CN201866671U - 一种汽车、摩托车led前照灯 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种汽车、摩托车LED前照灯，其包括LED灯、灯板、灯座、灯片和后壳和透明外罩。灯板上并列布置有至少三个所述的LED灯，其中至少有一个LED灯的出射光线与灯板平面的垂直线之间呈0.5°～22°夹角，且与灯板平面的垂直线呈所述夹角的LED灯中，至少有一个LED灯的杯顶表面为竖直排列的柱面形式，形成前照灯的近光部分。灯架上其余的LED灯的杯顶表面为平面，同时，至少有一个LED灯的出射光线与灯板平面的垂直线重合，形成前照灯的远光部分。本前照灯通过合理设计二次光学系统使LED前照灯的出射光亮度和成型光斑均达到理想的要求，消除安全隐患，并可降低功率，提高照度，不发热，寿命长。

Description

一种汽车、摩托车LED前照灯

技术领域

本实用新型属于LED光源技术，具体涉及一种汽车、摩托侧LED前照灯。

背景技术

LED(发光二极管)被誉为第四代光源，其具有寿命长、光效高、无辐射的优点。LED的理论寿命超过10万个小时，发光效率高达90％，而相同光通量的能耗仅为白炽灯的8％，卤素灯30％，具有显著的绿色、低碳之优点。在世界范围内LED在照明领域内已得到广泛应用。

目前汽车、摩托车前照灯(前组合灯)主要采用卤素灯为光源，通过反光碗反射的方式将光反射于车前方。由于卤素灯光源的光效较LED低、发热量大、寿命短，以及采用反光碗反射的方式光的利用率低，故现有的汽车前照灯普遍存在能耗高、照明弱、发热量大、寿命短(如灯丝易烧断、易破碎)的问题，存在一定的安全隐患。

由于LED的广泛应用及其所具有的显著优点，许多人都试图采用LED作为汽车、摩托车的前照灯光源，但是由于对LED发光单元的结构设计不合理，存在发光单元光利用率不高、散热不好、光衰严重，无法形成理想的远光光斑和近光斑等问题，达不到国家有关标准的要求。未能广泛使用。

发明内容

本实用新型技术的目的在于针对现有技术存在的上述不足，提出一种新的汽车、摩托侧LED前照灯，以提高出射光亮度，并使成型光斑达到理想的要求，符合国家有关标准，很好地解决传统前照灯存在的问题。

本实用新型的技术方案如下：

一种汽车、摩托车LED前照灯，所述前照灯包括LED灯、灯板、灯座、灯片和后壳和透明外罩；所述灯板安装在灯座内，LED灯安装在灯板上，灯片安装于灯座或灯板上，并位于LED灯出光面前方，所述灯座装在后壳内，前方由透明外罩罩住。所述灯座为铝合金散热灯座。

所述灯板上并列布置有至少三个所述的LED灯，其中至少有一个LED灯的出射光线与灯板平面的垂直线之间呈0.5°～22°夹角，且与灯板平面的垂直线呈所述夹角的LED灯中，至少有一个LED灯的杯顶表面为竖直排列的柱面形式，形成前照灯的近光部分；所述灯架上其余的LED灯的杯顶表面为平面，同时，至少有一个LED灯的出射光线与灯板平面的垂直线重合，即LED灯的杯顶出光面与灯板平面一致，形成前照灯的远光部分。

本实用新型还对发光单元LED灯的结构进行了特殊设计，所述LED灯是由透镜式灯杯、LED灯珠和电路板组成。灯杯最好采用透光率92.8％以上的PMMA光学材料注塑成型，由于PMMA的折射率大于空气中的折射率，可使满足全反射临界角的入射光可实现全反射。

所述透镜式灯杯是采用光学材料注塑成型的实心体，所述灯杯的外侧表面是由抛物线沿灯杯轴向回转而形成的抛物反射面，或是由一段圆弧线沿灯杯轴向回转而形成的球型反射面。

在所述透镜式灯杯的杯座中心留有LED灯珠安装孔，在LED灯珠安装孔的孔顶为双面凸透镜(R1和R2组成)或单面凸透镜结构(R1或R2)。所述抛物反射面或球型反射面的焦点与双面凸透镜或单面凸透镜的焦点重合。所述LED灯的杯顶中心还可以下凹至形成双面凸透镜的一面。

