CN105841065A - 一种通用型led前照灯光源模组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通用型LED前照灯光源模组，包括前照灯光源主芯片、芯片固定件、前照灯反射器、灯罩、散热部件和与车灯底座固定连接的灯体固定件；芯片固定件为一体成型结构，包括连接杆、后侧面中部与连接杆的前端垂直连接的第一竖直板和后边与第一竖直板的上边连接的倾斜板，连接杆装配在灯体固定件上，连接杆的后端与散热部件固定连接；前照灯光源主芯片固定在倾斜板的前部下方，前照灯反射器的反射镜位于前照灯光源主芯片下方，前照灯反射器的后部与第一竖直板固定连接、前端连接灯罩，前照灯光源主芯片发出的光经反射镜反射后穿过灯罩射出。该光源模组能缩短LED前照灯的开发周期，降低开发成本，同时减少光能量损失，增强通用性。

Description

一种通用型LED前照灯光源模组

技术领域

本发明属于汽车照明技术领域，具体涉及一种通用型LED前照灯光源模组。

背景技术

目前，汽车上使用的LED前照灯主要包括灯壳和位于灯壳内的曲面配光镜、散热座、LED光源板，散热座的后端部分从曲面配光镜的尾部穿出，LED光源板贴装于散热座的前端部分，LED光源板上具有前照灯光源主芯片，前照灯光源主芯片发出的光经曲面配光镜配光后射出。这种LED前照灯存在如下问题：(1)曲面配光镜根据不同车的造型进行设计，每一款车都必须进行单独配光，开模数量庞大，大大增加了LED前照灯的开发成本，降低了市场竞争力；(2)需要很长时间去验证曲面配光镜是否满足相应的法律法规，从而大大延长了LED前照灯的开发周期，降低了市场竞争优势，甚至丧失竞争力。

CN103453422A公开了一种LED汽车前照灯近光光学模组，其包括LED光源、反射器、挡光板、透镜和由铝合金制成的散热器，散热器上设置有用于安置反射器的平台，反射器上设有镂空部，LED光源设置在镂空部处，且LED光源与平台相连，反射器包括反光杯体，透镜为平凸透镜，包括入射面和外凸面，外凸面呈椭球面状，透镜通过透镜支架固定在散热器上。这种LED汽车前照灯近光光学模组虽然可以作为一个整体固定在特有灯壳内的车灯底座(即散热座)上使用，但是却存在如下问题：(1)LED光源发出的光需要经过反射器、透镜进行多次聚光，光能量损失较多；(2)需要用挡光板进行挡光，以使LED光源发射出设定光型，针对不同车型其配光不一定能满足法律法规的要求；(3)不具有通用性，占用空间大，只能在投射型车灯上使用，不能在反射型车灯上使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种通用型LED前照灯光源模组，以缩短LED前照灯的开发周期，降低开发成本，同时减少光能量损失，增强通用性。

本发明所述的通用型LED前照灯光源模组，包括前照灯光源主芯片、芯片固定件、前照灯反射器、灯罩、散热部件和与车灯底座固定连接的灯体固定件；芯片固定件为一体成型结构，包括连接杆、后侧面中部与连接杆的前端垂直连接的第一竖直板和后边与第一竖直板的上边连接且向前上方倾斜的倾斜板，连接杆装配在灯体固定件上，连接杆的后端与散热部件固定连接；所述前照灯光源主芯片固定在倾斜板的前部下方，前照灯反射器的反射镜位于前照灯光源主芯片下方，前照灯反射器的后部与第一竖直板固定连接，前照灯反射器的前端连接灯罩，前照灯光源主芯片发出的光经反射镜反射后穿过灯罩射出。

所述连接杆的中部具有限位台阶、后部设置有外螺纹；所述灯体固定件包括固定板和连接在固定板边缘的支耳，固定板的中心开设有供连接杆的后部穿过且与连接杆的中部配合的过孔，固定板的边缘开设有出线缺口(方便前照灯光源主芯片的连接线引出)，支耳上开设有与车灯底座固定连接的连接孔；所述连接杆的后部穿过过孔，连接杆的中部位于过孔内，且所述限位台阶的端面与灯体固定件抵靠，连接杆通过限位台阶的限位以及外螺纹与锁紧螺母的配合而与灯体固定件固定连接。

