一種車燈光源、透鏡及透鏡的制造方法與流程

文檔序號：12436040閱讀：785來源：國知局

本發明涉及LED車燈，尤其是一種車燈光源、透鏡及透鏡的制造方法。

背景技術：

現有車燈也有集成遠近光一體的，其光學系統可以分為透射式和直射式。投射式照明結構由LED、反射器、非球面透鏡以及光型擋板組成，坐標原點在LED發光面中心，即LED發光面的中心處為坐標原點；反射器（橢球反射器）的第一焦點與坐標原點相同，LED發出的光線經橢球反射器反射后匯聚于該反射器的第二焦點處，經過光型擋板遮擋光線后，光線經過非球面透鏡折射至車輛正前方，形成法規所需光型的明暗截止線；非球面透鏡的焦點位于橢球反射器的第二焦點處；遠光切換的時候需要增加電機進行切換。投射式光學系統的缺點：1、反光碗加工工藝比較繁瑣，且需要電鍍，污染大；2、近光燈設計時候需要增加擋板來實現，光的利用率低；3、遠光燈設計的時候需要通過電機切換來實現，結構較為復雜。遠近光切換直射式光學系統的原理：近光采用在光學路徑上增加擋光片作出15或45度截止線（LED發光經過擋板切割然后經過凸透鏡折射后形成光型，凸透鏡的焦點在擋板上），然后加其他透鏡或反光碗進行補光；遠光采用透鏡或者反光碗來實現。直射式光學系統的缺點：1、需要擋板來輔助做近光截止線，結構復雜，光的利用率低；2、需要其他透鏡或者光學件來輔助補光實現近光；3、光光學件和近光不是一體的，需要分別加工生，生產加工復雜。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種車燈光源、透鏡及透鏡的制造方法，使車燈的結構更簡單，生產成本更低。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案是：一種車燈光源，包括透鏡和LED燈珠；所述透鏡的入射面為平面，透鏡的出射面包括第一出射曲面、第二出射曲面和第三出射曲面，第一曲面位于透鏡的下半部分，第二出射曲面和第三出射曲面位于透鏡的上半部分，第二出射曲面位于第一出射曲面的左上方，第三出射曲面位于第一出射曲面的右上方；第一出射曲面用于形成近光光型水平截止線以下的光斑，第二出射曲面用于形成15度角截止線，第三出射曲面用于形成遠光光型的中心光斑；第一出射曲面與第二出射曲面的焦點重合且形成透鏡的第一焦點，第三出射曲面的焦點形成透鏡的第二焦點，LED燈珠包括設置在第一焦點處的第一LED燈珠和設置在第二焦點處的第二LED燈珠，第一LED燈珠與第一出射曲面和第二出射曲面配合形成近光光型，第一LED燈珠與第一出射曲面和第二出射曲面配合以及第二LED燈珠與第三出射曲面配合形成遠光光型。本發明特殊的透鏡結構，在沒有反光杯和擋板的情況下可形成近光光型和遠光光型，減少了反光杯電鍍的工序，整個生產過程更環保；車燈結構減少了擋光片，直接實現近光，沒有擋板對出光的阻擋，提高光的利用率；減少了電機實現遠近光的切換，降低了成本；不需要反光杯，也不需要擋板，只需要一個透鏡，車燈的體積更小。

作為改進，第一焦點的坐標（X，Y，Z）為（0，1.5，0）；第二焦點的坐標（X，Y，Z）為（14，15，0）。

作為改進，所述第一LED燈珠采用1000LM以上的LED燈珠；第二LED燈珠采用700LM以上的LED燈珠。

為解決上述技術問題，本發明另一技術方案是：一種車燈光源的透鏡，所述透鏡的入射面為平面，透鏡的出射面包括第一出射曲面、第二出射曲面和第三出射曲面，第一曲面位于透鏡的下半部分，第二出射曲面和第三出射曲面位于透鏡的上半部分，第二出射曲面位于第一出射曲面的左上方，第三出射曲面位于第一出射曲面的右上方；第一出射曲面用于形成近光光型水平截止線以下的光斑，第二出射曲面用于形成15度角截止線，第三出射曲面用于形成遠光光型的中心光斑；第一出射曲面與第二出射曲面的焦點重合且形成透鏡的第一焦點，第三出射曲面的焦點形成透鏡的第二焦點。本發明特殊的透鏡結構，在沒有反光杯和擋板的情況下可形成近光光型和遠光光型，減少了反光杯電鍍的工序，整個生產過程更環保；車燈結構減少了擋光片，直接實現近光，沒有擋板對出光的阻擋，提高光的利用率；減少了電機實現遠近光的切換，降低了成本；不需要反光杯，也不需要擋板，只需要一個透鏡，車燈的體積更小。

