CN104534378A - 地面交通工具区域对应指向配光型led灯 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种地面交通工具区域对应指向配光型LED灯，包括：LED光源，配光器，反光器，遮光罩；配光器位于所述LED光源的部分光线的路径上，部分光线透过配光器并被折射出去以提供主照明区的照明，配光器还在主照明区与右侧暗区、主照明区与侧照明区之间直接形成明暗清晰的截止线；反光器设置在LED光源和配光器的外围，以分别将所述LED光源的部分光线反射至侧照明区、旁高照明区、其他需要作均匀补光衔接照明区；反光器还直接形成水平线向上成45°斜线至水平垂直距25cm转向水平的折线或者反光面经过旋转形成水平线向上15°斜线；遮光罩将配光器和反光器包角以外的第五部分光线遮蔽掉，消除漏光。

Description

地面交通工具区域对应指向配光型LED灯

技术领域

本发明涉及LED灯，特别涉及一种用于地面交通工具上的区域对应指向配光型LED灯。

背景技术

前照灯，也叫前大灯，安装于交通工具例如汽车的头部两侧，用于夜间照明。由于前照灯的照明效果直接影响夜间行车驾驶的操作和交通安全，因此世界各国交通管理部门多以法律形式规定了其照明标准。随着技术的不断发展，过去那种白炽真空灯已先后被淘汰，现在汽车的前照灯以卤素灯、氙气灯为主。

交通工具的前照灯例如汽车前照灯有其独特的配光结构，根据发光的类型也可分为远光灯和近光灯。例如远光灯发出的灯光经灯罩反射体反射后径直向前射去，以形成“远光”。近光灯发出的光需要用遮光板挡掉灯罩反射体的上半部分，其反射出去的光线都是朝下铺洒射向地面，以形成“近光”，从而不会给对面来车的驾驶者造成眩目。

前照灯对近光的光照的分配有着很严格的要求，以右边规则行驶车辆的近光灯为例，如图1A至图1D所示，根据一些配光标准(例如ECE R112)，在前照灯呈现近光模式时，在宽度为7920mm的垂直配光屏上，h-h’线以下的明区需要到达一定的光强，中心线V-V’左侧Hh线上方为暗区,图中B50L为对面车道上50米的车辆驾驶员眼睛位置，光强要求在650cd以下，避免光强过高产生眩目。中心线V-V’左侧Hh’线下方为主照明区域。右侧15°斜线HH₃，或者45°斜线HH₁至水平垂直距25cm转向水平的折线HH₁→H₁H₂→H₂H₄的上方为暗区，下方为旁高照明区和主照明区。右侧旁高照明区为驾驶员提供了右侧马路照明和路标照明，同时又设定了BR点的最大光强不超过1750cd要求，避免靠近车辆的行人产生眩目引起的交通安全事故。75L和50L为对面车道上75米和50米的地面位置最大光强不超过10600cd、13200cd，避免光强过高地面反射影响对面驾驶员行车安全。75R、50R为驾驶员车道上75米和50米右侧地面主照明，光强最小值10100cd。50V为驾驶员正前方50米地面主照明，光强最小值5100cd。25L、25R为驾驶员左右侧25米地面照明，光强最小值1700cd。ZoneI为驾驶员25米以内地面主照明，光强最大值不超过2倍的50R测试点，防止近距离地面光强过高而远处光强低。ZoneIV为驾驶员25米至50米范围地面主照明区。ZoneII为明暗截止线和主照明区。ZoneIII为明暗截止线上面暗区，所有的测试点区域内光强不超过625cd，以免引起对面车辆和行人产生眩目引起的安全隐患，同时需要一定的照明，因此必须满足图1C的最小值要求。

图1E至图1H为地面交通工具区域照明其它光学要求标准光型，例如左右对称前照灯以及前雾灯，旁高照明垂直光型前照灯，45斜线至水平线光型前照灯，中心聚光的远光灯。

LED作为新型光源，自身有着其他照明光源所没有的许多优点，譬如低电压、长寿命、体积小、重量轻、响应快、无辐射、无污染及耐各种恶劣条件,并且LED发光方向是单面性的(传统光源都是体积的360°)，更有利于光线的收集利用，提高光利用率等优点。因此以LED为光源制作LED前照灯是一个新的发展趋势，但是现有的LED灯较难达到前照灯标准中在配光屏上的明区的光强要求，而且也不容易形成很明显的明暗截止线，而大多数白光LED照明灯具通常在采用光学透镜配光时容易产生蓝光溢出现象，即不容易提供理想的LED近光灯照明。

