CN117366507A - 两轮车前照灯结构及光线优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种两轮车前照灯结构及光线优化方法，所提供的前照灯能够任意切换远近光，利用透镜组优化主灯光线，并利用主灯修光组件、位置灯修光组件的配光设计减弱杂散光的影响；利用外置的散热器优化散热效果；利用主装饰框的特殊火山口设计削弱直射阳光对本发明车灯的聚焦安全风险。本发明具有良好的稳定性及广阔的应用前景。

Description

两轮车前照灯结构及光线优化方法

技术领域

本发明涉及两轮车车灯技术领域，尤其是一种两轮车前照灯结构及光线优化方法。

背景技术

随着LED技术的发展，LED灯具已经越来越广泛应用，如在两轮车、汽车；现在市场上的两轮车前照灯，一般都会集合近光、远光、前位置灯，以提升车辆在夜间行驶的安全性、提升用户体验。

受限于车辆规格，灯具体积一般不会做太大，灯具散热便是极大的考验；尤其兼具远、近光、前位置灯功能时，需要对灯具驱动较大功率，此时便会产生较大热量，而且由于整体防水防尘要求一般将散热器内置在灯体内，形成死循环散热结构，热累积在灯体内部无法有效散开，长此以往，便会严重光衰影响产品使用寿命、更换不及时就会影响行车安全。

杂散光控制也一直是行车安全的重要因素，合理高效的杂散光控制既不会增加成本，也提升了用户体验及行车安全。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的两轮车前照灯结构及光线优化方法，具有成本合理、高光效、散热效果好、杂散光干净的优势。

本发明所采用的技术方案如下：

一种两轮车前照灯结构，包括主灯光源、与主灯光源匹配的主灯修光组件；位置灯光源、与位置灯光源匹配的位置灯修光组件，

所述主灯光源包括共面安装的远光灯珠、近光灯珠，

主灯修光组件包括：

透镜组，安装在光源的发光一侧，

光阑，安装在透镜组之间，承接初步聚光后的光线，

所述透镜组、光阑上均设置消光纹，主灯修光组件的发光一侧还成型有火山口凸起结构，火山口凸起结构环设在透镜组出光面周围，高于透镜组设置；

所述位置灯修光组件包括：

前位置灯板，安装在车灯内，位置灯光源安装在前位置灯板上，

前位置灯扩散板，位于位置灯光源的发光侧，

前位置灯厚壁件，采用中空设计，并安装在前位置灯扩散板的出光侧；所述前位置灯厚壁件上作消光纹，朝向前进方向的端面上作珠面配光设计。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述透镜组包括同心安装的一次透镜和二次透镜，

二次透镜的凸度、直径均大于一次透镜的凸度、直径，

二次透镜的轮廓位置成型有翻边，

所述二次透镜的翻边外侧、凸面、平面上均成型有消光纹。

光阑位于一次透镜和二次透镜之间；光阑为环形件，光阑出光面的环形轮廓内壁，倒角形成导光坡面。

光阑外表面成型有消光纹，光阑的遮光角度大于20°。

车灯上安装有主装饰框；主装饰框包含火山口凸起结构，火山口凸起结构所阻碍的太阳光入射角范围大于45°。

所述前位置灯厚壁件成型在前位置灯扩散板上，前位置灯厚壁件为中空件。

位置灯光源与前位置灯扩散板之间形成第一透光空间，前位置灯扩散板与前位置灯厚壁件之间形成第二透光空间，

位置灯光源所发出光线依次经过第一透光空间、第二透光空间逐级扩散。

前位置灯厚壁件包括主出光面和侧出光面，主出光面作珠面配光设计，侧出光面成型有消光纹。

车灯整体包括作为安装基准的底壳，在底壳上面向车身的一侧安装外置式散热器，在底壳的出光面处的V形区域设有前位置灯板、位置灯扩散板、位置灯厚壁件、主装饰框，主装饰框外设灯罩，

主灯光源安装在底壳上，位置灯光源呈V形阵列于主灯光源外周。

一种利用上述两轮车前照灯结构优化光线的方法，优化过程如下：

主灯光源发光，

主灯光源所发出的灯光向前经过一次透镜聚光，

经过一次透镜聚光后的光线经过二次透镜，斜向的光线照射至光阑、二次透镜处，光线中的杂散光被消光纹模糊化，降低折射和漫反射的杂散光影响，经二次透镜后的光线为最终从车灯发出的光线；

