CN102679253A - 大功率led远光灯光学系统 - Google Patents

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刘显明
赖伟
陈伟民
雷小华
杜晓晴
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Abstract

本发明公开了一种大功率LED远光灯光学系统，包括LED光源、基座、反光杯和光学透镜，基座用于固定LED光源、反光杯和光学透镜，使LED光源、反光杯和光学透镜构成一个封闭的腔体，LED光源发出的光线经过反光杯反射后形成近似平行光，并利用光学透镜的折射产生远光。本发明采用的光学系统，不仅可以在25m配光屏幕上产生满足标准规定的远光的光照度分布，还能大大提高系统的光学效率；反光杯为规则曲面构成而非自由曲面，便于加工实现；通过合理的设计可以将光学透镜兼做灯具保护外壳，避免需要多的玻璃外壳而造成光能的损失。

Description

大功率LED远光灯光学系统
技术领域
本发明涉及一种汽车照明系统，特别涉及一种汽车LED远光灯照明系统。
背景技术
随着汽车工业的高速发展和LED光效的不断提高，LED在汽车中的应用也越来越普遍，LED汽车灯具开始进一步普及，与传统光源相比LED(发光二极管)具有绿色环保、寿命长、可靠耐用、体积小、能耗低、抗震、响应快、光色好、设计灵活等优点，加上LED自身独具的冷光特性，使得灯具的外形不会因为长期受热而变形，从而提高整套灯具的寿命，LED在车内照明装置及车外信号装置上已得到广泛的应用，并且随着白光LED技术的发展，单颗LED的光通量将不断提高，发光二极管已成为21世纪具有竞争力的新型固体光源，由于LED设计及控制灵活，可以对LED光源进行配光，达到设计者要求的光型；因此，LED给汽车照明系统的革命带来了契机。它可以提升汽车的安全性，优化汽车设计，提高汽车档次。汽车企业广泛应用LED作为汽车内外美化的装饰灯，或作为数字仪表总成的指示灯、前后转向灯、位置灯、制动灯、高位制动灯、汽车前照灯等功能灯使用。
目前，随着高功率白光LED的光通量及稳定性问题得以不断改善，LED光源正逐步取代传统车灯光源进入到前照灯照明领域，如近光灯和远光灯照明。然而，由于LED光源的光强空间分布与传统的卤素灯或氙气灯完全不同，LED光源为单面发光，近似朗伯体分布，而传统光源为全空间分布，在LED前照灯设计中，不能直接用LED光源替换传统光源，否则所产生的光型将不能满足车用照明的性能指标。因此，必须针对LED光源自身的发光特点进行全新设计，以满足车用照明需求。
因此急需一种可以高效的利用LED光源发出的绝大部分光线且便于加工实现的汽车LED远光灯照明系统。
发明内容
有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是提供一种可以高效的利用LED光源发出的绝大部分光线且便于加工实现的汽车LED远光灯照明系统。
本发明的目的是提出一种可以高效的利用LED光源发出的绝大部分光线且便于加工实现的汽车LED远光灯照明系统。 
本发明的目的是这样实现的：
本发明提供的大功率LED远光灯光学系统，包括LED光源、基座、反光杯和光学透镜，所述基座用于固定LED光源、反光杯和光学透镜，使LED光源、反光杯和光学透镜构成一个封闭的腔体，所述LED光源发出的光线经过反光杯反射后形成近似平行光，并利用光学透镜的折射形成远光。
进一步，所述反光杯包括反射腔和凹槽，所述反射腔内表面为抛物面，在反射腔焦点处设置LED光源，所述凹槽连接并固定光学透镜，所述反光杯将LED光源发出的光线反射到光学透镜后出射。
进一步，所述光学透镜为自由曲面透镜，所述光学透镜包括相互垂直设置的平面透镜和枕形透镜组，所述平面透镜沿竖直方向设置，所述枕形透镜组沿水平方向设置。
进一步，所述LED光源为大功率LED光源。
进一步，所述光学透镜的折射形成的远光在25m配光屏幕上产生满足《汽车用LED照明 GB 25991-2010》标准规定的光照度分布。
