一種汽車led遠(yuǎn)光燈的光學(xué)結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種汽車LED遠(yuǎn)光燈的光學(xué)結(jié)構(gòu)，包括環(huán)形COB封裝的LED、鋁金屬反射器、分束準(zhǔn)直透鏡，所述鋁金屬反射器為喇叭形狀，所述鋁金屬反射器小口徑端卡在環(huán)形COB封裝LED上，所述分束準(zhǔn)直透鏡與鋁金屬反射器大口徑端連接，所述分束準(zhǔn)直透鏡由多個(gè)棱鏡環(huán)構(gòu)成的，所述多個(gè)棱鏡環(huán)從鋁金屬反射器大口徑端開始，直到棱鏡環(huán)達(dá)到最大直徑結(jié)束，分束準(zhǔn)直透鏡把光線以分光束的形式將不同角度的光線在各個(gè)棱鏡環(huán)內(nèi)進(jìn)行全反射，實(shí)現(xiàn)把每一分束光線都投射到規(guī)定的照明區(qū)域，本發(fā)明的光能量得到最大程度的利用。
【專利說明】一種汽車LED遠(yuǎn)光燈的光學(xué)結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車遠(yuǎn)光燈，特別涉及一種汽車LED遠(yuǎn)光燈的光學(xué)結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體發(fā)光二極管具有體積小、壽命長(zhǎng)、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功率轉(zhuǎn)換效率高、節(jié)能環(huán)保，亮度高，穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，在照明領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。隨著每瓦產(chǎn)生的流明數(shù)的增力口，LED應(yīng)用到汽車的照明領(lǐng)域也成為了可能。
[0003]目前汽車遠(yuǎn)光燈的光源主要是用鹵素?zé)?，氙氣燈，而鹵素?zé)?、氙氣燈因?yàn)閴勖约澳芎膯栴}，必然會(huì)被固體光源所代替。LED作為新興的節(jié)能環(huán)保固體光源，是照明領(lǐng)域的寵兒，但是其也有其自身的問題，比如說，散熱要求很高，光學(xué)設(shè)計(jì)困難等技術(shù)難題一直困擾著LED應(yīng)用到汽車前照燈。在普通LED燈具上一般會(huì)使用一定數(shù)量的LED燈珠，或者使用尺寸較大的板上芯片封裝(COB)的LED。如果用這樣大面積發(fā)光的LED去設(shè)計(jì)車燈光學(xué)系統(tǒng)，傳統(tǒng)的拋物線反光罩的設(shè)計(jì)思想幾乎是無法實(shí)現(xiàn)。因此，人們開始考慮用多個(gè)光學(xué)系統(tǒng)，對(duì)每一個(gè)LED燈珠分別準(zhǔn)直的辦法來實(shí)現(xiàn)，也有人直接加大LED的功率，大大提高LED的流明數(shù)來實(shí)現(xiàn)汽車的遠(yuǎn)光照明。這些辦法，盡管達(dá)到用LED代替白熾燈的目的，但是既沒有克服LED發(fā)光面積較大的短板，也沒有發(fā)揮出LED光線可控性強(qiáng)其自身的優(yōu)勢(shì)，因此通過精細(xì)的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可以很大地提升LED遠(yuǎn)光燈的光電性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明提供一種汽車LED遠(yuǎn)光燈的光學(xué)結(jié)構(gòu)。
[0005]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種汽車LED遠(yuǎn)光燈的光學(xué)結(jié)構(gòu)，包括環(huán)形COB封裝的LED、鋁金屬反射器、分束準(zhǔn)直透鏡，所述鋁金屬反射器為喇叭形狀，所述鋁金屬反射器小口徑端卡在環(huán)形COB封裝LED上，所述分束準(zhǔn)直透鏡與鋁金屬反射器大口徑端連接。
[0007]所述鋁金屬反射器鍍介質(zhì)增反膜，所述介質(zhì)增反膜包括四層薄膜，所述四層薄膜依次為 MgF2-ZnS-MgF2-ZnS 薄膜。
[0008]所述鋁金屬反射器對(duì)應(yīng)的錐角為45度。
[0009]所述分束準(zhǔn)直透鏡由多個(gè)棱鏡環(huán)構(gòu)成的，所述多個(gè)棱鏡環(huán)從鋁金屬反射器大口徑端開始，直到棱鏡環(huán)達(dá)到最大直徑結(jié)束。
[0010]所述分束準(zhǔn)直透鏡為亞克力材料制成，透光率為91%。
[0011]所述環(huán)形COB封裝的LED的環(huán)線寬度小于等于2mm。
[0012]所述四層薄膜，各層光學(xué)厚度為光學(xué)中心波長(zhǎng)的四分之一。
[0013]所述環(huán)形COB封裝的LED具體是將多個(gè)LED芯片以圓環(huán)形狀焊接在鋁基板上。
[0014]所述環(huán)形COB封裝的LED的半徑與鋁金屬反射器小口徑端的半徑相等。
[0015]所述鋁基板為方形，其邊長(zhǎng)與棱鏡環(huán)最大直徑相等。
[0016]本發(fā)明的有益效果:
