通用型led前照燈遠光光源模組的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種通用型LED前照燈遠光光源模組，包括遠光光源主芯片、芯片固定件、遠光反射器、燈罩、散熱部件和與車燈底座固定連接的燈體固定件，芯片固定件為一體成型結構，包括連接桿、后側面中部與連接桿的前端垂直連接的第一豎直板和后邊與第一豎直板的上邊連接且向前上方傾斜的傾斜板，連接桿裝配在燈體固定件上，連接桿的后端與散熱部件固定連接；遠光光源主芯片固定在傾斜板的前部下方，遠光反射器的反射鏡位于遠光光源主芯片下方，遠光反射器的后部與第一豎直板固定連接，遠光反射器的前端連接燈罩，遠光光源主芯片發出的光經反射鏡反射后穿過燈罩射出。該遠光光源模組，能降低開發成本，同時減少光能量損失，增強通用性。
【專利說明】
通用型LED前照燈遠光光源模組
技術領域
[0001] 本實用新型屬于汽車照明技術領域，具體涉及一種通用型LED前照燈遠光光源模 組。
【背景技術】
[0002] 目前，汽車上使用的LED前照燈的遠光部分主要包括燈殼和位于燈殼內的曲面遠 光配光鏡、散熱座、LED遠光光源板，散熱座的后端部分從曲面遠光配光鏡的尾部穿出，LED 遠光光源板貼裝于散熱座的前端部分，LED遠光光源板上具有遠光光源主芯片，遠光光源主 芯片發出的光經曲面遠光配光鏡配光后射出。這種LED前照燈存在如下問題：（1)曲面遠光 配光鏡根據不同車的造型進行設計，每一款車都必須進行單獨配光，開模數量龐大，大大增 加了LED前照燈的開發成本，降低了市場競爭力；（2)需要很長時間去驗證曲面遠光配光鏡 是否滿足相應的法律法規，從而大大延長了 LED前照燈的開發周期，降低了市場競爭優勢， 甚至喪失克爭力。
[0003] CN103453423A公開了一種LED汽車前照燈遠光光學模組，其包括LED光源、反射器、 透鏡和由鋁合金制成的散熱器，散熱器上設置有用于安置反射器的平臺，反射器上設有鏤 空部，LED光源設置在鏤空部處，且LED光源與平臺相連，反射器包括反光杯體，透鏡為平凸 透鏡，包括入射面和外凸面，外凸面呈橢球面狀，透鏡通過透鏡支架固定在散熱器上。這種 LED汽車前照燈遠光光學模組雖然可以作為一個整體固定在燈殼內的車燈底座（即散熱座） 上使用，但是卻存在如下問題：（1)LED光源發出的光需要經過反射器、透鏡進行多次聚光， 光能量損失較多；（2)不具有通用性，占用空間大，只能在特定投射型車燈上使用，不能在反 射型車燈上使用。

【發明內容】

[0004] 本實用新型的目的是提供一種通用型LED前照燈遠光光源模組，以縮短LED前照燈 的開發周期，降低開發成本，同時減少光能量損失，增強通用性。
[0005] 本實用新型所述的通用型LED前照燈遠光光源模組，包括遠光光源主芯片、芯片固 定件、遠光反射器、燈罩、散熱部件和與車燈底座固定連接的燈體固定件;所述芯片固定件 為一體成型結構，包括連接桿、后側面中部與連接桿的前端垂直連接的第一豎直板和后邊 與第一豎直板的上邊連接且向前上方傾斜的傾斜板，連接桿裝配在燈體固定件上，連接桿 的后端與散熱部件固定連接;所述遠光光源主芯片固定在傾斜板的前部下方，遠光反射器 的反射鏡位于遠光光源主芯片下方，遠光反射器的后部與第一豎直板固定連接，遠光反射 器的前端連接燈罩，遠光光源主芯片發出的光經反射鏡反射后穿過燈罩射出。
