一種車載hud勻光照明系統(tǒng)的制作方法
【專利說(shuō)明】
[技術(shù)領(lǐng)域]
[0001]本實(shí)用新型涉及車輛照明系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種車載HUD勻光照明系統(tǒng)。[【背景技術(shù)】]
[0002]車載抬頭顯示器(HUD)可以使駕駛員避免注意力中斷或喪失對(duì)狀態(tài)意識(shí)的掌握，增加了行車安全。HUD對(duì)人眼所觀測(cè)到的圖像具有較高的亮度要求，再加上成像系統(tǒng)中的反射能量損失以及液晶顯示屏的較大透射能量損失，這就要求HUD照明系統(tǒng)有較高的光能利用率。HUD采用發(fā)光二極管(LED)為照明光源，為達(dá)到其亮度要求，需使用多顆LED同時(shí)照明，而照明的均勻性對(duì)圖像對(duì)比度有很大影響。高對(duì)比度圖像不僅可以提高用戶體驗(yàn)，同時(shí)也可提升行車安全。因此，HUD照明系統(tǒng)不僅需要具有較高的光能利用率，同時(shí)需要具有較高的照明均勻性。
[0003]HUD所采用的光源為發(fā)光二極管(LED)面光源，其發(fā)光特性為朗伯輻射，發(fā)光面積和發(fā)光角度較大，若想獲得液晶顯示屏上的能量和角度均勻照明，則照明系統(tǒng)應(yīng)具有較好的聚光和勻光效果。且LED光源在額定功率下工作會(huì)散發(fā)較高的熱量，過(guò)多的工作時(shí)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致某些光學(xué)零部件的損傷。因此，若能提供一種車載HUD勻光照明系統(tǒng)，使得LED光源不在額定功率下即能滿足最終圖像所需的亮度要求，從而有效減小發(fā)熱量，縮小散熱片的體積，進(jìn)而減小整個(gè)HUD裝置的尺寸，將具有非常重要的意義。
[【實(shí)用新型內(nèi)容】]
[0004]本實(shí)用新型的目的就是要解決上述的不足而提供一種車載HUD勻光照明系統(tǒng)，能夠保證出射光斑在液晶顯示屏上分布均勻，增加整體的光照度，而且簡(jiǎn)化了照明系統(tǒng)，節(jié)省了材料及成本。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的設(shè)計(jì)一種車載HUD勻光照明系統(tǒng)，包括LEDl、LED底座2、底座固定螺釘3、LED透鏡4、燈罩5、液晶顯示屏6和顯示屏固定裝置7，所述液晶顯示屏6固定于顯示屏固定裝置7上，所述顯示屏固定裝置7與LED底座2之間設(shè)有燈罩5，所述LEDl粘結(jié)于LED底座2上，所述LED底座2上連接有底座固定螺釘3，所述LEDl的發(fā)光表面連接有LED透鏡4，所述LED透鏡4包括復(fù)合拋物面聚光器9、二次曲面10和方形陣列球面11，所述二次曲面10形成于復(fù)合拋物面聚光器9內(nèi)部，所述方形陣列球面11位于LED透鏡4的出光口外表面。
[0006]所述復(fù)合拋物面聚光器9由兩條傾斜的拋物線復(fù)合而成，所述復(fù)合拋物面聚光器9呈圓形拋物面結(jié)構(gòu)，所述復(fù)合拋物面聚光器9用于收集LED面光源發(fā)出的大角度光線，所述二次曲面10通過(guò)在復(fù)合拋物面聚光器9內(nèi)部挖孔而形成，所述二次曲面10用于將LED面光源發(fā)出的小角度光線進(jìn)行透射會(huì)聚，所述方形陣列球面11用于對(duì)經(jīng)過(guò)復(fù)合拋物面聚光器9及二次曲面10的出射光進(jìn)行勻光處理。
[0007]所述LED透鏡4的入口口徑與LEDl發(fā)光表面對(duì)齊，所述LEDl的中心與LED透鏡4的復(fù)合拋物面聚光器9的入口中心對(duì)齊。
[0008]所述液晶顯示屏6通過(guò)顯示屏固定螺釘8固定在顯示屏固定裝置7上。
[0009]本實(shí)用新型同現(xiàn)有技術(shù)相比，結(jié)構(gòu)新穎，設(shè)計(jì)合理，通過(guò)在LED發(fā)光表面連接LED透鏡，該LED透鏡包括復(fù)合拋物面聚光器、二次曲面和方形陣列球面，復(fù)合拋物面聚光器用于將LED面光源發(fā)出的大角度的光盡可能多的收集到，形成滿足要求的特定角度的出射光線，二次曲面用于將LED面光源發(fā)出的小角度光線進(jìn)行透射會(huì)聚，方形陣列球面位于LED透鏡的出光口外表面，用于對(duì)光線進(jìn)行勻光處理，以保證出射光斑在矩形的液晶顯示屏上分布均勻，且整體的光照度會(huì)增加，其相對(duì)于傳統(tǒng)的再次增加陣列鏡勻光來(lái)說(shuō)，不僅簡(jiǎn)化了照明系統(tǒng)，而且節(jié)省了材料及成本，值得推廣應(yīng)用。
