CN204062774U - 一种近光加宽光型的全内反射式单透镜led照明装置 - Google Patents

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李礼夫
杨明俊
张晋勇
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Abstract

本实用新型公开了一种近光加宽光型的全内反射式单透镜LED照明装置,包括加宽光型透镜、近光灯支架、加宽光型透镜支撑架、加宽光型透镜盖板、散热器、LED,所述散热器与近光灯支架固定连接,所述的LED设置在近光灯支架的安装面中间且位于加宽光型透镜的对称旋转轴处,LED底部与散热器相连接,所述加宽光型透镜通过加宽光型透镜盖板固定在加宽光型透镜支撑架上,所述加宽光型透镜支撑架固定在近光灯支架安装面四周。本实用新型使LED发出的光线经全内反射内表面折反为准直平行光,再经外表面折射至配光屏幕上,实现既定近光加宽光型,形成均匀度高的光型的同时实现较高的光能利用率。

Description

一种近光加宽光型的全内反射式单透镜LED照明装置
技术领域
本实用新型涉及一种近光加宽光型的全内反射式单透镜LED照明装置,属于汽车照明技术领域。
背景技术
加宽光型的目的在于提供明暗截止线下方较宽的补充照明,使明暗截止线以下、D区以上的光照度增加,从而达到符合法规的较宽光型。因此,加宽光型的照度应尽可能平均,且较短较扁的矩形光型,同时使得明暗截止线较明显。目前,以LED为光源,采用单透镜形成近光加宽光型的光学系统主要包括LED,平凸透镜,支撑架,散热器。其中采用的透镜内表面为平面,外表面为自由曲面,这种结构要想得出合乎法规的加宽光型,需要LED与透镜的距离较远,透镜的体积比较大,一方面这种结构造成照明装置体积大,另一方面内表面为平面,不能很好的收集光能,光型均匀度不高,光能利用率比较低。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对上述现象,本实用新型提供了一种用于形成汽车近光加宽光型的全内反射式单透镜LED照明装置,该装置不仅使得现有的用于形成汽车近光加宽光型的LED照明装置的结构体积减小,而且使得加宽光型均匀度更高,提高光能利用率。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:
一种近光加宽光型的全内反射式单透镜LED照明装置,包括加宽光型透镜、近光灯支架、加宽光型透镜支撑架、加宽光型透镜盖板、散热器、LED,所述散热器与近光灯支架固定连接,所述的LED设置在近光灯支架的安装面中间且位于加宽光型透镜的对称旋转轴处,LED底部与散热器相连接,所述加宽光型透镜通过加宽光型透镜盖板固定在加宽光型透镜支撑架上,所述加宽光型透镜支撑架固定在近光灯支架安装面四周,所述加宽光型透镜包括圆锥台部及内凹地设置在圆锥台部大端的自由曲面部,所述圆锥台部(旋转中心设置有圆柱腔,所述圆柱腔的右端设置有内凹的准直曲线部,所述圆锥台部的锥面内侧设置有用于反射光线的透镜全内反射面,所述LED位于圆柱腔开口处且距离准直曲线部位12mm。
进一步地,所述自由曲面部包括第一曲面部、第二曲面部、第三曲面部、第四曲面部,所述第一曲面部和第四曲面部对称设置,第二曲面部和第三曲面部对称设置,所述第二曲面部与第一曲面部和第四曲面部交界处、第三曲面部与第一曲面部和第四曲面部交界处均设置有沿自由曲面部中心向边缘高度递增的阶梯部。
进一步地,所述圆柱腔的空腔围壁的拔模斜度为3°。
进一步地,所述近光灯支架安装面向前倾斜2°。
进一步地,所述LED发射至所述圆锥台部小端边缘处的光线与加宽光型透镜对称旋转轴线的夹角为60°。
