CN1952470A - 投射式光学系统结构 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种投射式光学系统结构，所述投射式光学系统是用于车用头灯装置，其主要包括，光源组，其是包括有固定座、发光二极管及反射镜体；透镜体，其固设于光源组前方；通过将透镜体的左右两侧去除而形成切面，使透镜体在水平方向的宽度变窄，在以发光二极管作为光源而所组成的多光源系统时，即可将多个透镜体予以靠紧，而成一更紧密且空间更小的多光源投射系统，以避免产生光学系统过于庞大的情形。

Description

投射式光学系统结构
技术领域
本发明涉及一种投射式光学系统结构，特别涉及一种以发光二极管作为投射式光学系统的光源，而应用于车用灯具的投射式光学系统结构。
背景技术
安全、高效率、造型流线的车用灯具，一直是车灯研究发展目标，通过车灯辅助帮助驾驶者清楚了解道路情况，并且降低照光对其它车辆与行人产生眩光的危险和不舒适。
现行车用灯具尤其是汽车头灯多已使用现有投射式光学系统1，所述投射式光学系统1主要组成组件有光源组11与透镜体12，如图1所示，所述光源组11是由发光体111及反射镜体112所组成；请参阅图2所示，是所述投射式光学系统1的光路径投射原理，是将发光体111位于光路径的第一焦点2，于发光体111所投射出来的光线经由反射镜体112的反射面113聚集在第二焦点3上，而使光线可通过透镜体12将光投射出去，即可使车辆的使用人可明显看到前方道路情况。
发光二极管(Light Emitting Diode，LED)自被发明应用以来，随着半导体芯片技术不断改进及封装技术的迅速提高，已发展出高亮度的发光二极管，且所述高亮度发光二极管的亮度甚至是已大大超过了传统白炽灯泡，同时发光二极管具有体积小、重量轻、耗能少、寿命长、响应时间短及抗震性能佳等优点，使车辆制造业者看到了高亮度发光二极管的优点，已尝试将发光二极管用于车用灯具中使用，作为车用灯具的光源；
续请参阅图3所示，为以发光二极管412作为投射式光学系统的光源的实施例；所述投射式光学系统4是由光源组41及透镜体42所组成，所述光源组41是由固定座411、发光二极管412及反射镜体413所组成；所述投射式光学系统4与以往投射式光学系统1(如图1所示)的不同在于，前者是使用发光二极管412作为投射式光学系统4的光源，后者是使用传统的车用灯泡作为投射式光学系统1的光源；
然而，目前市面上的发光二极管412的亮度仍无法达到一般车用灯泡的亮度，必须要使用多光源系统的投射式光学系统4(如图3所示)来组成一符合相关法规的光学系统；所述多源系统的投射式光学系统4必须是至少二组以上的投射式光学系统4而组成一车用灯具，而所述多组独立的投射式光学系统4会导致车用灯具的整个系统庞大。
有鉴于此，本发明人针对现有投射式光学系统所造成的种种使用上的缺失之处，且相关法规多要求车用灯具是具有一宽广但并不高的配光，基于这个理由乃萌思创作改良，经长期时间研究改良后，始有本发明的产生。
发明内容
本发明的目的在于，通过将透镜体的左右两侧去除而形成切面，使透镜体在水平方向的宽度变窄，在以发光二极管作为光源而所组成的多光源系统时，即可将多个透镜体予以靠紧，而成一更紧密且空间更小的多光源投射系统，以避免光学系统过于庞大的情形产生。
为了实现上述目的，本发明提供一种投射式光学系统结构，所述投射式光学系统用于车用头灯装置，其特征在于，包括：
光源组，其是包括有固定座、至少二发光二极管及反射镜体；所述固定座是包括有基板及至少二座体，所述座体是凸设于基板上；所述发光二极管是固设于固定座的座体上；所述反射镜体是固设于固定座的基板上，且所述反射镜体是于顶面具有至少连续二类似椭球体的弧面，同时于反射镜体的二侧边是各呈一切面；
透镜体，其是固设于光源组前方，所述透镜体是具有至少连续二弧面，且所述透镜组的顶缘及底缘具有至少连续二圆弧，并于二圆弧连接处是呈一平面，同时于透镜体的二侧边各呈一切面。
本发明还提供一种投射式光学系统结构，所述投射式光学系统用于车用头灯装置，其特征在于，包括：
