CN102261618A - Led汽车前照灯光学透镜 - Google Patents

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Abstract

一种LED汽车前照灯透镜，包括：光学透镜、LED光源，其特征在于所述LED光源设置在透镜的后部，光学透镜由前曲面、后曲面、侧面三个面组成，光学透镜的前曲面由凹面镜阵列或与柱面、球面组合而成，后曲面主要用来收集LED发出的光束使其进入光学透镜，光束进入光学透镜后经前曲面的折射后形成汽车前照灯照射光，光学透镜的侧面设有安装固定用的卡槽或卡口。发明优点是LED前照灯光学透镜可以用在汽车近光灯、远光灯及雾灯上，满足相应标准中的配光要求。光学透镜具有光效高，体积小，光学性能好的特点。

Description

LED汽车前照灯光学透镜
技术领域
本发明涉及一种半导体照明光源，特别涉及一种LED汽车前照灯光学透镜。
背景技术
高亮度LED具有节能、环保、寿命长等众多优点，应用前景广阔，因此世界各国都投入了大量的人力物力进行相关研究及产业化。近几年，随着大功率LED技术的不断突破，应用领域不断扩大，已大量进入部分专用照明领域。汽车照明是其中一个主要应用领域，在2003年，就有15％的高亮度LED用于汽车。然而目前高亮度LED主要用于汽车尾灯及车内照明，未普遍用于汽车前照灯，这主要是因为前照灯光学设计较复杂，传统的设计方法光效较低，导致LED前照灯很难满足标准的要求。
发明内容
本发明的目的是针对已有技术中存在的缺陷，提供一种LED汽车前照灯光学透镜。本发明利用非成像光学的原理设计了近光灯、远光灯和雾灯的光学透镜，经模拟验证该新型透镜不仅具有体积小的优点，且有很高的光学效率及优秀的光学性能。
LED汽车前照灯光学透镜包括：光学透镜、LED光源，其特征在于所述LED光源设置在透镜的后部，LED光源为一颗或多颗LED，光学透镜为一几何体，由前曲面、后曲面、侧面三个面组成，LED光源设置在透镜的后部，LED汽车前照灯光学透镜，主要靠两个面来实现对光束的控制，靠近LED光源一边的曲面称为后曲面，远离LED的曲面称为前曲面，光学透镜可能还包含有一个侧面，后曲面主要用来收集LED发出的光束使其进入透镜，光束经过光学透镜后曲面后被准直，光束进入透镜后经前曲面的折射或反射后形成汽车前照灯照射光，光学透镜的前曲面由凹面镜阵列或与柱面、球面组合而成，透镜的侧面可以设有供安装固定用的卡槽或卡口。
光学透镜的材料为聚碳酸酯PC或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA或聚丙烯PP或丙烯晴ABS或聚氯乙烯PVC或光学玻璃，通过注塑或精密加工制造完成，光学透镜的入射面和出射面经过抛光处理。
发明优点是LED前照灯光学透镜可以用在汽车近光灯、远光灯及雾灯上，满足相应标准中的配光要求。光学透镜具有光效高，体积小，光学性能好的特点。
附图说明
图1本发明实施例一的光学透镜立体结构示意图；
图2本发明实施例一的光学透镜仰视立体结构示意图；
图3本发明实施例二的光学透镜立体结构示意图；
图4本发明实施例二的光学透镜仰视立体结构示意图；
图5本发明实施例三的光学透镜立体结构示意图；
图6本发明实施例四的光学透镜仰视立体结构示意图；
图7本发明实施例五的光学透镜立体结构示意图；
图8本发明实施例五的光学透镜仰视立体结构示意图；
图9本发明实施例五的模拟光分布图。
101前曲面、102侧面、103后曲面、104卡口、201前曲面、203后曲面、301前曲面、303侧面、401前曲面、403侧面、501前曲面、502侧面、503后曲面。
具体实施方式
实施例一
下面结合附图进一步说明本发明的实施例：
本发明所述的LED光源设置在透镜的后部，LED光源为多颗LED，光学透镜为一几何体，由前曲面101、后曲面103、侧面102三个面组成，光学透镜前曲面101、侧面102及后曲面103所包围的空间定义了近光学透镜。光学透镜的前曲面101由两个凹面微透镜阵列组合，后曲面103为菲涅尔透镜Fresnel Lens，用于将LED发出的光束准直，光学透镜的侧面102为一个柱面，由此三个面构成的光学透镜组成汽车前照灯光学透镜，参见图1、图2，光束进入光学透镜后经前曲面101的折射或反射后形成汽车前照灯照射光，光学透镜的侧面102设有安装固定用的卡口104，光学透镜的材料为聚甲基丙烯酸甲酯PMMA，通过注塑完成，光学透镜的入射面和出射面经过抛光处理，折射率为1.493。
实施例二
实施例二与实施例一相同，所不同的是光学透镜的前曲面201由凹面阵列构成，后曲面203由全内反射曲面TIR构成，由此两个面构成的光学透镜组成一款汽车前照灯的雾灯光学透镜，光学透镜的材料为K9玻璃，参见图3、图4。
实施例三
实施例三与实施例一相同，所不同的是光学透镜的前曲面301由凹面阵列和柱面组合而成的另一款汽车前照灯的雾灯光学透镜，303为光学透镜的侧面，参见图5。
实施例四
实施例四与实施例一相同，所不同的是光学透镜的前曲面401为一个平面组成的汽车前照灯的远光光学透镜，403为光学透镜的侧面。参见图6。
实施例五
实施例五与实施例一相同，所不同的是光学透镜的前曲面501由两个凹面微透镜阵列和一个球面组合而成，球面位于光学透镜前曲面的中间位置，球面透镜的焦点位于LED发光面处，两个凹面为透镜阵列的夹角为15°，光学透镜的后曲面503是菲涅尔透镜，用于将光束准直。光学透镜的侧面502是一个柱面，由此多个面构成的光学透镜组成汽车前照灯的近光光学透镜，光学透镜的材料为PMMA，折射率为1.493。参见图7、图8。此近光的光学透镜在测试平面上的模拟光分布参见图9。
实施例六
实施例六与实施例一相同，所不同的是光学透镜的前曲面101由两个凹面透镜阵列组合而成的汽车前照灯近光光学透镜，两个凹面微透镜阵列的夹角为15°，每个凹面的边沿为一个矩形，位于前曲面101中间的凹面阵列为一个大尺寸的凹面透镜，后曲面103为菲涅尔透镜FresnelLens，菲涅尔透镜的环数小于100，光学透镜的侧面102为一个柱面，光学透镜的材料为聚甲基丙烯酸甲酯PMMA或K9玻璃或聚碳酸酯PC。

