CN107036029A - 一种复杂光学系统led汽车前照灯 - Google Patents
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Abstract
本申请公开一种复杂光学系统LED汽车前照灯，包括光源以及整形光学透镜组，所述整形光学透镜组设置在光源发射光线的方向上，在光源与近光灯整形光学透镜组之间，沿光线投射的方向依次设有将光线进行较大角度折射的光线汇聚光学透镜组和将光线的投射方向进行均匀调整的光线调整光学透镜组。所述整形光学透镜组为将光源射出的光线整形成近光灯配光形状的近光灯整形光学透镜组或整形成远光灯配光形状的远光灯整形光学透镜组。本申请通过光线汇聚光学透镜组、光线调整光学透镜组和近光灯/远光灯整形光学透镜组，将折射角度大的区域的光线投射到光斑中心区域，将折射角度小的区域的光线投射到光斑的边缘区域，实现不同投射光线的合成。
Description
技术领域
本申请涉及汽车、电子和照明技术领域，尤其涉及一种复杂光学系统LED汽车前照灯。
背景技术
采用卤素灯和高强度放电灯泡（HID）等传统汽车前照灯技术趋于成熟，并且已经广泛应用。卤素近光灯泡和远光灯泡的功率均≥55W，汽车前照灯总功率≥110W，存在能耗高和耗散功率大等问题。LED光源技术已经大量用于汽车中，仅有少数功率较大的前照灯、倒车灯没有普及应用，目前仅有少量的汽车配备LED前照灯，有ACURA-RLX和AUDI-A8型号的汽车已经整车配套LED汽车前照灯，但是目前LED汽车前照灯技术存在LED发光效率没有被有效利用的问题，因为LED光谱由蓝光激发黄色荧光粉合成，导致LED汽车前照灯的色温均匀性较差。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种光线利用率高、混色均匀的LED汽车近光灯。此外，还提供一种LED汽车远光灯和LED汽车前照灯。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下方案实现：
一种复杂光学系统LED汽车前照灯，包括光源以及将光源射出的光线整形成近光灯配光形状的近光灯整形光学透镜组，所述近光灯整形光学透镜组设置在光源发射光线的方向上，在光源与近光灯整形光学透镜组之间，沿光线投射的方向依次设有将光线进行较大角度折射的光线汇聚光学透镜组和将光线的投射方向进行均匀调整的光线调整光学透镜组。
所述光线汇聚光学透镜组包括至少一个光线汇聚透镜，所述光线汇聚透镜包括光线接收曲面和光线照射曲面；所述光线接收曲面为凹型曲面，所述光线照射曲面为凸型曲面；或所述光线接收曲面为凸型曲面，所述光线照射曲面为凸型曲面；或所述光线接收曲面由多个紧邻设置的凹型曲面组成，所述光线照射曲面为凸型曲面。
所述光线调整光学透镜组包括至少一个光线调整透镜，所述光线调整透镜包括光线接收曲面和光线照射曲面；所述光线接收曲面由多个紧邻设置的凸型曲面组成，所述光线照射曲面为凸型曲面；或所述光线接收曲面由多个紧邻设置的凸型曲面组成，所述光线照射曲面由多个紧邻设置的凸型曲面组成。
所述近光灯整形光学透镜组包括至少一个近光灯整形透镜，所述近光灯整形透镜包括光线接收曲面和光线照射曲面；
所述光线接收曲面具有圆形外轮廓，其由四个紧邻设置的凸型曲面组成；
所述光线接收曲面的下半部对应的光线照射曲面设有左侧直接照射凸型曲面和右侧直接照射凸型曲面；所述光线接收曲面的上半部对应的光线照射曲面设有左侧折射照射凸型曲面和右侧明暗截止照射凸型曲面；
