TW201432187A - Led車燈之發光件及其光學透鏡 - Google Patents

Led車燈之發光件及其光學透鏡 Download PDF

Info

Publication number
TW201432187A
TW201432187A TW102103919A TW102103919A TW201432187A TW 201432187 A TW201432187 A TW 201432187A TW 102103919 A TW102103919 A TW 102103919A TW 102103919 A TW102103919 A TW 102103919A TW 201432187 A TW201432187 A TW 201432187A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
light
optical lens
axis
incident surface
led
Prior art date
Application number
TW102103919A
Other languages
English (en)
Inventor
Ku-Chin Lin
Original Assignee
Univ Kun Shan
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Univ Kun Shan filed Critical Univ Kun Shan
Priority to TW102103919A priority Critical patent/TW201432187A/zh
Publication of TW201432187A publication Critical patent/TW201432187A/zh

Links

Landscapes

  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)

Abstract

本發明係有關於一種LED車燈之發光件及其光學透鏡，解決昔知車燈為了要具有符合法規規定之照度分布，需要使用擋板或需要透過光源排列才能達成之缺失。本發明LED車燈之光學透鏡係包括有一進光面及一出光面，透過改變上述進光面、出光面的形狀，使得將LED組設在該光學透鏡之進光面位置時，透過該光學透鏡的折射，可以由該出光面產生符合法規規定車燈所需之照度分布，而能夠直接組裝在任何車輛，作為汽車車燈之用途。

