CN105716023A - 一种汽车前照灯组件及汽车前照灯 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光学领域，特指一种汽车前照灯组件及汽车前照灯，所述汽车前照灯组件包括光源、聚光透镜组和控光透镜机构，所述聚光透镜组位于光源与控光透镜机构之间；所述控光透镜机构包括仅反射光束的反射面、以及将经反射面反射后的光束再产生折射的出射面；所述汽车前照灯，包括抛物面反光杯、及上述汽车前照灯组件，所述汽车前照灯组件置于抛物面反光杯内；其中光源发出的光束，通过聚光透镜组汇聚至反射面，经反射面反射的光束，从出射面折射至抛物面反光杯内壁后射向远方。本发明的汽车前照灯组件组件能对光线进行汇聚，利于光线朝一个方向照射，保证了足够的照射亮度。本发明的汽车前照灯能够实现光束的均匀分布，光束的远距离照射，且在远距离照射中光束不会发散，亮度均匀，强度高。
Description
技术领域
本发明涉及光学透镜领域，特指一种汽车前照灯组件及汽车前照灯。
背景技术
汽车前照灯是汽车中必不可少的部件，目前的汽车前照灯，通常采用单个灯泡放置于抛物面反光杯的焦点处来进行夜间照明，由于光源有一定的尺寸大小，通过一定尺寸的反光杯后光束难以有效控制准直，光束发散角较大，这样在远方一定距离处会存在光照不足的现象；目前消极的办法是增大灯泡的功率来解决这个问题，这样会给系统控制、使用寿命、环保及安全方面带来不利，更主要的问题是会使有效照明范围外的光强大幅度提升，这样会给对面来的车辆造成极大的视觉干扰，容易引发交通事故，这一现象众所周知。如果采用多组灯泡进行照明，虽然能够解决亮度不足和照射距离近的问题，但成本及外观方面又很难达到要求，这一矛盾的根源就是高光通量必然伴随光源的尺寸增大，而光源尺寸的增大必然导致光束发散角的增大，随着LED技术的不断发展，相信大功率小尺寸的LED光源会逐步得到一定程度的改善，但这种改善毕竟有限，LED光源的巨大优势众所周知，在目前汽车上应用也及其普及，但在应用到前照灯方面一直还存在技术上的诸多难题，因此，针对前照灯的LED光源及照明光路系统的开发一直是为该领域的一个热点和难题。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种汽车前照灯组件及汽车前照灯，该汽车前照灯组件能够将LED光源发出的光束，通过聚光透镜组的聚光作用和控光透镜机构的调节后，能够避免光束的发散，利于光束沿同一方向朝远方照射。本发明的汽车前照灯采用上述汽车前照灯照明组件，能够实现光束的均匀分布，光束的远距离照射，且在远距离照射中光束不会发散，亮度均匀，强度高。
本发明采用的技术方案如下：
本发明公开了一种汽车前照灯组件，它包括光源、聚光透镜组和控光透镜机构，所述聚光透镜组位于光源与控光透镜机构之间；所述控光透镜机构包括仅反射光束的反射面、以及将经反射面反射后的光束再产生折射的出射面；所述反射面与出射面相配合，使每一颗光源发出的光束经反射面、出射面后所形成的虚像点均在反光透镜机构的几何中心轴线上的同一位置处。
由于上述结构，所述光源发出光束后，其光束是发散的，不利于光束沿同一方向朝远方照射，因此通过聚光透镜组的设置可将光源发出的发散光束进行汇聚，并汇聚至控光透镜机构的反射面上，该光束经过反射面进行反射后，从出射面折射出；该反射面与出射面的结合，可使折射后的光束其反向延长线聚集于某一小区域内，或折射后的光束其反向延长线的交点在某一小区域内。由于常用的汽车前照灯，其反光杯内壁采用抛物面结构，因此将本发明汽车前照灯组件应用到汽车前照灯时，该反向延长线的交点或聚集区域刚好位于抛物面反光杯的焦点附近，从而确保光束经抛物面反光杯后平行射出。