位置灯光源发光，

前位置灯扩散板将位置灯光源所发光线扩散均匀，

经前位置灯扩散板扩散后的光线经过前位置灯厚壁件将光线导出，光线在前位置灯厚壁件的珠面配光出光面上进行二次扩散，同时被前位置灯厚壁件的消光纹模糊处理杂散光，获得直射位置光。

本发明的有益效果如下：

本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过在光阑位置做配光设计，光学面、透镜固定边、侧面做消光皮纹，合理减小了远近光的折射与反射，有效消除杂散光的影响；

本发明的散热器设置在底壳之外，利用散热器竖直的间隙增强与外部环境的自然对流，相比现有技术中散热器内置于车灯中的死循环散热结构，本发明的外置式结构能够大幅降低LED及电子元器件的温升，有效提高了产品稳定性、延长使用寿命；

本发明的位置灯厚壁件做精准配光设计，侧面做光学条纹提高出光效率，出光正面做珠面改善均光效果；位置灯厚壁件内部掏空，设置立体发光面；相较于现有技术中的实心厚壁件，这种中空结构既能够大幅降低注塑成型工艺的时间成本、材料成本、降低不良率的成本，又能够有效提升产品体验，满足前位置灯配光法规及行车安全要求。在前位置灯厚壁件出光效果不变的前提下，降低生产成本；

本发明的位置灯光源所发出的光线逐级均匀扩散，其中主出光面的珠面结构保证了光线在行车方向上的照明效果，侧壁漫反射出光保证了位置灯的出光均匀度。

本发明中采用一体成型的主装饰框，主装饰框出光口边缘的火山口结构凸起设置，能够遮挡阳光聚焦的入射角，避免形成阳光照射聚焦造成的灯具部件熔融问题，从而消除阳光长时间照射的安全隐患，增强产品稳定性。

本发明中采用带有导光坡面的光阑替代板状挡光结构，光阑能够完全替代挡光板的同时，还具备收集远近光的杂散光，进一步均匀杂散光的作用。

附图说明

图1为本发明的车灯整体结构示意图。

图2为本发明的车灯另一视角整体结构示意图。

图3为本发明的车灯背面主视图。

图4为本发明的车灯正面主视图。

图5为本发明的剖视图。

图6为本发明的剖视结构，用于制作后续局部放大图。

图7为图6的A部放大图用于体现主灯修光组件的结构。

图8为图6的B部放大图用于体现位置灯修光组件的结构。

图9为本发明中略去其他结构的光线传递结构原理示意图。

图10为本发明中的主灯修光原理光线示意图。

图11为本发明中的位置灯修光原理光线示意图。

图12为本发明设计扩散板安装距离的设计原理图。

图13为本发明的车灯整体爆炸图。

其中：1、基板；2、主灯光源；3、一次透镜；4、光阑；5、二次透镜；6、主装饰框；7、前位置灯板；8、位置灯光源；9、前位置灯扩散板；10、前位置灯厚壁件；11、驱动板；12、散热器；13、第一透光空间；14、第二透光空间；15、灯罩；16、底壳；