如图2所示是一种传统的LED前照灯的结构示意图，其包括椭球反光体10、遮光屏20以及透镜30，根据椭球反光体10的几何特性，它存在两个焦点F1以及F2。LED光源40放在其中一个焦点F1上，LED光源40发出的光束通过椭球反光体10反射而汇聚到另外一个焦点F2上，而椭球反光体10的第二焦点F2又恰恰是透镜30的焦点附近，根据透镜30的性质，焦点F2上发射出的光线通过透镜30的折射，输出的应当是平行光。根据这个原理，就可以根据要求适当的改变椭球反光体10的形状，或者透镜30的形状，目的使从透镜30出来的光水平扩散，然后在透镜30的焦点处放置一块形状遮光屏20，从而以光线投影的方式达到在垂直分光屏的右侧形成水平线向上成45°斜线至水平垂直距25cm转向水平的折线以及在垂直分光屏上的左侧水平线的明暗截止线的目的。这种传统的LED前照灯需要设置形状遮光屏20来控制光线的射出区域分配，而LED光源40产生180度范围的光，不可避免地，有相当一部分的光束因为被遮光屏20所遮挡而造成了浪费，并且也使能有效射向车辆前下方的漫射光的光强相对不够。另外由于焦点F2与透镜30的距离较长，造成透镜30厚度较厚，注塑成型困难，以及光在透镜内部经过的路径较长，光损较大。

需要提出的是，大部分LED前照灯配光在采用光学透镜时，还存在色散问题，同一种材料的光学透镜对应不同波长的光的速度和折射率是不一样的。太阳光经过三角棱形透镜时，光会分成红、橙、黄、绿、靛、蓝和紫，波长越长折射率越小,波长越短折射率越大。如图2所示的传统LED前照灯是通过微移动透镜30与焦点F2的距离来减弱色散问题。还有就是运用于相机透镜领域的消色散透镜，例如采用如图3所示结构，凸透镜31和凸透镜33中间放凹透镜32使色散抵消，从而消除色散问题，但由于此原理结构复杂，焦点较长，不适合运用于前照灯光学透镜。

垂直分光屏中心线右侧的水平线向上成45°斜线至水平垂直距25cm转向水平的折线目前有两种方法形成。一种方法是如图2所示的采用遮光屏20来做成的45°斜线以及转至水平折线。另外一种方法是直接采用反光器反射形成水平线向上成45°斜线至水平垂直距25cm转向水平的折线，由于反光器片状表面是LED芯片尺寸和形状的放大作用，因此其很难直接形成45°斜线以及转至水平的光型。

前照灯还存在散热问题，由于LED光源是属于发光二极管电子元器件，温度将直接影响LED光源的寿命问题，如果灯具功率过大，散热器体积将会很大，重量很重，不利于车辆上的运用，需要强制冷却装置，强制冷却装置的寿命又直接影响到前照灯的寿命和结构复杂程度，因此只有把前照灯的光利用率提高，LED驱动效率提高，降低灯具的功率耗散，从而减小发出的热量将是未来趋势。

另外，未来的前照灯的发展也更趋向于人性化的发展。其中一个方向就是在交通工具如汽车转弯时需要增加侧向照明角度，以提高行车安全。也就是说，如汽车在行驶过程中，当遇到转弯时，在转弯前就要能看清前方道路。而现有LED的前照灯，如上述的具有反光体10、遮光屏20的前照灯，其光利用率太小，发光角度小，造成光斑左右角度的照明不会太大。而现有技术提供了两种主要解决方案。一种是在后视镜上加装侧照明灯，当方向盘打转时，输出信号使后视镜加装的侧照明灯点亮，以照亮前面的弯道路面。另外一种是前照灯可以自动调节方向，更具体地，当方向盘打转时，或上下坡时，输出信号使前照灯转动方向，以将光斑移动到前方弯道路面。这两种方案都有相应的缺陷，前者需要加装侧照灯，需要采样方向盘信号，增加系统的复杂性。而后者采用传统的机械原理，存在机械故障，并且响应时间慢。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种地面交通工具区域对应指向配光型LED灯，其应用于交通工具如汽车上，能达到足够的光强以照亮前方的道路，又不会产生眩光，从而确保能有效并安全的使用。

本发明的另一目的在于提供一种地面交通工具区域对应指向配光型LED灯，其LED光源发出的光，可以对应投射到LED前照灯在垂直配光屏上的预定光型要求的区域。

本发明的另一目的在于提供一种地面交通工具区域对应指向配光型LED灯，其以LED发光体为光源，从而节能、耐用并且环保。

本发明的另一目的在于提供一种地面交通工具区域对应指向配光型LED灯，其中在LED光源的LED发光体的光线路径上设置有配光器，LED光源发出的光线直接透过配光器并被折射后，在垂直配光屏上直接形成明暗清晰截止线，无需放置遮光屏，从而提高了LED光源的有效利用率，从而使所述LED前照灯在配光屏上的明区达到符合要求的光强。

本发明的另一目的在于提供一种地面交通工具区域对应指向配光型LED灯，其中配光器为水平密集片状曲面混合的非球面、非旋转凸透镜,表面水平分割成密集片状曲面，靠近光轴水平上一小段以黄光对应折射率进行设计平行光，靠近光轴水平下一小段以蓝光对应折射率进行设计平行光，平行的黄光和平行蓝光混合成白光；根据近光轴水平上和下一小段的比例来调节黄光和蓝光的混合比例，从而消除色差；将所述的光轴水平上一小段的再往上面部分曲面逐渐往水平面下扩散；将所述的光轴水平下一小段的再往下面部分曲面逐渐往水平面下扩散；配光器左右大角度的光线经过凹状或者凸条状结构，消除大角度光线的色差，从而使所述LED前照灯具有高质量白光照明光色，消除溢蓝溢黄现象。