本实用新型利用全内反射内表面实现光能的收集、自由曲面外表面实现光能分配,使LED发出的光线经全内反射内表面折反为准直平行光,再经外表面折射至配光屏幕上,实现既定近光加宽光型,形成均匀度高的光型的同时实现较高的光能利用率,同时缩短了现有的用于形成汽车近光加宽光型的LED照明装置中LED与透镜的距离,减小了加宽光型透镜的尺寸,使得汽车照明系统装置体积减小,节省空间,在保证形成尽可能均匀,且较短较扁的矩形形状的加宽光型的条件下,光能利用率高。
附图说明
图1是本实用新型实施例的整装结构示意图。
图2是本实用新型实施例的爆炸示意图。
图3是本实用新型实施例的散热器和近光灯支架的装配结构示意图。
图4是本实用新型实施例的加宽光型透镜剖视示意图。
图5是本实用新型实施例的加宽光型透镜立体结构示意图。
图6是本实用新型实施例的LED俯视示意图。
图7是本实用新型实施例中光源在加宽光型透镜中的光迹图。
图8是本实用新型实施例的加宽光型透镜俯视示意图。
图9是本实用新型实施例中光源经加宽光型透镜投射在配光屏幕上的光迹分布图。
图中1.散热器,2.近光灯支架,3.加宽光型透镜支撑架,4.加宽光型透镜盖板,5.加宽光型透镜,51-透镜全内反射面,52-准直曲线部,53-空腔围壁,54-圆锥台部,55-自由曲面部,56-第一曲面部;57-第二曲面部;58-第三曲面部;59-第四曲面部;6.LED。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型的实用新型目的作进一步详细地描述,实施例不能在此一一赘述,但本实用新型的实施方式并不因此限定于以下实施例。
如图1至图6所示,一种近光加宽光型的全内反射式单透镜LED照明装置,包括加宽光型透镜5、近光灯支架2、加宽光型透镜支撑架3、加宽光型透镜盖板4、散热器1、LED6,所述散热器1与近光灯支架2固定连接,所述的LED6设置在近光灯支架2的安装面中间且位于加宽光型透镜5的对称旋转轴处,LED6底部与散热器1相连接,所述加宽光型透镜5通过加宽光型透镜盖板4固定在加宽光型透镜支撑架3上,所述加宽光型透镜支撑架3固定在近光灯支架2安装面四周,所述加宽光型透镜5包括圆锥台部54及内凹地设置在圆锥台部54大端的自由曲面部55,所述圆锥台部54旋转中心设置有圆柱腔,所述圆柱腔的右端设置有内凹的准直曲线部52,由费马原理获得,作用是将点光源发出的光线折射为平行光,其公式为:
r a ( β ) = r 0 a 1 - 1 / n cos ( β ) - 1 / n
式中:ra为计算准直曲线距离原点(即LED)距离;β为计算中一个参量,表示入射光线角,范围为(0~30°),用于计算准直曲线a;roa为初始计算时距离原点(即LED)距离,这里roa=d;n为透镜材料的折射率。
为所述圆锥台部54的锥面内侧设置有用于反射光线的透镜全内反射面51,将空腔围壁53的折射光线全反射为平行光。如图7所示,所述LED6位于圆柱腔开口处与准直曲线部52的距离h为12mm。
由于大功率的LED6发热量较大,为保证加宽光型透镜5不出现热变形,加宽光型透镜5与LED6的距离应越远越好,另外,全包裹沉浸式的全内反射内表面不利于散热,而加宽光型透镜5太大也不便于汽车车灯使用。考虑到实际情况,加宽光型透镜5的准直曲线部52与LED6的距离为h,为使加宽光型透镜5的光学特性不受LED6发热量的影响,h>10mm,本实施例取h=12mm。因此,透镜将只对δ角度以内的光能进行收集。
具体地,如图5所示,所述自由曲面部55包括第一曲面部56、第二曲面部57、第三曲面部58、第四曲面部59,所述第一曲面部56和第四曲面部59对称设置,第二曲面部57和第三曲面部58对称设置,所述第二曲面部57与第一曲面部56和第四曲面部59交界处、第三曲面部58与第一曲面部56和第四曲面部59交界处均设置有沿自由曲面部55中心向边缘高度递增的阶梯部。自由曲面部55采用了球面迭代构型LED能量分配机理,迭代时方向如图8所示同时两方向进行迭代,故而形成沿自由曲面部55中心向边缘高度递增的阶梯部。这种迭代方法使得投射的光型照度更加均匀,否则的话投射光型出现中心地区比较暗,对角线位置的照度比较强的现象。