所述灯罩的外径小于或者等于60mm(即光源模组的出光方向外口径尺寸≤60mm)，所述灯罩到连接杆的后端的距离小于或者等于120mm。

所述前照灯反射器的配光采用全反射式，前照灯反射器的反射镜的反射面由多块自由曲面拼合而成，其基面为旋转抛物面，根据前照灯光源主芯片的光强分布、目前的LED前照灯的曲面配光镜的大小以及距离光源25m处的配光屏上的图案来确定前照灯反射器的相关参数，前照灯光源主芯片位于反射镜的焦点20mm范围内。前照灯光源主芯片发出的光能量全部经过前照灯反射器的反射镜反射后穿过灯罩射出，能满足GB 25991-2010汽车用LED前照灯的配光要求。

为了遮住前照灯光源主芯片上的电路元器件以及焊接部位，避免影响前照灯光源模组的外观质量，所述前照灯光源主芯片的下方设有遮光板，遮光板的中心开设有供前照灯光源主芯片发出的光通过的通孔，遮光板与前照灯光源主芯片一起通过连接螺栓与连接螺母的配合而固定在倾斜板的前部下方。

为了防止连接杆转动，所述过孔为与连接杆的中部形状相匹配的圆角矩形孔。

为了使芯片固定件的散热性能更好，所述前照灯反射器的后部与第一竖直板的前侧面之间留有散热空间，所述第一竖直板的前侧面和倾斜板的上侧面都设有若干根散热柱。

为了加快前照灯光源主芯片的散热，所述前照灯光源主芯片与倾斜板的连接面之间涂有导热硅胶。

为了能更好的使前照灯光源主芯片产生的热量通过散热部件传到空气中，所述散热部件为铜编织带，且通过螺栓与螺母的配合而固定在连接杆的后端。

为了方便反射镜与第一竖直板的拆卸，所述反射镜的后部通过连接螺钉与第一竖直板固定连接。

为了增加前照灯反射器与灯罩的连接密封性，所述前照灯反射器的前端与灯罩卡接，并通过胶水密封，该胶水为高强度胶水。

本发明与现有技术相比，具有如下效果：

(1)将本发明用在汽车LED前照灯中，无需根据车型进行变更设计，只需一次开模验证，一次配光验证，即可长期适用，缩短了汽车LED前照灯的开发周期，降低了开发成本，提升了市场竞争力和竞争灵活性。

(2)本发明体积小，通用性强，通过灯体固定件固定在车灯底座上，可完全取代现有前照灯光源(比如卤素灯、疝气灯、LED前照灯)，无需受配光要求限制，为整个车灯的外形设计提供了更大的自由度，从而可以提高车灯的美感和流线型，满足人们的不同需求。

(3)本发明的配光采用全反射式，前照灯光源主芯片发出的光能量全部经过前照灯反射器的反射镜反射后射出，不需要其它的辅助配光装置进行配光，减少了能量的损耗，提高了光能利用率，降低了光的功耗从而减少了前照灯的发热量，使汽车LED前照灯的使用寿命更长。

附图说明

图1为本发明的实施例1的轴测图。

图2为本发明的实施例1的截面示意图。

图3为本发明的实施例1中的灯体固定件的轴测图。

图4为本发明的实施例1中前照灯反射器的主视图。

图5为本发明的实施例1中的前照灯反射器的反射镜的基面示意图。

图6为白光LED朗伯体光源光强分布示意图。

图7为本发明的实施例2中的灯体固定件的轴测图。

图8为本发明的实施例3中的灯体固定件的轴测图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细说明。

实施例1：如图1至图4所示的通用型LED前照灯光源模组，包括前照灯光源主芯片1、遮光板2、芯片固定件4、前照灯反射器3、灯罩13、散热部件9和与车灯底座11固定连接的灯体固定件10；散热部件9为铜编织带，遮光板2的中心开设有供前照灯光源主芯片1发出的光通过的通孔。

