CN105972538B - Led摩托车前照灯组合式透镜 - Google Patents

Led摩托车前照灯组合式透镜 Download PDF

Info

Publication number
CN105972538B
CN105972538B CN201610515300.2A CN201610515300A CN105972538B CN 105972538 B CN105972538 B CN 105972538B CN 201610515300 A CN201610515300 A CN 201610515300A CN 105972538 B CN105972538 B CN 105972538B
Authority
CN
China
Prior art keywords
plane
free form
double
light
combined lens
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610515300.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105972538A (zh
Inventor
王洪
罗蝶
葛鹏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhongshan Institute of Modern Industrial Technology of South China University of Technology
Original Assignee
Zhongshan Institute of Modern Industrial Technology of South China University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhongshan Institute of Modern Industrial Technology of South China University of Technology filed Critical Zhongshan Institute of Modern Industrial Technology of South China University of Technology
Priority to CN201610515300.2A priority Critical patent/CN105972538B/zh
Publication of CN105972538A publication Critical patent/CN105972538A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105972538B publication Critical patent/CN105972538B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/20—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by refractors, transparent cover plates, light guides or filters
    • F21S41/25—Projection lenses
    • F21S41/265—Composite lenses; Lenses with a patch-like shape
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V5/00—Refractors for light sources
    • F21V5/04—Refractors for light sources of lens shape
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21W—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO USES OR APPLICATIONS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS
    • F21W2102/00—Exterior vehicle lighting devices for illuminating purposes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21W—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO USES OR APPLICATIONS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS
    • F21W2107/00—Use or application of lighting devices on or in particular types of vehicles
    • F21W2107/10—Use or application of lighting devices on or in particular types of vehicles for land vehicles
    • F21W2107/13—Use or application of lighting devices on or in particular types of vehicles for land vehicles for cycles
    • F21W2107/17—Use or application of lighting devices on or in particular types of vehicles for land vehicles for cycles for motorcycles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)

Abstract

本发明公开LED摩托车前照灯组合式透镜。该组合式透镜包括远光灯和近光灯光组合式透镜自由曲面，每个组合式透镜由双自由曲面和单自由曲面组合而成，远光灯的光学透镜放置于芯片前面，近光灯的光学透镜放置于反射杯前面。曲面的确定过程包括建立直角坐标系，分别确定照明面中心点为中心的椭圆形区域和半圆形区域，对椭圆形区域和半圆形区域进行能量划分，得出单自由曲面和双自由曲面各自所占能量比，分别计算出芯片的出光角度和目标平面的映射关系，然后可得出双自由曲面和单自由曲面上点的坐标值，将得到的点进行组合然后进行建模即可得到模型实体。本发明解决了现有摩托车透镜照明技术中存在的色散严重、色温偏高及光效利用率低等缺陷。