本发明的另一目的在于提供一种地面交通工具区域对应指向配光型LED灯，其中配光器与LED光源之间的距离比较近(本案例距离为25mm)，所述距离近使配光器的厚度较小，有利于注塑成型，适用于大规模生产应用，以及所述的距离近使配光器收集LED光源的光线包角更大，以及LED光线经过配光器的路径较短，光损较小，提高光利用率。

本发明的另一目的在于提供一种地面交通工具区域对应指向配光型LED灯，其中所述LED光源周围设置有一个反光器，以将所述LED光源投射到所述反光器上的光线进行分配，防止光线向前上方投射产生眩光，影响对方交通工具的驾驶者。反光面经过切割直接形成水平线向上成45°斜线至水平垂直距25cm转向水平折线的明暗截止线，无需采用形状遮光屏来形成所述的45°斜线至水平垂直距25cm转向水平的折线，提高光利用率。

本发明的另一目的在于提供一种地面交通工具区域对应指向配光型LED灯，其中遮光罩将配光器和反光器包角以外的光线遮蔽掉，消除漏光，以确保避免出现与配光要求相冲突的杂散光。

本发明的另一目的在于提供一种地面交通工具区域对应指向配光型LED灯，其中所述LED光源可以包括多个LED发光体，所述多个LED发光体可以排列成一列或多列的阵列，相比于以传统LED发光体的阵列，本发明的LED发光体可以搭配配光器和反光器以产生聚光的作用，从而使LED光源发出的光更加均匀，不出现暗区。

本发明的另一目的在于提供一种地面交通工具区域对应指向配光型LED灯，其中不需要提供传统LED前照灯所需要的形状遮光屏，从而使更大限度的发挥LED光源的作用，使需要光亮的区域具有更高的光强。

本发明的另一目的在于提供一种地面交通工具区域对应指向配光型LED灯，其中所述LED光源可以沿着与反光器的中心线轴线平行的方向并且向外设置，从而使所述LED光源可以环射向所述反光器，并籍由所述反光器将光线汇聚到需要的区域，从而增强了LED光源的光利用效率，而不像传统LED前照灯中的LED光源垂直地安装在沿着椭球反光体中心轴线的一个安装板上，导致为了防止前照灯发出的光线向上投射，一开始从LED光源向下发出的光源就被阻挡而使光强的利用效率很低。

本发明的另一目的在于提供一种地面交通工具区域对应指向配光型LED灯，其反光器具有龟背状反光面，从而使光线被反射后到达配光屏上预定区域，以符合近光的要求，所述龟背状反光面的设计可以通过电脑软件的模拟计算而得，例如通过确定所述LED前照灯在垂直配光屏上的光型要求后，根据电脑软件的在逆向得到所需的反光器的形状，从而使本发明的所述LED前照灯设计难度降低并且制造工艺相对简单。

本发明的另一目的在于提供一种地面交通工具区域对应指向配光型LED灯，其功耗和发热更低，从而使灯具结构简单，可靠性提高并且成本降低，适合大规模生产应用。

为达到以上目的，本发明提供一种地面交通工具区域对应指向配光型LED灯，用于一主照明区、一侧照明区、一旁高照明区以及其他需要作均匀补光的补光照明区配光要求的照明，所述地面交通工具区域对应指向配光型LED灯包括：

一LED光源：

一配光器，所述配光器位于所述LED光源的第一部分光线的路径上，所述的第一部分光线透过配光器并被折射出去以提供所述主照明区的照明，所述配光器还在主照明区与右侧暗区、主照明区与侧照明区之间直接形成明暗清晰的截止线；

一反光器，所述反光器设置在所述LED光源和配光器的外围，其包括一侧照明反射区、一旁高照明反射区以及其他需要作均匀补光的补光反射区，以分别将所述LED光源的第二部分光线、第三部分光线、第四部分光线反射至所述侧照明区、所述旁高照明区、所述其他需要作均匀补光反射衔接照明区；所述反光器还直接形成水平线向上成45°斜线至水平垂直距25cm转向水平的折线或者反光面经过旋转形成水平线向上15°斜线；

一遮光罩，该遮光罩配置在所述配光器的外围，以将配光器和反光器包角以外的第五部分光线遮蔽掉，消除漏光，以确保避免出现与配光要求相冲突的杂散光。

根据本发明的一个优选实施例，所述地面交通工具区域对应指向配光型LED灯是前照灯，经过所述配光器折射后的光线汇聚到所述地面交通工具前下方的所述主照明区。

根据本发明的一个优选实施例中，所述配光器与所述LED光源之间的距离为20～50mm，所述配光器的厚度为4～15mm。

根据本发明的一个优选实施例，所述配光器为水平密集片状曲面混合的非球面、非旋转凸透镜，所述的第一部分光线经过其折射后在主照明区与右侧暗区、主照明区与侧照明区之间直接形成明暗清晰的截止线。