芯片固定件4为一体成型结构，包括连接杆4-2、后侧面中部与连接杆4-2的前端垂直连接的第一竖直板4-1、后边与第一竖直板4-1的上边连接且向前上方倾斜的倾斜板4-3以及下边与倾斜板4-3的前边连接的第二竖直板4-4，第一竖直板4-1的前侧面和倾斜板4-3的上侧面都设有若干根散热柱；连接杆4-2的中部具有限位台阶，连接杆4-2的后部设置有外螺纹。

遮光板2位于前照灯光源主芯片1的下方，遮光板2与前照灯光源主芯片1一起通过连接螺栓14、连接螺母12固定在倾斜板4-3的前部下方，前照灯光源主芯片1与倾斜板4-3的连接面之间涂有高导热硅胶(采用BC-6100RTV导热硅酮胶)，前照灯反射器3的反射镜3-1位于前照灯光源主芯片1下方，前照灯反射器3的后部与第一竖直板4-1的前侧面之间留有散热空间，前照灯反射器3的后部与第一竖直板4-1通过三颗连接螺钉5固定连接，前照灯反射器3的前端卡接灯罩13，并用高强度胶水密封，前照灯光源主芯片1发出的光经反射镜3-1反射后穿过灯罩13射出。

灯体固定件10为一体成型结构，包括固定板10-1和分别连接在固定板10-1上、下边缘的两个支耳10-2，固定板10-1与两个支耳10-2处于同一个平面内，并且两个支耳10-2之间的夹角为180°，固定板10-1的中心开设有供连接杆4-2的后部穿过且与连接杆4-2的中部配合的过孔10-3，过孔10-3为与连接杆4-2的中部形状相匹配的圆角矩形孔，固定板10-1的边缘开设有出线缺口10-5，两个支耳10-2上都开设有与车灯底座11固定连接的连接孔10-4。

在装配时，连接杆4-2的后部依次穿过车灯底座11的中心孔、灯体固定件10的过孔10-3，连接杆4-2的中部穿过车灯底座11的中心孔，且位于过孔10-3内，限位台阶的端面与灯体固定件10抵靠，连接杆4-2通过限位台阶的限位以及外螺纹与锁紧螺母6的配合而与灯体固定件10固定连接，灯体固定件10通过连接螺钉5与连接孔10-4的配合而与车灯底座11固定连接，连接杆4-2的后端与散热部件9通过螺栓7与螺母8的配合而固定连接。

如图4所示，前照灯反射器3的配光采用全反射式，前照灯反射器3的反射镜3-1的反射面由多块自由曲面拼合而成，其基面为旋转抛物面，根据前照灯光源主芯片1的光强分布、目前的LED前照灯的曲面配光镜的大小以及距离光源25m处的配光屏上的图案来确定前照灯反射器的相关参数，前照灯反射器的相关参数的确定方法涉及光反射定律、光能传递原理、材料学和微积分等多学科知识，属于现有技术。

目前汽车前照灯的类型可分为反射型和投射型两大类。几何尺寸如下：

反射型前照灯：绝大多数反射型前照灯配光镜出光口径≥70mm，灯壳深度尺寸≤120mm；

投射型前照灯：绝大多数投射型前照灯配光镜出光口径≥60mm，灯壳深度尺寸≤150mm；

为了让LED前照灯光源模组得以普及和推广，提高通用性能，LED前照灯光源模组的外形尺寸须同时满足以上两个苛刻的必要条件：即LED前照灯光源模组出光方向外口径尺寸≤60mm，灯罩13到连接杆4-2的后端的距离尺寸≤120mm。

如图5所示，前照灯反射器3的反射镜3-1的基面(即旋转抛物面)方程为X²+Y²＝4FZ，

为提高光的利用效率，前照灯光源主芯片1位于前照灯反射器3的反射镜

3-1的焦点20mm范围内；其中，D、H和θ分别为旋转抛物面的口径、深

度和包角

X²+Y²＝4FZ (1)

