一種近光加寬光型的全內反射式單透鏡led照明裝置製造方法
2023-12-10 11:07:22
一種近光加寬光型的全內反射式單透鏡led照明裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種近光加寬光型的全內反射式單透鏡LED照明裝置,包括加寬光型透鏡、近光燈支架、加寬光型透鏡支撐架、加寬光型透鏡蓋板、散熱器、LED，所述散熱器與近光燈支架固定連接，所述的LED設置在近光燈支架的安裝面中間且位於加寬光型透鏡的對稱旋轉軸處，LED底部與散熱器相連接，所述加寬光型透鏡通過加寬光型透鏡蓋板固定在加寬光型透鏡支撐架上，所述加寬光型透鏡支撐架固定在近光燈支架安裝面四周。本實用新型使LED發出的光線經全內反射內表面折反為準直平行光，再經外表面折射至配光屏幕上，實現既定近光加寬光型，形成均勻度高的光型的同時實現較高的光能利用率。
【專利說明】—種近光加寬光型的全內反射式單透鏡LED照明裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種近光加寬光型的全內反射式單透鏡LED照明裝置，屬於汽車照明【技術領域】。
【背景技術】
[0002]加寬光型的目的在於提供明暗截止線下方較寬的補充照明，使明暗截止線以下、D區以上的光照度增加，從而達到符合法規的較寬光型。因此，加寬光型的照度應儘可能平均，且較短較扁的矩形光型，同時使得明暗截止線較明顯。目前，以LED為光源，採用單透鏡形成近光加寬光型的光學系統主要包括LED，平凸透鏡，支撐架，散熱器。其中採用的透鏡內表面為平面，外表面為自由曲面，這種結構要想得出合乎法規的加寬光型，需要LED與透鏡的距離較遠，透鏡的體積比較大，一方面這種結構造成照明裝置體積大，另一方面內表面為平面，不能很好的收集光能，光型均勻度不高，光能利用率比較低。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的是針對上述現象，本實用新型提供了一種用於形成汽車近光加寬光型的全內反射式單透鏡LED照明裝置，該裝置不僅使得現有的用於形成汽車近光加寬光型的LED照明裝置的結構體積減小，而且使得加寬光型均勻度更高，提高光能利用率。
[0004]本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是:
[0005]一種近光加寬光型的全內反射式單透鏡LED照明裝置，包括加寬光型透鏡、近光燈支架、加寬光型透鏡支撐架、加寬光型透鏡蓋板、散熱器、LED，所述散熱器與近光燈支架固定連接，所述的LED設置在近光燈支架的安裝面中間且位於加寬光型透鏡的對稱旋轉軸處，LED底部與散熱器相連接，所述加寬光型透鏡通過加寬光型透鏡蓋板固定在加寬光型透鏡支撐架上，所述加寬光型透鏡支撐架固定在近光燈支架安裝面四周，所述加寬光型透鏡包括圓錐臺部及內凹地設置在圓錐臺部大端的自由曲面部，所述圓錐臺部(旋轉中心設置有圓柱腔，所述圓柱腔的右端設置有內凹的準直曲線部，所述圓錐臺部的錐面內側設置有用於反射光線的透鏡全內反射面，所述LED位於圓柱腔開口處且距離準直曲線部位12mm。
[0006]進一步地，所述自由曲面部包括第一曲面部、第二曲面部、第三曲面部、第四曲面部，所述第一曲面部和第四曲面部對稱設置，第二曲面部和第三曲面部對稱設置，所述第二曲面部與第一曲面部和第四曲面部交界處、第三曲面部與第一曲面部和第四曲面部交界處均設置有沿自由曲面部中心向邊緣高度遞增的階梯部。
[0007]進一步地，所述圓柱腔的空腔圍壁的拔模斜度為3°。
[0008]進一步地，所述近光燈支架安裝面向前傾斜2。。
[0009]進一步地，所述LED發射至所述圓錐臺部小端邊緣處的光線與加寬光型透鏡對稱旋轉軸線的夾角為60°。