401、导光坡面；

501、翻边；

601、火山口凸起结构；602、折边。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

如图1-图13所示，本实施例的两轮车前照灯结构，包括主灯光源2、与主灯光源2匹配的主灯修光组件；位置灯光源8、与位置灯光源8匹配的位置灯修光组件，

主灯光源2包括共面安装的远光灯珠、近光灯珠，

主灯修光组件包括：

透镜组，安装在光源2的发光一侧，

光阑4，安装在透镜组之间，承接初步聚光后的光线，

透镜组、光阑4上均设置消光纹，主灯修光组件的发光一侧还成型有火山口凸起结构601，火山口凸起结构601环设在透镜组出光面周围，高于透镜组设置；

位置灯修光组件包括：

前位置灯板7，安装在车灯内，位置灯光源8安装在前位置灯板7上，

前位置灯扩散板9，位于位置灯光源8的发光侧，

前位置灯厚壁件，采用中空设计，并安装在前位置灯扩散板9的出光侧；前位置灯厚壁件上作消光纹，朝向前进方向的端面上作珠面配光设计。

透镜组包括同心安装的一次透镜3和二次透镜5，

二次透镜5的凸度、直径均大于一次透镜3的凸度、直径，

二次透镜5的轮廓位置成型有翻边501，

二次透镜5的翻边501外侧、凸面、平面上均成型有消光纹。

光阑4位于一次透镜3和二次透镜5之间；光阑4为环形件，光阑4出光面的环形轮廓内壁，倒角形成导光坡面。

光阑4外表面成型有消光纹，光阑4的遮光角度大于20°。

车灯上安装有主装饰框6；主装饰框包含火山口凸起结构601，火山口凸起结构601所阻碍的太阳光入射角范围大于45°。

前位置灯厚壁件10成型在前位置灯扩散板9上，前位置灯厚壁件10为中空件。

位置灯光源8与前位置灯扩散板9之间形成第一透光空间13，前位置灯扩散板9与前位置灯厚壁件10之间形成第二透光空间14，

位置灯光源8所发出光线依次经过第一透光空间13、第二透光空间14逐级扩散。

前位置灯厚壁件10包括主出光面和侧出光面，主出光面作珠面配光设计，侧出光面成型有消光纹。

如图13所示，车灯整体包括作为安装基准的底壳16，在底壳16上面向车身的一侧安装外置式散热器12，在底壳的出光面处的V形区域设有前位置灯板7、位置灯扩散板9、位置灯厚壁件10、主装饰框6，主装饰框6外设灯罩15，

主灯光源2安装在底壳16上，位置灯光源8呈V形阵列于主灯光源2外周。

前位置灯板7呈V形，位置灯光源8为多个灯珠，等间距布置在前位置灯板7上，在主光灯源2的侧边及下方形成V形的位置灯轮廓，敞口包覆在主光灯源2的下半部分。

本实施例的利用前述两轮车前照灯结构优化光线的方法，优化过程如下：

主灯光源2发光，

主灯光源2所发出的灯光向前经过一次透镜3聚光，

经过一次透镜3聚光后的光线经过二次透镜5，斜向的光线照射至光阑4、二次透镜5处，光线中的杂散光被消光纹模糊化，降低折射和漫反射的杂散光影响，经二次透镜5后的光线为最终从车灯发出的光线；

位置灯光源8发光，

前位置灯扩散板9将位置灯光源8所发光线扩散均匀，

经前位置灯扩散板9扩散后的光线经过前位置灯厚壁件10将光线导出，光线在前位置灯厚壁件10的珠面配光出光面上进行二次扩散，同时被前位置灯厚壁件10的消光纹模糊处理杂散光，获得直射位置光。

本发明的具体结构及工作原理如下：

如图1-图4所示，本发明的目的是提供一种杂散光少、安全性高的两轮车用前照灯。

前照灯采用金属铝作为基板1，安装LED灯珠作为主灯光源2。

如图5所示，在基板1上安装有远光灯珠、近光灯珠，下文为便于表述，将远光灯珠和近光灯珠统称为主灯光源2。主灯光源2上方设置一次透镜3，一次透镜3采用光学级PC材料；安装时要求一次透镜3与基板1紧密配合。

如图5所示，在一次透镜3的光线射出方向安装光阑4，光阑4的作用是收集主灯光源2所发出的杂散光，并通过配光设计提升出光效率。

光阑4的配光原理参考图6-图8，光阑4的外表面作细砂皮纹，形成哑光面漫反射的出光状态，进而使杂散光趋于均匀光。

如图5所示，在光阑4背离一次透镜3的一侧设置有二次透镜5，二次透镜5的尺寸明显大于一次透镜3，且凸度也大于一次透镜3。二次透镜5的周围轮廓处成型有朝向光阑4一侧的翻边501，翻边501外侧设细砂皮纹，起扩散模糊作用，能够有效降低折射、漫反射的杂散光影响。

在二次透镜5的上下侧面均设置消光条纹，上侧面即为二次透镜5的凸面，下侧面即为二次透镜5朝向光阑4一侧的平面端面。

在二次透镜5的背离光阑4一侧设置主装饰框6，主装饰框6呈中空结构设计，中间留出用于出光的区域，周围轮廓处成型有火山口凸起结构601，火山口凸起结构601的作用是挡住直射阳光。

