TWM500702U

TWM500702U - 具雙曲面透鏡之ｌｅｄ車燈

Info

Publication number: TWM500702U
Application number: TW104203085U
Authority: TW
Inventors: Chiun-Jie Lin
Original assignee: Depo Auto Parts Ind Co Ltd
Priority date: 2015-03-02
Filing date: 2015-03-02
Publication date: 2015-05-11

Description

具雙曲面透鏡之LED車燈

本新型是關於一種車燈，特別是一種應用LED的車燈

科技的發展帶動了人類社會的進步，都市的快速成長也連帶地讓交通工具的需求愈來愈高，如一般汽機車等幾乎是家庭必備，也因此車輛的性能與安全性愈受人們的重視。當車輛在昏暗地方行駛時，往往需要車燈的照明，傳統的照明發光源普遍使用鹵素燈泡，然而鹵素燈泡的消耗功率較高，且會產生高溫高熱，近年來逐漸被LED(Light Emitting Diode，發光二極體)取代。LED具有高發光效率、低耗能、且生產過程較環保等優勢，已廣範的應用於各個領域。

車燈設計之目的是在昏暗的環境中提供駕駛或騎士足夠的光源，使其可以準確地掌握道路上或行車週遭的任何動態，減少車禍的發生。同時，在對向有來車或近景需求時，從遠光燈切換為近光燈，避免光線直射對面的來車駕駛或騎士，使其眼睛不適而發生意外。因此，車燈的設計必須考量安全，除了照射出一定的光型以符合法規外，還需具備遠近光燈的切換功能。習知的車燈結構包含一光源，一反光鏡、一出光透鏡及一遮光板。光源發出的光線經過反光鏡反射，最後再經過出光透鏡射出，運用可昇降的遮光板位於光源與出光透鏡之間，再透過控制昇降遮光板擋住部份光線，達成遠近光燈的切換效果。上述車燈結構的出射光型僅靠著光源、反光鏡與出光透鏡的位置關係來變換。然而，前述昇降遮光板的機構不僅在設計上較為複雜，而且昇降遮光板的機構佔空間又有一定的光型限制，難以符合高規格及多變化的光型需求。再者，遮光板的昇降需要配合一定機構及控制裝置，例如電磁閥與連動桿件等，造成車燈裝置的複雜與維修上的不方便。

為了改善上述缺失，申請人潛心研究，終於創作了一種具有雙曲面透鏡之LED車燈，其具有高亮度、設計切換方便、容易達成高規格光型需求、且不需複雜機構即能切換遠近光燈的優點。

本新型之一實施方式在於提供一種具有雙曲面透鏡之LED車燈，其包含至少一LED光源，一出光透鏡，及至少一雙曲面透鏡。其中，雙曲面透鏡設置於LED光源與出光透鏡之間，且雙曲面透鏡具有一面向LED光源的一導光面及面向出光透鏡的一定型面。LED光源發出的光線經過導光面、定型面後射出一定型照射區。透過LED光源、雙曲面透鏡和出光透鏡獲得對應定型照射區的光型。

藉由上述雙曲面的面型設計，可使LED發出的光線先經過二次光學的折射，在更合適的角度內入射出光透鏡，使自出光透鏡射出的光型及亮度更符合需求。

依據前述之具有雙曲面透鏡之LED車燈，其雙曲面透鏡的導光面和定型面的曲率半徑不同，且導光面和定型面都是凸面，較佳的其中至少一面設計為非球面。出光透鏡具有面向雙曲面透鏡的一平面及和其相反設置的一非球面凸面。藉由上述的設計，更有利雙曲面透鏡收集自LED光源發出的光線，且有助於設計出多樣化的照射區域。

本新型之另一實施方式在於提供一種具有雙曲面透鏡之LED車燈，其包含複數LED光源及複數雙曲面透鏡。雙曲面透鏡和LED光源對應設置，且雙曲面透鏡分別具有一面向LED光源的一導光面及一與導光面相反設置的定型面，各LED光源發出的光線經過相對應的導光面及定型面後射出一定型照射區。

藉由上述各LED對應的雙曲面面型設計，可選擇地切換預設數個或任一LED發出的光線先經過二次光學的折射，再依選擇或集合投射出車外，藉此可以切換不同光型之組合，不但可以進行遠近燈互換且能依需求提高車燈亮度。

依據前述之具有雙曲面透鏡之LED車燈，各LED光源經過各透鏡照射出的定型照射區呈平行併列的長條橢圓型或矩型。各LED光分別具有一虛擬中心光軸，其中有部分LED光源的虛擬中心光軸彼此平行，另外一部分不平行。各雙曲面透鏡分別具有一虛擬透鏡光軸，其中有部份雙曲面透鏡的虛擬透鏡光軸彼此平行，部份不平行。另外，前述複數雙曲面透鏡包含有不同曲率半徑的定型面與導光面，且全部的定型面不一定要具有相同的曲率半徑，可以是部分相同(其餘部分不相同)。再者，部分雙曲面透鏡的定型面還可以進行更細部的設計，使各定型面分別具有一上曲面部及一下曲面部，且上下曲面部不對稱。藉此，不同的雙曲面透鏡可設計成不同的面型，再藉由各LED光源與雙曲面透鏡的擺放位置配置，在使用者依需求配合互換之下，更可以設計出更符合需求的光型。此外，前述之具有雙曲面透鏡之LED車燈還包含一控制單元，可控制全部、部份或任一LED光源開關，而達成遠近光燈的切換與控制出光光型或亮度之目的。

