專利名稱：一種用于led摩托車遠光燈的自由曲面光學(xué)透鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
—種用于LED摩托車遠光燈的自由曲面光學(xué)透鏡技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及LED摩托車燈照明技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及用于LED摩托車遠光燈的自由曲面光學(xué)透鏡。
背景技術(shù)：
[0002]發(fā)光二極管(LED)具有節(jié)能、高效及環(huán)保等諸多優(yōu)點，是繼白熾燈、鹵鎢燈和高強度氣體放電燈之后的第四代車用光源。近年來，隨著LED技術(shù)的不斷進步和應(yīng)用上的普及，LED在車用照明中的應(yīng)用也越來越普遍。但是，使LED應(yīng)用于前照燈時還要面臨復(fù)雜的光學(xué)設(shè)計。[0003]在摩托車前照燈的設(shè)計上，國家標準GB5948-1998對摩托車前照燈的配光要求做了規(guī)定，對于遠光燈，國標要求在車燈前25m遠的照明面上規(guī)定區(qū)域的照度值達標，該照度值是由中間向兩邊近似逐步減小。實用新型內(nèi)容[0004]本實用新型提供了用于LED摩托車遠光燈的自由曲面光學(xué)透鏡，該透鏡體積小， 能量利用率高，眩光效應(yīng)低，制作安裝方便，并能產(chǎn)生滿足國標GB5948-1998的配光要求的照度分布。本實用新型運用旋轉(zhuǎn)軸對稱LED照明系統(tǒng)的設(shè)計方法，既有效地提高了工作效率，同時也很好地減小了自由曲面仿真建模時產(chǎn)生的誤差，使透鏡具有更高的光學(xué)精度。[0005]本實用新型采用如下技術(shù)方案[0006]一種用于LED摩托車遠光燈的自由曲面光學(xué)透鏡，所述透鏡的內(nèi)側(cè)是一圓柱狀空腔，圓柱狀空腔底部為開口，開口供LED進入并安裝于該空腔內(nèi)；透鏡包括入射面及出射面，透鏡的內(nèi)側(cè)是入射面，入射面由空腔頂部的平面和腔壁的柱面構(gòu)成；透鏡外側(cè)頂部的自由曲面和圓環(huán)平面構(gòu)成所述出射面，透鏡外側(cè)的側(cè)面為全反射自由曲面；LED光源中心部分的光經(jīng)過透鏡時，在透鏡內(nèi)側(cè)腔頂?shù)钠矫婧屯哥R外側(cè)頂部的自由曲面發(fā)生兩次折射，再出射到照明面上；LED光源外圍部分的光經(jīng)過透鏡時，先在透鏡內(nèi)側(cè)腔壁的柱面入射面進行折射，再在透鏡外側(cè)的側(cè)面的全反射自由曲面上發(fā)生全反射，接著又在透鏡外側(cè)頂部的圓環(huán)平面出射面產(chǎn)生折射，最后出射到照明面上。[0007]進一步的，透鏡的自由曲面形狀確定如下[0008]以LED光源為坐標原點O建立坐標系，LED底面所在平面為XOY平面，過原點并與平面XOY垂直的軸為Z軸，其中平面XOZ為水平面，與Z軸交點為O，且平行于平面XOY的平面為照明面，點O為照明面的中心點；根據(jù)摩托車前照燈遠光燈在照明面上照度分布特征， 把照明面上的照明區(qū)域設(shè)定為以照明面中心點為圓心的圓形區(qū)域，然后對該圓形區(qū)域進行環(huán)帶劃分成η等份，根據(jù)能量守恒定律對光源立體角劃分成η等份，最后運用折反射定律通過數(shù)值計算即得到反射器的自由曲面。[0009]進一步的，透鏡的形狀確定如下[0010](I)目標照明面距LED的距離為d，對于遠光燈，目標照明區(qū)域是圓形，其半徑為r ;LED光源的總光通量為Q，中心光強為Itl=Q/ π，坐標系中Θ為出射光線在XOY平面上的投影與X軸的夾角，^為出射光線與Z軸正方向的夾角；該光學(xué)透鏡關(guān)于Z軸旋轉(zhuǎn)軸對稱，以 XOZ所在平面來確定，對照明面的坐標進行離散化，首先把圓半徑r等分成η份，r,表示等分后半徑r的第i份，其中，O < i彡η ;然后同樣以照明面中心點為圓心，分別以&為半徑畫圓，將照明區(qū)域劃分為圓形環(huán)帶區(qū)域；在目標照明區(qū)域上，每一份圓形環(huán)帶區(qū)域的能量為[0011]
