CN109027955B - 一种智能汽车前照灯矩阵式照明单元 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能汽车前照灯矩阵式照明单元，包括LED光源和光学一体化元件，LED光源包括若干矩阵式分布的可单独点亮或关闭的发光区，光学一体化元件包括渐扩结构的聚光杯和光传播体，聚光杯头端与光传播体连接，尾端设有凹腔，内侧壁为全反射面，凹腔的底面为球面折射面，凹腔的侧壁为曲面折射面，光传播体为条状六面体或圆柱，内侧面为全反射面，头端为凸透镜，光传播体内沿光线传播方向依次设有方槽和透镜槽，方槽在光线传播方向依次形成第一折射平面和第二折射平面，透镜槽在光线传播方向依次形成第三折射平面和折射凸面。该智能汽车前照灯矩阵式照明单元不产生装配误差，光学一体化元件精度高，光利用率高。

Description

一种智能汽车前照灯矩阵式照明单元
技术领域
本发明涉及一种汽车灯光单元，特别是涉及一种智能汽车前照灯矩阵式照明单元。
背景技术
最近几年，汽车行业兴起“新四化”，智能汽车概念兴起并发展很快，车灯领域也相应性地、适应性地做出了响应，不断创新产品，适应智能汽车的发展。其中，Matrix智能LED大灯系统很贴合智能汽车发展的要求，发展较为迅速。随着LED在车灯领域的渗透率提高和智能汽车概念的普及，多家厂商推出Matrix大灯，集成摄影头，可检测到其他车辆或障碍，控制LED或者通过遮光板等形式形成含多个阴影区的远光光形，在夜间行驶时，Matrix大灯会全程使用远光灯，自动识别迎面而来的车辆或其他路面使用者，通过设计的光形规避掉对向来车的区域或部分区域，避免对面车辆受到远光的干扰，防止炫目，或影响其他道路使用者以及被其他道路使用者影响，避免交通事故。
现有技术中常采用多个光学元件对光源发射的光线进行整形。多个光学元件通过各自的全反射面或者折射面进行光线的调整，最终达到匀均的射出并满足一定的光强要求。然而当光线在这些光学元件中传播时遇到的全反射面或者折射面越多，则越容易因为装配误差造成最终出射光线的变形而精度降低。
发明内容
针对上述现有技术的缺陷，本发明提供了一种智能汽车前照灯矩阵式照明单元，以简化结构以及减小体积，消除装配误差影响，提高光学精度。
本发明技术方案如下：一种智能汽车前照灯矩阵式照明单元，包括LED光源和光学一体化元件，所述LED光源包括若干矩阵式分布的可单独点亮或关闭的发光区，所述光学一体化元件包括聚光杯和光传播体，所述聚光杯为由尾端向头端增大的渐扩结构，所述LED光源设置于所述聚光杯的尾端，所述聚光杯的尾端设有向聚光杯内部凹陷的凹腔，所述凹腔的底面是向所述聚光杯的尾端凸起的球面折射面，所述凹腔的侧壁为不规则的连续光滑曲面折射面，所述聚光杯的内侧壁为全反射面，所述光传播体为条状六面体或圆柱，所述光传播体的尾端与聚光杯的头端连接，所述光传播体的内侧面为全反射面，所述光传播体的头端为凸透镜，所述光传播体内沿光线传播方向依次设有方槽和透镜槽，所述方槽在光线传播方向依次形成第一折射平面和第二折射平面，所述透镜槽在光线传播方向依次形成第三折射平面和折射凸面，所述折射凸面向所述光传播体的尾端凸起。
优选的，所述发光区排列为行列式长方区域，所述长方区域的行数≥6，列数≥12。
优选的，所述发光区的发光亮度可调。
优选的，所述凹腔的底面的直径为2～5mm。
优选的，所述凹腔的深度为2～5mm。
优选的，所述聚光杯的头端开口直径为8～20mm。
优选的，所述光传播体在光线传播方向的长度为20～80mm。
优选的，所述凸透镜的焦距≥25mm。
优选的，所述光学一体化元件的材质为透明塑料PC、PMMA或透明硅胶。
本发明所提供的技术方案的优点在于：
(1)通过多个光学面或结构的设计，结合单芯片多像素LED光源，实现智能汽车前照灯的Matrix光形，结构简单，本发明的光学零件只要LED光源和经过设计的光学一体化元件就可以，集成度高，在很大程度上简化了汽车前照灯矩阵式照明单元的结构；
