CN110805873A

CN110805873A - 一种矩阵式前照灯

Info

Publication number: CN110805873A
Application number: CN201910928810.6A
Authority: CN
Inventors: 孙磊
Original assignee: Shanghai Ankelin Automobile Technology Co Ltd
Current assignee: Shanghai anyulin Automobile Technology Co., Ltd
Priority date: 2019-12-21
Filing date: 2019-12-21
Publication date: 2020-02-18

Abstract

本发明涉及一种矩阵式前照灯，属于汽车照明领域，包括底板、设在底板上的由设在底板上的电路板和阵列在电路板上的LED芯片组成的用于将电能转化为光的照明单元、设在底板上的位于照明单元的上方，用于对LED芯片发出的光进行导向的导光单元和用于对穿过硅胶软透镜的光进行散射的一次光学透镜组等。导光单元由设在板上的支架和设在支架上的硅胶软透镜组成，硅胶软透镜由出面光体和阵列在出面光体上的导光柱组成。一次光学透镜组由设在支架上的内透镜支架和设在内透镜支架上的内透镜等组成。本发明具有启透镜体积小、展宽距离大、高光通量和高效散热能力等特点。

Description

一种矩阵式前照灯

技术领域

本发明涉及车辆照明灯具的技术领域，尤其是涉及一种矩阵式前照灯。

背景技术

前照灯是指装于汽车头部两侧，用于夜间行车道路的照明装置。有两灯制和四灯制之分，前照灯的照明效果直接影响夜间行车驾驶的操作和交通安全。目前，汽车前照灯以卤素灯和氙气灯为主。

卤素灯继承了白炽灯成本低廉和容易控制等优点，但是卤素灯泡在夜间或天气情况欠佳的时候照明效果会大大降低。氙气灯的色温高，各种天气情况下都能提供相当不错的照明能力，不过氙气灯的启动有延时，投射比较严重，对洁净程度的要求也比较高。

LED灯的电量速度快，使用寿命长，能耗低，已经在越来越多的车上使用。LED灯使用LED芯片发光，LED芯片的照射路线确定，亮度高，因此需要经过引导和散射后才能够满足照明亮度、照明宽度和照明区域等要求，因此如何通过合适的处理使LED灯能够照明要求是一个亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种矩阵式前照灯，该前照灯对LED芯片发出的光进行固定路线引导和散射，使之能够满足行车要求。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种矩阵式前照灯，包括：

底板；

照明单元，设在底板上，用于将电能转化为光，包括设在底板上的电路板和阵列在电路板上的LED芯片；

导光单元，设在底板上，位于所述照明单元的上方，用于对LED芯片发出的光进行导向，包括设在所述底板上的支架和设在支架上的硅胶软透镜；

所述硅胶软透镜包括出面光体和阵列在出面光体上的导光柱；每一根所述导光柱的自由端均朝向一个所述LED芯片；

一次光学透镜组，用于对穿过硅胶软透镜的光进行散射，包括设在支架上的内透镜支架和设在内透镜支架上的内透镜，所述内透镜位于所述硅胶软透镜的上方。

通过采用上述技术方案，照明时，电路板通电后，驱动LED芯片工作，LED芯片将电能转化为光，转化出来的光顺序经过导光柱、出面光体和内透镜后照亮内透镜前方的区域。该过程中，导光柱对光进行聚光和引导，内透镜对光进行散射，这样能够有效扩大 LED芯片的照射范围，并且能够使光线更加柔和，避免出现眩光现象。

本发明进一步设置为，还包括二次光学透镜组，所述二次光学透镜组包括：

第一外透镜支架，设在所述底板上；

外透镜，设在所述第一外透镜支架上；

所述外透镜位于所述内透镜的上方，用于对穿过内透镜的光进行散射。

通过采用上述技术方案，外透镜对光进行第二次散射，进一步扩大LED芯片的照射范围。

本发明进一步设置为：所述第一外透镜支架上设有固定槽；

所述外透镜包括镜体和与镜体一体成型的压边，所述压边位于所述固定槽内；

还包括设在所述底板上的第二外透镜支架，所述第二外透镜支架的内侧面抵接在所述压边上；

所述镜体透过所述第二外透镜支架。

通过采用上述技术方案，外透镜直接放置在第一外透镜支架与第二外透镜支架之间，通过压力进行固定。外透镜为玻璃材质，这种固定方式不需要在外透镜上开孔，能够最大程度的保证外透镜的完整性，降低其在使用过程中发生破碎的概率。

