CN108488756A - 机动车前大灯及机动车 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种机动车前大灯及机动车，涉及照明技术领域，该机动车前大灯包括：凸透镜、近光部分和远光部分；远光部分包括远光光源、椭球反射面和平面反射面，远光光源和凸透镜设置在椭球反射面的同一侧；远光光源设置在椭球反射面的第一焦点处；平面反射面被设置成将椭球反射面的第二焦点成像到凸透镜的焦点上。本发明提供的机动车前大灯及机动车中，远光光源发出的光束经椭球反射面反射后，向椭球反射面的第二焦点汇聚，然而中途由于平面反射面的作用，实际汇聚到凸透镜的焦点，使得远光光源等效位于凸透镜的轴线上，这样避免了散热器厚度对光效的影响，提高了机动车前大灯的光效。

Description

机动车前大灯及机动车

技术领域

本发明涉及照明技术领域，尤其是涉及一种机动车前大灯及机动车。

背景技术

前大灯包括近光灯和远光灯，装于机动车车头部两侧，用于夜间行车道路的照明。由于前大灯的照明效果直接影响夜间行车驾驶的操作和交通安全，因此各国交通管理部门以法律行式规定了其照明标准。

现有技术中远近光一体式的前大灯的结构如图1所示，在一块散热器7的上下分别布置近光光源3和远光光源9及反射镜4和反射镜8，透镜1的焦点处布置有遮光板2。遮光板2、近光光源3和反射镜4构成前大灯的近光部分，遮光板2将一部分近光光源3射出的光线遮蔽，由未被遮光板2遮挡的近光光线6形成近光。远光光源9和反射镜8构成前大灯的远光部分，远光光源9发出的远光光线5从遮光板2的下方射入透镜1，并与来自近光光源3的近光光线6一起形成远光。

上述前大灯的散热器7的上下都布置有光源，因此散热需要一定的厚度，但是光学设计希望光源尽可能布置于透镜轴线上以使光效最好，这两者矛盾，只能取相对平衡的设计。因此现有的前大灯无法实现光学设计中的最佳光效。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种机动车前大灯及机动车，以提高机动车前大灯的光效。

第一方面，本发明实施例提供了一种机动车前大灯，包括：凸透镜、近光部分和远光部分；所述近光部分和所述远光部分设置在所述凸透镜的同一侧，且分别位于在所述凸透镜光轴的上方、下方；

所述远光部分包括远光光源、椭球反射面和平面反射面，所述远光光源和所述凸透镜设置在所述椭球反射面的同一侧；所述远光光源设置在所述椭球反射面的第一焦点处；所述平面反射面与所述椭球反射面连接，所述平面反射面被设置成将所述椭球反射面的第二焦点成像到所述凸透镜的焦点上；

所述远光光源发出的远光光束先经所述椭球反射面反射到所述平面反射面上，再经所述平面反射面反射汇聚到所述凸透镜的焦点，最后经所述凸透镜准直形成平行光束，以与来自所述近光部分的经由所述凸透镜形成的近光一起形成远光。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述远光部分还包括第一散热器，所述远光光源设置在所述第一散热器上；所述第一散热器用于对所述远光光源进行散热。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述远光光源包括卤素灯、放电灯、发光二极管和激光光源中的一种或多种。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述近光部分在沿着光的传播方向上依次包括：近光光源、聚光元件和透明反光板；所述透明反光板和所述凸透镜设置在所述聚光元件的同一侧；

所述透明反光板的下表面为全反射面，所述下表面的形状与近光光型的明暗截止线的形状一致；所述凸透镜的焦点位于所述透明反光板的距所述凸透镜最近的第一侧面的底边上；

所述近光光源发出的近光光束经所述聚光元件聚光后射入所述透明反光板；未射向所述下表面的光线经所述透明反光板折射到所述凸透镜，射向所述下表面的光线经所述下表面全反射到所述凸透镜，以在所述凸透镜的焦平面上形成与所述近光光型对应的连续光型；所述连续光型经所述凸透镜成像形成所述近光光型。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述聚光元件包括曲面反射镜或聚光器。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述下表面的靠近第一侧面且偏离中心位置处设置有凹陷结构，所述凹陷结构用于形成所述明暗截止线的凹陷形状。

