CN106764783A - 一种车辆用前照灯 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种车辆用前照灯，包括照明单元，所述照明单元包括LED灯和透镜，所述透镜后端设有凹槽，所述LED灯位于凹槽中；所述凹槽表面设有入折射面，所述透镜侧面设有全反射面，所述入折射面和全反射面构成准直部；所述透镜前端设有出折射面。本发明中准直部将LED灯发出的光线汇集至出折射面处，出折射面再将照射在该面上的光线折射成具有设定角度的光线并射出，从而使照射出的灯光具有相应的光型，以满足汽车不同的照射需求。同时，由于LED灯的发光空间是2π，且LED灯位于凹槽中；LED灯发出的光线将全部被准直部汇集至出折射面处、并最终射出，从而保证本发明的光学利用效率较高。另外，本发明整体结构简单、使用可靠。

Description

一种车辆用前照灯

技术领域

本发明涉及一种车辆用前照灯，特别是涉及一种基于LED光源的车辆用前照灯。

背景技术

大功率白光LED光源的实用化带来的车灯照明设计的一次革新，各种基于LED光源的新方案随之而来。光学设计始终没有突破原有卤素或者气体放电灯泡的设计方案。主流还是采用反射镜或者椭球投影系统的方案。虽然这些传统方案比较成熟，但是从外观上根本无法区分前照灯具是否采用的LED光源，造型上也比较传统，没有太大的新意。

事实上，自LED光源成为汽车前大灯照明的选择后，设计师总想在造型上有所突破，体现LED的技术的先进性。各种车展上的概念车的车灯设计都非常科幻，吸引眼球。但是受制于传统的设计方法，基本都只能停留在概念灯的阶段，无法满足汽车照明法规的需要、并实现量产。

而更重要的是，传统光源的发光空间的4π的，而LED的发光空间是2π的，继续直接沿用传统光学设计手段根本无法体现出LED的效率优势。基于上述的需求，本申请提出了全新的基于LED光源的车辆前照灯设计方案。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种结构简单、光学利用效率更高的车辆用前照灯。

为实现上述目的，本发明提供一种车辆用前照灯，包括照明单元，所述照明单元包括LED灯和透镜，所述透镜后端设有凹槽，所述LED灯位于凹槽中；所述凹槽表面设有入折射面，所述透镜侧面设有全反射面，所述入折射面和全反射面构成准直部；所述透镜前端设有出折射面；所述准直部用于将LED灯发出的光线汇集至出折射面处，所述出折射面用于将光线折射成具有设定角度的光线并射出。

进一步地，所述入折射面包括位于LED灯正前方的前入折射面，所述前入折射面为抛物面。

进一步地，所述入折射面包括位于LED灯侧边的侧入折射面，所述侧入折射面为自由曲面。

进一步地，所述全反射面为弧面。

进一步地，所述出折射面包括多片出折射分面，所述出折射分面为自由曲面。

进一步地，多片出折射分面连续分布。

进一步地，所述折射分面的外缘轮廓呈四边形。

进一步地，所述折射分面的左侧边或/和右侧边与竖向的夹角α为10°～20°。

进一步地，所述照明单元还包括固定座，所述固定座包括与透镜两侧固接的侧固定板和与侧固定板后端固接的后固定板，所述LED灯安装在后固定板上。

进一步地，所述侧固定板后端设有连接凸起。

进一步地，所述侧固定板在对应于连接凸起侧边处设有加强凸起。

进一步地，所述照明单元有多个。

如上所述，本发明涉及的车辆用前照灯，具有以下有益效果：

本发明中由LED灯发出的光线照射在凹槽表面上，凹槽表面上的入折射面将光线折射至全反射面或出折射面上；全反射面将照射在该面上的光线反射至出折射面上；出折射面将照射在该面上的光线以设定的角度折射出去，从而使本发明最终照射出的灯光具有相应的光型，以满足汽车不同的照射需求。同时，由于LED灯的发光空间是2π，且本发明中LED灯位于凹槽中；这样，由LED灯发出的光线可全部被准直部汇集至出折射面处、并最终射出，从而保证本发明的光学利用效率较高，耗电量较低。另外，本发明整体结构简单、便于加工，使用可靠。