进一步的，所述聚光透镜组包括相互并列的第一聚光透镜组与第二聚光透镜组；所述第一聚光透镜组与第二聚光透镜组均设于透镜座上；或第一聚光透镜组设于透镜座上，所述第二聚光透镜组设于控光透镜机构的底面上。
进一步的，所述第一聚光透镜组包括若干第一曲面透镜呈圆周阵列均匀布置于透镜座上，所述第二聚光透镜组包括若干第二曲面透镜呈圆周阵列均匀布置于透镜座上，所述第一曲面透镜与第二曲面透镜之间相互匹配设置并位于同一轴线上。
进一步的，所述第一聚光透镜组包括透镜座和第一曲面透镜，其中若干第一曲面透镜呈圆周阵列均匀布置于透镜座上；所述第二聚光透镜组包括若干第二曲面透镜，其中若干第二曲面透镜呈圆周阵列均匀布置于控光透镜机构的底面，其中第一曲面透镜与第二曲面透镜之间相互匹配设置并位于同一轴线上。
进一步的，所述控光透镜机构包括位于中部的内凹反射面、位于侧面的出射面、及位于底面的第二曲面透镜，所述出射面与反射面相连，所述反射面的内壁镀设有反射膜。
进一步的，所述光源包括若干LED光源，其中若干LED光源呈阵列均匀布置于同一圆周上，且所述LED光源位于透镜座远离控光透镜机构的一侧，所述LED光源、第一曲面透镜及第二曲面透镜相对应且几何中心位于同一轴线上。
由于上述结构，多个LED光源能够增加光照强度，LED光源成阵列排布能够使光束再传播过程中有较好的均匀性；每个LED光源发出的光束都是发散的，因此每个LED光源前方都要安装聚光透镜组来对光束进行汇聚，通过第一曲面透镜和第二曲面透镜的组合作用后，将光束进行汇聚，LED光源、第一曲面透镜及第二曲面透镜设置在同一轴线上，有利于光束的汇聚；进而保证光束能够沿同一个方向传播，而不会因光束的发散而损失部分光束。
进一步的，所述反射面由若干扇面形/扇形的反射单元拼接而成；其中反射单元同LED光源、第一曲面透镜及第二曲面透镜相匹配。
由于上述结构，反射面由若干扇面形/扇形的反射单元拼接而成，因此反射不再是连续的，每个扇面形/扇形的反射单元分别将光束反射到指定的区域，这样能够方便光束的调节，能够使光束集中，便于调整亮度的均匀性；每个扇面形/扇形的反射单元与每个LED光源相对应，则每个扇面形/扇形的反射单元反射对应LED光源发出的光束。
进一步的，所述出射面为光滑连续的环形曲面，该环形曲面为贝塞尔曲线以几何中心轴线环绕一周形成的曲面;或者所述出射面为若干轴线方向上依次拼接的环形面，其中任意两相邻环形面的拼接处，其曲率不连续。
由于上述结构，若出射面为光滑连续的环形曲面，则光束能够均匀的折射出去；若出射面曲率不连续，则通过不同的环形面能够将光束分布到不同的区域，便于光束进行调节。
进一步的，通过聚光透镜组的几何中心、及控光透镜机构的几何中心设有贯穿的通孔。
本发明公开了一种汽车前照灯，包括抛物面反光杯、及上述汽车前照灯组件，所述汽车前照灯组件置于抛物面反光杯内；其中光源发出的光束，通过聚光透镜组汇聚至反射面，经反射面反射的光束，从出射面折射至抛物面反光杯内壁后射向远方。
由于上述结构，所述光源发出光束后，通过聚光透镜组将光源组件发散出的光束进行汇聚，并汇聚至控光透镜机构的反射面上，该光束经过反射面进行反射后，从出射面折射出；折射出的光线再经抛物面反光杯内壁反射后射向远方。该反射面与出射面的结合，可使折射后的光束其反向延长线聚集于某一小区域内，或折射后的光束其反向延长线的交点在某一小区域内。由于汽车前照灯的抛物面反光杯内壁采用抛物面结构，该反向延长线的交点或聚集区域刚好位于抛物面反光杯的焦点附近，从而确保光束经抛物面反光杯后平行射出。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