光源组，其是包括有固定座、至少二发光二极管及反射镜体；所述固定座是包括有基板及至少二座体，所述座体是凸设于基板上；所述发光二极管是固设于固定座的座体上；所述反射镜体是固设于固定座的基板上，且所述反射镜体是于顶面具有至少连续二类似椭球体的弧面，同时于反射镜体的二侧边是各呈一切面；
透镜体，其是固设于光源组前方，所述透镜体是具有至少连续二弧面，且所述透镜组的顶缘及底缘具有至少连续二圆弧，并于二圆弧连接处是呈一平面，同时于透镜体的二侧边各呈一切面；
遮光板，是固设于光源组与透镜体之间。
本发明投射式光学系统结构具有下列所述的优点，其叙述如下：
1.投射式光学系统的透镜体，是相当于将二个现有透镜体的两侧形成切面并连接在一起，其目的是因投射式光学系统5在水平投射光线时，并不会有许多光线通过透镜体两侧，因此将透镜体的两侧去除形成切面，并不影响整体光学系统的效果。
2.投射式光学系统的透镜体是将其左右两侧去除，使透镜体在水平方向的宽度变窄，在以发光二极管作为光源所组成的多光源系统时，即可将多个透镜体予以靠紧，而形成紧密且空间更小的多光源投射系统，以避免产生光学系统过于庞大的情形。
3.发光二极管的光辐射分布特性，使光线多半集中在中央部份而越靠近水平方向亮度越低，因此可将反射镜体的两侧予以缩减而不影响整体光学系统的效果。
附图说明
图1是现有投射式光学系统的立体外观示意图；
图2是图1的光路径投射原理；
图3是现有多源式光学系统的立体外观示意图；
图4是投射式光学系统的立体外观示意图；
图5是投射式光学系统的分解示意图；
图6是发光二极管的光辐射分布图；
图7是图5的部分垂直剖面的光学路径示意图；
图8是图5的部分水平剖面光学路径示意图；
图9是投射式光学系统的另一实施例；
图10是图9的部分垂直剖面的光学路径示意图。
附图标记说明
现有技术：1投射式光学系统；11光源组；12透镜体；2第一焦点；3第二焦点；4投射式光学系统；41光源组；411固定座；412发光二极管；413反射镜体；42透镜体。
本发明：5投射式光学系统；51光源组；511固定座；5111基板；5112座体；512发光二极管；513反射镜体；5131反射体；5132切面；5133反射面；52透镜组；521弧面；522顶缘；523底缘；524切面；6聚焦点；7遮光板。
具体实施方式
首先，请参阅图4和图5所示，是投射式光学系统5的立体外观及分解示意图；所述投射式光学系统5可用于车用头灯装置中，其主要含有光源组51及透镜体52；其中，
所述光源组51包括有固定座511、至少二发光二极管512及一反射镜体513；所述固定座511是包括有基板5111及至少二座体5112，所述座体5112是凸设于基板5111上，所述座体5112供发光二极管512固设；所述发光二极管512是固设于固定座511的座体5112上；所述反射镜体513是固设于固定座511的基板5111上，且所述反射镜体513在其顶面具有至少连续二类似椭球体的弧面5131，同时反射镜体513的二侧边各呈一切面5132，所述反射镜体513内侧反射面5133，反射发光二极管512所投射的光线；
所述透镜体52可为非球面透镜或菲涅耳透镜，且所述透镜体52是固设在光源组51前方，所述透镜体52具有至少连续二弧面521，且所述透镜组52的顶缘522及底缘523具有至少连续二圆弧，二圆弧连接处是呈一平面，同时在透镜体52的二侧边各呈一切面524；
为了清楚了解本发明的结构及其目的，针对本发明的光学路径加以说明；
请参阅图6所示，为发光二极管512的光辐射分布图；所述发光二极管512的光辐射分布特性为，靠近中央部位所投射的光强度为最强，越靠近水平方向的光强度则越弱；此外，所述投射式光学系统5的反射镜体513为了反射发光二极管512所投射出的光线，且能符合相关法规所要求的一宽广但高度并不高的配光，所述反射镜体513的反射体5131则必须设计成具有类似椭球体的弧面，使反射镜体513同时具有垂直剖面与水平剖面不同形状的外形，亦即反射镜体513的垂直剖面与水平剖面的焦点和反射镜体513的反射体5131中心点的距离是不同的，也使得反射镜体513的反射体5131是由无限多个不同焦距(焦点至中心点的距离)的椭圆所形成，而形成多椭圆反射体5131(Polyellipsoid Reflector)；