權(quán)利要求1.用于LED摩托車遠光燈的自由曲面光學(xué)透鏡，其特征在于所述透鏡的內(nèi)側(cè)是一圓柱狀空腔，圓柱狀空腔底部為開口，開口供LED進入并安裝于該空腔內(nèi)；透鏡包括入射面及出射面，透鏡的內(nèi)側(cè)是入射面，入射面由空腔頂部的平面和腔壁的柱面構(gòu)成；透鏡外側(cè)頂部的自由曲面和圓環(huán)平面構(gòu)成所述出射面,透鏡外側(cè)的側(cè)面為全反射自由曲面；LED光源中心部分的光經(jīng)過透鏡時，在透鏡內(nèi)側(cè)腔頂?shù)钠矫婧屯哥R外側(cè)頂部的自由曲面發(fā)生兩次折射，再出射到照明面上；LED光源外圍部分的光經(jīng)過透鏡時，先在透鏡內(nèi)側(cè)腔壁的柱面入射面進行折射，再在透鏡外側(cè)的側(cè)面的全反射自由曲面上發(fā)生全反射，接著又在透鏡外側(cè)頂部的圓環(huán)平面出射面產(chǎn)生折射，最后出射到照明面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述用于LED摩托車遠光燈的自由曲面光學(xué)透鏡，其特征在于透鏡的自由曲面形狀確定如下 以LED光源為坐標原點O建立坐標系，LED底面所在平面為XOY平面，過原點并與平面XOY垂直的軸為Z軸，其中平面XOZ為水平面，與Z軸交點為O，且平行于平面XOY的平面為照明面，點ο為照明面的中心點；根據(jù)摩托車前照燈遠光燈在照明面上照度分布特征，把照明面上的照明區(qū)域設(shè)定為以照明面中心點為圓心的圓形區(qū)域，然后對該圓形區(qū)域進行環(huán)帶劃分成η等份，根據(jù)能量守恒定律對光源立體角劃分成η等份，最后運用折反射定律通過數(shù)值計算即得到反射器的自由曲面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述用于LED摩托車遠光燈的自由曲面光學(xué)透鏡，其特征在于透鏡的形狀確定如下 (O目標照明面距LED的距離為d，對于遠光燈，目標照明區(qū)域是圓形，其半徑為r ；LED光源的總光通量為Q，中心光強為IfQ/n，坐標系中Θ為出射光線在XOY平面上的投影與X軸的夾角，P為出射光線與Z軸正方向的夾角；該光學(xué)透鏡關(guān)于Z軸旋轉(zhuǎn)軸對稱，以XOZ所在平面來確定，對照明面的坐標進行離散化，首先把圓半徑r等分成η份，r,表示等分后半徑r的第i份，其中，O < i彡η ;然后同樣以照明面中心點為圓心，分別以&為半徑畫圓，將照明區(qū)域劃分為圓形環(huán)帶區(qū)域；在目標照明區(qū)域上，每一份圓形環(huán)帶區(qū)域的能量為
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述用于LED摩托車遠光燈的自由曲面光學(xué)透鏡，其特征在于0° < (Pc < 60°，61°< φ, < 90。；所述點O與點ο間的距離為25m。
5.根據(jù)權(quán)利要求I 4任一項所述用于LED摩托車遠光燈的自由曲面光學(xué)透鏡，其特征在于所述透鏡由PMMA或PC或光學(xué)玻璃制成。
專利摘要本實用新型提供了一種用于LED摩托車遠光燈的自由曲面光學(xué)透鏡，所述透鏡的內(nèi)側(cè)是一圓柱狀空腔，圓柱狀空腔底部為開口，開口供LED進入并安裝于該空腔內(nèi)；透鏡包括入射面及出射面，透鏡的內(nèi)側(cè)是入射面，入射面由空腔頂部的平面和腔壁的柱面構(gòu)成；透鏡外側(cè)頂部的自由曲面和圓環(huán)平面構(gòu)成所述出射面，透鏡外側(cè)的側(cè)面為全反射自由曲面；本實用新型不需要其它的輔助裝置進行配光，減少了損耗，提高了光能利用率，本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、體積小，眩光效應(yīng)低，達到GB5948-1998的配光要求。
文檔編號F21V5/04GK202813210SQ20122033288
公開日2013年3月20日 申請日期2012年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月10日
發(fā)明者黃華茂, 陳贊吉, 鐘炯生, 王洪 申請人:華南理工大學(xué)