[0010]本實用新型利用全內反射內表面實現光能的收集、自由曲面外表面實現光能分配，使LED發出的光線經全內反射內表面折反為準直平行光，再經外表面折射至配光屏幕上，實現既定近光加寬光型，形成均勻度高的光型的同時實現較高的光能利用率，同時縮短了現有的用於形成汽車近光加寬光型的LED照明裝置中LED與透鏡的距離，減小了加寬光型透鏡的尺寸，使得汽車照明系統裝置體積減小，節省空間，在保證形成儘可能均勻，且較短較扁的矩形形狀的加寬光型的條件下，光能利用率高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型實施例的整裝結構示意圖。
[0012]圖2是本實用新型實施例的爆炸示意圖。
[0013]圖3是本實用新型實施例的散熱器和近光燈支架的裝配結構示意圖。
[0014]圖4是本實用新型實施例的加寬光型透鏡剖視示意圖。
[0015]圖5是本實用新型實施例的加寬光型透鏡立體結構示意圖。
[0016]圖6是本實用新型實施例的LED俯視示意圖。
[0017]圖7是本實用新型實施例中光源在加寬光型透鏡中的光跡圖。
[0018]圖8是本實用新型實施例的加寬光型透鏡俯視示意圖。
[0019]圖9是本實用新型實施例中光源經加寬光型透鏡投射在配光屏幕上的光跡分布圖。
[0020]圖中1.散熱器，2.近光燈支架，3.加寬光型透鏡支撐架，4.加寬光型透鏡蓋板，5.加寬光型透鏡，51-透鏡全內反射面，52-準直曲線部，53-空腔圍壁，54-圓錐臺部,55-自由曲面部，56-第一曲面部；57_第二曲面部；58_第三曲面部；59_第四曲面部；6.LED0
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖和具體實施例對本實用新型的實用新型目的作進一步詳細地描述，實施例不能在此一一贅述，但本實用新型的實施方式並不因此限定於以下實施例。
[0022]如圖1至圖6所示，一種近光加寬光型的全內反射式單透鏡LED照明裝置，包括加寬光型透鏡5、近光燈支架2、加寬光型透鏡支撐架3、加寬光型透鏡蓋板4、散熱器1、LED6，所述散熱器I與近光燈支架2固定連接，所述的LED6設置在近光燈支架2的安裝面中間且位於加寬光型透鏡5的對稱旋轉軸處，LED6底部與散熱器I相連接，所述加寬光型透鏡5通過加寬光型透鏡蓋板4固定在加寬光型透鏡支撐架3上，所述加寬光型透鏡支撐架3固定在近光燈支架2安裝面四周，所述加寬光型透鏡5包括圓錐臺部54及內凹地設置在圓錐臺部54大端的自由曲面部55，所述圓錐臺部54旋轉中心設置有圓柱腔，所述圓柱腔的右端設置有內凹的準直曲線部52，由費馬原理獲得，作用是將點光源發出的光線折射為平行光，其公式為:
\-\ln
[0023]r (/?) = rn -
aa cos(fi)-1/η
[0024]式中:ra為計算準直曲線距離原點(即LED)距離；β為計算中一個參量，表示入射光線角，範圍為(O?30° )，用於計算準直曲線a ;1^為初始計算時距離原點(即LED)距離，這裡rM = d ；n為透鏡材料的折射率。
[0025]為所述圓錐臺部54的錐面內側設置有用於反射光線的透鏡全內反射面51，將空腔圍壁53的折射光線全反射為平行光。如圖7所示，所述LED6位於圓柱腔開口處與準直曲線部52的距離h為12mm。
[0026]由於大功率的LED6發熱量較大，為保證加寬光型透鏡5不出現熱變形，加寬光型透鏡5與LED6的距離應越遠越好，另外，全包裹沉浸式的全內反射內表面不利於散熱，而加寬光型透鏡5太大也不便於汽車車燈使用。考慮到實際情況，加寬光型透鏡5的準直曲線部52與LED6的距離為h，為使加寬光型透鏡5的光學特性不受LED6發熱量的影響，h>10mm,本實施例取h= 12mm。因此，透鏡將只對δ角度以內的光能進行收集。
[0027]具體地，如圖5所示，所述自由曲面部55包括第一曲面部56、第二曲面部57、第三曲面部58、第四曲面部59，所述第一曲面部56和第四曲面部59對稱設置,第二曲面部57和第三曲面部58對稱設置，所述第二曲面部57與第一曲面部56和第四曲面部59交界處、第三曲面部58與第一曲面部56和第四曲面部59交界處均設置有沿自由曲面部55中心向邊緣高度遞增的階梯部。自由曲面部55採用了球面迭代構型LED能量分配機理，迭代時方向如圖8所示同時兩方向進行迭代，故而形成沿自由曲面部55中心向邊緣高度遞增的階梯部。這種迭代方法使得投射的光型照度更加均勻，否則的話投射光型出現中心地區比較暗，對角線位置的照度比較強的現象。