作為改進，第一焦點的坐標（X，Y，Z）為（0，1.5，0）；第二焦點的坐標（X，Y，Z）為（14，15，0）。

本發明透鏡的制造方法，包括以下步驟：

（1）通過Matlab軟件對透鏡的建模計算公式進行程序輸入，然后通過Matlab軟件的計算得出透鏡曲面的數據點文件；

（2）然后把數據點文件導入到機械軟件進行點的縫合并生產文件；

（3）將縫合好的文件導入到光學軟件LucidShape進行光學法規模擬并調整；

透鏡在Matlab軟件下的建模方法如下：入射光線IN向量與透鏡曲面交于一點L(x,z)，出射率α1、α2 分別為入射光線和折射光線與法線的夾角；根據三角公式推導，得到 sinα和cosα的 tanα表達式；又由于光線經過透鏡射入空氣，空氣折射率為 1，設透鏡材質折射為n則折射率公式變形為：

A1='n*tanα1/tanα2'；（1）

A2='sqrt((1+tanα2^2)/(1+tanα1^2))'； (2)

Y='A1*A2=1'；

由于α1、α2分別為入射光線、折射光線與法線的夾角，根據兩直線夾角公式，設法線斜率為m2，則入射光線斜率為tanφ2，折射光線斜率為tanα3，變換后得到表達式為：

-->a1='(tanα3-m2)^2+(1+m2tanα3)^2'；

a2='(tanφ2-m2)^2+(1+m2tanφ 2)^2'；(3)

B1=sqrt(A1/A2)；

B2=A2；

將公式（3）代回公式（2）得到：

Y2=Struct('N1','n*(tanφ -m2)/((tanφ -m2))');（4）

Y2=B1；（5）

用換元法，使B1=k，解出法線斜率為m2；

m2=（ n*k*tanφ2-sinα3）/（ n*cosφ2-cosα3）；（6）

根據導數定義，公式（6）中法線斜率為m2，角φ2、角α3的正余弦用微分方程式來表示：

sinφ2=z/sqrt(x^2+z^2)；(7)

cosφ2=x/sqrt(x^2+z^2)；(8）

sinα3=（ H-z） /sqrt((xr-x)^2+(H-z)^2)； (9)

cosα3=(xr-x)/sqrt((xr-x)^2+(H-z)^2) ；(10)

變換為：

D(z)/D(x)=(n*tanφ2-sinα3)/（ n*cosφ2-cosα3）；（11）。

本發明與現有技術相比所帶來的有益效果是：

本發明特殊的透鏡結構，在沒有反光杯和擋板的情況下可形成近光光型和遠光光型，減少了反光杯電鍍的工序，整個生產過程更環保；車燈結構減少了擋光片，直接實現近光，沒有擋板對出光的阻擋，提高光的利用率；減少了電機實現遠近光的切換，降低了成本；不需要反光杯，也不需要擋板，只需要一個透鏡，車燈的體積更小。

附圖說明

圖1為透鏡配光圖。

圖2為透鏡入射面示意圖。

圖3為透鏡出射面示意圖。

具體實施方式

下面結合說明書附圖對本發明作進一步說明。

一種車燈光源，包括透鏡和LED燈珠。如圖2、3所示，所述透鏡的入射面1為平面且入射面1為圓形。透鏡的出射面2為異形面，其包括第一出射曲面21、第二出射曲面22和第三出射曲面23，第一曲面位于透鏡的下半部分，第二出射曲面22和第三出射曲面23位于透鏡的上半部分，第二出射曲面22位于第一出射曲面21的左上方，第三出射曲面23位于第一出射曲面21的右上方。第一出射曲面21和與其對應的入射面形成一個透鏡部分，第一出射曲面21用于形成近光光型水平截止線以下的光斑。第二出射曲面22和與其對應的入射面形成一個透鏡部分，第二出射曲面22用于形成15度角截止線。第三出射曲面23和與其對應的入射面形成一個透鏡部分，第三出射曲面23用于形成遠光光型的中心光斑。第一出射曲面21與第二出射曲面22的焦點重合且形成透鏡的第一焦點，第三出射曲面23的焦點形成透鏡的第二焦點，第一焦點的坐標（X，Y，Z）為（0，1.5，0）；第二焦點的坐標（X，Y，Z）為（14，15，0）。LED燈珠包括設置在第一焦點處的第一LED燈珠和設置在第二焦點處的第二LED燈珠，第一LED燈珠與第一出射曲面21和第二出射曲面22配合形成近光光型，第一LED燈珠與第一出射曲面21和第二出射曲面22配合以及第二LED燈珠與第三出射曲面23配合形成遠光光型。所述第一LED燈珠采用1000LM以上的LED燈珠；第二LED燈珠采用700LM以上的LED燈珠。