本實用新型涉及車燈照明技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多次反射結(jié)構(gòu)LED汽車近光燈。

背景技術(shù)：

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，汽車已經(jīng)成為人類社會中不可或缺的交通和運輸工具。當今世界，安全、環(huán)保與節(jié)能已成為汽車發(fā)展的三大課題。前照燈是汽車夜間行駛時照明前方道路的主要燈具，保證汽車安全運行的重要部件。隨著對行車安全要求的不斷提高，相應(yīng)的要求前照燈具有照明距離遠、配光性能好、光效高等性能。據(jù)世界汽車安全事故統(tǒng)計資料表明：夜間發(fā)生交通事故的概率是白天的三倍，照明狀況不良時的事故率又是照明良好時的三倍?？梢?，良好的汽車照明對于減少交通事故，提高出行安全具有十分重要的意義。

傳統(tǒng)的鹵素光源具有成本低、技術(shù)成熟等優(yōu)點，但是，鹵素光源存在的問題是功耗比較大，在節(jié)能減排方面，LED光源具有發(fā)光效率高，其功耗僅為鹵素光源的三分之一左右，LED光源具有明顯優(yōu)勢。隨著光源技術(shù)的不斷發(fā)展，LED光源以其能耗低、壽命長、光質(zhì)好、啟動時間快等優(yōu)勢已成為新一代汽車光源的首選。目前，LED光源已在汽車剎車燈、日行燈和儀表盤信號燈等方面得到了廣泛的應(yīng)用。LED光源的白光接近于太陽光，更加適合于駕駛?cè)藛T視覺，隨著LED光源的更高光效、更高亮度的提升，替代傳統(tǒng)鹵素光源等成為可能。因此，LED前照燈必然擁有廣闊的應(yīng)用前景。

汽車車燈按其作用可分為兩大類，即照明燈和信號燈。其中照明燈的功能是要在黑暗的環(huán)境中照亮汽車行駛前方的路面，包括前照燈、霧燈等。而信號燈的功能，是向其他道路使用者表面本車的存在，以及本車將要轉(zhuǎn)向某一方向或正在制動減速等，以提示其他道路使用者。信號燈主要包括轉(zhuǎn)向指示燈、制動燈和位置燈等。

汽車前照燈是所有車燈中要求最高、結(jié)構(gòu)最復(fù)雜、設(shè)計和制造難度最大的部件，它的基本功能是照明前方路面，主要包括遠光燈和近光燈兩種。遠光燈是當車輛前方無其它道路使用者時，所使用到的遠距離照明燈具；而近光燈則是當車輛前方有其它道路使用者時，不致使對方產(chǎn)生炫目或不舒適感而使用的近距離照明燈具。相比遠光燈，近光燈的配光設(shè)計要復(fù)雜得多。

現(xiàn)有的汽車前照燈，主要包括投射式結(jié)構(gòu)近光燈和反射式結(jié)構(gòu)近光燈。

常見的投射式結(jié)構(gòu)近光燈主要由橢球面反射鏡、遮光板和透鏡組成。由于橢圓曲線具有聚光的性質(zhì)，即橢圓第一焦點處發(fā)出的光線經(jīng)橢圓反射后必聚于橢圓的另一焦點處，利用這個特點，投射式系統(tǒng)將光源和遮光板分別置于橢球面的第一焦點和第二焦點，透鏡的焦點與橢球面的第二焦點重合，這三個光學(xué)器件共同構(gòu)成一個投影式的共軸光學(xué)系統(tǒng)，透鏡折射后將發(fā)散的光束向中心收攏，形成有效的照明光型，從而滿足近光燈法規(guī)的要求。但是，透射式結(jié)構(gòu)近光燈最大的缺點在于：遮光板擋住大部分光線使得整個系統(tǒng)光線利用率偏低。

在整個電光源的發(fā)展中，反射式結(jié)構(gòu)近光燈基本上采用拋物面反射鏡。這個結(jié)構(gòu)的反射鏡基本面型是由一條拋物線繞其軸線旋轉(zhuǎn)一周后形成的，光源中心在反射鏡的焦點，反射鏡收集光束后以平行光出射，經(jīng)過配光鏡折射后輸出。配光鏡通常利用棱鏡和柱面花紋將平行光折射成所需要的光型，在形成折射的同時也會有一部分光線被散射。因此，利用此結(jié)構(gòu)的光能利用率大概只有55%，其余部分的光線和遠光一樣被向上反射，形成法規(guī)所不允許的炫目光，為此必須增加遮光罩，來形成法規(guī)所要求的明暗截止線。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、光能利用率高、能形成具有明顯明暗截止線光斑的多次反射結(jié)構(gòu)LED汽車近光燈。