所述左侧折射照射凸型曲面包括紧邻设置的第一折射照射凸型曲面和第二折射照射凸型曲面，所述第一折射照射凸型曲面和第二折射照射凸型曲面的相交线与光线接收曲面中相邻的凸型曲面的相交线同向；由第一折射照射凸型曲面至第二折射照射凸型曲面，两者构成的光线照射曲面的外轮廓与光线接收曲面的外轮廓的距离逐渐减小；
所述右侧明暗截止照射凸型曲面包括15度明暗截止凸型曲面、紧邻15度明暗截止凸型曲面的明暗截止线凸型曲面、紧邻15度明暗截止凸型曲面和明暗截止线凸型曲面的15度直接照射凸型曲面；所述15度明暗截止凸型曲面紧邻第二折射照射凸型曲面设置，且两者的相交线与第一折射照射凸型曲面和第二折射照射凸型曲面的相交线同向；所述明暗截止线凸型曲面与15度明暗截止凸型曲面的相交线与第一折射照射凸型曲面和第二折射照射凸型曲面的相交线同向；由明暗截止线凸型曲面至15度明暗截止凸型曲面，两者构成的光线照射曲面的外轮廓与光线接收曲面的外轮廓的距离逐渐减小；所述15度直接照射凸型曲面的一侧与右侧直接照射凸型曲面紧邻设置，另一侧与15度明暗截止凸型曲面和明暗截止线凸型曲面紧邻设置，其一侧至另一侧，所构成的光线照射曲面的外轮廓与光线接收曲面的外轮廓等距。
所述光线汇聚光学透镜组包括两个光线汇聚透镜，所述光线调整光学透镜组包括两个光线调整透镜，所述近光灯整形光学透镜组包括两个近光灯整形透镜。
一种复杂光学系统LED汽车前照灯，包括光源以及将光源射出的光线整形成远光灯配光形状的远光灯整形光学透镜组，所述远光灯整形光学透镜组设置在光源发射光线的方向上，在光源与远光灯整形光学透镜组之间，沿光线投射的方向依次设有将光线进行较大角度折射的光线汇聚光学透镜组和将光线的投射方向进行均匀调整的光线调整光学透镜组。
所述光线汇聚光学透镜组包括至少一个光线汇聚透镜，所述光线汇聚透镜包括光线接收曲面和光线照射曲面；所述光线接收曲面为凹型曲面，所述光线照射曲面为凸型曲面；或所述光线接收曲面为凸型曲面，所述光线照射曲面为凸型曲面；或所述光线接收曲面由多个紧邻设置的凹型曲面组成，所述光线照射曲面为凸型曲面。
所述光线调整光学透镜组包括至少一个光线调整透镜，所述光线调整透镜包括光线接收曲面和光线照射曲面；所述光线接收曲面由多个紧邻设置的凸型曲面组成，所述光线照射曲面为凸型曲面；或所述光线接收曲面由多个紧邻设置的凸型曲面组成，所述光线照射曲面由多个紧邻设置的凸型曲面组成。
所述远光灯整形光学透镜组包括至少一个远光灯整形透镜，所述远光灯整形透镜包括光线接收曲面和光线照射面；
所述光线接收曲面包括圆形凸型曲面，以及围绕圆形凸型曲面的环形凸型曲面；
所述光线照射面包括中心凸平面，围绕中心凸平面的第一环形凸平面，以及围绕第一环形凸平面的第二环形凸平面；
所述中心凸平面呈八边形；
所述第一环形凸平面由多块呈四边形的第一凸平面组成；
所述第二环形凸平面有多块呈四边形的第二凸平面组成。
所述光线汇聚光学透镜组包括两个光线汇聚透镜，所述光线调整光学透镜组包括两个光线调整透镜，所述远光灯整形光学透镜组包括两个远光灯整形透镜。
一种复杂光学系统的LED汽车前照灯，包括至少一组前述的近光灯LED汽车前照灯和至少一组前述的远光灯LED汽车前照灯。优选的，所述近光灯LED汽车前照灯和远光灯LED汽车前照灯各为两组。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本申请通过光线汇聚光学透镜组、光线调整光学透镜组和近光灯/远光灯整形光学透镜组，将折射角度大的区域的光线投射到光斑中心区域，将折射角度小的区域的光线投射到光斑的边缘区域，实现不同投射光线的合成，使得光斑混色均匀，优化汽车前照灯的光斑色散现象。
