產(chǎn)生具有清晰的傾斜15度明暗截止線的光照度分布，所述兩個(gè)相似光學(xué)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的光照度分布疊加形成標(biāo)準(zhǔn)的近光光照度分布。進(jìn)一步,所述第一光學(xué)結(jié)構(gòu)包括第一 LED光源、基座、第一反光杯和第一光學(xué)透鏡，所述第一 LED光源、第一反光杯和第一光學(xué)透鏡設(shè)置于基座上,所述第一光學(xué)透鏡沿第一反光杯光軸設(shè)置于第一反光杯前方；
所述第二光學(xué)結(jié)構(gòu)包括第二 LED光源、基座、第二反光杯和第二光學(xué)透鏡,所述第二LED光源、第二反光杯和第二光學(xué)透鏡設(shè)置于基座上,所述第二光學(xué)透鏡沿第二反光杯光軸設(shè)置于第二反光杯前方。進(jìn)ー步，所述第一光學(xué)結(jié)構(gòu)的第一光學(xué)透鏡內(nèi)、外表面分別為自由曲面透鏡和枕形透鏡組；所述第二光學(xué)結(jié)構(gòu)的第二光學(xué)透鏡為第一光學(xué)結(jié)構(gòu)的第一光學(xué)透鏡旋轉(zhuǎn)15度
形成。進(jìn)ー步，所述第一反光杯包括第一反射腔、第一輔助反射面、第一非反射面和第一凹槽，所述第一反射腔內(nèi)表面為拋物面，在第一反射腔焦點(diǎn)處設(shè)置第一 LED光源，所述第一輔助反射面和第一非反射面為部分圓錐面，所述第一凹槽連接并固定第一光學(xué)透鏡；
所述第二反光杯包括第二反射腔和第二凹槽，所述第二反射腔內(nèi)表面為拋物面，在第ニ反射腔焦點(diǎn)處設(shè)置第二 LED光源，所述第二凹槽連接并固定第二光學(xué)透鏡，第一反光杯和第二反光杯將第一 LED光源、第二 LED光源發(fā)出的光線分別反射到第一光學(xué)透鏡和第二光學(xué)透鏡后出射至配光屏幕。進(jìn)ー步，所述第一 LED光源和第二 LED光源分別為大功率LED光源。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明采用兩個(gè)相似光學(xué)結(jié)構(gòu)的LED光源發(fā)出的光線經(jīng)過反光杯反射后形成近似平行光，該近似平行光通過光學(xué)透鏡的折射分別產(chǎn)生在25m配光屏幕上產(chǎn)生具有清晰的水平明暗截止線的光型和傾斜15度明暗截止線的光照度分布，該具有兩種明暗截止線的光照度分布疊加形成25m配光屏幕上滿足標(biāo)準(zhǔn)《汽車用LED照明GB25991-2010》規(guī)定的近光光照度分布。本發(fā)明提供的系統(tǒng)是針對LED光源朗伯光型而設(shè)計(jì)，整套光學(xué)系統(tǒng)可以高效的利用LED光源發(fā)出的絕大部分光線，大大提高系統(tǒng)的光學(xué)效率；光學(xué)透鏡可兼做燈具保護(hù)外殼，避免需要多的玻璃外殼而造成光能的損失。本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進(jìn)行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發(fā)明的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其它優(yōu)點(diǎn)可以通過下面的說明書，權(quán)利要求書，以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。


為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，其中