Description

LED摩托车前照灯组合式透镜
技术领域
本发明涉及LED摩托车灯照明技术领域，特别涉及用于LED摩托车近光灯和远光灯组合式透镜。
背景技术
由于LED芯片技术的不断突破和封装技术的改进，LED的发光效率得到不断提升，LED芯片所具有的体积小，重量轻，高稳定性和高发光效率越来越得到各行各业的认可和喜爱，近年来，LED应用于机动车照明领域也越来越受到重视，尤其是使用LED光源的摩托车前照灯领域，由于LED芯片的发光模型近似为余弦辐射体，光学特性不同于传统摩托车的白炽丝光源，使LED光源应用于摩托车前照灯时要面临更加复杂的光学设计问题，而现有的摩托车透镜前照灯存在色温偏高和光学效率不高的问题，给行车途中的舒适性和安全性带来很大困扰，为了使LED更好地应用于摩托车照明领域，这一问题亟需解决。
发明内容
本发明针对上述存在的问题，提供了摩托车用的LED前照灯，该LED摩托车前照灯包括远光灯和近光灯，能满足新的国家标准对摩托车用LED前照灯的配光要求，解决了使用LED光源的光学设计问题，用双自由曲面加单自由曲面的组合式透镜，既解决色温偏高问题又解决光斑照度问题。
本发明实现上述目的技术方案如下。
LED摩托车前照灯组合式透镜，包括位于同一所述前照灯里的远光灯光学透镜和近光灯光学透镜，所述远光灯光学透镜和近光灯光学透镜均由双自由曲面和单自由曲面组合而成，摩托车近光灯和远光灯的光斑均由两种自由曲面的光斑叠加而成；根据国家标准中对摩托车前照灯照度的分布要求，确定单自由曲面和双自由曲面各自所占的能量比，进而确定单自由曲面和双自由曲面所利用的芯片的光能即双自由曲面利用从芯片发出的0°到θ1°的光线，单自由曲面利用θ1°到θ°(θ可以设定，通常为60左右)的光线，由于组合式透镜采用的是两种自由曲面相叠加的方式达到所要求的光效，为了解决现行的透镜式摩托车前照灯所存在的色温偏高的问题，组合式透镜用双自由曲面对能量相对集中的光线打在整个照明区域内，作为照明区域的基底，稳定光斑色温，再用单自由曲面将余下的光线进行利用，对主要的照明区域进行加强，以达到国标中对照明区域照度值的要求；组合式透镜中双自由曲面主要由两部份组成，前一个自由曲面作为入射面，主要对入射的光线进行准直，后一个自由曲面作为出射面对准直后的光线进行能量分布；组合式透镜中单自由曲面为平凸结构，包括作为入射面的平面和位于入射面后方的作为出射面的自由曲面，作为出射面的自由曲面对光线进行能量分布；组合式透镜的底部为凸型曲面即双自由曲面的入射面，LED芯片放置在凸型曲面的焦点处，将从LED芯片发出的光进行准直，平行射出，凸型曲面的起点由初始给定，终点由双自由曲面利用的角度θ1°(可以设定，如32°左右)决定；组合式透镜的单自由曲面中，为入射面的平面的高度由双自由曲面的入射面的终点确定，作为入射面的平面的高度与双自由曲面的终点等高。
进一步地，远光灯组合式透镜中双自由曲面出射面确定如下：将光学透镜的所述平面与LED芯片发光面平行放置，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O1并与X1O1Y1平面垂直的轴为Z1轴，其中X1O1Y1平面为竖直平面，在坐标原点O1前方距离25米处平行于X1O1Y1平面的平面设为照明面，点O为照明面中心，将照明面上的照明区域设定为以照明面中心O的椭圆形区域，对该椭圆形区域进行多环带划分，然后将各环带进行网格划分，运用能量守恒定律建立环带网格能量对应立体角能量关系，然后将经过双自由曲面的光源立体角按照明要求进行相等数量的多份划分，经双自由曲面的入射面后准直为平行光线，将入射角度转化为距中心点距离，设定出射面的起始点，在对应的X1O1Y1平面直角坐标系中，把第一象限内按等角度将曲面划分为90份，取X1O1Z1为第一条曲线所在的平面，然后运用折射定律和所给定的起始点反向对应照射区域通过迭代数值计算得出该曲线，以此类推计算出第一象限内其他89份立体角内的曲线，最后将这些曲线组合放样即得到所要的远光灯组合式透镜中双自由曲面出射面。