结合第一方面的第五种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述凹陷结构上设置有减暗结构，所述减暗结构用于在所述近光光型的对应配光测试点上形成暗斑。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述近光部分还包括第二散热器，所述近光光源设置在所述第二散热器上；所述第二散热器用于对所述近光光源进行散热。

结合第一方面的第七种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述椭球反射面和所述平面反射面均集成在所述第二散热器的外表面上。

第二方面，本发明实施例还提供一种机动车，包括车本体以及如上述第一方面或其任一种可能的实施方式所述的机动车前大灯；所述机动车前大灯设置在所述车本体的头部。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明实施例中，机动车前大灯包括：凸透镜、近光部分和远光部分；近光部分和远光部分设置在凸透镜的同一侧，且分别位于在凸透镜光轴的上方、下方；远光部分包括远光光源、椭球反射面和平面反射面，远光光源和凸透镜设置在椭球反射面的同一侧；远光光源设置在椭球反射面的第一焦点处；平面反射面与椭球反射面连接，平面反射面被设置成将椭球反射面的第二焦点成像到凸透镜的焦点上；远光光源发出的远光光束先经椭球反射面反射到平面反射面上，再经平面反射面反射汇聚到凸透镜的焦点，最后经凸透镜准直形成平行光束，以与来自近光部分的经由凸透镜形成的近光一起形成远光。本发明实施例提供的机动车前大灯及机动车中，远光光源发出的光束经椭球反射面反射后，会向椭球反射面的第二焦点汇聚，然而中途由于平面反射面的作用，实际会汇聚到凸透镜的焦点，使得远光光源等效位于凸透镜的轴线上，相对现有的前大灯结构，该机动车前大灯的远光光源实际不在散热器下方，避免了散热器厚度对光效的影响，因此提高了机动车前大灯的光效。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中前大灯的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种机动车前大灯的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种机动车前大灯的近光光路的结构示意图；

图4为与图3对应的一种机动车前大灯的结构示意图；

图5a为本发明实施例提供的一种透明反光板的立体图；

图5b为本发明实施例提供的一种透明反光板的主视图；

图5c为本发明实施例提供的一种透明反光板的仰视图；

图5d为本发明实施例提供的一种透明反光板的右视图；

图6为本发明实施例提供的一种基于图4的机动车前大灯的立体图；

图7为本发明实施例提供的一种基于图4的机动车前大灯的主视图；

图8为本发明实施例提供的图7中远光部分的反射结构图。

图标：

100-凸透镜；201-远光光源；202-椭球反射面；203-平面反射面；204-第一散热器；301-近光光源；302-曲面反射镜；303-透明反光板；3031-下表面；3032-第一侧面；3033-凹陷结构；3034-减暗结构；304-散热器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前现有的前大灯结构下散热器的厚度影响前大灯的光效，基于此，本发明实施例提供的一种机动车前大灯及机动车，通过全新的远光部分反射镜布置方式(椭球反射面和平面反射面)，可以避免散热器厚度对光效的影响，提高机动车前大灯的光效。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种机动车前大灯进行详细介绍。

实施例一：

本发明实施例提供的机动车前大灯包括：凸透镜、近光部分和远光部分；近光部分和远光部分设置在凸透镜的同一侧，且分别位于在凸透镜光轴的上方、下方。图2为本发明实施例提供的一种机动车前大灯的结构示意图，图2中未示出近光部分。如图2所示，远光部分包括远光光源201、椭球反射面202和平面反射面203，远光光源201和凸透镜100设置在椭球反射面202的同一侧(图2中为左侧)；远光光源201设置在椭球反射面202的第一焦点处；平面反射面203与椭球反射面202连接，平面反射面203被设置成将椭球反射面202的第二焦点成像到凸透镜100的焦点上。

具体地，远光光源201可以是单个光源，也可以是多个光源构成的灯组。远光光源201可以包括卤素灯、放电灯、发光二极管LED(Light EmittingDiode)和激光光源中的一种或多种。如图2所示，椭球反射面202的第二焦点与凸透镜100的焦点关于平面反射面203成镜像关系，即平面反射面203位于椭球反射面202的第二焦点与凸透镜100的焦点的中垂面上。

