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技术领域

本发明涉及车辆照明技术领域，尤其涉及LED汽车前照灯。

背景技术

LED光源是一种高效率，长寿命，响应快、抗震性强的绿色光源。广 泛应用于汽车尾灯、日行灯、指示灯等。

然而在汽车前照灯领域的应用，尚在起步阶段，主要原因是在具体实 施过程中，各种工程技术问题如配光设计、光效、散热、应力、体积等方 面还没有得到很好的解决，光学(配光)设计就是其中的难点之一。

传统的汽车前照灯对于卤素灯、氙气灯配光设计方式，主要有三种：

(1)抛物面反射镜:加工较易实现，然而体积大、配光自由度小，目 前主要应用在远光前照灯中；

(2)自由曲面反射镜:包含很多非对称结构单元、加工难度较高；

(3)复合椭球反光杯、整形档光板、透镜三组单元组成:复合椭球反 光杯包含很多非对称结构单元、加工难度较高，在面向批量制造时，由于 制造容差小、品质保证方面有较多的局限性。

发明内容

本发明提供了一种LED汽车前照灯，包括LED光源、锥形集光器、 聚光镜，所述LED光源对应所述锥形集光器的入光端面，所述聚光镜对应 所述锥形集光器的出光端面。

作为本发明的进一步改进，该汽车前照灯还包括复合整形档光板，所 述LED光源为三个，三个LED光源分别为第一LED光源、第二LED光 源、第三LED光源，所述锥形集光器为三个，三个锥形集光器分别为第一 锥形集光器、第二锥形集光器、第三锥形集光器，所述第一LED光源对应 所述第一锥形集光器的入光端面，所述第一锥形集光器的出光端面对应所 述复合整形档光板一端，所述第二LED光源对应所述第二锥形集光器的入 光端面，所述第二锥形集光器的出光端面对应所述复合整形档光板一端， 所述第三锥形集光器位于所述复合整形档光板内部，所述第三LED光源对 应所述第三锥形集光器的入光端面，所述聚光镜位于所述复合整形档光板 另一端。

作为本发明的进一步改进，所述复合整形档光板左右侧高度差H1， 0.1mm≦H1≦1mm。

作为本发明的进一步改进，所述复合整形档光板上边沿至第三锥形集 光器的高度差H2，0.5mm≦H2≦2.5mm。

作为本发明的进一步改进，所述复合整形档光板左右侧夹角a'， a'＝135°或a'＝165°。

作为本发明的进一步改进，所述复合整形档光板内半径R，15mm≦R ≦60mm。

作为本发明的进一步改进，所述锥形集光器包括内反射锥形集光器、 内全反射锥形集光器。

作为本发明的进一步改进，在所述锥形集光器中，光线角度关系的计 算公式：B＝A-2C*N，A为LED光源出射光线初始角度，B为LED光源出 射光线离开锥形集光器右端面的出射角度，C为锥形集光器侧面与中心轴 的角度，N为光线在锥形集光器中反射的次数。

作为本发明的进一步改进，所述锥形集光器的长度D和LED光源的 关系为：D≧ΦL*3，ΦL表示LED光源有效发光区直径。

本发明的有益效果是：本发明的LED汽车前照灯的光学效率高、结构 简单、工程制造易于实现，值的推广应用。

附图说明

图1是本发明的第一个实施例的结构示意图；

图2是本发明的第二个实施例的立体示意图；

图3是本发明的第二个实施例的结构示意图；

图4是本发明的第二个实施例的剖面结构示意图；

图5是本发明的第三个实施例的立体示意图；

图6是本发明的第三个实施例的结构示意图；

图7是本发明的第三个实施例的剖面结构示意图；

图8是本发明的锥形集光器工作原理示意图；

图9是本发明的LED光源的发光示意图；

图10是本发明的复合整形档光板剖面结构示意图；

图11是本发明的复合整形档光板结构示意图；

图12是《GB25991汽车用LED前照灯》Ⅲ区配光要求图。

图13是本发明的聚光镜结构示意图。

具体实施方式

针对LED灯面光源，光束角均大于120度的光学特性，和《GB25991 汽车用LED前照灯》的指标要求。

本发明提出一种有别于复合椭球反光杯的光学效率高、结构简单、工 程制造易于实现的LED汽车前照灯。

如图1所示，作为本发明的第一个实施例，该LED汽车前照灯为LED 远光前照灯，包括LED光源1、锥形集光器2、聚光镜3，所述LED光源 1对应所述锥形集光器2的入光端面，所述聚光镜3对应所述锥形集光器2 的出光端面。

