CN111981429B

CN111981429B - Led车灯模组

Info

Publication number: CN111981429B
Application number: CN202010781449.1A
Authority: CN
Inventors: 潘殿波
Original assignee: Zhuhai City Zhengyuan Optoelectronic Technology Co ltd
Current assignee: Zhuhai City Zhengyuan Optoelectronic Technology Co ltd
Priority date: 2020-08-06
Filing date: 2020-08-06
Publication date: 2022-09-20
Anticipated expiration: 2040-08-06
Also published as: CN111981429A

Abstract

本发明提供一种LED车灯模组，包括电路板，电路板上设置有至少一颗LED芯片，LED芯片的发光面一侧设置有导光件，导光件的第一端朝向LED芯片，其中，导光件的第二端设置有透镜组件，透镜组件包括第一透镜以及第二透镜，第一透镜的第一表面朝向导光件第二端，第一透镜的第二表面设置有内凹锥面；第二透镜包括一个顶壁，顶壁设置在第一透镜的第二表面外侧，顶壁远离第一透镜的表面为外凸弧面。本发明应用在大功率的LED车灯上，可以改变LED面光源只有正向发光的弊端，改变发光方向增强侧后方的发光强度，有效配合车灯灯具的反光罩的二次配光达到媲美卤素和氙灯的配光效果，并且避免LED车灯模组正前方出现高亮度的炫光。

Description

LED车灯模组

技术领域

本发明涉及汽车配件领域，具体是涉及一种汽车使用的LED车灯模组。

背景技术

LED发光装置作为灯具使用，具有节能、使用寿命长、发光亮度高等优点，业已广泛用于照明、装饰等多类灯具中。LED灯通常被装载在一壳体内形成LED发光装置，并应用LED发光装置替换安装在灯具中的传统白炽灯泡、氙气灯或卤素灯。

LED车灯模组是包含有LED发光装置的车灯模组，LED车灯通常安装在一碗状的反光杯中心处。由于LED芯片发光是朝正面发光，发出的光束不会从侧面发出，将导致LED车灯反光杯接收不到或收到较弱的光强无法完成二次配光，铺路中心光强较弱，铺路光效很低，达不到媲美氙灯和卤素灯的配光效果，无法满足法规要求，反而因前侧光强过大产生不必要的炫光。

为此，现有的一种LED车灯模组是设置了具有反光并增强侧后方光强功能的LED车灯模组，如图1所示，现有的LED车灯模组10设置在反光杯11的中心处，LED车灯模组10包括LED芯片14，在LED芯片14的发光面设置有一个透光件13，透光件13为一实心体，大致呈圆柱形，具有作为折射面16的呈圆柱面的周壁，透光件13的顶端设有与折射面16邻接的端面，端面形成反射面15。并且，透光件13由相对于空气为光密介质材料制成，即由折射率大于空气折射率的介质材料制成，如有机玻璃、透明塑料等。

透光件13的反射面15为一沿透光件13轴线向LED芯片14方向凹陷的曲面，该曲面为一半球面，其曲率半径较大。

LED车灯通电后，LED芯片14发光，部分光线如图中光线L1所示射到透光件13的反射面15上。由于透光件13由光密介质材料制成，其折射率大于空气的折射率。此时，光线L1从透光件13射向空气，也就是从光密介质射向光疏介质。当光线L1的入射角大于临界角时发生全反射，入射光线将被全部反射到透光件13内，不会折射到空气中。

透光件13的反射面15为一曲率半径较大的曲面，光线L1的射到反射面15时容易形成较大的入射角，使光线L1完全被反射至透光件13内，形成如图1中光线L2所示的光路，反射光线L4被反射到透光件13的折射面16上。由于反射光线L2射到折射面16上的入射角较小，没有形成全反射，而是经过折射面16折射后射向反光杯11的内壁。

光线L2经过透光件13的折射面16折射后，形成射向反光杯11内壁的折射光线L3，光线L3射向LED车灯侧下方的反光杯11内壁，也就是射向反光杯11的底部，使LED车灯侧下方的反光杯11内壁也接收到LED芯片14发出的光线。