(2)精度高，由于光学件一体化设计，避免了现有技术方案的多个光学零件的存在，这样各个光学元素之间的相对精度比较高，不受装配的影响；
(3)体积小，本发明通过紧凑的光学零件设计，使得整个汽车前照灯单元的体积也大大减小；
(4)光学效率高，LED光源发出的光线大多在光学一体化元件中传播，光的利用效率更高；
(5)适应更多的车灯造型，小巧的汽车前照灯矩阵式照明单元能够设计更多的汽车前照灯造型，能够设计成更炫酷更具科技感的造型；
(6)成本低，本发明的汽车前照灯矩阵式照明单元省去多重材料的多零件加工，降低了整个的单元的成本。
附图说明
图1为实施例1智能汽车前照灯矩阵式照明单元的立体结构示意图。
图2为LED光源结构示意图。
图3为实施例1的光学一体化元件的立体结构示意图。
图4为实施例1智能汽车前照灯矩阵式照明单元的剖面示意图。
图5为实施例2的光学一体化元件的立体结构示意图。
图6为本发明智能汽车前照灯矩阵式照明单元形成的照明示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等同形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围内。
实施例1，请结合图1至图4所示，本实施例涉及的智能汽车前照灯矩阵式照明单元包括，包括LED光源1和光学一体化元件2。LED光源1为单芯片多像素LED光源，发光区101排列为行列式长方区域，长方区域的行数≥6，列数≥12，本实施例等分成7行12列，LED光源1的每一个发光区101单独被寻址，单独实现点亮和关闭，LED光源1的每一个发光区101的亮度通过电流值控制其光通量在其最小和最大光通量数值之间进行连续变化。
光学一体化元件2采用透明塑料PC制成，其包括聚光杯201和光传播体202。聚光杯201为由尾端向头端增大的喇叭状渐扩结构，LED光源1设置于聚光杯201的尾端。聚光杯201的尾端设有向聚光杯201内部凹陷的凹腔201a。凹腔201a的底面201b是向聚光杯201的尾端凸起的球面折射面，该球面折射面的直径为2～5mm，本实施例为3mm。凹腔201a的侧壁201c连接了聚光杯201的侧壁和凹腔201a的底面201b，其为不规则的连续光滑曲面折射面，聚光杯201的内侧壁201d为全反射面。聚光杯201的头端开口直径为8～20mm，本实施例为8mm，凹腔201a的深度为2～5mm，本实施例为3.5mm。
光传播体202为条状六面体，光传播体202在光线传播方向的长度为20～80mm，本实施例中该条状六面体长度为40mm。光传播体202的尾端与聚光杯201的头端连接，光传播体202的内侧面202a为全反射面，光传播体202的头端为凸透镜202b，凸透镜202b的焦距为25mm。光传播体202内沿光线传播方向依次设有方槽202c和透镜槽202d，方槽202c在光线传播方向依次形成第一折射平面202e和第二折射平面202f，透镜槽202d在光线传播方向依次形成第三折射平面202g和折射凸面202h，折射凸面202h向光传播体202的尾端凸起。
LED光源上点亮的发光区发出的光线一部分直射向凹腔的底面，被折射后进入光传播体，部分光线直接向方槽照射，部分光线经过光传播体的内侧面反射，经方槽的第一折射平面和第二折射平面折射后继续在光传播体中传播，照射向透镜槽，经第三折射平面和折射凸面折射聚焦后由光传播体头端的凸透镜出射，形成前照灯的一部分照明光形；LED光源上点亮的发光区发出的光线另一部分照射向凹腔的侧壁，经折射后由聚光杯的内侧壁进行全反射射向光传播体，在光传播体内部分光线直接向方槽照射，部分光线经过光传播体的内侧面反射，经方槽的第一折射平面和第二折射平面折射后继续在光传播体中传播，照射向透镜槽，经第三折射平面和折射凸面折射聚焦后由光传播体头端的凸透镜出射，形成前照灯的另一部分照明光形。
