CN101858565B - 一种前照灯反光杯、前照灯及机动车 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于照明领域，提供了一种前照灯反光杯、前照灯及机动车。所述前照灯反光杯包括：至少三个反光杯单元，所述反光杯单元的内表面由多块自由曲面呈阶梯状拼接而成，各自由曲面的基准面均为抛物面；所述反光杯单元的出光口的周向设有截光面，光源的光轴与所述反光杯单元的中轴线重合。本发明实施例将前照灯反光杯单元的内表面设计成相互拼接的多块自由曲面，各自由曲面的基准面均为抛物面，使光源的光轴与反光杯单元的中轴线重合，光源发出的光直接出射或经反光杯单元的内表面一次反射即出射，光衰小。
Description
技术领域
本发明属于照明领域，尤其涉及一种前照灯反光杯、前照灯及机动车。
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、远光灯和转向灯。
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前照灯反光杯，旨在解决现有前照灯反光杯光衰严重、效率低的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种前照灯反光杯，包括：至少三个反光杯单元，所述反光杯单元的内表面由多块自由曲面呈阶梯状拼接而成，各自由曲面的基准面均为抛物面；所述反光杯单元的出光口的周向设有截光面，光源的光轴与所述反光杯单元的中轴线重合。
本发明实施例的另一目的在于提供一种前照灯，包括：至少三颗LED和设于所述LED侧面的反光杯单元；所述反光杯单元的数量与LED的数量相一致；且所述反光杯单元的内表面由多块自由曲面呈阶梯状拼接而成，各自由曲面的基准面均为抛物面；所述反光杯单元的出光口的周向设有截光面，光源的光轴与所述反光杯单元的中轴线重合。
本发明实施例的另一目的在于提供一种具有上述前照灯的机动车。
本发明实施例将前照灯反光杯单元的内表面设计成相互拼接的多块自由曲面，各自由曲面的基准面均为抛物面，使光源的光轴与反光杯单元的中轴线重合，光源发出的光直接出射或经反光杯单元的内表面一次反射即出射，光衰小。前照灯由多个反光杯单元构成，通过共用一个反光杯单元，使前照灯满足近光灯和远光灯的配光要求，亦减小前照灯的体积。
附图说明
图1是现有技术提供的前照灯的剖视图；
图2是本发明实施例提供的前照灯的透视图；
图3是本发明实施例提供的第一反光杯单元的透视图；
图4是本发明实施例提供的第二反光杯单元的透视图；
图5是本发明实施例提供的第三反光杯单元的透视图；
图6是本发明实施例提供的前照灯的光斑示意图；
图7是本发明实施例提供的机动车的前照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。
本发明实施例将前照灯反光杯的内表面设计成相互拼接的多块自由曲面，各自由曲面的基准面均为抛物面，使光源的光轴与反光杯的中轴线重合，光源发出的光直接出射或经反光杯的内表面一次反射即出射，光衰小。
本发明实施例提供的前照灯反光杯包括：至少三个反光杯单元，所述反光杯单元的内表面由多块自由曲面呈阶梯状拼接而成，各自由曲面的基准面均为抛物面；所述反光杯单元的出光口的周向设有截光面，光源的光轴与所述反光杯单元的中轴线重合。
本发明实施例提供的前照灯包括：至少三颗LED和设于所述LED侧面的反光杯单元；所述反光杯单元的数量与LED的数量相一致；且所述反光杯单元的内表面由多块自由曲面呈阶梯状拼接而成，各自由曲面的基准面均为抛物面；所述反光杯单元的出光口的周向设有截光面，光源的光轴与所述反光杯单元的中轴线重合。
本发明实施例提供的机动车具有上述前照灯。
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2～5，本发明实施例提供的前照灯包括第一反光杯单元21、第二反光杯单元22和第三反光杯单元23，设于第一反光杯单元21端部的第一基板24、设于第二反光杯单元22端部的第二基板25和设于第三反光杯单元23端部的第三基板26以及设于第一基板24的第一LED27、设于第二基板25的第二LED28和设于第三基板26的第三LED29。
在本发明实施例中，第一反光杯单元21、第二反光杯单元22和第三反光杯单元23的内表面均由四块自由曲面20呈阶梯状拼接而成。各块自由曲面20均建立在各反光杯单元的抛物面基准面上，其曲率接近于基准面(抛物面)对应位置的曲率。各自由曲面对LED发出的不同方向的光进行配光即各自由曲面具有特定的目标反射区域，使得第一反光杯单元21、第二反光杯单元22和第三反光杯单元23均具有特定的照明区域。
具体的，第一反光杯单元21的四块自由曲面建立在焦距为2mm～5mm的抛物面(基准面)上；第二反光杯单元22的四块自由曲面建立在焦距为5mm～8mm的抛物面(基准面)上；第三反光杯单元23的四块自由曲面建立在焦距为2mm～5mm的抛物面(基准面)上。各反光杯的自由曲面的基准面为同一抛物面，自由曲面的划分相对简单。