但是，LED芯片14发出的部分光线还可以穿过透光件13的反射面15射向LED车灯的正前方。对于低功率的LED车灯，射向正前方的光束不多，则不会导致炫光，但对于大功率的LED车灯，尤其是作为远光灯使用的LED车灯，LED芯片14的功率非常大，导致射向LED车灯正前方的亮度过大，在LED车灯正前方往往形成亮度极高的光斑，例如环状的高亮度光斑，往往导致对向来车造成严重的干扰。

另一方面，由于透光件13设置在LED芯片14前方不远处，即LED芯片与反光杯11的底部之间的距离较短，导致LED芯片14发出的光束射向侧后方的光束不多，导致难以与目前的卤素灯、氙灯等传统的车灯发光效果相媲美。

发明内容

本发明的目的是提供一种确保LED车灯侧面照明亮度足够且避免正面照明亮度过高的LED车灯模组。

为了实现上述的目的，本发提供的LED车灯模组包括电路板，电路板上设置有至少一颗LED芯片，LED芯片的发光面一侧设置有导光件，导光件的第一端朝向LED芯片，其中，导光件的第二端设置有透镜组件，透镜组件包括第一透镜以及第二透镜，第一透镜的第一表面朝向导光件第二端，第一透镜的第二表面设置有内凹锥面；第二透镜包括一个顶壁，顶壁设置在第一透镜的第二表面外侧，顶壁远离第一透镜的表面为外凸弧面。

由上述方案可见，LED芯片发出的光束经过导光件的传导，能够将LED芯片产生的光束向反光杯的中部位置传导，再通过透镜组件对光束进行反射、折射，具体的，通过第一透镜的内凹锥面将一部分光束进行反射使得反射光束从第一透镜的侧面出射，使得LED车灯模组具有侧面发光的功能。另一方面，从正面出射的光束经过第二透镜的外凸弧面后，光束的传播角度将发生改变，从而避免在LED车的模组的正前方形成高亮度的炫光。

一个优选的方案是，顶壁远离第一透镜的表面至少一部分区域为第一粗化处理区域。

由此可见，通过对第二透镜的外凸表面进行粗化处理，能够改变入射到粗化处理区域的光束的折射角度，从而避免LED车灯的正前方形成高亮度的环状光斑，有利于避免炫光的产生。

进一步的方案是，第一粗化处理区域为正对内凹锥面的区域。这样，穿过内凹锥面并且射向LED车灯正前方的光束因经过第一粗化处理区域而改变折射角度，可以避免光束过分集中在高亮度的环状区域，有利于减少炫光。更进一步根据通过调整第一透镜的锥角角度和侧面非球面的曲率可以有效地实现分配到侧后方出光和正向出光的比例。

更进一步的方案是，第二透镜还包括圆环柱状的周壁，周壁位于第一透镜的径向外侧。

这样，第二透镜可以套装在第一透镜外，第一透镜与第二透镜的配合非常简单，减低透镜组件的组装难度。

更进一步的方案是，内凹锥面的至少一部分区域为电镀处理区域。通过对内凹锥面的电镀处理，可以提高入射到内凹锥面的光束的反射率，使得小于临界角的光束更好的反射到第一透镜内。

可选的方案是，内凹锥面的至少一部分区域为第二粗化处理区域。这样，对于入射角度小于临界角的光束，入射到第二粗化处理区域后，光束的折射方向将改变产生漫反射，从而避免在LED车灯的正前方出现高亮度的环状光斑。

更进一步的方案是，第一透镜的第二表面包括弧面区域，弧面区域与第二透镜之间具有间隙。

可见，将第一透镜的第二表面设计成弧面，可以使得入射到弧面区域的光束能够发生全反射并且从内凹锥面出射进入到第一透镜另一侧锥面并投射到另一个侧面，达到增强侧向光强的目的，可以充分利用入射到弧面区域的光强。