附图说明

图1为本发明中照明单元的结构示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为图1的左视图。

图4为图1的A-A剖视图。

图5为本发明中照明单元的后视立体图。

图6为本发明中照明单元的前视立体图。

图7为本发明中车辆用前照灯的结构示意图。

图8为本发明中近光拐点特征光型示意图。

图9为本发明中前雾灯、角灯、近光辅助灯的水平截止线光型示意图。

图10为本发明实施例中完整的近光光型示意图。

元件标号说明

10 照明单元

1 LED灯

20 准直部

2 透镜

21 凹槽

211 入折射面

2111 前入折射面

2112 侧入折射面

22 全反射面

23 出折射面

231 出折射分面

3 固定座

31 侧固定板

311 连接凸起

312 加强凸起

32 后固定板

4 空白空间

α 夹角

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

本发明实施例中：如图4所示，将纸面的上下方向定义为前后方向，将纸面的左右方向定义为左右方向；如图7所示，将纸面的上下方向定义为上下方向。

如图1至图7所示，本发明提供一种车辆用前照灯，包括照明单元10。该照明单元10包括LED灯1和透镜2。透镜2后端设有凹槽21，LED灯1位于凹槽21中；凹槽21表面设有入折射面211，透镜2侧面设有全反射面22，所述入折射面211和全反射面22构成准直部20；透镜2前端设有出折射面23；所述准直部20用于将LED灯1发出的光线汇集至出折射面23处，所述出折射面23用于将光线折射成具有设定角度的光线并射出。本发明的工作原理为：由LED灯1发出的光线照射在凹槽21表面上，凹槽21表面上的入折射面211将光线折射至全反射面22或出折射面23上；全反射面22将照射在该面上的光线反射至出折射面23上；出折射面23将照相在该面上的光线以设定的角度折射出去，从而使本发明最终照射出的灯光具有相应的光型，以满足汽车不同的照射需求。同时，由于LED灯1的发光空间是2π，且本发明中LED灯1位于凹槽21中；这样，由LED灯1发出的全部光线可被准直部20汇集至出折射面23处、并最终射出，从而保证本发明的光学利用效率较高，耗电量较低。另外，本发明整体结构简单、便于加工，使用可靠。

本申请中透镜2是一个实心的整体。如图1、图2和图6所示，本发明中出折射面23包括多片出折射分面231，出折射分面231为自由曲面。每片出折射分面231将对应其后方(透镜2的实心体内)的特定方向的准直光线，通过去曲率自由连续变化、以及可控的折射，使光线扩散至各种角度空间中去。其射出光线的光能量的空间分布是非均匀的，可以满足特殊的汽车前照灯光型需求，比如水平截止线光型，拐点光型等。本发明中出折射面23实质上为光型控制部分，通过设置出折射分面231的具体曲面结构，使得本发明照射光呈相应的光型，以满足汽车不同的照射需求。为满足汽车前照灯照明的法规需要，该透镜2的新型光学设计方案可实现远光、近光、前雾灯、角灯、以及近光辅助的照明需要。具体来说，针对前雾灯、角灯、以及近光辅助灯，本申请中多片出折射分面231的外缘轮廓均设置为矩形，如图9所示，本申请中透镜2最后射出的光线呈水平截止线光型。而针对近光，如图1和图6所示，位于出折射面23上左部的出折射分面231的外缘轮廓呈矩形，如图9所示，该部分出折射分面231能将其后方的准直光线折射成水平截止线光型；同时，如图1和图6所示，位于出折射面23上右部的出折射分面231整体相对于竖向倾斜，即该处的出折射分面231的左右两侧边中的一侧边或两侧边与竖向之间具有夹角α，且α为10°～20°，如图8所示，该处的出折射分面231能将其后方的准直光线折射成具有倾斜角α的截止线光型，这样，如图10所示，从透镜2射出的光线同时具有水平截止线光型和倾斜角α的截止线光型、且从透镜2射出的光线整体呈拐点光型，从而实现近光的照射效果。在本实施例中上述夹角α为15°。且多片出折射分面231连续分布，位于上述呈矩形的出折射分面231和呈倾斜状态的出折射分面231之间的出折射分面231为直角三角形或直角梯形。另外，出折射面23整体的外缘轮廓可为矩形或圆形。

如图4所示，本发明中准直部20将LED的2π发光区域全部涵盖在内，并通过以圆、双曲线、抛物线为基础，结合局部调整而来的自由曲面，将LED发出的按朗伯分布的光线进行准直；使得所有光线基本朝向少数几个统一的方向，为后续的光型控制部分创造控制条件。如图4和图5所示，本实施例中入折射面211包括位于LED灯1正前方的前入折射面2111，前入折射面2111为抛物面、即以抛物面为基础的自由曲面；此种结构的前入折射面2111能有效保证将照射在该面上的光线被全部折射至出折射面23处。同时，如图4和图5所示，入折射面211还包括位于LED灯1侧边的侧入折射面2112，侧入折射面2112为自由曲面，且在本实施例中侧入折射面2112为以双曲线为基础的自由曲面；此种结构的侧入折射面2112能有效保证照射在该面上的光线被全部折射至全反射面22上。另外，如图4和图5所示，全反射面22为弧面、即以双曲线为基础的自由曲面；此种结构的全反射面22能有效保证照射在该面上的光线被全部反射至出折射面23处。本发明中前入折射面2111、侧入折射面2112、以及全反射面22共同作用，从而保证LED灯1发出的光线被全部汇集至出折射面23处，最后再由出折射面23折射出，使得本发明具有较高的光学利用效率。

如图1至图6所示，本发明中照明单元10还包括固定座3，固定座3包括与透镜2两侧固接的侧固定板31和与侧固定板31后端固接的后固定板32，LED灯1安装在后固定板32上。本发明利用该固定座3有效保证LED灯1位于凹槽21中。