為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用如下方案實現(xiàn)：

一種多次反射結(jié)構(gòu)LED汽車近光燈，包括發(fā)光面的法線方向朝向投射區(qū)域的光源（將光源看成一個發(fā)光點，其發(fā)光范圍可近似看成是180°，法線方向光強最大），以及位于光源斜上方的橢球面反射鏡（橢球面反射鏡由橢圓繞其長軸所得）、位于光源下方的第一拋物面反射鏡和位于第一拋物面反射鏡下方的第二拋物面反射鏡（拋物面反射鏡由拋物線繞其對稱軸所得）；所述橢球面反射鏡包括橢球面第一焦點和橢球面第二焦點，所述第一拋物面反射鏡的焦點與橢球面反射鏡的第一焦點重疊，所述第二拋物面反射鏡的焦點與橢球面反射鏡的第二焦點重疊；所述橢球面反射鏡的底部形成有可讓投射光線形成具有明暗截止線光斑的明暗截止結(jié)構(gòu)。

傳統(tǒng)的投射式結(jié)構(gòu)近光燈，橢球反射鏡主要是接收來自光源的光線并將其聚焦于第二焦點附近，遮光板主要用于遮擋反射鏡下部容易形成眩光的光線；對于穿過遮光板的光線，如果沒有透鏡的二次聚光，將會迅速發(fā)散，因此透鏡的焦點設(shè)置在橢球面的第二焦點附近。透鏡折射后將發(fā)散的光束向中心收攏，形成有效的照明光型。正如技術(shù)背景所說，投射式結(jié)構(gòu)近光燈因遮光板擋住大部分光線使得整個系統(tǒng)光線利用率偏低。而且，由于其需要用到透鏡進行聚焦，使得前照燈的設(shè)計變得復(fù)雜，這是因為球面透鏡存在球面像差，其光學(xué)品質(zhì)較低，非球面透鏡的曲率半徑隨著中心軸而變化，基本上消除了球面透鏡所產(chǎn)生的球面像差，但是其通過調(diào)整曲面常數(shù)和非球面系數(shù)得到連續(xù)的曲率以滿足汽車前照燈的需要難度較高，出現(xiàn)誤差的幾率也較大。

本申請中，橢球面反射鏡既充當反射鏡又起遮擋板的作用，橢球面反射鏡所起的遮擋板作用并沒有把光源發(fā)出的光線遮擋掉，而且把這部分光線反射至第二拋物面反射鏡，由第二拋物面反射鏡反射至照射區(qū)，經(jīng)過明暗截止結(jié)構(gòu)的光線在照射區(qū)形成具有清晰明暗截止線的光斑。因此本申請實現(xiàn)了既能達到形成清晰的明暗截止線的光斑，又能大大提供光線利用率的目的。進一步的，為了能取消設(shè)置復(fù)雜透鏡所帶來的缺點，本申請中通過在光源的下方設(shè)置第一拋物面反射鏡，將光源向斜下方發(fā)射的光線反射至前方。傳統(tǒng)的拋物面近光燈中，光源發(fā)出的光線需要經(jīng)過配光鏡折射后輸出，這一過程不僅存在著散射，而且由于要形成明暗截止線，需要額外增加遮光罩來實現(xiàn)，其光能利用率同樣不高。本申請中，由于橢球面反射鏡的存在，使得第一拋物面反射鏡不需要經(jīng)過配光鏡對位于光軸上方的光線進行折射，而且，因為橢球面反射鏡具有形成具有明暗截止線光斑的結(jié)構(gòu)，對于第一拋物面反射鏡來說，其并不需要增加額外的遮光罩。對于第二拋物面反射鏡，其位于第一拋物面反射鏡的下方，其反射的光線能在投射的光斑的明暗截止線以下實現(xiàn)有效的疊加增效，使光色更加均勻，提高行車安全。

