CN103542371B - 一种led摩托车前照灯用反射器自由曲面的形成方法 - Google Patents

Abstract

一种LED摩托车前照灯用反射器自由曲面的形成方法。包括同一个前照灯里的远光灯和近光灯用反射器自由曲面的形成方法，特征是远光灯为一种，其LED芯片发光面与照明面平行，近光灯为二种，即其LED芯片发光面与照明面垂直的近光灯一和其LED芯片发光面与照明面平行的近光灯二，各反射器自由曲面的形成方法是以LED芯片发光面中心点为原点建立直角坐标系，在原点前方距离25米处确设照明面，将照明面上的照明区域进行环带划分或网格划分，再运用能量守恒定律对光源立体角进行划分，然后运用折射定律通过数值计算得到反射器自由曲面上的一条自由曲线并旋转得到自由曲面模型，或计算得到反射器自由曲面上的一系列自由曲线并组成自由曲面模型。

Description

一种LED摩托车前照灯用反射器自由曲面的形成方法

技术领域

本发明涉及摩托车照明灯灯具的设计方法，具体是一种远光灯和近光灯为一体结构的LED摩托车前照灯用反射器的自由曲面的形成方法。

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、反射器、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。为了解决传统灯丝灯泡的前照灯存在照明耗电耗能较大、断电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条款，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来设计摩托车前照灯，成为业界研究和探索的迫切课题。

中国专利申请第201110255957.7号公开的一种LED汽车照明用的近光灯和远光灯为一体的反射器，其自由曲面形成方法的特点是：对于近光灯，以LED光源为坐标原点建立坐标系，对于远光灯，以距离LED光源的距离D点为坐标原点建立坐标系，远、近光灯LED光源呈平行放置；以LED底面所在平面为XOZ平面，过原点并与平面垂直XOZ的轴为Y轴；首先对光源立体角进行划分，然后根据汽车前照灯在照明面上照度分布特征，运用能量守恒定律，把照明面上的照明区域进行网格划分，然后运用折反射定律通过数值计算即得到最后的LED汽车照明的反射器自由曲面。这一前照灯反射器自由曲面的设计方法，可以适用于汽车前照灯的近光灯和远光灯为一体结构使用，但不适用于摩托车前照灯的近光灯和远光灯的设计要求，而且方法比较繁琐和复杂，给设计上增加了难度。

发明内容

为了克服现有缺乏LED摩托车前照灯用反射器自由曲面的较为成熟的、能够适应摩托车前照灯新国家标准要求的设计方法，汽车前照灯反射器自由曲面的设计方法不适用于摩托车前照灯设计要求、且方法比较繁琐和复杂的缺陷，本发明的目的是提供一种改进的LED摩托车前照灯用反射器自由曲面的形成方法，可以克服现有技术的缺陷。

本发明其技术问题所采用的技术方案是：一种LED摩托车前照灯用反射器自由曲面的形成方法，包括同一个前照灯里的远光灯用反射器自由曲面的形成方法和近光灯用反射器自由曲面的形成方法，其特征是：所述远光灯为一种，其LED芯片发光面与照明面平行，所述近光灯为二种，即其LED芯片发光面与照明面垂直的近光灯一和其LED芯片发光面与照明面平行的近光灯二，其中各反射器自由曲面的形成方法是：

远光灯用反射器的自由曲面的形成方法为：以LED芯片发光面的中心点为坐标原点O₁建立直角坐标系，LED芯片发光面所在平面为X₁O₁Y₁平面，过原点并与X₁O₁Y₁平面垂直的轴为Z₁轴，其中X₁O₁Z₁平面为水平面，在坐标原点O₁前方距离25米处、与Z₁轴交点为o₁且平行于X₁O₁Y₁平面的平面x₁o₁y₁设为照明面，点o₁为照明面的中心点，将反射器的前部在照明面上的照明区域设定为处在照明面中心点o₁下方的圆形区域，将反射器的后部在照明面上的照明区域设定为以照明面中心点o₁为中心的椭圆形区域，然后分别对该圆形区域进行环带划分和对该椭圆形区域进行网格划分，再运用能量守恒定律对光源立体角进行划分，然后运用折射定律通过数值计算得到反射器的前部自由曲面上的一条自由曲线，将自由曲线绕Z₁轴旋转360°得到反射器的前部自由曲面模型，运用折射定律通过数值计算得到反射器的后部自由曲面上的一系列自由曲线，然后由这些自由曲线组成反射器的后部自由曲面模型；