另外，如图1至图6所示，上述侧固定板31后端设有连接凸起311，该连接凸起311用于与汽车本体固接，从而实现本发明中车辆用前照灯的固定安装。且侧固定板31在对应于连接凸起311侧边处设有加强凸起312，该加强凸起312能有效增强连接凸起311与侧固定板31的连接强度。本实施例中后固定板32为散热铝基板，同时LED灯1焊接在该后固定板32上。且后固定板32的轮廓与连接凸起311的边界形成定位关系，使得LED灯1的发光面位于入折射面211的焦点上。

本发明中车辆用前照灯结构非常紧凑，因此其单个透镜2的尺寸可以非常小。如图1和图7所示，本实施例中透镜2正面的发光尺寸可以做到32mm(宽)*12mm(高)的状态。

本发明中照明单元10有多个。且照明单元10的尺寸非常小，并且是多个共同点亮实现照明功能。各个照明单元10在本车辆用前照灯内的布置位置是独立的、灵活的，可在实现近光、前雾灯、角灯等同时，达到灯具总成内特殊的点灯效果。设计师可通过不同数量的照明单元10、以及不同的车灯内空间进行不同的排列，从而展现出不同的汽车整体设计语言，让普通消费者真正直观感受到LED技术所带来的车辆、车灯技术的革新。本实施例中照明单元10为具有近光功能的光学单元。且如图7所示，本实施例车辆用前照灯中配有7个相同的照明单元10，以满足国标法规的要求。每个照明单元10的尺寸可以实现32.9mm(宽)X11.9mm(高)X18.8mm(深)的状态。当然本发明中照明单元10具体的光学设计的外观和尺寸可以有所不同，甚至比本实施例更小。本实施例中7个照明单元10共同作用，可以实现近光照射功能；同时，本实施例中7个照明单元10沿水平方向依次分布，在其上方和下方处仍余有空白空间4。因此，本实施例还在空白空间4处设置具有其他功能的照明单元，从而使本实施例车辆用前照灯具有多种照明功能。

本发明采用了全新的汽车前照灯光学设计方案，创造性的提出了一种提高LED光源在汽车前照灯中光学利用效率的手段。一般来说，利用反射镜的LED配光方案的光学利用率约为40-45％，利用椭球投影系统的LED光学利用效率约为45-50％。而本实施例在满足车辆近光功能的照明单元10的设计中，其光学效率可突破50％，达到60％左右。且其总的发光面积也小于传统的光学方案，使得本实施例中汽车前照灯的开口有效降低。同时，由于本发明中照明单元10采用分布式的设计理念，结合单个照明单元10的尺寸可以做的非常小的特征，使得本发明能非常灵活进行设计车灯内部的造型，从而提出了一种完全有别于传统汽车前照灯的结构形式。

综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (12)

1.一种车辆用前照灯，其特征在于：包括照明单元(10)，所述照明单元(10)包括LED灯(1)和透镜(2)，所述透镜(2)后端设有凹槽(21)，所述LED灯(1)位于凹槽(21)中；所述凹槽(21)表面设有入折射面(211)，所述透镜(2)侧面设有全反射面(22)，所述入折射面(211)和全反射面(22)构成准直部(20)；所述透镜(2)前端设有出折射面(23)；所述准直部(20)用于将LED灯(1)发出的光线汇集至出折射面(23)处，所述出折射面(23)用于将光线折射成具有设定角度的光线并射出。

2.根据权利要求1所述车辆用前照灯，其特征在于：所述入折射面(211)包括位于LED灯(1)正前方的前入折射面(2111)，所述前入折射面(2111)为抛物面。

3.根据权利要求1所述车辆用前照灯，其特征在于：所述入折射面(211)包括位于LED灯(1)侧边的侧入折射面(2112)，所述侧入折射面(2112)为自由曲面。

4.根据权利要求1所述车辆用前照灯，其特征在于：所述全反射面(22)为弧面。

5.根据权利要求1所述车辆用前照灯，其特征在于：所述出折射面(23)包括多片出折射分面(231)，所述出折射分面(231)为自由曲面。

6.根据权利要求5所述车辆用前照灯，其特征在于：多片出折射分面(231)连续分布。

7.根据权利要求5所述车辆用前照灯，其特征在于：所述折射分面(231)的外缘轮廓呈四边形。

8.根据权利要求5所述车辆用前照灯，其特征在于：所述折射分面(231)的左侧边或/和右侧边与竖向的夹角α为10°～20°。

9.根据权利要求1所述车辆用前照灯，其特征在于：所述照明单元(10)还包括固定座(3)，所述固定座(3)包括与透镜(2)两侧固接的侧固定板(31)和与侧固定板(31)后端固接的后固定板(32)，所述LED灯(1)安装在后固定板(32)上。

10.根据权利要求9所述车辆用前照灯，其特征在于：所述侧固定板(31)后端设有连接凸起(311)。

11.根据权利要求10所述车辆用前照灯，其特征在于：所述侧固定板(31)在对应于连接凸起(311)侧边处设有加强凸起(312)。

12.根据权利要求1至11任一项所述车辆用前照灯，其特征在于：所述照明单元(10)有多个。