[0017](I)本發(fā)明通過把-90到45度LED的光線反射到90-45度的方向上，使得不容易實(shí)現(xiàn)全反射的光線實(shí)現(xiàn)全反射，有利于光能量的充分利用；
[0018](2)本發(fā)明在燈具的鋁金屬反射器上鍍上4層介質(zhì)膜，反射率提高到接近100%的極限水平，這樣既提高了能量的利用率，有保護(hù)了金屬表面不受到腐蝕；
[0019](3)本發(fā)明的專門設(shè)計(jì)的光線分束準(zhǔn)直機(jī)構(gòu)，采用分束全反射的辦法使得LED發(fā)出的光線有效投射到規(guī)定的照明區(qū)域內(nèi)，在棱鏡環(huán)上的入射光線與出射光線與界面法線都是小角度，因此光顏色分離量非常小，照度分布也非常均勻。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021 ] 圖2是本發(fā)明的COB封裝的環(huán)形LED結(jié)構(gòu)圖；
[0022]圖3是本發(fā)明的COB封裝的環(huán)形LED發(fā)光原理圖；
[0023]圖4是本發(fā)明的棱鏡環(huán)結(jié)構(gòu)；
[0024]圖中示出:1_環(huán)形COB封裝的LED ;2_鋁金屬反射器，3_分束準(zhǔn)直透鏡，4_鋁基板，5-LED環(huán)，6-LED芯片，7-全反射面，8-等效光源，10-棱鏡環(huán)反射斜邊，11_棱鏡環(huán)入射直邊。

【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0026]實(shí)施例1
[0027]如圖1所示，一種汽車LED遠(yuǎn)光燈的光學(xué)結(jié)構(gòu)，包括環(huán)形COB封裝的LED1、鋁金屬反射器2、分束準(zhǔn)直透鏡3，所述鋁金屬反射器2為喇叭形狀，所述鋁金屬反射器2小口徑端卡在環(huán)形COB封裝LEDl內(nèi)側(cè)，所述分束準(zhǔn)直透鏡3與鋁金屬反射器2大口徑端連接，所述分束準(zhǔn)直透鏡3由多個(gè)棱鏡環(huán)構(gòu)成，所述多個(gè)棱鏡環(huán)的排列順序?yàn)?，由鋁金屬反射器2大口徑端開始，直到棱鏡環(huán)的直徑與LED鋁基板的長(zhǎng)度相等結(jié)束，所述鋁基板4是方形。
[0028]如圖2所示，所述環(huán)形COB封裝LED，是將多個(gè)LED芯片6以圓環(huán)形狀焊接在鋁基板4上，形成LED環(huán)5，本實(shí)施例圓環(huán)的半徑為10mm，圓環(huán)線寬度為2mm。COB封裝汽車用LED,芯片封裝密度大，散熱要好。LED封裝過程中不需要加入額外的光線角度控制的機(jī)構(gòu)，避免不必要的光能量損失。另外本實(shí)施例環(huán)形COB封裝的LED燈顯色效率超過85%的白光LED,以滿足道路照明的要求。
[0029]所述鋁金屬反射器2，具體為喇叭形狀，是沿著LED的圓環(huán)內(nèi)側(cè)以45度角擴(kuò)大展開的錐面，所述鋁金屬反射器小口徑端卡在環(huán)形COB封裝LED的內(nèi)側(cè)，反射率約為91.6%。
[0030]所述鋁金屬反射器2鍍有一層介質(zhì)增反膜后，反射率約為99%，所述介質(zhì)增反膜包括四層薄膜，分別為MgF2-ZnS-MgF2-ZnS薄膜。其中MgF2的折射率為1.38，ZnS的折射率為2.35，介質(zhì)各層的光學(xué)厚度為中心波長(zhǎng)550nm的四分之一。
[0031]所述分束準(zhǔn)直透鏡3具體由多個(gè)棱鏡環(huán)構(gòu)成，多個(gè)棱鏡環(huán)從鋁金屬反射器大口徑端開始延伸，達(dá)到分束準(zhǔn)直透鏡最大直徑結(jié)束，分?jǐn)?shù)準(zhǔn)直透鏡的小口徑與鋁金屬反射器大口徑端連接，所述分束準(zhǔn)直透鏡的最大口徑由車燈具體尺寸決定的，這里實(shí)施例按口徑為10mm來計(jì)算。
[0032]把LED芯片發(fā)出的光線在平面上按角度來區(qū)分，其中向上方向定義為90度的話，向下的方向?yàn)?90度；為了方便表示，把LED芯片6凸出在鋁基板4上，如圖3所示。
[0033]其中-90度到-45度方向的光線，先經(jīng)過鋁金屬反射器反射到鋁基板上，然后被鋁基板反射回鋁金屬反射器上，最后反射到準(zhǔn)直透鏡的棱鏡環(huán)上，即經(jīng)過3次反射后，原來-90度到-45度方向的光線變成90度到45度的光線，反射主要在LED環(huán)內(nèi)側(cè)與鋁金屬反射器之間進(jìn)行；
[0034]-45度到O度的光線，經(jīng)過鋁金屬反射器與鋁基板各I次反射，將變成45度到90度的光線，反射在LED環(huán)外側(cè)的鋁基板和鋁金屬反射器之間進(jìn)行；
[0035]O度到45度，經(jīng)過鋁金屬反射器一次反射，變成90度到45度的光線；
[0036]45度到90度的光線，經(jīng)過分束準(zhǔn)直透鏡的全反射面，投射到燈具前方照明區(qū)域，如圖1所示。
