一種led汽車照明用的微透鏡陣列型前照燈的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種LED汽車照明用的微透鏡陣列型前照燈，包括LED芯片、鋁基板和散熱器，其還包括準(zhǔn)直器和自由曲面微透鏡陣列，LED芯片焊接在鋁基板上，鋁基板、準(zhǔn)直器和自由曲面微透鏡陣列安裝于散熱器上，LED芯片的發(fā)光面朝向準(zhǔn)直器的入射面，光線經(jīng)準(zhǔn)直器后以平行光束出射，并垂直入射自由曲面微透鏡陣列的入射面。本實(shí)用新型提供的LED汽車照明用的微透鏡陣列型前照燈零配件少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單穩(wěn)定、便于安裝、散熱效率高、而且不需要擋光板進(jìn)行配光，減少了配光系統(tǒng)對(duì)光能的損耗，提高了光能利用率；采用自由曲面光學(xué)設(shè)計(jì)，可以有效控制光線走向，抑制眩光效應(yīng)，同時(shí)又能達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)GB25991-2010對(duì)汽車用LED前照燈的配光要求。
【專利說明】—種LED汽車照明用的微透鏡陣列型前照燈
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及LED汽車前照燈照明【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及LED汽車照明用的微透 鏡陣列型前照燈。
【背景技術(shù)】
[0002]LED光源具有壽命長(zhǎng)、高效節(jié)能、體積小、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)在車輛的剎車燈、 轉(zhuǎn)向燈、尾燈以及儀表用燈等方面廣泛得到應(yīng)用，在前照燈應(yīng)用上的研究也越來越多，LED 即將成為車燈光源市場(chǎng)的主流。隨著LED在車輛照明系統(tǒng)中的應(yīng)用不斷擴(kuò)展，應(yīng)用技術(shù)的 不斷提高，LED必將逐漸取代傳統(tǒng)的白熾燈和鹵鎢燈，成為車燈的“第四代”光源，這也將是 今后車輛照明應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)。
[0003]由于LED相比于其他光源，發(fā)光特性有很大的差別，芯片陣列的排布和燈具結(jié)構(gòu) 的設(shè)計(jì)都會(huì)影響到最終效果，使LED光源應(yīng)用于摩托車前照燈時(shí)要面臨更加復(fù)雜的光學(xué)設(shè) 計(jì)問題。目前，使用得比較廣泛的是投射式LED前照燈設(shè)計(jì)，這種光學(xué)設(shè)計(jì)可以形成很好的 光型效果，但在近光燈設(shè)計(jì)時(shí)還需加上擋光板，整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)復(fù)雜，光能利用率較低。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型針對(duì)上述存在的問題，提供了一種LED汽車照明用的微透鏡陣列型 前照燈，該前照燈不需要擋光板，光學(xué)系統(tǒng)僅包括LED芯片、拋物面反射器和自由曲面微 透鏡陣列，解決了投射式LED前照燈設(shè)計(jì)光能利用率較低的問題，同時(shí)能滿足國家標(biāo)準(zhǔn) GB25991-2010對(duì)汽車用LED前照燈的配光要求。本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0005]一種LED汽車照明用的微透鏡陣列型前照燈，包括LED芯片、鋁基板和散熱器，其 還包括準(zhǔn)直器和自由曲面微透鏡陣列，LED芯片焊接在鋁基板上，鋁基板、準(zhǔn)直器和自由曲 面微透鏡陣列安裝于散熱器上，LED芯片的發(fā)光面朝向準(zhǔn)直器的入射面，光線經(jīng)準(zhǔn)直器后以 平行光束出射，并垂直入射自由曲面微透鏡陣列的入射面。
[0006]進(jìn)一步的，所述準(zhǔn)直器采用拋物面反射器。
[0007]進(jìn)一步的，所述散熱器包括散熱器主體和布設(shè)于散熱器主體背面的鰭片式結(jié)構(gòu)， LED光源通過鋁基板安置于該散熱器的主體上，通過散熱器主體背面的鰭片式結(jié)構(gòu)能更好 地將LED光源工作時(shí)產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)并散發(fā)到空氣中。良好的散熱條件保證了 LED光源能 在正常環(huán)境溫度工作的基礎(chǔ)上，結(jié)合二次光學(xué)部件的優(yōu)化設(shè)計(jì)使LED汽車前照燈達(dá)到配光 性能要求。同時(shí)，熱量的及時(shí)散發(fā)出去，才不會(huì)導(dǎo)致LED芯片性能的變化與衰減，提高車燈 的使用壽命，保障了駕駛的安全性。
[0008]進(jìn)一步的，所述拋物面反射器由電鍍塑膠材料制成，反射器的內(nèi)表面是拋物面，構(gòu) 成光學(xué)反射面。拋物面反射器的作用是將LED芯片發(fā)出的光進(jìn)行準(zhǔn)直配光，使光線經(jīng)過拋 物面反射器反射后以平行光束射出。
[0009]進(jìn)一步改進(jìn)的，自由曲面光學(xué)微透鏡陣列由光學(xué)透明材料制成，自由曲面光 學(xué)微透鏡陣列將經(jīng)過準(zhǔn)直器準(zhǔn)直后的光再次進(jìn)行配光，產(chǎn)生的光型能滿足國家標(biāo)準(zhǔn)GB25991-2010對(duì)汽車用LED前照燈的配光要求。
[0010]進(jìn)一步改進(jìn)的，所述自由曲面微透鏡陣列由若干個(gè)自由曲面微透鏡緊湊排列布滿整個(gè)所述平行光束的截面構(gòu)成。
