CN103162211B - 一种组合式光学透镜led摩托车前照灯 - Google Patents

Abstract

一种组合式光学透镜LED摩托车前照灯。本发明为了解决现有技术存在光斑或光照强度不符合新标准要求、多个光斑难以正确配合、难以将近、远光灯合为一体等缺陷。技术方案要点：包括灯壳、散热器、光学凸透镜、反射镜、LED光源、挡光板，特征是散热器装在灯壳上、其上有安装平面，三个远光LED光源装在安装平面上、左、右侧位置且发光面朝前，安装平面中心和下侧位置有两个内伸的近光灯室，近光LED光源和近光反射镜装在近光灯室内且发光面朝反射镜面，两个挡光板装在两个近光灯室室口，一个具有五个光学凸透镜的一体化成型的凸透镜板，远光反射镜装在凸透镜板的凸透镜后侧上，凸透镜板装在散热器的安装平面上，LED光源通过LED驱动器与电源连接。

Description

一种组合式光学透镜LED摩托车前照灯

技术领域

本发明涉及摩托车照明技术领域，特别是一种近光灯和远光灯合为一体的LED（发光二极管）型摩托车前照灯。

背景技术

普遍使用的传统摩托车前照灯，结构一般由灯罩、灯壳、反光碗、灯丝灯泡、灯座、防尘盖、灯光调整螺钉等组成。灯泡内有两条灯丝，一条为远光灯丝，一条为近光灯丝。远光灯丝位于反光碗的焦点上，其反射光线是平行水平光线，在配光屏幕上呈椭圆状光斑；近光灯丝则位于反光碗焦点的上方，其反射光线为向下的平行光线，在配光屏幕上产生明暗截止线。为了解决传统灯丝灯泡的前照灯存在照明耗电耗能较大、熄火情况下照明持续时间短、灯泡寿命短等问题，目前已经开始采用具有节能、环保、体积小、响应快、寿命长以及抗震能力强等优良特性的LED光源的前车灯，并且将成为今后发展的趋势。摩托车前照灯的新国家标准中目前已添加了使用LED光源摩托车前照灯的相关标准，针对LED光源特点，新国家标准对光斑形状及光照强度方面有了不同的要求和规定，如何更好的适应新国家标准的新要求，成为业界研究和探索的迫切课题。

本申请人在先申请的中国专利第201210394111.6号，提供了一种近光灯和远光灯合为一体的适合用于摩托车的LED型前照灯，结构包括灯杯体、反光镜、透光镜、LED灯、LED驱动电路板和散热器，其中反光镜设于灯杯体内壁面上，透光镜设于灯杯体前端口上，散热器设于灯杯体上，LED驱动电路板安装于散热器上，LED灯连接固定于LED驱动电路板上且处于灯杯体内，LED驱动电路板的电源端通过导线可接往灯外电源，其特征是所述灯杯体内腔由呈水平状态的隔板分割为上侧部分和下侧部分，上侧部分的内壁面设置着一近光灯反光镜，下侧部分由隔板分隔为左侧部分和右侧部分，左侧部分和右侧部分的内壁面分别设置着一远光灯反光镜，所述上侧部分、左侧部分和右侧部分内在呈水平状态的隔板上分别布置有一所述LED灯，LED灯中心发光点的朝向与呈水平状态的隔板垂直而分别直照着所述近光灯反光镜或远光灯反光镜。这个技术方案的缺点：一是两个远光灯的光斑形状不符合新国家标准要求的椭圆状光斑；二是单个近光灯，如采用较低功率的LED光源，则达不到要求的光照强度，如采用较高功率的LED光源，则散热措施复杂且成本较高；三是由于结构限制，难以将更多的近光灯和远光灯增设在上面。

中国专利第200920056897.4号提供了一种使用光学透镜的LED汽车前灯结构，可以由三个作正三角形分布的LED光源以及与之配合的透镜、反射镜、叠形散热器、驱动装置构成，其中三个独立的光学透镜粘接固定在反射镜板上。这个技术方案的缺点：一是其光斑只能是圆形或椭圆形，所以只能作远光灯用而不能作近光灯用，所以不适合用作近光灯和远光灯合为一体的摩托车前照灯；二是三个独立透镜，三个透镜分别粘接固定，要做到三个光斑在照射面上能够正确配合或叠加难度很大，会给实际应用造成困难；三是这种用三个远光灯作正三角形分布的结构，不便于再在灯上布置另外的近光灯。