[0006] 所述連接桿的中部具有限位臺階、后部設置有外螺紋;所述燈體固定件為一體成 型結構，包括固定板和與固定板錯開平行的兩個支耳，其中一個支耳與固定板的左邊緣通 過一塊垂直的弧形支撐板連接，另一個支耳與固定板的右邊緣通過另一塊垂直的弧形支撐 板連接，固定板的中心開設有供連接桿的后部穿過且與連接桿的中部配合的過孔，固定板 的邊緣開設有出線缺口（方便遠光光源主芯片的連接線引出），兩個支耳上都開設有與車燈 底座固定連接的連接孔;所述連接桿的后部穿過過孔，連接桿的中部位于過孔內，且限位臺 階的端面與燈體固定件抵靠，連接桿通過限位臺階的限位以及外螺紋與鎖緊螺母的配合而 與燈體固定件固定連接。
[0007] 所述燈罩的外徑小于或者等于60mm(即遠光光源模組的出光方向外口徑尺寸彡 60_)，所述燈罩到連接桿的后端的距離小于或者等于120_。
[0008] 遠光反射器的配光采用全反射式，遠光反射器的反射鏡的反射面由30塊自由曲面 拼合而成，其基面為旋轉拋物面，根據遠光光源主芯片的光強分布、目前的LED前照燈的曲 面配光鏡的大小以及距離光源25m處的配光屏上的圖案來確定遠光反射器的相關參數，遠 光光源主芯片位于遠光反射器的焦點20mm范圍內，反射鏡的反射面到第一豎直板的前側面 的距離范圍為18~43mm。遠光光源主芯片發出的光能量全部經過遠光反射器的反射鏡反射 后穿過燈罩射出，能滿足GB 25991-2010汽車用LED前照燈的遠光配光要求。
[0009] 為了遮住遠光光源主芯片上的電路元器件以及焊接部位，避免影響前照燈遠光光 源模組的外觀質量，所述遠光光源主芯片的下方設有遮光板，遮光板的中心開設有供遠光 光源主芯片發出的光通過的通孔，遮光板與遠光光源主芯片一起通過連接螺栓與連接螺母 的配合而固定在傾斜板的前部下方。
[0010] 為了防止連接桿轉動，所述過孔為與連接桿的中部形狀相匹配的圓角矩形孔。 [0011]為了使芯片固定件的散熱性能更好，所述遠光反射器的后部與第一豎直板的前側 面之間留有散熱空間，所述第一豎直板的前側面和傾斜板的上側面都設有若干根散熱柱。
[0012] 為了加快遠光光源主芯片的散熱，所述遠光光源主芯片與傾斜板的連接面之間涂 有導熱硅膠。
[0013] 為了能更好的使遠光光源主芯片產生的熱量通過散熱部件傳到空氣中，所述散熱 部件為銅編織帶，且通過螺栓與螺母的配合而固定在連接桿的后端。
[0014] 為了方便反射鏡與第一豎直板的拆卸，所述反射鏡的后部通過連接螺釘與第一豎 直板固定連接。
[0015] 為了增加遠光反射器與燈罩的連接密封性，所述遠光反射器的前端與燈罩卡接， 并通過膠水密封，該膠水為高強度膠水。
[0016] 本實用新型與現有技術相比，具有如下效果：
[0017] (1)將本實用新型用在汽車LED前照燈中，無需根據車型進行變更設計，只需一次 開模驗證，一次配光驗證，即可長期適用，縮短了汽車LED前照燈的開發周期，降低了開發成 本，提升了市場競爭力和競爭靈活性。
[0018] (2)本實用新型體積小，通用性強，通過燈體固定件固定在車燈底座上，可完全取 代現有前照燈光源(比如鹵素燈、疝氣燈、LED前照燈），無需受配光要求限制，為整個車燈的 外形設計提供了更大的自由度，從而可以提高車燈的美感和流線型，滿足人們的不同需求。
[0019] (3)本實用新型的配光采用全反射式，遠光光源主芯片發出的光能量全部經過遠 光反射器的反射鏡反射后射出，不需要其它的輔助配光裝置進行配光，減少了能量的損耗， 提高了光能利用率，降低了光的功耗從而減少了前照燈的發熱量，使汽車LED前照燈的使用 壽命更長。
