CN108534078A - 一种led阵列远近光双功能模组系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种LED阵列远近光双功能模组系统，属于LED车灯照明技术技术领域，本发明LED阵列远近光双功能模组系统包括散热器、LED光源PCB电路板、一次光学元件、截止线挡板、透镜支架及透镜。系统中的一次光学元件可实现LED光源阵列远近光光束的整形及均匀化效果，简化了系统整体结构，便于模组装配并且提高了系统光能利用率，从而降低了系统散热负担。

Description

一种LED阵列远近光双功能模组系统
技术领域
本发明涉及LED车灯照明技术领域，具体涉及一种LED阵列远近光双功能模组系统。
背景技术
LED前大灯透镜模组由于其结构紧凑、体积小、透镜尺寸可根据车灯造型要求灵活设计等优势，目前已被高端车型广泛应用。随着LED模组技术日益成熟，LED透镜模组将成为汽车前大灯主流趋势，其中一次光学元件是汽车前大灯LED模组中重要光学元件，而实现远近光双功能的要求增加了一次光学元件的设计难度。
LED远近光双功能模组中一次光学元件大多采用反射式远近光一体结构或者折射式远近光两组结构。其中反射式一次光学元件造价较高，体积大，并且远近光双功能需要两块LED光源PCB电路板，系统装配及工艺复杂。相对来说一次光学元件相对来说制造价低，具有更加紧凑及轻量化的系统结构。但是以往一次光学元件实现远近光分开成两个元件，分别对应两块LED光源PCB电路板。远近光LED阵列颗粒数量多，增加了系统散热负担。
采用一次光学元件的LED前大灯透镜远近光双功能模组中，为提高近光Ⅲ区配光数值及均匀化的优化设计通常要在透镜上特殊设计光学花纹，而导致降低了远近光照度最大值。
发明内容
针对现有技术的不足及缺陷，本发明提供一种LED阵列远近光双功能模组系统，以简化系统元件数量，降低系统散热负担并提高光能利用效率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种LED阵列远近光双功能模组，包括散热器、LED光源PCB电路板、一次光学元件、截止线挡板、透镜支架及透镜；
其中所述LED光源阵列PCB电路板上安有两排LED光源，分别呈水平阵列方式排布，上上面一排LED光源由5颗LED组成，5颗LED中中间三颗LED为单芯片或双芯片LED颗粒，其余两颗为单芯片LED颗粒，下面一排LED光源由4颗单芯片LED颗粒组成；
所述一次光学元件正面分为上下两部分，上部分为近光光束整型器阵列，下部分为远光光束整型器阵列，其中近光光束整型器阵列正面是具有竖条纹结构宽度为0.7mm～1.2mm的自由曲面透镜，远光光束整型器正面分为远光光束整型器阵列正面中心区域、远光光束整型器阵列正面两侧区域和远光光束整型器阵列正面上边缘区域，中心区域是表面光滑的自由曲面，远光光束整型器阵列正面两侧区域为具有竖条纹结构宽度为1mm～4mm的自由曲面，远光光束整型器阵列正面上边缘区域为近光Ⅲ区配光竖条型光学花纹；
所述一次光学元件背面为9个折射式反光碗结构，分两排排列，上排为5个折射式反光碗为近光光束整型器折射式反光碗，下排4个折射式反光碗为远光光束整型器折射式反光碗，每个反光碗中心有一个聚光孔，聚光孔位置要求精确对应LED光源阵列PCB电路板上一颗LED光源颗粒，并且LED颗粒上表面与光束整型器背面反光碗间距为0.3～0.4mm，在LED颗粒光强输出值最大方向，LED颗粒上表面与光束整型器背面反光碗间距为1.0～1.2mm，近光光束整形器的反光碗相对中心坐标轴有向内0°～5°的倾角；
