CN101858562B - 近光灯反射器、近光灯及机动车 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于照明领域，提供了一种近光灯反射器、近光灯及机动车，所述近光灯反射器的内表面具有多层自由曲面，所述自由曲面左右分布，且阶梯状排列，所述自由曲面的宽度为3～7mm；各自由曲面的基准面均为抛物面，所述抛物面的焦距为6～8mm；所述反射器的出光口的周向设有截光板。本发明实施例将近光灯反射器的内表面设计成阶梯状多层自由曲面，使光源发出的光经自由曲面反射后发散出射，近距大范围投射，光线较为分散，符合近光灯配光性能的要求；光源发出的光直接出射或仅经自由曲面或截光板一次反射即出射，光衰小。
Description
技术领域
本发明属于照明领域，尤其涉及一种近光灯反射器、近光灯及机动车。
背景技术
目前，汽车前照灯的光源主要还是卤钨灯和高压气体放电灯，灯具抗震性能不佳，使用寿命不长，且功耗比较大。相比而言，LED光源则具有节能、寿命长、抗震性能好等优点。LED作为汽车前照灯光源的研制是近几年来的热点。
2004年以后，各种LED前照灯在国际汽车展会上被开始展出，2007年5月日本小糸(Koito)制作所成功地将白光LED前照灯安装在LEXUS LS600h车型上，该光学系统采用椭球反射器和透镜组成透射式光学系统。2007年德国OSRAM推出了面向汽车前照灯的LED模块“OSTAR Headlamp”，这款面向汽车前照灯的超高亮度LED光源已通过汽车标准认证。2008年，audi R8推出全球首个完全LED前照灯，它集成LED近光灯、近光灯和转向灯。
目前汽车前照灯光学系统大多采用“反射器11+透镜12+截光板13”来设计配光，如图1所示。这种光学系统光衰比较严重，尤其是使用棱结构的配光镜，光衰是一个大问题。为了满足汽车配光要求，汽车前大灯的光通量要求足够大，一般要求大于1000lm，如果光衰过大，本来使用两颗LED就可以满足配光的，而要使用3颗以上，相应地，整个系统也会增加散热件、电路等，成本和技术难度也增加。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种近光灯反射器，旨在解决现有近光灯反射器光衰严重、效率低的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种近光灯反射器，其内表面具有多层自由曲面，所述自由曲面左右分布，且阶梯状排列，所述自由曲面的宽度为3～7mm；各自由曲面的基准面均为抛物面，所述抛物面的焦距为6～8mm；所述反射器的出光口的周向设有截光板。
本发明实施例的另一目的在于提供一种近光灯，所述近光灯包括：一基板、设于所述基板的LED和设于所述基板之上的反射器；所述反射器的内表面具有多层自由曲面，所述自由曲面左右分布，且阶梯状排列，所述自由曲面的宽度为3～7mm；各自由曲面的基准面均为抛物面，所述抛物面的焦距为6～8mm；所述LED的光轴垂直于所述基板，所述反射器的出光口的周向设有截光板。
本发明实施例的另一目的在于提供一种机动车，所述机动车包括：主要由一基板、设于所述基板的LED和设于所述基板之上的反射器构成的近光灯，所述反射器的内表面具有多层自由曲面，所述自由曲面左右分布，且阶梯状排列，所述自由曲面的宽度为3～7mm；各自由曲面的基准面均为抛物面，所述抛物面的焦距为6～8mm；所述LED的光轴垂直于所述基板，所述反射器的出光口的周向设有截光板。
本发明实施例将近光灯反射器的内表面设计成阶梯状多层自由曲面，使光源发出的光经自由曲面反射后发散出射，近距大范围投射，光线较为分散，符合近光灯配光性能的要求；光源发出的光直接出射或仅经自由曲面或截光板一次反射即出射，光衰小。
附图说明
图1是现有技术提供的近光灯的剖视图；
图2是本发明实施例提供的近光灯的透视图；
图3是本发明实施例提供的近光灯的光路图；
图4是本发明实施例提供的近光灯的正视图；
图5是本发明实施例提供的近光灯的俯视图；
图6是本发明实施例提供的机动车的近光灯的透视图；