如图7所示,所述圆柱腔的空腔围壁53的拔模斜度为3°,作用是在注塑成型时给磨具提供一定的磨具拔出角度λ,为拔模方便,λ通常取3°。
如图3所示,所述近光灯支架2安装面向前倾斜2°。
如图3所示,所述LED6发射至所述圆锥台部(54)小端边缘处的光线与加宽光型透镜5对称旋转轴线的夹角δ为60°,用于更好地收集光源出射光线以及使得结构不至于过大,节省空间,δ取为60°,可使得加宽光型透镜5的尺寸设计更小,更薄,更有利于安装在汽车前照灯。
因所述近光灯支架2安装面向下偏转2°,加宽光型透镜5与LED6也向下偏转2°,如图8所示,LED6光源的能量经加宽光型透镜5的折、反射为平行光后,将该平行光的能量划分为S1、S2、S3、S4四个部分,其在配光屏幕上的分布如图9。
本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例,而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种近光加宽光型的全内反射式单透镜LED照明装置,包括加宽光型透镜(5)、近光灯支架(2)、加宽光型透镜支撑架(3)、加宽光型透镜盖板(4)、散热器(1)、LED(6),其特征在于:所述散热器(1)与近光灯支架(2)固定连接,所述的LED(6)设置在近光灯支架(2)的安装面中间且位于加宽光型透镜(5)的对称旋转轴处,LED(6)底部与散热器(1)相连接,所述加宽光型透镜(5)通过加宽光型透镜盖板(4)固定在加宽光型透镜支撑架(3)上,所述加宽光型透镜支撑架(3)固定在近光灯支架(2)安装面四周,所述加宽光型透镜(5)包括圆锥台部(54)及内凹地设置在圆锥台部(54)大端的自由曲面部(55),所述圆锥台部(54)旋转中心设置有圆柱腔,所述圆柱腔的右端设置有内凹的准直曲线部(52),所述圆锥台部(54)的锥面内侧设置有用于反射光线的透镜全内反射面(51),所述LED(6)位于圆柱腔开口处且距离准直曲线部(52)为12mm。
2.根据权利要求1所述的近光加宽光型的全内反射式单透镜LED照明装置,其特征在于:所述自由曲面部(55)包括第一曲面部(56)、第二曲面部(57)、第三曲面部(58)、第四曲面部(59),所述第一曲面部(56)和第四曲面部(59)对称设置,第二曲面部(57)和第三曲面部(58)对称设置,所述第二曲面部(57)与第一曲面部(56)和第四曲面部(59)交界处、第三曲面部(58)与第一曲面部(56)和第四曲面部(59)交界处均设置有沿自由曲面部(55)中心向边缘高度递增的阶梯部。
3.根据权利要求2所述的近光加宽光型的全内反射式单透镜LED照明装置,其特征在于:所述圆柱腔的空腔围壁(51)的拔模斜度为3°。
4.根据权利要求3所述的近光加宽光型的全内反射式单透镜LED照明装置,其特征在于:所述近光灯支架(2)安装面向前倾斜2°。
5.根据权利要求4所述的近光加宽光型的全内反射式单透镜LED照明装置,其特征在于:所述LED(6)发射至所述圆锥台部(54)小端边缘处的光线与加宽光型透镜(5)对称旋转轴线的夹角为60°。
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CN105222051A (zh) * 2015-10-30 2016-01-06 江苏亿诺车辆部件有限公司 一种汽车前照灯用透镜结构
CN105546452A (zh) * 2016-02-01 2016-05-04 上海小糸车灯有限公司 一种车灯全反射近光组合模组
CN113251378A (zh) * 2020-02-11 2021-08-13 现代自动车株式会社 扩散透镜和包括扩散透镜的灯具

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