根据本发明的一个优选实施例，所述配光器垂直方向分为四段配光单元，配光器的光轴上下各为两段配光单元，以所述LED光源的光轴对称设置，其中第一段配光单元的下缘与第二段配光单元的上缘邻接并分设在所述LED光源的光轴上、下位置，第三配光单元和第四配光单元分设在所述配光器的上、下位置，其中第三配光单元的下缘与第一配光单元的上缘邻接，第四配光单元的上缘与第二配光单元的下缘邻接；所述第一段配光单元和第二段配光单元折射出来的光线与水平线平行或者略微向下，所述第三段配光单元和第四段配光单元折射出来的光线为逐渐向下扩散的光线。

根据本发明的一个优选实施例，所述第一段配光单元和第二段配光单元为垂直聚光单元，第一段配光单元逐渐往上远离所述LED光源的光轴的光线以黄光为折射率设计成黄光水平平行光出射出去，第二段配光单元逐渐往下远离所述LED光源的光轴的光线以蓝光为折射率设计成蓝光水平平行光出射出去。

根据本发明的一个优选实施例，第一段配光单元和第二段配光单元的表面分隔成密集的片状曲面。

根据本发明的一个优选实施例，所述配光器向下旋转一γ角，γ角的角度范围为0°～2°。LED光源所发出光线经过配光器第一段配光单元和第二段配光单元垂直聚光作用，在垂直配光屏上会形成LED芯片垂直尺寸放大，放大倍数跟LED光源和配光器之间的距离成反比，距离越近放大倍数越大，距离越远放大倍数越小，明暗截止线就越清晰。由于LED芯片尺寸在配光屏垂直方向有一定的放大作用，对称轴为水平线hh，需配光器向下旋转γ角，使明暗截止线在水平线hh以下。

根据本发明的一个优选实施例，在所述配光器的左右两侧各至少设置有一条凹形条或凸形条。

根据本发明的一个优选实施例，所述配光器的左右出光角度大于20°。

根据本发明的一个优选实施例，所述配光器的表面经过梯形分隔且表面的中心下沉形成一种菲涅尔透镜。

根据本发明的一个优选实施例，所述反光器的内表面是龟背状分割的反射表面，反光表面经过切割直接形成水平线向上成45°斜线至水平垂直距25cm转向水平的折线或者反光面经过旋转形成水平线向上15°斜线，以及所述旁高照明反射区、所述侧照明反射区以及其他需要作均匀补光的衔接照明的补光反射区。

根据本发明的一个优选实施例，所述的地面交通工具区域对应指向配光型LED灯还包括一透光外罩，所述LED光源发出的光分别经由所述配光器的折射作用以及所述反光器的反射作用后再穿过所述透光外罩，所述透光外罩提供保护作用。

根据本发明的一个优选实施例，所述透光外罩是用于改善所述LED灯的灯光质量的一种结构透镜。

根据本发明的一个优选实施例，所述反光器形成一容纳腔并具有开口，所述LED光源设置在所述容纳腔内，并且所述LED光源发出的所述的第二部分光线、第三部分光线以及第四部分光线到达所述反光器的内表面上被反射后从所述开口投射出去，从而所述LED光源发出的光分别经由所述配光器的折射作用以及所述反光器的反射作用被导引向预定配光区域。

根据本发明的一个优选实施例，所述LED光源包括一个或多个LED发光体，其中所述多个LED发光体排列成一个阵列。

根据本发明的一个优选实施例，所述LED光源沿着与所述反光器的中心轴线平行的方向并朝着所述反光器的所述开口设置。

根据本发明的一个优选实施例，所属交通工具区域对应指向配光型LED灯还包括至少一安装构件，以连接所述LED光源、遮光罩和所述配光器。

据本发明的地面交通工具区域对应指向配光型LED灯的有益效果在于，其通过区域对应的方式形成所需要的配光光型，从而得到想要的光斑并且具有足够的光强。

附图说明

图1A至图1D前照灯右行驶车辆在配光屏上的配光要求图,。

图1E至图1H是在配光屏上的几种配光要求的示意图。

图2是一种传统LED前照灯的结构示意图。

图3是消色散透镜示意图。

图4A是根据本发明配光器的表面示意图。

图4B为本发明所述配光器的第一部分光线透过配光器并被折射出去以提供所述主照明区的照明示意图。

图4C是本发明配光器的光斑图。

图5A是本发明现有反光器反射面的结构示意图。

图5B为本发明的反光器反射面的结构示意图。

图5C为图5A所示现有反光器的反射面20B和反射面20G反射的光斑图。

图5D为图5B所示本发明反光器的反射面20B和反射面20G反射的光斑图。

图5E为本发明反光器所有反射面反射的光斑图。

图6A为本发明一种地面交通工具区域对应指向配光型LED灯的爆炸示意图。

图6B为本发明一种地面交通工具区域对应指向配光型LED灯的剖视图。

图6C为本发明一种地面交通工具区域对应指向配光型LED灯的外观示意图。

图7A为本发明一种地面交通工具区域对应指向配光型LED灯的LED发光源的结构示意图。

图7B为图7A的俯视图。

图7C本发明一种地面交通工具区域对应指向配光型LED灯的LED发光源的立体示意图。

图8是本发明的地面交通工具区域对应指向配光型LED灯在配光屏上形成的近光光斑图。

图9是本发明的地面交通工具区域对应指向配光型LED灯在配光屏上形成的远光光斑图。

图10A为本发明的地面交通工具区域对应指向配光型LED近光灯的电压、电流测试显示图。

图10B至图10C为本发明的地面交通工具区域对应指向配光型LED近光灯的实验室测光数据显示图。

具体实施方式

如图4A至图7C所示是根据本发明的一个实施例的地面交通工具区域对应指向配光型LED灯。该地面交通工具区域对应指向配光型LED灯用于交通工具上的照明，例如应用于汽车前照灯，以提供足够强的光照以照亮前方的道路，又不至于对前方驶来的车辆的驾驶者者产生炫目的效果，从而得以安全有效地使用。