近光灯一用反射器的自由曲面的形成方法为：所述反射器采用部分椭球面形的反射器，以LED芯片发光面的中心点为坐标原点O₂建立直角坐标系，以LED芯片发光面所在平面为X₂O₂Z₂平面，过点O₂并垂直于X₂O₂Z₂平面的轴为Y₂轴，其中X₂O₂Z₂平面为水平面，在点O₂前方距离25米处、与Z₂轴交点为o₂且平行于X₂O₂Y₂平面的平面x₂o₂y₂设为照明面，点o₂为照明面的中心点，把照明面上的照明区域设定为照明面的中心点o₂下方的以y₂轴对称的正倒梯形区域，然后对该正倒梯形区域进行网格划分，再运用能量守恒定律对光源立体角进行划分，然后运用折射定律通过数值计算得到反射器的自由曲面上的一系列自由曲线，然后由这些自由曲线组成自由曲面模型；

近光灯二用反射器的自由曲面的形成方法为：以LED芯片发光面的中心点为坐标原点O₃建立直角坐标系，LED芯片发光面所在平面为X₃O₃Y₃平面，过原点O₃并与X₃O₃Y₃平面垂直的轴为Z₃轴，其中X₃O₃Z₃平面为水平面，在坐标原点O₃前方距离25米处、与Z₃轴交点为o₃且平行于X₃O₃Y₃平面的平面x₃o₃y₃设为照明面，点o₃为照明面的中心点，将照明面上的照明区域设定为照明面中心点o₃下侧的半圆形区域，然后对该半圆形区域进行环带划分，再运用能量守恒定律对光源立体角进行划分，然后运用折射定律通过数值计算得到反射器的上部自由曲面上的一条自由曲线和反射器的下部自由曲面上的一条自由曲线，将二条自由曲线各绕Z₃轴旋转180°合并得到整个反射器的自由曲面模型。

上述技术方案远光灯用反射器的前部自由曲面的形成方法中对该圆形区域进行环带划分，可以是首先通过y₁轴的负半径确定圆形区域的圆心和半径r₁，然后将半径r₁分成n份，以r_1-k表示等分后半径r₁的第k份，然后在相同的圆心上，以r_1-k为半径画圆圈，将该圆形区域划分为圆形环带区域。

上述技术方案远光灯用反射器的后部自由曲面的形成方法中对该椭圆形区域进行网格划分，可以是首先把椭圆形区域的椭圆长半轴a和短半轴b分别等分成n份，以a_i和b_i分别表示等分后长半轴a的第i份和短半轴b的第i份，然后以照明面中心点o₁为中心，将照明区域划分为n份椭圆形环带区域，然后将照明面上任意一点和点o₁的连线与X轴的夹角ω等分成m份，以ω_j表示等分后ω的第j份，以点o₁为端点，与X轴的夹角为ω_j的射线束将每一份椭圆形环带区域再细分为m份，这样将该椭圆形区域划分成m×n个网格。

上述技术方案所述近光灯一用反射器的自由曲面的形成方法中对该正倒梯形区域进行网格划分，可以是首先把正倒梯形区域的上底半长p和下底半长q分别等分成n份，分别用p_i和q_i表示p和q的第i份，将对应的p_i和q_i一一用直线相连，再将正倒梯形区域的高h等分为m份，用h_j表示h的第j份，然后在正倒梯形区域上以h_j为纵坐标画水平线，这样就将正倒梯形区域划分成m×n个网格。

上述技术方案所述近光灯二用反射器的自由曲面的形成方法中对该半圆形区域进行环带划分，可以是以照明面中心点o₃为圆心，将半圆形区域的半径r₂分成n份，以r_2-i表示等分后半径r₂的第i份，然后在相同的圆心上，以r_2-i为半径画半圆圈，将该半圆形区域划分为半圆形环带区域。

上述技术方案所述远光灯用反射器的前部自由曲面的形成方法中运用能量守恒定律对光源立体角进行划分，可以是把出射光线G₁与Z₁轴正方向的夹角φ₁分成n份（φ₁可以设置为30°≤φ₁≤40°），用φ_1-k表示φ₁的第k份，φ_1-k与所述环带划分的r_1-k一一对应，将φ_1-k代入光通量公式，再将每一角度内光通量等于所述每一份半圆形环带区域的能量，算出对应的φ_1-k数值。