该机动车前大灯形成远光的工作原理如下：如图2所示，远光光源201发出的远光光束先经椭球反射面202反射到平面反射面203上，再经平面反射面203反射汇聚到凸透镜100的焦点，最后经凸透镜100准直形成平行光束，以与来自近光部分的经由凸透镜100形成的近光一起形成远光。这样易于获得平行光线，以实现远光的配光设计。

本发明实施例提供的机动车前大灯中，远光光源201发出的光束经椭球反射面202反射后，会向椭球反射面202的第二焦点汇聚，然而中途由于平面反射面203的作用，实际会汇聚到凸透镜100的焦点，使得远光光源201等效位于凸透镜100的轴线上，相对现有的前大灯结构，该机动车前大灯的远光光源实际不在散热器下方，避免了散热器厚度对光效的影响，因此提高了机动车前大灯的光效。

考虑到远光光源201在发光过程中会产生热量，为了提高机动车前大灯的散热效果，如图2所示，上述远光部分还包括第一散热器204，远光光源201设置在第一散热器204上。第一散热器204用于对远光光源201进行散热。具体地，这里对第一散热器204的具体类型、结构和形状不做限制。对于第一散热器204类型，按材料可以包括：金属、导热塑料或石墨烯等；按实现形式可以包括：简单散热器、带风扇的散热器或半导体制冷器等。例如，可以采用铝合金散热器，铝合金散热器具有外型美观、重量轻、散热性能好、节能效果好等优点。

该机动车前大灯采用全新的远光部分反射镜布置方式(椭球反射面202和平面反射面203)，同时考虑了散热(第一散热器204)，因此在有限的空间里提高了光效以及散热效果。另外，第一散热器204还可以作为凸透镜100的安装部件。

考虑到近光部分采用现有的遮光板结构时，前大灯形成的远光光型的正中间会存在一条与遮光板成的像对应的暗斑，导致影响路面照明效果，本实施例中，近光部分在沿着光的传播方向上依次包括：近光光源、聚光元件和透明反光板，透明反光板和凸透镜设置在聚光元件的同一侧。透明反光板的下表面为全反射面，下表面的形状与近光光型的明暗截止线的形状一致；凸透镜的焦点位于透明反光板的距凸透镜最近的第一侧面的底边上。

具体地，近光光源可以是单个光源，也可以是多个光源构成的灯组。在一些可能的实施例中，光源包括卤素灯、放电灯、LED和激光光源中的一种或多种。聚光元件包括曲面反射镜或聚光器。透明反光板的主体采用透明材料，例如玻璃、聚碳酸酯PC(Polycarbonate)、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA(polymethyl methacrylate)、聚苯乙烯PS(Polystyrene)、硅胶或聚醚酰亚胺PEI(Polyetherimide)等，透明反光板的下表面可以涂敷全反射层。

上述近光部分的工作原理如下：近光光源发出的近光光束经聚光元件聚光后射入透明反光板；未射向下表面的光线经透明反光板折射到凸透镜，射向下表面的光线经下表面全反射到凸透镜(原来射向凸透镜下半部分的光线被重新反射到凸透镜上部)，以在凸透镜的焦平面上形成与近光光型对应的连续光型；该连续光型经凸透镜成像形成该近光光型。该近光部分利用透明反光板，通过全反射来将原来射向凸透镜下半部分的光线重新反射到凸透镜上部，从而达到遮光板的作用，而此部分能量通过全反射重新进入凸透镜时将补强近光光型中靠近明暗截止线处的亮度，从而消除了该机动车前大灯形成的远光光型中遮光板引起的那条暗斑，这样既提高能量的利用率，提高了配光的效率，又优化了路面安全性。

图3为本发明实施例提供的一种机动车前大灯的近光光路的结构示意图，图4为与图3对应的一种机动车前大灯的结构示意图。如图3和图4所示，近光部分位于远光部分的上方，采用曲面反射镜302作为聚光元件，近光光源301与透明反光板303设置在曲面反射镜302的同一侧；第一侧面3032为透明反光板303的距凸透镜100最近的侧面，凸透镜焦点位于第一侧面3032的底边上。