附图说明
图1为实施例1光线路径图；
图2为实施例1光线汇聚透镜结构示意图；
图3为实施例1光线调整透镜结构示意图；
图4为实施例1近光灯整形透镜结构示意图；
图5为实施例1近光灯整形透镜结构示意图；
图6为实施例1近光灯整形透镜结构示意图；
图7为实施例1投射光斑示意图；
图8为实施例2光线汇聚透镜结构示意图；
图9为实施例3光线汇聚透镜结构示意图；
图10为实施例4光线调整透镜结构示意图；
图11为实施例5远光灯整形透镜结构示意图；
图12为实施例5远光灯整形透镜结构示意图；
图13为实施例5远光灯整形透镜结构示意图；
图14为实施例6前照灯结构示意图。
具体实施方式
为了让本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步阐述。
实施例1
如图1~6所示，一种复杂光学系统近光灯LED汽车前照灯，包括光源500以及将光源500射出的光线整形成近光灯配光形状的近光灯整形光学透镜组300，所述近光灯整形光学透镜组300设置在光源500发射光线的方向上，在光源500与近光灯整形光学透镜组300之间，沿光线投射的方向依次设有将光线进行较大角度折射的光线汇聚光学透镜组100和将光线的投射方向进行均匀调整的光线调整光学透镜组200。 所述光源500、光线汇聚光学透镜组100、光线调整光学透镜组200和近光灯整形光学透镜组300安装在支架400上。
所述光线汇聚光学透镜组100包括两个光线汇聚透镜，分别为光线汇聚透镜101和光线汇聚透镜102，所述光线汇聚透镜101和光线汇聚透镜102包括光线接收曲面110和光线照射曲面120。所述光线接收曲面110为凹型曲面，所述光线照射曲面120为凸型曲面；通过两个光线汇聚透镜，将光源500发出的光线进行较大角度的折射，缩小光线之间的角度。
所述光线调整光学透镜组200包括两个光线调整透镜，分别为光线调整透镜201和光线调整透镜202，所述光线调整透镜201和光线调整透镜202包括光线接收曲面和光线照射曲面；所述光线接收曲面由多个紧邻设置的凸型曲面210组成，所述光线照射曲面为凸型曲面220。LED光谱发出白光，其光谱由蓝光激发黄色荧光粉合成白光。当光线经过光学透镜时，会产生散射现象，因此需要合理调整白光成分中蓝光和黄光的折射效果来解决散射问题。通过两个光线调整透镜的多个凸型曲面，将折射角度大的区域的光线投射到光斑中心区域，光线折射小的区域的光线投射到光斑的边缘区域，实现不同投射光线合成，解决光斑色散现象。通过如此对光源发出光线进行调整折射，将光线按照投射方向进行均匀调整，使得大部分光线都能够投射到配光屏幕位置，可以有效提高光线的利用率。
所述近光灯整形光学透镜组300包括两个近光灯整形透镜，分别为近光灯整形透镜301和近光灯整形透镜302，所述近光灯整形透镜包括光线接收曲310和光线照射曲面320；
所述光线接收曲面310具有圆形外轮廓，其由四个紧邻设置的凸型曲面311、312、313、314组成；
所述光线接收曲面310的下半部对应的光线照射曲面320设有左侧直接照射凸型曲面321和右侧直接照射凸型曲面322；所述光线接收曲面310的上半部对应的光线照射曲面320设有左侧折射照射凸型曲面323和右侧明暗截止照射凸型曲面324；