上述技术方案所述远光灯用反射器的后部自由曲面的形成方法中运用能量守恒定律对光源立体角进行划分，可以是把出射光线G₂与Z₁轴正方向的夹角φ₂分成n份（φ₂可以设置为0°≤φ₂≤60°），用φ_2-i表示φ₂的第i份，φ₂与所述网格划分的a_i和b_i一一对应，把出射光线G₂在X₁O₁Y₁平面上的投影与X₁轴的夹角θ分成m份（θ可以设置为0°≤θ≤360°），用θ_j表示θ的第j份，θ_j与所述网格划分的ω_j一一对应，将φ_2-i和θ_j代入光通量公式，再将每一角度内光通量等于所述每一个小网格区域的能量，算出对应的φ_2-i和θ_j数值。

上述技术方案所述近光灯一用反射器的自由曲面的形成方法中运用能量守恒定律对光源立体角进行划分，可以是把出射光线G₃与Z₂轴正方向的夹角α分成n份（α可以设置为0°≤α≤180°），用α_i表示α的第i份，α_i与所述网格划分的p_i和q_i一一对应，把出射光线G₃在X₂O₂Y₂平面上的投影与X₂轴的夹角β分成m份（β可以设置为-90°≤β≤60°），用β_j表示β的第j份，β_j与所述网格划分的h_j一一对应，将α_i和β_j代入光通量公式，再将每一角度内光通量等于所述每一个小网格区域的能量，算出对应的α_i和β_j数值。

上述技术方案所述近光灯二用反射器的自由曲面的形成方法中运用能量守恒定律对光源立体角进行划分，可以是把出射光线G₄与Z₂轴正方向的夹角φ₃分成n份（φ₃可以设置为30°≤φ≤90°），用φ_3-i表示φ₃的第i份，φ_3-i与所述环带划分的r_2-i一一对应，将φ_3-i代入光通量公式，再将每一角度内光通量等于所述每一份半圆形环带区域的能量，算出对应的φ_3-i数值。

上述技术方案所述远光灯用反射器的前部自由曲面的形成方法中运用折射定律通过数值计算得到光学透镜自由曲面上的一条自由曲线，可以是先设初始点的夹角φ₁值为

30°，然后设定远光灯用反射器前部的平面与LED芯片发光面之间的距离，即确定了光入射面的位置，将以上确定的初始值代入折射定律的矢量公式进行计算，得到光出射面即自由曲面上的一条自由曲线。

上述技术方案所述远光灯用反射器的后部自由曲面的形成方法中运用折射定律通过数值计算得到光学透镜自由曲面上的一系列自由曲线，可以是先设初始点的夹角φ₂值为

0°，然后设定远光灯用反射器后部的平面与LED芯片发光面之间的距离，即确定了光入射面的位置；固定夹角θ的值（如设夹角θ为0°），通过改变夹角φ₂的值（夹角φ由0°增加到60°），将以上确定的初始值代入折射定律的矢量公式进行计算，得到光出射面即自由曲面上的一条自由曲线；再通过分别固定不同的夹角θ的值（0°≤θ≤360°），并改变夹角φ₂的值（夹角φ₂由0°增加到60°），便可分别进行计算得到自由曲面上的一系列自由曲线。

上述技术方案所述近光灯一用反射器的自由曲面的形成方法中运用折射定律通过数值计算得到光学透镜自由曲面上的一系列自由曲线，可以是先设初始点的夹角α值为0°，然后设定近光灯一用反射器的平面与LED芯片发光面之间的距离，即确定了光入射面的位置；固定夹角β的值（如设夹角β为-90°），通过改变夹角α的值（夹角α由0°增加到180°），将以上确定的初始值代入折射定律的矢量公式进行计算，得到光出射面即自由曲面上的一条自由曲线；再通过分别固定不同的夹角β的值（-90°≤β≤60°），并改变夹角α的值（夹角α由0°增加到180°），便可分别进行计算得到自由曲面上的一系列自由曲线。

上述技术方案所述近光灯一用反射器的自由曲面的形成方法中运用折射定律通过数值计算得到光学透镜自由曲面上的一条自由曲线，可以是先设初始点的夹角φ₃值为30°，然后设定近光灯用反射器后部的平面与LED芯片发光面之间的距离，即确定了光入射面的位置，将以上确定的初始值代入折射定律的矢量公式进行计算，得到光出射面即自由曲面上的一条自由曲线。