具体地，该地面交通工具区域对应指向配光型LED灯包括—LED光源100，一反光器200，一配光器300，一遮光罩400，以及一透光外罩500。

LED光源100能够达到前照灯对于远光的要求，所以可以直接制作成远光前照灯。

而在本发明中，主要讨论近光LED前照灯的形成。本发明的LED前照灯还包括用来汇聚光线的反光器200和配光器300，反光器200设置在LED光源100的周围，配光器300设置在LED光源100的光线路径上，从而LED光源100的一部分光从LED光源100发出的光到达反光器200后被反射直接形成45°斜线转至水平折线，另一部分的光线透过配光器300折射直接形成水平线明暗截止线，反光器200和配光器300包角以外的光线被遮光罩400消除，从而防止光线向上投射形成眩光而影响前方驶来车辆的驾驶员。

LED光源100包括一个或多个LED发光体110，每个LED发光体110的光线路径上可以设置有对应的配光器300。LED光源100安装在一块散热板700上，以便于散热。

配光器300为水平密集片状曲面混合的非球面、非旋转凸透镜,射入光线经过其折射后在配光屏上形成明暗清晰截止线,靠近光轴的水平上部分和下部分的不同波长光经过混合,减轻水平明暗截止线交界处因色散而产生的溢蓝光、溢黄光现象。以蓝光+荧光粉白光LED光源的近光灯为例,配光器设计与如下因素有关：

(a)配光器300与LED光源100之间距离有关。配光器300与LED光源100的LED发光体110之间的距离越远，要达到足够的LED光线收集角，配光器300厚度就越厚，水平线明暗清晰就越清晰；配光器300与LED发光体110之间的距离越近，LED光线收集角越大，配光器300厚度就越小，但是水平线明暗清晰就越模糊，本实施例中，配光器300与LED光源100之间距离为25mm，厚度6.8mm。

(b)LED光源100的光线直接透过配光器300折射形成水平明暗清晰的截止线，如图2所示，传统的透镜30是旋转的非球面，折射到垂直配光屏上是一个圆圈光型，没办法直接形成水平明暗截止线。本发明的配光器300是由水平密集片状的曲面组成的。如图4A和图4B所示，水平方向的光可以根据设计需要，聚光的，或者水平逐渐扩散,不是拉伸结构；垂直方向的配光分为四大段配光单元330、340、350、360，每段配光单元330、340、350、360里面又分成若干小段，配光单元330、350靠近光轴中间段的垂直方向的光设计成与水平线平行，或者略向下，配光单元340、360上下段的垂直方向的光设计成逐渐向下扩散。

(c)LED光源100的光线直接透过配光器300折射形成水平明暗清晰的截止线,并消除色散问题，这点是至关重要的，如果不消除色散问题，又因焦点这么近，水平截止线就不清晰，很难达到近光灯光型要求。因为不同波长的光线对应同一种材料的折射率是不一样的，波长越长折射率越小,波长越短折射率越大。如图4B所示，入射角α1、α2越大，出射的蓝光和黄光之间的夹角β1、β2就越大，溢蓝溢黄现象就越严重，因此我们将靠近LED光源100的光轴的配光单元330、350作为垂直聚光设计，而不是把远离LED光源100的光轴的配光单元340、360也作为垂直聚光设计。将配光单元330、350表面分割成密集的片状曲面，配光单元330、350靠近LED光源100的光轴的光线，因为入射角α1、α2角小，出射的蓝光和黄光β1、β2夹角非常小，色散非常小，因此设计成水平平行光出射。配光单元330逐渐往上远离LED光源100的光轴的光线以黄光为折射率设计成黄光水平平行光出射，配光单元350逐渐往下远离LED光源100的光轴的光线以蓝光为折射率设计成蓝光水平平行光出射，黄光和蓝光因都是平行光，在垂直配光屏上重新混合，从而消除色散问题，改善灯光质量。

(d)配光器300的光学设计为水平略向下的水平明暗清晰的截止线，如图4B所示配光器300可以略朝下旋转γ角。

(e)由于配光器300水平左右的光是根据设计要求，设计成聚光的，或者逐渐水平扩散的，以及LED光源100的发光体110的方形芯片是线性排列，LED光源100的每个LED发光体110之间有间隙，LED发光体110侧面发出的蓝光比例高，因此经过配光器300的放大作用，水平左右大角度的光色差比较明显。为了消除这现象，配光器300左右两边设计增加310结构，其结构可以是凹的或者凸的条状结构，以消除色差问题。