[0011]進(jìn)一步改進(jìn)的，所有自由曲面微透鏡為一體形成；所述自由曲面微透鏡的入射面為平面，出射面為自由曲面；所述自由曲面微透鏡的入射面為矩形平面。
[0012]進(jìn)一步改進(jìn)的，所述自由曲面微透鏡的出射面即自由曲面確定如下:
[0013]LED光源發(fā)出的光采用準(zhǔn)直器進(jìn)行準(zhǔn)直，LED光源發(fā)出的光經(jīng)過準(zhǔn)直后以平行光束射出，該光束的截面為半圓形，在該半圓內(nèi)選取一個(gè)微小區(qū)域，該微小區(qū)域的照度是視為等照度；該微小區(qū)域內(nèi)的光經(jīng)過透鏡在照明面上形成一個(gè)等照度的光斑，根據(jù)能量守恒定律有:
[0014]E。? S。= Ev ? Sv
[0015]E。表示出射平行光束某一小區(qū)域內(nèi)的照度值，S。表示該微小區(qū)域的面積，Ev表示照明面上光斑的照度值，Sv表示該光斑的面積，則Ev可表示為:
[0016]Ev = E0 ? t
[0017]式中t為微小區(qū)域的面積S。與光斑的面積Sv的比值；
[0018]然后，依據(jù)對(duì)LED汽車前照燈的配光要求，照明面上形成一個(gè)非等照度的光斑；首先令整個(gè)LED汽車前照燈的光軸為z軸，那么xoy平面為照明面，對(duì)照明區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格劃分；在X軸的方向上均勻劃分成m列，在y軸的方向上均勻劃分成n行，對(duì)每一小格進(jìn)行編號(hào)，其中第i列第j行小格的編號(hào)為G(ij，則照明面上第i列的能量為:
【權(quán)利要求】
1.一種LED汽車照明用的微透鏡陣列型前照燈，包括LED芯片、鋁基板和散熱器，其特征在于還包括準(zhǔn)直器和自由曲面微透鏡陣列，LED芯片焊接在鋁基板上，鋁基板、準(zhǔn)直器和自由曲面微透鏡陣列安裝于散熱器上，LED芯片的發(fā)光面朝向準(zhǔn)直器的入射面，光線經(jīng)準(zhǔn)直器后以平行光束出射，并垂直入射自由曲面微透鏡陣列的入射面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED汽車照明用的微透鏡陣列型前照燈，其特征在于所述準(zhǔn)直器采用拋物面反射器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED汽車照明用的微透鏡陣列型前照燈，其特征在于所述散熱器包括散熱器主體和布設(shè)于散熱器主體背面的鰭片式結(jié)構(gòu)，LED光源通過鋁基板安置于該散熱器的主體上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的LED汽車照明用的微透鏡陣列型前照燈，其特征在于所述拋物面反射器由電鍍塑膠材料制成，反射器的內(nèi)表面是拋物面，構(gòu)成光學(xué)反射面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED汽車照明用的微透鏡陣列型前照燈，其特征在于自由曲面光學(xué)微透鏡陣列由光學(xué)透明材料制成，自由曲面光學(xué)微透鏡陣列將經(jīng)過準(zhǔn)直器準(zhǔn)直后的光再次進(jìn)行配光，產(chǎn)生的光型能滿足國家標(biāo)準(zhǔn)GB25991-2010對(duì)汽車用LED前照燈的配光要求。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED汽車照明用的微透鏡陣列型前照燈，其特征在于所述自由曲面微透鏡陣列由若干個(gè)自由曲面微透鏡緊湊排列布滿整個(gè)所述平行光束的截面構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的LED汽車照明用的微透鏡陣列型前照燈，其特征在于所有自由曲面微透鏡為一體形成；所述自由曲面微透鏡的入射面為平面，出射面為自由曲面；所述自由曲面微透鏡的入射面為矩形平面。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的LED汽車照明用的微透鏡陣列型前照燈，其特征在于所述自由曲面微透鏡的出射面即自由曲面確定如下:LED光源發(fā)出的光采用準(zhǔn)直器進(jìn)行準(zhǔn)直，LED光源發(fā)出的光經(jīng)過準(zhǔn)直后以平行光束射出，該光束的截面為半圓形，在該半圓內(nèi)選取一個(gè)微小區(qū)域，該微小區(qū)域的照度是視為等照度；該微小區(qū)域內(nèi)的光經(jīng)過透鏡在照明面上形成一個(gè)等照度的光斑，根據(jù)能量守恒定律有:E0 * S0 = Ev ? Sv`E。表示出射平行光束某一小區(qū)域內(nèi)的照度值，S。表示該微小區(qū)域的面積，Ev表示照明面上光斑的照度值，Sv表示該光斑的面積，則Ev可表示為:Ev = E0 ? t式中t為微小區(qū)域的面積S。與光斑的面積Sv的比值；然后，依據(jù)對(duì)LED汽車前照燈的配光要求，照明面上形成一個(gè)非等照度的光斑；首先令整個(gè)LED汽車前照燈的光軸為z軸，那么xoy平面為照明面，對(duì)照明區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格劃分；在 X軸的方向上均勻劃分成m列，在y軸的方向上均勻劃分成n行，對(duì)每一小格進(jìn)行編號(hào)，其中第i列第j行小格的編號(hào)為G(ij，則照明面上第i列的能量為:nQ(i,0) =S 五V J=I同時(shí)，上述等式要滿足:
【文檔編號(hào)】F21V5/04GK203431672SQ201320465657
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月31日
【發(fā)明者】王洪, 陳贊吉, 葛鵬 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)