一種led汽車照明用的微透鏡陣列型前照燈的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種LED汽車照明用的微透鏡陣列型前照燈，包括LED芯片、鋁基板和散熱器，其還包括準(zhǔn)直器和自由曲面微透鏡陣列，LED芯片焊接在鋁基板上，鋁基板、準(zhǔn)直器和自由曲面微透鏡陣列安裝于散熱器上，LED芯片的發(fā)光面朝向準(zhǔn)直器的入射面，光線經(jīng)準(zhǔn)直器后以平行光束出射，并垂直入射自由曲面微透鏡陣列的入射面。本實用新型提供的LED汽車照明用的微透鏡陣列型前照燈零配件少、結(jié)構(gòu)簡單穩(wěn)定、便于安裝、散熱效率高、而且不需要擋光板進行配光，減少了配光系統(tǒng)對光能的損耗，提高了光能利用率；采用自由曲面光學(xué)設(shè)計，可以有效控制光線走向，抑制眩光效應(yīng)，同時又能達到國家標(biāo)準(zhǔn)GB25991-2010對汽車用LED前照燈的配光要求。
【專利說明】—種LED汽車照明用的微透鏡陣列型前照燈
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及LED汽車前照燈照明【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及LED汽車照明用的微透 鏡陣列型前照燈。
【背景技術(shù)】
[0002]LED光源具有壽命長、高效節(jié)能、體積小、環(huán)保等優(yōu)點，目前已經(jīng)在車輛的剎車燈、 轉(zhuǎn)向燈、尾燈以及儀表用燈等方面廣泛得到應(yīng)用，在前照燈應(yīng)用上的研究也越來越多，LED 即將成為車燈光源市場的主流。隨著LED在車輛照明系統(tǒng)中的應(yīng)用不斷擴展，應(yīng)用技術(shù)的 不斷提高，LED必將逐漸取代傳統(tǒng)的白熾燈和鹵鎢燈，成為車燈的“第四代”光源，這也將是 今后車輛照明應(yīng)用的發(fā)展趨勢。
[0003]由于LED相比于其他光源，發(fā)光特性有很大的差別，芯片陣列的排布和燈具結(jié)構(gòu) 的設(shè)計都會影響到最終效果，使LED光源應(yīng)用于摩托車前照燈時要面臨更加復(fù)雜的光學(xué)設(shè) 計問題。目前，使用得比較廣泛的是投射式LED前照燈設(shè)計，這種光學(xué)設(shè)計可以形成很好的 光型效果，但在近光燈設(shè)計時還需加上擋光板，整個光學(xué)系統(tǒng)復(fù)雜，光能利用率較低。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型針對上述存在的問題，提供了一種LED汽車照明用的微透鏡陣列型 前照燈，該前照燈不需要擋光板，光學(xué)系統(tǒng)僅包括LED芯片、拋物面反射器和自由曲面微 透鏡陣列，解決了投射式LED前照燈設(shè)計光能利用率較低的問題，同時能滿足國家標(biāo)準(zhǔn) GB25991-2010對汽車用LED前照燈的配光要求。本實用新型采用如下技術(shù)方案:
[0005]一種LED汽車照明用的微透鏡陣列型前照燈，包括LED芯片、鋁基板和散熱器，其 還包括準(zhǔn)直器和自由曲面微透鏡陣列，LED芯片焊接在鋁基板上，鋁基板、準(zhǔn)直器和自由曲 面微透鏡陣列安裝于散熱器上，LED芯片的發(fā)光面朝向準(zhǔn)直器的入射面，光線經(jīng)準(zhǔn)直器后以 平行光束出射，并垂直入射自由曲面微透鏡陣列的入射面。
[0006]進一步的，所述準(zhǔn)直器采用拋物面反射器。
[0007]進一步的，所述散熱器包括散熱器主體和布設(shè)于散熱器主體背面的鰭片式結(jié)構(gòu)， LED光源通過鋁基板安置于該散熱器的主體上，通過散熱器主體背面的鰭片式結(jié)構(gòu)能更好 地將LED光源工作時產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)并散發(fā)到空氣中。良好的散熱條件保證了 LED光源能 在正常環(huán)境溫度工作的基礎(chǔ)上，結(jié)合二次光學(xué)部件的優(yōu)化設(shè)計使LED汽車前照燈達到配光 性能要求。同時，熱量的及時散發(fā)出去，才不會導(dǎo)致LED芯片性能的變化與衰減，提高車燈 的使用壽命，保障了駕駛的安全性。
[0008]進一步的，所述拋物面反射器由電鍍塑膠材料制成，反射器的內(nèi)表面是拋物面，構(gòu) 成光學(xué)反射面。拋物面反射器的作用是將LED芯片發(fā)出的光進行準(zhǔn)直配光，使光線經(jīng)過拋 物面反射器反射后以平行光束射出。
[0009]進一步改進的，自由曲面光學(xué)微透鏡陣列由光學(xué)透明材料制成，自由曲面光 學(xué)微透鏡陣列將經(jīng)過準(zhǔn)直器準(zhǔn)直后的光再次進行配光，產(chǎn)生的光型能滿足國家標(biāo)準(zhǔn)GB25991-2010對汽車用LED前照燈的配光要求。
[0010]進一步改進的，所述自由曲面微透鏡陣列由若干個自由曲面微透鏡緊湊排列布滿整個所述平行光束的截面構(gòu)成。
[0011]進一步改進的，所有自由曲面微透鏡為一體形成；所述自由曲面微透鏡的入射面為平面，出射面為自由曲面；所述自由曲面微透鏡的入射面為矩形平面。
