CN108050482A - 一种投射式汽车大灯及其近光照明系统的投射单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种投射式汽车大灯及其近光照明系统的投射单元，包括第一发光元件、近光反射镜及光学透镜，所述近光反射镜的反射面从上方覆盖第一发光元件，所述近光反射镜的反射面为类抛物面，所述类抛物面的边界线为明暗截止线的成型线，所述第一发光元件设置在近光反射镜的近焦点处，使第一发光元件发射的光经过反射面反射后，以水平方向的平行光照射到光学透镜；所述近光反射镜的下边缘、第一发光元件和光学透镜的主光轴呈同一水平线布置，使得照射到光学透镜的光线，从光学透镜出射后，形成向下角度折射的照明光路，只有光学透镜主光轴以下的部分具有照明光路，从而形成具有明暗截止线的照明光型。

Description

一种投射式汽车大灯及其近光照明系统的投射单元
技术领域
本发明涉及车灯技术领域，具体涉及一种投射式汽车大灯及其近光照明系统的投射单元。
背景技术
汽车车灯中常用的投射式照明系统，一般都包括光源、反射镜、遮光板以及光学透镜。反射镜为椭球形，光源的发光中心设置在椭球形反射镜的近焦点处，光源发出的光线经过椭球形反射镜反射后汇聚于椭球形反射镜的远焦点附近，遮光板设置于椭球形反射镜的远焦点处，其形状与所要求的明暗截止线形状一致，最后通过光学透镜形成带有明暗截止线的类平行光照明光形。
如图1所示，现有车灯投射单元一般包括光源1、反射镜2、遮光板3及光学透镜4，光源1发出的发散光经过反射镜2反射后汇聚至光学透镜4的焦点附近，遮光板3的遮光结构3a同样设置在光学透镜4的焦点附近，遮光结构3a的形状根据所需明暗截止线的形状而确定，汇聚至光学透镜4的焦点附近的光线中的一部分被遮光板3的遮光结构3a遮挡，形成暗区，其余大部分光线经过透镜4折射到路面形成照明。所以遮光板3的遮光结构3a是传统投射单元形成明暗截止线的重要机理，不可或缺，但由于遮光结构3a会对部分光线形成遮挡，导致光线损失。
另外，由于光源1的输出光通量限制，以及传统车灯投射单元光效较低，单一传统车灯投射单元很难满足照明光形，即路面照射范围，以及法规对不同照明功能的测试点亮度要求，所以，往往通过多个投射单元的组合来实现照明功能，导致车灯结构复杂、投射单元占用空间大、车灯重量加重等缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于汽车大灯近光照明系统的投射单元，所述投射单元的反射镜设置为类抛物面的形状，通过抛物面的边界来形成明暗截止线，不需要设置遮挡板，避免由于遮光板的遮挡而导致的光线损失，提高光效，而且结构也更加简单，用以解决传统车灯结构复杂，且光线损失较大的问题。
为实现上述目的，本发明的方案是：一种用于汽车大灯近光照明系统的投射单元，所述的投射单元包括第一发光元件、近光反射镜及光学透镜，所述近光反射镜的反射面从上方覆盖第一发光元件，所述近光反射镜的反射面为类抛物面，所述类抛物面的边界线为明暗截止线的成型线，所述第一发光元件设置在近光反射镜的焦点处，使第一发光元件发射的光经过反射面反射后，以水平方向的平行光照射到光学透镜；
所述近光反射镜的下边缘、第一发光元件和光学透镜的主光轴呈同一水平线布置，使得照射到光学透镜的光线，从光学透镜出射后，形成向下角度折射的照明光路，只有光学透镜主光轴以下的部分具有照明光路，从而形成具有明暗截止线的照明光型。
本发明的近光照明投射单元省去了传统投射式车灯单元所必须的用于形成明暗截止线的遮光板结构,使得本发明车灯投射单元的结构更加简单，同时避免了由于遮光板的遮挡而导致的光线损失，提高了光效。
进一步地，根据本发明所述的投射单元，所述第一发光元件为LED发光芯片，所述LED发光芯片安装在LED线路板上。LED灯节能环保。光的发光效率达到100流明/瓦以上，比普通白炽灯的发光效率高很多。
