CN103292232A

CN103292232A - Led机车前照灯模块

Info

Publication number: CN103292232A
Application number: CN2012100542877A
Authority: CN
Inventors: 王玉林
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-03-05
Filing date: 2012-03-05
Publication date: 2013-09-11

Abstract

一种LED机车前照灯模块。包括准直透镜、扩束透镜、LED光源、PCB基板、散热片、支撑壁以及螺栓。其特征在于所述LED光源设置在准直透镜的底部中心位置，LED光源安装在PCB基板上，PCB基板下部紧贴散热片，扩束透镜、准直透镜、支撑壁和散热片通过螺栓固定，使得所有部件构成一体化的模块。本发明的优点是利用非成像光学的原理设计的适用于机车(包括火车、动车、地铁、轻轨等)前照灯的照明模块，可通过合理的设施照明模块的数量或者调节电流电流来实现配光要求。机车前照灯模块，具有光效高、总功耗小、体积小、模块化程度高、光型好、适用范围广、可靠性高等优点。

Description

LED机车前照灯模块

技术领域

本发明涉及一种照明装置，特别涉及一种高光效LED机车(包括火车、动车、地铁、轻轨等)前照灯模块。

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。机车照明是其中一个主要应用领域，目前高亮度LED主要用于列车标志灯及车内照明，未普遍用于机车前照灯，尤其是远光灯，这主要是因为前照灯要求照明距离较远，光学设计较复杂，传统的设计方法光效较低，照明和外形要求各异，模块化程度低，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，提供一种具有普适性的LED机车前照灯照明模块。本发明利用非成像光学的原理设计了适用于列车的远光灯和近光灯照明模块，经模拟验证该新型照明模块不仅具有体积小、模块化程度高的优点，且有很高的光学效率及优秀的光学性能。

一种LED机车前照灯照明模块，包括：准直透镜、扩束透镜、LED光源、PCB基板、散热片、支撑壁以及总体固定螺栓。其特征在于所述LED光源设置在准直透镜的后面正中，LED光源可由一颗或多颗LED芯片组成。准直透镜由内部自由曲面、内部直壁、外部全反射曲面、前平面和固定边缘五部分组成，扩展透镜由前曲面、后平面和固定边缘组成。LED机车前照灯准直透镜，主要靠3个面来实现对光束的控制，靠近LED光源一边的曲面分为3个部分内部自由曲面、内部直壁和外部全反射曲面，远离LED的平面称为前平面，后曲面主要用来收集LED发出的光束并使其在透镜内部实现准直，光束经过透镜后曲面后被准直，准直光束当到达透镜的前平面后由于是垂直入射，所以不发生折射，离开准直透镜后可直接形成机车前照灯照射光。当需要扩束时在准直透镜前部可加扩束透镜。扩束透镜由前后两个面组成，后面为平面可以无折射的接受准直透镜前平面所发出的准直光，前曲面为自由曲面或球面等，当准直透镜发出的准直光线依次经过经扩束透镜的后平面和前曲面后光束的发散角将会增大。准直和扩束透镜的侧面均设有安装用的固定边缘和螺孔。

透镜的材料为光学玻璃或PC或PMMA或PP或ABS或PVC等，通过注塑或精密加工制造完成，透镜的入射面和出射面经过抛光处理。

PCB基板为铝基板或陶瓷基板或其它导热性较好的材料基板。PCB基板的主要作用是在把LED光源所产生的热量传递给散热片的同时为LED光源提供焊点连接并使外界电能可以顺利导入。PCB基板上设置了多处焊盘可通过导线实现与外界电源联通。

支撑壁可以采用和散热片相同的高导热性金属材料。支撑壁前方与准直透镜的固定边缘相连接，后方与散热片的固定边缘相连接，其中间有提供螺栓固定的螺丝孔。支撑壁可以为准直透镜提供位置支撑和保护，同时其采用高导热性材料和大接触面积可以使得散热片中的热量进一步散开，从而使得LED光源的结温进一步降低。

发明优点是LED机车前照灯照明模块可以用在机车(包括火车、动车、地铁、轻轨等)的远光灯及近光灯上，满足相应标准中的配光要求。透镜具有光效高，体积小，模块化程度高、适用范围广、光学性能好的特点。