如上所述，本申請通過上述結(jié)構(gòu)使得在照射區(qū)形成具有明顯明暗截止線的光斑，防止對相向行駛的車輛司機造成炫目。而為了保證自身車輛在行駛時有足夠的道路照明，本申請中所述橢球面反射鏡的底部向下延伸使得其足以將光源向法線方向發(fā)射的光線反射至第二拋物面反射鏡。第二拋物面反射鏡將光線近乎平行的方式將光線投射至照射區(qū)，使得明暗截止線以下的區(qū)域的光斑混色均勻。

光源的發(fā)光可看成是180°，由于本申請中，光源的發(fā)光法線方向是朝向照射區(qū)的，其斜上方設(shè)置橢球面反射鏡使得光源向斜上方射出的光線反射至第二拋物面曲面，而為了提高光源利用率，所述橢球面反射鏡的頂部向上延伸使得其足以將光源向上方發(fā)射的光線反射至第二拋物面反射鏡。通過上述設(shè)計，充分利用光源邊緣的光能，進一步的提供了光源的利用率。

進一步的，本申請?zhí)峁┝硪环桨?，所述橢球面反射鏡的底部向下延伸使得其足以將位于光源的法線方向以下的部分光線反射至第二拋物面反射鏡。由于光源法線方向的光強最大，光源法線方向附近的光線反射至第二拋物面反射鏡，第二拋物面反射鏡再將光線投射至照射區(qū)，使得形成的光斑中，明暗截止線以下區(qū)域的混色均勻，符合前照燈的照明需求。

傳統(tǒng)的汽車燈上，要想形成較為清晰的明暗截止線，需要對遮光板進行相應(yīng)的設(shè)置。遮光板的作用是遮擋住投射過來的部分光線，以此形成明暗截止線。本申請中，直接在橢球面反射鏡上設(shè)置明暗截止結(jié)構(gòu)，所述明暗截止結(jié)構(gòu)包括位于橢球面反射鏡底部的突出部、緊鄰?fù)怀霾康男苯遣恳约熬o鄰斜角部的水平部，不至于設(shè)置額外的結(jié)構(gòu)而形成明暗截止線，使得整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更簡單。

一般在道路上行車所需的近光光型是水平方向光束照射范圍較寬，而垂直方向光束照射范圍較窄的非對稱光型。本申請中通過第一拋物面反射鏡和第二拋物面反射鏡的設(shè)置，滿足了近光光型的配光，再者通過所述第一拋物面反射鏡向光源的法線方向延伸使得位于光源的法線方向以下的光線射向照射區(qū)和第一拋物面反射鏡。光源向斜下方發(fā)出的部分光線直接投射至照射區(qū)，與第一拋物面反射鏡和第二拋物面反射鏡投射的光線實現(xiàn)有效疊加，使得光斑更加均勻，照明效果更好。同時，通過這樣的設(shè)計，使得燈的結(jié)構(gòu)能最大限度的縮小，不至于使得車燈在軸向上過長擠占汽車過多的空間。

正如上所述，近光光型的配光是水平方向光束照射范圍較寬，垂直方向光束照射范圍較窄的非對稱光型。因此，在本申請中，所述第一拋物面反射鏡中，其拋物線的焦點至準線的距離為P₁，第二拋物面反射鏡中，拋物線的焦點至準線的距離為P₂，所述P₁＜P₂。也即是第二拋物面反射鏡比第一拋物面反射鏡小，在第二拋物面反射鏡反射的光線與第一拋物面反射鏡反射的光線有效疊加后，投射的光斑下方呈弧形，光照均勻，不至于使車輛前方25米以內(nèi)的亮度太大，防止和其他路面照度差異過大造成駕駛員的不舒適。

通過發(fā)明人的大量測試，確定了各部件的尺寸參數(shù)。所述橢球面反射鏡中，短軸a為32.15~43.67，長軸b為55.62~82.54；所述第一拋物面反射鏡中，其拋物線P₁為4.85~11.25，第二拋物面反射鏡中，其拋物線的P₂為4.14~9.38。統(tǒng)籌了橢圓面反射鏡、第一拋物面反射鏡和第二拋物面反射鏡的結(jié)構(gòu)大小，使得結(jié)構(gòu)匹配合適，反光效果最佳。

進一步的，為了能以適當?shù)木嚯x投射到車輛前方，以光源的法線方向為基準，橢球面反射鏡的長軸與法線的夾角成40~50°，第一拋物面反射鏡的對稱軸與法線的夾角成1~4°，第二拋物面反射鏡的對稱軸與法線的夾角成1~4°。