本发明的有益效果：上述技术方案是一种符合摩托车前照灯新国家标准要求的比较简便、而且比较成熟可行的摩托车前照灯的各反射器的自由曲面设计方法，可以作为摩托车前照灯的一种新设计提供关键性的设计依据。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

附图说明

图1是实施本发明的一种摩托车前照灯的前面立体示意图。

图2是图1中的远光灯用反射器与照明面之间关系的示意图。

图3是图1中的近光灯一用反射器与照明面之间关系的示意图。

图4是图1中的近光灯二用反射器与照明面之间关系的示意图。

图5是图2远光灯用反射器前部自由曲面的对光源立体角进行划分的示意图。

图6是图2远光灯用反射器后部自由曲面的对光源立体角进行划分的示意图。

图7是图3近光灯一用反射器自由曲面的对光源立体角进行划分的示意图。

图8是图4近光灯二用反射器自由曲面的对光源立体角进行划分的示意图。

图中：1、2和3、远光灯；4、近光灯一；5、近光灯二；6、指示灯；7、8和9、反射器；10、LED芯片；11、照明面；12、LED芯片；13、照明面；14、LED芯片；15、照明面；16、远光灯用反射器的前部；17、圆形区域；18、远光灯用反射器的后部；19、椭圆形区域；20、正倒梯形区域；21、半圆形区域。

具体实施方式

参照图1，本摩托车前照灯，包括三个并排布置在上侧的结构相同的照明区域互相叠加的远光灯1、2和3，一个布置在下侧的近光灯一4，一个布置在下侧的近光灯二5，一个指示灯6。

参照图2～图4，本LED摩托车前照灯用反射器自由曲面的形成方法，包括同一个前照灯里的远光灯1等用反射器7等的自由曲面的形成方法和近光灯4、5用反射器8、9的自由曲面的形成方法，其特征是：所述远光灯1、2或3为一种，其LED芯片10发光面与其照明面11平行，所述近光灯4、5为二种，即其LED芯片12发光面与其照明面13垂直的近光灯一4和其LED芯片14发光面与其照明面15平行的近光灯二5，所述各反射器7、8、9的自由曲面的形成方法是：

远光灯1用反射器7的自由曲面的形成方法为：参照图2，以LED芯片10发光面的中心点为坐标原点O₁建立直角坐标系，LED芯片发光面所在平面为X₁O₁Y₁平面，过原点O₁并与X₁O₁Y₁平面垂直的轴为Z₁轴，其中X₁O₁Z₁平面为水平面，在坐标原点O₁前方距离25米处、与Z₁轴交点为o₁且平行于X₁O₁Y₁平面的平面x₁o₁y₁设为照明面，点o₁为照明面的中心点，将反射器7的前部16在照明面11上的照明区域设定为处在照明面中心点o₁下方的圆形区域17，将反射器7的后部18在照明面11上的照明区域设定为以照明面中心点o₁为中心的椭圆形区域19，然后分别对该圆形区域17进行环带划分和对该椭圆形区域19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，然后运用折射定律通过数值计算得到反射器的前部自由曲面上的一条自由曲线，将自由曲线绕Z₁轴旋转360°得到反射器7的前部16的自由曲面模型，运用折射定律通过数值计算得到反射器7的后部18的自由曲面上的一系列自由曲线，然后由这些自由曲线组成反射器7的后部18的自由曲面模型；

近光灯一4用反射器8的自由曲面的形成方法为：参照图3，反射器8采用部分椭球面形的反射器，以LED芯片11发光面的中心点为坐标原点O₂建立直角坐标系，以LED芯片11发光面所在平面为X₂O₂Z₂平面，过点O₂并垂直于X₂O₂Z₂平面的轴为Y₂轴，其中X₂O₂Z₂平面为水平面，在点O₂前方距离25米处、与Z₂轴交点为o₂且平行于X₂O₂Y₂平面的平面x₂o₂y₂设为照明面13，点o₂为照明面13的中心点，把照明面13上的照明区域设定为照明面13的中心点o₂下方的以y₂轴对称的正倒梯形区域20，然后对该正倒梯形区域20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，然后运用折射定律通过数值计算得到反射器8的自由曲面上的一系列自由曲线，然后由这些自由曲线组成反射器8的自由曲面模型；