该汽车前照灯组件能够将LED光源发出的光束，通过聚光透镜组的聚光作用和控光透镜机构的调节后，能够避免光束的发散，利于光束沿同一方向朝远方照射。本发明的汽车前照灯采用上述汽车前照灯照明组件，能够实现光束的均匀分布，光束的远距离照射，且在远距离照射中光束不会发散，能够使光束最大限度地保持亮度均匀且光照强度高。避免照射范围中出现内部暗，外部亮的现象。
附图说明
图1是本发明的原理图；
图2和图3是本发明的反射面和出射面图；
图4是本发明的透镜座；
图5是本发明的控光透镜机构；
图6是本发明的聚光透镜组结构图；
图7是本发明的出射面的环形面结构图；
图8和图9是本发明实施例6的结构原理图。
图中标记：1-反射面，2-出射面，3-LED光源，4-透镜座，5-第一曲面透镜，6-第二全面透镜，7-反射单元，8-环形面，9-凸缘反射面，10-凸缘折射面。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
如图1至6所示，本发明公开了一种汽车前照灯组件，它包括光源、聚光透镜组和控光透镜机构，所述聚光透镜组位于光源与控光透镜机构之间；所述控光透镜机构包括仅反射光束的反射面1、以及将经反射面1反射后的光束再产生折射的出射面2；所述反射面1与出射面2相配合，使每一颗光源产生的光束经反射面1、出射面2后所形成的虚像点均在控光透镜机构的几何中心轴线上的同一位置处。
所述聚光透镜组包括相互并列的第一聚光透镜组与第二聚光透镜组；所述第一聚光透镜组设于透镜座4上，所述第二聚光透镜组设于控光透镜机构的底面上。
所述第一聚光透镜组包括透镜座4和第一曲面透镜5，其中若干第一曲面透镜5呈圆周阵列均匀布置于透镜座4上；所述第二聚光透镜组包括若干第二曲面透镜6，其中若干第二曲面透镜6呈圆周阵列均匀布置于控光透镜机构的底面上，其中第一曲面透镜5与第二曲面透镜6之间相互匹配设置并位于同一轴线上。
所述第一曲面透镜和第二曲面透镜都为凸透镜；或第一曲面透镜为凸透镜，第二曲面透镜为凹透镜。本实施例中第一曲面透镜和第二曲面透镜都采用凸透镜。
所述控光透镜机构包括位于中部的内凹反射面1、位于侧面的出射面2、及位于底面的第二曲面透镜6，所述出射面2与反射面1相连，所述反射面1的内壁镀设有反射膜。
所述光源包括若干LED光源3，其中若干LED光源3呈阵列均匀布置于同一圆周上，且所述LED光源3位于透镜座4远离控光透镜机构的一侧，所述LED光源3、第一曲面透镜5及第二曲面透镜6相对应且几何中心位于同一轴线上。
所述透镜座4的形状可以是圆形、三角形、四边形、六变形等其他多边形；所述LED光源3、第一曲面透镜5和第二曲面透镜6可以呈圆周阵列、同心环阵列、矩形阵列或多边形阵列布置。本实施例中采用圆周阵列。
所述LED光源3的个数可以采用6个、8个、10个或12个，由于LED光源3会发热，为了散热效果好，LED光源3的个数采用6个。
由于第一曲面透镜5和第二曲面透镜6与LED光源3配合，则第一曲面透镜5和第二曲面透镜6各采用6个。
通过聚光透镜组的几何中心、及控光透镜机构的几何中心设有贯穿的通孔。该通孔便于汽车前照灯组件安装在车上。