本发明实施例将第一LED27设于第一反光杯单元21的抛物面(基准面)的焦点外2mm～4mm，优选3mm，使第一LED27的光轴与第一反光杯单元21的中轴线重合。第二LED28设于第二反光杯单元22的抛物面(基准面)的焦点外3mm～8mm，优选7mm，使第二LED28的光轴与第二反光杯单元22的中轴线重合。第三LED29设于第三反光杯单元23的抛物面(基准面)的焦点外2mm～4mm，优选3mm，使第三LED29的光轴与第三反光杯单元23的中轴线重合。LED采取直射式放置，其发出的光直接出射或仅经自由曲面一次反射即出射，光衰小，前照灯的效率高。
请参阅图6，第一LED27发出的光经第一反光杯单元21内各自由曲面反射叠加形成第一光斑31，该第一光斑31呈椭圆形，投射的光线较为集中。第二LED28发出的光经第二反光杯单元22内各自由曲面反射叠加形成第二光斑32，该第二光斑32亦呈椭圆形，其长轴较第一光斑的长轴长，短轴较第一光斑的短轴长，投射的光线较为分散。第三LED29发出的光经第三反光杯单元23内各自由曲面反射叠加形成第三光斑33，该第三光斑亦呈椭圆形，其长轴较第一光斑的长轴短，短轴较第一光斑的短轴长。第一光斑31和第三光斑33具有部分重叠区域，第二光斑32和第三光斑33具有部分重叠区域。
应当理解，各反光杯单元的自由曲面的数量可增、减。只要LED发出的光经反光杯单元的内表面反射，光斑形状满足要求即可。自由曲面越多，配光越精确，各反光杯单元可设计得更小，前照灯亦可设计得更小。
本发明实施例中，各反光杯单元的出光口的周向设有截光面34，截光面34将LED发出的光限制在一定范围内，有助于防眩，避免光污染；为便于加工及安装，截光面34设为圆柱面。
为提高前照灯的光强，增加反光杯单元的反射效率，上述反光杯单元的内表面采取阳极氧化铝处理。前照灯的透明件可采用平面透明件，如设于反光杯单元的出光口的平面透明件35，其不参与配光设计，避免现有设计中配光镜导致的光衰，更有利于提高前照灯的效率。
本发明实施例提供的机动车的前大灯具有上述三个反光杯单元及其LED。因反光杯单元设计的尺寸较小，有助于减小前照灯的尺寸，从而可以将其与雾灯整合至一个灯壳。
本发明实施例对前照灯进行模拟测试，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；优选将第一LED27设于第一反光杯单元21的抛物面的焦点外3mm；第二LED28设于第二反光杯单元22的抛物面的焦点外7mm；第三LED29设于第三反光杯单元23的抛物面的焦点外3mm。
开启近光照明时，第二LED28和第三LED29点亮，第二光斑32和第三光斑33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 | 0.37 | 合格 |
| B50L | L 1500 | U 250 | ≤0.4 | 0.3 | 合格 |
| 75R | R 500 | D 250 | ≥12 | 16.8 | 合格 |
| 75L | L 1500 | D 250 | ≤12 | 9.0 | 合格 |
| 50L | L 1500 | D 375 | ≤15 | 8.9 | 合格 |
| 25L | L 1500 | D 750 | ≤15 | 11.5 | 合格 |
| 50V | 0 | D 375 | ≥6 | 18.2 | 合格 |
| 50R | R 750 | D 375 | ≥12 | 19.2 | 合格 |
| 25R | R 3960 | D 750 | ≥2 | 4.3 | 合格 |
| I区任何点 | ≤2E50R | ≤23 | 合格 | ||
| III区任何点 | H/H线，或H/H3/H4线及上方 | ≤0.7 | ≤0.59 | 合格 | |
| IV区任何点 | ≥3 | ≥15.4 | 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。
开启远光照明时，第一LED27和第三LED29点亮，第一光斑31和第三光斑33叠加起来的效果满足《GB 4599-2007汽车用灯丝灯泡前照灯》中对远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。
| 测试点或区域 | 标准要求照度值(lx) | 软件模拟照度值(lx) | 结论 |
| Emax | ≥48且≤240 | 50 | 合格 |
| HV | ≥0.8Emax | 40.5 | 合格 |
| HV点至1125L和R | ≥24 | L≥24.4，R≥27.2 | 合格 |
| HV点至2250L和R | ≥6 | L≥13.2，R≥10 | 合格 |
注：以上照度值在距离机动车远光灯25m远处的屏幕上测试，Emax表示最大照度，HV表示灯具光轴的与屏幕的交点(测试屏幕上水平线与垂直线的交点)，1125L和R表示H线上左、右距离HV点1125mm的点，2250L和R表示H线上左、右距离HV点2250mm的点。