本发明进一步设置为：所述第一外透镜支架上设有第一连接翼，所述第二外透镜支架上设有第二连接翼；

还包括顺序穿过所述第二连接翼和所述第一连接翼后将所述第一外透镜支架和所述第二外透镜支架固定在所述底板上的螺栓。

通过采用上述技术方案，是用一组螺栓就能够同时将第一外透镜支架和第二外透镜支架固定安装到底板上，这种固定形式的结构更加简单，能够降低结构的复杂性，方便安装与后期的维护。

本发明进一步设置为：所述第一连接翼上设有防呆插槽，所述底板上设有与所述防呆插槽相匹配的防呆凸起。

通过采用上述技术方案，防呆插槽和防呆凸起能够避免第一外透镜支架和第二外透镜支架装反，这样能够降低组装难度和后期的维护难度，避免出现第一外透镜支架和第二外透镜支架装反导致的灯光亮度和光型的变化。

本发明进一步设置为：所述电路板上设有接插件，所述接插件包括与电路板连接的接插件板端和与所述接插件板端插接的接插件线端。

通过采用上述技术方案，接插件线端和接插件板端采用插接的方式连接，这种连线方式在安装和更换的过程中能够直接进行装拆，使用更加方便。

本发明进一步设置为：所述出面光体上对称设有连接柱，所述支架上设有与所述连接柱相配的盲孔，所述连接柱插入到所述盲孔内；

所述内透镜支架抵接在所述出面光体上。

通过采用上述技术方案，安装出面光体时，直接将连接柱插入到支架上的盲孔内，这种连接方式不需要使用额外的连接件，充分利用了现有的结构和车灯内有限的空间。

本发明进一步设置为：在靠近所述LED芯片的方向上，所述导光柱的截面积线性缩小。

通过采用上述技术方案，导光柱除了能够对光线进行引导外，还能够对其进行散射，照射范围能够进一步扩大。

本发明进一步设置为，还包括散热单元，所述散热单元包括：

散热底座，设在所述底板上；

两个散热孔，对称开在所述散热底座上；

散热柱，均布在所述底板上并位于所述散热底座内部；

散热风扇，设在所述散热底座上，其输出端朝向其中一个所述散热孔。

通过采用上述技术方案，工作过程中，电路板和LED芯片产生的热量通过底板传递到散热柱上，散热风扇向散热底座内源源不断的注入空气，流动的空气能够将散热柱上的热量带离。这种主动散热的方式能够有效降低电路板和LED芯片的温度，降低二者和周围配套线路的老化速度。

本发明进一步设置为：所述散热柱的长度小于所述散热底座的深度。

通过采用上述技术方案，可以在靠近散热底座底面的地方形成一个通道，该通道内没有散热柱的阻挡，空气的流动速度更快，这样能够进一步加快散热底座内热量的流失速度，提高散热效果。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

1.需要照明时，电路板通电，驱动LED芯片工作，LED芯片将电能转化为光，转化出来的光顺序经过导光柱、出面光体和内透镜后照亮内透镜前方的区域。该过程中，导光柱对光进行聚光和引导，内透镜对光进行散射，这样能够有效扩大 LED芯片的照射范围，并且能够使光线更加柔和，避免出现眩光现象。

2.LED芯片发出的光在经过内透镜后，还会穿过外透镜，经过两次散射后，LED芯片的照射范围更大，并且经过两次散射后，光线更加分散，对于附近的车辆和行人，出现眩光感的概率更低，附近的车辆和行人能够及时看到该车辆并及时作出反应，这样能够有效提高行车的安全性和周围行人与车辆的安全性，降低发生交通事故的概率。