[【附圖說(shuō)明】]
[00?0]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0011]圖2是本實(shí)用新型中LED透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例中的模擬光路圖；
[0013]圖中:1、LED 2、LED底座3、底座固定螺釘4、LED透鏡5、燈罩6、液晶顯示屏7、顯示屏固定裝置8、顯示屏固定螺釘9、復(fù)合拋物面聚光器10、二次曲面11、方形陣列球面12、LED面光源13、LED透鏡二 14、探測(cè)器。
[【具體實(shí)施方式】]
[0014]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作以下進(jìn)一步說(shuō)明:
[0015]如附圖所示，本實(shí)用新型包括:LED 1、LED底座2、底座固定螺釘3、LED透鏡4、燈罩5、液晶顯示屏6和顯示屏固定裝置7，液晶顯示屏6通過(guò)顯示屏固定螺釘8固定于顯示屏固定裝置7上，顯示屏固定裝置7與LED底座2之間設(shè)有燈罩5，LED1粘結(jié)于LED底座2上，LED底座2上連接有底座固定螺釘3，LEDl的發(fā)光表面連接有LED透鏡4，LED透鏡4包括復(fù)合拋物面聚光器
9、二次曲面10和方形陣列球面11，二次曲面10形成于復(fù)合拋物面聚光器9內(nèi)部，方形陣列球面11位于LED透鏡4的出光口外表面。其中，復(fù)合拋物面聚光器9由兩條傾斜的拋物線復(fù)合而成，復(fù)合拋物面聚光器9呈圓形拋物面結(jié)構(gòu)，復(fù)合拋物面聚光器9用于收集LED面光源發(fā)出的大角度光線，二次曲面10通過(guò)在復(fù)合拋物面聚光器9內(nèi)部挖孔而形成，二次曲面10用于將LED面光源發(fā)出的小角度光線進(jìn)行透射會(huì)聚，方形陣列球面11用于對(duì)經(jīng)過(guò)復(fù)合拋物面聚光器9及二次曲面10的出射光進(jìn)行勻光處理;LED透鏡4的入口口徑與LEDl發(fā)光表面對(duì)齊，LEDl的中心與LED透鏡4的復(fù)合拋物面聚光器9的入口中心對(duì)齊。
[0016]本實(shí)用新型所述的車載HUD照明系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)包括發(fā)光二極管LED1、LED底座2、底座固定螺釘3、LED透鏡4、燈罩5、液晶顯示屏6、顯示屏固定裝置7和顯示屏固定螺釘8，LED粘結(jié)在LED底座上，底座固定螺釘用于將LED固定在HUD相關(guān)位置。
[0017]本實(shí)用新型提供了一種基于復(fù)合拋物面聚光器(CPC)的LED透鏡，在準(zhǔn)確地控制出光角的同時(shí)能夠得到較好的均勻性和較高的能量利用率，其結(jié)構(gòu)如附圖2所示，包括復(fù)合拋物面聚光器、二次曲面和方形陣列球面。其中，復(fù)合拋物面聚光器用于將LED面光源發(fā)出的大角度的光盡可能多的收集到，形成滿足要求的特定角度的出射光線，該CPC是由兩條傾斜的拋物線復(fù)合而成，是一種非成像低聚焦度的器件，可以將特定接受角范圍內(nèi)的光線收集到接收器上，多應(yīng)用于平行光的會(huì)聚。二次曲面位于LED面光源一定距離處，其作用是將LED面光源發(fā)出的小角度光線進(jìn)行透射會(huì)聚，由于CPC的長(zhǎng)度限制，LED面光源發(fā)出的小角度光線不能經(jīng)過(guò)CPC反射，故需要將CPC內(nèi)部挖孔，采用二次曲面來(lái)進(jìn)行對(duì)此部分光線折射。方形陣列球面位于整個(gè)LED透鏡的出光口外表面，LED面光源經(jīng)過(guò)CPC及二次曲面，雖然已盡可能地滿足了角度要求，但是CPC結(jié)構(gòu)是圓形拋物面，其出射光斑為圓形，若直接進(jìn)行疊加照明液晶顯示屏的話，則會(huì)造成交叉部分及液晶顯示屏邊緣照明不均勻的現(xiàn)象，故采用方形陣列球面進(jìn)行勻光處理，從而可以保證出射光斑在矩形的液晶顯示屏上分布均勻，且整體的光照度會(huì)增加，且方形陣列球面直接與CPC及二次曲面組合成整體LED透鏡，相對(duì)于傳統(tǒng)的再次增加陣列鏡勻光來(lái)說(shuō)，簡(jiǎn)化了照明系統(tǒng)，節(jié)省了材料及成本。