所述LED灯珠安装在电路板上，并插入透镜式灯杯的杯座的LED灯珠安装孔中，并使灯杯的抛物反射面或球型反射面与双面凸透镜或单面凸透镜的重合焦点落于LED灯珠出射光的实焦点与虚焦点之间，或者落于所述实焦点上，或者落于所述虚焦点上；所述LED灯珠出射光的实焦点即为LED灯珠的发光芯片位置；所述透镜式灯杯通过杯座固定在电路板上。所述电路板为单个LED灯独立使用，或所有或部分发光单元共用。

LED灯在结构满足上述条件的情况下，就可以保证灯珠的发光芯片发出的光经灯杯的抛物反射面或球面反射面反射和全反射，而经灯杯凸透镜透射的光可“基本”沿光轴平行出射，由此显著提高光的利用率，光的利用可达95％。

上述所说“基本”，是因为LED灯珠的发光芯片表面积通常很小，对于本发光单元，最好选择单颗芯片的灯珠，且芯片的发光面积在5平方毫米内，这样芯片中心与边缘的发出光经灯杯的反射面反射和经凸透镜透射形成的散射角θ1＝θ2，且小于±10°，从而可以保证LED芯片发出光经过本灯杯透射后出光角度小于10度，因此可视为通过灯杯的出射光基本为有效光。

通过将部分LED灯的出光面调整与灯板呈一定角度，可以使灯珠发出的光通过灯杯的反射和透射形成圆形光斑、矩形光斑或椭圆形光斑，获得近光或远光两种不同的发光效果，使近光光斑形成上暗下明的截止线，得到符合国家有关标准的光斑。

本汽车、摩托车前照灯工作方式及光照效果如下：

当单独启动近光部分时，远光部分不亮。近光部分由于向地面倾斜一定角度，工作光照范围可以从车前轮延伸至25m远，形成高不过0.5m(明暗截止线右端从中心点向上旋转0.1°～22°)，宽8m的矩形主光斑，加两侧散射光，可在不直射对方来车前提下，照亮前进路面及右侧行人。

当启动远光部分时，其能集中形成水平出射光，照亮远方行人、车辆、道路牌等。

而且，本前照灯由于采用的是LED光源，所需功率不大，在远光灯工作时近光灯也可以同时工作，由此可将从汽车前轮至远方的位置都照亮，保证汽车前方25米内无黑斑，照亮范围宽广，更有利安全行驶。

本实用新型使用的发光单元可以配以各种不同造型的灯罩、灯壳、电源形成各种造型汽车、摩托车前照灯总成，适合各种款型车灯配套。

综上所述，本实用新型具有以下显著的优点：

本汽车、摩托车LED前照灯通过合理设计二次光学系统——即灯杯(透镜)的结构，以及灯珠在灯杯中的安装位置，使LED前照灯的出射光亮度和成型光斑均达到理想的要求。LED前照灯较传统的前照灯比较：功率降低了70％；照度提高了一倍或多倍；不发热，而且LED灯珠寿命长。可以实现了开远光灯时近光灯同时工作目标，消除了安全隐患。

