[发明专利]一种反射式LED灯及使用该LED灯的汽车前照灯

说明书

技术领域

本发明涉及照明技术领域，特别涉及一种反射式LED灯及使用该反射式LED灯的汽车前照灯。

背景技术

目前汽车前照灯的光源多使用卤素灯泡，如H4灯泡。卤素灯的发光体积大，寿命短，光能利用率低，发光体也不是严格的朗伯体分布，给设计带来一定的误差，前照灯的设计精度难以保证。发光二极管LED作为新型光源，具有发光效率高，使用寿命长，可靠性高等特点，目前已广泛应用于组合仪表照明、阅读灯等车辆内照明和刹车灯、方向灯等车辆外部照明中，随着LED技术的不断成熟和成本的降低，用LED作为汽车前照灯已经成为可能，因此LED也被称为第四代车灯光源。

传统光源的汽车前灯有两种主流的设计方式：反射式前灯(FFR)和投射式前灯(PS)。投射式前灯主要由光源、椭球反射器、挡板和非球面透镜组成。它的优点是结构紧凑，明暗截止线清晰，缺点是光能利用率低，有色差。反射式前灯由光源加与反射器(抛物反射镜、多重反射镜或自由曲面反射镜)配光镜构成，如反射器的反射面为多重反射镜或自由曲面反射镜能独立完成配光的任务，不需配光镜。它具有无色差、光能利用率高、车灯高度低和空气动力学性能好等优点。反射式车灯的光能利用率主要由反射器的反射率和收光率组成，一般反射器的口径越大，能量利用率就越大。现代汽车前部低而呈流线型，因而留给汽车前照灯的口径越来越小，迫切需要研究在车灯口径大小一定时，如何取得最大的光能利用率。

有别于传统光源的全角度发光，LED光源的光线向半球的方向发射，这使LED前照灯的光学系统与常规的前照灯系统不同，需要对传统的前灯系统进行适当的改进才能符合相关法规。全球首款LED汽车前照灯采用的是投射式设计方法，反射式作为另一种设计方法也得到了进一步的研究。LED光源因方向性较强，尺寸较小，可近似为点光源，利用复杂面型实现配光要求的自由曲面反射器的优势无从体现，因此目前反射式LED前灯模块的反射器多采用抛物反射镜，它由半球抛物反射器加柱面配光镜构成。

使用LED光源设计前灯时，存在的主要问题是单颗LED的光通量小，亮度不高，通常采用多颗LED光源，每个LED都有自己独立的光学系统，由此带来LED前灯尺寸较大的问题。如何满足近光灯的不对称光强分布要求，提高LED前照灯模块的亮度和光能利用率，减小整灯机械结构尺寸，是LED汽车前照灯光学系统设计的关键。

发明内容

本发明提供一种结构简单，光能利用率高的反射式LED灯。

一种反射式LED灯，包括由底座及位于底座上方的反光杯围成的带灯口的壳体、位于底座上的LED光源，反光杯将LED光源的光线反射出灯口形成照明光线，其特征在于，所述的反光杯的反光面由中部的抛物柱面以及位于抛物柱面两侧的抛物面构成，在LED光源与灯口之间设有朝向LED光源的反射镜，反射镜将入射的LED光源的光线反射至反光杯的反光面，再被反光面反射出灯口。

所述的反光杯的反光面由中间部分的抛物柱面以及位于抛物柱面两侧的抛物面构成。所述的抛物柱面镜使LED光源直接射向反射杯的光或者经反射镜反射到反射杯的光达到更好的能量分布，使得水平方向和垂直方向都满足近光灯的国标，并且比加柱面透镜扩光更适合现代汽车前部低而呈流线型分布的特点；所述的两侧抛物面主要是收集LED光源的能量反射到前方；所述的反射杯主要是依据非成像光学中的光学扩展量理论和几何收光率的定义来进行优化设计的。

所述的反射镜的形状至少将LED光源的未经反光杯的反光面反射而直接射向灯口的光线阻挡并反射至反光杯的反光面。当然反射镜可以选择平面、柱面、球面或者双曲面。鉴于加工的方便，平面反射镜为优选。

考虑到加工方便，平面反射镜一般为矩形，其宽度及高度可以根据LED光源光线的发射角度与灯口的大小换算而得，至少要避免LED光源光线直接从灯口射出，LED光源光线直接从灯口射出或造成眩光，不利于光能的集中利用。但是，所述的反射镜不一定为平面镜，可以选择柱面、球面、双曲面等同样可以实现平面反射镜的功能。当然，作为优选平面反射镜边缘恰好与LED光源射向灯口边缘的光线相切，既可以避免眩光使光能的集中利用，也可以避免过多的将LED光源的光线反射，造成光能的损失。

所述的LED光源由至少两个发光部位竖直朝上的发光二极管构成，所有的发光二极管分为两组，两组分别布置成与平面反射镜距离较近的前排发光二极管和与平面反射镜距离较远的后排发光二极管。