本發(fā)明涉及一種帶有組合式光學(xué)透鏡的LED汽車前照燈。

背景技術(shù)：

LED汽車前照燈技術(shù)已經(jīng)進(jìn)行了應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外一些較大汽車廠在部分較高配置汽車上安裝使用，取得了較好照明效果，優(yōu)點(diǎn)是與鹵素?zé)?、氣體放電燈(HID)相比，節(jié)能效果明顯。目前功率型LED器件逐步成熟，發(fā)光效率顯著提高，可以應(yīng)用到汽車燈安全性要求高場(chǎng)合，但是LED光源與傳統(tǒng)燈泡相比，其光學(xué)原理不同，因此，LED在汽車前照燈中應(yīng)用受到極大限制，主要是LED光源產(chǎn)生光斑與燈泡光斑不能完全對(duì)應(yīng)，也就說(shuō)是還沒有徹底解決LED光學(xué)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能有效控制目標(biāo)光斑區(qū)的寬度范圍的帶有組合式光學(xué)透鏡的LED汽車前照燈。

為達(dá)到上述目的，一種帶有組合式光學(xué)透鏡的LED汽車前照燈，其包括組合式光學(xué)透鏡及設(shè)于組合式光學(xué)透鏡入光處的LED光源，所述組合式光學(xué)透鏡包括四個(gè)透鏡層疊而成，由底面至頂面依次包括透鏡D、透鏡C、透鏡B、透鏡A；其中，透鏡D、透鏡C、透鏡B大致呈圓臺(tái)狀結(jié)構(gòu)，透鏡A大致呈球面狀結(jié)構(gòu)，光線由底面入射后，分別由透鏡D、透鏡C、透鏡B、透鏡A側(cè)面出射的光線與水平線的夾角分別為α、β、γ、δ，其中，Δ(β-α)＝43.45～24.14度、Δ(γ-β)＝56.53～43.45、Δ(δ-γ)＝70.5～56.53度、δ為90～70.5度。

透鏡A厚度5～7.7mm；透鏡B厚度6～7.9mm；透鏡C厚度6～8.7mm；透鏡D厚度6～9.7mm；LED光源與組合式光學(xué)透鏡的距離H取值范圍3～5mm。

光線由底面入射后，由透鏡A投射到距離25米處時(shí)，整體光斑呈現(xiàn)半橢圓形，且該光斑左半側(cè)部分長(zhǎng)半軸2米，短半軸1米，右半側(cè)部分長(zhǎng)半軸4米，短半軸1米，且還向上突出250毫米。

光線由底面入射后，由透鏡B的橫向結(jié)構(gòu)投射到距離25米處時(shí)，形成的圓環(huán)光斑外直徑尺寸4米，光斑內(nèi)直徑尺寸2米；由透鏡B的縱向結(jié)構(gòu)投射到距離25米處時(shí)，形成半橢圓形光斑，光斑長(zhǎng)軸尺寸4米，光斑短軸尺寸2米。

光線由底面入射后，由透鏡C的橫向結(jié)構(gòu)投射到距離25米處時(shí)，形成的圓環(huán)光斑外直徑尺寸6米，光斑內(nèi)直徑尺寸4米；由透鏡C的縱向結(jié)構(gòu)投射到距離25米處時(shí)，形成半橢圓形光斑，光斑長(zhǎng)軸尺寸6米，光斑短軸尺寸3米。

光線由底面入射后，由透鏡D的橫向結(jié)構(gòu)投射到距離25米處時(shí)，形成的圓環(huán)光斑外直徑尺寸8米，光斑內(nèi)直徑尺寸6米；由透鏡D的縱向結(jié)構(gòu)投射到距離25米處時(shí)，形成半橢圓形光斑，光斑長(zhǎng)軸尺寸8米，光斑短軸尺寸4米。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明的效果是LED汽車前照燈采用組合式光學(xué)透鏡，(1)有利于近光燈和遠(yuǎn)光燈的設(shè)計(jì)和調(diào)試，節(jié)省了LED光源發(fā)出光線采用復(fù)雜的理論計(jì)算，并且數(shù)據(jù)量巨大，由于LED發(fā)光曲線的復(fù)雜程度，而且不能夠得到準(zhǔn)確光學(xué)數(shù)值。(2)使得LED前照燈的設(shè)計(jì)和制造光學(xué)透鏡簡(jiǎn)單化。(3)本發(fā)明采用了光學(xué)透鏡側(cè)面調(diào)試方法，使得事先確定最大角度好最小角度數(shù)值定，并且通過(guò)光線投射到25米時(shí)，光斑范圍反過(guò)來(lái)計(jì)算光學(xué)透鏡折射角度，使得制造變化可行、準(zhǔn)確。(4)本發(fā)明采用單獨(dú)光學(xué)透鏡A，具有光通量大和控制準(zhǔn)確特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)中心光斑形狀，為半橢圓形狀，以及右側(cè)突出形狀。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的光學(xué)透鏡組圖。