中国专利第200920060151.0号提供了一种使用光学透镜的LED汽车前照灯结构，可以包括单颗LED光源、驱动装置、二次光学部分、散热器，该二次光学部分罩设于所述散热器上，LED光源设置于二次光学部分内的光心处并处散热器顶面上，二次光学部分包括LED光源正上方处呈半杯状的反射镜、光学透镜及挡光片，挡光片设置于所述热基座的端部并处反射镜的开口处，透镜通过附属支架与挡光片连接，并正对反射镜的开口以供光线穿射。这个技术方案的缺点：一是挡光片的挡光线为不规则形，形成的光斑不符合作为摩托车前照灯的要求；二是LED光源和半杯状反射镜都固定在散热器顶面上的近光灯结构，难以和远光灯设置为一体，也不适合作为摩托车前照灯，如果采用不是有机结合的拼凑，将会使前照灯结构复杂、体积过大；三是采用散热片式的散热器，LED光源功率不能过高，单颗LED光源作为摩托车前照灯将达不到要求的光照强度。

发明内容

为了克服现有同类技术存在的光斑不符合摩托车前照灯新国家标准的要求、达不到要求的光照强度或散热措施复杂成本过高、多个光源的光斑在照射面上难以正确配合、难以将近光灯和远光灯合为一体、拼凑在一起会使前照灯结构复杂和体积过大等问题，本发明的目的是提供一种改进的组合式光学透镜LED摩托车前照灯，可以克服现有技术的缺陷。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种组合式光学透镜LED摩托车前照灯，包括安装在一起的灯壳、散热器、远光光学凸透镜、近光光学凸透镜、远光反射镜、近光反射镜、远光LED光源、近光LED光源、挡光板，其特征是：散热器安装固定在灯壳上、所述散热器上有一个竖向的安装平面，有三个远光LED光源分别安装在安装平面中心的上侧位置、左侧位置、右侧位置上，远光LED光源的发光面朝向前方，在安装平面中心的中心位置和下侧位置上有两个往内延伸的近光灯室，两个近光灯室均是一长方体形状的内凹空腔，有两个近光LED光源分别安装在两个近光灯室内下侧安装面上，有两个近光反射镜分别安装在两个近光灯室内并分别罩在两个近光LED光源上方，近光LED光源的发光面朝向近光反射镜镜面，有两个挡光板分别固定在安装平面上的两个近光灯室室口下侧的设定位置，有一个一体化成型的凸透镜板、其上设有分别在上侧位置、左侧位置、右侧位置、中心位置、下侧位置布置的五个光学凸透镜，上侧位置、左侧位置和右侧位置光学凸透镜为远光光学凸透镜，中心位置和下侧位置光学凸透镜为近光光学凸透镜，有三个远光反射镜分别安装在凸透镜板上的上侧位置、左侧位置和右侧位置光学凸透镜对应的后侧位置，凸透镜板安装固定在散热器的安装平面上、并使上侧位置、左侧位置、右侧位置、中心位置、下侧位置的五个光学凸透镜分别对正三个远光LED光源和两个近光灯室室口的配合位置，三个远光LED光源和两个近光LED光源均通过LED驱动器与电源连接。

上述技术方案所述的灯壳上还可以安装有车灯前透明罩和内装饰盖，内装饰盖安装在凸透镜板前面，内装饰盖上设有上侧位置、左侧位置、右侧位置、中心位置、下侧位置的五个凸透镜窗口、分别与凸透镜板上五个光学凸透镜配合，车灯前透明罩安装固定在内装饰盖的前面。

上述技术方案所述的一体化成型的凸透镜板，可以整个由无色透明的聚碳酸酯（PC）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）或光学玻璃等材料一次性铸造成型。

上述技术方案所述光学凸透镜可以采用前凸后平的光学平凸透镜，光学平凸透镜的前凸曲面可以是由特定的自由曲线绕光学平凸透镜的出射轴线旋转360°形成的自由曲面。建立自由曲面模型可以是以LED光源的发光特性、反射镜的反射特性为依据、再根据灯光在照明面上照度分布特征（新国家标准），即远光灯把照明面上的照明区域设定为以照明面中心点为中心的椭圆形区域、近光灯把照明面上的照明区域设定为以照明面中心点为中心的圆形区域，然后对该区域进行网格划分，再运用能量守恒定律对光源立体角进行划分，最后运用折射定律通过数值计算而得到自由曲面模型。