图7是本发明实施例提供的机动车的近光灯的测试位置的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明实施例中，将近光灯反射器的内表面设计成阶梯状多层自由曲面，光源发出的光经自由曲面反射后发散出射，光线较为分散，符合各种场合对近光灯配光性能的要求，且光衰较小。
本发明实施例提供的近光灯反射器的内表面具有多层自由曲面，所述自由曲面左右分布，且阶梯状排列，所述自由曲面的宽度为3～7mm；各自由曲面的基准面均为抛物面，所述抛物面的焦距为6～8mm；所述反射器的出光口的周向设有截光板。
本发明实施例提供的近光灯包括：一基板、设于所述基板的LED和设于所述基板之上的反射器；所述反射器的内表面具有多层自由曲面，所述自由曲面左右分布，且阶梯状排列，所述自由曲面的宽度为3～7mm；各自由曲面的基准面均为抛物面，所述抛物面的焦距为6～8mm；所述LED的光轴垂直于所述基板，所述反射器的出光口的周向设有截光板。
本发明实施例提供的机动车包括：主要由一基板、设于所述基板的LED和设于所述基板之上的反射器构成的近光灯；所述反射器的内表面具有多层自由曲面，所述自由曲面左右分布，且阶梯状排列，所述自由曲面的宽度为3～7mm；各自由曲面的基准面均为抛物面，所述抛物面的焦距为6～8mm；所述LED的光轴垂直于所述基板，所述反射器的出光口的周向设有截光板。
以下以LED作为光源为例对本发明实施例的具体实现进行详细说明：
请参阅图2，本发明实施例提供的近光灯包括一基板51、设于基板51的LED50和设于基板51之上的反射器52。反射器52的内表面具有多层自由曲面21，该多层自由曲面21建立在抛物面基准面上并左右分布，阶梯状排列，即各自由曲面21的曲率都与对应位置的基准面(抛物面)的曲率接近，各自由曲面21在基准面(抛物面)附近呈阶梯状排布。各自由曲面21对LED50不同方向发出的光进行配光即各自由曲面21分别对应特定的目标反射区域，各自由曲面21的反射效果叠加起来，使光斑形状满足近光照明的要求。
如图3～图5所示，各自由曲面21的基准面为同一抛物面，抛物面的焦距优选为6～8mm，与此相对应地，自由曲面21的宽度优选为3～7mm，同一抛物面的自由曲面21的结构划分相对简单。本发明实施例中反射器52的出光口的周向设有截光板23，截光板23将LED50发出的光限制在一定范围内，有助于防眩，避免光污染；为加工方便及防眩，截光板23设为平板状。
本实施例将LED50设于抛物面的焦点外，使LED50的光轴垂直于基板51。这样LED50发出的光经自由曲面21反射后发散出射，近距大范围投射，光线较为分散，符合近光灯配光性能的要求。本实施例中反射器52的内表面被细分成多层自由曲面21，每层自由曲面21均实现精确配光，从而可以设计较小尺寸的反射器，近光灯尺寸亦小。此外，LED50采取侧射式放置，其发出的光直接出射或仅经自由曲面21或截光板23一次反射即出射，光衰小，近光灯的效率高。
为提高投射光强，本发明实施例采用具有四个芯片的大功率LED，该四个芯片呈正方形排布，大功率LED的发光角优选为100～120°。为增加反射器的反射效率，上述自由曲面21采取阳极氧化铝处理。近光灯的透明件可以采用平板玻璃，如设于反射器52出光口的平板玻璃22，其不参与配光设计，避免现有设计中配光镜导致的光衰，更有利于提高近光灯的效率。
请参阅图6，本发明实施例提供的机动车的前大灯具有两个上述近光灯61。如果LED的功率足够大，上述前大灯也可以仅具有一个近光灯。因反射器的设计尺寸较小，有助于减小近光灯的尺寸，从而可以将其与远光灯或雾灯整合至一个灯壳。
本发明实施例选取两个近光灯进行模拟测试，其中LED的光通量为600±50lm，半光强光束角为110±5度，封装直径为7.5±0.5mm；优选反射器52的抛物面焦距为7mm，优选自由曲面21的宽度为5mm；反射器52的尺寸小于60×36×25mm。两个近光灯71投射的光叠加起来的效果满足《GB 4599-2007汽车用灯丝灯泡前照灯》中对近光灯配光性能的要求。经过模拟测试，各项指标均符合要求，测试数据详见下表。
| 点、线段或区域 | 水平距离(mm) | 垂直距离(mm) | 标准要求照度(lx) | 软件模拟照度(lx) | 结论 |