附图说明

图1是一种单面凸透镜的LED灯的结构示意图。

图1A是图1的光路图。

图1AA是图1A的杯顶局部柱面的光路图。

图2是双面凸透镜的LED灯的结构示意图。

图2A是图2的光路图。

图3一种双凸透镜的LED灯的结构示意图。

图3A是图3的光路图。

图4另一种单凸透镜的LED灯的结构示意图。

图4A是图4的光路图。

图5是灯珠的光路图。

图6是另一种灯珠的光路图。

图7是一种形式的摩托车LED前照灯的外形图。

图7A是图7的A-A剖面图。

图8是第二形式的前照灯的平面布置图。

图9是滴三形式的前照灯的平面布置图。

具体实施方式

以下结合附图进一步详细说明本实用新型提出的汽车、摩托车前照组合灯的具体结构：

本汽车前照组合灯使用的LED灯的具体结构如下：

参见图1和图1A，LED灯是由透镜式灯杯15、LED灯珠12和电路板11组成(一块电路板上也可以安装有多个透镜式灯杯和LED灯珠，形成多个发光单元)。该灯杯采用透光率92.8％以上的PMMA光学材料注塑成型，是一实心体透镜。该灯杯的侧表面14是由抛物线沿灯杯轴向回转而形成的抛物反射面(当然也可以是由一段圆弧线沿灯杯轴向回转而形成的球型反射面)。在灯杯的杯座中心留有LED灯珠安装孔，LED灯珠安装孔的孔顶为双面凸透镜16(R1和R2组成)结构。透镜式灯杯通过杯座固定在电路板11上。该灯杯的抛物反射面焦点与双面凸透镜的焦点是重合的，重合点位A点。

LED灯珠12采用一次光封成型的灯珠，参见图5，其是单芯片灯珠，发光芯片的尺寸选用1毫米×1毫米。该LED灯珠12安装在电路板11上，并插入透镜式灯杯的杯座的LED灯珠安装孔中，灯杯的抛物反射面与双面凸透镜的重合焦点正好落于LED灯珠出射光的实焦点上(该灯珠的实焦点和虚焦点是重合的)，即LED灯珠的发光芯片13的位置与灯杯的抛物反射面与双面凸透镜的焦点正好重合。参见图1A，这样灯珠的发光芯片13发出的光经灯杯的抛物反射面反射和全反射，而经灯杯凸透镜透射的光可“基本”沿光轴平行出射，由此显著提高光的利用率。

该灯杯的杯顶表面是分布多条竖直排列并相互连续柱面17，光在灯杯顶面经过多条柱面17透镜射出的光如图1AA所示，这些柱面透镜会将出射光水平拉伸为一矩形光斑或近似于矩形(如椭圆形)光斑，由此达到摩托车前照灯所需要的近光效果。

图2和图2A所示的另一种LED灯的结构，其与图1的结构不一样的地方在于采用的是单面凸透镜18，其它结构相同，也能达到前一种LED灯的发光效果。

图3和图3A、图4和图4A所示的LED灯的结构，其与图1和图2的发光单元结构基本一样，只是其杯顶采用的是平面，由此产生不一样的出光效果，其灯珠发出的光通过A型灯杯的反射和透射形成的是圆形光斑。由此达到摩托车前照灯所需要的远光效果。

而对于灯珠，前面几种结构采用的是一种结构较特殊的灯珠，即灯珠出射光的实焦点和虚焦点是重合的。事实上，本LED灯可以采用其它任何形式的灯珠，如图6所示，该灯珠的出射光的实焦点A(即发光芯片位置)与虚焦点B是不重合的。采用该灯珠形成的发光单元如图4和图4A所示，此结构中LED灯珠12位置设置是将灯杯的抛物反射面与双面凸透镜的重合焦点落在LED灯珠12出射光的虚焦点上。当然实际装配中，也可以将重合焦点落于实焦点上，或者落于虚焦点和实焦点之间的任意位置上，这些都可以使发光单元获得理想的发光效果。

采用上述LED灯形成的汽车LED前照灯参见图7，该前照灯包括LED灯、灯板9、灯座4、灯片7和后壳3和透明外罩5，灯板9安装在灯座4内，LED灯安装在灯板9上(灯板9上分布有与LED灯大小对应的孔，LED灯安装在孔中)，灯片7安装于灯座4上，并位于LED灯出光面前方，灯座4装配在后壳3内，前方由透明外罩5罩住。灯座4最好采用铝合金散热灯座。

结合参见图7A，灯板7上并列布置有五个LED灯，其中有两个LED灯形成近光部分6，它们的出射光线与灯板9的灯板平面的垂直线呈4°夹角，且这两个LED灯的杯顶表面为竖直排列的柱面形式。灯板上其余的三个LED灯形成前照灯的远光部分8，它们的杯顶表面为平面，并且这些LED灯的出射光线与灯板平面的垂直线重合，即杯顶的出光面与灯板平面一致，没有角度。