優(yōu)選的，光源為LED光源。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有如下有益效果：本申請中，通過橢球面反射鏡、第一拋物面反射鏡和第二拋物面反射鏡組成多次反射結(jié)構(gòu)LED汽車近光燈，使得投射的光斑具有清晰的明暗截止線。橢球面反射鏡既充當反射鏡也充當遮擋板的作用，大大提高了光能利用率。通過第一拋物面反射鏡和第二拋物面反射鏡，使得明暗截止線以下的照射區(qū)混光均勻，防止對司機造成視覺的不適。

附圖說明

圖1為多次反射結(jié)構(gòu)LED汽車近光燈的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為多次反射結(jié)構(gòu)LED汽車近光燈的截面圖；

圖3為多次反射結(jié)構(gòu)LED汽車近光燈的側(cè)視圖（由光軸至反射鏡的方面）；

圖4為光源法線方向示意圖；

圖5為實施例的光學(xué)原理圖；

圖6為光斑示意圖。

具體實施方式

為了讓本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本實用新型的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步闡述。

實施例

如圖1~6，一種多次反射結(jié)構(gòu)LED汽車近光燈，其包括發(fā)光面的法線方向朝向投射區(qū)域的LED光源400，以及位于LED光源400斜上方的橢球面反射鏡100、位于LED光源400下方的第一拋物面反射鏡300和位于第一拋物面反射鏡300下方的第二拋物面反射鏡200；所述橢球面反射鏡100包括橢球面第一焦點和橢球面第二焦點，所述第一拋物面反射鏡300的焦點與橢球面反射鏡的第一焦點重疊，所述第二拋物面反射鏡200的焦點與橢球面反射鏡的第二焦點重疊；所述橢球面反射鏡100的底部形成有可讓投射光線形成具有明暗截止線光斑的明暗截止結(jié)構(gòu)，所述明暗截止結(jié)構(gòu)包括位于橢球面反射鏡100底部的突出部130、緊鄰?fù)怀霾?30的斜角部120以及緊鄰斜角部120的水平部110。

其中，所述橢球面反射鏡100的底部向下延伸使得其足以將LED光源400向法線方向發(fā)射的光線反射至第二拋物面反射鏡200。所述橢球面反射鏡100的頂部向上延伸使得其足以將LED光源向上方發(fā)射的光線反射至第二拋物面反射鏡200。所述第一拋物面反射鏡300向LED光源400的法線方向延伸使得位于LED光源400的法線方向以下的光線射向照射區(qū)和第一拋物面反射鏡300。

所述第一拋物面反射鏡300中，其拋物線的焦點至準線的距離為P₁，第二拋物面反射鏡200中，拋物線的焦點至準線的距離為P₂，所述P₁＜P₂。

如圖5所示，橢球面反射鏡由GHIJK構(gòu)成，GH段為反射光線實體有效部分，其余虛線為原理示意圖，光學(xué)設(shè)計輔助用途。第一拋物面反射鏡由AHBCD構(gòu)成，CD段為反射光線實體有效部分，其余虛線為原理示意圖，光學(xué)設(shè)計輔助用途。第二拋物面反射鏡由LMNOP構(gòu)成，MNOP段為反射光線實體有效部分，其余虛線為原理示意圖，光學(xué)設(shè)計輔助用途。

如圖6所示，多次反射結(jié)構(gòu)LED汽車近光燈投射出光線，在25米處形成接收光斑，符合汽車前照燈中近光燈部分要求，具有明顯的水平線明暗截止線530，有轉(zhuǎn)換部分明暗截止線520，突出光線部分明暗截止線510，在25米處水平線下方為半橢圓形光斑。其中，明暗截止結(jié)構(gòu)包括突出部130、斜角部120以及水平部110，與之對應(yīng)的接收光斑部分是水平線明暗截止線530，有轉(zhuǎn)換部分明暗截止線520，突出光線部分明暗截止線510，水平線下方的半橢圓形光斑由第一拋物面反射鏡和第二拋物面反射鏡控制形成。

上述實施例僅為本實用新型的其中具體實現(xiàn)方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本實用新型專利范圍的限制。應(yīng)當指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些顯而易見的替換形式均屬于本實用新型的保護范圍。