近光灯二5用反射器9的自由曲面的形成方法为：参照图4，以LED芯片12发光面的中心点为坐标原点O₃建立直角坐标系，LED芯片发光面所在平面为X₃O₃Y₃平面，过原点O₃并与X₃O₃Y₃平面垂直的轴为Z₃轴，其中X₃O₃Z₃平面为水平面，在坐标原点O₃前方距离25米处、与Z₃轴交点为o₃且平行于X₃O₃Y₃平面的平面x₃o₃y₃设为照明面15，点o₁为照明面的中心点，将照明面15上的照明区域设定为照明面15中心点o₁下侧的半圆形区域21，然后对该半圆形区域21进行环带划分，再运用能量守恒定律对光源立体角进行划分，然后运用折射定律通过数值计算得到反射器9的上部22的自由曲面上的一条自由曲线和反射器9的下部23的自由曲面上的一条自由曲线，将二条自由曲线各绕Z₃轴旋转180°，合并得到整个反射器9的自由曲面模型。

另外，对于远光灯1用反射器7的前部16的自由曲面的形成方法：

参照图2和图5，对反射器1的前部16在照明面11的该圆形区域17进行环带划分，是首先通过y₁轴的负半径确定圆形区域17的圆心和半径r₁，然后将半径r₁分成n份，以r_1-k表示等分后半径r₁的第k份，然后在相同的圆心上，以r_1-k为半径画圆圈，将该圆形区域17划分为圆形环带区域。

所述反射器7的前部16自由曲面的形成方法中运用能量守恒定律对光源立体角进行划分，是把出射光线G₁与Z₁轴正方向的夹角φ₁分成n份（φ₁可以设置为30°≤φ₁≤

40°），用φ_1-k表示φ₁的第k份，φ_1-k与所述环带划分的r_1-k一一对应，将φ_1-k代入光通量公式，再将每一角度内光通量等于所述每一份半圆形环带区域的能量，算出对应的φ_1-k数值。

所述反射器7的前部16的自由曲面的形成方法中运用折射定律通过数值计算得到反射器7的前部16的自由曲面上的一条自由曲线，是先设初始点的夹角φ₁值为30°，然后设定反射器7的前部16的平面与LED芯片发光面之间的距离，即确定了光入射面的位置，将以上确定的初始值代入折射定律的矢量公式进行计算，得到光出射面即自由曲面上的一条自由曲线。

对于远光灯1用反射器7的后部18的自由曲面的形成方法：

参照图2和图6，对反射器7的后部18在照明面11的该椭圆形区域19进行环带划分，是首先把椭圆形区域19的椭圆长半轴a和短半轴b分别等分成n份，以a_i和b_i分别表示等分后长半轴a的第i份和短半轴b的第i份，然后以照明面11中心点o₁为中心，将照明区域划分为n份椭圆形环带区域，然后将照明面上任意一点和点o₁的连线与X轴的夹角ω等分成m份，以ω_j表示等分后ω的第j份，以点o₁为端点，与X轴的夹角为ω_j的射线束将每一份椭圆形环带区域再细分为m份，这样将该椭圆形区域19划分成m×n个网格。

所述反射器7的后部18的自由曲面的形成方法中运用能量守恒定律对光源立体角进行划分，可以是把出射光线G₂与Z₁轴正方向的夹角φ₂分成n份（φ₂可以设置为0°≤φ₂≤60°），用φ_2-i表示φ₂的第i份，φ₂与所述网格划分的a_i和b_i一一对应，把出射光线G₂在X₁O₁Y₁平面上的投影与X₁轴的夹角θ分成m份（θ可以设置为0°≤θ≤360°），用

θ_j表示θ的第j份，θ_j与所述网格划分的ω_j一一对应，将φ_2-i和θ_j代入光通量公式，再将每一角度内光通量等于所述每一个小网格区域的能量，算出对应的φ_2-i和θ_j数值。

所述反射器7的后部18的自由曲面的形成方法中运用折射定律通过数值计算得到光学透镜自由曲面上的一系列自由曲线，是先设初始点的夹角φ₂值为0°，然后设定反射器7的后部18的平面与LED芯片10发光面之间的距离，即确定了光入射面的位置；固定夹角θ的值（如设夹角θ为0°），通过改变夹角φ₂的值（夹角φ由0°增加到60°），将以上确定的初始值代入折射定律的矢量公式进行计算，得到光出射面即自由曲面上的一条自由曲线；再通过分别固定不同的夹角θ的值（0°≤θ≤360°），并改变夹角φ₂的值（夹角φ₂由0°增加到60°），便可分别进行计算得到自由曲面上的一系列自由曲线。