所述散热器、LED光源PCB电路板、一次光学元件和透镜支架由螺钉整体固定装配。其中螺钉分别依次经过散热器安装孔、LED光源阵列PCB板安装孔、一次光学元件安装孔，最后进入透镜支架安装孔，截止线挡板通过截止线挡板安装结构装配到透镜支架的卡槽中。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供的LED阵列远近光双功能模组系统，其中近光光路是PCB上面一排LED阵列光源颗粒出射的光束经过一次光学元件，对光束进行整型，从一次光学元件出射光路被截止线挡板部分遮挡以产生近光明暗截止线，然后光路入射进入透镜，最后从透镜出射的光路实现近光功能。远光光路是PCB上面所有两排LED阵列光源颗粒出射的光束经过一次光学元件对光束进行整型，然后一次光学元件出射的光路入射进入透镜，最后从透镜出射的光路实现远光功能。由于采用远近光一体一次光学元件结构，从而使远近光LED光源颗粒排布在一块PCB电路板上，从而减少了PCB电路板数量，同时简化了LED阵列远近光双功能模组系统装配步骤，由此可以降低由于结构复杂造成的系统性误差以及由于安装步骤繁琐造成的人为性误差；本发明设计的一次光学元件上面每个光束整型器的光学面型，提高了LED阵列远近光双功能模组系统的光能利用率，进而减少LED光源颗粒使用数量，降低了系统散热负担；并且本发明设计的LED阵列远近光双功能模组系统在一次光学元件远光光束整型器正面上边缘为近光Ⅲ区配光竖条型光学花纹，提高了Ⅲ区光照度分布均匀性及照度值，从而解决了在透镜上设计Ⅲ区光学花纹导致的远近光最大照度值降低的问题；本发明提供的LED阵列远近光双功能模组系统还可根据远近光光通量输出要求的不同选用不同数量LED颗粒或不同芯片的LED规格，从而使LED阵列远近光双功能模组系统更加灵活的切换应用在不同汽车前大灯系统中。
附图说明
图1是本发明的LED阵列远近光双功能模组系统内部组成元件结构总成示意图
图2为本发明的LED光源PCB电路板结构示意图
图3为本发明的LED光源一次光学元件背面结构示意图
图4为本发明的LED光源一次光学元件正面结构示意图
图5为本发明的LED光源近光功能光路示意图
图6为本发明的LED光源远光功能光路示意图
图7为本发明的LED光源LED阵列远近光双功能模组系统近光照度分布图
图8为本发明的LED光源LED阵列远近光双功能模组系统远光照度分布图
其中：1—散热器，1-1—散热器安装孔，2—LED光源PCB电路板，2-1—远光LED光源阵列，2-2—近光LED光源阵列，2-3—LED光源PCB板安装孔，3—一次光学元件，3-1—远光光束整型器阵列背面结构，3-1-1—远光光束整型器聚光孔，3-1-2—远光光束整型器折射式反光碗，3-2—近光光束整型器阵列背面结构,3-2-1—近光光束整型器聚光孔，3-2-2—近光光束整型器折射式反光碗，3-3—远光光束整型器阵列正面结构，3-3-1—远光光束整型器阵列正面上边缘区域，3-3-2—远光光束整型器正面两侧区域，3-4—近光光束整型器阵列正面结构，3-5—一次光学元件安装孔，4—截止线挡板，4-1—截止线挡板安装结构，5—透镜支架，5-1—透镜支架安装孔，6—透镜，7—螺钉。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
实施方案一：
本发明提供的LED阵列远近光双功能模组系统不同于以往的LED远近光双功能模组，该系统中的一个一次光学元件3可实现LED光源阵列远近光光束的整形及均匀化效果，简化了系统结构，便于模组装配并且提高了系统光能利用率，从而降低了系统散热负担。