如图5和图6所示，火山口凸起结构601相较于常规的挡光结构，加高设计，能够挡住45°-60°入射角的太阳光直射，避免透镜聚焦高亮面，从而有效反射，降低阳光折射能量，避免因聚焦造成灯具部件熔融的问题。

火山口凸起结构601的外壁面呈锯齿状或台阶状。以车身为基准，主装饰框6从上向下逐渐向背离车灯安装面，出光口位于主装饰框6的中段位置，火山口凸起结构601处的边缘位置内凹形成指向二次透镜5的折边602，折边602延伸至靠近二次透镜5厚度一半的位置，既形成对二次透镜5的弧面的保护，又不影响主灯光源2的光线。

如图4所示，在主装饰框6的边缘位置成型有V型区域，此区域内依次设置有：前位置灯板7、前位置灯扩散板9、前位置灯厚壁件10。前位置灯板7上安装有灯珠，作为位置灯光源8，结合参考图11，当光线从位置灯光源8发出时，前位置灯扩散板9先把位置灯光源8所发出的光线扩散均匀，然后经过前位置灯厚壁件将光线导出。位置灯灯源的侧面设有驱动板11，驱动基板1和前位置灯板7。

前位置灯扩散板9的位置设计考虑了与位置灯灯源的距离、透过率等参数，要求前位置灯扩散板9与灯珠之间距离适当、透过率适当，以便满足出光均匀、亮度满足法规的要求，配光分析设计过程结合图12，

首先获取相邻灯珠之间的间距，单个灯珠的发光角度为120°；

再获取扩散板透过率，

前位置灯扩散板9与灯珠所在基板1之间的距离，应当在相邻两灯珠光重合线以上。前位置灯扩散板9与灯珠所在基板1之间的距离，在一定范围内，理论上越大越好。限制该最大距离的目的是防止因为距离过大弱化光照强度。综合考虑上述参数，获得前位置灯扩散板9的安装位置参数。

如图2和图3所示，基板1面向车辆安装处的一侧设有散热器12，基板的铝材质通过高导热硅脂与散热器12充分接触。

在散热器12上装配防水用密封胶条。整体灯具成品采用PMMA灯罩，透光效果好，能保证五年不发黄变色。灯罩与底壳通过密封胶条连接。

与常规现有技术相比，死循环机构工况下，室温25℃环境下的LED工作结温高达120℃以上；本发明中的外置散热结构可以将25℃室温下LED工作结温降至90℃以下，显著降低了安全风险。

启用车灯时，如图9和图10所示，主灯光源2发光，由于本发明中采用远光灯珠201、近光灯珠202结合发光，因此在主灯光源2处就可以过滤掉大部分杂散光光斑；主灯光源2所发出的灯光向前经过一次透镜3，一次透镜3的作用是聚光，提高灯珠出光效率。因为光源2的发光角度为120°，相对来说较散。如果不预设一个尺寸较小的一次透镜3，直接使用二次透镜5，则无法实现远近光功能。

光线经过一次透镜3后，向前的光线经过二次透镜5，斜向的光线照射至光阑4处，受光阑4外表面细砂皮纹的影响，形成哑光面漫反射，收集远近光的杂散光，进一步均匀杂散光。

光阑4的出光口比一次透镜3的发光面略大，呈喇叭口状，能够满足近光光型横向角度及及均匀度需求；喇叭口的设计还能够优化光型边缘的色散，防止因色散导致光型边缘发黄或发蓝的问题出现。

作为本实施例的一个优选方案，如图5和图6所示，光阑4向内弯折后，弯折边602的外轮廓与一次透镜3的竖直面之间的夹角，即遮光角度大于20°，能够有效遮挡一次透镜3的杂散光。经过二次透镜5的光线受透镜上条纹状消光皮纹的影响，进一步消除杂散光。

由二次透镜5处理后的光线即为最终从车灯发出的光线。

火山口凸起结构601设计为光面，其自身的挡光高度能够有效遮挡入射角大于45°的太阳光，但是同时不遮挡车灯自身发出的远近光。

车灯运作时，所产生的热能随气流向上，经过散热器12的散热间隙，形成与空气的自然对流。散热间隙的两侧壁面为波纹面，能够有效增大外露的散热面积，从而优化散热效果。

散热径之间的间隙按照热流分析原理设计，目的在于减小散热径之间的热辐射堆积，使热量快速散出。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (10)