进一步地，远光灯组合式透镜中双自由曲面入射面确定如下：将光学透镜的所述平面与LED芯片发光面平行放置，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O1并与X1O1Y1平面垂直的轴为Z1轴，其中X1O1Y1平面为竖直平面，给定一个初始点，由已知的入射光线的方向和出射后的平行光线，用折反射定律迭代出其他点的坐标，双自由曲面入射面的终点由双自由曲面利用的角度确定。
进一步地，近光灯组合式透镜中双自由曲面出射面确定如下：将光学透镜平行放置于反射器的前方，与芯片的发光面垂直，反射器采用部分椭球面作为内表面，以反射器的外侧焦点为坐标原点O2建立直角坐标系，以过点O2并平行于光学透镜的所述平面平行的平面为X2O2Y2平面，过原点O2并与X2O2Y2平面垂直的轴为Z2轴，其中X2O2Y2平面为水平面，在坐标原点O2前方距离25米处、与Z2轴交点为O且平行于X2O2Y2平面的平面设为照明面，点O为照明面的中心点，把照明区域设为以照明面的中心点O为圆心的半圆形区域，对该半圆形区域进行多环带划分，且各能带内的光强设为相同，运用能量守恒定律建立环带能量对应立体角能量关系，然后将光源立体角按照明要求进行相等数量的多份划分，光线经双自由曲面的入射面后准直为平行光线，将入射角度转化为距中心点距离，给曲面设定一初始点，然后运用折射定律和给定的初始点反向对应照射区域通过迭代数值计算得出该曲线，然后由得出的自由曲线绕Z2轴旋转360°组成近光灯组合式透镜中双自由曲面出射面。
进一步地，近光灯组合式透镜中双自由曲面入射面确定如下：将光学透镜平行放置于反射器的前方，反射器采用部分椭球面作为内表面，以反射器的外侧焦点为坐标原点O2建立直角坐标系，以过点O2并平行于光学透镜的平面平行的平面为X2O2Y2平面，给定一个初始点，由已知的入射光线的方向和出射后的平行光线，用折反射定律迭代出其他点的坐标，双自由曲面入射面的终点由双自由曲面利用的角度确定。
进一步地，远光灯组合式透镜单自由曲面确定如下：将光学透镜的所述平面与LED芯片发光面平行设置，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O1并与X1O1Y1平面垂直的轴为Z1轴，其中X1O1Y1平面为竖直面，在坐标原点O1前方距离25米处、与Z1轴交点为O且平行与X1O1Y1平面的平面设为照明面，点O为照明面中心，将照明面上的照明区域设定为以照明面为中心点O的椭圆环形区域，所形成的椭圆光斑与通过双自由曲面形成的椭圆光斑相似，且椭圆环形区域的内环与双自由曲面形成的椭圆重合，然后对该椭圆环形区域进行多环带划分，然后将各环带进行网格划分，运用能量守恒定律建立环带能量对应立体角能量关系，然后将光源立体角按照明要求进行相等数量的多份划分，给定一个初始点，然后运用折射定律通过迭代数值计算得出该段曲线，以此类推计算出其他曲线，然后由得出的这些自由曲线组成自由曲面模型。
进一步地，近光灯组合式透镜单自由曲面确定如下：将光学透镜平行放置于反射器的前方，反射器采用部分椭球面作为内表面，以反射器的外侧焦点为坐标原点O2建立直角坐标系，以过点O2并平行于光学透镜的平面平行的平面为X2O2Y2平面，过原点O2并与X2O2Y2平面垂直的轴为Z2轴，其中X2O2Y2平面为水平面，在坐标原点O2前方距离25米处、与Z2轴交点为O且平行于X2O2Y2平面的平面设为照明面，点O为照明面的中心点，把照明区域设为以照明面的中心点O为圆心的半圆形区域，对该半圆形区域进行两个环带划分，两个环带的尺寸为将由双自由曲面所形成的光斑半径等分为两份，且两个环带照度坡度较大，第一个环带照度值较大，这样用来加强截止线附近的照度值，使截止线更加清晰，运用能量守恒定律建立环带能量对应立体角能量关系，然后将光源立体角按照明要求进行相等数量的划分，经双自由曲面的入射面后准直为平行光线，将入射角度转化为距中心点距离，给单自由曲面设定一初始点，然后运用折射定律和给定的初始点反向对应照射区域通过迭代数值计算得出该曲线，然后由得出的自由曲线绕Z2轴旋转360°组成自由曲面模型；