下面参照图3对的机动车前大灯的近光光路进行具体说明。如图3所示，从近光光源301发出的近光光线经曲面反射镜302反射后，进入透明反光板303，当光线穿过透明反光板303到凸透镜100时，仅仅发生折射，如光线2；当光线进入透明反光板303并射向透明反光板303的下表面3031时，会被下表面3031全反射到凸透镜100上部，如光线1，使得该部分光线无法射向凸透镜100的下部，所有光线在凸透镜100的焦平面上产生一个带截止线的连续光型，进而通过凸透镜100成像实现近光光型的明暗截止线。

本实施例还提供了一种透明反光板的具体结构图，下面参照图5a至图5d对透明反光板进行具体说明，其中，图5a为本发明实施例提供的一种透明反光板的立体图，图5b为本发明实施例提供的一种透明反光板的主视图，图5c为本发明实施例提供的一种透明反光板的仰视图，图5d为本发明实施例提供的一种透明反光板的右视图。

如图5a和图5c所示，下表面3031的靠近第一侧面3032且偏离中心位置处设置有凹陷结构3033，凹陷结构3033用于形成明暗截止线的凹陷形状。图3和图4中的透明反光板303均是按照图5d的右视图摆放。凹陷结构3033的尺寸和深度(相对于下表面3031的深度)可以结合该机动车前大灯的整个光学设计来设置，例如凹陷结构3033的深度可以为0.2-1mm。

近光光型包括左驾光型(对应左驾行驶)和右驾光型(对应右驾行驶)两种类型，凹陷结构3033在下表面3031的位置与近光光型的类型对应。具体地，从与光的传播方向相反的方向上看(从图5b的主视图方向看)，当近光光型为左驾光型时，凹陷结构3033设置在下表面3031的左侧，如图5c所示。当近光光型为右驾光型时，凹陷结构3033设置在下表面3031的右侧(与左驾光型的位置相对称)。

考虑到机动车前大灯对应的近光光型在某些配光测试点处可能会超过相应规定的光照度(例如对于左驾行驶，法规50L上限是15lx(12V点灯情况)，该近光光型50L处的光照度可能超过15lx)，本实施例中，凹陷结构3033上设置有减暗结构3034，减暗结构3034用于通过凸透镜成倒像原理，在近光光型的对应配光测试点上形成暗斑。减暗结构3034对应的配光测试点可以为50L(对应左驾行驶)或50R(对应右驾行驶)。

具体地，减暗结构3034可以为凹陷，其形状深度要结合整个光学设计来设置。减暗结构3034的深度与近光光型中对应配光测试点的光照度相对应，光照度越大，减暗结构3034的深度越大。减暗结构3034的深度一般不超过5mm。

本实施例还提供了如图6和图7所示的基于图4的机动车前大灯的结构图，以及如图8所示的图7中远光部分的反射结构图，其中，图6为该机动车前大灯的立体图，图8为该机动车前大灯的主视图。如图8所示，远光光源201设置在椭球反射面202的第一焦点处，椭球反射面202与平面反射面203相接。

为了防止近光光源301发光时产生的热量对该机动车前大灯寿命的影响，如图4、图6和图7所示，近光部分还包括第二散热器304，近光光源301设置在第二散热器304上；第二散热器304用于对近光光源301进行散热。同样的，这里对第二散热器304的具体类型、结构和形状也不做限制，例如第二散热器304也可以采用铝合金散热器。

进一步地，在一些可能的实施例中，如图4、图6和图7所示，椭球反射面202和平面反射面203均集成在第二散热器304的外表面上。这样便于机动车前大灯的组装。

实施例二：

本发明实施例还提供一种机动车，该机动车包括车本体以及如上述实施例一的机动车前大灯，该机动车前大灯设置在车本体的头部。具体地，该机动车包括2个机动车前大灯，2个机动车前大灯分别设置在车本体的头部两侧。