对于近光灯一4用反射器8的自由曲面的形成方法：

参照图3和图7，所述反射器8的自由曲面的形成方法中对该正倒梯形区域20进行网格划分，是首先把正倒梯形区域20的上底半长p和下底半长q分别等分成n份，分别用p_i和q_i表示p和q的第i份，将对应的p_i和q_i一一用直线相连，再将正倒梯形区域20的高h等分为m份，用h_j表示h的第j份，然后在正倒梯形区域20上以h_j为纵坐标画水平线，这样就将正倒梯形区域20划分成m×n个网格。

所述反射器8的自由曲面的形成方法中运用能量守恒定律对光源立体角进行划分，是把出射光线G₃与Z₂轴正方向的夹角α分成n份（α可以设置为0°≤α≤180°），用α_i表示α的第i份，α_i与所述网格划分的p_i和q_i一一对应，把出射光线G₃在X₂O₂Y₂平面上的投影与X₂轴的夹角β分成m份（β可以设置为-90°≤β≤60°），用β_j表示β的第j份，β_j与所述网格划分的h_j一一对应，将α_i和β_j代入光通量公式，再将每一角度内光通量等于所述每一个小网格区域的能量，算出对应的α_i和β_j数值。

所述反射器8的自由曲面的形成方法中运用折射定律通过数值计算得到发射器自由曲面上的一系列自由曲线，是先设初始点的夹角α值为0°，然后设定反射器8的平面与LED芯片11发光面之间的距离，即确定了光入射面的位置；固定夹角β的值（如设夹角β为-90°），通过改变夹角α的值（夹角α由0°增加到180°），将以上确定的初始值代入折射定律的矢量公式进行计算，得到光出射面即自由曲面上的一条自由曲线，再通过分别固定不同的夹角β的值（-90°≤β≤60°），并改变夹角α的值（夹角α由0°增加到180°），便可分别进行计算得到自由曲面上的一系列自由曲线。

对于近光灯二5用反射器9的自由曲面的形成方法：

所述反射器9的自由曲面的形成方法中对该半圆形区域21进行环带划分，是以照明面中心点o₃为圆心，将半圆形区域21的半径r₂分成n份，以r_2-i表示等分后半径r₂的第i份，然后在相同的圆心上，以r_2-i为半径画半圆圈，将该半圆形区域划21分为半圆形环带区域。

所述反射器9自由曲面的形成方法中运用能量守恒定律对光源立体角进行划分，是把出射光线G₄与Z₃轴正方向的夹角φ₃分成n份（φ₃可以设置为30°≤φ≤90°），用

φ_3-i表示φ₃的第i份，φ_3-i与所述环带划分的r_2-i一一对应，将φ_3-i代入光通量公式，再将每一角度内光通量等于所述每一份半圆形环带区域的能量，算出对应的φ_3-i数值。

所述反射器9的自由曲面的形成方法中运用折射定律通过数值计算得到光学透镜自由曲面上的一条自由曲线，是先设初始点的夹角φ₃值为30°，然后设定反射器9的平面与LED芯片12发光面之间的距离，即确定了光入射面的位置，将以上确定的初始值代入折射定律的矢量公式进行计算，得到光出射面即自由曲面上的一条自由曲线。

Claims (5)

1.一种LED摩托车前照灯用反射器自由曲面的形成方法，包括同一个前照灯里的远光灯用反射器自由曲面的形成方法和近光灯用反射器自由曲面的形成方法，其特征是：所述远光灯为一种，其LED芯片发光面与照明面平行，所述近光灯为二种，即其LED芯片发光面与照明面垂直的近光灯一和其LED芯片发光面与照明面平行的近光灯二，其中各反射器自由曲面的形成方法是：