【附圖說明】

[0020]圖1為本實用新型的軸測圖。
[0021 ]圖2為本實用新型的縱向截面示意圖。
[0022] 圖3為本實用新型的橫向截面示意圖。
[0023] 圖4為本實用新型的燈體固定件的軸測圖。
[0024] 圖5為本實用新型的遠光反射器的主視圖。
[0025] 圖6為本實用新型的遠光反射器的反射鏡的基面示意圖。
[0026] 圖7為白光LED朗伯體光源光強分布示意圖。
【具體實施方式】
[0027] 下面結合附圖對本實用新型作詳細說明。
[0028] 如圖1至圖5所示的通用型LED前照燈遠光光源模組，包括遠光光源主芯片1、遮光 板2、芯片固定件4、遠光反射器3、燈罩13、散熱部件9和與車燈底座11固定連接的燈體固定 件10;散熱部件9為銅編織帶，遮光板2的中心開設有供遠光光源主芯片1發出的光通過的通 孔。
[0029] 芯片固定件4為一體成型結構，包括連接桿4-2、后側面中部與連接桿4-2的前端垂 直連接的第一豎直板4-1、后邊與第一豎直板4-1的上邊連接且向前上方傾斜的傾斜板4-3 以及下邊與傾斜板4-3的前邊連接的第二豎直板4-4,第一豎直板4-1的前側面和傾斜板4-3 的上側面都設有若干根散熱柱;連接桿4-2的中部具有限位臺階，連接桿4-2的后部設置有 外螺紋。
[0030] 參見圖2,遮光板2位于遠光光源主芯片1的下方，遮光板2與遠光光源主芯片1 一起 通過連接螺栓14、連接螺母12固定在傾斜板4-3的前部下方，遠光光源主芯片1與傾斜板4-3 的連接面之間涂有高導熱硅膠(采用BC-6100RTV導熱硅酮膠），遠光反射器3的反射鏡3-1位 于遠光光源主芯片1下方，遠光反射器3的后部與第一豎直板4-1的前側面之間留有散熱空 間，遠光反射器3的后部與第一豎直板4-1通過三顆連接螺釘5固定連接，反射鏡3-1的反射 面到第一豎直板4-1的前側面的距離范圍為18~43mm(即反射鏡3-1的反射面到第一豎直板 4-1的前側面的最小距離a為18mm，反射鏡3-1的反射面到第一豎直板4-1的前側面的最大距 離b為43mm)，遠光反射器3的前端卡接燈罩13,并用高強度膠水密封，遠光光源主芯片1發出 的光經反射鏡3-1反射后穿過燈罩13射出。
[0031] 燈體固定件10為一體成型結構，包括固定板10-1和與固定板10-1錯開平行的兩個 支耳10-2,其中一個支耳10-2與固定板10-1的左邊緣通過一塊垂直的弧形支撐板10-6連 接，另一個支耳10-2與固定板10-1的右邊緣通過另一塊垂直的弧形支撐板10-6連接，固定 板10-1的中心開設有供連接桿4-2的后部穿過且與連接桿4-2的中部配合的過孔10-3,過孔 10-3為與連接桿4-2的中部形狀相匹配的圓角矩形孔，固定板10-1的邊緣開設有出線缺口 10-5,兩個支耳10-2上都開設有與車燈底座11固定連接的連接孔10-4。
[0032] 在裝配時，連接桿4-2的后部依次穿過車燈底座11的中心孔、燈體固定件10的過孔 10-3,連接桿4-2的中部穿過車燈底座11的中心孔，且位于過孔10-3內，限位臺階的端面與 燈體固定件10抵靠，連接桿4-2通過限位臺階的限位以及外螺紋與鎖緊螺母6的配合而與燈 體固定件10固定連接，燈體固定件10通過兩顆連接螺釘5與兩個連接孔10-4的配合而與車 燈底座11固定連接，連接桿4-2的后端與散熱部件9通過螺栓7與螺母8的配合而固定連接。