100、110、120、130‧‧‧具雙曲面透鏡之LED車燈

200‧‧‧LED光源

300‧‧‧雙曲面透鏡

310‧‧‧定型面

311‧‧‧上曲面部

312‧‧‧下曲面部

320‧‧‧導光面

400‧‧‧出光透鏡

410‧‧‧凸面

420‧‧‧平面

500X‧‧‧定型前照射區

500‧‧‧定型照射區

600‧‧‧控制單元

610、620‧‧‧開關

700‧‧‧光型

I‧‧‧虛擬中心光軸

I₁ ‧‧‧虛擬透鏡光軸

第1圖繪示本新型之一實施方式之具有雙曲面透鏡之LED車燈的剖面示意圖；第2圖繪示本新型第1圖之LED光源出光分佈圖；第3圖繪示本新型透過雙曲面透鏡後之出光分佈圖；第4圖繪示本新型之另一實施方式之具有雙曲面透鏡之LED車燈的剖面示意圖；第5圖繪示本新型第4圖之部分放大圖；第6圖繪示本新型之一實施例之具有雙曲面透鏡之LED車燈的剖面示意圖；第7圖繪示本新型之又一實施例之具有雙曲面透鏡之LED車燈的俯視剖面示意圖；第8圖繪示本新型第7圖之複數雙曲面透鏡出光分佈圖；以及第9圖繪示本新型第8圖之示意圖具有雙曲面透鏡之LED車燈出光光型。

請一併參閱第1圖及第2圖，第1圖繪示本新型之一實施方式之具有雙曲面透鏡之LED車燈100的剖面示意圖，第2圖繪示本新型第1圖之LED光源200出光分佈圖。如圖所示，具雙曲面透鏡之LED車燈100包含有一LED光源200，一雙曲面透鏡300以及一出光透鏡400。

雙曲面透鏡300設置於LED光源200與出光透鏡400之間，且具有一導光面320及一定型面310。導光面320面向LED光源200，設計為一凸面，供LED光源200射出的光線射入；定型面310面向出光透鏡400，設計為一凸面，讓光線射出。簡單的說，導光面320即是雙曲面透鏡300的入光面，定型面310即是雙曲面透鏡300的出光面。由LED光源200射出的光線會形成第2圖中的一長條橢圓型的定型前照射區500X，定型前照射區500X透過雙曲面透鏡300的導光面320、定型面310的折射後，會射出一橫向長矩狀定型照射區500，請參閱第3圖所示，此定型照射區500形狀可以依據雙曲面透鏡300的條件設定而調整改變。出光透鏡400是一平凸透鏡，具有朝向雙曲面透鏡300的平面420，及和平面420相反設置的凸面410。詳細的說，當前述具有雙曲面透鏡300的車燈100應用於車輛上時，凸面410是朝向車體外側的一面，LED光源200發出的光線經過導光面320、定型面310、及出光透鏡400後投射出車體外側，提供照明功能。在本實施例中，導光面320和定型面310都是凸面，具有不同的曲率半徑，且定型面310設計為非球面；同時，出光透鏡400的凸面410也是非球面。非球面的設計有助於控制透鏡上的光線入射角與折射角，達成所需的出光分佈及亮度，透鏡的設計可使用光學設計軟體達成。當然，在其他實施例中，前述導光面320、定型面310也可以設計為凹面或球面，出光透鏡400也可以設計成雙凸透鏡或凹凸透鏡，面型也可設計為球面，定型照射區500也可以是矩型或其它特定形狀，不限於前述揭露。透過LED光源200、雙曲面透鏡300及出光透鏡400的搭配，可以使最後的出光光型符合需求。

請一併參閱第4圖及第5圖，第4圖繪示本新型之另一實施方式之具有雙曲面透鏡之LED車燈110的剖面示意圖，第5圖繪示本新型第3圖之部分放大圖。如圖所示，具雙曲面透鏡之LED車燈110包含有三個LED光源200及三個雙曲面透鏡300垂直排列設置，每一雙曲面透鏡300對應一LED光源200設置。