(f)配光器300的水平左右扩散角的大小，如图1A至图1B所示，根据ECE标准要求左右只需要左右9°就可以满足要求，但实际驾驶车辆中，车辆在转弯时需要有适当的侧面照明以增加视野水平宽度，本案例的配光器300的左右出光角度大于20°，以提高行车安全，如图4C所示。

(g)配光器300的厚度可以近一步设计的更小，根据菲涅尔透镜原理，把配光器300表面分割成梯状形，中间厚的往下沉，重新拼合成类菲涅尔透镜结构的配光器。

配光器300位于对应的LED发光体110前方适宜的位置上。在一个具体的实例中，配光器300还提供有至少一个安装构件410，从而使配光器300藉由该安装构件410得以安装在对应在LED光源100的LED发光体110的光线路径上的适宜位置处。值的一提的是所述配光器300的作用是形成所需要的主要区域的照明，并且形成明显的明暗截止线，如图4C所示。而前述的遮光罩400安装在该安装构件410上。

LED光源100的LED发光体110设置在由反光器200界定的容纳腔内210中，反光器200可以与配光器300一起将LED发光体110发出的光进行汇聚。经过反光器200反射后的光和穿过配光器300的光被汇聚后然后投射到需要的方向，更具体地，反光器200的内表面反射后的光从反光器200的开口220向外投射。

另外，因为反光器200实质上是将LED光源100的LED发光体110发出的光导引着向各对应照明区、旁高照明区和均匀补光区投射，从而LED光源100在配光标准的配光屏上的h-h’线以下的主照明区和均匀补光照明区透射，从而使所述照明区其均匀度得到改善，以符合要求。而现在有技术中，如图2中所示，为了得到理想的近光效果并在配光屏上形成明暗截止线，其设置有遮光屏20以实现理想的的明暗截止并有效阻挡主照明区h-h’线以上的部分光线，从而使光源发出的光产生了很大部分浪费，而在本发明中LED光源发出的光100得到了有效的利用。

根据本发明的的这个实施例,本发明形成前照灯的旁高照明区以及水平线向上成45°斜线至水平垂直距25cm转向水平的折线与现有技术不相同。图2所示原理显示了采用形状遮光屏来实现45°斜线以及转至水平折线的明暗照明区的截变的现有设计理念。本发明直接采用反光器反射成旁高照明区以及水平线向上成45°斜线至水平垂直距25cm转向水平的折线的技术，由于反光器片状表面是LED芯片尺寸和形状的放大作用，LED芯片的形状是近似方形的，很难直接形成45°斜线以及转至水平的光斑。如图5A所示。反光器200A的片状表面200G和200B的位置，刚好与LED光源成一定的夹角，通过电脑软件仿真得出光型如图5C所示，有一定的45°斜线以及转至水平的光型，但是45°斜线还不够清晰，因此把图5A的片状表面200G的切割线200D重新切割，切割成如图5B所示的反光器200片状表面200A的切割线200F，反光器200的片状表面200A和200B通过电脑软件仿真如图5D光斑，45°斜线非常清晰。

如图1A至1F所示是一些前照灯的配光标准中，在图1E中，前照灯发出的光需要在垂直配光屏上h-h’线以下明区需要达到一定的光强。根据本发明的LED光源100完全可以达到上述要求，为了更好地防止眩目的要求，明区和暗区的交界需要被限定在h-h’线与H-H’线之间，并要形成明暗截止线。而图1F、图1G中，前照灯的光线可以向两侧有倾斜光束。更具体地，例如汽车的右侧前照灯允许右上侧有光束，左侧前照灯允许向左上侧有光束。图1H是远光灯的配光要求的光型。当然，这些配光要求只是作为举例，在实际使用中还可以有其他的具体的配光要求。

反光器200的龟背状分割的反光面的设计即是为了满足上述的配光要求。根据本发明的这个实施例，反光器200片状表面200A和200B形成旁高照明，水平线向上成45°斜线至水平垂直距25cm转向水平的折线光型，反光器200其它片状表面形成主照明区、侧照明区以增加水平视野的角度，用于看清路牌和路上的行人等，如图5E所示,为反光器200的光型图,左右水平出光角度大于20°，向下出光角度大于13°。向下的大角度光有利于车辆上下颠簸时，使车辆有更大的向下道路视野。

值得一提的是，图中所示的情形只作为举例而不用于限制本发明，本发明的反光器200的内表面也可以制造成所述LED前照灯其他所需光形成如图5E所示的光型。在实际用中，本发明的发明构思可以适用于根据具体的配光屏的要求来修改。而且为达到某一个预定光型，反光器200的结构可以有多种。而且经过反光器200反射后的光线与经过所述配光器300折射后的光线分别投射到的区域并不是完全分离的，当然也可以是有所重叠的。也就是说，例如，经过反光器200的反射后的光线也会有少量部分的光线投射到上述主照明区。

更值得一提的是，反光器200的龟背状分割的反光面还设置有其他需要做均匀补光的衔接照明的补光反射区200C。

也就是说，为了上述旁高照明区，和侧照明以及主照区之间的均匀衔接，反光器200上的补光反射区200C使上述三个照明区形成一个完整的光斑，如图8所示是本实例中的LED前照灯在配光屏上形成的光型。