进一步地，根据本发明所述的投射单元，所述LED线路板上设置有至少一个LED发光芯片。为了保证发光亮度，设置多个LED，可以保证光效。
进一步地，根据本发明所述的投射单元，所述光学透镜配置于沿车辆前后方向延伸的光轴上。
本发明还提供了一种投射式汽车大灯，该汽车大灯的近光照明系统省去了遮光板，依靠近光反射镜的反射面边界来形成明暗截止线，避免由于遮光板的遮挡而导致的光线损失，提高光效，同时也为远光照明提供了便利，仅通过控制发光元件的亮灭即可实现远近光的切换，用以解决传统车灯结构复杂，光线损失较大，且成本高的问题。
所述投射式汽车大灯包括近光照明系统和远光照明系统，所述近光照明系统包括上述的投射单元，所述远光照明系统设置有远光反射镜和第二发光元件，第二发光元件设置于远光反射镜的近焦点处，所述汽车大灯通过控制第一发光元件和第二发光元件的亮、灭，实现远、近光的切换。
本发明仅通过控制第一发光元件和第二发光元件的亮、灭，就可以完成远、近光的切换，不像传统车灯那样，需要控制遮光板的翻转实现远近光切换，因此，可以避免由于遮光板翻转造成的部件磨损，整体结构更加简单，降低成本，远近光切换操作也更加简便。
进一步地，根据本发明所述的投射式汽车大灯，所述的第二发光元件为LED发光芯片，且包括至少一个LED发光芯片。LED灯节能环保。光的发光效率达到100流明/瓦以上，比普通白炽灯的发光效率高很多。
进一步地，根据本发明所述的投射式汽车大灯，所述汽车大灯内安装有散热器和散热风扇，所述散热器具有散热腔，所述散热风扇设置于散热腔内。LED在工作中会产生大量的热，通过散热器帮助LED散热，进一步提高LED光效，延长使用寿命。同时，将散热风扇置于散热器内部，通过散热风扇能够加快散热器的散热速度。
进一步地，根据本发明所述的投射式汽车大灯，所述散热腔沿圆周方向间隔开设有一组螺钉孔，所述散热风扇通过螺钉孔固定在散热腔内。
进一步地，根据本发明所述的投射式汽车大灯，所述散热风扇由风扇固定座和风扇转子组成，其中，风扇固定座与散热腔的内圆周固定，风扇转子可转动地设置在风扇固定座上，在该风扇转子的外壁上并且围绕风扇转子的圆周方向，间隔构成有风扇叶片。
进一步地，根据本发明所述的投射式汽车大灯，所述散热器为翅片式散热器。
本发明达到的有益效果：本发明通过类抛物面的边界来形成明暗截止线，省去了传统投射式车灯单元所必须的用于形成明暗截止线的遮光板结构,结构简单，仅包括光源、反射镜及光学透镜，同时避免遮光板的遮挡而导致的光线损失。
由于类抛物面反射出来的光线以接近水平的方向照射到透镜，即以接近垂直的方向照射到透镜的入射面，根据入射角越小，反射光占比越小的原理，可以使更多的光线折射入透镜内部，反射光的损失减少，从而进一步提高光效。
本发明的汽车大灯仅通过控制第一发光元件和第二发光元件的亮、灭，就可以完成远、近光的切换，不像传统车灯那样，需要控制遮光板的翻转实现远近光切换，因此，可以避免由于遮光板翻转造成的部件磨损，同时，整体结构更加简单，降低成本，远近光切换操作也更加简便。
附图说明
图1是传统车灯投射单元的结构示意图；
图2是传统车灯投射单元的发光示意图；
图3是本发明车灯投射单元的结构示意图；
图4是本发明车灯投射单元的发光示意图；
图5是本发明车灯投射单元的近光照明光型图；
图6是采用本发明投射单元的远光照明系统的发光示意图。
1-LED线路板，2-反射镜，2a-近光照明中反射镜的反射面，2c-远光反射镜的反射面，3-遮光板，3a-遮光板截止线，4-光学透镜。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步详细的说明。
近光照明系统的投射单元实施例：