上述技术方案所述的前方是指前照灯发光面的前方。

上述技术方案所述挡光板上的挡光线可以是水平直线或水平面内的外凸弧线。

上述技术方案所述的近光反射镜可以是椭球面的半杯状反射镜，与其配合的近光LED光源的发光面可以设置在椭球面的一个焦点上，与其配合的挡光板上的挡光线可以设置在椭球面的另一个焦点上，由挡光线过滤掉部分光线，使得照明面上能获得需要的近光灯光斑形状。

上述技术方案所述的三个远光LED光源和两个近光LED光源均可以采用3W的LED发光芯片，来达到新国家标准的光照强度要求。

上述技术方案所述的LED驱动器可以是内置式，也可以是外置式。

本发明的有益效果：一是由三个LED远光灯布置在安装平面中心的上侧位置、左侧位置和右侧位置上，由两个LED近光灯布置在安装平面中心的中心位置和下侧位置上，这一特定的结构布置，通过足够多个照射光源的配合和叠加，可以用较小功率的LED光源来提供足够的要求光照强度，又可以使用简单结构和较低成本的散热器，达到摩托车前照灯的高亮度和低价格；二是三个远光LED灯分别安装在安装平面、其灯珠发光面朝向前方，并通过远光反射镜的聚光和远光光学凸透镜的折射，可以在照射面上构成摩托车前照灯新国家标准所要求的椭圆形光斑；三是两个近光LED光源分别安装在安装平面的两个近光灯室内下侧安装面上、其灯珠发光面朝向近光反射镜镜面，通过近光反射镜的反射、挡光板的滤光整形和近光光学凸透镜的折射，可以在照射面上构成摩托车前照灯新国家标准所要求的半圆形光斑；四是在散热器的安装平面中心的中心位置和下侧位置上设置两个往内延伸的近光灯室，两个近光灯室均是一长方体形状的内凹空腔，将两个近光LED光源安装在近光灯室内下侧安装面上，近光反射镜安装在近光灯室内并罩在两个近光LED光源上方，挡光板固定在安装平面上的两个近光灯室室口下侧，这样将两个LED近光灯与散热器安装平面上的三个LED远光灯有机结合在一起，使得结构既简单又紧凑，适合作为摩托车的前照灯；五是用一个一体化成型的凸透镜板来对五个光学凸透镜配合关系进行原始固化，有利于保证多个光源的光斑在照射面上能够正确配合或叠加，给实际应用和制造上带来了方便。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

附图说明

图1是本发明一种实施例的立体示意图。

图2是图1的零部件分离状态示意图。

图3是图2中凸透镜板和远光反射镜的安装状态示意图。

图4是图2中散热器、远光LED光源、近光LED光源、近光反射镜和挡光板的安装在一起的状态示意图。

图中：1、灯壳；2、散热器；3、远光光学凸透镜；4、近光光学凸透镜；5、远光反射镜；6、近光反射镜；7、远光LED光源；8、近光LED光源；9、挡光板；10、安装平面；11和12、远光LED光源；13、发光面；14和15、近光灯室；16、近光LED光源；17、近光反射镜；18、发光面；19、挡光板；20、凸透镜板；21和22、远光光学凸透镜；23、近光光学凸透镜；24和25、远光反射镜；26、车灯前透明罩；27、内装饰盖；28、29、30、31和32、凸透镜窗口；33、挡光线；34、水平面。

具体实施方式

参照图1～图4，本组合式光学透镜LED摩托车前照灯，包括安装在一起的灯壳1、散热器2、远光光学凸透镜3、近光光学凸透镜4、远光反射镜5、近光反射镜6、远光LED光源7、近光LED光源8、挡光板9，其特征是：散热器2安装固定在灯壳1上、所述散热器2上有一个竖向的安装平面10，有三个远光LED光源7、11和12分别安装在安装平面10中心的上侧位置、左侧位置、右侧位置上，远光LED光源7、11和12的发光面13等朝向前方，在安装平面10中心的中心位置和下侧位置上有两个往内延伸的近光灯室14和15，两个近光灯室14和15均是一长方体形状的内凹空腔，有两个近光LED光源8和16分别安装在两个近光灯室14和15内的下侧安装面上，有两个近光反射镜6和17分别安装在两个近光灯室14和15内并分别罩在两个近光LED光源8和16上方，近光LED光源8和16的发光面18等朝向近光反射镜17镜面等，有两个挡光板9和19分别固定在安装平面10上的两个近光灯室14和15室口下侧的设定位置，有一个一体化成型的凸透镜板20、其上设有分别在上侧位置、左侧位置、右侧位置、中心位置和下侧位置的五个光学凸透镜3、21、22、4和23，其中上侧位置、左侧位置和右侧位置的光学凸透镜3、21和22为远光光学凸透镜，中心位置和下侧位置的光学凸透镜4和23为近光光学凸透镜，有三个远光反射镜5、24和25分别安装在凸透镜板20上的三个远光光学凸透镜3、21和22对应的后侧位置，凸透镜板20安装固定在散热器2的安装平面10上、并使上侧位置、左侧位置、右侧位置、中心位置、下侧位置的五个光学凸透镜3、21、22、4和23分别对正三个远光LED光源7、11和12和两个近光灯室14和15室口的配合位置，三个远光LED光源7、11和12和两个近光LED光源14和15均通过LED驱动器（未示出）与电源连接。