[0033] 如圖5所示，遠光反射器3的配光采用全反射式，遠光反射器3的反射鏡3-1的反射 面由30塊自由曲面拼合而成，其基面為旋轉拋物面，根據遠光光源主芯片1的光強分布、目 前的LED前照燈的曲面配光鏡的大小以及距離光源25m處的配光屏上的圖案來確定遠光反 射器的相關參數，遠光反射器的相關參數的確定方法涉及光反射定律、光能傳遞原理、材料 學和微積分等多學科知識，屬于現有技術。
[0034] 目前汽車前照燈的類型可分為反射型和投射型兩大類。幾何尺寸如下：
[0035]反射型前照燈:絕大多數反射型前照燈配光鏡出光口徑多70mm，燈殼深度尺寸< 120mm；
[0036] 投射型前照燈:絕大多數投射型前照燈配光鏡出光口徑多60mm，燈殼深度尺寸< 150mm；
[0037] 為了讓LED前照燈遠光光源模組得以普及和推廣，提高通用性能，LED前照燈遠光 光源模組的外形尺寸須同時滿足以上兩個苛刻的必要條件：即LED前照燈遠光光源模組出 光方向外口徑尺寸彡60mm，燈罩13到連接桿4-2的后端的距離尺寸彡120mm。
[0038] 如圖6所示，遠光反射器3的反射鏡3-1的基面(即旋轉拋物面)方程為X2+Y2 = 4FZ，
[0039] 為提高光的利用效率，遠光光源主芯片1位于遠光反射器3的焦點20mm范
[0040] 圍內；其中，D、H和
Θ分別為旋轉拋物面的口徑、深度和包角
[0044] -般白光LED朗伯體光源光強分布參照圖7，選擇光強分布為朗伯分布光源，發光 面法向最大光強為io,光線與法線為
時的光強為i￡ = i〇cose，則其總光通量為：
[0046]被遠光反射器3的反射鏡3-1反射的光通量為
[0048]假設遠光反射器3為理想反射器，則其光能利用率η可表示為：
[0050]理論上，包角越大，光能利用效率越高，同時遠光反射器的反射鏡加工制造會越來 越困難。實際上，當包角θ>110°時，光能利用率就不會很明顯地隨著包角的增大而提高；因 此，將包角定義為11〇°，既可以有效提高光能利用效率，又可以使遠光反射器的反射鏡加工 制造不會過于困難。
[0051 ] 結合以上方程，可得D = 2.8F。
[0052] 由于LED前照燈遠光光源模組出光方向外口徑尺寸彡60mm，深度尺寸彡120mm，取 LED前照燈遠光光源模組的出光方向外口徑尺寸=50mm，則焦距F = 50/2.8 = 17.85mm，取F =18mm〇
[0053] 遠光光源主芯片1發出的光能量全部經過遠光反射器3的反射鏡反射后穿過燈罩 13射出，能滿足GB 25991-2010汽車用LED前照燈的遠光配光要求。
【主權項】
1. 一種通用型LED前照燈遠光光源模組，包括遠光光源主芯片（1)、芯片固定件(4)、遠 光反射器(3)、燈罩(13)、散熱部件(9)和與車燈底座（11)固定連接的燈體固定件（10)，其特 征在于： 所述芯片固定件(4)為一體成型結構，包括連接桿(4-2)、后側面中部與連接桿的前端 垂直連接的第一豎直板(4-1)和后邊與第一豎直板的上邊連接且向前上方傾斜的傾斜板 (4-3)，連接桿(4-2)裝配在燈體固定件（10)上，連接桿(4-2)的后端與散熱部件(9)固定連 接； 所述遠光光源主芯片（1)固定在傾斜板(4-3)的前部下方，遠光反射器(3)的反射鏡(3- 1) 位于遠光光源主芯片（1)下方，遠光反射器(3)的后部與第一豎直板(4-1)固定連接，遠光 反射器(3)的前端連接燈罩（13)，遠光光源主芯片（1)發出的光經反射鏡(3-1)反射后穿過 燈罩(13)射出。