远光灯用反射器的自由曲面的形成方法为：以LED芯片发光面的中心点为坐标原点O₁建立直角坐标系，LED芯片发光面所在平面为X₁O₁Y₁平面，过原点并与X₁O₁Y₁平面垂直的轴为Z₁轴，其中X₁O₁Z₁平面为水平面，在坐标原点O₁前方距离25米处、与Z₁轴交点为o₁且平行于X₁O₁Y₁平面的平面x₁o₁y₁设为照明面，点o₁为照明面的中心点，将反射器的前部在照明面上的照明区域设定为处在照明面中心点o₁下方的圆形区域，将反射器的后部在照明面上的照明区域设定为以照明面中心点o₁为中心的椭圆形区域，然后分别对该圆形区域进行环带划分和对该椭圆形区域进行网格划分，再运用能量守恒定律对光源立体角进行划分，然后运用折射定律通过数值计算得到反射器的前部自由曲面上的一条自由曲线，将自由曲线绕Z₁轴旋转360°得到反射器的前部自由曲面模型，运用折射定律通过数值计算得到反射器的后部自由曲面上的一系列自由曲线，然后由这些自由曲线组成反射器的后部自由曲面模型；

近光灯一用反射器的自由曲面的形成方法为：所述反射器采用部分椭球面形的反射器，以LED芯片发光面的中心点为坐标原点O₂建立直角坐标系，以LED芯片发光面所在平面为X₂O₂Z₂平面，过点O₂并垂直于X₂O₂Z₂平面的轴为Y₂轴，其中X₂O₂Z₂平面为水平面，在点O₂前方距离25米处、与Z₂轴交点为o₂且平行于X₂O₂Y₂平面的平面x₂o₂y₂设为照明面，点o₂为照明面的中心点，把照明面上的照明区域设定为照明面的中心点o₂下方的以y₂轴对称的正倒梯形区域，然后对该正倒梯形区域进行网格划分，再运用能量守恒定律对光源立体角进行划分，然后运用折射定律通过数值计算得到反射器的自由曲面上的一系列自由曲线，然后由这些自由曲线组成自由曲面模型；

近光灯二用反射器的自由曲面的形成方法为：以LED芯片发光面的中心点为坐标原点O₃建立直角坐标系，LED芯片发光面所在平面为X₃O₃Y₃平面，过原点O₃并与X₃O₃Y₃平面垂直的轴为Z₃轴，其中X₃O₃Z₃平面为水平面，在坐标原点O₃前方距离25米处、与Z₃轴交点为o₃且平行于X₃O₃Y₃平面的平面x₃o₃y₃设为照明面，点o₃为照明面的中心点，将照明面上的照明区域设定为照明面中心点o₃下侧的半圆形区域，然后对该半圆形区域进行环带划分，再运用能量守恒定律对光源立体角进行划分，然后运用折射定律通过数值计算得到反射器的上部自由曲面上的一条自由曲线和反射器的下部自由曲面上的一条自由曲线，将二条自由曲线各绕Z₃轴旋转180°合并得到整个反射器的自由曲面模型。

2.按权利要求1所述的LED摩托车前照灯用反射器自由曲面的形成方法，其特征是对远光灯用反射器的前部的该圆形区域进行环带划分，是首先通过y₁轴的负半径确定圆形区域的圆心和半径r₁，然后将半径r₁分成n份，以r_1-k表示等分后半径r₁的第k份，然后在相同的圆心上，以r_1-k为半径画圆圈，将该圆形区域划分为圆形环带区域；反射器的前部的自由曲面的形成方法中运用能量守恒定律对光源立体角进行划分，是把出射光线G₁与Z₁轴正方向的夹角φ₁分成n份，用φ_1-k表示φ₁的第k份，φ_1-k与所述环带划分的r_1-k一一对应，将φ_1-k代入光通量公式，再将每一角度内光通量等于所述每一份半圆形环带区域的能量，算出对应的φ_1-k数值；反射器的前部自由曲面的形成方法中运用折射定律通过数值计算得到反射器的前部自由曲面上的一条自由曲线，是先设初始点的夹角φ₁值为30°，然后设定反射器的前部的平面与LED芯片发光面之间的距离，即确定了光入射面的位置，将以上确定的初始值代入折射定律的矢量公式进行计算，得到光出射面即自由曲面上的一条自由曲线。