当然，LED灯在的布置形式有很多，以下在例举两种，但实际不限于以下形式：

参见图8，图中也是采用的五个LED灯，其中有两个LED灯形成近光部分6，它们的出射光线与灯板9的灯板平面的垂直线呈0.5°～22°夹角，但这两个LED灯中，只有一个的杯顶表面为竖直排列的柱面形式，另一个为平面。灯板上其余的三个LED灯形成前照灯的远光部分8，它们的杯顶表面均为平面，并且这些LED灯的杯顶的出光面与灯板平面一致，没有角度。

参见图9，图中也是采用的五个LED灯，其中有两个LED灯形成近光部分6，它们的出射光线与灯板9的灯板平面的垂直线呈0.5°～22°夹角，这两个LED灯的杯顶表面为竖直排列的柱面形式，柱面比较密。灯板上其余的三个LED灯形成前照灯的远光部分8，这些LED灯的杯顶的出光面与灯板平面一致，没有角度。它们的杯顶表面也为竖直排列的柱面形式，但柱面比较稀疏，即间距比较宽，这种形式也可以达到远光效果。

以上前照灯中，LED灯的数量还可以根据需要而增加，且近光部分和远光部分的位置可以变化。但以上的前照灯在安装时，要保证近光部分形成所述夹角而导致LED灯的杯顶面的倾斜方向是相对于远光部分的杯顶表面向下倾斜的。

Claims (6)

1.一种汽车、摩托车LED前照灯，所述前照灯包括LED灯、灯板、灯座、后壳和透明外罩；所述灯板安装在灯座内，LED灯安装在灯板上，所述灯座装在后壳内，前方由透明外罩罩住；其特征在于：

所述灯板上并列布置有至少三个所述的LED灯，其中至少有一个LED灯的出射光线与灯板平面的垂直线之间呈0.5°～22°夹角，且与灯板平面的垂直线呈所述夹角的LED灯中，至少有一个LED灯的杯顶表面为竖直排列的柱面形式，形成前照灯的近光部分；所述灯架上其余的LED灯的杯顶表面为平面，同时，至少有一个LED灯的出射光线与灯板平面的垂直线重合，即LED灯的杯顶出光面与灯板平面一致，形成前照灯的远光部分。

2.根据权利要求1所述的汽车、摩托车LED前照灯，其特征在于：

所述LED灯是由透镜式灯杯、LED灯珠和电路板组成；

所述透镜式灯杯是采用光学材料注塑成型的实心体，所述灯杯的外侧表面是由抛物线沿灯杯轴向回转而形成的抛物反射面，或是由一段圆弧线沿灯杯轴向回转而形成的球型反射面；

在所述透镜式灯杯的杯座中心留有LED灯珠安装孔，在LED灯珠安装孔的孔顶为双面凸透镜或单面凸透镜结构；

所述抛物反射面或球型反射面的焦点与双面凸透镜或单面凸透镜的焦点重合；

所述LED灯珠安装在电路板上，并插入透镜式灯杯的杯座的LED灯珠安装孔中，并使灯杯的抛物反射面或球型反射面与双面凸透镜或单面凸透镜的重合焦点落于LED灯珠出射光的实焦点与虚焦点之间，或者落于所述实焦点上，或者落于所述虚焦点上；所述LED灯珠出射光的实焦点即为LED灯珠的发光芯片位置；所述透镜式灯杯通过杯座固定在电路板上。

3.根据权利要求2所述的汽车、摩托车LED前照灯，其特征在于：，所述LED灯的杯顶中心下凹至形成双面凸透镜的一面。

4.根据权利要求2所述的汽车、摩托车LED前照灯，其特征在于：所述电路板为单个LED灯独立使用，或所有或部分发光单元共用。

5.根据权利要求1-4之任一项所述的汽车、摩托车LED前照灯，其特征在于：所述灯座为铝合金散热灯座。

6.根据权利要求1-4之任一项所述的汽车、摩托车LED前照灯，其特征在于：还包括有灯片，灯片安装于灯座或灯板上，并位于LED灯出光面前方。

Images