3.硅胶软透镜上的导光柱与电路板上的LED芯片一一对应，每一个LED芯片发出的光都会有一根导光柱进行引导，这样能够避免各LED芯片之间出现干扰，导致光照的强度降低。在引导的过程中，导光柱还能够对光线进行一定程度的散射，进一步扩大LED芯片的照射范围。

附图说明

图1是本发明实施例给出的一种立体结构示意图。

图2是本发明实施例给出的一种电路板、LED芯片和接插件的连接示意图。

图3是本发明实施例给出的一种基于图1的三维爆照图，该图中省略了二次光学透镜组。

图4是本发明实施例给出的一种支架的立体结构示意图。

图5是本发明实施例给出的一种硅胶软透镜的立体结构示意图。

图6是本发明实施例给出的一种插件板端、接插件线端和电路板的连接关系示意图。

图7是本发明实施例给出的基于图1的三维爆照图，该图中省略了一次光学透镜组和照明单元。

图8是本发明实施例给出的一种散热单元的立体结构示意图。

图中，11、底板，21、电路板，22、LED芯片，23、接插件，231、接插件板端，232、接插件线端，31、支架，32、硅胶软透镜，321、出面光体，322、导光柱，323、连接柱，33、盲孔，41、内透镜支架，42、内透镜，51、第一外透镜支架，511、固定槽，52、外透镜，521、镜体，522、压边，53、第二外透镜支架，54、第一连接翼，55、第二连接翼，56、螺栓，57、防呆插槽，58、防呆凸起，61、散热底座，62、散热孔，63、散热柱，64、散热风扇。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照图1，为本发明实施例公开的一种矩阵式前照灯，包括底板11、照明单元、导光单元和一次光学透镜组等。

参照图2，照明单元由安装在底板11上的电路板21和LED芯片22两部分组成，电路板21用螺丝固定在底板11上，LED芯片22焊接在电路板21上。LED芯片22在电路板21上按照MxN的矩阵形式阵列，M和N均为自然数，在本发明的一个优选方案中，M为2，N为10。照明时，电路板21通电，驱动每个LED芯片22工作，LED芯片22工作时将电能转化为光。

LED芯片22是单独封装在电路板21上的，因此在实际的照明过程中，可以根据控制指令进行点亮，也就是能够根据实际的照明需要选择点亮数量并具体制定哪个LED芯片22被点亮，这样更加符合会车时的需要，既能够满足会车时的照明要求，又不会因为亮度造成眩光现象。

参照图2和图6，为了降低接线和后续的更换难度，在本发明的一个实施例中，在电路板21上增加了接插件23，接插件23由与电路板21连接的接插件板端231和与接线连接的接插件线端232两部分组成，接插件板端231与接插件线端232采用插接的方式连接，安装时直接将232插入到接插件板端231内就能够完成电路板21上的接线工作。

参照图1和图3，导光单元的作用是对LED芯片22发出的光进行引导，在本发明的一个实施例中，导光单元由支架和设在支架31和硅胶软透镜32等组成，支架31同样用螺丝固定安装在底板11上。导光单元的作用是对LED芯片发出的光进行引导，使其沿着既定的路线前进，降低不同LED芯片发出的光线之间的干扰。

参照图5，硅胶软透镜32由出面光体321和导光柱322两部分组成，其中出面光体321卡在支架31上，导光柱322在出面光体321上阵列，其阵列方式和LED芯片22在电路板21上的阵列方式，这样每一个LED芯片22均配套了一根导光柱322。出面光体321和导光柱322的材质为橡胶，制作时使用注塑工艺一体成型。

参照图4和图5，为了进一步降低硅胶软透镜32的安装难度，在本发明的一个实施例中，在出面光体321的两侧对称增加连接柱323，在支架31上开设一个与连接柱323配套的盲孔33，这样在安装时可以直接将连接柱323插入到盲孔33内，连接柱323和盲孔33提供了定位基准，安装更加简单，并且这种方式还省略了连接的零部件，能够起到简化结构的作用。

在本发明的一个优选方案中，在靠近LED芯片22的方向上，导光柱322的截面积线性缩小，这样导光柱322除了能够对LED芯片22发出的光进行引导之外，还能够进行散射，扩大LED芯片22的照明范围。