本发明实施例中，反光杯单元的内表面由多块自由曲面呈阶梯状拼接而成，光源发出的光直接出射或经反光杯单元的内表面一次反射即出射，光衰小。前照灯由多个反光杯单元构成，通过共用一个反光杯单元，使前照灯满足近光灯和远光灯的配光要求，亦减小前照灯的体积。采用LED作为光源，使前照灯节能、可靠。此外，于反光杯单元的出光口设置的平面透明件避免了现有设计中配光镜导致的光衰，有助于进一步提高前照灯的效率。
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)
1.一种前照灯反光杯，包括：三个反光杯单元，第一反光杯单元、第二反光杯单元和第三反光杯单元，其特征在于，各所述反光杯单元的内表面由多块自由曲面呈阶梯状沿周向拼接而成，光线经所述第一反光杯单元内各自由曲面反射叠加形成第一光斑，光线经所述第二反光杯单元内各自由曲面反射叠加形成第二光斑，光线经所述第三反光杯单元内各自由曲面反射叠加形成第三光斑，所述第一光斑和所述第三光斑具有部分重叠区域，所述第二光斑和所述第三光斑具有部分重叠区域，各所述自由曲面均建立在各所述反光杯单元的抛物面基准面上且其曲率接近于所述基准面对应位置的曲率，各所述反光杯单元的所述自由曲面的基准面为同一抛物面；所述反光杯单元的出光口的周向设有截光面，光源的光轴与所述反光杯单元的中轴线重合。
2.如权利要求1所述的前照灯反光杯，其特征在于，所述反光杯单元的数量为三个，包括：第一反光杯单元、第二反光杯单元和第三反光杯单元；所述第一反光杯单元的内表面由四块自由曲面呈阶梯状拼接而成，各自由曲面的基准面均为第一抛物面，所述第一抛物面的焦距为2mm～5mm；所述第二反光杯单元的内表面由四块自由曲面呈阶梯状拼接而成，各自由曲面的基准面均为第二抛物面，所述第二抛物面的焦距为5mm～8mm；所述第三反光杯单元的内表面由四块自由曲面呈阶梯状拼接而成，各自由曲面的基准面均为第三抛物面，所述第三抛物面的焦距为2mm～5mm。
3.如权利要求1所述的前照灯反光杯，其特征在于，所述截光面为圆柱面。
4.如权利要求1～3中任一项所述的前照灯反光杯，其特征在于，所述反光杯单元的出光口设有平面透明件。
5.一种前照灯，包括：至少三颗LED和设于所述LED侧面的反光杯单元；其特征在于，所述反光杯单元的数量与LED的数量相一致；所述LED的数量为三颗，分别为：第一LED、第二LED和第三LED；相应地，所述反光杯单元的数量为三个，分别为：第一反光杯单元、第二反光杯单元和第三反光杯单元；各所述反光杯单元的内表面由多块自由曲面呈阶梯状沿周向拼接而成，所述第一LED发出的光经所述第一反光杯单元内各自由曲面反射叠加形成第一光斑，所述第二LED发出的光经所述第二反光杯单元内各自由曲面反射叠加形成第二光斑，所述第三LED发出的光经所述第三反光杯单元内各自由曲面反射叠加形成第三光斑，所述第一光斑和所述第三光斑具有部分重叠区域，所述第二光斑和所述第三光斑具有部分重叠区域，各所述自由曲面均建立在各所述反光杯单元的抛物面基准面上且其曲率接近于所述基准面对应位置的曲率，各所述反光杯单元的所述自由曲面的基准面为同一抛物面；所述反光杯单元的出光口的周向设有截光面，光源的光轴与所述反光杯单元的中轴线重合。
6.如权利要求5所述的前照灯，其特征在于，所述第一反光杯单元的内表面由四块自由曲面呈阶梯状拼接而成，各自由曲面的基准面均为第一抛物面，所述第一抛物面的焦距为2mm～5mm；所述第二反光杯单元的内表面由四块自由曲面呈阶梯状拼接而成，各自由曲面的基准面均为第二抛物面，所述第二抛物面的焦距为5mm～8mm；所述第三反光杯单元的内表面由四块自由曲面呈阶梯状拼接而成，各自由曲面的基准面均为第三抛物面，所述第三抛物面的焦距为2mm～5mm；
所述第一LED设于第一反光杯单元的抛物面的焦点外2mm～4mm，使第一LED的光轴与第一反光杯单元的中轴线重合；所述第二LED设于第二反光杯单元的抛物面的焦点外3mm～8mm，使第二LED的光轴与第二反光杯单元的中轴线重合；所述第三LED设于第三反光杯单元的抛物面的焦点外2mm～4mm，使第三LED的光轴与第三反射杯单元的中轴线重合。
7.如权利要求6所述的前照灯，其特征在于，所述第一LED设于第一反光杯单元的抛物面的焦点外3mm；所述第二LED设于第二反光杯单元的抛物面的焦点外7mm；所述第三LED设于第三反光杯单元的抛物面的焦点外3mm。
8.如权利要求5所述的前照灯，其特征在于，所述反光杯单元的内表面经阳极氧化铝处理。
9.如权利要求5所述的前照灯，其特征在于，所述截光面为圆柱面，所述反光杯单元的出光口设有平面透明件。
10.一种机动车，其特征在于，所述机动车具有如权利要求5至9任一所述的前照灯。
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140430 Termination date: 20190428 |