| HV | 0 | 0 | ≤0.7 | 0.5 | 合格 |
| B50L | L 1500 | U 250 | ≤0.4 | 0.27 | 合格 |
| 75R | R 500 | D 250 | ≥12 | 13 | 合格 |
| 75L | L 1500 | D 250 | ≤12 | 2.8 | 合格 |
| 50L | L 1500 | D 375 | ≤15 | 2.8 | 合格 |
| 25L | L 1500 | D 750 | ≤15 | 6.3 | 合格 |
| 50V | 0 | D 375 | ≥6 | 8.2 | 合格 |
| 50R | R 750 | D 375 | ≥12 | 15 | 合格 |
| 25R | R 3960 | D 750 | ≥2 | 6.5 | 合格 |
| I区任何点 | ≤2E50R | ≤21 | 合格 | ||
| III区任何点 | H/H线，或H/H3/H4线及上方 | ≤0.7 | ≤0.7 | 合格 | |
| IV区任何点 | ≥3 | ≥3 | 合格 |
测试点1+2+3＝0.16lx+0.16lx+0.12lx＝0.44lx，合格(要求≥0.3lx)；
测试点4+5+6＝0.15lx+0.52lx+0.31lx≥0.6lx，合格；
0.7lx≥测试点7＝0.48lx≥0.1lx，合格；
0.7lx≥测试点8＝0.66lx≥0.2lx，合格；
注：表中各点、线段或区域的位置如图7所示，详细请参见《GB 4599-2007汽车用灯丝灯泡前照灯》P.5-6。
本发明实施例将近光灯反射器的内表面设计成阶梯状多层自由曲面，使光源发出的光经自由曲面反射后发散出射，近距大范围投射，光线较为分散，符合近光灯配光性能的要求；光源发出的光直接出射或仅经自由曲面或截光板一次反射即出射，光衰小。同时，采用LED作为光源，使近光灯节能、可靠。此外，于反射器的出光口设置的平板玻璃避免了现有设计中配光镜导致的光衰，有助于进一步提高近光灯的效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种近光灯反射器，其特征在于，所述反射器的内表面具有多层自由曲面，所述自由曲面左右分布，且阶梯状排列，所述自由曲面的宽度为3～7mm；各自由曲面的基准面均为抛物面，所述抛物面的焦距为6～8mm；所述反射器的出光口的周向设有截光板。
2.如权利要求1所述的近光灯反射器，其特征在于，所述自由曲面的宽度为5mm。
3.如权利要求1所述的近光灯反射器，其特征在于，所述抛物面的焦距为7mm。
4.如权利要求1～3中任一项所述的近光灯反射器，其特征在于，所述截光板为平板状。
5.一种近光灯，包括：一基板、设于所述基板的LED和设于所述基板之上的反射器，其特征在于，所述反射器的内表面具有多层自由曲面，所述自由曲面左右分布，且阶梯状排列，所述自由曲面的宽度为3～7mm；各自由曲面的基准面均为抛物面，所述抛物面的焦距为6～8mm；所述LED的光轴垂直于所述基板，所述反射器的出光口的周向设有截光板。
6.如权利要求5所述的近光灯，其特征在于，所述LED为具有四个芯片的大功率LED，所述四个芯片呈正方形排布，所述大功率LED的发光角为100～120°。
7.如权利要求5所述的近光灯，其特征在于，所述自由曲面的宽度为5mm；所述抛物面的焦距为7mm。
8.如权利要求5所述的近光灯，其特征在于，所述截光板为平板状。
9.一种机动车，包括：主要由一基板、设于所述基板的LED和设于所述基板之上的反射器构成的近光灯，其特征在于，所述反射器的内表面具有多层自由曲面，所述自由曲面左右分布，且阶梯状排列，所述自由曲面的宽度为3～7mm；各自由曲面的基准面均为抛物面，所述抛物面的焦距为6～8mm；所述LED的光轴垂直于所述基板，所述反射器的出光口的周向设有截光板。
10.如权利要求9所述的机动车，其特征在于，所述自由曲面的宽度为5mm；所述抛物面的焦距为7mm。
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