回看图3，一次光学透镜组安装在底板11上并位于硅胶软透镜32的上方，用于对穿过硅胶软透镜32的光进行散射，进一步扩大LED芯片22的照射范围。在本发明的一个实施例中，一次光学透镜组由内透镜支架41和内透镜42等组成，内透镜支架41用螺栓固定在底板11上，内透镜42固定在内透镜支架41上，内透镜42位于硅胶软透镜32上方，其靠近硅胶软透镜32的面为平面，与该面对应的面为曲面。穿过硅胶软透镜32的光射入到内透镜42后射出，该过程中光线的传播路线发生改变LED芯片22的照射范围进一步扩大。

参照图1和图7，为了进一步扩大LED芯片22的照射范围，在本发明的一个实施例中，底板11上加装了二次光学透镜组，二次光学透镜组由第一外透镜支架51、外透镜52和第二外透镜支架53等组成，第一外透镜支架51和第二外透镜支架53均用螺栓固定在底板11上，外透镜52位于第一外透镜支架51和第二外透镜支架53之间，并且部分外透镜52从第二外透镜支架53中透出。透镜52用螺丝固定在第一外透镜支架51上，第二外透镜支架53压在外透镜52上，进一步降低其在使用过程中的晃动程度。

外透镜52的材质为玻璃，打孔的话其内部会出现微小裂痕，为了避免打孔，降低外透镜52碎裂的概率，在本发明的一个实施例中，第一外透镜支架51上开设有一个固定槽511，外透镜52由镜体521与压边522两部分组成，镜体521与压边522一体成型。安装时，压边522放置在固定槽511内，第一外透镜支架51和第二外透镜支架53分别从两侧将压边522夹住，镜体521部分从第二外透镜支架53透出。

为了简化安装步骤，降低结构的复杂性，在本发明的一个实施例中，在第一外透镜支架51上增加了第一连接翼54，在第二外透镜支架53上增加了第二连接翼55，第一连接翼54和第二连接翼55上均开设有孔，安装时，第二连接翼55压在对应的第一连接翼54上，然后用螺栓56将二者固定在底板11上。

同时为了避免第一外透镜支架51装反，造成LED芯片22最终光型发生变化，在本发明的一个实施例中，在第一连接翼54上开设了防呆插槽57，在底板11上增加了防呆凸起58，安装时必须将防呆插槽57对准防呆凸起58，才能够使第一连接翼54贴合在底板11上。第一外透镜支架51在在平行于底板11的平面上，其投影具有一到两条中心线，第一连接翼54的防呆插槽57的数量为两个以上，两个以上的防呆插槽57采用了非对称设计，即这两条中心线两侧的防呆插槽57都不对称，同样的防呆凸起58也不对称。

参照图1和图8，电路板21和LED芯片22在工作过程中会产生大量的热量，一方面会加快老化速度，降低使用寿命，另一方面也会带来安全隐患，因此在本发明的另一实施例中，增加了散热单元来对电路板21和LED芯片22进行降温。散热单元由散热底座61、散热柱63和散热风扇64等组成，其中散热底座61安装在底板11上，和电路板21分别位于底板11的两侧。散热柱63阵列列在底板11上并位于散热底座61的内部，散热柱63按照AxB的形式阵列，A和B均为自然数。散热底座61的一对平行的侧面上分别开设有一个散热孔62，用于散热底座61内空气的流动。散热风扇64安装在散热底座61的外壁上，其输出端朝向其中一个散热孔62，这样散热风扇64在工作时，就可以向散热底座61内部送风，将散热柱63上的热量带离。

同时为了进一步提高散热速度，在本发明的另一实施例中，散热柱63的长度要小于散热底座61的深度，这样可以在靠近散热底座61底面的地方形成一个通道，该通道没有散热柱63的阻挡，空气的流动速度更快，可以加快散热底座61内热量的流失速度。

本实施例的实施原理为：

工作过程中，接插件23将电流通过电路板21输送到每一颗LED芯片22，LED芯片22通电后将电能转化为光。转化出来的光顺序经过导光柱322、出面光体321、内透镜42和外透镜52，最终照亮前方的区域。