[0018]如附圖3所示，為本實(shí)用新型實(shí)施例中的車載HUD照明系統(tǒng)的模擬光路圖。其中，LED面光源12采用歐斯朗公司的LUW CEUN.CE光源，將LED透鏡二 13的入口口徑與LED面光源發(fā)光表面對(duì)齊，光源芯片的中心與LED透鏡二的CPC入口中心對(duì)齊;在距離面光源發(fā)光表面34mm處探測(cè)器14進(jìn)行光線追跡模擬。本實(shí)施例中，LED面光源12的大小為1.6 X 1.2mm，LED透鏡二的大小為40 X 20mm，經(jīng)過(guò)本實(shí)施例中的照明系統(tǒng)后，可以保證在照明面42 X 22mm范圍內(nèi)的能量利用率為88%，且分布均勻，即可以在液晶顯示屏上獲得滿足要求的高效均勻照明。本實(shí)施例中的照明系統(tǒng)出光角度為全角14°。
[0019]本實(shí)用新型并不受上述實(shí)施方式的限制，其他的任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種車載HUD勻光照明系統(tǒng)，其特征在于:包括LED(I)、LED底座(2)、底座固定螺釘(3)、LED透鏡(4)、燈罩(5)、液晶顯示屏(6)和顯示屏固定裝置(7)，所述液晶顯示屏(6)固定于顯示屏固定裝置(7)上，所述顯示屏固定裝置(7)與LED底座(2)之間設(shè)有燈罩(5)，所述LED(I)粘結(jié)于LED底座(2)上，所述LED底座(2)上連接有底座固定螺釘(3)，所述LED(I)的發(fā)光表面連接有LED透鏡(4)，所述LED透鏡(4)包括復(fù)合拋物面聚光器(9)、二次曲面(1)和方形陣列球面(11)，所述二次曲面(10)形成于復(fù)合拋物面聚光器(9)內(nèi)部，所述方形陣列球面(11)位于LED透鏡(4)的出光口外表面。2.如權(quán)利要求1所述的車載HUD勻光照明系統(tǒng)，其特征在于:所述復(fù)合拋物面聚光器(9)由兩條傾斜的拋物線復(fù)合而成，所述復(fù)合拋物面聚光器(9)呈圓形拋物面結(jié)構(gòu)，所述復(fù)合拋物面聚光器(9)用于收集LED面光源發(fā)出的大角度光線，所述二次曲面(10)通過(guò)在復(fù)合拋物面聚光器(9)內(nèi)部挖孔而形成，所述二次曲面(10)用于將LED面光源發(fā)出的小角度光線進(jìn)行透射會(huì)聚，所述方形陣列球面(11)用于對(duì)經(jīng)過(guò)復(fù)合拋物面聚光器(9)及二次曲面(10)的出射光進(jìn)行勾光處理。3.如權(quán)利要求2所述的車載HUD勻光照明系統(tǒng)，其特征在于:所述LED透鏡(4)的入口口徑與LED(I)發(fā)光表面對(duì)齊，所述LED(I)的中心與LED透鏡(4)的復(fù)合拋物面聚光器(9)的入口中心對(duì)齊。4.如權(quán)利要求1、2或3所述的車載HUD勻光照明系統(tǒng)，其特征在于:所述液晶顯示屏(6)通過(guò)顯示屏固定螺釘(8)固定在顯示屏固定裝置(7)上。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種車載HUD勻光照明系統(tǒng)，包括LED(1)、LED底座(2)、底座固定螺釘(3)、LED透鏡(4)、燈罩(5)、液晶顯示屏(6)和顯示屏固定裝置(7)，液晶顯示屏(6)固定于顯示屏固定裝置(7)上，顯示屏固定裝置(7)與LED底座(2)之間設(shè)有燈罩(5)，LED(1)粘結(jié)于LED底座(2)上，LED底座(2)上連接有底座固定螺釘(3)，LED(1)的發(fā)光表面連接有LED透鏡(4)，LED透鏡(4)包括復(fù)合拋物面聚光器(9)、二次曲面(10)和方形陣列球面(11)，方形陣列球面(11)位于LED透鏡(4)的出光口外表面；本實(shí)用新型能夠保證出射光斑在液晶顯示屏上分布均勻，增加整體的光照度，而且簡(jiǎn)化了照明系統(tǒng)，節(jié)省了材料及成本。
【IPC分類】G02F1/13357, G02B27/01
【公開號(hào)】CN205121115
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520891999
【發(fā)明人】黃慧
【申請(qǐng)人】望新（上海）科技有限公司
【公開日】2016年3月30日
【申請(qǐng)日】2015年11月10日