各雙曲面透鏡300具有一導光面320及一定型面310，導光面320面向LED光源200，設計為一凸面，供LED光源200射出的光線射入；定型面310面和導光面320相反設置，由LED光源200射出的光線過經過導光面320、定型面310的折射後，會射出一定型照射區。另外，各雙曲面透鏡300都具有一虛擬透鏡光軸I₁ ，各LED光源200都具有一虛擬中心光軸I，在此實施例中，各虛擬透鏡光軸I₁ 彼此平行，各虛擬中心光軸I也彼此平行，且各虛擬透鏡光軸I₁ 與虛擬中心光軸I的延伸線彼此重疊。前述各導光面320和定型面310具有不同的曲率半徑，且各定型面310還包含有一上曲面部311及一下曲面部312，虛擬透鏡光軸I₁ 通過上曲面部311與下曲面部312分界面的中心線，而上曲面部311和下曲面部312的形狀不對稱。

請參閱第6圖，第6圖繪示本新型之一實施例之具有雙曲面透鏡之LED車燈120的剖面示意圖。如圖所示，具雙曲面透鏡之LED車燈120包含有五個LED光源200及五個雙曲面透鏡300，每一雙曲面透鏡300對應一LED光源200設置，各LED光源200電連接一控制單元600。

在本實施例中，只特別列出和上述實施例不同處，其它相同或類似處不再重覆。五個LED光源200中，有三個LED光源200的虛擬中心光軸I彼此平行，和另外二個LED光源200的虛擬中心光軸I不平行；類似地，五個雙曲面透鏡300中，有三個雙曲面透鏡300的虛擬透鏡光軸I₁ 彼此平行，和另外二個雙曲面透鏡300的虛擬透鏡光軸I₁ 不平行，且不平行的兩個雙曲面透鏡300定型面310和其它平行的定型面310具有不同的曲率半徑。更詳細的說，此五個定型面310中，有兩個曲率半徑彼此相同，另外三個曲率半徑彼此相同。控制單元600具有兩開關610與620，當開關610開啟時，僅有部分LED光源200通電發亮，例如，三個LED光源200開啟，另外二個LED光源200關閉。開關620開啟時，所有的LED光源200通電發亮。藉此，可改變出光的亮度與出光的光型變化。在其它實施例中，各虛擬中心光軸I、或虛擬透鏡光軸I₁ 的平行與否，都可以隨需求而變化，控制單元600所控制的LED光源200發亮數目及控制方式及型態也可以有所不同。例如控制單元600可以是一智慧型自動控制單元，能可根據不同的環境及狀況自動選擇LED光源200的亮滅顆數，又或者開關的型態可改為觸控式面板開關等，不以上述揭露為限。

請一併參閱第7圖、第8圖及第9圖，第7圖繪示本新型之又一實施例之具有雙曲面透鏡之LED車燈130的俯視剖面示意圖，第8圖繪示本新型第7圖之複數雙曲面透鏡300出光分佈圖，第9圖繪示本新型第8圖之示意圖具有雙曲面透鏡之LED車燈130出光光型。如圖所示，具雙曲面透鏡之LED車燈130包含有五個LED光源200、一出光透鏡400及五個雙曲面透鏡300，每一雙曲面透鏡300對應一LED光源200設置，各LED光源200電連接一控制單元600。

在本實施例中，只特別列出和上述實施例不同處，其它相同或類似處不再重覆，另外，為了使圖示簡潔，光線在第7圖中無繪出。五個雙曲面透鏡300及五個雙曲面透鏡300水平排列設置，五個LED光源200中，各LED光源200的虛擬中心光軸I(如第5圖所示)彼此不平行；類似地，五個雙曲面透鏡300中，各雙曲面透鏡300的虛擬透鏡光軸I1彼此不平行，各定型面310都具有不同的曲率半徑。由各LED光源200射出的光線過經過各導光面320、定型面310的折射後，射出的數個定型照射區500呈平行併列的矩型，如第8圖所示，定型照射區500也可以是矩型或其它特定形狀，可以依需求調整雙曲面透鏡的設計而改變，不限於前述揭露。另外，當光線進一步的經過出光透鏡400出射後，可以獲得對應定型照射區的光型700，如第9圖所示。在此要特別注意是，本實施例中所示例的為僅為各種光型中的一種，不能用來局限本新型的範圍。

由上述的實施方式可知，本新型具有下列優點：

一、LED光源搭配雙曲面透鏡，可以有二次光學的效果，藉由雙曲面透鏡的設計，如曲率半徑、凸凹面、非球面等面型的改變，可更容易達到需求光型的設計。進一步搭配出光透鏡時，可以讓最後出光的光型效果更好。

二、透鏡曲面透鏡的定型面設計有上下曲面部，可以達到更細致的出光變化，有助於設計更複雜的光型，尤其有利於不對稱光型的設計。

三、當有複數LED光源與雙曲面透鏡時，可提高出光的亮度，且透過各LED光源與雙曲面透鏡的位置配置，可變化出不同的出光分佈。

四、最後，透過控制單元控制LED光源的亮暗，可以控制出光的亮度及範圍，並可做為遠近燈的切換。

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

100‧‧‧具雙曲面透鏡之LED車燈