Description

LED車燈之發光件及其光學透鏡
　　本發明係有關於一種LED車燈之發光件及其光學透鏡，特別是指改變光學透鏡之進光面及出光面之形狀，使得光線經過光學透鏡之折射後，能夠使發出的光線符合法規規定車燈所需之照度分布者。
　　為了符合車輛在道路駕駛的安全性，車燈之光線投射有其法律規範。
　　參閱中華民國九十五年國立中央大學光電科學研究所碩士論文「高功率白光發光二極體之汽車頭燈設計」。在其第三章車燈設計理論3.1汽車近燈/遠燈法規簡介中提及「…近光燈與遠光燈均須滿足照度分佈規定，同時近光燈要避免昡光（glare）…」。
　　再配合參閱第七圖所示，在該章節中提及「量測屏幕垂直位於前方25公尺，每個量測點均為65mm平方，光軸經頭燈焦點垂直屏幕於中心點HV。過HV點垂直線為v-v線，水平h-h線。對於右駕車輛（right hand traffic），光形左邊是水平明暗截止線，主要是防止對向來車昡光，右邊15 度上揚光形，則是為了增加前方照明範圍，主要熱區（Hot spot）在中間偏右，左右不對稱故稱為非對稱光形。」
　　為了符合上述法律規定之照度分佈，在該文獻3.2車燈設計方式中提及「現今常用來設計車燈的兩大主流方式為多重反射鏡面車燈（MR,Multi-Reflector或稱為Free-Form Reflector,FFR）與投射式車燈（Projection System）。此外亦可用透鏡成像（Lens optics）的方式來實現車燈系統」
　　（1）多重反射鏡面車燈（MR, or FFR）
　　多重反射鏡的製作方式為將一個拋物面切割成許多的小單元反射鏡，每個反射鏡調整其曲率與旋轉方向，將光線反射到相對應的照明區域，並利用疊加的方式增強照度，組合成需要之光形。
　　用MR方式設計車燈，多個LED光源需有多個MR模組。反射曲面的焦距不能太長，否則每個模組體積都太大無法符合車燈的需求。大部分的曲面都是拋物面形式。在拋物面的邊緣反射光有較小的發散角，用來形成熱區（Hot spot），如果要用多利用邊緣發散角小的這些光來形成光形，MR模組的體積就要加大，或者是焦距縮小。然而，較小的焦距在安裝LED 時就必須有更高的精確度。
　　（2）投射式車燈（Projection System）
　　其設計方式為利用橢圓反射面，將燈源置於橢圓的的第一焦點，光線經過反射後集中至第二焦點，在第二焦點的位置放置擋板以製造出需要的截止線光形，並且放置一個非球面凸透鏡於擋板前方，其焦點位於擋板位置，使光線能平行射出。使用非球面透鏡的理由為球面透鏡的球面像差，無法將平行光精確地聚集在同一個焦點。本系統的特色為截止線明暗清晰，但由於擋板的緣故，能量損失較大。
　　（3）透鏡成像式車燈（Lens Optics）
　　以非球面透鏡或其他形式透鏡，將光源置於透鏡焦點，在遠處形成光形。這是三種形式設計當中架構最簡單的一種。比投射式車燈少了反射面與擋板。需要的是一個與要求光形形狀相同的光源，設計在焦點處的光源分佈趨勢與目標光形相同，由透鏡良好的成像投射出去。
　　而針對上述文獻提及之第三種設計，是利用與要求光形形狀相同的光源來作投射，通常是利用多顆LED排列來形成該光源，亦即利用水平排列之LED配合傾斜15度排列之LED所組成。且上述三種設計針對不同車廠之不同型號車輛之車燈都需要專屬的設計。
　　本發明擬提供一種透過封裝LED之光學透鏡之形狀改良，使光學透鏡在封裝LED後，能直接產生符合法規規定車燈所需之照度分布。
　　基於上述理由及目的，本發明提出一種LED車燈之光學透鏡，用以使一LED之光線經由該光學透鏡散射出一車燈照度分佈，包括有：
　　一進光面以及相對該進光面之一出光面，其中該出光面為自由曲面。
　　將該進光面之寬幅延伸方向定義為一X軸向，將該進光面之窄幅延伸方向定義為一Y軸向，該X軸向及Y軸向相互垂直，再將一垂直於該進光面之方向定義為一Z軸向；該進光面在該X軸向之二側為一第一弧形邊界，在Y軸向之二側為一第二弧形邊界，該第一弧形邊界與該第二弧形邊界平滑連接，且該第一弧形邊界之曲率小於該第二弧形邊界之曲率；該出光面由該進光面朝該Z軸向凸出，該出光面沿著該X軸向由非該中心線處朝兩端呈凸起平滑曲線漸降高度之不對稱型態；該出光面在該Y軸向亦由非該中心線處朝兩端呈凸起平滑曲線漸降高度之不對稱型態，該出光面並包含有大於布魯斯特角之ㄧ全反射段。
　　前述LED之光線由該進光面入射至該光學透鏡，透過該光學透鏡之折射，而由該出光面散射出前述車燈照度分佈，前述車燈照度分佈包含有一明暗截止線，該明暗截止線包括有一水平區段，以及一連接該水平區段並朝上傾斜10度至20度的傾斜區段。
　　進一步，該光學透鏡為下列透明材質之一：PMMA、PC或玻璃。
　　本發明再提供一種使用前述光學透鏡之LED車燈發光件，包括有：
　　一光學透鏡；一LED，設置在該光學透鏡之進光面下緣。
　　本發明之功效在於：
　　LED組設在本發明光學透鏡之進光面時，透過光學透鏡特殊的形狀，使得LED之光線經由光學透鏡之折射而由出光面發出時，能夠產生符合法規規定之車燈所需要的照度分佈，而不需要透過擋板或排列LED來達成。
(1)．．．光學透鏡
(11)．．．進光面
(111)．．．第一弧形邊界
(112)．．．第二弧形邊界
(12)．．．出光面
(121)．．．全反射段
(2)．．．LED
(3)．．．車燈照度分佈
(31)．．．明暗截止線
(311)．．．水平區段
(312)．．．傾斜區段
　　第一圖係為本發明LED車燈之發光件之立體外觀圖。
　　第二圖係為第一圖中，沿著Z軸向之俯視圖。
　　第三圖係為第一圖中，沿著Y軸向之側視圖。
　　第四圖係為第一圖中，沿著X軸向之側視圖。
　　第五圖係為光線通過本發明光學透鏡之照度分佈圖其一。
　　第六圖係為光線通過本發明光學透鏡之照度分佈圖其二。
　　第七圖係為法規規定車燈所需符合之照度分佈之示意圖。
　　第八圖係為本發明使用於汽車頭燈時，並排排列多顆本發明之LED車燈之發光件之示意圖。
　　綜合上述技術特徵，本發明LED車燈之發光件及其光學透鏡的主要功效將可於下述實施例清楚呈現。
　　請參閱第一圖所示，本發明之光學透鏡(1)係由PMMA、PC或玻璃或其它類似之透明材質製成，該光學透鏡(1)包括有一進光面(11)及一出光面(12)，並且將一LED(2)組設在該進光面(11)下緣成為LED車燈之發光件，其中：
　　將該進光面(11)之寬幅延伸方向定義為一X軸向，將該進光面(11)之窄幅延伸方向定義為一Y軸向，該X軸向及Y軸向相互垂直，再將一垂直於該進光面(11)之方向定義為一Z軸向。再請參閱第二圗所示，該進光面(11)在該X軸向之二側為一第一弧形邊界(111)，在Y軸向之二側為一第二弧形邊界(112)，該第一弧形邊界(111)與該第二弧形邊界(112)平滑連接，且該第一弧形邊界(111)之曲率小於該第二弧形邊界(112)之曲率。再請參閱第三圗所示，該出光面(12)由該進光面(11)朝該Z軸向凸出，該出光面(12)沿著該X軸向由非該中心線處朝兩端呈凸起平滑曲線漸降高度之不對稱型態。再參閱第四圗所示，該出光面(12)在該Y軸向亦由非該中心線處朝兩端呈凸起平滑曲線漸降高度之不對稱型態，該光學透鏡(1)並包含有大於布魯斯特角[Brewster Angle]之ㄧ全反射段(121)。
　　再請參閱第五圖及第六圖所示，將前述LED車燈之發光件作光學照度分佈模擬，產生一車燈照度分佈(3)之模擬結果如圖示，可發現該車燈照度分佈(3)上方有一明暗截止線(31)，該明暗截止線(31)左側照度分佈有一近似水平的水平區段(311)，並且朝向右側有一朝上傾斜約為15度的傾斜區段(312)之照度分佈。配合參閱第七圖所示法規規定之車燈所需照度分佈情形係相吻合，因此本發明LED車燈之發光件能夠直接組裝在任何車輛，作為汽車車燈之用途，而不需要透過擋板或排列LED來達成，因此能夠適應在不同廠牌、型號之車燈，在組裝上更為方便。
　　再請參閱第八圖所示，組裝為汽車頭燈時，將多顆本發明之LED車燈之發光件並排排列，每一顆本發明之LED車燈之發光件其光形部分重疊，增加照度而能夠滿足汽車頭燈所需要之足夠的照明。
　　綜合上述實施例之說明，當可充分瞭解本發明之操作、使用及本發明產生之功效，惟以上所述實施例僅係為本發明之較佳實施例，當不能以此限定本發明實施之範圍，即依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作簡單的等效變化與修飾，皆屬本發明涵蓋之範圍內。
(1)．．．光學透鏡
(11)．．．進光面
(12)．．．出光面
(2)．．．LED

