TWI588403B - 發光二極體車頭燈 - Google Patents

Description

發光二極體車頭燈

本發明是有關於一種發光二極體車頭燈。

通常汽車在市區行駛時，都採用近燈模式作為照明用，以避免車燈照射到路人的眼睛。當汽車駛進照明設備較缺乏或者是較空曠的地段時，可採用遠燈模式作為照明用，以加強駕駛對汽車外部環境的掌握。

目前為了使汽車車燈可在近燈以及遠燈之間切換，可在汽車的車頭燈內加裝一個遮光板。當駕駛採用近燈模式時，遮光板可升起而遮擋住部分的光線，使得車頭燈投射出去的光線具有截止線，以避免近燈模式下的車燈光線照射到用路人的眼睛。當駕駛採用遠燈模式時，遮光板可放下讓所有的光線都投射出去，以加強汽車外部環境的照明效果。然而，利用機械式的遮光板進行近燈以及遠燈的切換，較容易因為機械故障，而減少車頭燈的使用壽命。

本發明之一態樣就是提供一種發光二極體車頭 燈。

根據本發明之一或多個實施方式，發光二極體車頭燈包含透鏡、集光器、第一光源、第二光源以及第二光源。透鏡具有焦平面。集光器位於透鏡的一側，且集光器具有第一焦點以及第二焦點，其中第二焦點實質上與焦平面重合。第一光源之發光面面向透鏡。第二光源之發光面面向集光器。第二光源之發光面實質上與第一焦點重合，且第二光源之發光面發出的光線透過集光器聚焦於第二焦點。

根據本發明之一或多個實施方式，上述發光二極體車頭燈更包含散熱器。散熱器與上述集光器皆位於透鏡的一側且位於焦平面外。散熱器包含第一光源設置面以及第二光源設置面。第一光源設置面面向透鏡，第二光源設置面面向集光器。第一光源設置於第一光源設置面，第二光源設置於第二光源設置面。

根據本發明之一或多個實施方式，上述透鏡具有光軸以及第三焦點。光軸垂直於焦平面且與焦平面相交於第三焦點。第一光源之發光面與第三焦點的距離小於或等於約0.5倍透鏡的焦距。集光器之第二焦點實質上與第三焦點重合。

根據本發明之一或多個實施方式，上述光軸介於第一光源與第二光源之間。

根據本發明之一或多個實施方式，上述第一光源的發光面位於光軸之一側，第一光源之發光面所發出的光線朝向光軸之另一側聚集。

根據本發明之一或多個實施方式，上述第二光源 設置面與焦平面之間的距離大於第一光源設置面與焦平面之間的距離。

根據本發明之一或多個實施方式，上述發光二極體車頭燈更包含控制器。當發光二極體車頭燈處於遠燈投射模式時，控制器可控制第一光源及第二光源開啟。當發光二極體車頭燈處於近燈投射模式時，控制器控制第一光源開啟，第二光源關閉。

根據本發明之一或多個實施方式，上述發光二極體車頭燈更包含殼體。殼體具有容置槽與開口。第一光源、第二光源以及集光器設置於容置槽內，透鏡固定於開口處。

根據本發明之一或多個實施方式，上述集光器為凹面的反射杯。

根據本發明之一或多個實施方式，上述第一光源與第二光源為發光二極體光源。

綜上所述，在本發明之一或多個實施例中，集光器具有第一焦點以及第二焦點，且第二焦點與透鏡之焦平面重合。並且，面向集光器的發光源位於第一焦點上，使得面向集光器的發光源發出的光線經過集光器之反射後可重新聚集在透鏡的焦平面上，再藉由透鏡將光線折射至遠方，以作為遠光燈用。另一方面，直接面向透鏡的發光源位於透鏡的焦平面外，使得面向透鏡的發光源發出的光線可藉由透鏡之折射而較為聚集，以作為近光燈用。因此，本發明之一或多個實施例中的發光二極體車頭燈可單純藉由結構上的配置，並分別點亮兩個不同的光源而達到遠光以及近光之間切換的需求，而不需要 另外設置機械式的遮光板，藉以延長發光二極體車頭燈的使用壽命。