所述左侧折射照射凸型曲面323包括紧邻设置的第一折射照射凸型曲面3231和第二折射照射凸型曲面3232，所述第一折射照射凸型曲面3231和第二折射照射凸型曲面3232的相交线与光线接收曲面310中相邻的凸型曲面的相交线同向；由第一折射照射凸型曲面3231至第二折射照射凸型曲面3232，两者构成的光线照射曲面的外轮廓与光线接收曲面310的外轮廓的距离逐渐减小，且外轮廓为朝向光线照射曲面320的凹型；
所述右侧明暗截止照射凸型曲面324包括15度明暗截止凸型曲面3241、紧邻15度明暗截止凸型曲面3241的明暗截止线凸型曲面3242、紧邻15度明暗截止凸型曲面3241和明暗截止线凸型曲面3242的15度直接照射凸型曲面3243；所述15度明暗截止凸型曲面3241紧邻第二折射照射凸型曲面3232设置，且两者的相交线与第一折射照射凸型曲面3231和第二折射照射凸型曲面3232的相交线同向；所述明暗截止线凸型曲面3242与15度明暗截止凸型曲面3241的相交线与第一折射照射凸型曲面3231和第二折射照射凸型曲面3232的相交线同向；由明暗截止线凸型曲面3242至15度明暗截止凸型曲面3241，两者构成的光线照射曲面的外轮廓与光线接收曲面310的外轮廓的距离逐渐减小；所述15度直接照射凸型曲面3243的一侧与右侧直接照射凸型曲面322紧邻设置，另一侧与15度明暗截止凸型曲面3241和明暗截止线凸型曲面3242紧邻设置，其一侧至另一侧，所构成的光线照射曲面的外轮廓与光线接收曲面310的外轮廓等距，且外轮廓为背向光线照射曲面320的凸型。通过上述近光灯整形透镜301和近光灯整形透镜302形成近光灯光斑，避免使用挡板阻挡形成光斑而降低光线利用率。
如图7所示，为近光灯在25米处光斑2000，当调节明暗截止线凸型曲面3242的倾斜度时，光线产生折射并且投射到第一象限右侧通行照射区域2003和右侧主光斑照射区域2004，当调节15度明暗截止凸型曲面3241倾斜度时，光线产生折射并且投射到第一象限右侧通行照射区域2003和右侧主光斑照射区域2004，通过15度直接照射凸型曲面3243的光线投射到第一象限右侧通行照射区域2003；通过第一折射照射凸型曲面3231和第二折射照射凸型曲面3232的光线投射到左侧主光斑照射区域2001；通过右侧直接照射凸型曲面322的光线投射到右侧主光斑照射区域2004，通过左侧直接照射凸型曲面321的光线投射到左侧主光斑照射区域2001。
在光斑XY坐标中，第二象限以Y轴为明暗截止线，2001是左侧主光斑照射区域，2002是15度明暗截止曲面，2003是第二象限为右侧通行照射区域，2004是右侧主光斑照射区域，2005是道路右侧边缘，2006是道路中心线，2007是道路左侧边缘。
实施例2
本实施例与实施例1类似，区别在于，如图8所示，所述光线汇聚光学透镜组100包括两个光线汇聚透镜，所述光线汇聚透镜包括光线接收曲面110和光线照射曲面120。所述光线接收曲面110为凸型曲面，所述光线照射曲面120为凸型曲面。
实施例3
本实施例与实施例1类似，区别在于，如图9所示，所述光线汇聚光学透镜组100包括两个光线汇聚透镜，所述光线汇聚透镜包括光线接收曲面和光线照射曲面120。所述光线接收曲面由多个紧邻设置的凹型曲面110组成，所述光线照射曲面为凸型曲面120。
实施例4
本实施例与实施例1类似，区别在于，如图10所示，所述光线调整光学透镜组200包括两个光线调整透镜，所述光线调整透镜包括光线接收曲面和光线照射曲面；所述光线接收曲面由多个紧邻设置的凸型曲面210组成，所述光线照射曲面由多个紧邻设置的凸型曲面220组成。
实施例5