进一步地，所述对该椭圆形区域进行多环带划分具体包括：按椭圆区域的长半轴a分成n份，然后将短半轴b按长半轴划分的相同比例分成n份，ai,bi分别表示划分后第i份长短轴的长度，然后以照明面中心点O为中心，分别以ai‐1,bi‐1为长短轴做椭圆，然后以ai,bi为长短轴作椭圆，两椭圆之间的区域为该环带区。
进一步地，所述对该半圆形区域进行多环带划分具体包括：首先把半圆形区域的圆半径r等分成n份，以rj表示等分后第j份的半径，然后以照明面中心点O为圆心，分别以和rj为半径画圆，将该半圆形区域划分为半圆形环带区域。
进一步地，单自由曲面和双自由曲面为独立的光学系统，各自对光源的光能进行能量分布，双自由曲面利用0°到θ1°的能量，θ1°为设定值，单自由曲面利用余下能量，两者形成的光斑进行叠加，即为所需的照明效果。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：本发明解决了现有摩托车透镜照明技术中存在的色散严重、色温偏高及光效利用率低等缺陷。该LED摩托车前照灯包括远光灯和近光灯，能满足新的国家标准对摩托车用LED前照灯的配光要求，解决了使用LED光源的光学设计问题，用双自由曲面加单自由曲面的组合式透镜，既解决色温偏高问题又解决光斑照度问题。
附图说明
图1为远光灯组合式透镜的剖视图。
图2为远光灯组合式透镜的俯视图。
图3为近光灯组合式透镜的剖视图。
图4为近光灯组合式透镜的俯视图。
图5为远光灯组合式透镜光线踪迹示意图。
图6为近光灯组合式透镜光线踪迹示意图。
图中1‐照明面，2‐远光灯出光面，3‐近光灯出光面，4‐近光灯反射杯，5‐挡光板；11‐远光灯双自由曲面入射面起始点，12‐远光灯双自由曲面入射面，13‐远光灯双自由曲面终点，14‐远光灯单自由曲面入射面，15‐远光灯单自由曲面，16‐远光灯单自由曲面起始点，17‐远光灯双自由曲面出射面起始点，18‐远光灯双自由曲面出射面；21‐近光灯双自由曲面入射面起始点，22‐近光灯双自由曲面入射面，23‐近光灯双自由曲面终点，24‐近光灯单自由曲面入射面，25‐近光灯单自由曲面，26‐近光灯单自由曲面起始点，27‐近光灯双自由曲面出射面起始点，28‐近光灯双自由曲面出射面。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明，但本发明的实施和保护不限于此。
本实例的LED摩托车前照灯组合式透镜，组合式透镜中双自由曲面主要由两部份组成，前一个自由曲面主要对入射的光线进行准直，后一个自由曲面对准直后的光线进行能量分布，组合式透镜中单自由曲面为平凸结构，前一个入射面为平面，出射面为自由曲面对光线进行能量分布。
远光灯组合式透镜的确定如下。
如图1所示，远光灯组合式透镜中双自由曲面入射面12确定如下：将光学透镜的平面与LED芯片发光面平行放置，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X1O1Z1平面2,过原点O1并与X1O1Z1平面垂直的轴为Z1轴，其中X1O1Z1平面为水平面，给定一个初始点11，由已知的入射光线的方向和出射后的平行光线，用折反射定律迭代出其他点的坐标，曲面的终点13由双自由曲面利用的角度决定。
如图1、图2所示，远光灯组合式透镜中双自由曲面出射面18确定如下：将光学透镜的平面与LED芯片发光面平行放置(如图5)，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X1O1Z1平面2,过原点O1并与X1O1Z1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米处平行于X1O1Z1平面的平面设为照明面1，点O为照明面中心，将照明面上的照明区域设定为以照明面中心O的椭圆形区域，然后对该椭圆形区域进行多环带划分，然后将各环带进行网格划分，运用能量守恒定律建立环带能量对应立体角能量关系，然后将经过双自由曲面的光源立体角按照明要求进行相等数量的多份划分，经双自由曲面的入射面后准直为平行光线，将入射角度转化为距中心点距离，设定一个曲面的起始点17，在第一象限内按角度将曲面划分为90份，取X1O1Z1为第一条曲线所在的平面，然后运用折射定律和所给定的初始点反向对应照射区域通过迭代数值计算得出该曲线，以此类推计算出其他角度内的曲线，最后将这些曲线组合放样即可得到所要的曲面模型。
