CN108844036B - 一种矩阵式led远光光学系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种矩阵式LED远光光学系统，属于车灯照明领域。它包括LED电路板、内灯罩、反射镜和投影透镜，LED电路板上的LED芯片的发光中心垂直方向的投影在投影透镜的中心光轴X上；内灯罩由多个聚光透镜组合而成，每个聚光透镜的焦点在同一平面上，且与LED芯片的发光面重合；投影透镜的焦点位置与LED电路板上的中间一颗LED芯片的发光中心重合；LED电路板上的LED芯片发出的光线由内灯罩的聚光透镜会聚，一部分光线直接入射进投影透镜，形成远光的中心亮度部分，另一部分光线被反射镜的上下两块反射面多次反射，再经投影透镜投影射出，增加了远光光形的左右宽度，提高了远光的中心亮度，同时提升了光学系统的光学效率。
Description
技术领域
本发明属于车灯照明领域，尤其是一种矩阵式LED远光光学系统。
背景技术
近年来，随着矩阵式LED远光技术飞快发展，矩阵式LED大灯成为了汽车车灯未来发展的方向之一。矩阵式LED大灯是多颗LED阵列排布，在前置摄像头的配合下，由系统自动控制每颗LED的亮暗变化，在特定区域形成暗区，避免远光对道路上其他车辆的影响。
传统的矩阵式LED大灯为了满足远光的性能，使用的LED数量较多，整体的光效一般只有20％-25％，整个系统成本高，且能源利用率较低。
发明内容
为解决传统矩阵式LED大灯存在的成本高，能效低的问题，本发明提供一种矩阵式LED远光光学系统。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种矩阵式LED远光光学系统，它包括LED电路板、内灯罩、反射镜和投影透镜，LED电路板上的LED芯片的发光中心垂直方向的投影在投影透镜的中心光轴X上；内灯罩由多个聚光透镜组合而成，每个聚光透镜的焦点在同一平面上，且与LED芯片的发光面重合；投影透镜的焦点位置与LED电路板上的中间一颗LED芯片的发光中心重合；LED电路板上的LED芯片发出的光线由内灯罩的聚光透镜会聚，一部分光线直接入射进投影透镜，形成远光的中心亮度部分，另一部分光线被反射镜的上下两块反射面多次反射，再经投影透镜投影射出。
进一步地，为了增大远光的上下宽度和中心亮度，反射镜的上下两块反射面可与投影透镜的中心光轴X呈角度a，其中5°≤a≤15°，且反射面的表面可以经过皮纹加镀铝处理。
进一步地，投影透镜近光源侧的内表面A可以由网格状的多边形平面拼接而成，多边形可以一排竖直分布或多排阵列分布，且多边形边长为0.1-2mm。
进一步地，内灯罩的入射面为矩形平面，出射面由多个外凸透镜相互拼接，形成连续的曲面。
进一步地，内灯罩可以由一排或多排聚光透镜相互连接，形成一个完整结构，聚光透镜的材料可以为玻璃、PC、PMMA或硅胶。
进一步地，内灯罩的聚光透镜焦距为1-2mm，即内灯罩到LED芯片的发光面的距离为1-2mm，单个聚光透镜的左右宽度为2-3mm，上下高度为4-6mm。
进一步地，LED电路板上的LED芯片可以一排或者多排分布。
有益效果：
1.本发明的矩阵式LED远光光学系统的像素数量灵活多变，可以是单排，也可以是多排。
2.本发明的矩阵式LED远光光学系统通过增加上下两块表面经过皮纹加镀铝处理的反射面，不仅增加了远光光形的上下宽度，而且提高了远光的中心亮度和系统的光效。
3.本发明的矩阵式LED远光光学系统在投影透镜近光源侧的内表面添加多边形平面结构，可以有效的解决像素之间亮度不均的问题。
附图说明
图1是本发明一实施例的矩阵式LED远光光学系统的主视图；
图2是本发明一实施例的矩阵式LED远光光学系统的俯视图；
图3是图1中反射镜的示意图；
图4是图1中投影透镜的示意图；
图5是本发明一实施例中不带反射镜的照度分布图；
图6是本发明一实施例中带反射镜的照度分布图；