附图说明

图1本发明实施例一的照明模块立体结构示意图；

图2本发明实施例一的照明模块立体结构爆炸示意图；

图3本发明实施例一的准直透镜后视立体结构示意图；

图4本发明实施例一的扩束透镜立体结构示意图；

图5本发明实施例一的照明模块的光路示意图；

图6本发明实施例二的照明摸块立体结构示意图；

图7本发明实施例二的照明模块的光路示意图；

图8本发明实施例二的模拟光分布图。

1准直透镜、2扩束透镜、3LED光源、4PCB基板、5散热片、6支撑壁、7固定螺栓、8螺帽、9电线、10外部全反射曲面、11内部自由曲面、12内部直壁、13前平面、14固定边缘、15螺孔、16后平面、17前曲面、18LED光源、19PCB基板、20散热片、21凹槽

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LED机车前照灯照明模块，包括：准直透镜1、扩束透镜2、LED光源3、PCB基板4、散热片5、支撑壁6以及总体固定螺栓7。LED光源3设置在准直透镜1的后面圆孔正中，光源后部紧贴PCB基板4，LED光源3为一颗LED芯片。准直透镜1位于LED光源3正上方，内部自由曲面11面向LED光源3，前平面13远离LED光源3，扩展透镜2由前曲面17、后平面16和固定边缘14组成。准直透镜1收集LED光源3发出的光束并使其在透镜内部实现准直，准直光束当到达透镜的前平面17后由于是垂直入射，所以不发生折射。扩束透镜2加在准直透镜1的前面，扩束透镜2的后平面16紧贴准直透镜1的前平面13，准直光束入射扩束透镜2的后平面16从扩束透镜2的前曲面17射出，光束的发散角增大。参见图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7，LED光源3的发散光束经过准直透镜1、扩束透镜2的折射或反射后形成机车前照灯照射光，准直和扩束透镜的侧面设有供安装固定用的边缘14和螺孔15，透镜的材料为K9，通过精密加工完成，透镜的反射或折射面经过抛光处理，折射率为1.5168。

实施例二

实施例二与实施例一基本相同，所不同的是LED机车前照灯照明模块的扩束透镜1被去掉，由LED光源3发出经过准直透镜1准直后射出的光线直接用作机车前照灯远光灯的照明。这种形式的照明模块可以直接利用准直光束直接实现远距离照明的要求，同时由于无扩束透镜2的界面反射和材料吸收，光能量可以最大限度的投射到前方较远位置。由此准直透镜单独构成了一款机车前照灯的透镜，参见图7。

当采用光学透镜的材料为K9，折射率为1.5168，此LED机车前照灯模块在测试平面上的模拟光分布，参见图8。

Claims

1.一种LED机车前照灯模块。包括准直透镜、扩束透镜、LED光源、PCB基板、散热片、支撑壁以及螺栓。其特征在于所述LED光源设置在准直透镜的底部中心位置，LED光源安装在PCB基板上，PCB基板下部紧贴散热片并用螺栓固定，扩束透镜、准直透镜、支撑壁和散热片通过螺栓固定，使得所有部件构成一体化的模块。

2.根据权利要求1所述的LED机车前照灯模块，其特征在于所述LED光源由一颗或多颗单色或白色LED芯片芯片组成。

3.根据权利要求1所述的LED机车前照灯模块，其特征在于所述准直透镜由内部自由曲面、内部直壁、外部全反射曲面、前平面和固定边缘五部分组成。准直透镜由光学玻璃或PC或PMMA或PP或ABS或PVC等光学透镜材料经注塑或精密加工制成，准直透镜的入射面和出射面经过抛光处理。

4.根据权利要求1所述的LED机车前照灯模块，其特征在于扩束透镜由前曲面、后平面和带螺孔的固定边缘三部分组成。扩束透镜的前曲面可以采用自由曲面或球面等有扩束效果的面型结构。扩束透镜由光学玻璃或PC或PMMA或PP或ABS或PVC等光学透镜材料经注塑或精密加工制成，扩束透镜的入射面和出射面经过抛光处理。

5.根据权利要求1所述的LED机车前照灯模块，其特征在于所述散热片上表面带有凹槽，后部为散热此片，侧面有带螺孔的固定边缘。散热片由铝合金，铜等导热性较好的金属材料制成。

6.根据权利要求1所述的LED机车前照灯模块，其特征在于所述PCB基板由铝基板或陶瓷基板或其它导热性较好的材料制成。PCB基板上设置了多处焊点和焊盘。

7.根据权利要求1所述的LED机车前照灯模块，其特征在于所述支撑壁由铝合金，铜等导热性较好的金属材料制成。支撑壁前方与准直透镜的固定边缘相连接，后方与散热片的固定边缘相连接，其中间有设置螺栓固定的螺丝孔。