远光灯组合式透镜单自由曲面15确定如下：将光学透镜的平面与LED芯片发光面平行设置，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X1O1Z1平面2,过原点O1并与X1O1Z1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O且平行与X1O1Z1平面的平面设为照明面1，点O为照明面中心，将照明面上的照明区域设定为以照明面为中心点O的椭圆环形区域，所形成的椭圆光斑与通过双自由曲面形成的椭圆光斑相似，且椭圆环形区域的内环与双自由曲面形成的椭圆重合，然后对该椭圆环形区域进行多环带划分，然后将各环带进行网格划分，运用能量守恒定律建立环带能量对应立体角能量关系，然后将光源立体角按照明要求进行相等数量的多份划分，给定一个初始点16，然后运用折射定律通过迭代数值计算得出该段曲线，以此类推计算出其他曲线，然后由得出的这些自由曲线组成自由曲面模型。
近光灯组合式透镜的确定如下。
近光灯组合式透镜中双自由曲面入射面22确定如下：将光学透镜平行放置于反射器4的前方，反射器4采用部分椭球面作为内表面，以反射器的外侧焦点为坐标原点O2建立直角坐标系，以过点O2并平行于光学透镜的平面平行的平面为X2O2Y2平面3，给定一个初始点21，由已知的入射光线的方向和出射后的平行光线，用折反射定律迭代出其他点的坐标，曲面的终点23由双自由曲面利用的角度决定。
如图3、图4所示，近光灯组合式透镜中双自由曲面出射面28确定如下：将光学透镜平行放置于反射器4的前方(如图6)，反射器4采用部分椭球面作为内表面，以反射器的外侧焦点为坐标原点O2建立直角坐标系，以过点O2并平行于光学透镜的平面平行的平面为X2O2Y2平面3，过原点O2并与X2O2Y2平面垂直的轴为Z2轴，其中X2O2Y2平面为水平面3，在坐标原点O2前方距离25米处、与Z2轴交点为O且平行于X2O2Y2平面的平面设为照明面1，点O为照明面的中心点，把照明区域设为以照明面的中心点O为圆心的半圆形区域，对该半圆形区域进行多环带划分，且各能带内的光强设为相同，运用能量守恒定律建立环带能量对应立体角能量关系，然后将光源立体角按照明要求进行相等数量的多份划分，光线经双自由曲面的入射面后准直为平行光线，将入射角度转化为距中心点距离，给曲面设定一初始点27，然后运用折射定律和给定的初始点反向对应照射区域通过迭代数值计算得出该曲线，然后由得出的自由曲线绕Z2轴旋转360°组成自由曲面模型。
近光灯组合式透镜单自由曲面25确定如下：将光学透镜平行放置于反射器4的前方，反射器4采用部分椭球面作为内表面，以反射器的外侧焦点为坐标原点O2建立直角坐标系，以过点O2并平行于光学透镜的平面平行的平面为X2O2Y2平面3，过原点O2并与X2O2Y2平面垂直的轴为Z2轴，其中X2O2Y2平面为水平面，在坐标原点O2前方距离25米处、与Z2轴交点为O且平行于X2O2Y2平面的平面设为照明面1，点O为照明面的中心点，把照明区域设为以照明面的中心点O为圆心的半圆形区域，对该半圆形区域进行两个环带划分，且两个环带照度坡度较大，这样用来加强截止线附近的照度值，使截止线更加清晰，运用能量守恒定律建立环带能量对应立体角能量关系，然后将光源立体角按照明要求进行相等数量的划分，经双自由曲面的入射面后准直为平行光线，将入射角度转化为距中心点距离，给曲面设定一初始点26，然后运用折射定律和给定的初始点反向对应照射区域通过迭代数值计算得出该曲线，然后由得出的自由曲线绕Z2轴旋360°组成自由曲面模型。