如图1所示，本发明提供的是一种LED阵列远近光双功能模组系统，该系统包括该系统包括散热器1、LED光源PCB电路板2、一次光学元件3、截止线挡板4、透镜支架5、透镜6。
所述LED光源阵列PCB电路板2、一次光学元件3和和透镜支架5由螺钉7依次通过散热器安装孔1-1、LED光源阵列PCB板安装孔2-3、一次光学元件安装孔3-5和透镜支架安装孔5-1将其固定装配。
如图2所示，所述LED光源阵列PCB电路板2上有两排LED光源分别呈水平阵列方式排布。上面一排为近光LED光源阵列2-2由5颗LED组成，其中中间三颗LED可以为单芯片或双芯片LED颗粒，其余两颗LED为单芯片LED颗粒，负责近光功能。下面一排远光LED光源阵列2-1由3颗单芯片LED颗粒组成，负责远光光型，通常要求两排LED颗粒同时点亮来实现远光功能，在LED光源阵列PCB电路板2设有LED光源阵列PCB板安装孔2-3。
如图3、4所示，所述一次光学元件3由近光光束整型器阵列背面结构3-2、远光光束整型器阵列背面结构3-1、远光光束整型器阵列正面结构3-3、近光光束整型器阵列正面结构3-4、一次光学元件安装孔3-5组成。近光光束整型器阵列背面结构3-2具体形式为5个近光光束整型器折射式反光碗3-2-2，每个近光光束整型器折射式反光碗3-2-2都具有一个近光光束整型器聚光孔3-2-1，远光光束整型器阵列背面结构3-1具体形式为4个远光光束整型器折射式反光碗3-1-2，每个远光光束整型器折射式反光碗3-1-2都具有一个远光光束整型器聚光孔3-1-1，近光光束整型器聚光孔3-2-1和远光光束整型器聚光孔3-1-1都精确对应一颗LED光源颗粒，并且每颗LED颗粒上表面与光束整型器阵列背面结构3-2、远光光束整型器阵列背面结构3-1间距为0.3～0.4mm。在LED颗粒光强输出值最大方向，LED颗粒上表面与光光束整型器阵列背面结构3-2、远光光束整型器阵列背面结构3-1最短间距为1.0～1.2mm。为了达到光束整型器阵列的出射光束整体会聚效果，远光光束整型器折射式反光碗3-1-2和近光光束整型器折射式反光碗3-2-2相对中心坐标轴有向内0-5°的倾角。为了达到近光照度分布均匀化效果，一次光学元件3的近光光束整型器阵列正面结构3-4为为具有竖条纹结构的自由曲面面型，远光光束整型器阵列正面结构3-3的中心区域为光滑自由曲面，远光光束整型器阵列正面上边缘区域3-3-1为竖条型光学花纹，远光光束整型器正面两侧区域3-3-2为具有竖条纹结构的自由曲面，其中远光光束整型器阵列正面上边缘区域3-3-1是为给Ⅲ区配光用边缘宽度1mm～4mm的竖条型光学花纹，
如图5所示，近光LED光源阵列2-2发出的光束发散角较大，LED光源出射光束通过一次光学元件3的近光光束整型器阵列背面结构3-2的近光光束整型器聚光孔3-2-1进入近光光束整型器折射式反光碗3-2-2中，所述近光光束整型器折射式反光碗3-2-2对发散光束有准直效果。一次光学元件3的近光光束整型器阵列正面结构3-4为具有竖条纹结构的自由曲面面型，其作用在于将被近光光束整型器折射式反光碗3-2-2阵列准直后的近光光束整体聚焦到透镜6的焦点位置，同时匀化光束的均匀性。在远光光束整型器阵列正面上边缘区域3-3-1为宽度是1mm～4mm的竖条型光学花纹，给Ⅲ区做配光并均匀化Ⅲ区光型效果，因此，从一次光学元件3出射的近光光束实现了光束整型并均匀化目的。位于一次光学元件3和透镜焦点之间的截止线挡板4遮挡了近光光型的下面部分，从而产生近光明暗截止线。被部分遮挡的近光光束聚焦在透镜6焦点后发散，继续向前传播，进入平凸透镜6，透镜6的材料是光学高透过率聚碳酸酯或者耐高温的玻璃材料B270。透镜6对光束有会聚的作用，从而从透镜6出射的近光光束达到了近光光型及配光数值和均匀性的要求。近光照度分布效果如图7所示。