[0037]所述的分束準(zhǔn)直透鏡3，由亞克力材料制成，透過率為91%，對(duì)每一分光束直接全反射到25米外光斑半徑為2.25米的照明區(qū)域，計(jì)算得到每一光束的角度應(yīng)該是10.29度，這個(gè)角度由兩部分構(gòu)成，一個(gè)是有效光源8到全反射面7上所形成的光錐角度；另一部分是由于這個(gè)光錐掃過全反射面的寬度所形成的角度，因此如何確定棱鏡環(huán)與環(huán)形COB封裝LED環(huán)的距離，如圖4所示，表1具體是通過光線入射的角度，入射直邊角度以及長(zhǎng)度，棱鏡環(huán)反射斜邊的角度和與等效光源8的距離位置來確定棱鏡環(huán)。由于各個(gè)參量互為關(guān)系函數(shù)，如通過棱鏡環(huán)反射斜邊10角度確定光源到棱鏡環(huán)的距離，進(jìn)而確定入射光錐，進(jìn)而確定棱鏡環(huán)入射直邊11長(zhǎng)度，進(jìn)而計(jì)算出發(fā)射斜邊角度，形成一個(gè)函數(shù)循環(huán)。因此不能通過簡(jiǎn)單函數(shù)直接得到分束準(zhǔn)直透鏡中棱鏡環(huán)的所有參數(shù)，表1中各數(shù)值均是經(jīng)過數(shù)值計(jì)算的近似值。
[0038]表1
[0039]

【權(quán)利要求】
1.一種汽車LED遠(yuǎn)光燈的光學(xué)結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括環(huán)形COB封裝的LED、鋁金屬反射器、分束準(zhǔn)直透鏡，所述鋁金屬反射器為喇叭形狀，所述鋁金屬反射器小口徑端卡在環(huán)形COB封裝LED上，所述分束準(zhǔn)直透鏡與鋁金屬反射器大口徑端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種汽車LED遠(yuǎn)光燈的光學(xué)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述鋁金屬反射器鍍介質(zhì)增反膜，所述介質(zhì)增反膜包括四層薄膜，所述四層薄膜依次為MgF2-ZnS-MgF2-ZnS薄膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車LED遠(yuǎn)光燈的光學(xué)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述鋁金屬反射器對(duì)應(yīng)的錐角為45度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車LED遠(yuǎn)光燈的光學(xué)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述分束準(zhǔn)直透鏡由多個(gè)棱鏡環(huán)構(gòu)成的，所述多個(gè)棱鏡環(huán)從鋁金屬反射器大口徑端開始，直到棱鏡環(huán)達(dá)到最大直徑結(jié)束。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車LED遠(yuǎn)光燈的光學(xué)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述分束準(zhǔn)直透鏡為亞克力材料制成，透光率為91 。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車LED遠(yuǎn)光燈的光學(xué)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述環(huán)形COB封裝的LED的環(huán)線寬度小于等于2mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種汽車LED遠(yuǎn)光燈的光學(xué)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述四層薄膜，各層光學(xué)厚度為光學(xué)中心波長(zhǎng)的四分之一。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車LED遠(yuǎn)光燈的光學(xué)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述環(huán)形COB封裝的LED具體是將多個(gè)LED芯片以圓環(huán)形狀焊接在鋁基板上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種汽車LED遠(yuǎn)光燈的光學(xué)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述環(huán)形COB封裝的LED的半徑與鋁金屬反射器小口徑端的半徑相等。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種汽車LED遠(yuǎn)光燈的光學(xué)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述鋁基板為方形，其邊長(zhǎng)與棱鏡環(huán)最大直徑相等。
【文檔編號(hào)】F21V7/22GK104075213SQ201410289287
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月24日
【發(fā)明者】鄧云龍, 文尚勝 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)