10‧‧‧發光二極體車頭燈

100、102、200‧‧‧透鏡

103‧‧‧透鏡之一側

110‧‧‧集光器

120‧‧‧散熱器

121‧‧‧第一光源設置面

122‧‧‧第二光源設置面

123‧‧‧突塊

130‧‧‧第一光源

140‧‧‧第二光源

150、152、250‧‧‧殼體

151‧‧‧容置槽

153‧‧‧開口

154‧‧‧連接孔

155‧‧‧散熱器容置口

156‧‧‧滑槽

160‧‧‧控制器

P‧‧‧焦平面

A‧‧‧光軸

D1、D2‧‧‧方向

f1‧‧‧第一焦點

f2‧‧‧第二焦點

f3‧‧‧第三焦點

S1、S2‧‧‧光線

第1圖為本發明一實施方式之發光二極體車頭燈之爆炸圖。

第2圖為第1圖之部分組合圖。

第3圖為第1圖之散熱器由下方觀看的立體圖。

第4圖為本發明一實施方式之發光二極體車頭燈在近燈投射模式下的光路示意圖。

第5圖為本發明一實施方式之發光二極體車頭燈在遠燈投射模式下的光路示意圖。

以下將以圖式揭露本發明之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。

第1圖為本發明一實施方式之發光二極體車頭燈之爆炸圖，第2圖為第1圖之部分組合圖，第3圖為第1圖之散熱器由下方觀看的立體圖。如圖所示，發光二極體車頭燈10 包含透鏡100與102、集光器110、散熱器120、第一光源130、第二光源140以及殼體150與152。在一實施方式中，集光器110可為具有凹面的反射杯，如橢圓凹面的反射杯等。第一光源130以及第二光源140可為一或多個發光二極體光源。應了解的是，上述實施方式只是舉例說明集光器110以及第一光源130、第二光源140的可能態樣，本發明並不以此為限。

在本實施方式中，殼體152以及殼體150可相互組合。如圖所示，殼體152面向殼體150之邊緣具有多個連接孔154。殼體150與殼體152可透過連接孔154相互連接，例如可利用鎖附件將兩殼體150、152連接在一起。應了解的是，上述殼體150、152之連接方式只是舉例，本發明並不限於上述之連接方式。此外，上述實施方式雖具有兩個殼體150、152。但本發明並不限定殼體150、152之數目或形狀。在其他實施方式中，也有可能只具有一個一體成形的殼體。

請一併參考第1圖與第2圖，如圖所示，殼體152具有容置槽151，且殼體152遠離殼體150之一側具有散熱器容置口155，散熱器120可由散熱器容置口155裝設入殼體152中。更進一步而言，在本實施方式中，殼體152之容置槽151內側具有滑槽156，散熱器120上則具有對應的橫向突塊123。當散熱器120由散熱器容置口155裝設入殼體152中時，突塊123可卡設入滑槽156中。應了解的是，上述散熱器120裝設入殼體152之方式只是舉例，在其他實施方式中，散熱器120可由任何方向或任何方式裝設入殼體152中。

請一併參考第1圖與第2圖，在本實施方式中，集 光器110可由容置槽151的正面(也就是容置槽151面向殼體150之一面)裝設入容置槽151中。接著，請參考第3圖，第一光源130以及第二光源140可設置在散熱器120上。如此一來，當散熱器120與集光器110皆設置入容置槽151後，第一光源130以及第二光源140也相應地設置於容置槽151中。此外，殼體150具有開口153，透鏡100與102固定於開口153處。當殼體150與152相互連接時，即可完成本發明之發光二極體車頭燈10之組裝。應了解的是，上述元件之裝設方式只是舉例，在其他實施方式中，散熱器120、集光器110、第一光源130以及第二光源140也可藉由其他方式設置於殼體150與152內，而透鏡100與102也可藉由其他方式組合至殼體150之開口153。此外，上述實施方式係藉由兩個透鏡100與102組成發光二極體車頭燈10之透鏡系統，在其他實施方式中，發光二極體車頭燈10之透鏡系統可以只具有一個透鏡或三個以上的透鏡。