所述光源发出光束后，其光束是发散的，不利于光束沿同一方向朝远方照射，因此通过聚光透镜组的设置可将光源发出的发散光束进行汇聚，并汇聚至控光透镜机构的反射面上，该光束经过反射面进行反射后，从出射面折射出；该反射面与出射面的结合，可使折射后的光束其反向延长线聚集于某一小区域内，或折射后的光束其反向延长线的交点在某一小区域内。由于常用的汽车前照灯，其反光杯内壁采用抛物面结构，因此将本发明汽车前照灯组件应用到汽车前照灯时，该反向延长线的交点或聚集区域刚好位于抛物面反光杯的焦点附近，从而确保光束经抛物面反光杯后平行射出。
实施例2
本实施例与实施例1大体相同，其不同之处在于：所述聚光透镜组包括相互并列的第一聚光透镜组与第二聚光透镜组；所述第一聚光透镜组与第二聚光透镜组均设于透镜座4上。
所述第一聚光透镜组包括若干第一曲面透镜5呈圆周阵列均匀布置于透镜座4上，所述第二聚光透镜组包括若干第二曲面透镜6呈圆周阵列均匀布置于透镜座4上，所述第一曲面透镜5与第二曲面透镜6之间相互匹配设置并位于同一轴线上。
所述控光透镜机构包括位于中部的内凹反射面1、位于侧面的出射面2、及底面，所述出射面2与反射面1相连，所述反射面1的内壁镀设有反射膜。
实施例3
如图5所示，本实施例与实施例1和2大体相同，其不同之处在于：所述反射面1由若干扇面形/扇形的反射单元7拼接而成；其中反射单元7同LED光源3、第一曲面透镜5及第二曲面透镜6相匹配。
由于反射面由若干扇面形/扇形的反射单元拼接而成，因此反射不再是连续的，每个扇面形/扇形的反射单元分别将光束反射到指定的区域，这样能够方便光束的调节，能够使光束集中，便于调整亮度的均匀性；每个扇面形/扇形的反射单元与每个LED光源相对应，则每个扇面形/扇形的反射单元反射对应LED光源发出的光束。
实施例4
如图2、3和5所示，本实施例与实施例1、2和3大体相同，其不同之处在于：所述出射面2为光滑连续的环形曲面，该环形曲面为贝塞尔曲线以几何中心轴线环绕一周形成的曲面。
由于出射面为光滑连续的环形曲面，则光束能够均匀的折射出去；且光滑曲面易于加工制造。
实施例5
如图7所示，本实施例与实施例4大体相同，其不同之处在于：所述出射面2为若干轴线方向上依次拼接的环形面8，其中任意两相邻环形面8的拼接处，其曲率不连续。
由于出射面曲率不连续，则通过不同的环形面能够将光束分布到不同的区域，便于光束进行调节。
实施例6
如图8和9所示，本实施例与实施例1至5大体相同，其不同之处在于：所述出射面2与反射面1的连接处设置有环状凸缘，所述环状凸缘包括相互连接的凸缘折射面10和凸缘反射面9，所述凸缘反射面9连接出射面2，所述凸缘折射面10连接反射面1。
所述环装凸缘用于二次改变光束的传播路径，光束经反射面1反射后，凸缘反射面9接收并再次反射光束，将反射面1最外部的光束反射到凸缘折射面10，然后光束再经凸缘折射面10折射后射向远方，这部分光速不再通过抛物面反射杯进行反射。将本发明汽车前照灯组件应用到汽车前照灯时，由于该环装凸缘的存在，能够有效的减小抛物面反射杯的口径，对减轻重量、降低成本有利，同时也方便光束的亮度的调节。能偶避免经汽车前照灯上的抛物面反光杯将光束射向远方后，出现外部亮，内部暗的现象。该环状凸缘能够将光束补充到照射面积的内部暗处，保证照射亮度和亮度的均匀性。
实施例7
如图1所示，本发明还公开了一种汽车前照灯，包括抛物面反光杯、及上述汽车前照灯组件，所述汽车前照灯组件置于抛物面反光杯内；其中光源发出的光束，通过聚光透镜组汇聚至反射面1，经反射面1反射的光束，从出射面2折射至抛物面反光杯内壁后射向远方。
