一種近光加寬光型的全內(nèi)反射式單透鏡led照明裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種近光加寬光型的全內(nèi)反射式單透鏡LED照明裝置,包括加寬光型透鏡、近光燈支架、加寬光型透鏡支撐架、加寬光型透鏡蓋板、散熱器、LED，所述散熱器與近光燈支架固定連接，所述的LED設(shè)置在近光燈支架的安裝面中間且位于加寬光型透鏡的對稱旋轉(zhuǎn)軸處，LED底部與散熱器相連接，所述加寬光型透鏡通過加寬光型透鏡蓋板固定在加寬光型透鏡支撐架上，所述加寬光型透鏡支撐架固定在近光燈支架安裝面四周。本實用新型使LED發(fā)出的光線經(jīng)全內(nèi)反射內(nèi)表面折反為準(zhǔn)直平行光，再經(jīng)外表面折射至配光屏幕上，實現(xiàn)既定近光加寬光型，形成均勻度高的光型的同時實現(xiàn)較高的光能利用率。
【專利說明】—種近光加寬光型的全內(nèi)反射式單透鏡LED照明裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種近光加寬光型的全內(nèi)反射式單透鏡LED照明裝置，屬于汽車照明【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]加寬光型的目的在于提供明暗截止線下方較寬的補(bǔ)充照明，使明暗截止線以下、D區(qū)以上的光照度增加，從而達(dá)到符合法規(guī)的較寬光型。因此，加寬光型的照度應(yīng)盡可能平均，且較短較扁的矩形光型，同時使得明暗截止線較明顯。目前，以LED為光源，采用單透鏡形成近光加寬光型的光學(xué)系統(tǒng)主要包括LED，平凸透鏡，支撐架，散熱器。其中采用的透鏡內(nèi)表面為平面，外表面為自由曲面，這種結(jié)構(gòu)要想得出合乎法規(guī)的加寬光型，需要LED與透鏡的距離較遠(yuǎn)，透鏡的體積比較大，一方面這種結(jié)構(gòu)造成照明裝置體積大，另一方面內(nèi)表面為平面，不能很好的收集光能，光型均勻度不高，光能利用率比較低。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型的目的是針對上述現(xiàn)象，本實用新型提供了一種用于形成汽車近光加寬光型的全內(nèi)反射式單透鏡LED照明裝置，該裝置不僅使得現(xiàn)有的用于形成汽車近光加寬光型的LED照明裝置的結(jié)構(gòu)體積減小，而且使得加寬光型均勻度更高，提高光能利用率。
[0004]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0005]一種近光加寬光型的全內(nèi)反射式單透鏡LED照明裝置，包括加寬光型透鏡、近光燈支架、加寬光型透鏡支撐架、加寬光型透鏡蓋板、散熱器、LED，所述散熱器與近光燈支架固定連接，所述的LED設(shè)置在近光燈支架的安裝面中間且位于加寬光型透鏡的對稱旋轉(zhuǎn)軸處，LED底部與散熱器相連接，所述加寬光型透鏡通過加寬光型透鏡蓋板固定在加寬光型透鏡支撐架上，所述加寬光型透鏡支撐架固定在近光燈支架安裝面四周，所述加寬光型透鏡包括圓錐臺部及內(nèi)凹地設(shè)置在圓錐臺部大端的自由曲面部，所述圓錐臺部(旋轉(zhuǎn)中心設(shè)置有圓柱腔，所述圓柱腔的右端設(shè)置有內(nèi)凹的準(zhǔn)直曲線部，所述圓錐臺部的錐面內(nèi)側(cè)設(shè)置有用于反射光線的透鏡全內(nèi)反射面，所述LED位于圓柱腔開口處且距離準(zhǔn)直曲線部位12mm。
[0006]進(jìn)一步地，所述自由曲面部包括第一曲面部、第二曲面部、第三曲面部、第四曲面部，所述第一曲面部和第四曲面部對稱設(shè)置，第二曲面部和第三曲面部對稱設(shè)置，所述第二曲面部與第一曲面部和第四曲面部交界處、第三曲面部與第一曲面部和第四曲面部交界處均設(shè)置有沿自由曲面部中心向邊緣高度遞增的階梯部。
[0007]進(jìn)一步地，所述圓柱腔的空腔圍壁的拔模斜度為3°。
[0008]進(jìn)一步地，所述近光燈支架安裝面向前傾斜2。。
[0009]進(jìn)一步地，所述LED發(fā)射至所述圓錐臺部小端邊緣處的光線與加寬光型透鏡對稱旋轉(zhuǎn)軸線的夾角為60°。