续请参阅图7所示，为投射式光学系统5的部分垂直剖面的光学路径示意图；所述投射式光学系统5必须合乎垂直配光的高度不高且有清晰的截止(cut-off)光型，在投射式光学系统5作动时，作为光源的发光二极管512投射出光线，所述光线通过反射镜体513的反射体5131将光线垂直反射聚焦于透镜体52的聚焦点6附近，使光线可通过透镜体52投射，且为了使更多的光线通过透镜体52，在光路径的分布上甚至会利用到透镜体52的底缘523；
续请参阅图8所示，为投射式光学系统5的部分水平剖面的光学路径示意图；所述投射式光学系统5亦必须合乎具有一宽广的配光，在投射式光学系统5作动时，作为光源的发光二极管512投射出光线，所述光线通过反射镜体513的反射体5131将光线水平反射，使透镜体52将光线水平投射并聚集于远方，且因发光二极管512本身的光辐射分布特性，即发光二极管512靠近中央部位所投射的光强度为最强，越靠近水平方向的光强度则越弱，使发光二极管512投射出的光线通过反射镜体513的反射体5131反射时多将光线集中投射；
将上述投射式光学系统5的无限垂直投射的光路径及无限水平投射的光路径结合在一起，即可构成一宽广但高度并不高的光型。
续请参阅图9所示，为投射式光学系统5的另一实施例；所述投射式光学系统5的主要不同在于，所述投射式光学系统5含有光源组51、透镜体52及遮光板7；所述光源组51是包括有固定座511、至少二发光二极管512及一反射镜体513；所述透镜体52是固设于光源组51的前方；所述遮光板7是固设于光源组51与透镜体52之间，可遮挡光源组51所投射出的部分光线，形成远光与近光的切换效果，如图10所示。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明申请专利范围及发明说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (7)

1.一种投射式光学系统结构，所述投射式光学系统用于车用头灯装置，其特征在于，包括：
光源组，其是包括有固定座、至少二发光二极管及反射镜体；所述固定座是包括有基板及至少二座体，所述座体是凸设于基板上；所述发光二极管是固设于固定座的座体上；所述反射镜体是固设于固定座的基板上，且所述反射镜体是于顶面具有至少连续二类似椭球体的弧面，同时于反射镜体的二侧边是各呈一切面；
透镜体，其是固设于光源组前方，所述透镜体是具有至少连续二弧面，且所述透镜组的顶缘及底缘具有至少连续二圆弧，并于二圆弧连接处是呈一平面，同时于透镜体的二侧边各呈一切面。
2.如权利要求1所述的投射式光学系统结构，其特征在于：所述透镜体为非球面透镜。
3.如权利要求1所述的投射式光学系统结构，其特征在于：所述透镜体为菲涅耳透镜。
4.一种投射式光学系统结构，所述投射式光学系统用于车用头灯装置，其特征在于，包括：
光源组，其是包括有固定座、至少二发光二极管及反射镜体；所述固定座是包括有基板及至少二座体，所述座体是凸设于基板上；所述发光二极管是固设于固定座的座体上；所述反射镜体是固设于固定座的基板上，且所述反射镜体是于顶面具有至少连续二类似椭球体的弧面，同时于反射镜体的二侧边是各呈一切面；
透镜体，其是固设于光源组前方，所述透镜体是具有至少连续二弧面，且所述透镜组的顶缘及底缘具有至少连续二圆弧，并于二圆弧连接处是呈一平面，同时于透镜体的二侧边各呈一切面；
遮光板，是固设于光源组与透镜体之间。
5.如权利要求4所述的投射式光学系统结构，其特征在于：所述遮光板遮挡光源组投射出的部分光线，使投射式光学系统形成远光与近光的切换功能。
6.如权利要求4所述的投射式光学系统结构，其特征在于：所述透镜体可为非球面透镜。
7.如权利要求4所述的投射式光学系统结构，其特征在于：所述透镜体可为菲涅耳透镜。
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