图中：1-LED电路板，2-内灯罩，3-反射镜，4-投影透镜，31-反射镜的上部反射面，32-反射镜的下部反射面，A-投影透镜近光源侧的内表面，X-投影透镜的中心光轴，a-反射镜的上部反射面与投影透镜中心光轴的夹角。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
本实施例提供了一种矩阵式LED远光光学系统，如图1、2所示，它包括LED电路板1、内灯罩2、反射镜3和投影透镜4，LED电路板1上横向均匀排布15颗光通量为330lm的LED芯片，每颗LED芯片的发光中心垂直方向的投影均在投影透镜4的中心光轴X上；内灯罩2由15个聚光透镜组合而成，每个聚光透镜的焦点在同一平面上，与LED芯片的发光面重合；投影透镜4的焦距为80mm，焦点位置与LED电路板1上的中间一颗LED芯片的发光中心重合。如图3所示，反射镜3的上部反射面31与投影透镜4的中心光轴X呈10°的夹角，反射镜3的下部反射面32与反射镜3的上部反射面31关于中心光轴X对称，上下两块反射面的表面经过皮纹加镀铝处理。如图4所示，投影透镜4近光源侧的内表面A由1mm*1mm的正四边形平面拼接而成，投影透镜4的尺寸为70mm*45mm。
本实施例的工作原理是：LED电路板1上的LED芯片发出的光线由内灯罩2上的聚光透镜会聚，一部分光线直接入射进投影透镜4，形成远光的中心亮度部分，另一部分光线被反射镜3的上下两块反射面多次反射，再经投影透镜4投影射出，增加了远光光形的左右宽度，提高了远光的中心亮度，同时提升了光学系统的光学效率。
本实施例通过软件模拟，在不加反射镜3的情况下，25m屏幕光通量为1510lm，远光上下宽度±3.8°，系统光效30.51％，如图5所示。在其他条件都不改变的情况下，增加反射镜3再次模拟，25m屏幕光通量提升到1800lm，远光上下宽度±5.4°，系统光效36.36％，如图6所示，整个系统的光效效率提高了5.85％。
根据本实施例的一种矩阵式LED远光光学系统，只需添加一个反射镜就能有效提高整个光学系统光效和远光光形的上下宽度，零件结构简单，成本较低。
对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (5)
1.一种矩阵式LED远光光学系统，它包括LED电路板(1)、内灯罩(2)、反射镜(3)和投影透镜(4)，其特征在于：所述LED电路板(1)上的LED芯片的发光中心垂直方向的投影在所述投影透镜(4)的中心光轴X上；所述内灯罩(2)由多个聚光透镜组合而成，每个聚光透镜的焦点在同一平面上，且与LED芯片的发光面重合；所述投影透镜(4)的焦点位置与所述LED电路板(1)上的中间一颗LED芯片的发光中心重合；所述LED电路板(1)上的LED芯片发出的光线由所述内灯罩(2)的聚光透镜会聚，一部分光线直接入射进所述投影透镜(4)，形成远光的中心亮度部分，另一部分光线被所述反射镜(3)的上下两块反射面多次反射，再经所述投影透镜(4)投影射出；所述反射镜(3)的上下两块反射面与所述投影透镜(4)的中心光轴X呈角度a，其中5°≤a≤15°，且反射面的表面经过皮纹加镀铝处理；所述投影透镜(4)近光源侧的内表面A由网格状的多边形平面拼接而成，多边形一排竖直分布或多排阵列分布，且多边形边长为0.1-2mm。
2.根据权利要求1的矩阵式LED远光光学系统，其特征在于：所述内灯罩(2)的入射面为矩形平面，出射面由多个外凸透镜相互拼接，形成连续的曲面。
3.据权利要求2的矩阵式LED远光光学系统，其特征在于：所述内灯罩(2)由一排或多排聚光透镜相互连接，形成一个完整结构，聚光透镜的材料为玻璃、PC、PMMA或硅胶。
4.根据权利要求1的矩阵式LED远光光学系统，其特征在于：所述内灯罩(2)的聚光透镜焦距为1-2mm，单个聚光透镜的左右宽度为2-3mm，上下高度为4-6mm。
5.根据权利要求1的矩阵式LED远光光学系统，其特征在于：所述LED电路板(1)上的LED芯片一排或者多排分布。
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