[0010]本實用新型利用全內(nèi)反射內(nèi)表面實現(xiàn)光能的收集、自由曲面外表面實現(xiàn)光能分配，使LED發(fā)出的光線經(jīng)全內(nèi)反射內(nèi)表面折反為準(zhǔn)直平行光，再經(jīng)外表面折射至配光屏幕上，實現(xiàn)既定近光加寬光型，形成均勻度高的光型的同時實現(xiàn)較高的光能利用率，同時縮短了現(xiàn)有的用于形成汽車近光加寬光型的LED照明裝置中LED與透鏡的距離，減小了加寬光型透鏡的尺寸，使得汽車照明系統(tǒng)裝置體積減小，節(jié)省空間，在保證形成盡可能均勻，且較短較扁的矩形形狀的加寬光型的條件下，光能利用率高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型實施例的整裝結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2是本實用新型實施例的爆炸示意圖。
[0013]圖3是本實用新型實施例的散熱器和近光燈支架的裝配結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖4是本實用新型實施例的加寬光型透鏡剖視示意圖。
[0015]圖5是本實用新型實施例的加寬光型透鏡立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖6是本實用新型實施例的LED俯視示意圖。
[0017]圖7是本實用新型實施例中光源在加寬光型透鏡中的光跡圖。
[0018]圖8是本實用新型實施例的加寬光型透鏡俯視示意圖。
[0019]圖9是本實用新型實施例中光源經(jīng)加寬光型透鏡投射在配光屏幕上的光跡分布圖。
[0020]圖中1.散熱器，2.近光燈支架，3.加寬光型透鏡支撐架，4.加寬光型透鏡蓋板，5.加寬光型透鏡，51-透鏡全內(nèi)反射面，52-準(zhǔn)直曲線部，53-空腔圍壁，54-圓錐臺部,55-自由曲面部，56-第一曲面部；57_第二曲面部；58_第三曲面部；59_第四曲面部；6.LED0

【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型的實用新型目的作進(jìn)一步詳細(xì)地描述，實施例不能在此一一贅述，但本實用新型的實施方式并不因此限定于以下實施例。
[0022]如圖1至圖6所示，一種近光加寬光型的全內(nèi)反射式單透鏡LED照明裝置，包括加寬光型透鏡5、近光燈支架2、加寬光型透鏡支撐架3、加寬光型透鏡蓋板4、散熱器1、LED6，所述散熱器I與近光燈支架2固定連接，所述的LED6設(shè)置在近光燈支架2的安裝面中間且位于加寬光型透鏡5的對稱旋轉(zhuǎn)軸處，LED6底部與散熱器I相連接，所述加寬光型透鏡5通過加寬光型透鏡蓋板4固定在加寬光型透鏡支撐架3上，所述加寬光型透鏡支撐架3固定在近光燈支架2安裝面四周，所述加寬光型透鏡5包括圓錐臺部54及內(nèi)凹地設(shè)置在圓錐臺部54大端的自由曲面部55，所述圓錐臺部54旋轉(zhuǎn)中心設(shè)置有圓柱腔，所述圓柱腔的右端設(shè)置有內(nèi)凹的準(zhǔn)直曲線部52，由費(fèi)馬原理獲得，作用是將點光源發(fā)出的光線折射為平行光，其公式為:

\-\ln
[0023]r (/?) = rn -
aa cos(fi)-1/η
[0024]式中:ra為計算準(zhǔn)直曲線距離原點(即LED)距離；β為計算中一個參量，表示入射光線角，范圍為(O?30° )，用于計算準(zhǔn)直曲線a ;1^為初始計算時距離原點(即LED)距離，這里rM = d ；n為透鏡材料的折射率。
[0025]為所述圓錐臺部54的錐面內(nèi)側(cè)設(shè)置有用于反射光線的透鏡全內(nèi)反射面51，將空腔圍壁53的折射光線全反射為平行光。如圖7所示，所述LED6位于圓柱腔開口處與準(zhǔn)直曲線部52的距離h為12mm。
[0026]由于大功率的LED6發(fā)熱量較大，為保證加寬光型透鏡5不出現(xiàn)熱變形，加寬光型透鏡5與LED6的距離應(yīng)越遠(yuǎn)越好，另外，全包裹沉浸式的全內(nèi)反射內(nèi)表面不利于散熱，而加寬光型透鏡5太大也不便于汽車車燈使用?？紤]到實際情況，加寬光型透鏡5的準(zhǔn)直曲線部52與LED6的距離為h，為使加寬光型透鏡5的光學(xué)特性不受LED6發(fā)熱量的影響，h>10mm,本實施例取h= 12mm。因此，透鏡將只對δ角度以內(nèi)的光能進(jìn)行收集。
[0027]具體地，如圖5所示，所述自由曲面部55包括第一曲面部56、第二曲面部57、第三曲面部58、第四曲面部59，所述第一曲面部56和第四曲面部59對稱設(shè)置,第二曲面部57和第三曲面部58對稱設(shè)置，所述第二曲面部57與第一曲面部56和第四曲面部59交界處、第三曲面部58與第一曲面部56和第四曲面部59交界處均設(shè)置有沿自由曲面部55中心向邊緣高度遞增的階梯部。自由曲面部55采用了球面迭代構(gòu)型LED能量分配機(jī)理，迭代時方向如圖8所示同時兩方向進(jìn)行迭代，故而形成沿自由曲面部55中心向邊緣高度遞增的階梯部。這種迭代方法使得投射的光型照度更加均勻，否則的話投射光型出現(xiàn)中心地區(qū)比較暗，對角線位置的照度比較強(qiáng)的現(xiàn)象。