本发明近光照明系统的投射单元包括第一发光元件、近光反射镜及光学透镜，所述近光反射镜的反射面从上方覆盖第一发光元件，所述近光反射镜的反射面为类抛物面，所述类抛物面的边界线为明暗截止线的成型线，所述第一发光元件设置在近光反射镜的焦点处，使第一发光元件发射的光经过反射面反射后，以水平方向的平行光照射到光学透镜；所述近光发射镜的下边缘、第一发光元件和光学透镜的主光轴呈同一水平线布置，使得照射到光学透镜的光线，从光学透镜出射后，形成向下角度折射的照明光路，只有光学透镜主光轴以下的部分具有照明光路，从而形成具有明暗截止线的照明光型。
明暗截止线是指光源照射时产生的明暗交界线。在汽车近光灯设置明暗交界线，明暗交界线会对近光灯发出的光线产生阻挡作用，不仅可避免车灯过于刺眼，同时可使汽车近光灯的光线下移，使得光源对汽车下方的照射更为全面，有利于汽车驾驶员看清前方路况。
近光反射镜是凹面镜，第一发光元件安装在凹面镜的焦点上，这样可以把发光元件发出的散射光通过凹面镜反射成平行光射出。光学透镜用来把光型放大到一定程度，投射到路面。光学透镜为凸透镜，分为入射面和出射面，第一发光元件发出的光经过近光反射镜的反射，以类平行光的形式照射到光学透镜的入射面，并射入光学透镜，光线在光学透镜内直线传播至出射面，并经过出射面折射至路面，形成具有明暗截止线的照明光型。
本实施例的第一发光元件优选为LED发光芯片，但不局限于LED发光芯片，LED发光芯片安装在LED线路板上，且设置至少一个LED发光芯片。
为了达到足够的亮度，同时产生较低的热量，LED发光芯片必须有足够高的光效。本实施例采用了XRE-7090LED作为车灯光源，其发光效率可以达到107lm/W，且XRE-7090LED发散角为90度，绝大部分光线可以通过近光反射镜进行反射，光线利用效率较高。
如图3和图4，近光照明系统中，近光反射镜的反射面2a为类抛物面，反射面2a的焦点处设置LED发光芯片1a，LED发光芯片1a发出的光线经过反射面2a的反射后，形成接近水平方向的平行光照射到光学透镜的入射面，照射到光学透镜的光线射入光学透镜，光线在光学透镜内直线传播至出射面，并经过出射面折射至路面。近光反射镜的下边缘、第一发光元件、光学透镜的主光轴呈同一水平线布置，反射面越靠上部分反射出的水平光线，照射到光学透镜上的位置也越靠上，折射角度也越大，从光学透镜出射后，形成向下角度折射的照明光路，因此，经过光学透镜主光轴以上的部分没有照明光路，由此形成具有明暗截止线的照明光型。
如图5为该发射单元用于近光照明形成的具有明暗截止线的照明光型图，从图5看出，明暗截止线左右高低不同，并沿水平方向延伸。
本实施例通过类抛物面的边界来形成明暗截止线，省去了传统投射式车灯单元所必须的用于形成明暗截止线的遮光板结构,结构简单，仅包括光源、反射镜及光学透镜，同时避免遮光板的遮挡而导致的光线损失。
另外，由于类抛物面反射出来的光线以接近水平的方向照射到透镜，即以接近垂直的方向照射到透镜的入射面，根据入射角越小，反射光占比越小的原理，可以使更多的光线折射入透镜内部，反射光的损失减少，从而进一步提高光效。
投射式汽车大灯实施例：
投射式汽车大灯包括近光照明系统和远光照明系统，所述近光照明系统包括上述实施例中的投射单元。远光照明系统设置有远光反射镜和第二发光元件，第二发光元件设置于远光反射镜的近焦点处，汽车大灯通过控制第一发光元件和第二发光元件的亮、灭，实现远、近光的切换。
图6中，2c为远光照明系统中的远光反射镜的反射面，远光反射镜的反射面为椭球面，也可以为抛物面，远光反射镜具有远、近两个焦点，其中，近焦点处设置有第二发光元件，远焦点在光学透镜的焦点附近，通过远光反射面2c结合第二发光元件及光学透镜来实现远光照明，远光照明无需明暗截止线，但传统投射式车灯系统由于近光遮光板需要设置在光学透镜焦点附近，对远光照明光路造成影响，所以往往设置可翻转遮光板，通过电磁阀或电机进行远、近光切换。但这种切换遮光板位置的机构会导致结构复杂、增加成本、机械结构易磨损等问题。