Claims (4)

  1. 一種LED車燈之光學透鏡，用以使一LED之光線經由該光學透鏡散射出一車燈照度分佈，包括有：
    一進光面以及相對該進光面之一出光面，其中該出光面為自由曲面；
    前述LED之光線由該進光面入射至該光學透鏡，透過該光學透鏡之折射，而由該出光面散射出前述車燈照度分佈，前述車燈照度分佈包含有一明暗截止線，該明暗截止線包括有一水平區段，以及一連接該水平區段並朝上傾斜10度至20度的傾斜區段。
  2. 一種LED車燈之光學透鏡，用以使一LED之光線經由該光學透鏡散射出一車燈照度分佈，包括有：
    一進光面，將該進光面之寬幅延伸方向定義為一X軸向，將該進光面之窄幅延伸方向定義為一Y軸向，該X軸向及Y軸向相互垂直，再將一垂直於該進光面之方向定義為一Z軸向；該進光面在該X軸向之二側為一第一弧形邊界，在Y軸向之二側為一第二弧形邊界，該第一弧形邊界與該第二弧形邊界平滑連接，且該第一弧形邊界之曲率小於該第二弧形邊界之曲率；
    一出光面，由該進光面朝該Z軸向凸出，該出光面沿著該X軸向由非該中心線處朝兩端呈凸起平滑曲線漸降高度之不對稱型態；該出光面在該Y軸向亦由非該中心線處朝兩端呈凸起平滑曲線漸降高度之不對稱型態，該出光面並包含有大於布魯斯特角之ㄧ全反射段；
    前述LED之光線由該進光面入射至該光學透鏡，透過該光學透鏡之折射，而由該出光面散射出前述車燈照度分佈，前述車燈照度分佈包含有一明暗截止線，該明暗截止線包括有一水平區段，以及一連接該水平區段並朝上傾斜10度至20度的傾斜區段。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之LED車燈之光學透鏡，其中該LED車燈透鏡為下列透明材質之一：PMMA、PC或玻璃。
  4. 一種使用申請專利範圍第2項所述LED車燈之光學透鏡之LED車燈發光件，包括有：
    一光學透鏡；
    一LED，設置在該光學透鏡之進光面下緣。
TW102103919A 2013-02-01 2013-02-01 Led車燈之發光件及其光學透鏡 TW201432187A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW102103919A TW201432187A (zh) 2013-02-01 2013-02-01 Led車燈之發光件及其光學透鏡