如图2至4所示，作为本发明的第二个实施例，该LED汽车前照灯为 LED近光前照灯，包括复合整形档光板4，所述LED光源1为三个，三个 LED光源1分别为第一LED光源5、第二LED光源6、第三LED光源7， 所述锥形集光器2为三个，三个锥形集光器2分别为第一锥形集光器8、 第二锥形集光器9、第三锥形集光器10，所述第一LED光源5对应所述第 一锥形集光器8的入光端面，所述第一锥形集光器8的出光端面对应所述 复合整形档光板4一端，所述第二LED光源6对应所述第二锥形集光器9 的入光端面，所述第二锥形集光器9的出光端面对应所述复合整形档光板 4一端，所述第三锥形集光器10位于所述复合整形档光板4内部，所述第 三LED光源7对应所述第三锥形集光器10的入光端面，所述聚光镜3位 于所述复合整形档光板4另一端。

如图5至7所示，作为本发明的第三个实施例，该LED汽车前照灯也 是LED近光前照灯，第三个实施例与第二个实施例不同之处在于第一LED 光源5、第二LED光源6、第一锥形集光器8、第二锥形集光器9的放置 角度与第二个实施例是不同的。

LED光源1：提供足够的光通量、通过配光设计，满足《GB25991汽 车用LED前照灯》远光、近光前照灯的指标要求。

锥形集光器2：收集LED光源1出射的光通量、减小LED光源1出 射光束角、利于聚光镜3的配光设计；锥形集光器2有两种实现方式：内 全反射和内反射。其特点是：光能利用率高、体积小、照度均匀。

在锥形集光器2中：

(1).内全反射：采用高透光、高折射率光学材料制成锥形集光器2、 LED光源1光线进入其中，在里面发生全反射，直到锥形集光器2出光端 面。

(2).内反射：锥形集光器2做成空腔结构，在内壁镀高反射膜层。

(3).LED光源1不同发光区的光线，在锥形集光器2多数反射混合， 在出光端面有更均匀的照度分布。

(4).快速减小LED光源1的光束角度，有利于聚光镜3的配光设计， 其中，如图8所示，A为LED光源1出射光线初始角度，B为LED光源 1出射光线离开锥形集光器2右端面的出射角度，C为锥形集光器2侧面 与中心轴的角度，N为光线在锥形集光器2中反射的次数，那么光线角度 关系的计算公式：B＝A-2C*N。

如图9所示，锥形集光器2的长度D和LED光源1的关系：D≧ΦL*3。

在图9中，斜线区为LED光源1有效发光区，ΦL是LED光源1有 效发光区直径。

如图10和图11所示，在复合整形档光板4中：

(1).对锥形集光器2出射端的光束进行整形，形成明暗截止线。

(2).所述复合整形档光板4左右侧高度差H1，0.1mm≦H1≦1mm。

(3).所述复合整形档光板4上边沿至第三锥形集光器10的高度差 H2，0.5_mm≦H2≦2.5_mm。

(4).所述复合整形档光板4左右侧夹角a'，a'＝135°或a'＝165°。

(5).所述复合整形档光板4内半径R，15mm≦R≦60mm。

复合整形档光板4复合了锥形集光器结构在其中，对《GB25991汽车 用LED前照灯》要求的Ⅲ区进行独立配光，使得Ⅲ区的照度高低可调、照 度均匀。利于驾驶员观察道路标志和指示牌。

图12是《GB25991汽车用LED前照灯》Ⅲ区配光要求图。

经实验，本发明的LED汽车前照灯对25米远处检测接收屏的进行测 验，Ⅲ区的照度均匀、照度可调节，有利于驾驶员观察道路标志和指示牌， 对路边行人也有警示作用，光强度柔和、不伤眼睛。

聚光镜3：根据锥形集光器2的光学特性进行设计，对达到复合整形 档光板4的光束进行分配、使得在25米远的接收屏上的照度分布，满足 《GB25991汽车用LED前照灯》指标要求，如图13所示的聚光镜3。

镜片面型数据：

其中， C = 1 R ]]>

1.非球面S1：R1：

2.非球面S2：R2：

3.1.5 ≤ | R 1 R 2 | ≤ 5 : ]]>

实验用的接收屏：位于前照灯前端25米处，长宽均大于8m*4m。

本发明在复合整形档光板4结构中复合了锥形集光器，及具体定义了 其参数范围，对国标《GB25991汽车用LED前照灯》Ⅲ区进行独立配光， 获得照度均匀、满足国标要求的方法。

本发明采用锥形集光器2对LED光源1出射光束进行高效率收集、快 速减小光束出射角计算方法，得到均匀光照度分布、利于聚光镜配光设计。

本发明采用锥形集光器方式，可以应用在LED远光前照灯、LED近 光前照灯、LED远近一体汽车前照灯的配光设计中。

本发明的LED汽车前照灯的光学效率高、结构简单、工程制造易于实 现，值的推广应用。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说 明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术 领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若 干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。