$TAN\mathrm{\θ}=\frac{D}{2(H-F)}---\left(2\right)$

$X^2+Y^2={\left(\frac{D}{2}\right)}^2---\left(3\right)$

一般白光LED朗伯体光源光强分布参照图6，选择光强分布为朗伯分布光源，发光面法向最大光强为i₀，光线与法线为时的光强为i_ε＝i₀cosε，则其总光通量为：

${\mathrm{\Φ}}_0={\∫}_0^{\frac{\mathrm{\π}}{2}}{\∫}_0^{2\mathrm{\π}}{i}_{0}sin\mathrm{\β}COS\mathrm{\β}d\mathrm{\α}d\mathrm{\β}={\mathrm{\πi}}_0$

被前照灯反射器3的反射镜3-1反射的光通量为

$\mathrm{\Φ}={\∫}_0^{\mathrm{\ϵ}}{\∫}_0^{2\mathrm{\π}-\mathrm{\β}}{i}_{0}sin\mathrm{\β}COS\mathrm{\β}d\mathrm{\α}d\mathrm{\β}+{\∫}_0^{\frac{\mathrm{\π}}{2}}{\∫}_0^{2\mathrm{\π}}{i}_{0}sin\mathrm{\β}COS\mathrm{\β}d\mathrm{\α}d\mathrm{\β}$

假设前照灯反射器3为理想反射器，则其光能利用率η可表示为：

$\begin{array}{c}\mathrm{\η}=\frac{(\mathrm{\θ}-sin\mathrm{\θ}cos\mathrm{\θ})}{\mathrm{\π}}\\ =\frac{1}{2\mathrm{\π}}-\{2\arctan \left(\frac{4DF}{4F^2-D^2}\right)-\sin 2\arctan \left(\frac{4DF}{4F^2-D^2}\right)\}\end{array}$

理论上，包角越大，光能利用效率越高，同时前照灯反射器的反射镜加工制造会越来越困难。实际上，当包角θ＞110°时，光能利用率就不会很明显地随着包角的增大而提高；因此，将包角定义为110°，既可以有效提高光能利用效率，又可以使前照灯反射器的反射镜加工制造不会过于困难。

结合以上方程，可得D＝2.8F。

由于LED前照灯光源模组出光方向外口径尺寸≤60mm，深度尺寸≤120mm，取LED前照灯光源模组的出光方向外口径尺寸＝50mm，则焦距F＝50/2.8＝17.85mm，取F＝18mm。

前照灯光源主芯片1发出的光能量全部经过前照灯反射器3的反射镜反射后穿过灯罩13射出，能满足GB 25991-2010汽车用LED前照灯的配光要求。

本实施例的光源模组可以作为汽车LED前照灯中的近光光源模组使用，也可以作为汽车LED前照灯中的远光光源模组使用。

实施例2：本实施例中的通用型LED前照灯光源模组的大部分结构与实施例1相同，不同之处在于：灯体固定件10的具体结构。如图7所示，灯体固定件10为一体成型结构，包括固定板10-1和与固定板10-1错开平行的两个支耳10-2，其中一个支耳10-2与固定板10-1的左边缘通过一块垂直的弧形支撑板10-6连接，另一个支耳10-2与固定板10-1的右边缘通过另一块垂直的弧形支撑板10-6连接，固定板10-1的中心开设有供连接杆4-2的后部穿过且与连接杆4-2的中部配合的过孔10-3，过孔10-3为与连接杆4-2的中部形状相匹配的圆角矩形孔，固定板10-1的边缘开设有出线缺口10-5，两个支耳10-2上都开设有与车灯底座11固定连接的连接孔10-4。

实施例3：本实施例中的通用型LED前照灯光源模组的大部分结构与实施例1相同，不同之处在于：灯体固定件10的具体结构。如图8所示，灯体固定件10为一体成型结构，包括固定板10-1和与固定板10-1错开平行的两个支耳10-2，固定板10-1的中心开设有供连接杆4-2的后部穿过且与连接杆4-2的中部配合的过孔10-3，过孔10-3为与连接杆4-2的中部形状相匹配的圆角矩形孔，固定板10-1的边缘开设有出线缺口10-5，且垂直设有向后延伸的弧形挡板10-7，其中一个支耳10-2与弧形挡板10-7的外壁左侧垂直连接，另一个支耳10-2与弧形挡板10-7的外壁下侧垂直连接，两个支耳10-2上都开设有与车灯底座11固定连接的连接孔10-4。