如图6所示，前方有两辆车辆，在本车辆开启智能前照灯Matrix照明功能时，对于对应两辆目标车辆的LED光源1所在的发光区进行关闭，从而防止前方车辆的炫目，同时，保持其他区域的正常照明，保持本车辆的路面良好可视性，保证驾驶安全性。
实施例2，请结合图5所示，本实施例涉及的智能汽车前照灯矩阵式照明单元包括，包括LED光源1和光学一体化元件2。LED光源1为单芯片多像素LED光源，发光区101排列为行列式长方区域，长方区域的行数≥6，列数≥12，本实施例等分成7行12列，LED光源1的每一个发光区101单独被寻址，单独实现点亮和关闭，LED光源1的每一个发光区101的亮度通过电流值控制其光通量在其最小和最大光通量数值之间进行连续变化。
光学一体化元件2采用PMMA或透明硅胶制成，其包括聚光杯201和光传播体202。聚光杯201为由尾端向头端增大的喇叭状渐扩结构，LED光源1设置于聚光杯201的尾端。聚光杯201的尾端设有向聚光杯201内部凹陷的凹腔201a。凹腔201a的底面201b是向聚光杯201的尾端凸起的球面折射面，该球面折射面的直径为2～5mm，本实施例为4mm。凹腔201a的侧壁201c连接了聚光杯201的侧壁和凹腔201a的底面201b，其为不规则的连续光滑曲面折射面，聚光杯201的内侧壁201d为全反射面。聚光杯201的头端开口直径为8～20mm，本实施例为12mm，凹腔201a的深度为2～5mm，本实施例为4mm。
光传播体202为圆柱体，光传播体202在光线传播方向的长度为20～80mm，本实施例中该圆柱体长度为60mm。光传播体202的尾端与聚光杯201的头端连接，光传播体的内侧面202a为全反射面，光传播体202的头端为凸透镜202b，凸透镜202b的焦距为30mm。光传播体202内沿光线传播方向依次设有方槽202c和透镜槽202d，方槽202c在光线传播方向依次形成第一折射平面202e和第二折射平面202f，透镜槽202d在光线传播方向依次形成第三折射平面202g和折射凸面202h，折射凸面202h向光传播体202的尾端凸起。本实施例中LED光源发出的光线的传播路径与实施例1相同，不再赘述。

Claims (7)

1.一种智能汽车前照灯矩阵式照明单元，其特征在于：包括LED光源和光学一体化元件，所述LED光源包括若干矩阵式分布的可单独点亮或关闭的发光区，所述光学一体化元件包括聚光杯和光传播体，所述聚光杯为由尾端向头端增大的渐扩结构，所述LED光源设置于所述聚光杯的尾端，所述聚光杯的尾端设有向聚光杯内部凹陷的凹腔，所述凹腔的底面是向所述聚光杯的尾端凸起的球面折射面，所述凹腔的侧壁为不规则的连续光滑曲面折射面，所述聚光杯的内侧壁为全反射面，所述光传播体为条状六面体或圆柱，所述光传播体的尾端与聚光杯的头端连接，所述光传播体的内侧面为全反射面，所述光传播体的头端为凸透镜，所述光传播体内沿光线传播方向依次设有方槽和透镜槽，所述方槽在光线传播方向依次形成第一折射平面和第二折射平面，所述透镜槽在光线传播方向依次形成第三折射平面和折射凸面，所述折射凸面向所述光传播体的尾端凸起。
2.根据权利要求1所述的智能汽车前照灯矩阵式照明单元，其特征在于，所述发光区排列为行列式长方区域，所述长方区域的行数≥6，列数≥12。
3.根据权利要求1所述的智能汽车前照灯矩阵式照明单元，其特征在于，所述发光区的发光亮度可调。
4.根据权利要求1所述的智能汽车前照灯矩阵式照明单元，其特征在于，所述凹腔的深度为2～5mm。
5.根据权利要求1所述的智能汽车前照灯矩阵式照明单元，其特征在于，所述聚光杯的头端开口直径为8～20mm。
6.根据权利要求1所述的智能汽车前照灯矩阵式照明单元，其特征在于，所述光传播体在光线传播方向的长度为20～80mm。
7.根据权利要求1所述的智能汽车前照灯矩阵式照明单元，其特征在于，所述凸透镜的焦距≥25mm。
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