圖I為大功率LED近光燈光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 圖中，I為LED光源；Ia為第一光學(xué)結(jié)構(gòu)的第一 LED光源；Ib為第二光學(xué)結(jié)構(gòu)的第二LED光源；2為基座；3為第一光學(xué)結(jié)構(gòu)的第一反光杯；3a為第一反光杯的第一反射腔；3b為第一反光杯的第一輔助反射面；3c為第一反光杯的第一非反射面；3d為第一反光杯的第一凹槽；4為第二光學(xué)結(jié)構(gòu)的第二反光杯；4a為第二反光杯的第二反射腔；4b為第二反光杯的第二凹槽；5為第一光學(xué)結(jié)構(gòu)的第一光學(xué)透鏡；5a為第一光學(xué)透鏡內(nèi)表面的自由曲面透鏡；5b為第一光學(xué)透鏡外表面的枕形透鏡組；6為第二光學(xué)結(jié)構(gòu)的第二光學(xué)透鏡；6a為第ニ光學(xué)透鏡內(nèi)表面的自由曲面透鏡；6b為第二光學(xué)透鏡外表面的枕形透鏡組。
圖2為第一個(gè)光學(xué)結(jié)構(gòu)的光學(xué)透鏡內(nèi)外表面結(jié)構(gòu) 圖中，5a為第一光學(xué)透鏡內(nèi)表面的自由曲面透鏡；5b為第一光學(xué)透鏡外表面的枕形透鏡組；
圖3為第二個(gè)光學(xué)結(jié)構(gòu)的光學(xué)透鏡內(nèi)外表面結(jié)構(gòu) 圖中，6a為第二光學(xué)透鏡內(nèi)表面的自由曲面透鏡；6b為第二光學(xué)透鏡外表面的枕形透
鏡組。 圖4為第一個(gè)光學(xué)結(jié)構(gòu)在25m配光屏幕上的光照度分布；
圖5為第二個(gè)光學(xué)結(jié)構(gòu)在25m配光屏幕上的光照度分布；
圖6為整個(gè)LED近光燈光學(xué)系統(tǒng)在25m配光屏幕上的光照度分布。
具體實(shí)施例方式以下將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述；應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選實(shí)施例僅為了說明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。圖I為大功率LED近光燈光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，圖I為大功率LED近光燈光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，圖2為第一個(gè)光學(xué)結(jié)構(gòu)的光學(xué)透鏡內(nèi)外表面結(jié)構(gòu)圖，圖3為第二個(gè)光學(xué)結(jié)構(gòu)的光學(xué)透鏡內(nèi)外表面結(jié)構(gòu)圖，圖4為第一個(gè)光學(xué)結(jié)構(gòu)在25m配光屏幕上的光照度分布，圖5為第二個(gè)光學(xué)結(jié)構(gòu)在25m配光屏幕上的光照度分布，圖6為整個(gè)LED近光燈光學(xué)系統(tǒng)在25m配光屏幕上的光照度分布，如圖所示本發(fā)明提供的大功率LED近光燈光學(xué)系統(tǒng)，包括兩個(gè)相似的光學(xué)結(jié)構(gòu)。姆個(gè)光學(xué)結(jié)構(gòu)包括LED光源、基座、反光杯和光學(xué)透鏡,所述基座用于固定LED光源、反光杯和光學(xué)透鏡，使LED光源、反光杯和光學(xué)透鏡構(gòu)成一個(gè)封閉的腔體，所述LED光源發(fā)出的光線經(jīng)過反光杯反射后形成近似平行光，該近似平行光通過光學(xué)透鏡的折射分別產(chǎn)生具有水平和傾斜15度兩種明暗截止線的光照度分布，所述具有兩種明暗截止線的光照度分布疊加形成滿足國家標(biāo)準(zhǔn)《汽車用LED照明GB 25991-2010》規(guī)定的近光光照度分布。所述相似的光學(xué)結(jié)構(gòu)分別為第一光學(xué)結(jié)構(gòu)和第二光學(xué)結(jié)構(gòu)，所述第一光學(xué)結(jié)構(gòu)在25m配光屏幕上產(chǎn)生具有清晰的水平明暗截止線的光照度分布，所述第二光學(xué)結(jié)構(gòu)在25m配光屏幕上產(chǎn)生具有清晰的傾斜15度明暗截止線的光照度分布型，所述兩個(gè)相似光學(xué)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的光照度分布疊加形成25m配光屏幕上滿足標(biāo)準(zhǔn)《汽車用LED照明GB 25991-2010》規(guī)定的近光光照度分布。所述第一光學(xué)結(jié)構(gòu)包括第一 LED光源la、基座2、第一反光杯3和第一光學(xué)透鏡5,所述第一 LED光源la、第一反光杯3和第一光學(xué)透鏡5設(shè)置于基座2上,所述第一光學(xué)透鏡5沿第一反光杯3光軸設(shè)置于第一反光杯3前方；
所述第二光學(xué)結(jié)構(gòu)包括第二 LED光源lb、基座2、第二反光杯4和第二光學(xué)透鏡6,所述第二 LED光源lb、第二反光杯4和第二光學(xué)透鏡6設(shè)置于基座2上,所述第二光學(xué)透鏡6沿第二反光杯4光軸設(shè)置于第二反光杯4前方。
所述第一光學(xué)結(jié)構(gòu)的第一光學(xué)透鏡5內(nèi)、外表面分別為自由曲面透鏡5a和枕形透鏡組5b ;所述第二光學(xué)結(jié)構(gòu)的第二光學(xué)透鏡6內(nèi)、外表面分別為第二自由曲面透鏡6a和第ニ枕形透鏡組6b，所述第二光學(xué)結(jié)構(gòu)的第二光學(xué)透鏡6為第一光學(xué)結(jié)構(gòu)的第一光學(xué)透鏡5旋轉(zhuǎn)15度形成。所述第一反光杯3包括第一反射腔3a、第一輔助反射面3b、第一非反射面3c和第ー凹槽3d，所述第一反射腔3a內(nèi)表面為拋物面，在第一反射腔3a焦點(diǎn)處設(shè)置第一 LED光源la，所述第一輔助反射面3b和第一非反射面3c為部分圓錐面，所述第一凹槽3d連接并固定第一光學(xué)透鏡5 ；
所述第二反光杯4包括第二反射腔4a和第二凹槽4b，所述第二反射腔4a內(nèi)表面為拋物面，在第二反射腔4a焦點(diǎn)處設(shè)置第二 LED光源lb，所述第二凹槽4b連接并固定第二光學(xué)透鏡6,第一反光杯3和第二反光杯4將第一 LED光源la、第二 LED光源Ib發(fā)出的光線分別反射到第一光學(xué)透鏡5和第二光學(xué)透鏡6后出射至配光屏幕。 所述第一 LED光源Ia和第二 LED光源Ib分別為大功率LED光源。整套光學(xué)系統(tǒng)可以高效的利用LED光源發(fā)出的絕大部分光線，大大提高系統(tǒng)的光學(xué)效率。通過合理的設(shè)計(jì)可以將光學(xué)透鏡兼做燈具保護(hù)外殼，避免需要多的玻璃外殼而造成光能的損失。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.大功率LED近光燈光學(xué)系統(tǒng)，包括兩個(gè)并排設(shè)置的相似光學(xué)結(jié)構(gòu)，其特征在于每個(gè)光學(xué)結(jié)構(gòu)包括LED光源、基座、反光杯和光學(xué)透鏡,所述基座用于固定LED光源、反光杯和光學(xué)透鏡，使LED光源、反光杯和光學(xué)透鏡構(gòu)成一個(gè)封閉的腔體，所述LED光源發(fā)出的光線經(jīng)過反光杯反射后形成近似平行光，該近似平行光各自通過光學(xué)透鏡的折射分別產(chǎn)生具有水平和傾斜15度兩種明暗截止線的光照度分 布，所述具有兩種明暗截止線的光照度分布疊加形成標(biāo)準(zhǔn)的近光光照度分布。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大功率LED近光燈光學(xué)系統(tǒng)，其特征在干所述相似的光學(xué)結(jié)構(gòu)分別為第一光學(xué)結(jié)構(gòu)和第二光學(xué)結(jié)構(gòu)，所述第一光學(xué)結(jié)構(gòu)在25m配光屏幕上產(chǎn)生具有清晰的水平明暗截止線的光照度分布，所述第二光學(xué)結(jié)構(gòu)在25m配光屏幕上產(chǎn)生具有清晰的傾斜15度明暗截止線的光照度分布，所述兩個(gè)相似光學(xué)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的光照度分布疊加形成標(biāo)準(zhǔn)的近光光照度分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大功率LED近光燈光學(xué)系統(tǒng),其特征在于所述第一光學(xué)結(jié)構(gòu)包括第一 LED光源(la)、基座(2)、第一反光杯(3)和第一光學(xué)透鏡(5),所述第一 LED光源(la)、第一反光杯(3)和第一光學(xué)透鏡(5)設(shè)置于基座(2)上,所述第一光學(xué)透鏡(5)沿第一反光杯(3)光軸設(shè)置于第一反光杯(3)前方； 所述第二光學(xué)結(jié)構(gòu)包括第二 LED光源(lb)、基座(2)、第二反光杯(4)和第二光學(xué)透鏡(6)，所述第二 LED光源(lb)、第二反光杯(4)和第二光學(xué)透鏡(6)設(shè)置于基座(2)上，所述第二光學(xué)透鏡(6)沿第二反光杯(4)光軸設(shè)置于第二反光杯(4)前方。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大功率LED近光燈光學(xué)系統(tǒng),其特征在于所述第一光學(xué)結(jié)構(gòu)的第一光學(xué)透鏡(5)內(nèi)、外表面分別為自由曲面透鏡(5a)和枕形透鏡組(5b);所述第二光學(xué)結(jié)構(gòu)的第二光學(xué)透鏡(6)為第一光學(xué)結(jié)構(gòu)的第一光學(xué)透鏡(5)旋轉(zhuǎn)15度形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的大功率LED近光燈光學(xué)系統(tǒng),其特征在于所述第一反光杯(3)包括第一反射腔(3a)、第一輔助反射面(3b)、第一非反射面(3c)和第一凹槽(3d)，所述第一反射腔(3a)內(nèi)表面為拋物面，在第一反射腔(3a)焦點(diǎn)處設(shè)置第一 LED光源(la)，所述第一輔助反射面(3b)和第一非反射面(3c)為部分圓錐面，所述第一凹槽(3d)連接并固定第一光學(xué)透鏡(5)； 所述第二反光杯(4)包括第二反射腔(4a)和第二凹槽(4b)，所述第二反射腔(4a)內(nèi)表面為拋物面，在第二反射腔(4a)焦點(diǎn)處設(shè)置第二 LED光源(lb)，所述第二凹槽(4b)連接并固定第二光學(xué)透鏡(6),第一反光杯(3)和第二反光杯(4)將第一 LED光源(la)、第二 LED光源(Ib)發(fā)出的光線分別反射到第一光學(xué)透鏡(5)和第二光學(xué)透鏡(6)后出射。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的大功率LED近光燈光學(xué)系統(tǒng),其特征在于所述第一LED光源(Ia)和第二 LED光源(Ib)分別為大功率LED光源。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種的大功率LED近光燈光學(xué)系統(tǒng)，包括兩個(gè)相似光學(xué)結(jié)構(gòu)。每個(gè)光學(xué)結(jié)構(gòu)包括LED光源、基座、反光杯和光學(xué)透鏡，基座用于固定LED光源、反光杯和光學(xué)透鏡并構(gòu)成一個(gè)封閉的腔體，LED光源發(fā)出的光線經(jīng)過反光杯反射后形成近似平行光，該近似平行光通過光學(xué)透鏡的折射分別產(chǎn)生具有水平和傾斜15度兩種明暗截止線的光照度分布，疊加形成近光的光照度分布。本發(fā)明所形成的近光光照度分布能滿足國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求，整套光學(xué)系統(tǒng)可以高效的利用LED光源發(fā)出的絕大部分光線，大大提高系統(tǒng)的光學(xué)效率；光學(xué)透鏡可兼做燈具保護(hù)外殼，避免需要多的玻璃外殼而造成光能的損失。
文檔編號F21Y101/02GK102679254SQ201210115779
公開日2012年9月19日 申請日期2012年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月19日
發(fā)明者劉顯明, 杜曉晴, 賴偉, 陳偉民, 雷小華 申請人:重慶大學(xué)