更进一步的方案是，顶壁靠近第一透镜的表面为平面，且顶壁靠近第一透镜的表面贴合在第一透镜的第二表面的顶端；或者顶壁靠近第一透镜的表面与第一透镜的第二表面的顶端具有间隙。

由此可见，第一透镜与第二透镜之间可以设置一定的间隙，满足光学设计的要求。

更进一步的方案是，第一透镜的第一表面贴合或透明胶水粘合在导光件的第二端，且第一透镜的第一表面外径不小于导光件的第二端的外径。

可见，第一透镜与第二透镜可以紧密的安装，提高两个透镜的组装牢固性，且组装工艺简单。

更进一步的方案是，沿导光件的轴向，LED芯片的外边缘位于导光件的第一端外轮廓内。

这样，导光件能够充分将所有LED芯片产生的光束接收，提高LED芯片发出的光束的利用率。导光件的第一表面尽量靠近光源表面，可以提高光的接收率。

附图说明

图1是现有的一种LED车灯的结构图。

图2是本发明实施例的结构图。

图3是本发明实施例的结构分解图。

图4是本发明实施例中电路板、LED芯片与导光件的结构分解图。

图5是本发明实施例中电路板、LED芯片与导光件的结构图。

图6是本发明实施例中导光件与透镜组件的剖视图。

图7是本发明实施例中光束在透镜组件中传播的光路图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

参见图2与图3，本实施例具有一个基座20，基座20的底部设置有散热风扇24，例如基座20的底部设置一个容纳腔，散热风扇24安装在容纳腔内。散热风扇24用于将LED芯片产生的热量吹出，从而快速降低LED芯片的温度。基板30安装在基座20内，在基座20的上端设置有凸起部21，凸起部21从基座20的上端表面延伸，凸起部21为圆环柱状的结构，并且在凸起部21的内壁设置有内螺纹23。

在基座20的上端设置有安装座25，安装座25的内部设置安装组件，安装组件用于将导光件40固定在安装座25内，在安装座25的下端，即靠近基座20的一段设置有外螺纹26，通过内螺纹23与外螺纹26的配合可以将安装座25固定在基座20上。

参见图4与图5，在基板30上设置有两个通孔31，使用两个螺钉穿过通孔31并旋入到基座20内，从而将基板30固定在基座20内。在基板30上设置有电路板32，在电路板32上设置有多颗LED芯片33。本实施例的LED车灯模组是一个大功率LED车灯模组，因此需要使用多颗LED芯片33，例如使用9颗LED芯片33以便于LED车灯模组的发光亮度满足设定的要求。

在LED芯片33的发光面的一侧设置有导光件40，导光件40为一根长条状的圆柱体，优选的，导光件40使用石英、玻璃等高折射率透光的材料制成，并且，在导光件40的周壁上镀上一层反射膜，当光束在导光件40内传播时，光束入射到导光件40的周壁时，光束将被全反射到导光件40内，从而实现光束在导光件40内的传播。

从图5可见，导光件40的第一端朝向LED芯片33的发光面，优选的，导光件40的第一端为平面，并且与电路板32平行。此外，导光件40第一端与LED芯片33之间的距离非常小，即导光件40尽量靠近LED芯片33。沿着导光件40的轴向，多颗LED芯片33的外边缘位于导光件40的第一端外轮廓以内，也就是说，所有的LED芯片33发出的光束都能够沿着导光件40的轴向入射到导光件40内，这样，可以充分利用LED芯片发出的光能，避免因部分LED芯片33发出的光束没有入射到导光件40内而导致光能的损耗。

参见图6，从LED芯片33发出的光束入射到导光件40后，在导光件40的周壁上发生全反射，并且反射到导光件40内，这样，LED芯片33发出的光束大部分能够沿着导光件40传播，从导光件40的第一端传输至第二端。

在导光件40的第二端设置有透镜组件，本实施例的透镜组件包括第一透镜50以及第二透镜41，参见图7，第一透镜50为一个实心的回转体，其第一表面51为靠近导光件40第二端的表面，优选的，第一表面51为平面，并且贴合在导光件40的第二端，或者第一表面51通过透明胶水粘合在导光件40的第二端。本实施例中，导光件40的第二端为平面，优选的，第一透镜50的第一表面外径与导光件40的第二端的端面外径相等，以便于光束能够从导光件40的第二端完全入射到第一透镜50。可选的，第一透镜50的第一表面的外径稍大于导光件40的第二端的端面外径。