Claims (10)

1.LED摩托车前照灯组合式透镜，其特征在于：包括位于同一所述前照灯里的远光灯光学透镜和近光灯光学透镜，所述远光灯光学透镜和近光灯光学透镜均由双自由曲面和单自由曲面组合而成，摩托车近光灯和远光灯的光斑均由两种自由曲面的光斑叠加而成；根据国家标准中对摩托车前照灯照度的分布要求，确定单自由曲面和双自由曲面各自所占的能量比，进而确定单自由曲面和双自由曲面所利用的芯片的光能即双自由曲面利用从芯片发出的0°到θ1°的光线，单自由曲面利用θ1°到θ°的光线，由于组合式透镜采用的是两种自由曲面相叠加的方式达到所要求的光效；组合式透镜用双自由曲面对能量相对集中的光线打在整个照明区域内，作为照明区域的基底，稳定光斑色温，再用单自由曲面将余下的光线进行利用，对主要的照明区域进行加强，以达到国标中对照明区域照度值的要求；组合式透镜中双自由曲面主要由两部份组成，前一个自由曲面作为入射面，主要对入射的光线进行准直，后一个自由曲面作为出射面对准直后的光线进行能量分布；组合式透镜中单自由曲面为平凸结构，包括作为入射面的平面和位于入射面后方的作为出射面的自由曲面，作为出射面的自由曲面对光线进行能量分布；组合式透镜的底部为凸型曲面即双自由曲面的入射面，LED芯片放置在凸型曲面的焦点处，将从LED芯片发出的光进行准直，平行射出，凸型曲面的起点由初始给定，终点由双自由曲面利用的角度θ1°决定；组合式透镜的单自由曲面中，为入射面的平面的高度由双自由曲面的入射面的终点确定，作为入射面的平面的高度与双自由曲面的终点等高。
2.如权利要求1所述LED摩托车前照灯组合式透镜，其特征是，远光灯组合式透镜中双自由曲面出射面确定如下：将光学透镜的所述平面与LED芯片发光面平行放置，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O1并与X1O1Y1平面垂直的轴为Z1轴，其中X1O1Y1平面为竖直平面，在坐标原点O1前方距离25米处平行于X1O1Y1平面的平面设为照明面，点O为照明面中心，将照明面上的照明区域设定为以照明面中心O的椭圆形区域，对该椭圆形区域进行多环带划分，然后将各环带进行网格划分，运用能量守恒定律建立环带网格能量对应立体角能量关系，然后将经过双自由曲面的光源立体角按照明要求进行相等数量的多份划分，经双自由曲面的入射面后准直为平行光线，将入射角度转化为距中心点距离，设定出射面的起始点，在对应的X1O1Y1平面直角坐标系中，把第一象限内按等角度将曲面划分为90份，取X1O1Z1为第一条曲线所在的平面，然后运用折射定律和所给定的起始点反向对应照射区域通过迭代数值计算得出该曲线，以此类推计算出第一象限内其他89份立体角内的曲线，最后将这些曲线组合放样即得到所要的远光灯组合式透镜中双自由曲面出射面。
3.如权利要求1所述LED摩托车前照灯组合式透镜，其特征是，远光灯组合式透镜中双自由曲面入射面确定如下：将光学透镜的所述平面与LED芯片发光面平行放置，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O1并与X1O1Y1平面垂直的轴为Z1轴，其中X1O1Y1平面为竖直平面，给定一个初始点，由已知的入射光线的方向和出射后的平行光线，用折反射定律迭代出其他点的坐标，双自由曲面入射面的终点由双自由曲面利用的角度确定。
4.如权利要求1所述LED摩托车前照灯组合式透镜，其特征是，近光灯组合式透镜中双自由曲面出射面确定如下：将光学透镜平行放置于反射器的前方，与芯片的发光面垂直，反射器采用部分椭球面作为内表面，以反射器的外侧焦点为坐标原点O2建立直角坐标系，以过点O2并平行于光学透镜的所述平面平行的平面为X2O2Y2平面，过原点O2并与X2O2Y2平面垂直的轴为Z2轴，其中X2O2Y2平面为水平面，在坐标原点O2前方距离25米处、与Z2轴交点为O且平行于X2O2Y2平面的平面设为照明面，点O为照明面的中心点，把照明区域设为以照明面的中心点O为圆心的半圆形区域，对该半圆形区域进行多环带划分，且各能带内的光强设为相同，运用能量守恒定律建立环带能量对应立体角能量关系，然后将光源立体角按照明要求进行相等数量的多份划分，光线经双自由曲面的入射面后准直为平行光线，将入射角度转化为距中心点距离，给曲面设定一初始点，然后运用折射定律和给定的初始点反向对应照射区域通过迭代数值计算得出自由曲线，然后由得出的自由曲线绕Z2轴旋转360°组成近光灯组合式透镜中双自由曲面出射面。