請繼續參考第1圖至第3圖，在本實施方式中，集光器110以及散熱器120位於透鏡100、102之一側103。第一光源130以及第二光源140設置於散熱器120上，且第一光源130之發光面面向透鏡100、102，第二光源140之發光面面向集光器110。更詳細而言，請參考第3圖，散熱器120包含第一光源設置面121以及第二光源設置面122，第一光源130設置於第一光源設置面121，第二光源140設置於第二光源設置面122。在本實施方式中，第一光源設置面121以及第二光源設置面122相鄰連接，但本發明不以此為限。接著，如第1圖與第2圖所示，當散熱器120裝設入殼體152後，第一光源設置面 121面向透鏡100、102，第二光源設置面122面向集光器110。並且，第一光源130可位於透鏡100、102所構成的透鏡系統之焦點外，使得第一光源130透過透鏡100、102發射出去的光線有聚集的效果。此外，第二光源140發射出去的光線可藉由集光器110聚焦於透鏡100、102之焦點上，使得第二光源140發射出去的光線可從透鏡100、102之焦點以近似平行光之方式從透鏡100、102投射出去。

如此一來，在本實施方式之發光二極體車頭燈10中，第一光源130可作為近光燈的光源，第二光源140可作為遠光燈的光源。因此，本實施方式之發光二極體車頭燈10不需要遮光板之類的機械元件即可達到遠光以及近光的切換需求，藉以避免機械故障等因素影響發光二極體車頭燈10之壽命。

接著，請參考第4圖以及第5圖，其中第4圖為本發明一實施方式之發光二極體車頭燈10在近燈投射模式下的光路示意圖，第5圖為本發明一實施方式之發光二極體車頭燈10在遠燈投射模式下的光路示意圖。在第4圖以及第5圖中，為簡單呈現光路圖以及元件之間的位置關係，第4圖以及第5圖僅繪示一個透鏡200表示發光二極體車頭燈10之透鏡系統。並且，本實施方式中也只簡單繪示一個殼體250來代表發光二極體車頭燈10的外殼。

如圖所示，透鏡200(在其他實施方式中，可代表整個透鏡系統)可具有焦平面P。散熱器120位於焦平面P外。亦即，散熱器120與透鏡200之間的距離大於透鏡的焦距。更 進一步而言，散熱器120之第二光源設置面122與焦平面P之間的距離大於第一光源設置面121與焦平面P之間的距離。在本實施方式中，第一光源130設置於散熱器120之第一光源設置面121上，且第一光源130亦位於焦平面P外。如此一來，第一光源130發射出去的光線S1經透鏡200折射後，具有聚集的效果，可作為發光二極體車頭燈10之近光燈的光源。

在本實施方式中，集光器110可為橢圓凹面的反射杯，且可具有第一焦點f1以及第二焦點f2，其中第二焦點f2實質上與焦平面P重合。亦即，第二焦點f2位於焦平面P上。第二光源140設置於散熱器120之第二光源設置面122上，且第二光源140之發光面實質上與第一焦點f1重合。如此一來，第二光源140之發光面發出之光線S2可透過集光器110之反射而重新聚焦於第二焦點f2上。

此外，透鏡200具有光軸A以及第三焦點f3，其中光軸A垂直於焦平面P且相交於第三焦點f3，且光軸A介於第一光源130與第二光源140之間。在本實施方式中，透鏡200的第三焦點f3與集光器110的第二焦點f2實質上重合。亦即，透鏡200的第三焦點f3以及集光器110的第二焦點f2實質上皆位於透鏡200的焦平面P上。並且，因為集光器110的第二焦點f2與透鏡200之第三焦點f3重合，所以聚集在第二焦點f2的光線S2可自透鏡200的第三焦點f3被近乎平行地投射出去。因此，在本實施方式中，第二光源140發射出去的光線S2經過集光器110的反射以及透鏡200的折射後，可成為平行光，可作為發光二極體車頭燈10之遠光燈的光源。

請繼續參考第4圖以及第5圖。在本實施方式中，第一光源130之位置並沒有位於光軸A上，而是位於光軸A之一側。如此一來，第一光源130發射出去的光線S1具有朝向光軸A之另一側聚集的趨勢。如第4圖所示，第一光源130位於光軸A之方向D1上。因此，第一光源130之發光面發射出去的光線S1可朝向光軸A之方向D2聚集。如此一來，在產品實際應用時，第一光源130發射出去的光線S1可更容易投射到地面，以避免第一光源130發射出去的光線S1直射路人的眼睛。