圖2是本發(fā)明的光學(xué)透鏡組3D結(jié)構(gòu)圖。

圖3-1是本發(fā)明的光學(xué)透鏡A頂視圖。

圖3-2是本發(fā)明的光學(xué)透鏡A的3D結(jié)構(gòu)圖。

圖3-3是本發(fā)明的光學(xué)原理圖。

圖4-1是本發(fā)明的光學(xué)透鏡B頂視圖。

圖4-2是本發(fā)明的光學(xué)透鏡B的3D結(jié)構(gòu)圖。

圖4-3是本發(fā)明的光學(xué)原理圖。

圖5-1是本發(fā)明的光學(xué)透鏡C頂視圖。

圖5-2是本發(fā)明的光學(xué)透鏡C的3D結(jié)構(gòu)圖。

圖5-3是本發(fā)明的光學(xué)原理圖。

圖6-1是本發(fā)明的光學(xué)透鏡D頂視圖。

圖6-2是本發(fā)明的光學(xué)透鏡D的3D結(jié)構(gòu)圖。

圖6-3是本發(fā)明的光學(xué)原理圖。

圖7是本發(fā)明的汽車前照燈光斑形狀示意圖。

圖8是本發(fā)明的汽車遠(yuǎn)照燈光斑形狀示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。其中，附圖僅用于示例性說(shuō)明，表示的僅是示意圖，而非實(shí)物圖，不能理解為對(duì)本專利的限制；為了更好地說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例，附圖某些部件會(huì)有省略、放大或縮小，并不代表實(shí)際產(chǎn)品的尺寸；對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，附圖中某些公知結(jié)構(gòu)及其說(shuō)明可能省略是可以理解的。

本發(fā)明實(shí)施例的附圖中相同或相似的標(biāo)號(hào)對(duì)應(yīng)相同或相似的部件；在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，若有術(shù)語(yǔ)“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此附圖中描述位置關(guān)系的用語(yǔ)僅用于示例性說(shuō)明，不能理解為對(duì)本專利的限制，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)的具體含義。

實(shí)施例

光學(xué)透鏡A的設(shè)計(jì)和調(diào)試方法：

①LED光源放置H處，設(shè)置透鏡上平面分為四組，即有曲面10、曲面11、曲面12和曲面13，LED光源發(fā)出光線6和光線61所成角度δ。

②光線調(diào)試，光線6和光線61首先入射到透鏡D底平面進(jìn)入透鏡，在表面出射到空氣中，入射到透鏡C底平面進(jìn)入透鏡，在表面出射到空氣中，入射到透鏡B底平面進(jìn)入透鏡，在表面出射到空氣中，之后入射到透鏡A底平面14，并且進(jìn)入透鏡A中經(jīng)過(guò)折射，在透鏡表面射出進(jìn)入空氣中，并且產(chǎn)生折射角度。

③設(shè)計(jì)光學(xué)透鏡A曲面，⑴使得光線6和光線61投射到距離25米處時(shí)，整體光斑呈現(xiàn)半橢圓形，長(zhǎng)軸半徑尺寸2米，短軸尺寸1米，⑵調(diào)試曲面10，表面出射光線投射到曲面DOCD范圍，⑶調(diào)試曲面11，表面出射光線投射到曲面DOCD范圍，⑷調(diào)試曲面12和曲面13，表面出射光線投射到曲面OABH’CO范圍，⑸在光斑中，右側(cè)突出部分光斑，即曲面OABH’IGMO范圍為汽車前照燈右側(cè)通行時(shí)，近光燈光斑標(biāo)準(zhǔn)要求形狀，其中，DO為2米，OC為1米，OH'為4米，AB的高度為250毫米。

④LED光源放置H處，光線6與水平線所成角度δ，δ＝90～70.5度，透鏡厚度5～7.7mm。

光學(xué)透鏡B的設(shè)計(jì)和調(diào)試方法：

①LED光源放置H處，設(shè)置透鏡上平面19為吸收面，即不調(diào)試上平面19光學(xué)性能，LED光源發(fā)出光線6和光線7、光線61和光線71，光線6和光線7所成角度γ。