本实施例为远光灯LED汽车前照灯，与实施例1类似，区别在于，如图11~13所示，包括光源以及将光源射出的光线整形成远光灯配光形状的远光灯整形光学透镜组，所述远光灯整形光学透镜组设置在光源发射光线的方向上，在光源与远光灯整形光学透镜组之间，沿光线投射的方向依次设有将光线进行较大角度折射的光线汇聚光学透镜组和将光线的投射方向进行均匀调整的光线调整光学透镜组。
所述远光灯整形光学透镜组包括一个远光灯整形透镜，所述远光灯整形透镜包括光线接收曲面610和光线照射面620；
所述光线接收曲面610包括圆形凸型曲面611，以及围绕圆形凸型曲面611的环形凸型曲面612；
所述光线照射面620包括中心凸平面621，围绕中心凸平面621的第一环形凸平面，以及围绕第一环形凸平面的第二环形凸平面；
所述中心凸平面621呈八边形；
所述第一环形凸平面由多块呈四边形的第一凸平面（6221~6228）组成；
所述第二环形凸平面有多块呈四边形的第二凸平面组（6231~6238）组成。
实施例6
如图14所示，一种复杂光学系统的LED汽车前照灯1000，包括近光灯组1100和远光灯组1200，所述近光灯组1100包括第一近光灯1110和第二近光灯1120，所述远光灯组1200包括第一远光灯1210和第二远光灯1220。所述近光灯为实施例1所述的近光灯。所述远光灯为实施例5所述的远光灯。
上述实施例仅为本发明的其中具体实现方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些显而易见的替换形式均属于本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种复杂光学系统LED汽车前照灯，包括光源以及将光源射出的光线整形成近光灯配光形状的近光灯整形光学透镜组，所述近光灯整形光学透镜组设置在光源发射光线的方向上，其特征在于，在光源与近光灯整形光学透镜组之间，沿光线投射的方向依次设有将光线进行较大角度折射的光线汇聚光学透镜组和将光线的投射方向进行均匀调整的光线调整光学透镜组。
2.根据权利要求1所述的复杂光学系统LED汽车前照灯，其特征在于，所述光线汇聚光学透镜组包括至少一个光线汇聚透镜，所述光线汇聚透镜包括光线接收曲面和光线照射曲面；所述光线接收曲面为凹型曲面，所述光线照射曲面为凸型曲面；或所述光线接收曲面为凸型曲面，所述光线照射曲面为凸型曲面；或所述光线接收曲面由多个紧邻设置的凹型曲面组成，所述光线照射曲面为凸型曲面。
3.根据权利要求1所述的复杂光学系统LED汽车前照灯，其特征在于，所述光线调整光学透镜组包括至少一个光线调整透镜，所述光线调整透镜包括光线接收曲面和光线照射曲面；所述光线接收曲面由多个紧邻设置的凸型曲面组成，所述光线照射曲面为凸型曲面；或所述光线接收曲面由多个紧邻设置的凸型曲面组成，所述光线照射曲面由多个紧邻设置的凸型曲面组成。
4.根据权利要求1所述的复杂光学系统LED汽车前照灯，其特征在于，所述近光灯整形光学透镜组包括至少一个近光灯整形透镜，所述近光灯整形透镜包括光线接收曲面和光线照射曲面；
所述光线接收曲面具有圆形外轮廓，其由四个紧邻设置的凸型曲面组成；
所述光线接收曲面的下半部对应的光线照射曲面设有左侧直接照射凸型曲面和右侧直接照射凸型曲面；所述光线接收曲面的上半部对应的光线照射曲面设有左侧折射照射凸型曲面和右侧明暗截止照射凸型曲面；
所述左侧折射照射凸型曲面包括紧邻设置的第一折射照射凸型曲面和第二折射照射凸型曲面，所述第一折射照射凸型曲面和第二折射照射凸型曲面的相交线与光线接收曲面中相邻的凸型曲面的相交线同向；由第一折射照射凸型曲面至第二折射照射凸型曲面，两者构成的光线照射曲面的外轮廓与光线接收曲面的外轮廓的距离逐渐减小；