Claims (10)

1.一种通用型LED前照灯光源模组，包括前照灯光源主芯片（1）、芯片固定件（4）、前照灯反射器（3）、灯罩（13）、散热部件（9）和与车灯底座（11）固定连接的灯体固定件（10），其特征在于：

所述芯片固定件（4）为一体成型结构，包括连接杆（4-2）、后侧面中部与连接杆的前端垂直连接的第一竖直板（4-1）和后边与第一竖直板的上边连接且向前上方倾斜的倾斜板（4-3），连接杆（4-2）装配在灯体固定件（10）上，连接杆（4-2）的后端与散热部件（9）固定连接；

所述前照灯光源主芯片（1）固定在倾斜板（4-3）的前部下方，前照灯反射器（3）的反射镜（3-1）位于前照灯光源主芯片（1）下方，前照灯反射器（3）的后部与第一竖直板（4-1）固定连接，前照灯反射器（3）的前端连接灯罩（13），前照灯光源主芯片（1）发出的光经反射镜（3-1）反射后穿过灯罩（13）射出。

2.根据权利要求1所述的通用型LED前照灯光源模组，其特征在于：所述连接杆（4-2）的中部具有限位台阶、后部设置有外螺纹；所述灯体固定件（10）包括固定板（10-1）和连接在固定板边缘的支耳（10-2），固定板（10-1）的中心开设有供连接杆（4-2）的后部穿过且与连接杆的中部配合的过孔（10-3），固定板（10-1）的边缘开设有出线缺口（10-5），支耳（10-2）上开设有与车灯底座（11）固定连接的连接孔（10-4）；所述连接杆（4-2）的后部穿过过孔（10-3），连接杆（4-2）的中部位于过孔（10-3）内，且所述限位台阶的端面与灯体固定件（10）抵靠，连接杆（4-2）通过限位台阶的限位以及外螺纹与锁紧螺母（6）的配合而与灯体固定件（10）固定连接。

3.根据权利要求1所述的通用型LED前照灯光源模组，其特征在于：所述灯罩（13）的外径小于或者等于60mm，所述灯罩（13）到连接杆（4-2）的后端的距离小于或者等于120mm。

4.根据权利要求1所述的通用型LED前照灯光源模组，其特征在于：所述前照灯反射器（3）的配光采用全反射式，前照灯反射器（3）的反射镜（3-1）的反射面由多块自由曲面拼合而成，其基面为旋转抛物面，前照灯光源主芯片（1）位于反射镜（3-1）的焦点20mm范围内。

5.根据权利要求1所述的通用型LED前照灯光源模组，其特征在于：所述前照灯光源主芯片（1）的下方设有遮光板（2），遮光板（2）的中心开设有供前照灯光源主芯片（1）发出的光通过的通孔，遮光板（2）与前照灯光源主芯片（1）一起通过连接螺栓（14）与连接螺母（12）的配合而固定在倾斜板（4-3）的前部下方。

6.根据权利要求2所述的通用型LED前照灯光源模组，其特征在于：所述过孔（10-3）为与连接杆（4-2）的中部形状相匹配的圆角矩形孔。

7.根据权利要求2-6任一所述的通用型LED前照灯光源模组，其特征在于：所述前照灯反射器（3）的后部与第一竖直板（4-1）的前侧面之间留有散热空间，所述第一竖直板（4-1）的前侧面和倾斜板（4-3）的上侧面都设有若干根散热柱。

8.根据权利要求7所述的通用型LED前照灯光源模组，其特征在于：所述前照灯光源主芯片（1）与倾斜板（4-3）的连接面之间涂有导热硅胶。

9.根据权利要求7所述的通用型LED前照灯光源模组，其特征在于：所述散热部件（9）为铜编织带，且通过螺栓（7）与螺母（8）的配合而固定在连接杆（4-2）的后端。

10.根据权利要求7所述的通用型LED前照灯光源模组，其特征在于：所述前照灯反射器（3）的后部通过连接螺钉（5）与第一竖直板（4-1）固定连接；所述前照灯反射器（3）的前端与灯罩（13）卡接，并通过胶水密封。