②光線調(diào)試，光線6、光線7、光線61和光線71，首先入射到透鏡D底平面進(jìn)入透鏡，在表面出射到空氣中，入射到透鏡C底平面進(jìn)入透鏡，在表面出射到空氣中，之后入射到透鏡底平面20，并且進(jìn)入透鏡B中經(jīng)過(guò)折射，在透鏡側(cè)面射出進(jìn)入空氣中，并且產(chǎn)生折射角度。

③LED光源1放置到空氣中，確定了光線6和光線7、光線61和光線71后，采用倒推方法計(jì)算光線入射到透鏡B中的折射角度，再計(jì)算射出光學(xué)透鏡角度，即可以確定透鏡的曲面15、曲面16、曲面17、曲面18形狀。

④設(shè)計(jì)光學(xué)透鏡B橫向結(jié)構(gòu)，當(dāng)光線投射到距離25米處時(shí)，使得光線7和光線71對(duì)應(yīng)外直徑EG圓內(nèi)，光線6和光線61對(duì)應(yīng)外直徑DM圓環(huán)外，光斑內(nèi)直徑尺寸2米，光斑外直徑尺寸4米。橫向結(jié)構(gòu)指的是X軸方向的曲面。

⑤設(shè)計(jì)光學(xué)透鏡B縱向結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)曲面15和曲面18，使得接近Y軸部分減小曲面對(duì)光線的折射角度，調(diào)整光線進(jìn)入曲面15、曲面18的光線投射到曲面EDCMGJE范圍，光線投射到距離25米時(shí)，形成半橢圓形光斑，其中，EG之間尺寸4米，OC之間尺寸2米?？v向結(jié)構(gòu)指的是Y軸方向的曲面。

⑥LED光源放置H處，光線6與水平線所成角度δ，光線7與水平線所成角度γ，Δ(δ-γ)＝70.5～56.53度，透鏡厚度6～7.9mm。

光學(xué)透鏡C的設(shè)計(jì)和調(diào)試方法：

①LED光源放置H處，設(shè)置透鏡上平面21為吸收面，即不調(diào)試上平面21光學(xué)性能，LED光源發(fā)出光線7和光線8、光線71和光線81，光線7和光線8所成角度β。

②光線調(diào)試，光線7、光線8、光線71和光線81首先入射到透鏡D的底平面進(jìn)入透鏡，在表面21出射到空氣中，之后入射到透鏡C底平面26，并且進(jìn)入透鏡C中經(jīng)過(guò)折射，在透鏡側(cè)面射出進(jìn)入空氣中，并且產(chǎn)生第二次折射。

③LED光源1放置到空氣中，確定了光線7和光線8、光線71和光線81后，采用倒推方法計(jì)算光線入射到透鏡C中的折射角度，再計(jì)算射出光學(xué)透鏡角度，即可以確定透鏡的曲面22、曲面23、曲面24、曲面25形狀。

④設(shè)計(jì)光學(xué)透鏡C橫向結(jié)構(gòu)，當(dāng)光線投射到距離25米處時(shí)，使得光線8和光線81對(duì)應(yīng)外直徑FI’圓內(nèi)，光線7和光線71對(duì)應(yīng)外直徑EG圓環(huán)外，光斑內(nèi)直徑尺寸4米，光斑外直徑尺寸6米。

⑤設(shè)計(jì)光學(xué)透鏡C縱向結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)曲面22和曲面25，使得接近Y軸部分減小曲面對(duì)光線的折射角度，調(diào)整光線進(jìn)入曲面22、曲面25的光線投射到曲面FEJGIKF范圍，光線投射到距離25米時(shí)，形成半橢圓形光斑，其中，F(xiàn)I之間尺寸6米，OL之間尺寸3米。

⑥LED光源放置H處，光線7與水平線所成角度γ，和光線8與水平線所成角度β，Δ(γ-β)＝56.53～43.45，透鏡厚度6～8.7mm。

光學(xué)透鏡D的設(shè)計(jì)和調(diào)試方法：

①LED光源放置H在光學(xué)透鏡D下方固定尺寸，設(shè)置透鏡上平面27為吸收面，即不調(diào)試上平面27光學(xué)性能，LED光源發(fā)出光線8和光線9、光線81和光線91，光線8和光線9所成角度α。

②光線調(diào)試，光線8、光線9、光線81和光線91入射到透鏡底平面32，并且進(jìn)入透鏡D中經(jīng)過(guò)折射，產(chǎn)生第一次折射，在透鏡側(cè)面射出進(jìn)入空氣中，并且產(chǎn)生第二次折射。