如图6所示远光LED光源阵列2-1发出的光束发散角较大，LED光源出射光束通过一次光学元件3的远光光束整型器阵列背面结构3-1的远光光束整型器聚光孔3-1-1进入远光光束整型器折射式反光碗3-1-2中，所述远光光束整型器折射式反光碗3-1-2对发散光束有准直效果。一次光学元件3远光光束整型器阵列正面结构3-3中心区域为远光出射光束能量集中区域，此区域表面为光滑自由曲面。远光光束整型器正面两侧区域3-3-2为具有竖条纹结构的自由曲面对远光光束光型具有一定延展作用。因此，远光光束整型器阵列正面结构3-3作用在于将被远光光束整型器折射式反光碗3-1-2阵列准直后的远光光束整体聚焦到透镜6的焦点位置，同时延展H-H线上方附近远光光型。从一次光学元件3出射的整体会聚光束聚焦在透镜焦点，其间的截止线挡板4上下都有光束会聚投射到透镜焦点，实现了远光光型H-H线附近完整的无暗区照度分布效果。会聚到透镜6焦点处的远光光路继续向前传播，发散投射进入平凸透镜6，其材料是光学高透过率聚碳酸酯或者耐高温的玻璃材料B270。透镜6对光束有会聚的作用，因而从透镜6出射的远光光束达到了远光光型及配光数值和均匀性的要求。远光照度分布效果如图8所示。
本发明实施方式说明到此结束。

Claims (1)

1.一种LED阵列远近光双功能模组系统，其特征在于，包括散热器(1)、LED光源PCB电路板(2)、一次光学元件(3)、截止线挡板(4)、透镜支架(5)及透镜(6)；
其中所述LED光源PCB电路板(2)上安有两排LED光源，分别呈水平阵列方式排布，上面一排LED光源由5颗LED组成，5颗LED中中间三颗LED为单芯片或双芯片LED颗粒，其余两颗为单芯片LED颗粒，下面一排LED光源由4颗单芯片LED颗粒组成；
所述一次光学元件(3)正面分为上下两部分，上部分为近光光束整型器阵列，下部60005分为远光光束整型器阵列，其中近光光束整型器阵列正面结构(3-4)是具有竖条纹结构宽度为0.7mm～1.2mm的自由曲面，远光光束整型器正面结构(3-3)分为远光光束整型器阵列正面中心区域、远光光束整型器阵列正面两侧区域(3-3-2)和远光光束整型器阵列正面上边缘区域(3-3-1)，中心区域是表面光滑的自由曲面，远光光束整型器正面两侧区域(3-3-2)为具有竖条纹结构宽度为1mm～4mm的自由曲面，远光光束整型器阵列正面上边缘区域(3-3-1)为近光Ⅲ区配光竖条型光学花纹；
所述一次光学元件(3)背面为9个折射式反光碗结构，分两排排列，上排5个折射式反光碗为近光光束整型器折射式反光碗(3-2-2)，下排4个折射式反光碗为远光光束整型器折射式反光碗(3-1-2)，每个反光碗中心有一个聚光孔，聚光孔位置要求精000905确对应LED光源阵列PCB电路板上一颗LED光源颗粒，并且LED颗粒上表面与光束整型器背面反光碗间距为0.3～0.4mm，在LED颗粒光强输出值最大方向，LED颗粒上表面与光束整型器背面反光碗间距为1.0～1.2mm，近光光束整形器的反光碗相对中心坐标轴有向内0°～5°的倾角；
所述散热器(1)、LED光源PCB电路板(2)、一次光学元件(3)和透镜支架(5)由螺钉(7)整体固定装配，透镜(6)固定安装于透镜支架(5)上，螺钉(7)分别依次经过散热器安装孔(1-1)、LED光源阵列PCB板安装孔(2-3)、一次光学元件安装孔(3-5)，最后进入透镜支架安装孔(5-1)，截止线挡板(4)通过截止线挡板安装结构(4-1)装配到透镜支架(5)的卡槽中。
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