2. 根據權利要求1所述的通用型LED前照燈遠光光源模組，其特征在于:所述連接桿(4- 2) 的中部具有限位臺階、后部設置有外螺紋;所述燈體固定件（10)為一體成型結構，包括固 定板(10-1)和與固定板(10-1)錯開平行的兩個支耳(10-2)，其中一個支耳(10-2)與固定板 (10-1)的左邊緣通過一塊垂直的弧形支撐板（10-6)連接，另一個支耳（10-2)與固定板（ΙΟ-?) 的右邊緣通過另一塊垂直的弧形支撐板 (10-6) 連接， 固定板 (10-1) 的中心開設有供連接 桿(4-2)的后部穿過且與連接桿的中部配合的過孔（10-3)，固定板（10-1)的邊緣開設有出 線缺口（10-5)，兩個支耳（10-2)上都開設有與車燈底座（11)固定連接的連接孔（10-4);所 述連接桿(4-2)的后部穿過過孔（10-3)，連接桿(4-2)的中部位于過孔（10-3)內，且限位臺 階的端面與燈體固定件（10)抵靠，連接桿(4-2)通過限位臺階的限位以及外螺紋與鎖緊螺 母(6)的配合而與燈體固定件(10)固定連接。3. 根據權利要求1所述的通用型LED前照燈遠光光源模組，其特征在于：所述燈罩（13) 的外徑小于或者等于60mm，所述燈罩（13)到連接桿（4-2)的后端的距離小于或者等于 120mm〇4. 根據權利要求1所述的通用型LED前照燈遠光光源模組，其特征在于：所述遠光反射 器(3)的配光采用全反射式，遠光反射器(3)的反射鏡(3-1)的反射面由多塊自由曲面拼合 而成，其基面為旋轉拋物面，遠光光源主芯片（1)位于反射鏡(3-1)的焦點20mm范圍內，反射 鏡(3-1)的反射面到第一豎直板(4-1)的前側面的距離范圍為18~43_。5. 根據權利要求1所述的通用型LED前照燈遠光光源模組，其特征在于：所述遠光光源 主芯片（1)的下方設有遮光板(2)，遮光板(2)的中心開設有供遠光光源主芯片（1)發出的光 通過的通孔，遮光板(2)與遠光光源主芯片（1) 一起通過連接螺栓（14)與連接螺母（12)的配 合而固定在傾斜板(4-3)的前部下方。6. 根據權利要求2所述的通用型LED前照燈遠光光源模組，其特征在于：所述過孔（10- 3) 為與連接桿(4-2)的中部形狀相匹配的圓角矩形孔。7. 根據權利要求2-6任一所述的通用型LED前照燈遠光光源模組，其特征在于:所述遠 光反射器(3)的后部與第一豎直板(4-1)的前側面之間留有散熱空間，所述第一豎直板(4-1)的前側面和傾斜板(4-3)的上側面都設有若干根散熱柱。8. 根據權利要求7所述的通用型LED前照燈遠光光源模組，其特征在于：所述遠光光源 主芯片（1)與傾斜板(4-3)的連接面之間涂有導熱硅膠。9. 根據權利要求7所述的通用型LED前照燈遠光光源模組，其特征在于:所述散熱部件 (9)為銅編織帶，且通過螺栓(7)與螺母(8)的配合而固定在連接桿(4-2)的后端。10. 根據權利要求7所述的通用型LED前照燈遠光光源模組，其特征在于:所述遠光反射 器(3)的后部通過連接螺釘(5)與第一豎直板(4-1)固定連接;所述遠光反射器(3)的前端與 燈罩(13)卡接，并通過膠水密封。
【文檔編號】F21W101/02GK205716870SQ201620435007
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年5月13日
【發明人】李哲權, 劉昌全, 程長虹
【申請人】重慶長星光電子制造有限公司