Claims (9)

1.一种LED汽车前照灯透镜，包括：光学透镜、LED光源，其特征在于所述LED光源设置在透镜的后部，LED光源为一颗或多颗LED，光学透镜由前曲面、后曲面、侧面三个面组成，后曲面收集LED发出的光束使其经过前曲面后成为准直光束，准直光束经前曲面的折射后形成汽车前照灯照射光，光学透镜的前曲面由凹面镜阵列或与柱面、球面组合而成，光学透镜的侧面设有安装固定用的卡槽或卡口。
2.根据权利要求1所述的LED汽车前照灯光学透镜，其特征在于所述光学透镜的前曲面由两个凹面透镜阵列组合而成的汽车前照灯近光光学透镜，两个凹面微透镜阵列的夹角为15°，每个凹面的边沿为一个矩形，位于前曲面中间的凹面阵列为数个凹面透镜或一个大尺寸的凹面透镜，后曲面为菲涅尔透镜Fresnel Lens，菲涅尔透镜的环数小于100，光学透镜的侧面为一个柱面。
3.根据权利要求2所述的LED汽车前照灯光学透镜，其特征在于所述光学透镜的材料为聚甲基丙烯酸甲酯PMMA或K9玻璃或聚碳酸酯PC。
4.根据权利要求1所述的LED汽车前照灯光学透镜，其特征在于所述光学透镜的前曲面由两个凹面微透镜阵列和一个球面组合而成，球面位于光学透镜前曲面的中间位置，球面透镜的焦点位于LED发光面处，两个凹面为透镜阵列的夹角为15°，光学透镜的后曲面由菲涅尔透镜Fresnel Lens和平面组成，光学透镜的侧面是一个柱面，由此多个面构成的光学透镜组成汽车前照灯的近光光学透镜。
5.根据权利要求4所述的LED汽车前照灯光学透镜，其特征在于所述光学透镜的材料为PMMA或K9玻璃或PC。
6.根据权利要求1所述的LED汽车前照灯光学透镜，其特征在于所述光学透镜的前曲面由凹面透镜阵列构成，后曲面由全内反射曲面TIR构成，由此两个面构成的光学透镜组成汽车前照灯的雾灯光学透镜。 
7.根据权利要求6所述的LED汽车前照灯光学透镜，其特征在于所述光学透镜的材料为K9玻璃。
8.根据权利要求1所述的LED汽车前照灯光学透镜，其特征在于所述光学透镜的前曲面由凹面透镜阵列和柱面组合而成的汽车前照灯的雾灯光学透镜，柱面透镜的焦点位于LED的发光面处，后曲面由菲涅尔透镜Fresnel Lens和平面组成，平面位于后曲面的中间位置。
9.根据权利要求1所述的LED汽车前照灯光学透镜，其特征在于所述光学透镜的前曲面为一个平面，后曲面由全内反射曲面TIR构成，由此两个面构成的光学透镜组成汽车前照灯的远光光学透镜。 
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