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW102103919A TW201432187A (zh) 2013-02-01 2013-02-01 Led車燈之發光件及其光學透鏡

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201432187A true TW201432187A (zh) 2014-08-16

Family

ID=51797344

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW102103919A TW201432187A (zh) 2013-02-01 2013-02-01 Led車燈之發光件及其光學透鏡

Country Status (1)

Country Link
TW (1) TW201432187A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI554713B (zh) * 2015-01-28 2016-10-21 隆達電子股份有限公司 發光二極體車頭燈
CN107062123A (zh) * 2017-03-01 2017-08-18 上海小糸车灯有限公司 一种用于汽车车灯的投射式光学照明系统
TWI684803B (zh) * 2019-08-16 2020-02-11 賀喜能源股份有限公司 透鏡、發光元件以及路燈

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI554713B (zh) * 2015-01-28 2016-10-21 隆達電子股份有限公司 發光二極體車頭燈
US10012357B2 (en) 2015-01-28 2018-07-03 Lextar Electronics Corporation Light emitting diode headlight
CN107062123A (zh) * 2017-03-01 2017-08-18 上海小糸车灯有限公司 一种用于汽车车灯的投射式光学照明系统
CN107062123B (zh) * 2017-03-01 2023-04-14 华域视觉科技(上海)有限公司 一种用于汽车车灯的投射式光学照明系统
TWI684803B (zh) * 2019-08-16 2020-02-11 賀喜能源股份有限公司 透鏡、發光元件以及路燈

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6516495B2 (ja) 車両用灯具
JP5837269B2 (ja) 車載用前照灯
JP6203174B2 (ja) 車両用灯具
KR102048876B1 (ko) 가동부들이 없고 로우빔 출력 및 하이빔 출력 양측 모두를 특징으로 하는 헤드램프
JP5596282B2 (ja) 自動車用照明または信号装置
US9273844B2 (en) Vehicular lamp
JP6146040B2 (ja) 車両用前照灯
US20080253141A1 (en) Lamp unit for vehicle
EP3169547B1 (en) Vehicle lighting module
JP2017195050A (ja) 車両用灯具
KR20060045426A (ko) 차량용 조명 등기구
CN102192456A (zh) 摩托车用投影型前照灯
JP7154219B2 (ja) 自動車ロービーム用の多焦点コリメートレンズ及びヘッドライトアセンブリ
JP5445049B2 (ja) 車両用灯具
US9772082B2 (en) Vehicular lamp
CN1952470A (zh) 投射式光学系统结构
JP5446757B2 (ja) 車両用灯具
TW201432187A (zh) Led車燈之發光件及其光學透鏡
JP5027898B2 (ja) 照明灯具
JP7479374B2 (ja) ヘッドランプのための光学系
CN113242948B (zh) 多焦点准直透镜和双功能前照灯组件
JP2007207687A (ja) 車両用灯具
TW201728479A (zh) 汽車近光燈
KR102118140B1 (ko) 차량용 램프
TWI491833B (zh) 車用照明裝置