本发明实施例中，机动车前大灯包括：凸透镜、近光部分和远光部分；近光部分和远光部分设置在凸透镜的同一侧，且分别位于在凸透镜光轴的上方、下方；远光部分包括远光光源、椭球反射面和平面反射面，远光光源和凸透镜设置在椭球反射面的同一侧；远光光源设置在椭球反射面的第一焦点处；平面反射面与椭球反射面连接，平面反射面被设置成将椭球反射面的第二焦点成像到凸透镜的焦点上；远光光源发出的远光光束先经椭球反射面反射到平面反射面上，再经平面反射面反射汇聚到凸透镜的焦点，最后经凸透镜准直形成平行光束，以与来自近光部分的经由凸透镜形成的近光一起形成远光。本发明实施例提供的机动车中，远光光源发出的光束经椭球反射面反射后，会向椭球反射面的第二焦点汇聚，然而中途由于平面反射面的作用，实际会汇聚到凸透镜的焦点，使得远光光源等效位于凸透镜的轴线上，相对现有的前大灯结构，该机动车前大灯的远光光源实际不在散热器下方，避免了散热器厚度对光效的影响，因此提高了机动车前大灯的光效。

本发明实施例提供的机动车，与上述实施例提供的机动车前大灯具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的机动车的具体工作过程，可以参考前述机动车前大灯实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种机动车前大灯，其特征在于，包括：凸透镜、近光部分和远光部分；所述近光部分和所述远光部分设置在所述凸透镜的同一侧，且分别位于在所述凸透镜光轴的上方、下方；

所述远光部分包括远光光源、椭球反射面和平面反射面，所述远光光源和所述凸透镜设置在所述椭球反射面的同一侧；所述远光光源设置在所述椭球反射面的第一焦点处；所述平面反射面与所述椭球反射面连接，所述平面反射面被设置成将所述椭球反射面的第二焦点成像到所述凸透镜的焦点上；

所述远光光源发出的远光光束先经所述椭球反射面反射到所述平面反射面上，再经所述平面反射面反射汇聚到所述凸透镜的焦点，最后经所述凸透镜准直形成平行光束，以与来自所述近光部分的经由所述凸透镜形成的近光一起形成远光。

2.根据权利要求1所述的机动车前大灯，其特征在于，所述远光部分还包括第一散热器，所述远光光源设置在所述第一散热器上；所述第一散热器用于对所述远光光源进行散热。

3.根据权利要求1所述的机动车前大灯，其特征在于，所述远光光源包括卤素灯、放电灯、发光二极管和激光光源中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的机动车前大灯，其特征在于，所述近光部分在沿着光的传播方向上依次包括：近光光源、聚光元件和透明反光板；所述透明反光板和所述凸透镜设置在所述聚光元件的同一侧；

所述透明反光板的下表面为全反射面，所述下表面的形状与近光光型的明暗截止线的形状一致；所述凸透镜的焦点位于所述透明反光板的距所述凸透镜最近的第一侧面的底边上；

所述近光光源发出的近光光束经所述聚光元件聚光后射入所述透明反光板；未射向所述下表面的光线经所述透明反光板折射到所述凸透镜，射向所述下表面的光线经所述下表面全反射到所述凸透镜，以在所述凸透镜的焦平面上形成与所述近光光型对应的连续光型；所述连续光型经所述凸透镜成像形成所述近光光型。

5.根据权利要求4所述的机动车前大灯，其特征在于，所述聚光元件包括曲面反射镜或聚光器。

6.根据权利要求4所述的机动车前大灯，其特征在于，所述下表面的靠近第一侧面且偏离中心位置处设置有凹陷结构，所述凹陷结构用于形成所述明暗截止线的凹陷形状。

7.根据权利要求6所述的机动车前大灯，其特征在于，所述凹陷结构上设置有减暗结构，所述减暗结构用于在所述近光光型的对应配光测试点上形成暗斑。

8.根据权利要求4所述的机动车前大灯，其特征在于，所述近光部分还包括第二散热器，所述近光光源设置在所述第二散热器上；所述第二散热器用于对所述近光光源进行散热。

9.根据权利要求8所述的机动车前大灯，其特征在于，所述椭球反射面和所述平面反射面均集成在所述第二散热器的外表面上。

10.一种机动车，其特征在于，包括车本体以及如上述权利要求1-9中任一项所述的机动车前大灯；所述机动车前大灯设置在所述车本体的头部。