本发明的优点在于：本发明采用大功率LED光源，经过反光杯反射后形成近似平行光，并利用光学透镜的折射形成远光。本发明不仅可以在25m配光屏幕上产生满足标准《汽车用LED照明 GB 25991-2010》规定的远光的光照度分布；还可以高效的利用LED光源发出的绝大部分光线，大大提高系统的光学效率；反光杯为规则曲面构成而非自由曲面，便于加工实现；通过合理的设计可以将光学透镜兼做灯具保护外壳，避免需要多的玻璃外壳而造成光能的损失。
本发明的其它优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其它优点可以通过下面的说明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为大功率LED远光灯光学系统的结构图；
图中，1为LED光源；2为基座，3为反光杯；3a为反射腔；3b为凹槽；4为光学透镜；4a为平面透镜；4b为枕形透镜组。
图2为光学透镜结构图；
图中，4为光学透镜；4a为平面透镜；4b为枕形透镜组。
图3为大功率LED远光灯光学系统在25m配光屏幕的光照度分布。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
图1为大功率LED远光灯光学系统的结构图，图2为光学透镜结构图，图3为大功率LED远光灯光学系统在25m配光屏幕的光照度分布，如图所示：本发明提供的大功率LED远光灯光学系统，其特征在于：包括LED光源1、基座2、反光杯3和光学透镜4，所述基座用于固定LED光源、反光杯和光学透镜，使LED光源、反光杯和光学透镜构成一个封闭的腔体，所述LED光源发出的光线经过反光杯反射后形成近似平行光，并利用光学透镜的折射在25m配光屏幕上产生满足《汽车用LED照明 GB 25991-2010》标准规定的远光的光照度分布。
所述反光杯3包括反射腔3a和凹槽3b，所述反射腔3a内表面为抛物面，在反射腔3a焦点处设置LED光源1，所述凹槽3b连接并固定光学透镜5，所述反光杯3将LED光源1发出的光线反射到光学透镜4后出射至配光屏幕。
所述光学透镜4为自由曲面透镜，包括相互垂直设置的平面透镜4a和枕形透镜组4b，所述平面透镜4a沿竖直方向设置，所述枕形透镜组4b沿水平方向设置。反光杯为规则曲面构成而非自由曲面，便于加工实现。
所述LED光源1为大功率LED光源。
整套光学系统可以高效的利用LED光源发出的绝大部分光线，大大提高系统的光学效率。通过合理的设计可以将光学透镜兼做灯具保护外壳，避免需要多的玻璃外壳而造成光能的损失。
整套光学系统只需要利用1000lm甚至更少的光通量就能在25m配光屏幕上配出符合《汽车用LED照明 GB 25991-2010》规定的光照度分布，能大大节约能源，并使所述的光学系统更加便于加工实现。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.  大功率LED远光灯光学系统，其特征在于：包括LED光源（1）、基座（2）、反光杯（3）和光学透镜（4），所述基座用于固定LED光源（1）、反光杯（3）和光学透镜（4），使LED光源、反光杯（3）和光学透镜（4）构成一个封闭的腔体，所述LED光源（1）发出的光线经过反光杯（3）反射后形成近似平行光，并利用光学透镜（4）的折射形成远光。
2.  根据权利要求1所述的大功率LED远光灯光学系统，其特征在于：所述反光杯（3）包括反射腔（3a）和凹槽（3b），所述反射腔（3a）内表面为抛物面，在反射腔（3a）焦点处设置LED光源（1），所述凹槽（3b）连接并固定光学透镜（5），所述反光杯（3）将LED光源（1）发出的光线反射到光学透镜（4）后出射。
3.  根据权利要求1所述的大功率LED远光灯光学系统，其特征在于：所述光学透镜（4）为自由曲面透镜，包括相互垂直设置的平面透镜（4a）和枕形透镜组（4b），所述平面透镜（4a）沿竖直方向设置，所述枕形透镜组（4b）沿水平方向设置。
4.  根据权利要求1所述的大功率LED远光灯光学系统，其特征在于：所述LED光源（1）为大功率LED光源。
5.  根据权利要求1所述的大功率LED远光灯光学系统，其特征在于：所述光学透镜的折射形成的远光满足标准的光照度分布。
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