所述右侧明暗截止照射凸型曲面包括15度明暗截止凸型曲面、紧邻15度明暗截止凸型曲面的明暗截止线凸型曲面、紧邻15度明暗截止凸型曲面和明暗截止线凸型曲面的15度直接照射凸型曲面；所述15度明暗截止凸型曲面紧邻第二折射照射凸型曲面设置，且两者的相交线与第一折射照射凸型曲面和第二折射照射凸型曲面的相交线同向；所述明暗截止线凸型曲面与15度明暗截止凸型曲面的相交线与第一折射照射凸型曲面和第二折射照射凸型曲面的相交线同向；由明暗截止线凸型曲面至15度明暗截止凸型曲面，两者构成的光线照射曲面的外轮廓与光线接收曲面的外轮廓的距离逐渐减小；所述15度直接照射凸型曲面的一侧与右侧直接照射凸型曲面紧邻设置，另一侧与15度明暗截止凸型曲面和明暗截止线凸型曲面紧邻设置，其一侧至另一侧，所构成的光线照射曲面的外轮廓与光线接收曲面的外轮廓等距。
5.根据权利要求2或3或4所述的复杂光学系统LED汽车前照灯，其特征在于，所述光线汇聚光学透镜组包括两个光线汇聚透镜，所述光线调整光学透镜组包括两个光线调整透镜，所述近光灯整形光学透镜组包括两个近光灯整形透镜。
6.一种复杂光学系统LED汽车前照灯，包括光源以及将光源射出的光线整形成远光灯配光形状的远光灯整形光学透镜组，所述远光灯整形光学透镜组设置在光源发射光线的方向上，其特征在于，在光源与远光灯整形光学透镜组之间，沿光线投射的方向依次设有将光线进行较大角度折射的光线汇聚光学透镜组和将光线的投射方向进行均匀调整的光线调整光学透镜组。
7.根据权利要求6所述的复杂光学系统LED汽车前照灯，其特征在于，所述光线汇聚光学透镜组包括至少一个光线汇聚透镜，所述光线汇聚透镜包括光线接收曲面和光线照射曲面；所述光线接收曲面为凹型曲面，所述光线照射曲面为凸型曲面；或所述光线接收曲面为凸型曲面，所述光线照射曲面为凸型曲面；或所述光线接收曲面由多个紧邻设置的凹型曲面组成，所述光线照射曲面为凸型曲面。
8.根据权利要求6所述的复杂光学系统LED汽车前照灯，其特征在于，所述光线调整光学透镜组包括至少一个光线调整透镜，所述光线调整透镜包括光线接收曲面和光线照射曲面；所述光线接收曲面由多个紧邻设置的凸型曲面组成，所述光线照射曲面为凸型曲面；或所述光线接收曲面由多个紧邻设置的凸型曲面组成，所述光线照射曲面由多个紧邻设置的凸型曲面组成。
9.根据权利要求6所述的复杂光学系统LED汽车前照灯，其特征在于，所述远光灯整形光学透镜组包括至少一个远光灯整形透镜，所述远光灯整形透镜包括光线接收曲面和光线照射面；
所述光线接收曲面包括圆形凸型曲面，以及围绕圆形凸型曲面的环形凸型曲面；
所述光线照射面包括中心凸平面，围绕中心凸平面的第一环形凸平面，以及围绕第一环形凸平面的第二环形凸平；
所述中心凸平面呈八边形；
所述第一环形凸平面由多块呈四边形的第一凸平面组成；
所述第二环形凸平面有多块呈四边形的第二凸平面组成。
10.根据权利要求7或8或9所述的复杂光学系统LED汽车前照灯，其特征在于，所述光线汇聚光学透镜组包括两个光线汇聚透镜，所述光线调整光学透镜组包括两个光线调整透镜，所述远光灯整形光学透镜组包括两个远光灯整形透镜。
11.一种复杂光学系统的LED汽车前照灯，其特征在于，包括至少一组如权利要求1或2或3或4或5所述的LED汽车前照灯和至少一组如权利要求6或7或8或9或10 所述的LED汽车前照灯。
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