第一透镜50的第二表面大致呈弧面，具体的，第二表面包括弧面区域52以及内凹锥面53，内凹锥面53为透明的表面，优选的，内凹锥面53位于第二表面的中心位置，具体的，内凹锥面53为一个回转的表面，并且朝向导光件40的方向凹陷，且内凹锥面53的轴线位于第一透镜50的轴线上。本实施例中，沿第一透镜50的轴向，内凹锥面53的顶点位于第一透镜50的中部，在其他实施例中，内凹锥面53的顶点可以位于第一透镜50的第一表面51上，或者位于靠近第一表面51处。

内凹锥面53靠近顶点处的一段区域可以是经过电镀处理的区域，或者镀上高反膜的区域，以便于入射到该区域的光束能够在内凹锥面53处形成反射。而内凹锥面53远离顶点的区域可以是经过粗化处理的区域，例如经过雾化处理，这样，光束入射到经过粗化处理的区域的光束的折射方向将改变。

第二透镜41套设在第一透镜50外，第二透镜41也是一个回转体，第二透镜41包括一个顶壁42以及周壁45，周壁45为透明的周壁，顶壁42包括第三表面43以及第四表面44，第三表面43是靠近第一透镜50的表面，第三表面43是一个平面也可以是球面，第一透镜50靠近第二透镜的一端贴合在第三表面43上，或者第一透镜50靠近第二透镜的一端与第三表面43之间具有间隙。第四表面44是远离第一透镜50的表面，并且第四表面为外凸弧面。优选的，第四表面44的至少一部分区域为经过粗化处理的区域，例如经过雾化处理的区域。优选的，经过雾化处理的区域为正对内凹锥面53的区域。

第二透镜41的周壁45位圆环柱状，并且周壁45位于第一透镜50的径向外侧，并且周壁45使用透光材料制成，例如使用有机玻璃、亚克力、石英等材料制成，并且，周壁45不经过电镀或者粗化处理。此外，第一透镜50的弧面区域52与第一透镜41的顶壁42的第三表面43之间具有间隙。第二透镜41的周壁45的内径略大于第一透镜50的外径，从图7可见，沿第一透镜50的轴向，第二透镜41的周壁42的长度大于第一透镜50的长度，这样，从第一透镜50侧壁出射的光束能够完全透过第二透镜41的周壁45出射。

这样，当光束入从导光件40入射到第一透镜50后，一部分光束将入射到内凹锥面53并发生反射，例如入射角度大于临界角的光束将发生全反射，例如光束L11入射到内凹锥面53并发生发生形成光束L12，然后从第一透镜50的弧面区域52出射，并且经过第二透镜41的周壁45形成光束L13并出射。这样，入射到内凹锥面大于临界角的光束最终能够从第二透镜41的周壁45出射并且射向透镜组件的侧后方，并入射到反光杯上。

当入射到内凹锥面53的光束的入射角小于临界角，例如光束L15将直接穿过内凹锥面53形成光束L16并入射到第二透镜41的顶壁42，由于第二透镜41的顶壁42的第四表面为外凸弧面，光束L17经过外凸弧面将发散，避免LED车灯模组正前方形成亮度极高的光斑。此外，由于第四表面44形成粗化区域，光束L17的传播方向将发生改变，也就是能够改变折射的方向形成漫反射，避免形成高亮度的环状光斑和炫光。

