[发明专利]一种LED摩托车前照灯用光学透镜自由曲面的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及摩托车照明灯灯具的设计方法，具体是一种远光灯和近光灯为一体结构的LED摩托车前照灯用的光学透镜自由曲面的形成方法。

背景技术

普遍使用的传统摩托车前照灯，结构一般由灯罩、灯壳、反射器、灯丝灯泡、灯座、防尘盖、灯光调整螺钉等组成。灯泡内有两条灯丝，一条为远光灯丝，一条为近光灯丝。为了解决传统灯丝灯泡的前照灯存在照明耗电耗能较大、断电情况下照明持续时间短、灯泡寿命短等问题，目前已经开始采用具有节能、环保、体积小、响应快、寿命长以及抗震能力强等优良特性的LED光源的前车灯，并且将成为今后发展的趋势。摩托车前照灯的新国家标准中目前已添加了使用LED光源摩托车前照灯的相关条款，针对LED光源特点，新国家标准对光斑形状及光照强度方面有了不同的要求和规定，如何更好的适应新国家标准的新要求来设计摩托车前照灯，成为业界研究和探索的迫切课题。

中国专利申请第201210359034.0 号公开的一种获得LED前照灯近光光斑的自由曲面透镜设计方法，方法特点是：对近光光斑进行区域划分，将前照灯测试屏上的近光光斑划分为多个区域，把划分的三角区域和四边形还原成矩形区域，并确定矩形区域的尺寸和转过的角度。根据LED光源外围球表面的能量辐射分布和矩形光斑的区域对应及斯涅耳折射定律列写偏微分方程。根据前照灯近光光斑的区域划分参数设置微分方程的初始条件，利用MATLAB解出自由曲面的解集，将得到的点云导入Rhino和Imageware中进行处理，得到完整的曲面。再将得到的完整曲面导入Tracepro中进行延伸、切割、旋转和组合，得到方形透镜。这一前照灯光学透镜自由曲面的设计方法，可以适用于汽车前照灯的近光灯使用，但不适用于摩托车前照灯的近光灯设计要求，而且方法比较繁琐和复杂，给设计上增加了难度。

发明内容

为了克服现有缺乏LED摩托车前照灯用光学透镜自由曲面的较为成熟的、能够适应摩托车前照灯新国家标准要求的设计方法，汽车前照灯光学透镜自由曲面的设计方法不适用于摩托车前照灯设计要求、且方法比较繁琐和复杂的缺陷，本发明的目的是提供一种创新的LED摩托车前照灯用光学透镜自由曲面的形成方法，可以克服现有技术的缺陷。

本发明其技术问题所采用的技术方案是：一种LED摩托车前照灯用光学透镜自由曲面的形成方法，包括所述同一个前照灯里的远光灯用光学透镜自由曲面的形成方法和近光灯用光学透镜自由曲面的形成方法，所述光学透镜为平凸透镜，光学透镜的平面为光入射面、其自由曲面为光出射面，光学透镜处于光反射器的前面，其特征是：

远光灯用光学透镜的自由曲面的形成方法为：将光学透镜的平面与LED芯片发光面平行设置，以LED芯片发光面的中心点为坐标原点O₁建立直角坐标系，LED芯片发光面所在平面为X₁O₁Y₁平面，过原点并与X₁O₁Y₁平面垂直的轴为Z₁轴，其中X₁O₁Z₁平面为水平面，在坐标原点O₁前方距离25米处、与Z₁轴交点为o₁且平行于X₁O₁Y₁平面的平面设为照明面，点o₁为照明面的中心点，将照明面上的照明区域设定为以照明面中心点o₁为中心的椭圆形区域，然后对该椭圆形区域进行网格划分，再运用能量守恒定律对光源立体角进行划分，然后运用折射定律通过数值计算得到光学透镜的自由曲面上的一系列自由曲线，然后由这些自由曲线组成自由曲面模型；