[0028]如圖7所示，所述圓柱腔的空腔圍壁53的拔模斜度為3°，作用是在注塑成型時給磨具提供一定的磨具拔出角度λ，為拔模方便，λ通常取3°。
[0029]如圖3所示，所述近光燈支架2安裝面向前傾斜2°。
[0030]如圖3所示，所述LED6發射至所述圓錐臺部(54)小端邊緣處的光線與加寬光型透鏡5對稱旋轉軸線的夾角δ為60°，用於更好地收集光源出射光線以及使得結構不至於過大，節省空間，δ取為60°，可使得加寬光型透鏡5的尺寸設計更小，更薄，更有利於安裝在汽車前照燈。
[0031]因所述近光燈支架2安裝面向下偏轉2°，加寬光型透鏡5與LED6也向下偏轉2°，如圖8所示，LED6光源的能量經加寬光型透鏡5的折、反射為平行光後，將該平行光的能量劃分為S1、S2、S3、S4四個部分，其在配光屏幕上的分布如圖9。
[0032]本實用新型的上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作的舉例，而並非是對本實用新型的實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型權利要求的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種近光加寬光型的全內反射式單透鏡LED照明裝置，包括加寬光型透鏡(5)、近光燈支架(2)、加寬光型透鏡支撐架(3)、加寬光型透鏡蓋板(4)、散熱器(1)、LED(6)，其特徵在於:所述散熱器(I)與近光燈支架(2)固定連接，所述的LED (6)設置在近光燈支架(2)的安裝面中間且位於加寬光型透鏡(5)的對稱旋轉軸處，LED(6)底部與散熱器(I)相連接，所述加寬光型透鏡(5)通過加寬光型透鏡蓋板(4)固定在加寬光型透鏡支撐架(3)上，所述加寬光型透鏡支撐架(3)固定在近光燈支架(2)安裝面四周，所述加寬光型透鏡(5)包括圓錐臺部(54)及內凹地設置在圓錐臺部(54)大端的自由曲面部(55)，所述圓錐臺部(54)旋轉中心設置有圓柱腔，所述圓柱腔的右端設置有內凹的準直曲線部(52)，所述圓錐臺部(54)的錐面內側設置有用於反射光線的透鏡全內反射面(51)，所述LED(6)位於圓柱腔開口處且距離準直曲線部(52)為12mm。
2.根據權利要求1所述的近光加寬光型的全內反射式單透鏡LED照明裝置，其特徵在於:所述自由曲面部(55)包括第一曲面部(56)、第二曲面部(57)、第三曲面部(58)、第四曲面部(59)，所述第一曲面部(56)和第四曲面部(59)對稱設置，第二曲面部(57)和第三曲面部(58)對稱設置，所述第二曲面部(57)與第一曲面部(56)和第四曲面部(59)交界處、第三曲面部(58)與第一曲面部(56)和第四曲面部(59)交界處均設置有沿自由曲面部(55)中心向邊緣高度遞增的階梯部。
3.根據權利要求2所述的近光加寬光型的全內反射式單透鏡LED照明裝置，其特徵在於:所述圓柱腔的空腔圍壁(51)的拔模斜度為3°。
4.根據權利要求3所述的近光加寬光型的全內反射式單透鏡LED照明裝置，其特徵在於:所述近光燈支架(2)安裝面向前傾斜2°。
5.根據權利要求4所述的近光加寬光型的全內反射式單透鏡LED照明裝置，其特徵在於:所述LED(6)發射至所述圓錐臺部(54)小端邊緣處的光線與加寬光型透鏡(5)對稱旋轉軸線的夾角為60°。
【文檔編號】F21V5/04GK204062774SQ201420390976
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年7月15日 優先權日:2014年7月15日
【發明者】李禮夫, 楊明俊, 張晉勇 申請人:華南理工大學