在一實施方式中，第一光源130之發光面位於透鏡200之焦平面P外，且位於光軸A的一側，其中第一光源130之發光面與透鏡200之第三焦點f3的距離小於或等於約0.5倍之透鏡200的焦距。若第一光源130之發光面與透鏡200之第三焦點f3的距離比0.5倍之透鏡200的焦距大，可能會導致第一光源130之發光面發射出去的光線S1過度往光軸A之方向D2集中，進而減少發光二極體車頭燈10中的第一光源130之光線S1的投射距離。

請繼續參考第4圖與第5圖，在本實施方式中，第一光源130以及第二光源140可選擇性的開啟。更進一步而言，發光二極體車頭燈10可更包含控制器160。當發光二極體車頭燈10處於遠燈投射模式時，控制器160可控制第一光源130及第二光源140開啟；而當發光二極體車頭燈10處於近燈投射模式時，控制器160可控制第一光源130開啟，將第二光源140關閉。如此一來，本實施方式不需要在發光二極體車頭燈10內加裝遮光板之類的機械元件，即可達到遠光以及近光的 切換需求。因此，本實施方式可避免機械故障等因素影響發光二極體車頭燈10之壽命。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧發光二極體車頭燈

100、102‧‧‧透鏡

103‧‧‧透鏡之一側

110‧‧‧集光器

120‧‧‧散熱器

121‧‧‧第一光源設置面

122‧‧‧第二光源設置面

123‧‧‧突塊

130‧‧‧第一光源

150、152‧‧‧殼體

151‧‧‧容置槽

153‧‧‧開口

154‧‧‧連接孔

155‧‧‧散熱器容置口

156‧‧‧滑槽

Claims (9)

1. 一種發光二極體車頭燈，包含：一透鏡，具有一焦平面；一集光器，位於該透鏡的一側，該集光器具有一第一焦點與一第二焦點，其中該第二焦點實質上與該焦平面重合；一第一光源，該第一光源之發光面面向該透鏡；以及一第二光源，該第二光源之發光面面向該集光器，該第二光源之發光面實質上與該第一焦點重合，且該第二光源之發光面發出的光線透過該集光器聚焦於該第二焦點，其中該光軸介於該第一光源與該第二光源之間。
2. 如請求項1所述之發光二極體車頭燈，更包含一散熱器，該散熱器位於該透鏡的該側且位於該焦平面外，該散熱器包含一第一光源設置面以及一第二光源設置面，該第一光源設置面面向該透鏡，該第二光源設置面面向該集光器，該第一光源設置於該第一光源設置面，該第二光源設置於該第二光源設置面。
3. 如請求項1所述之發光二極體車頭燈，其中該透鏡具有一光軸以及一第三焦點，該光軸垂直於該焦平面且與該焦平面相交於該第三焦點，該第一光源之發光面與該第三焦點的距離小於或等於約0.5倍該透鏡的焦距，該集光器之該第二焦點實質上與該第三焦點重合。
4. 如請求項1所述之發光二極體車頭燈，其中 該第一光源的發光面位於該光軸之一側，該第一光源之發光面所發出的光線朝向該光軸之另一側聚集。
5. 如請求項1所述之發光二極體車頭燈，其中該第二光源設置面與該焦平面之間的距離大於該第一光源設置面與該焦平面之間的距離。
6. 如請求項1所述之發光二極體車頭燈，更包含一控制器，當該發光二極體車頭燈處於一遠燈投射模式，該控制器控制該第一光源及該第二光源開啟，當該發光二極體車頭燈處於一近燈投射模式，該控制器控制該第一光源開啟，該第二光源關閉。
7. 如請求項1所述之發光二極體車頭燈，更包含一殼體，該殼體具有一容置槽與一開口，該第一光源、該第二光源以及該集光器設置於容置槽內，該透鏡固定於該開口處。
8. 如請求項1所述之發光二極體車頭燈，其中該集光器為凹面的反射杯。
9. 如請求項1所述之發光二極體車頭燈，其中該第一光源與該第二光源為發光二極體光源。