5.如权利要求1所述LED摩托车前照灯组合式透镜，其特征是，近光灯组合式透镜中双自由曲面入射面确定如下：将光学透镜平行放置于反射器的前方，反射器采用部分椭球面作为内表面，以反射器的外侧焦点为坐标原点O2建立直角坐标系，以过点O2并平行于光学透镜的平面平行的平面为X2O2Y2平面，给定一个初始点，由已知的入射光线的方向和出射后的平行光线，用折反射定律迭代出其他点的坐标，双自由曲面入射面的终点由双自由曲面利用的角度确定。
6.如权利要求1所述LED摩托车前照灯组合式透镜，其特征是，远光灯组合式透镜单自由曲面确定如下：将光学透镜的所述平面与LED芯片发光面平行设置，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O1并与X1O1Y1平面垂直的轴为Z1轴，其中X1O1Y1平面为竖直面，在坐标原点O1前方距离25米处、与Z1轴交点为O且平行与X1O1Y1平面的平面设为照明面，点O为照明面中心，将照明面上的照明区域设定为以照明面为中心点O的椭圆环形区域，所形成的椭圆光斑与通过双自由曲面形成的椭圆光斑相似，且椭圆环形区域的内环与双自由曲面形成的椭圆重合，然后对该椭圆环形区域进行多环带划分，然后将各环带进行网格划分，运用能量守恒定律建立环带能量对应立体角能量关系，然后将光源立体角按照明要求进行相等数量的多份划分，给定一个初始点，然后运用折射定律通过迭代数值计算得出一段曲线，以此类推计算出其他曲线，然后由得出的这些自由曲线组成自由曲面模型。
7.如权利要求1所述LED摩托车前照灯组合式透镜，其特征是，近光灯组合式透镜单自由曲面确定如下：将光学透镜平行放置于反射器的前方，反射器采用部分椭球面作为内表面，以反射器的外侧焦点为坐标原点O2建立直角坐标系，以过点O2并平行于光学透镜的平面平行的平面为X2O2Y2平面，过原点O2并与X2O2Y2平面垂直的轴为Z2轴，其中X2O2Y2平面为水平面，在坐标原点O2前方距离25米处、与Z2轴交点为O且平行于X2O2Y2平面的平面设为照明面，点O为照明面的中心点，把照明区域设为以照明面的中心点O为圆心的半圆形区域，对该半圆形区域进行两个环带划分，两个环带的尺寸为将由双自由曲面所形成的光斑半径等分为两份，且两个环带照度坡度较大，第一个环带照度值较大，这样用来加强截止线附近的照度值，使截止线更加清晰，运用能量守恒定律建立环带能量对应立体角能量关系，然后将光源立体角按照明要求进行相等数量的划分，经双自由曲面的入射面后准直为平行光线，将入射角度转化为距中心点距离，给单自由曲面设定一初始点，然后运用折射定律和给定的初始点反向对应照射区域通过迭代数值计算得出自由曲线，然后由得出的自由曲线绕Z2轴旋转360°组成自由曲面模型。
8.如权利要求2所述的LED摩托车前照灯组合式透镜，其特征是，所述对该椭圆形区域进行多环带划分具体包括：按椭圆区域的长半轴a分成n份，然后将短半轴b按长半轴划分的相同比例分成n份，ai,bi分别表示划分后第i份长短轴的长度，然后以照明面中心点O为中心，分别以ai‐1,bi‐1为长短轴做椭圆，然后以ai,bi为长短轴作椭圆，两椭圆之间的区域为该环带区。
9.如权利要求4所述的LED摩托车前照灯组合式透镜，其特征是，所述对该半圆形区域进行多环带划分具体包括：首先把半圆形区域的圆半径r等分成n份，以rj表示等分后第j份的半径，然后以照明面中心点O为圆心，分别以rj为半径画圆，将该半圆形区域划分为半圆形环带区域。
10.如权利要求1所述LED摩托车前照灯组合式透镜，其特征是，单自由曲面和双自由曲面为独立的光学系统，各自对光源的光能进行能量分布，双自由曲面利用0°到θ1°的能量，θ1°为设定值，单自由曲面利用余下能量，两者形成的光斑进行叠加，即为所需的照明效果。
CN201610515300.2A 2016-06-30 2016-06-30 Led摩托车前照灯组合式透镜 Active CN105972538B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610515300.2A CN105972538B (zh) 2016-06-30 2016-06-30 Led摩托车前照灯组合式透镜