另外，灯壳1上还安装有车灯前透明罩26和内装饰盖27，内装饰盖27安装在凸透镜板20前面，内装饰盖27上设有上侧位置、左侧位置、右侧位置、中心位置、下侧位置的五个凸透镜窗口28、29、30、31和32、分别与凸透镜板20上五个光学凸透镜3、21、22、4和23配合，车灯前透明罩26安装固定在内装饰盖27的前面；光学凸透镜3、21、22、4和23均采用前凸后平的光学平凸透镜；挡光板9上的挡光线33等是挡光板9上水平面34内的外凸弧线；近光反射镜6是一椭球面的半杯状反射镜，与其配合的近光LED光源8的发光面设置在椭球面的一个焦点上，与其配合的挡光板9上的挡光线33设置在椭球面的另一个焦点上。

Claims (6)

1.一种组合式光学透镜LED摩托车前照灯，包括安装在一起的灯壳、散热器、远光光学凸透镜、近光光学凸透镜、远光反射镜、近光反射镜、远光LED光源、近光LED光源、挡光板，其特征是：散热器安装固定在灯壳上、所述散热器上有一个竖向的安装平面，有三个远光LED光源分别安装在安装平面中心的上侧位置、左侧位置、右侧位置上，远光LED光源的发光面朝向前方，在安装平面中心的中心位置和下侧位置上有两个往内延伸的近光灯室，两个近光灯室均是一长方体形状的内凹空腔，有两个近光LED光源分别安装在两个近光灯室内下侧安装面上，有两个近光反射镜分别安装在两个近光灯室内并分别罩在两个近光LED光源上方，近光LED光源的发光面朝向近光反射镜镜面，有两个挡光板分别固定在安装平面上的两个近光灯室室口下侧的设定位置，有一个一体化成型的凸透镜板、其上设有分别在上侧位置、左侧位置、右侧位置、中心位置、下侧位置布置的五个光学凸透镜，上侧位置、左侧位置和右侧位置光学凸透镜为远光光学凸透镜，中心位置和下侧位置光学凸透镜为近光光学凸透镜，有三个远光反射镜分别安装在凸透镜板上的上侧位置、左侧位置和右侧位置光学凸透镜对应的后侧位置，凸透镜板安装固定在散热器的安装平面上、并使上侧位置、左侧位置、右侧位置、中心位置、下侧位置的五个光学凸透镜分别对正三个远光LED光源和两个近光灯室室口的配合位置，三个远光LED光源和两个近光LED光源均通过LED驱动器与电源连接。

2.按权利要求1所述的组合式光学透镜LED摩托车前照灯，其特征是所述灯壳上还安装有车灯前透明罩和内装饰盖，内装饰盖安装在凸透镜板前面，内装饰盖上设有上侧位置、左侧位置、右侧位置、中心位置、下侧位置的五个凸透镜窗口、分别与凸透镜板上五个光学凸透镜配合，车灯前透明罩安装固定在内装饰盖的前面。

3.按权利要求1或2所述的组合式光学透镜LED摩托车前照灯，其特征是所述挡光板上的挡光线为水平直线或水平面内的外凸弧线。

4.按权利要求1或2所述的组合式光学透镜LED摩托车前照灯，其特征是所述近光反射镜为椭球面的半杯状反射镜，与其配合的近光LED光源的发光面设置在椭球面的一个焦点上，与其配合的挡光板上的挡光线设置在椭球面的另一个焦点上。

5.按权利要求1或2所述的组合式光学透镜LED摩托车前照灯，其特征是所述光学凸透镜采用前凸后平的光学平凸透镜。

6.按权利要求1或2所述的组合式光学透镜LED摩托车前照灯，其特征是所述三个远光LED光源和两个近光LED光源均采用3W的LED发光芯片。