3.按权利要求1所述的LED摩托车前照灯用反射器自由曲面的形成方法，其特征是对远光灯用反射器的后部的该椭圆形区域进行环带划分，是首先把椭圆形区域的椭圆长半轴a和短半轴b分别等分成n份，以a_i和b_i分别表示等分后长半轴a的第i份和短半轴b的第i份，然后以照明面中心点o₁为中心，将照明区域划分为n份椭圆形环带区域，然后将照明面上任意一点和点o₁的连线与X轴的夹角ω等分成m份，以ω_j表示等分后ω的第j份，以点o₁为端点，与X轴的夹角为ω_j的射线束将每一份椭圆形环带区域再细分为m份，这样将该椭圆形区域划分成m×n个网格；反射器的后部的自由曲面的形成方法中运用能量守恒定律对光源立体角进行划分，可以是把出射光线G₂与Z₁轴正方向的夹角φ₂分成n份，用φ_2-i表示φ₂的第i份，φ₂与所述网格划分的a_i和b_i一一对应，把出射光线G₂在X₁O₁Y₁平面上的投影与X₁轴的夹角θ分成m份，用θ_j表示θ的第j份，θ_j与所述网格划分的ω_j一一对应，将φ_2-i和θ_j代入光通量公式，再将每一角度内光通量等于所述每一个小网格区域的能量，算出对应的φ_2-i和θ_j数值；反射器的后部自由曲面的形成方法中运用折射定律通过数值计算得到光学透镜自由曲面上的一系列自由曲线，是先设初始点的夹角φ₂值为0°，然后设定反射器的后部的平面与LED芯片发光面之间的距离，即确定了光入射面的位置；固定夹角θ的值，通过改变夹角φ₂的值，将以上确定的初始值代入折射定律的矢量公式进行计算，得到光出射面即自由曲面上的一条自由曲线；再通过分别固定不同的夹角θ的值，并改变夹角φ₂的值，便可分别进行计算得到自由曲面上的一系列自由曲线。

4.按权利要求1、2或3所述的LED摩托车前照灯用反射器自由曲面的形成方法，其特征是所述近光灯一用反射器的自由曲面的形成方法中对该正倒梯形区域进行网格划分，是首先把正倒梯形区域的上底半长p和下底半长q分别等分成n份，分别用p_i和q_i表示p和q的第i份，将对应的p_i和q_i一一用直线相连，再将正倒梯形区域的高h等分为m份，用h_j表示h的第j份，然后在正倒梯形区域上以h_j为纵坐标画水平线，这样就将正倒梯形区域划分成m×n个网格；所述反射器的自由曲面的形成方法中运用能量守恒定律对光源立体角进行划分，是把出射光线G₃与Z₂轴正方向的夹角α分成n份，用α_i表示α的第i份，α_i与所述网格划分的p_i和q_i一一对应，把出射光线G₃在X₂O₂Y₂平面上的投影与X₂轴的夹角β分成m份，用β_j表示β的第j份，β_j与所述网格划分的h_j一一对应，将α_i和β_j代入光通量公式，再将每一角度内光通量等于所述每一个小网格区域的能量，算出对应的α_i和β_j数值；所述反射器的自由曲面的形成方法中运用折射定律通过数值计算得到发射器自由曲面上的一系列自由曲线，是先设初始点的夹角α值为0°，然后设定反射器的平面与LED芯片发光面之间的距离，即确定了光入射面的位置；固定夹角β的值，通过改变夹角α的值，将以上确定的初始值代入折射定律的矢量公式进行计算，得到光出射面即自由曲面上的一条自由曲线，再通过分别固定不同的夹角β的值，并改变夹角α的值，便可分别进行计算得到自由曲面上的一系列自由曲线。

5.按权利要求1、2或3所述的LED摩托车前照灯用反射器自由曲面的形成方法，其特征是所述近光灯二用反射器的自由曲面的形成方法中对该半圆形区域进行环带划分，是以照明面中心点o₃为圆心，将半圆形区域的半径r₂分成n份，以r_2-i表示等分后半径r₂的第i份，然后在相同的圆心上，以r_2-i为半径画半圆圈，将该半圆形区域划分为半圆形环带区域；所述反射器自由曲面的形成方法中运用能量守恒定律对光源立体角进行划分，是把出射光线G₄与Z₃轴正方向的夹角φ₃分成n份，用φ_3-i表示φ₃的第i份，φ_3-i与所述环带划分的r_2-i一一对应，将φ_3-i代入光通量公式，再将每一角度内光通量等于所述每一份半圆形环带区域的能量，算出对应的φ_3-i数值；所述反射器的自由曲面的形成方法中运用折射定律通过数值计算得到光学透镜自由曲面上的一条自由曲线，是先设初始点的夹角φ₃值为30°，然后设定反射器的平面与LED芯片发光面之间的距离，即确定了光入射面的位置，将以上确定的初始值代入折射定律的矢量公式进行计算，得到光出射面即自由曲面上的一条自由曲线。