③LED光源1放置到空氣中，確定了光線8和光線9、光線81和光線91后，采用倒推方法計(jì)算光線入射到透鏡D中的折射角度，再計(jì)算射出光學(xué)透鏡角度，即可以確定透鏡的曲面28、曲面29、曲面30、曲面31形狀。

④設(shè)計(jì)光學(xué)透鏡D橫向結(jié)構(gòu)，當(dāng)光線投射到距離25米處時(shí)，使得光線9和光線91對(duì)應(yīng)外直徑HH圓內(nèi)，外直徑尺寸8米，光線8和光線81對(duì)應(yīng)外直徑FI圓環(huán)外，內(nèi)直徑尺寸6米。

⑤在y軸平面上調(diào)整光學(xué)透鏡結(jié)構(gòu)方法，LED光源發(fā)出光線33和光線34，光線35和光線36，確定光線光線33和光線34，使得光線投射到25米處，光斑曲面HFKIH’LH范圍。

⑥設(shè)計(jì)光學(xué)透鏡D縱向結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)曲面28和曲面31，使得接近Y軸部分減小曲面對(duì)光線的折射角度，調(diào)整光線進(jìn)入曲面28、曲面31的光線投射到曲面HFKIH’LH范圍，光線投射到距離25米時(shí)，形成半橢圓形光斑，其中，HH’之間尺寸8米，OL之間尺寸4米。

⑦LED光源放置H取值范圍3～5mm，光線8與水平線所成角度β，光線9與水平線所成角度α，Δ(β-α)＝43.45～24.14度，透鏡厚度6～9.7mm。

汽車近光燈透鏡制造方法及其汽車近光燈：

汽車近光燈由LED光源、光學(xué)透鏡組構(gòu)成，其中，光學(xué)透鏡組由光學(xué)透鏡A、光學(xué)透鏡B、光學(xué)透鏡C和光學(xué)透鏡D組成，LED光源采用15瓦，光通量1200～1500(lm)，遠(yuǎn)光燈實(shí)際光通量大于1000(lm)。

汽車遠(yuǎn)光燈透鏡制造方法及其汽車遠(yuǎn)光燈：

①依據(jù)LED汽車近光燈調(diào)試方法，可以調(diào)試汽車遠(yuǎn)光燈，即調(diào)試光學(xué)透鏡A、光學(xué)透鏡B、光學(xué)透鏡C和光學(xué)透鏡D。

②在調(diào)試透鏡A時(shí)，按照調(diào)試曲面10和曲面11方法，調(diào)試曲面12和曲面13，即形成新的遠(yuǎn)光燈光學(xué)透鏡I，其產(chǎn)生的橢圓形光斑C^aD^aN^aM^aC^a形狀，

③在調(diào)試光學(xué)透鏡B時(shí)，按照調(diào)試曲面16和曲面17方法，調(diào)試曲面15和曲面18，即形成新的遠(yuǎn)光燈光學(xué)透鏡II，其產(chǎn)生的環(huán)形光斑由外環(huán)形曲面J^aE^aP^aG^aJ^a、內(nèi)環(huán)形曲面C^aD^aN^aM^aC^a構(gòu)成，

④在調(diào)試光學(xué)透鏡C時(shí)，按照調(diào)試曲面23和曲面23方法，調(diào)試曲面22和曲面25，即形成新的遠(yuǎn)光燈光學(xué)透鏡III，其產(chǎn)生的環(huán)形光斑由外環(huán)形曲面K^aF^aQ^aI^aK^a、內(nèi)環(huán)形曲面J^aE^aP^aG^aJ^a構(gòu)成。

⑤在調(diào)試光學(xué)透鏡D時(shí)，按照調(diào)試曲面29和曲面30方法，調(diào)試曲面28和曲面31，即形成新的遠(yuǎn)光燈光學(xué)透鏡IV，其產(chǎn)生的環(huán)形光斑由外環(huán)形曲面L^aH^aA^aH^a’L^a、內(nèi)環(huán)形曲面K^aF^aQ^aI^aK^a構(gòu)成。

⑥汽車遠(yuǎn)光燈由LED光源、光學(xué)透鏡組構(gòu)成，其中，光學(xué)透鏡組由光學(xué)透鏡I、光學(xué)透鏡II、光學(xué)透鏡III和光學(xué)透鏡IV組成，LED光源采用15瓦，光通量1200～1500(lm)，遠(yuǎn)光燈實(shí)際光通量大于1000(lm)。

顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。