本实施例提供的省去遮光板的投射式近光照明系统，也为远光照明提供便利，仅通过第一发光元件和第二发光元件的亮、灭控制，就可以完成远、近光的切换，即：当第一发光元件点亮，第二发光元件熄灭时，实现近光照明；当第一发光元件熄灭，第二发光元件点亮时，实现远光照明。
本实施例的第二发光元件和第一发光元件优选为LED发光芯片，但不局限于LED发光芯片，LED发光芯片安装在LED线路板上，且设置至少一个LED发光芯片。
本实施例的汽车大灯内安装有散热器和散热风扇，所述散热器具有散热腔，所述散热腔沿圆周方向间隔开设有一组螺钉孔，所述散热风扇通过螺钉孔固定在散热腔内。由于LED在工作中会产生大量的热，通过散热器帮助LED散热，进一步提高LED光效，延长使用寿命。同时，将散热风扇置于散热器内部，通过散热风扇能够加快散热器的散热速度。
本实施例的散热器为翅片式散热器。散热风扇由风扇固定座和风扇转子组成，其中，风扇固定座与散热腔的内圆周固定，风扇转子可转动地设置在风扇固定座上，在该风扇转子的外壁上并且围绕风扇转子的圆周方向，间隔构成有风扇叶片。
本实施例的汽车大灯仅通过控制第一发光元件和第二发光元件的亮、灭，就可以完成远、近光的切换，不像传统车灯那样，需要控制遮光板的翻转实现远近光切换，因此，可以避免由于遮光板翻转造成的部件磨损，同时，整体结构更加简单，降低成本，远近光切换操作也更加简便。

Claims (10)

1.一种用于汽车大灯近光照明系统的投射单元，所述的投射单元包括第一发光元件、近光反射镜及光学透镜，所述近光反射镜的反射面从上方覆盖第一发光元件，其特征在于：
所述近光反射镜的反射面为类抛物面，所述类抛物面的边界线为明暗截止线的成型线，所述第一发光元件设置在近光反射镜的焦点处，使第一发光元件发射的光经过反射面反射后，以水平方向的平行光照射到光学透镜；
所述近光反射镜的下边缘、第一发光元件和光学透镜的主光轴呈同一水平线布置，使得照射到光学透镜的光线，从光学透镜出射后，形成向下角度折射的照明光路，只有光学透镜主光轴以下的部分具有照明光路，从而形成具有明暗截止线的照明光型。
2.根据权利要求1所述的投射单元，其特征在于，所述第一发光元件为LED发光芯片，所述LED发光芯片安装在LED线路板上。
3.根据权利要求2所述的投射单元，其特征在于，所述LED线路板上设置有至少一个LED发光芯片。
4.根据权利要求1所述的投射单元，其特征在于，所述光学透镜配置于沿车辆前后方向延伸的光轴上。
5.一种投射式汽车大灯，所述投射式汽车大灯包括近光照明系统和远光照明系统，其特征在于：所述近光照明系统包括权利要求1-4任一项所述的投射单元，所述远光照明系统设置有远光反射镜和第二发光元件，第二发光元件设置于远光反射镜的近焦点处，所述汽车大灯通过控制第一发光元件和第二发光元件的亮、灭，实现远、近光的切换。
6.根据权利要求5所述的投射式汽车大灯，其特征在于，所述的第二发光元件为LED发光芯片，且包括至少一个LED发光芯片。
7.根据权利要求6所述的投射式汽车大灯，其特征在于，所述汽车大灯内安装有散热器和散热风扇，所述散热器具有散热腔，所述散热风扇设置于散热腔内。
8.根据权利要求6所述的投射式汽车大灯，其特征在于，所述散热腔沿圆周方向间隔开设有一组螺钉孔，所述散热风扇通过螺钉孔固定在散热腔内。
9.根据权利要求6所述的投射式汽车大灯，其特征在于，所述散热风扇由风扇固定座和风扇转子组成，其中，风扇固定座与散热腔的内圆周固定，风扇转子可转动地设置在风扇固定座上，在该风扇转子的外壁上并且围绕风扇转子的圆周方向，间隔构成有风扇叶片。
10.根据权利要求6所述的投射式汽车大灯，其特征在于，所述散热器为翅片式散热器。
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