[0028]如圖7所示，所述圓柱腔的空腔圍壁53的拔模斜度為3°，作用是在注塑成型時給磨具提供一定的磨具拔出角度λ，為拔模方便，λ通常取3°。
[0029]如圖3所示，所述近光燈支架2安裝面向前傾斜2°。
[0030]如圖3所示，所述LED6發(fā)射至所述圓錐臺部(54)小端邊緣處的光線與加寬光型透鏡5對稱旋轉(zhuǎn)軸線的夾角δ為60°，用于更好地收集光源出射光線以及使得結(jié)構(gòu)不至于過大，節(jié)省空間，δ取為60°，可使得加寬光型透鏡5的尺寸設(shè)計更小，更薄，更有利于安裝在汽車前照燈。
[0031]因所述近光燈支架2安裝面向下偏轉(zhuǎn)2°，加寬光型透鏡5與LED6也向下偏轉(zhuǎn)2°，如圖8所示，LED6光源的能量經(jīng)加寬光型透鏡5的折、反射為平行光后，將該平行光的能量劃分為S1、S2、S3、S4四個部分，其在配光屏幕上的分布如圖9。
[0032]本實用新型的上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作的舉例，而并非是對本實用新型的實施方式的限定。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施方式予以窮舉。凡在本實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)包含在本實用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種近光加寬光型的全內(nèi)反射式單透鏡LED照明裝置，包括加寬光型透鏡(5)、近光燈支架(2)、加寬光型透鏡支撐架(3)、加寬光型透鏡蓋板(4)、散熱器(1)、LED(6)，其特征在于:所述散熱器(I)與近光燈支架(2)固定連接，所述的LED (6)設(shè)置在近光燈支架(2)的安裝面中間且位于加寬光型透鏡(5)的對稱旋轉(zhuǎn)軸處，LED(6)底部與散熱器(I)相連接，所述加寬光型透鏡(5)通過加寬光型透鏡蓋板(4)固定在加寬光型透鏡支撐架(3)上，所述加寬光型透鏡支撐架(3)固定在近光燈支架(2)安裝面四周，所述加寬光型透鏡(5)包括圓錐臺部(54)及內(nèi)凹地設(shè)置在圓錐臺部(54)大端的自由曲面部(55)，所述圓錐臺部(54)旋轉(zhuǎn)中心設(shè)置有圓柱腔，所述圓柱腔的右端設(shè)置有內(nèi)凹的準(zhǔn)直曲線部(52)，所述圓錐臺部(54)的錐面內(nèi)側(cè)設(shè)置有用于反射光線的透鏡全內(nèi)反射面(51)，所述LED(6)位于圓柱腔開口處且距離準(zhǔn)直曲線部(52)為12mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近光加寬光型的全內(nèi)反射式單透鏡LED照明裝置，其特征在于:所述自由曲面部(55)包括第一曲面部(56)、第二曲面部(57)、第三曲面部(58)、第四曲面部(59)，所述第一曲面部(56)和第四曲面部(59)對稱設(shè)置，第二曲面部(57)和第三曲面部(58)對稱設(shè)置，所述第二曲面部(57)與第一曲面部(56)和第四曲面部(59)交界處、第三曲面部(58)與第一曲面部(56)和第四曲面部(59)交界處均設(shè)置有沿自由曲面部(55)中心向邊緣高度遞增的階梯部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的近光加寬光型的全內(nèi)反射式單透鏡LED照明裝置，其特征在于:所述圓柱腔的空腔圍壁(51)的拔模斜度為3°。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的近光加寬光型的全內(nèi)反射式單透鏡LED照明裝置，其特征在于:所述近光燈支架(2)安裝面向前傾斜2°。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的近光加寬光型的全內(nèi)反射式單透鏡LED照明裝置，其特征在于:所述LED(6)發(fā)射至所述圓錐臺部(54)小端邊緣處的光線與加寬光型透鏡(5)對稱旋轉(zhuǎn)軸線的夾角為60°。
【文檔編號】F21V5/04GK204062774SQ201420390976
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年7月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月15日
【發(fā)明者】李禮夫, 楊明俊, 張晉勇 申請人:華南理工大學(xué)