[0012]進一步改進的，所述自由曲面微透鏡的出射面即自由曲面確定如下:
[0013]LED光源發(fā)出的光采用準(zhǔn)直器進行準(zhǔn)直，LED光源發(fā)出的光經(jīng)過準(zhǔn)直后以平行光束射出，該光束的截面為半圓形，在該半圓內(nèi)選取一個微小區(qū)域，該微小區(qū)域的照度是視為等照度；該微小區(qū)域內(nèi)的光經(jīng)過透鏡在照明面上形成一個等照度的光斑，根據(jù)能量守恒定律有:
[0014]E。? S。= Ev ? Sv
[0015]E。表示出射平行光束某一小區(qū)域內(nèi)的照度值，S。表示該微小區(qū)域的面積，Ev表示照明面上光斑的照度值，Sv表示該光斑的面積，則Ev可表示為:
[0016]Ev = E0 ? t
[0017]式中t為微小區(qū)域的面積S。與光斑的面積Sv的比值；
[0018]然后，依據(jù)對LED汽車前照燈的配光要求，照明面上形成一個非等照度的光斑；首先令整個LED汽車前照燈的光軸為z軸，那么xoy平面為照明面，對照明區(qū)域進行網(wǎng)格劃分；在X軸的方向上均勻劃分成m列，在y軸的方向上均勻劃分成n行，對每一小格進行編號，其中第i列第j行小格的編號為G(ij，則照明面上第i列的能量為:
【權(quán)利要求】
1.一種LED汽車照明用的微透鏡陣列型前照燈，包括LED芯片、鋁基板和散熱器，其特征在于還包括準(zhǔn)直器和自由曲面微透鏡陣列，LED芯片焊接在鋁基板上，鋁基板、準(zhǔn)直器和自由曲面微透鏡陣列安裝于散熱器上，LED芯片的發(fā)光面朝向準(zhǔn)直器的入射面，光線經(jīng)準(zhǔn)直器后以平行光束出射，并垂直入射自由曲面微透鏡陣列的入射面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED汽車照明用的微透鏡陣列型前照燈，其特征在于所述準(zhǔn)直器采用拋物面反射器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED汽車照明用的微透鏡陣列型前照燈，其特征在于所述散熱器包括散熱器主體和布設(shè)于散熱器主體背面的鰭片式結(jié)構(gòu)，LED光源通過鋁基板安置于該散熱器的主體上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的LED汽車照明用的微透鏡陣列型前照燈，其特征在于所述拋物面反射器由電鍍塑膠材料制成，反射器的內(nèi)表面是拋物面，構(gòu)成光學(xué)反射面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED汽車照明用的微透鏡陣列型前照燈，其特征在于自由曲面光學(xué)微透鏡陣列由光學(xué)透明材料制成，自由曲面光學(xué)微透鏡陣列將經(jīng)過準(zhǔn)直器準(zhǔn)直后的光再次進行配光，產(chǎn)生的光型能滿足國家標(biāo)準(zhǔn)GB25991-2010對汽車用LED前照燈的配光要求。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED汽車照明用的微透鏡陣列型前照燈，其特征在于所述自由曲面微透鏡陣列由若干個自由曲面微透鏡緊湊排列布滿整個所述平行光束的截面構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的LED汽車照明用的微透鏡陣列型前照燈，其特征在于所有自由曲面微透鏡為一體形成；所述自由曲面微透鏡的入射面為平面，出射面為自由曲面；所述自由曲面微透鏡的入射面為矩形平面。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的LED汽車照明用的微透鏡陣列型前照燈，其特征在于所述自由曲面微透鏡的出射面即自由曲面確定如下:LED光源發(fā)出的光采用準(zhǔn)直器進行準(zhǔn)直，LED光源發(fā)出的光經(jīng)過準(zhǔn)直后以平行光束射出，該光束的截面為半圓形，在該半圓內(nèi)選取一個微小區(qū)域，該微小區(qū)域的照度是視為等照度；該微小區(qū)域內(nèi)的光經(jīng)過透鏡在照明面上形成一個等照度的光斑，根據(jù)能量守恒定律有:E0 * S0 = Ev ? Sv`E。表示出射平行光束某一小區(qū)域內(nèi)的照度值，S。表示該微小區(qū)域的面積，Ev表示照明面上光斑的照度值，Sv表示該光斑的面積，則Ev可表示為:Ev = E0 ? t式中t為微小區(qū)域的面積S。與光斑的面積Sv的比值；然后，依據(jù)對LED汽車前照燈的配光要求，照明面上形成一個非等照度的光斑；首先令整個LED汽車前照燈的光軸為z軸，那么xoy平面為照明面，對照明區(qū)域進行網(wǎng)格劃分；在 X軸的方向上均勻劃分成m列，在y軸的方向上均勻劃分成n行，對每一小格進行編號，其中第i列第j行小格的編號為G(ij，則照明面上第i列的能量為:nQ(i,0) =S 五V J=I同時，上述等式要滿足:
【文檔編號】F21V5/04GK203431672SQ201320465657
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月31日
【發(fā)明者】王洪, 陳贊吉, 葛鵬 申請人:華南理工大學(xué)