此外，另一部分光束L21入射到第一透镜50的弧面区域52并发射全反射形成光束L22，并且入射到内凹锥面53后再入射到第二透镜41的顶壁42并形成光束L23，光束L23从第四表面44出射。这样，从LED芯片33出射的光束基本上能够完全入射到导光件40，经过导光件40的传导入射到透镜组件，入射到透镜组件的一部分光束可以从第二透镜41的周壁45出射并射向透镜组件的侧后方，从而使得透光组件处形成侧后方也发光的发光体。此外，LED芯片33发出的另一部分光束能够从第二透镜41的顶壁42出射，由于经过外凸弧面的光束将发射折射，避免LED车灯正前方出现亮度极高的光斑，且外凸弧面的至少一部分区域经过粗化处理，更加有效的避免在LED车灯的正前方形成高亮度的炫光，提高铺路均匀性。

此外，另一部分光束L25入射到弧面区域52并发生全反射后形成光束L26入射到内凹锥面53，从内凹锥面53的一侧出射形成光束L27并入射到内凹锥面53的另一面，并穿过第二透镜41后形成光束L28射向透镜组件的侧后方。

通过导光件40的导光作用，可以将LED芯片33的光束传导至透镜组件处，这样，透镜组件可以设置在距离反光杯的中心处较远的地方(即灯具的焦点处)，并且光束从透光组件出射，这样实际上是改变了LED芯片33发出的光束出光路径，使得LED车灯具有与卤素灯、氙灯等相同的发光效果。

最后需要强调的是，本发明不限于上述实施方式，如外凸弧面的弧度的改变、内凹锥面的母线相对于透镜组件轴线的倾斜角度的改变等微小的变化也应该包括在本发明的权利要求的保护范围内。

Claims

1.LED车灯模组，包括：

电路板，所述电路板上设置有至少一颗LED芯片，所述LED芯片的发光面一侧设置有导光件，所述导光件的第一端朝向所述LED芯片；

其特征在于：

所述导光件的第二端设置有透镜组件，所述透镜组件设置在远离灯具的反光杯的中心处且位于灯具的焦点处，使所述LED芯片产生的光束向所述反光杯的中部位置传导；

所述透镜组件包括第一透镜以及第二透镜，所述第一透镜的第一表面朝向所述导光件第二端，所述第一透镜的第二表面设置有位于中心的内凹锥面和环绕所述内凹锥面设置的外凸弧面区域，所述内凹锥面的靠近顶点处的区域为镀上高反膜的区域，所述外凸弧面区域与所述第二透镜之间具有间隙；

所述导光件为长条状的圆柱体，且所述导光件的周壁上镀有反射膜，光束在所述导光件内传播时，光束入射到所述导光件周壁时被全反射到所述导光件内，使光束从所述导光件的第一端传导至第二端；

所述第二透镜包括一个顶壁，所述顶壁设置在所述第一透镜的所述第二表面外侧，所述顶壁远离所述第一透镜的表面为外凸弧面。

2.根据权利要求1所述的LED车灯模组，其特征在于：

所述顶壁远离所述第一透镜的表面至少一部分区域为第一粗化处理区域。

3.根据权利要求2所述的LED车灯模组，其特征在于：

所述第一粗化处理区域为正对所述内凹锥面的区域。

4.根据权利要求2所述的LED车灯模组，其特征在于：

所述第二透镜还包括圆环柱状的透明周壁，所述周壁位于所述第一透镜的径向外侧。

5.根据权利要求1至4任一项所述的LED车灯模组，其特征在于：

所述内凹锥面的至少一部分区域为第二粗化处理区域。

6.根据权利要求1至4任一项所述的LED车灯模组，其特征在于：

所述顶壁靠近所述第一透镜的表面为平面，且所述顶壁靠近所述第一透镜的表面贴合在所述第一透镜的第二表面的顶端；或者所述顶壁靠近所述第一透镜的表面与所述第一透镜的第二表面的顶端具有间隙。

7.根据权利要求1至4任一项所述的LED车灯模组，其特征在于：

所述第一透镜的所述第一表面贴合或使用透明胶水粘合在所述导光件的第二端，且所述第一透镜的所述第一表面外径不小于所述导光件的第二端的外径。

8.根据权利要求1至4任一项所述的LED车灯模组，其特征在于：

沿所述导光件的轴向，所述LED芯片的外边缘位于所述导光件的第一端外轮廓内。