在本发明中，反光器200的内表面不是光滑的表面，其在预定位置呈龟背状，以用于将达到反光器200的内表面的光线反射到所需的区域。

值得一提的是所述LED光源100可以沿着与反光器200的中心轴线平行的方向并且向外设置，从而LED光源100可以环射向反光器200，并藉由反光器200将光线汇聚到需要的区域，从而增强了LED光源10的光利用率，而不像已有LED前照灯中的LED光源垂直向上安装在沿着椭球反光体中线轴线的一个安装板上，导致为了防止前照灯发出的光线向上投射，一开始从LED光源向下发出的光就需要被遮挡掉，如图2中所示。也就是说，在本发明中，LED光源100的多个LED发光体110径向地朝向反光器200的开口220设置，而不是图2中所示的传统的前照灯中的安装方式，这使得这种传统的前照灯在图中所示S区域内的大约只有三分之一的光的被用于投射到有效照明区域，因而造成了极大的浪费。所以，本发明的地面交通工具区域对应指向配光型LED灯只需要较小的功率，就可以完全符合配光要求。

另外，还值得一提的是，正因为本发明的地面交通工具区域对应指向配光型LED灯的高效配光方式，其可以达到左右更宽角度的照明。也就是说，本发明的地面交通工具区域对应指向配光型LED灯的光线的预定投射区域可以向左右两侧进一步延伸，从而使光斑在左右两侧方向上有更宽的延展性，以提供了更宽角度的侧照。例如在现在的一些配光要求中，光线左右角度在9度至20度左右，而本发明的地面交通工具区域对应指向配光型LED灯能够提供足够亮的更宽角度的照明。从而使安装在交通工具如汽车上后，汽车转弯前，本发明的地面交通工具区域对应指向配光型LED灯的光线就会照射到前面弯道的路面，这样在汽车转弯前，驾驶员就能提前知晓前方路面的情况。而不需要现有技术中使前照灯随方向盘的转动而转动。也不需要在后视镜上安装侧照明灯。

该地面交通工具区域对应指向配光型LED灯还包括一透光外罩500起到保护元件的作用，同时还包括一壳体600，用以安装LED光源100、反光器200、配光器300、遮光罩400以及驱动电路700。

如上所述，光线从LED光源100的各个LED发光体110发出，并呈空间立体角方向散射，直接朝向反光器200的开口220发出的光线经穿过配光器300被折射后从开口220往外投射，而朝向四周的光会到达反光器200的内表面，并且在反光器200的内表面被反射后再投射出开口220，反光器200和配光器300收集以外的LED光经过遮光罩400消除，配光器300折射的一部分光线以及经过反光器200的内表面反射后的另一部分光线再穿过透光外罩500，从而使所述LED前照灯最终发出的光线在达到配光屏上后形成符合要求的配光光型，例如图1A至图1H所示的光型。值得一提的是，本发明的这种结构通过调整所述反光器200的形状和尺寸，也可以用来制造成LED前照灯的远光灯，远光灯标准要求中只有水平方向有测试点要求，垂直方向不做要求，然而现实中，例如车辆在高速公路上驾驶时，往往需要看清远处和近处的路牌，以免驶入错误车道。如图9所示,本发明设计可实现只在垂直方向增加了聚光，角度大于10°，而不像传统的远光灯设计理念，反光器包角以外的光线自由扩散，难以增加垂直向上方向的照明，这样光浪费比较大，同时又造成了光污染，影响其它车辆行驶安全。

图10A至图10C所示是根据本发明的一个实施例的地面交通工具区域对应指向配光型LED近光灯的工作电压、电流和配光测试数据。左右光型大于20°，左右大角度25L和25R测试点光强大于7500cd,整灯消耗功率12W，功耗较小，灯具散发出的热量较小，从而降低灯具散热系统的要求，简化了结构，提高了可靠性并降低了成本。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。

由此可见，本发明之目的已经完整并有效的予以实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中予以展示和说明，在不背离所述原理下，实施方式可做任意修改。所以，本发明包括了基于权利要求精神及权利要求范围的所有变形实施方式。

Claims (19)

1.一种地面交通工具区域对应指向配光型LED灯，用于一主照明区、一侧照明区、一旁高照明区以及其他需要作均匀补光的有关照明区配光要求的照明，其特征在于，所述地面交通工具区域对应指向配光型LED灯包括：

一LED光源；

一配光器，所述配光器位于所述LED光源的第一部分光线的路径上，所述的第一部分光线透过配光器并被折射出去以提供所述主照明区的照明，所述配光器还在主照明区与右侧暗区、主照明区与侧照明区之间直接形成明暗清晰的截止线；

一反光器，所述反光器设置在所述LED光源和配光器的外围，其包括一侧照明反射区、一旁高照明反射区以及其他需要作均匀补光的补光反射区，以分别将所述LED光源的第二部分光线、第三部分光线、第四部分光线反射至所述侧照明区、所述旁高照明区、所述其他需要作均匀补光衔接的有关照明区；所述反光器还直接形成水平线向上成45°斜线至水平垂直距25cm转向水平的折线或者反光面经过旋转形成水平线向上15°斜线；