1.一种两轮车前照灯结构，其特征在于：包括主灯光源(2)、与主灯光源(2)匹配的主灯修光组件；位置灯光源(8)、与位置灯光源(8)匹配的位置灯修光组件，

所述主灯光源(2)包括共面安装的远光灯珠、近光灯珠，

主灯修光组件包括：

透镜组，安装在光源(2)的发光一侧，

光阑(4)，安装在透镜组之间，承接初步聚光后的光线，

所述透镜组、光阑(4)上均设置消光纹，主灯修光组件的发光一侧还成型有火山口凸起结构(601)，火山口凸起结构(601)环设在透镜组出光面周围，高于透镜组设置；

所述位置灯修光组件包括：

前位置灯板(7)，安装在车灯内，位置灯光源(8)安装在前位置灯板(7)上，

前位置灯扩散板(9)，位于位置灯光源(8)的发光侧，

前位置灯厚壁件，采用中空设计，并安装在前位置灯扩散板(9)的出光侧；所述前位置灯厚壁件上作消光纹，朝向前进方向的端面上作珠面配光设计。

2.如权利要求1所述的两轮车前照灯结构，其特征在于：所述透镜组包括同心安装的一次透镜(3)和二次透镜(5)，

二次透镜(5)的凸度、直径均大于一次透镜(3)的凸度、直径，

二次透镜(5)的轮廓位置成型有翻边(501)，

所述二次透镜(5)的翻边(501)外侧、凸面、平面上均成型有消光纹。

3.如权利要求2所述的两轮车前照灯结构，其特征在于：光阑(4)位于一次透镜(3)和二次透镜(5)之间；光阑(4)为环形件，光阑(4)出光面的环形轮廓内壁，倒角形成导光坡面(401)。

4.如权利要求3所述的两轮车前照灯结构，其特征在于：光阑(4)外表面成型有消光纹，光阑(4)的遮光角度大于20°。

5.如权利要求1所述的两轮车前照灯结构，其特征在于：车灯上安装有主装饰框(6)；主装饰框包含火山口凸起结构(601)，火山口凸起结构(601)所阻碍的太阳光入射角范围大于45°。

6.如权利要求1所述的两轮车前照灯结构，其特征在于：所述前位置灯厚壁件(10)成型在前位置灯扩散板(9)上，前位置灯厚壁件(10)为中空件。

7.如权利要求6所述的两轮车前照灯结构，其特征在于：位置灯光源(8)与前位置灯扩散板(9)之间形成第一透光空间(13)，前位置灯扩散板(9)与前位置灯厚壁件(10)之间形成第二透光空间(14)，

位置灯光源(8)所发出光线依次经过第一透光空间(13)、第二透光空间(14)逐级扩散。

8.如权利要求6所述的两轮车前照灯结构，其特征在于：前位置灯厚壁件(10)包括主出光面和侧出光面，主出光面作珠面配光设计，侧出光面成型有消光纹。

9.如权利要求1-8任意一项所述的两轮车前照灯结构，其特征在于：车灯整体包括作为安装基准的底壳(16)，在底壳(16)上面向车身的一侧安装外置式散热器(12)，在底壳的出光面处的V形区域设有前位置灯板(7)、位置灯扩散板(9)、位置灯厚壁件(10)、主装饰框(6)，主装饰框(6)外设灯罩(15)，

主灯光源(2)安装在底壳(16)上，位置灯光源(8)呈V形阵列于主灯光源(2)外周。

10.一种利用权利要求1所述的两轮车前照灯结构优化光线的方法，其特征在于，优化过程如下：

主灯光源(2)发光，

主灯光源(2)所发出的灯光向前经过一次透镜(3)聚光，

经过一次透镜(3)聚光后的光线经过二次透镜(5)，斜向的光线照射至光阑(4)、二次透镜(5)处，光线中的杂散光被消光纹模糊化，降低折射和漫反射的杂散光影响，经二次透镜(5)后的光线为最终从车灯发出的光线；

位置灯光源(8)发光，

前位置灯扩散板(9)将位置灯光源(8)所发光线扩散均匀，

经前位置灯扩散板(9)扩散后的光线经过前位置灯厚壁件(10)将光线导出，光线在前位置灯厚壁件(10)的珠面配光出光面上进行二次扩散，同时被前位置灯厚壁件(10)的消光纹模糊处理杂散光，获得直射位置光。