电路板21和LED芯片22在工作的过程中会发出大量的热量，这些热量经过底板11转移到散热柱63上。散热风扇64随着电路板21和LED芯片22一起启动，通过散热底座61上的其中一个散热孔62向散热底座内吹风，将散热柱63上的热量主动带离，使电路板21和LED芯片22的工作温度维持在允许的范围内。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种矩阵式前照灯，其特征在于，包括：

底板（11）；

照明单元，设在底板（11）上，用于将电能转化为光，包括设在底板（11）上的电路板（21）和阵列在电路板（21）上的LED芯片（22）；

导光单元，设在底板（11）上，位于所述照明单元的上方，用于对LED芯片（13）发出的光进行导向，包括设在所述底板（11）上的支架（31）和设在支架（31）上的硅胶软透镜（32）；

所述硅胶软透镜（32）包括出面光体（321）和阵列在出面光体（321）上的导光柱（322）；每一根所述导光柱（322）的自由端均朝向一个所述LED芯片（22）；

一次光学透镜组，用于对穿过硅胶软透镜（32）的光进行散射，包括设在支架（31）上的内透镜支架（41）和设在内透镜支架（41）上的内透镜（42），所述内透镜（42）位于所述硅胶软透镜（32）的上方。

2.根据权利要求1所述的一种矩阵式前照灯，其特征在于，还包括二次光学透镜组，所述二次光学透镜组包括：

第一外透镜支架（51），设在所述底板（11）上；

外透镜（52），设在所述第一外透镜支架（51）上；

所述外透镜（52）位于所述内透镜（42）的上方，用于对穿过内透镜（42）的光进行散射。

3.根据权利要求2所述的一种矩阵式前照灯，其特征在于：所述第一外透镜支架（51）上设有固定槽（511）；

所述外透镜（52）包括镜体（521）和与镜体（521）一体成型的压边（522），所述压边（522）位于所述固定槽（511）内；

还包括设在所述底板（11）上的第二外透镜支架（53），所述第二外透镜支架（53）的内侧面抵接在所述压边（522）上；

所述镜体（521）透过所述第二外透镜支架（53）。

4.根据权利要求2或3所述的一种矩阵式前照灯，其特征在于：所述第一外透镜支架（51）上设有第一连接翼（54），所述第二外透镜支架（53）上设有第二连接翼（55）；

还包括顺序穿过所述第二连接翼（55）和所述第一连接翼（54）后将所述第一外透镜支架（51）和所述第二外透镜支架（53）固定在所述底板（11）上的螺栓（56）。

5.根据权利要求4所述的一种矩阵式前照灯，其特征在于：所述第一连接翼（54）上设有防呆插槽（57），所述底板（11）上设有与所述防呆插槽（57）相匹配的防呆凸起（58）。

6.根据权利要求1所述的一种矩阵式前照灯，其特征在于：所述电路板（21）上设有接插件（23），所述接插件（23）包括与电路板（21）连接的接插件板端（231）和与所述接插件板端（231）插接的接插件线端（232）。

7.根据权利要求1所述的一种矩阵式前照灯，其特征在于：所述出面光体（321）上对称设有连接柱（323），所述支架（31）上设有与所述连接柱（323）相配的盲孔（33），所述连接柱（323）插入到所述盲孔（33）内；

所述内透镜支架（41）抵接在所述出面光体（321）上。

8.根据权利要求1或7所述的一种矩阵式前照灯，其特征在于：在靠近所述LED芯片（22）的方向上，所述导光柱（322）的截面积线性缩小。

9.根据权利要求1所述的一种矩阵式前照灯，其特征在于，还包括散热单元，所述散热单元包括：

散热底座（61），设在所述底板（11）上；

两个散热孔（62），对称开在所述散热底座（61）上；

散热柱（63），均布在所述底板（11）上并位于所述散热底座（61）内部；

散热风扇（64），设在所述散热底座（61）上，其输出端朝向其中一个所述散热孔（62）。

10.根据权利要求9所述的一种矩阵式前照灯，其特征在于：所述散热柱（63）的长度小于所述散热底座（61）的深度。