一遮光罩，该遮光罩配置在所述配光器的外围，以将配光器和反光器包角以外的第五部分光线遮蔽掉，消除漏光。

2.如权利要求1所述地面交通工具区域对应指向配光型LED灯，其特征是前照灯、前雾灯，经过所述配光器折射后的光线汇聚到所述地面交通工具前方的所述主照明区。

3.如权利要求1所述地面交通工具区域对应指向配光型LED灯，其特征在于，所述配光器与所述LED光源之间的距离为20～50mm，所述配光器的厚度为4～15mm。

4.如权利要求3所述地面交通工具区域对应指向配光型LED灯，其特征在于，所述配光器为水平密集片状曲面混合的非球面、非旋转凸透镜，所述的第一部分光线经过其折射后在主照明区与右侧暗区、主照明区与侧照明区之间直接形成明暗清晰的截止线。

5.如权利要求4所述地面交通工具区域对应指向配光型LED灯，其特征在于，所述配光器垂直方向分为四段配光单元，配光器的光轴上下各为两段 配光单元，以所述LED光源的光轴对称设置，其中第一段配光单元的下缘与第二段配光单元的上缘邻接并分设在所述LED光源的光轴上、下位置，第三配光单元和第四配光单元分设在所述配光器的上、下位置，其中第三配光单元的下缘与第一配光单元的上缘邻接，第四配光单元的上缘与第二配光单元的下缘邻接；所述第一段配光单元和第二段配光单元折射出来的光线与水平线平行或者略微向下，所述第三段配光单元和第四段配光单元折射出来的光线为逐渐向下扩散的光线。

6.如权利要求5所述地面交通工具区域对应指向配光型LED灯，其特征在于，所述第一段配光单元和第二段配光单元为垂直聚光单元，第一段配光单元逐渐往上远离所述LED光源的光轴的光线以黄光为折射率设计成黄光水平平行光出射出去，第二段配光单元逐渐往下远离所述LED光源的光轴的光线以蓝光为折射率设计成蓝光水平平行光出射出去。

7.如权利要求6所述地面交通工具区域对应指向配光型LED灯，其特征在于，第一段配光单元和第二段配光单元的表面分隔成密集的片状曲面。

8.如权利要求7所述地面交通工具区域对应指向配光型LED灯，其特征在于，所述配光器向下旋转一γ角，γ角的角度范围为0°～2°。

9.如权利要求8所述地面交通工具区域对应指向配光型LED灯，其特征在于，在所述配光器的左右两侧各至少设置有一条凹形条或凸形条。

10.如权利要求9所述地面交通工具区域对应指向配光型LED灯，其特征在于，所述配光器的左右出光角度大于20°。

11.如权利要求10所述地面交通工具区域对应指向配光型LED灯，其特征在于，根据本发明的一个优选实施例，所述配光器的表面经过梯形分隔且表面的中心下沉形成一种菲涅尔透镜。

12.如权利要求1所述地面交通工具区域对应指向配光型LED灯，其特征在于，所述反光器的内表面是龟背状分割的反射表面，反光表面经过切割直接形成水平线向上成45°斜线至水平垂直距25cm转向水平的折线或者反光面经过旋转形成水平线向上15°斜线，配置成所述旁高照明反射区、所述侧照明反射区以及其他需要作均匀补光衔接照明的补光反射区。

13.如权利要求1所述地面交通工具区域对应指向配光型LED灯，其特征 在于，还包括一透光外罩，所述LED光源发出的光分别经由所述配光器的折射作用以及所述反光器的反射作用后再穿过所述透光外罩，所述透光外罩提供保护作用，该透光外罩可以根据不同车辆要求而具有不同的结构形状。

14.如权利要求13所述地面交通工具区域对应指向配光型LED灯，其特征在于，所述透光外罩是用于改善所述LED灯的灯光质量的一种结构透镜。

15.如权利要求1所述地面交通工具区域对应指向配光型LED灯，其特征在于，所述反光器形成一容纳腔并具有开口，所述LED光源设置在所述容纳腔内，并且所述LED光源发出的所述的第二部分光线、第三部分光线以及第四部分光线到达所述反光器的内表面上被反射后从所述开口投射出去，从而所述LED光源发出的光分别经由所述配光器的折射作用以及所述反光器的反射作用被导引向预定配光区域。

16.如权利要求15所述地面交通工具区域对应指向配光型LED灯，其特征在于，所述LED光源包括一个或多个LED发光体，其中所述多个LED发光体排列成一个阵列。

17.如权利要求15所述地面交通工具区域对应指向配光型LED灯，其特征在于，所述LED光源沿着于所述反光器的中心轴线平行的方向并朝着所述反光器的所述开口设置。

18.如权利要求1所述地面交通工具区域对应指向配光型LED灯，其特征在于，还包括至少一安装构件，以连接所述LED光源、遮光罩和所述配光器。

19.如权利要求1所述地面交通工具区域对应指向配光型LED灯，其特征还在于，也可以只采用配光器单独使用,以形成左右对称并具有截止线光型要求的前照灯，不需要配反光器。