所述光源发出光束后，通过聚光透镜组将光源组件发散出的光束进行汇聚，并汇聚至控光透镜机构的反射面上，该光束经过反射面进行反射后，从出射面折射出；折射出的光线再经抛物面反光杯内壁反射后射向远方。该反射面与出射面的结合，可使折射后的光束其反向延长线聚集于某一小区域内，或折射后的光束其反向延长线的交点在某一小区域内。由于汽车前照灯的抛物面反光杯内壁采用抛物面结构，该反向延长线的交点或聚集区域刚好位于抛物面反光杯的焦点附近，从而确保光束经抛物面反光杯后平行射出。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种汽车前照灯组件，其特征在于：它包括光源、聚光透镜组和控光透镜机构，所述聚光透镜组位于光源与控光透镜机构之间；所述控光透镜机构包括仅反射光束的反射面（1）、以及将经反射面（1）反射后的光束再产生折射的出射面（2）；所述反射面（1）与出射面（2）相配合，使每一颗光源发出的光束经反射面（1）、出射面（2）后所形成的虚像点均在控光透镜机构的几何中心轴线上的同一位置处。
2.如权利要求1所述的汽车前照灯组件，其特征在于：所述聚光透镜组包括相互并列的第一聚光透镜组与第二聚光透镜组；所述第一聚光透镜组与第二聚光透镜组均设于透镜座（4）上；或第一聚光透镜组设于透镜座（4）上，所述第二聚光透镜组设于控光透镜机构的底面上。
3.如权利要求2所述的汽车前照灯组件，其特征在于：所述第一聚光透镜组包括若干第一曲面透镜（5）呈圆周阵列均匀布置于透镜座（4）上，所述第二聚光透镜组包括若干第二曲面透镜（6）呈圆周阵列均匀布置于透镜座（4）上，所述第一曲面透镜（5）与第二曲面透镜（6）之间相互匹配设置并位于同一轴线上。
4.如权利要求2所述的汽车前照灯组件，其特征在于：所述第一聚光透镜组包括透镜座（4）和第一曲面透镜（5），其中若干第一曲面透镜（5）呈圆周阵列均匀布置于透镜座（4）上；所述第二聚光透镜组包括若干第二曲面透镜（6），其中若干第二曲面透镜（6）呈圆周阵列均匀布置于控光透镜机构的底面，其中第一曲面透镜（5）与第二曲面透镜（6）之间相互匹配设置并位于同一轴线上。
5.如权利要求4所述的汽车前照灯组件，其特征在于：所述控光透镜机构包括位于中部的内凹反射面（1）、位于侧面的出射面（2）、及位于底面的第二曲面透镜（6），所述出射面（2）与反射面（1）相连，所述反射面（1）的内壁镀设有反射膜。
6.如权利要求5所述的汽车前照灯组件，其特征在于：所述光源包括若干LED光源（3），其中若干LED光源（3）呈阵列均匀布置于同一圆周上，且所述LED光源（3）位于透镜座（4）远离控光透镜机构的一侧，所述LED光源（3）、第一曲面透镜（5）及第二曲面透镜（6）相对应且几何中心位于同一轴线上。
7.如权利要求6所述的汽车前照灯组件，其特征在于：所述反射面（1）由若干扇面形/扇形的反射单元（7）拼接而成；其中反射单元（7）同LED光源（3）、第一曲面透镜（5）及第二曲面透镜（6）相匹配。
8.如权利要求7所述的汽车前照灯组件，其特征在于：所述出射面（2）为光滑连续的环形曲面;或者所述出射面（2）为若干轴线方向上依次拼接的环形面（8），其中任意两相邻环形面（8）的拼接处，其曲率不连续。
9.如权利要求1至8之一所述的汽车前照灯组件，其特征在于：通过聚光透镜组的几何中心、及控光透镜机构的几何中心设有贯穿的通孔。
10.一种汽车前照灯，包括抛物面反光杯、及上述权利要求1至9之一的汽车前照灯组件，其特征在于，所述汽车前照灯组件置于抛物面反光杯内；其中光源发出的光束，通过聚光透镜组汇聚至反射面（1），经反射面（1）反射的光束，从出射面（2）折射至抛物面反光杯内壁后射向远方。
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