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610515300.2A CN105972538B (zh) 2016-06-30 2016-06-30 Led摩托车前照灯组合式透镜

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105972538A CN105972538A (zh) 2016-09-28
CN105972538B true CN105972538B (zh) 2018-10-23

Family

ID=56954452

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610515300.2A Active CN105972538B (zh) 2016-06-30 2016-06-30 Led摩托车前照灯组合式透镜

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105972538B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107388191A (zh) * 2017-07-21 2017-11-24 华南理工大学 用于led汽车近光灯的双自由曲面光学透镜
CN108036281B (zh) * 2017-08-25 2019-11-12 广东省半导体产业技术研究院 一种形成均匀方形光斑的led透镜阵列设计方法
CN109855039B (zh) * 2017-11-30 2021-03-26 长城汽车股份有限公司 激光远光模组、激光远光灯和车辆
CN112483990B (zh) * 2019-09-12 2022-04-15 比亚迪股份有限公司 一种前照灯装置及车辆
CN114263891B (zh) * 2020-09-16 2023-06-02 常州星宇车灯股份有限公司 一种用于车灯的双曲面准直透镜设计方法
CN112377877B (zh) * 2020-11-10 2022-12-02 浙江光锥科技有限公司 透镜的设计方法及系统、线条灯透镜
CN116295107B (zh) * 2023-05-22 2023-09-19 天津宜科自动化股份有限公司 一种获取物体轮廓信息的数据处理系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6866408B1 (en) * 1999-02-09 2005-03-15 Valeo Vision Motor vehicle headlamp of the elliptical type capable of emitting a beam without cut-off
CN102606977A (zh) * 2012-03-31 2012-07-25 华南理工大学 用于led汽车远光灯的自由曲面光学透镜
CN102777856A (zh) * 2012-07-10 2012-11-14 华南理工大学 用于led摩托车远光灯的自由曲面光学透镜
CN102901043B (zh) * 2012-07-10 2015-06-03 华南理工大学 用于led摩托车近光灯的自由曲面光学透镜
CN105589991A (zh) * 2015-12-05 2016-05-18 中山市华南理工大学现代产业技术研究院 Led摩托车前照灯用自由曲面集成光学透镜的设计方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6866408B1 (en) * 1999-02-09 2005-03-15 Valeo Vision Motor vehicle headlamp of the elliptical type capable of emitting a beam without cut-off
CN102606977A (zh) * 2012-03-31 2012-07-25 华南理工大学 用于led汽车远光灯的自由曲面光学透镜
CN102777856A (zh) * 2012-07-10 2012-11-14 华南理工大学 用于led摩托车远光灯的自由曲面光学透镜
CN102901043B (zh) * 2012-07-10 2015-06-03 华南理工大学 用于led摩托车近光灯的自由曲面光学透镜
CN105589991A (zh) * 2015-12-05 2016-05-18 中山市华南理工大学现代产业技术研究院 Led摩托车前照灯用自由曲面集成光学透镜的设计方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"自由曲面LED汽车前照灯光学透镜设计方法";王洪;《红外与激光工程》;20140531;第43卷(第5期);第1529-1534页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN105972538A (zh) 2016-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105972538B (zh) Led摩托车前照灯组合式透镜
CN101922676B (zh) Led路灯大角度二次配光透镜及其制造方法
CN102121665B (zh) 一种用于户外led照明的自由曲面透镜结构设计方法
CN106895336A (zh) 扩散配光光学系统和车辆用灯具
CN107687623A (zh) 用于led汽车远光灯的双自由曲面光学透镜
CN104317053A (zh) 基于led台灯照明的自由曲面透镜构造方法
CN103363418B (zh) Led汽车照明用的微透镜阵列型前照灯
CN104696884A (zh) 一种双自由曲面的led准直透镜设计方法
CN102901044A (zh) 一种获得led前照灯近光光斑的自由曲面透镜设计方法
WO2013143330A1 (zh) 用于led汽车远光灯的自由曲面光学透镜
CN102901043B (zh) 用于led摩托车近光灯的自由曲面光学透镜
CN102494298A (zh) 一种用于led路灯的阵列式自由曲面透镜的设计方法
CN105371235B (zh) 一种led汽车后雾灯用的自由曲面反射镜的设计方法
CN203363990U (zh) 一种led汽车前照灯用的自由曲面微透镜阵列
CN105589991B (zh) Led摩托车前照灯用自由曲面集成光学透镜的设计方法
CN102777856A (zh) 用于led摩托车远光灯的自由曲面光学透镜
CN103383094A (zh) 一种led摩托车前照灯用光学透镜自由曲面的形成方法
CN102777857A (zh) 用于led摩托车远光灯的自由曲面光学反射器
CN207034989U (zh) 一种led汽车远光灯的双自由曲面光学透镜
CN205332091U (zh) Led汽车后雾灯用的自由曲面反射镜
CN104501061B (zh) 一种汽车前照灯反射器设计方法
CN105042511B (zh) 用于led摩托车前照灯光学透镜自由曲面的形成方法
CN102980135A (zh) 一种用于led光源道路照明的配光透镜
CN205451061U (zh) Led摩托车前照灯用自由曲面集成光学透镜
CN107388191A (zh) 用于led汽车近光灯的双自由曲面光学透镜

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant