地面交通工具區(qū)域?qū)?yīng)指向配光型led燈的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及LED燈，特別涉及一種用于地面交通工具上的區(qū)域?qū)?yīng)指向配光 型LED燈。
【背景技術(shù)】
[0002] 前照燈，也叫前大燈，安裝于交通工具例如汽車的頭部?jī)蓚?cè)，用于夜間照明。由于 前照燈的照明效果直接影響夜間行車駕駛的操作和交通安全，因此世界各國交通管理部門 多以法律形式規(guī)定了其照明標(biāo)準(zhǔn)。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，過去那種白熾真空燈已先后被淘 汰，現(xiàn)在汽車的前照燈以鹵素?zé)簟㈦瘹鉄魹橹鳌?br>[0003] 交通工具的前照燈例如汽車前照燈有其獨(dú)特的配光結(jié)構(gòu)，根據(jù)發(fā)光的類型也可分 為遠(yuǎn)光燈和近光燈。例如遠(yuǎn)光燈發(fā)出的燈光經(jīng)燈罩反射體反射后徑直向前射去，以形成"遠(yuǎn) 光"。近光燈發(fā)出的光需要用遮光板擋掉燈罩反射體的上半部分，其反射出去的光線都是朝 下鋪灑射向地面，以形成"近光"，從而不會(huì)給對(duì)面來車的駕駛者造成眩目。
[0004] 前照燈對(duì)近光的光照的分配有著很嚴(yán)格的要求，以右邊規(guī)則行駛車輛的近光燈為 例，如圖1A至圖1B以及表1和表2所示，根據(jù)一些配光標(biāo)準(zhǔn)（例如ECER112)，在前照燈 呈現(xiàn)近光模式時(shí)，在寬度為7920mm的垂直配光屏上，h-h'線以下的明區(qū)需要到達(dá)一定的 光強(qiáng)，中心線V-V'左側(cè)Hh線上方為暗區(qū)，圖中B50L為對(duì)面車道上50米的車輛駕駛員眼 睛位置，光強(qiáng)要求在650cd以下，避免光強(qiáng)過高產(chǎn)生眩目。中心線V-V'左側(cè)Hh'線下方為 主照明區(qū)域。右側(cè)15°斜線HH3，或者45°斜線HHi至水平垂直距25cm轉(zhuǎn)向水平的折線 的上方為暗區(qū)，下方為旁高照明區(qū)和主照明區(qū)。右側(cè)旁高照明區(qū)為駕駛員 提供了右側(cè)馬路照明和路標(biāo)照明，同時(shí)又設(shè)定了BR點(diǎn)的最大光強(qiáng)不超過1750cd要求，避免 靠近車輛的行人產(chǎn)生眩目引起的交通安全事故。75L和50L為對(duì)面車道上75米和50米的 地面位置最大光強(qiáng)不超過10600cd、13200cd，避免光強(qiáng)過高地面反射影響對(duì)面駕駛員行車 安全。75R、50R為駕駛員車道上75米和50米右側(cè)地面主照明，光強(qiáng)最小值10100cd。50V 為駕駛員正前方50米地面主照明，光強(qiáng)最小值5100cd。25L、25R為駕駛員左右側(cè)25米地面 照明，光強(qiáng)最小值1700cd。Zonel為駕駛員25米以內(nèi)地面主照明，光強(qiáng)最大值不超過2倍 的50R測(cè)試點(diǎn)，防止近距離地面光強(qiáng)過高而遠(yuǎn)處光強(qiáng)低。ZonelV為駕駛員25米至50米范 圍地面主照明區(qū)。Zonell為明暗截止線和主照明區(qū)。Zonelll為明暗截止線上面暗區(qū)，所 有的測(cè)試點(diǎn)區(qū)域內(nèi)光強(qiáng)不超過625cd，以免引起對(duì)面車輛和行人產(chǎn)生眩目引起的安全隱患， 同時(shí)需要一定的照明，因此必須滿足圖1C的最小值要求。
[0005]表1前照燈右行駛車輛在配光屏上的配光表[0006]
[0007] 表2前照燈右行駛車輛在配光屏上的配光表
[0009] 圖1C至圖IF為地面交通工具區(qū)域照明其它光學(xué)要求標(biāo)準(zhǔn)光型，例如左右對(duì)稱前 照燈以及前霧燈，旁高照明垂直光型前照燈，45斜線至水平線光型前照燈，中心聚光的遠(yuǎn)光 燈。
[0010]LED作為新型光源，自身有著其他照明光源所沒有的許多優(yōu)點(diǎn)，譬如低電壓、長(zhǎng)壽 命、體積小、重量輕、響應(yīng)快、無輻射、無污染及耐各種惡劣條件，并且LED發(fā)光方向是單面 性的（傳統(tǒng)光源都是體積的360° )，更有利于光線的收集利用，提高光利用率等優(yōu)點(diǎn)。因 此以LED為光源制作LED前照燈是一個(gè)新的發(fā)展趨勢(shì)，但是現(xiàn)有的LED燈較難達(dá)到前照燈 標(biāo)準(zhǔn)中在配光屏上的明區(qū)的光強(qiáng)要求，而且也不容易形成很明顯的明暗截止線，而大多數(shù) 白光LED照明燈具通常在采用光學(xué)透鏡配光時(shí)容易產(chǎn)生藍(lán)光溢出現(xiàn)象，即不容易提供理想 的LED近光燈照明。
[0011] 如圖2所不是一種傳統(tǒng)的LED前照燈的結(jié)構(gòu)不意圖，其包括橢球反光體10、遮光屏 20以及透鏡30,根據(jù)橢球反光體10的幾何特性，它存在兩個(gè)焦點(diǎn)F1以及F2。LED光源40 放在其中一個(gè)焦點(diǎn)F1上，LED光源40發(fā)出的光束通過橢球反光體10反射而匯聚到另外一 個(gè)焦點(diǎn)F2上，而橢球反光體10的第二焦點(diǎn)F2又恰恰是透鏡30的焦點(diǎn)附近，根據(jù)透鏡30的 性質(zhì)，焦點(diǎn)F2上發(fā)射出的光線通過透鏡30的折射，輸出的應(yīng)當(dāng)是平行光。根據(jù)這個(gè)原理， 就可以根據(jù)要求適當(dāng)?shù)母淖儥E球反光體10的形狀，或者透鏡30的形狀，目的使從透鏡30 出來的光水平擴(kuò)散，然后在透鏡30的焦點(diǎn)處放置一塊形狀遮光屏20,從而以光線投影的方 式達(dá)到在垂直分光屏的右側(cè)形成水平線向上成45°斜線至水平垂直距25cm轉(zhuǎn)向水平的折 線以及在垂直分光屏上的左側(cè)水平線的明暗截止線的目的。這種傳統(tǒng)的LED前照燈需要設(shè) 置形狀遮光屏20來控制光線的射出區(qū)域分配，而LED光源40產(chǎn)生180度范圍的光，不可避 免地，有相當(dāng)一部分的光束因?yàn)楸徽诠馄?0所遮擋而造成了浪費(fèi)，并且也使能有效射向車 輛前下方的漫射光的光強(qiáng)相對(duì)不夠。另外由于焦點(diǎn)F2與透鏡30的距離較長(zhǎng)，造成透鏡30 厚度較厚，注塑成型困難，以及光在透鏡內(nèi)部經(jīng)過的路徑較長(zhǎng)，光損較大。
[0012] 需要提出的是，大部分LED前照燈配光在采用光學(xué)透鏡時(shí)，還存在色散問題，同一 種材料的光學(xué)透鏡對(duì)應(yīng)不同波長(zhǎng)的光的速度和折射率是不一樣的。太陽光經(jīng)過三角棱形透 鏡時(shí)，光會(huì)分成紅、橙、黃、綠、靛、藍(lán)和紫，波長(zhǎng)越長(zhǎng)折射率越小，波長(zhǎng)越短折射率越大。如 圖2所示的傳統(tǒng)LED前照燈是通過微移動(dòng)透鏡30與焦點(diǎn)F2的距離來減弱色散問題。還有 就是運(yùn)用于相機(jī)透鏡領(lǐng)域的消色散透鏡，例如采用如圖3所示結(jié)構(gòu)，凸透鏡31和凸透鏡33 中間放凹透鏡32使色散抵消，從而消除色散問題，但由于此原理結(jié)構(gòu)復(fù)雜，焦點(diǎn)較長(zhǎng)，不適 合運(yùn)用于前照燈光學(xué)透鏡。
[0013] 垂直分光屏中心線右側(cè)的水平線向上成45°斜線至水平垂直距25cm轉(zhuǎn)向水平的 折線目前有兩種方法形成。一種方法是如圖2所示的采用遮光屏20來做成的45°斜線以 及轉(zhuǎn)至水平折線。另外一種方法是直接采用反光器反射形成水平線向上成45°斜線至水平 垂直距25cm轉(zhuǎn)向水平的折線，由于反光器片狀表面是LED芯片尺寸和形狀的放大作用，因 此其很難直接形成45°斜線以及轉(zhuǎn)至水平的光型。
[0014] 前照燈還存在散熱問題，由于LED光源是屬于發(fā)光二極管電子元器件，溫度將直 接影響LED光源的壽命問題，如果燈具功率過大，散熱器體積將會(huì)很大，重量很重，不利于 車輛上的運(yùn)用，需要強(qiáng)制冷卻裝置，強(qiáng)制冷卻裝置的壽命又直接影響到前照燈的壽命和結(jié) 構(gòu)復(fù)雜程度，因此只有把前照燈的光利用率提高，LED驅(qū)動(dòng)效率提高，降低燈具的功率耗散， 從而減小發(fā)出的熱量將是未來趨勢(shì)。
[0015] 另外，未來的前照燈的發(fā)展也更趨向于人性化的發(fā)展。其中一個(gè)方向就是在交通 工具如汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)需要增加側(cè)向照明角度，以提高行車安全。也就是說，如汽車在行駛過程 中，當(dāng)遇到轉(zhuǎn)彎時(shí)，在轉(zhuǎn)彎前就要能看清前方道路。而現(xiàn)有LED的前照燈，如上述的具有反 光體10、遮光屏20的前照燈，其光利用率太小，發(fā)光角度小，造成光斑左右角度的照明不會(huì) 太大。而現(xiàn)有技術(shù)提供了兩種主要解決方案。一種是在后視鏡上加裝側(cè)照明燈，當(dāng)方向盤打 轉(zhuǎn)時(shí)，輸出信號(hào)使后視鏡加裝的側(cè)照明燈點(diǎn)亮，以照亮前面的彎道路面。另外一種是前照燈 可以自動(dòng)調(diào)節(jié)方向，更具體地，當(dāng)方向盤打轉(zhuǎn)時(shí)，或上下坡時(shí)，輸出信號(hào)使前照燈轉(zhuǎn)動(dòng)方向， 以將光斑移動(dòng)到前方彎道路面。這兩種方案都有相應(yīng)的缺陷，前者需要加裝側(cè)照燈，需要采 樣方向盤信號(hào)，增加系統(tǒng)的復(fù)雜性。而后者采用傳統(tǒng)的機(jī)械原理，存在機(jī)械故障，并且響應(yīng) 時(shí)間慢。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0016] 本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種地面交通工具區(qū)域?qū)?yīng)指向配光型LED燈， 其應(yīng)用于交通工具如汽車上，能達(dá)到足夠的光強(qiáng)以照亮前方的道路，又不會(huì)產(chǎn)生眩光，從而 確保能有效并安全的使用。
[0017] 本實(shí)用新型的另一目的在于提供一種地面交通工具區(qū)域?qū)?yīng)指向配光型LED燈， 其LED光源發(fā)出的光，可以對(duì)應(yīng)投射到LED前照燈在垂直配光屏上的預(yù)定光型要求的區(qū)域。
[0018] 本實(shí)用新型的另一目的在于提供一種地面交通工具區(qū)域?qū)?yīng)指向配光型LED燈， 其以LED發(fā)光體為光源，從而節(jié)能、耐用并且環(huán)保。
[0019] 本實(shí)用新型的另一目的在于提供一種地面交通工具區(qū)域?qū)?yīng)指向配光型LED燈， 其中在LED光源的LED發(fā)光體的光線路徑上設(shè)置有配光器，LED光源發(fā)出的光線直接透過 配光器并被折射后，在垂直配光屏上直接形成明暗清晰截止線，無需放置遮光屏，從而提 高了LED光源的有效利用率，從